高校計算機實驗室綜合信息管理系統設計與實現
摘要： 當前高校在不斷推進素質教育的過程中，傳統的計算機實驗室教學管理方式急需改革，需要對計算機實驗室的設備和工作人員進行統一、規范的管理，本文對高校計算機實驗室的應用范圍和目前日常管理中存在的不足進行了分析，總結出了高校目前使用的計算機實驗室管理系統的模式，以“理論與實踐一體化”教學理念為基礎設計和實現了計算機實驗室綜合信息管理系統，使計算機實驗室能高效和可靠運行。
關鍵詞： 計算機實驗室；綜合信息管理系統；設計；實現
0 引言
當前高校在不斷推進素質教育的過程中，實驗教學處于突出的地位，改革實驗教學內容、方法和手段，建立適合素質教育的實驗教學與管理模塊，是進行實驗室建設、提高高校人才培養水平的指導方針之一[1]。而且在實行了完全的學分制管理以后，實驗教學工作將改變過去那種實驗教學固定時間、固定內容、按班級同時進行教學的方式，學生也可以根據自己所學的課程、興趣來安排自己的實驗，按照自己學習程度選擇不同層次的實驗，變被動學習為主動學習，讓學生有了更多的自主權。在這種情況下傳統的計算機實驗室教學管理方式，已經不適應這種靈活性更高的管理要求，必須有一套能滿足現代化教學要求的實驗室管理系統。
1 高校計算機實驗室管理系統的應用范圍
計算機實驗室的管理與其他實驗室有較大的差別，比如設備更新頻率較高、設備容易受周圍環境影響、人流量較大、用機秩序混亂(學生隨意更換機位，或同時打開幾臺機器) 、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）、公用軟件維護工作量大且重復(學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，上述問題一直困擾計算機實驗室的工作人員。
目前國內高校計算機實驗室管理系統的應用基本體現在以下三個方面[2-5]：
（1）計算機實驗室設備的基本管理，主要包括設備的購入、借出、報廢等；
（2）計算機實驗室所承受課程的信息管理，主要包括實驗室計算機課程的排課、教師及其對應班級的安排、作業的布置與回收等；
（3）課余時間的自由開放管理，主要包括上機卡的發放、計時的基本方式、讀卡器的設置、上機情況的登記與統計等。
2 現有高校計算機實驗室管理的不足
我國高校的計算機實驗室基本上是模仿50年代蘇聯的模式，按某一門課程來設置實驗室，實驗教學由院系自行安排，實驗室實行以院系管理為主的封閉式管理體制。這種傳統的設置與當時的教學管理體制和教學科研發展水平相適應，但隨著高校教育體制改革的深入、科研水平的提高、學科之間的相互滲透發展，傳統的實驗室建設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，無法形成綜合優勢。
（2）實驗室相互獨立，管理分散，資源浪費嚴重。
（3） 實驗教學依附于理論教學，不利于完成實驗教學任務和培養創新人才。
3 現有計算機實驗室管理系統的功能模式
目前，大多高校使用的計算機實驗室管理系統以學生管理為中心，以處理學生課余上網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 計算機開放實驗室綜合管理系統 計算機開放實驗室綜合管理系統主要由兩大子系統組成：門禁管理子系統和監控管理子系統。
3.1.1 門禁管理子系統 由門禁管理和資源管理兩個子系統功能組成：①門禁管理系統是用戶進出實驗室的一道安全屏障。進入的用戶要刷卡，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據庫里；②資源管理系統通過數據庫的指示決定是否允許用戶啟動計算機系統，而且每位用戶每次只能使用一臺計算機。如果用戶檢查沒有通過，就不允許該用戶使用實驗室內的任何資源。用戶使用完畢后，要進行刷卡注銷。用戶入門劃卡注冊到出門劃卡注銷所用的時間為上機機時。這種管理方式能夠有效的對計算機實驗室進行管理。
3.1.2 監控管理子系統
①實時監控管理的主要功能：能夠及時的查詢計算機使用的用戶，還能夠了解到每一位用戶的位置，上機時間等；②登錄控制管理的主要功能：對實驗室內的機器進行登錄(加鎖) 和不登錄(放開) 的控制；③帳表管理的主要功能：維護用戶的賬戶信息。如：建立、刪除、凍結單一用戶帳號、成批連號用戶賬號。對賬戶中的教學機時、自費機時、打印紙張等各項數據進行增加、刪除、修改和查詢等維護操作。對用戶賬號信息及記賬日志進行各類查詢和統計。賬表管理中對教學機時和自費機時的分離，使學生在每學期的教學實習量教學機時) 完成后，能自動付費上機(自費機時) ，否則被示為非法用戶。機房在平時的教學時間內也可自由開放，即教學上機(教學機時) 和自由上機(自費機時) 可同時進行。這樣，既大大提高了機器的利用率，又增加了學生的上機量；④統計管理的主要功能：統計、分析及打印報表。可按系、班級、用戶等不同類別對所用的機時(教學機時和自費機時) 、打印紙和軟件資源情況進行統計、匯總和分析，并為教學研究部門、管理部門提供決策輔助信息；⑤數據維護管理的主要功能：對各類基礎信息進行增加、刪除、修改和查詢等維護工作，保證數據的完整性和一致性。
