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高校計算機實(shí)驗室綜合信息管理系統設計與實(shí)現
摘要： 當前高校在不斷推進(jìn)素質(zhì)教育的過(guò)程中，傳統的計算機實(shí)驗室教學(xué)管理方式急需改革，需要對計算機實(shí)驗室的設備和工作人員進(jìn)行統一、規范的管理，本文對高校計算機實(shí)驗室的應用范圍和目前日常管理中存在的不足進(jìn)行了分析，總結出了高校目前使用的計算機實(shí)驗室管理系統的模式，以“理論與實(shí)踐一體化”教學(xué)理念為基礎設計和實(shí)現了計算機實(shí)驗室綜合信息管理系統，使計算機實(shí)驗室能高效和可靠運行。
關(guān)鍵詞： 計算機實(shí)驗室；綜合信息管理系統；設計；實(shí)現
0 引言
當前高校在不斷推進(jìn)素質(zhì)教育的過(guò)程中，實(shí)驗教學(xué)處于突出的地位，改革實(shí)驗教學(xué)內容、方法和手段，建立適合素質(zhì)教育的實(shí)驗教學(xué)與管理模塊，是進(jìn)行實(shí)驗室建設、提高高校人才培養水平的指導方針之一[1]。而且在實(shí)行了完全的學(xué)分制管理以后，實(shí)驗教學(xué)工作將改變過(guò)去那種實(shí)驗教學(xué)固定時(shí)間、固定內容、按班級同時(shí)進(jìn)行教學(xué)的方式，學(xué)生也可以根據自己所學(xué)的課程、興趣來(lái)安排自己的實(shí)驗，按照自己學(xué)習程度選擇不同層次的實(shí)驗，變被動(dòng)學(xué)習為主動(dòng)學(xué)習，讓學(xué)生有了更多的自主權。在這種情況下傳統的計算機實(shí)驗室教學(xué)管理方式，已經(jīng)不適應這種靈活性更高的管理要求，必須有一套能滿(mǎn)足現代化教學(xué)要求的實(shí)驗室管理系統。
1 高校計算機實(shí)驗室管理系統的應用范圍
計算機實(shí)驗室的管理與其他實(shí)驗室有較大的差別，比如設備更新頻率較高、設備容易受周?chē)h(huán)境影響、人流量較大、用機秩序混亂(學(xué)生隨意更換機位，或同時(shí)打開(kāi)幾臺機器) 、工作時(shí)間較長(cháng)（通常的開(kāi)放時(shí)間是一周七天、每天十幾個(gè)小時(shí)）、公用軟件維護工作量大且重復(學(xué)生隨意刪除系統文件或修改系統參數，病毒對軟件的破壞) 等等，上述問(wèn)題一直困擾計算機實(shí)驗室的工作人員。
目前國內高校計算機實(shí)驗室管理系統的應用基本體現在以下三個(gè)方面[2-5]：
（1）計算機實(shí)驗室設備的基本管理，主要包括設備的購入、借出、報廢等；
（2）計算機實(shí)驗室所承受課程的信息管理，主要包括實(shí)驗室計算機課程的排課、教師及其對應班級的安排、作業(yè)的布置與回收等；
（3）課余時(shí)間的自由開(kāi)放管理，主要包括上機卡的發(fā)放、計時(shí)的基本方式、讀卡器的設置、上機情況的登記與統計等。
2 現有高校計算機實(shí)驗室管理的不足
我國高校的計算機實(shí)驗室基本上是模仿50年代蘇聯(lián)的模式，按某一門(mén)課程來(lái)設置實(shí)驗室，實(shí)驗教學(xué)由院系自行安排，實(shí)驗室實(shí)行以院系管理為主的封閉式管理體制。這種傳統的設置與當時(shí)的教學(xué)管理體制和教學(xué)科研發(fā)展水平相適應，但隨著(zhù)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，傳統的實(shí)驗室建設和管理模式的弊端逐漸顯露出來(lái)[6－8]：
（1）實(shí)驗室小而全，多而散，功能單一，無(wú)法形成綜合優(yōu)勢。
（2）實(shí)驗室相互獨立，管理分散，資源浪費嚴重。
（3） 實(shí)驗教學(xué)依附于理論教學(xué)，不利于完成實(shí)驗教學(xué)任務(wù)和培養創(chuàng )新人才。
3 現有計算機實(shí)驗室管理系統的功能模式
目前，大多高校使用的計算機實(shí)驗室管理系統以學(xué)生管理為中心，以處理學(xué)生課余上網(wǎng)和教師上實(shí)驗課的信息為主[9] [10]。大致有以下兩種模式：
