高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室綜合信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘要： 當(dāng)前高校在不斷推進(jìn)素質(zhì)教育的過(guò)程中，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理方式急需改革，需要對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備和工作人員進(jìn)行統(tǒng)一、規(guī)范的管理，本文對(duì)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用范圍和目前日常管理中存在的不足進(jìn)行了分析，總結(jié)出了高校目前使用的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的模式，以“理論與實(shí)踐一體化”教學(xué)理念為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室綜合信息管理系統(tǒng)，使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室能高效和可靠運(yùn)行。
關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室；綜合信息管理系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)
0 引言
當(dāng)前高校在不斷推進(jìn)素質(zhì)教育的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于突出的地位，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法和手段，建立適合素質(zhì)教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理模塊，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、提高高校人才培養(yǎng)水平的指導(dǎo)方針之一[1]。而且在實(shí)行了完全的學(xué)分制管理以后，實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作將改變過(guò)去那種實(shí)驗(yàn)教學(xué)固定時(shí)間、固定內(nèi)容、按班級(jí)同時(shí)進(jìn)行教學(xué)的方式，學(xué)生也可以根據(jù)自己所學(xué)的課程、興趣來(lái)安排自己的實(shí)驗(yàn)，按照自己學(xué)習(xí)程度選擇不同層次的實(shí)驗(yàn)，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生有了更多的自主權(quán)。在這種情況下傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理方式，已經(jīng)不適應(yīng)這種靈活性更高的管理要求，必須有一套能滿足現(xiàn)代化教學(xué)要求的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。
1 高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的應(yīng)用范圍
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理與其他實(shí)驗(yàn)室有較大的差別，比如設(shè)備更新頻率較高、設(shè)備容易受周圍環(huán)境影響、人流量較大、用機(jī)秩序混亂(學(xué)生隨意更換機(jī)位，或同時(shí)打開幾臺(tái)機(jī)器) 、工作時(shí)間較長(zhǎng)（通常的開放時(shí)間是一周七天、每天十幾個(gè)小時(shí)）、公用軟件維護(hù)工作量大且重復(fù)(學(xué)生隨意刪除系統(tǒng)文件或修改系統(tǒng)參數(shù)，病毒對(duì)軟件的破壞) 等等，上述問(wèn)題一直困擾計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的工作人員。
目前國(guó)內(nèi)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的應(yīng)用基本體現(xiàn)在以下三個(gè)方面[2-5]：
（1）計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的基本管理，主要包括設(shè)備的購(gòu)入、借出、報(bào)廢等；
（2）計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室所承受課程的信息管理，主要包括實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)課程的排課、教師及其對(duì)應(yīng)班級(jí)的安排、作業(yè)的布置與回收等；
（3）課余時(shí)間的自由開放管理，主要包括上機(jī)卡的發(fā)放、計(jì)時(shí)的基本方式、讀卡器的設(shè)置、上機(jī)情況的登記與統(tǒng)計(jì)等。
2 現(xiàn)有高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理的不足
我國(guó)高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室基本上是模仿50年代蘇聯(lián)的模式，按某一門課程來(lái)設(shè)置實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)教學(xué)由院系自行安排，實(shí)驗(yàn)室實(shí)行以院系管理為主的封閉式管理體制。這種傳統(tǒng)的設(shè)置與當(dāng)時(shí)的教學(xué)管理體制和教學(xué)科研發(fā)展水平相適應(yīng)，但隨著高校教育體制改革的深入、科研水平的提高、學(xué)科之間的相互滲透發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理模式的弊端逐漸顯露出來(lái)[6－8]：
（1）實(shí)驗(yàn)室小而全，多而散，功能單一，無(wú)法形成綜合優(yōu)勢(shì)。
（2）實(shí)驗(yàn)室相互獨(dú)立，管理分散，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。
（3） 實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)，不利于完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才。
