高校計算機(jī)實驗室綜合信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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　　摘要：當(dāng)前高校在不斷推進(jìn)素質(zhì)教育的過程中，傳統(tǒng)的計算機(jī)實驗室教學(xué)管理方式急需改革，需要對計算機(jī)實驗室的設(shè)備和工作人員進(jìn)行統(tǒng)一、規(guī)范的管理，本文對高校計算機(jī)實驗室的應(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算機(jī)實驗室管理系統(tǒng)的模式，以“理論與實踐一體化”教學(xué)理念為基礎(chǔ)設(shè)計和實現(xiàn)了計算機(jī)實驗室綜合信息管理系統(tǒng)，使計算機(jī)實驗室能高效和可靠運行。

高校計算機(jī)實驗室綜合信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　關(guān)鍵詞：計算機(jī)實驗室;綜合信息管理系統(tǒng);設(shè)計;實現(xiàn)

　　引言

　　當(dāng)前高校在不斷推進(jìn)素質(zhì)教育的過程中，實驗教學(xué)處于突出的地位，改革實驗教學(xué)內(nèi)容、方法和手段，建立適合素質(zhì)教育的實驗教學(xué)與管理模塊，是進(jìn)行實驗室建設(shè)、提高高校人才培養(yǎng)水平的指導(dǎo)方針之一[1]。而且在實行了完全的學(xué)分制管理以后，實驗教學(xué)工作將改變過去那種實驗教學(xué)固定時間、固定內(nèi)容、按班級同時進(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、興趣來安排自己的實驗，按照自己學(xué)習(xí)程度選擇不同層次的實驗，變被動學(xué)習(xí)為主動學(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)的計算機(jī)實驗室教學(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)要求的實驗室管理系統(tǒng)。

　　1、高校計算機(jī)實驗室管理系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

　　計算機(jī)實驗室的管理與其他實驗室有較大的差別，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，或同時打開幾臺機(jī)器) 、工作時間較長(通常的開放時間是一周七天、每天十幾個小時)、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)，病毒對軟件的破壞) 等等，上述問題一直困擾計算機(jī)實驗室的工作人員。

　　目前國內(nèi)高校計算機(jī)實驗室管理系統(tǒng)的應(yīng)用基本體現(xiàn)在以下三個方面[2-5]：

　　(1)計算機(jī)實驗室設(shè)備的基本管理，主要包括設(shè)備的購入、借出、報廢等;

　　(2)計算機(jī)實驗室所承受課程的信息管理，主要包括實驗室計算機(jī)課程的排課、教師及其對應(yīng)班級的安排、作業(yè)的布置與回收等;

　　(3)課余時間的自由開放管理，主要包括上機(jī)卡的發(fā)放、計時的基本方式、讀卡器的設(shè)置、上機(jī)情況的登記與統(tǒng)計等。

　　2、現(xiàn)有高校計算機(jī)實驗室管理的不足

　　我國高校的計算機(jī)實驗室基本上是模仿50年代蘇聯(lián)的模式，按某一門課程來設(shè)置實驗室，實驗教學(xué)由院系自行安排，實驗室實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)的實驗室建設(shè)和管理模式的弊端逐漸顯露出來[6-8]：

　　(1)實驗室小而全，多而散，功能單一，無法形成綜合優(yōu)勢。

　　(2)實驗室相互獨立，管理分散，資源浪費嚴(yán)重。

　　(3) 實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)，不利于完成實驗教學(xué)任務(wù)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

　　3、現(xiàn)有計算機(jī)實驗室管理系統(tǒng)的功能模式

　　目前，大多高校使用的計算機(jī)實驗室管理系統(tǒng)以學(xué)生管理為中心，以處理學(xué)生課余上網(wǎng)和教師上實驗課的信息為主[9] [10]。大致有以下兩種模式：

　　3.1 計算機(jī)開放實驗室綜合管理系統(tǒng) 計算機(jī)開放實驗室綜合管理系統(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子系統(tǒng)功能組成：①門禁管理系統(tǒng)是用戶進(jìn)出實驗室的一道安全屏障。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，該用戶的刷卡信息將會被保存到數(shù)據(jù)庫里;②資源管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫的指示決定是否允許用戶啟動計算機(jī)系統(tǒng)，而且每位用戶每次只能使用一臺計算機(jī)。如果用戶檢查沒有通過，就不允許該用戶使用實驗室內(nèi)的任何資源。用戶使用完畢后，要進(jìn)行刷卡注銷。用戶入門劃卡注冊到出門劃卡注銷所用的時間為上機(jī)機(jī)時。這種管理方式能夠有效的對計算機(jī)實驗室進(jìn)行管理。

　　3.1.2 監(jiān)控管理子系統(tǒng)

　�、賹崟r監(jiān)控管理的主要功能：能夠及時的查詢計算機(jī)使用的用戶，還能夠了解到每一位用戶的位置，上機(jī)時間等;②登錄控制管理的主要功能：對實驗室內(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、成批連號用戶賬號。對賬戶中的教學(xué)機(jī)時、自費機(jī)時、打印紙張等各項數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除、修改和查詢等維護(hù)操作。對用戶賬號信息及記賬日志進(jìn)行各類查詢和統(tǒng)計。賬表管理中對教學(xué)機(jī)時和自費機(jī)時的分離，使學(xué)生在每學(xué)期的教學(xué)實習(xí)量教學(xué)機(jī)時) 完成后，能自動付費上機(jī)(自費機(jī)時) ，否則被示為非法用戶。機(jī)房在平時的教學(xué)時間內(nèi)也可自由開放，即教學(xué)上機(jī)(教學(xué)機(jī)時) 和自由上機(jī)(自費機(jī)時) 可同時進(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)計管理的主要功能：統(tǒng)計、分析及打印報表�？砂聪�、班級、用戶等不同類別對所用的機(jī)時(教學(xué)機(jī)時和自費機(jī)時) 、打印紙和軟件資源情況進(jìn)行統(tǒng)計、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、計算機(jī)實驗室綜合信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　由于計算機(jī)實驗室信息管理系統(tǒng)所面對的需求靈活、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，以便在需要的時候進(jìn)行擴(kuò)展、重新組裝或者復(fù)用。