3.1 計算機開(kāi)放實(shí)驗室綜合管理系統 計算機開(kāi)放實(shí)驗室綜合管理系統主要由兩大子系統組成：門(mén)禁管理子系統和監控管理子系統。
3.1.1 門(mén)禁管理子系統 由門(mén)禁管理和資源管理兩個(gè)子系統功能組成：①門(mén)禁管理系統是用戶(hù)進(jìn)出實(shí)驗室的一道安全屏障。進(jìn)入的用戶(hù)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(hù)的刷卡信息將會(huì )被保存到數據庫里；②資源管理系統通過(guò)數據庫的指示決定是否允許用戶(hù)啟動(dòng)計算機系統，而且每位用戶(hù)每次只能使用一臺計算機。如果用戶(hù)檢查沒(méi)有通過(guò)，就不允許該用戶(hù)使用實(shí)驗室內的任何資源。用戶(hù)使用完畢后，要進(jìn)行刷卡注銷(xiāo)。用戶(hù)入門(mén)劃卡注冊到出門(mén)劃卡注銷(xiāo)所用的時(shí)間為上機機時(shí)。這種管理方式能夠有效的對計算機實(shí)驗室進(jìn)行管理。
3.1.2 監控管理子系統
①實(shí)時(shí)監控管理的主要功能：能夠及時(shí)的查詢(xún)計算機使用的用戶(hù)，還能夠了解到每一位用戶(hù)的位置，上機時(shí)間等；②登錄控制管理的主要功能：對實(shí)驗室內的機器進(jìn)行登錄(加鎖) 和不登錄(放開(kāi)) 的控制；③帳表管理的主要功能：維護用戶(hù)的賬戶(hù)信息。如：建立、刪除、凍結單一用戶(hù)帳號、成批連號用戶(hù)賬號。對賬戶(hù)中的教學(xué)機時(shí)、自費機時(shí)、打印紙張等各項數據進(jìn)行增加、刪除、修改和查詢(xún)等維護操作。對用戶(hù)賬號信息及記賬日志進(jìn)行各類(lèi)查詢(xún)和統計。賬表管理中對教學(xué)機時(shí)和自費機時(shí)的分離，使學(xué)生在每學(xué)期的教學(xué)實(shí)習量教學(xué)機時(shí)) 完成后，能自動(dòng)付費上機(自費機時(shí)) ，否則被示為非法用戶(hù)。機房在平時(shí)的教學(xué)時(shí)間內也可自由開(kāi)放，即教學(xué)上機(教學(xué)機時(shí)) 和自由上機(自費機時(shí)) 可同時(shí)進(jìn)行。這樣，既大大提高了機器的利用率，又增加了學(xué)生的上機量；④統計管理的主要功能：統計、分析及打印報表�？砂聪�、班級、用戶(hù)等不同類(lèi)別對所用的機時(shí)(教學(xué)機時(shí)和自費機時(shí)) 、打印紙和軟件資源情況進(jìn)行統計、匯總和分析，并為教學(xué)研究部門(mén)、管理部門(mén)提供決策輔助信息；⑤數據維護管理的主要功能：對各類(lèi)基礎信息進(jìn)行增加、刪除、修改和查詢(xún)等維護工作，保證數據的完整性和一致性。
4 計算機實(shí)驗室綜合信息管理系統設計與實(shí)現
由于計算機實(shí)驗室信息管理系統所面對的需求靈活、繁瑣和多變，而且還要考慮到設備及其管理軟件的不同情況，因此本系統的架構應該具有極松的耦合性和極強的可擴展性，以便在需要的時(shí)候進(jìn)行擴展、重新組裝或者復用。
4.1 計算機實(shí)驗室綜合信息管理系統設計 本系統主界面設置了四項功能模塊，分別是：系統維護、實(shí)驗課程管理、上機管理、系統管理。系統維護模塊主要實(shí)現系統設置(權限設置等) 、系統初始化、修改口令、信息的定期安全備份等功能。實(shí)驗課程管理模塊實(shí)現對實(shí)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，轉變?yōu)殚_(kāi)放的、以資源為中心的新方式，主要包括排課系統管理、上機實(shí)驗管理、實(shí)驗信息資源管理等功能。上機管理模塊主要包括機時(shí)分配管理、上機用戶(hù)的賬戶(hù)管理(用戶(hù)注冊信息、密碼設置、掛失注銷(xiāo)、報警提示、資金余額等) 、用戶(hù)的上機登錄管理，以及對上述信息的統計和查詢(xún)；系統管理模塊主要是對用戶(hù)進(jìn)出系統的管理.