3 現(xiàn)有計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的功能模式
目前，大多高校使用的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)以學(xué)生管理為中心，以處理學(xué)生課余上網(wǎng)和教師上實(shí)驗(yàn)課的信息為主[9] [10]。大致有以下兩種模式：
3.1 計(jì)算機(jī)開放實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)開放實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)主要由兩大子系統(tǒng)組成：門禁管理子系統(tǒng)和監(jiān)控管理子系統(tǒng)。
3.1.1 門禁管理子系統(tǒng) 由門禁管理和資源管理兩個(gè)子系統(tǒng)功能組成：①門禁管理系統(tǒng)是用戶進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的一道安全屏障。進(jìn)入的用戶要刷卡，并接受一系列的合法性的檢查。檢查完畢后，如果檢查通過(guò)，該用戶的刷卡信息將會(huì)被保存到數(shù)據(jù)庫(kù)里；②資源管理系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的指示決定是否允許用戶啟動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而且每位用戶每次只能使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)。如果用戶檢查沒有通過(guò)，就不允許該用戶使用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的任何資源。用戶使用完畢后，要進(jìn)行刷卡注銷。用戶入門劃卡注冊(cè)到出門劃卡注銷所用的時(shí)間為上機(jī)機(jī)時(shí)。這種管理方式能夠有效的對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理。
3.1.2 監(jiān)控管理子系統(tǒng)
①實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的主要功能：能夠及時(shí)的查詢計(jì)算機(jī)使用的用戶，還能夠了解到每一位用戶的位置，上機(jī)時(shí)間等；②登錄控制管理的主要功能：對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的機(jī)器進(jìn)行登錄(加鎖) 和不登錄(放開) 的控制；③帳表管理的主要功能：維護(hù)用戶的賬戶信息。如：建立、刪除、凍結(jié)單一用戶帳號(hào)、成批連號(hào)用戶賬號(hào)。對(duì)賬戶中的教學(xué)機(jī)時(shí)、自費(fèi)機(jī)時(shí)、打印紙張等各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除、修改和查詢等維護(hù)操作。對(duì)用戶賬號(hào)信息及記賬日志進(jìn)行各類查詢和統(tǒng)計(jì)。賬表管理中對(duì)教學(xué)機(jī)時(shí)和自費(fèi)機(jī)時(shí)的分離，使學(xué)生在每學(xué)期的教學(xué)實(shí)習(xí)量教學(xué)機(jī)時(shí)) 完成后，能自動(dòng)付費(fèi)上機(jī)(自費(fèi)機(jī)時(shí)) ，否則被示為非法用戶。機(jī)房在平時(shí)的教學(xué)時(shí)間內(nèi)也可自由開放，即教學(xué)上機(jī)(教學(xué)機(jī)時(shí)) 和自由上機(jī)(自費(fèi)機(jī)時(shí)) 可同時(shí)進(jìn)行。這樣，既大大提高了機(jī)器的利用率，又增加了學(xué)生的上機(jī)量；④統(tǒng)計(jì)管理的主要功能：統(tǒng)計(jì)、分析及打印報(bào)表。可按系、班級(jí)、用戶等不同類別對(duì)所用的機(jī)時(shí)(教學(xué)機(jī)時(shí)和自費(fèi)機(jī)時(shí)) 、打印紙和軟件資源情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總和分析，并為教學(xué)研究部門、管理部門提供決策輔助信息；⑤數(shù)據(jù)維護(hù)管理的主要功能：對(duì)各類基礎(chǔ)信息進(jìn)行增加、刪除、修改和查詢等維護(hù)工作，保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。
4 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室綜合信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
由于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)所面對(duì)的需求靈活、繁瑣和多變，而且還要考慮到設(shè)備及其管理軟件的不同情況，因此本系統(tǒng)的架構(gòu)應(yīng)該具有極松的耦合性和極強(qiáng)的可擴(kuò)展性，以便在需要的時(shí)候進(jìn)行擴(kuò)展、重新組裝或者復(fù)用。
4.1 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室綜合信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主界面設(shè)置了四項(xiàng)功能模塊，分別是：系統(tǒng)維護(hù)、實(shí)驗(yàn)課程管理、上機(jī)管理、系統(tǒng)管理。系統(tǒng)維護(hù)模塊主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)置(權(quán)限設(shè)置等) 、系統(tǒng)初始化、修改口令、信息的定期安全備份等功能。實(shí)驗(yàn)課程管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的科學(xué)管理，將已往封閉的、以知識(shí)為中心的舊教學(xué)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放的、以資源為中心的新方式，主要包括排課系統(tǒng)管理、上機(jī)實(shí)驗(yàn)管理、實(shí)驗(yàn)信息資源管理等功能。上機(jī)管理模塊主要包括機(jī)時(shí)分配管理、上機(jī)用戶的賬戶管理(用戶注冊(cè)信息、密碼設(shè)置、掛失注銷、報(bào)警提示、資金余額等) 、用戶的上機(jī)登錄管理，以及對(duì)上述信息的統(tǒng)計(jì)和查詢；系統(tǒng)管理模塊主要是對(duì)用戶進(jìn)出系統(tǒng)的管理.