　　4.1 計算機(jī)實驗室綜合信息管理系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)主界面設(shè)置了四項功能模塊，分別是：系統(tǒng)維護(hù)、實驗課程管理、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。實驗課程管理模塊實現(xiàn)對實驗課教學(xué)的科學(xué)管理，將已往封閉的、以知識為中心的舊教學(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)實驗管理、實驗信息資源管理等功能。上機(jī)管理模塊主要包括機(jī)時分配管理、上機(jī)用戶的賬戶管理(用戶注冊信息、密碼設(shè)置、掛失注銷、報警提示、資金余額等) 、用戶的上機(jī)登錄管理，以及對上述信息的統(tǒng)計和查詢;系統(tǒng)管理模塊主要是對用戶進(jìn)出系統(tǒng)的管理.

　　4.1.1 實驗課程管理子系統(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)計中很復(fù)雜。其主要功能如下：根據(jù)來自學(xué)院教務(wù)處的實驗計劃和各教學(xué)部門的實驗班級獲取資料，按照課程及實驗室設(shè)備配置對這些資源過濾分發(fā)至各實驗室進(jìn)行排課，然后把實驗課程表發(fā)布到WEB上。為了利用計算機(jī)實驗室的信息技術(shù)優(yōu)勢，并適應(yīng)高校教育信息化改革的需要，設(shè)計并開發(fā)了實驗資源信息模塊，主要包含實驗大綱、實驗要求、實驗的環(huán)境及條件、實驗重點與難點剖析、實驗的模擬演示、實驗的評價、實驗的體會、相關(guān)知識、電子教案、實驗的成績等信息，這些信息都來源于各位任課老師和實驗教師，他們結(jié)合教材、各種相關(guān)資料和實踐經(jīng)驗，提出了每次實驗的重點和難點，幫助學(xué)生分析并解決實驗中容易出現(xiàn)的問題。實驗要求根據(jù)學(xué)生的不同層次，設(shè)置為不同的級別：普通級別、拓展級別。其中普通級別要求達(dá)到實驗教學(xué)大綱的要求，拓展級別是針對那些已較好地掌握了計算機(jī)基礎(chǔ)知識，有能力進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的學(xué)生，為他們設(shè)計一些設(shè)計型、綜合型、創(chuàng)新型的實驗，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)時管理、用戶登錄管理、統(tǒng)計查詢等功能模塊。其中，機(jī)時管理負(fù)責(zé)為學(xué)生分配空閑機(jī)器：一方面按照實驗教學(xué)計劃為上實驗課的學(xué)生分配機(jī)器(遵循上同一實驗的學(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。這幾個模塊中，用戶登錄子系統(tǒng)最為復(fù)雜，學(xué)生進(jìn)入時使用刷卡的方式進(jìn)行身份判斷，如果屬于當(dāng)時時段的實驗課，則為其分配機(jī)器，進(jìn)入“上機(jī)實驗系統(tǒng)”做實驗，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，同時記錄機(jī)位、時間等信息并允許其進(jìn)入自由上機(jī)，同時采用計費系統(tǒng)開始自動計費。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)費并拒絕入內(nèi)。

　　4.2 計算機(jī)實驗室綜合信息管理系統(tǒng)實現(xiàn) 計算機(jī)實驗室綜合信息管理系統(tǒng)的一個重要目的，就是實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及保持?jǐn)?shù)據(jù)的即時性，要求數(shù)據(jù)變化隨時顯示在網(wǎng)絡(luò)上，保證實驗室的任何一臺管理機(jī)終端可隨時更新查閱資料，保證在校園網(wǎng)上也能及時查看有關(guān)信息。該系統(tǒng)運行在一個局域網(wǎng)中，可以實現(xiàn)對不同實驗室的統(tǒng)一管理。系統(tǒng)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一臺文件服務(wù)器、一臺WEB服務(wù)器、若干個收費工作站(一個機(jī)房對應(yīng)一個，由一臺微機(jī)和一個條形碼閱讀器構(gòu)成的刷卡機(jī)組成) 、學(xué)生上機(jī)卡，一臺具有網(wǎng)絡(luò)管理功能的超級工作站、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)的條碼卡計費管理系統(tǒng)。

　　5、結(jié)論

　　計算機(jī)實驗室信息管理系統(tǒng)以計算機(jī)實驗室現(xiàn)有的軟硬件資源為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對高校計算機(jī)實驗室中設(shè)備全面管理和完善，對計算機(jī)實驗室工作人員管理的規(guī)范和有序，達(dá)到保障計算機(jī)實驗室運行的高效和可靠：①讓計算機(jī)實驗室管理自動化，設(shè)備自動化管理，即設(shè)備的基本信息、使用、維護(hù)、購置、報廢等方面的自動化管理。②讓計算機(jī)實驗室管理自動化，工作人員的自動化管理，即實驗室人員日常工作的全面管理和及時查詢。③讓計算機(jī)實驗室管理自動化，系統(tǒng)自身的有效運行，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)日志等方面的自動化管理。

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