4.1.1 實(shí)驗課程管理子系統 本子系統中的排課系統模塊，由于受到相關(guān)制約的條件很多而且隨機，所以在設計中很復雜。其主要功能如下：根據來(lái)自學(xué)院教務(wù)處的實(shí)驗計劃和各教學(xué)部門(mén)的實(shí)驗班級獲取資料，按照課程及實(shí)驗室設備配置對這些資源過(guò)濾分發(fā)至各實(shí)驗室進(jìn)行排課，然后把實(shí)驗課程表發(fā)布到WEB上。為了利用計算機實(shí)驗室的信息技術(shù)優(yōu)勢，并適應高校教育信息化改革的需要，設計并開(kāi)發(fā)了實(shí)驗資源信息模塊，主要包含實(shí)驗大綱、實(shí)驗要求、實(shí)驗的環(huán)境及條件、實(shí)驗重點(diǎn)與難點(diǎn)剖析、實(shí)驗的模擬演示、實(shí)驗的評價(jià)、實(shí)驗的體會(huì )、相關(guān)知識、電子教案、實(shí)驗的成績(jì)等信息，這些信息都來(lái)源于各位任課老師和實(shí)驗教師，他們結合教材、各種相關(guān)資料和實(shí)踐經(jīng)驗，提出了每次實(shí)驗的重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生分析并解決實(shí)驗中容易出現的問(wèn)題。 實(shí)驗要求根據學(xué)生的不同層次，設置為不同的級別：普通級別、拓展級別。其中普通級別要求達到實(shí)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基礎知識，有能力進(jìn)一步深入學(xué)習的學(xué)生，為他們設計一些設計型、綜合型、創(chuàng )新型的實(shí)驗，讓他們達到更高的要求。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(xún)，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上。
4.1.2 上機管理子系統 該子系統分為機時(shí)管理、用戶(hù)登錄管理、統計查詢(xún)等功能模塊。其中，機時(shí)管理負責為學(xué)生分配空閑機器：一方面按照實(shí)驗教學(xué)計劃為上實(shí)驗課的學(xué)生分配機器(遵循上同一實(shí)驗的學(xué)生集中坐在一起的原則) ；另一方面為自由上機學(xué)生分配零散空閑機器。這幾個(gè)模塊中，用戶(hù)登錄子系統最為復雜，學(xué)生進(jìn)入時(shí)使用刷卡的方式進(jìn)行身份判斷，如果屬于當時(shí)時(shí)段的實(shí)驗課，則為其分配機器，進(jìn)入“上機實(shí)驗系統”做實(shí)驗，否則如果該用戶(hù)具有合法身份，則為其分配零散空閑機器，同時(shí)記錄機位、時(shí)間等信息并允許其進(jìn)入自由上機，同時(shí)采用計費系統開(kāi)始自動(dòng)計費。用戶(hù)上機完畢必須退出系統，系統將其注銷(xiāo)。用戶(hù)如果卡內資金不足，則提醒其續費并拒絕入內。
4.2 計算機實(shí)驗室綜合信息管理系統實(shí)現 計算機實(shí)驗室綜合信息管理系統的一個(gè)重要目的，就是實(shí)現數據共享及保持數據的即時(shí)性，要求數據變化隨時(shí)顯示在網(wǎng)絡(luò )上，保證實(shí)驗室的任何一臺管理機終端可隨時(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。該系統運行在一個(gè)局域網(wǎng)中，可以實(shí)現對不同實(shí)驗室的統一管理。系統采用星型拓撲結構，由一臺文件服務(wù)器、一臺WEB服務(wù)器、若干個(gè)收費工作站(一個(gè)機房對應一個(gè)，由一臺微機和一個(gè)條形碼閱讀器構成的刷卡機組成) 、學(xué)生上機卡，一臺具有網(wǎng)絡(luò )管理功能的超級工作站、網(wǎng)卡、集線(xiàn)器和網(wǎng)線(xiàn)組成。相應軟件采用了一套自主開(kāi)發(fā)的條碼卡計費管理系統。
5 結論
計算機實(shí)驗室信息管理系統以計算機實(shí)驗室現有的軟硬件資源為基礎，實(shí)現對高校計算機實(shí)驗室中設備全面管理和完善，對計算機實(shí)驗室工作人員管理的規范和有序，達到保障計算機實(shí)驗室運行的高效和可靠：①讓計算機實(shí)驗室管理自動(dòng)化，設備自動(dòng)化管理，即設備的基本信息、使用、維護、購置、報廢等方面的自動(dòng)化管理。②讓計算機實(shí)驗室管理自動(dòng)化，工作人員的自動(dòng)化管理，即實(shí)驗室人員日常工作的全面管理和及時(shí)查詢(xún)。③讓計算機實(shí)驗室管理自動(dòng)化，系統自身的有效運行，即系統的初始設置、數據的備份與恢復、管理員設置、權限設置、系統日志等方面的自動(dòng)化管理。
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