4.1.1 實(shí)驗(yàn)課程管理子系統(tǒng) 本子系統(tǒng)中的排課系統(tǒng)模塊，由于受到相關(guān)制約的條件很多而且隨機(jī)，所以在設(shè)計(jì)中很復(fù)雜。其主要功能如下：根據(jù)來(lái)自學(xué)院教務(wù)處的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和各教學(xué)部門的實(shí)驗(yàn)班級(jí)獲取資料，按照課程及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配置對(duì)這些資源過(guò)濾分發(fā)至各實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行排課，然后把實(shí)驗(yàn)課程表發(fā)布到WEB上。為了利用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并適應(yīng)高校教育信息化改革的需要，設(shè)計(jì)并開發(fā)了實(shí)驗(yàn)資源信息模塊，主要包含實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)的環(huán)境及條件、實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)與難點(diǎn)剖析、實(shí)驗(yàn)的模擬演示、實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)的體會(huì)、相關(guān)知識(shí)、電子教案、實(shí)驗(yàn)的成績(jī)等信息，這些信息都來(lái)源于各位任課老師和實(shí)驗(yàn)教師，他們結(jié)合教材、各種相關(guān)資料和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了每次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生分析并解決實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題。 實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)學(xué)生的不同層次，設(shè)置為不同的級(jí)別：普通級(jí)別、拓展級(jí)別。其中普通級(jí)別要求達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的要求，拓展級(jí)別是針對(duì)那些已較好地掌握了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，有能力進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的學(xué)生，為他們?cè)O(shè)計(jì)一些設(shè)計(jì)型、綜合型、創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)，讓他們達(dá)到更高的要求。所有這些信息都是學(xué)生關(guān)心而平時(shí)又不容易了解到的，把這些信息發(fā)布到校園網(wǎng)上，學(xué)生可以直接上網(wǎng)檢索查詢，檢索到的資源信息可以直接通過(guò)瀏覽器或下載到本地機(jī)上。
4.1.2 上機(jī)管理子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)分為機(jī)時(shí)管理、用戶登錄管理、統(tǒng)計(jì)查詢等功能模塊。其中，機(jī)時(shí)管理負(fù)責(zé)為學(xué)生分配空閑機(jī)器：一方面按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃為上實(shí)驗(yàn)課的學(xué)生分配機(jī)器(遵循上同一實(shí)驗(yàn)的學(xué)生集中坐在一起的原則) ；另一方面為自由上機(jī)學(xué)生分配零散空閑機(jī)器。這幾個(gè)模塊中，用戶登錄子系統(tǒng)最為復(fù)雜，學(xué)生進(jìn)入時(shí)使用刷卡的方式進(jìn)行身份判斷，如果屬于當(dāng)時(shí)時(shí)段的實(shí)驗(yàn)課，則為其分配機(jī)器，進(jìn)入“上機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”做實(shí)驗(yàn)，否則如果該用戶具有合法身份，則為其分配零散空閑機(jī)器，同時(shí)記錄機(jī)位、時(shí)間等信息并允許其進(jìn)入自由上機(jī)，同時(shí)采用計(jì)費(fèi)系統(tǒng)開始自動(dòng)計(jì)費(fèi)。用戶上機(jī)完畢必須退出系統(tǒng)，系統(tǒng)將其注銷。用戶如果卡內(nèi)資金不足，則提醒其續(xù)費(fèi)并拒絕入內(nèi)。
4.2 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室綜合信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室綜合信息管理系統(tǒng)的一個(gè)重要目的，就是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及保持?jǐn)?shù)據(jù)的即時(shí)性，要求數(shù)據(jù)變化隨時(shí)顯示在網(wǎng)絡(luò)上，保證實(shí)驗(yàn)室的任何一臺(tái)管理機(jī)終端可隨時(shí)更新查閱資料，保證在校園網(wǎng)上也能及時(shí)查看有關(guān)信息。該系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)局域網(wǎng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同實(shí)驗(yàn)室的統(tǒng)一管理。系統(tǒng)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一臺(tái)文件服務(wù)器、一臺(tái)WEB服務(wù)器、若干個(gè)收費(fèi)工作站(一個(gè)機(jī)房對(duì)應(yīng)一個(gè)，由一臺(tái)微機(jī)和一個(gè)條形碼閱讀器構(gòu)成的刷卡機(jī)組成) 、學(xué)生上機(jī)卡，一臺(tái)具有網(wǎng)絡(luò)管理功能的超級(jí)工作站、網(wǎng)卡、集線器和網(wǎng)線組成。相應(yīng)軟件采用了一套自主開發(fā)的條碼卡計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)。
5 結(jié)論
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的軟硬件資源為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中設(shè)備全面管理和完善，對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室工作人員管理的規(guī)范和有序，達(dá)到保障計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行的高效和可靠：①讓計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理自動(dòng)化，設(shè)備自動(dòng)化管理，即設(shè)備的基本信息、使用、維護(hù)、購(gòu)置、報(bào)廢等方面的自動(dòng)化管理。②讓計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理自動(dòng)化，工作人員的自動(dòng)化管理，即實(shí)驗(yàn)室人員日常工作的全面管理和及時(shí)查詢。③讓計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理自動(dòng)化，系統(tǒng)自身的有效運(yùn)行，即系統(tǒng)的初始設(shè)置、數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)、管理員設(shè)置、權(quán)限設(shè)置、系統(tǒng)日志等方面的自動(dòng)化管理。
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