4 計算機實驗室綜合信息管理系統設計與實現
由于計算機實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，以便在需要的時候進行擴展、重新組裝或者復用。
4.1 計算機實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、實驗課程管理、上機管理、系統管理。系統維護模塊主要實現系統設置(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。實驗課程管理模塊實現對實驗課教學的科學管理，將已往封閉的、以知識為中心的舊教學方式，轉變為開放的、以資源為中心的新方式，主要包括排課系統管理、上機實驗管理、實驗信息資源管理等功能。上機管理模塊主要包括機時分配管理、上機用戶的賬戶管理(用戶注冊信息、密碼設置、掛失注銷、報警提示、資金余額等) 、用戶的上機登錄管理，以及對上述信息的統計和查詢；系統管理模塊主要是對用戶進出系統的管理.
4.1.1 實驗課程管理子系統 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：根據來自學院教務處的實驗計劃和各教學部門的實驗班級獲取資料，按照課程及實驗室設備配置對這些資源過濾分發至各實驗室進行排課，然后把實驗課程表發布到WEB上。為了利用計算機實驗室的信息技術優勢，并適應高校教育信息化改革的需要，設計并開發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，他們結合教材、各種相關資料和實踐經驗，提出了每次實驗的重點和難點，幫助學生分析并解決實驗中容易出現的問題。 實驗要求根據學生的不同層次，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驗教學大綱的要求，拓展級別是針對那些已較好地掌握了計算機基礎知識，有能力進一步深入學習的學生，為他們設計一些設計型、綜合型、創新型的實驗，讓他們達到更高的要求。所有這些信息都是學生關心而平時又不容易了解到的，把這些信息發布到校園網上，學生可以直接上網檢索查詢，檢索到的資源信息可以直接通過瀏覽器或下載到本地機上。
4.1.2 上機管理子系統 該子系統分為機時管理、用戶登錄管理、統計查詢等功能模塊。其中，機時管理負責為學生分配空閑機器：一方面按照實驗教學計劃為上實驗課的學生分配機器(遵循上同一實驗的學生集中坐在一起的原則) ；另一方面為自由上機學生分配零散空閑機器。這幾個模塊中，用戶登錄子系統最為復雜，學生進入時使用刷卡的方式進行身份判斷，如果屬于當時時段的實驗課，則為其分配機器，進入“上機實驗系統”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器，同時記錄機位、時間等信息并允許其進入自由上機，同時采用計費系統開始自動計費。用戶上機完畢必須退出系統，系統將其注銷。用戶如果卡內資金不足，則提醒其續費并拒絕入內。
4.2 計算機實驗室綜合信息管理系統實現 計算機實驗室綜合信息管理系統的一個重要目的，就是實現數據共享及保持數據的即時性，要求數據變化隨時顯示在網絡上，保證實驗室的任何一臺管理機終端可隨時更新查閱資料，保證在校園網上也能及時查看有關信息。該系統運行在一個局域網中，可以實現對不同實驗室的統一管理。系統采用星型拓撲結構，由一臺文件服務器、一臺WEB服務器、若干個收費工作站(一個機房對應一個，由一臺微機和一個條形碼閱讀器構成的刷卡機組成) 、學生上機卡，一臺具有網絡管理功能的超級工作站、網卡、集線器和網線組成。相應軟件采用了一套自主開發的條碼卡計費管理系統。
5 結論
計算機實驗室信息管理系統以計算機實驗室現有的軟硬件資源為基礎，實現對高校計算機實驗室中設備全面管理和完善，對計算機實驗室工作人員管理的規范和有序，達到保障計算機實驗室運行的高效和可靠：①讓計算機實驗室管理自動化，設備自動化管理，即設備的基本信息、使用、維護、購置、報廢等方面的自動化管理。②讓計算機實驗室管理自動化，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讓計算機實驗室管理自動化，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化管理。
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