高校计算机实验室综合信息管理系统设计与实

摘要： 当前高校在不断推进素质教育的过程中，传统的计算机实验室教学管理方式急需改革，需要对计算机实验室的设备和工作人员进行统一、规范的管理，本文对高校计算机实验室的应用范围和目前日常管理中存在的不足进行了分析，总结出了高校目前使用的计算机实验室管理系统的模式，以“理论与实践一体化”教学理念为基础设计和实现了计算机实验室综合信息管理系统，使计算机实验室能高效和可靠运行。
关键词： 计算机实验室；综合信息管理系统；设计；实现

        0  引言
        当前高校在不断推进素质教育的过程中，实验教学处于突出的地位，改革实验教学内容、方法和手段，建立适合素质教育的实验教学与管理模块，是进行实验室建设、提高高校人才培养水平的指导方针之一[1]。而且在实行了完全的学分制管理以后，实验教学工作将改变过去那种实验教学固定时间、固定内容、按班级同时进行教学的方式，学生也可以根据自己所学的课程、兴趣来安排自己的实验，按照自己学习程度选择不同层次的实验，变被动学习为主动学习，让学生有了更多的自主权。在这种情况下传统的计算机实验室教学管理方式，已经不适应这种灵活性更高的管理要求，必须有一套能满足现代化教学要求的实验室管理系统。
        1  高校计算机实验室管理系统的应用范围
        计算机实验室的管理与其他实验室有较大的差别，比如设备更新频率较高、设备容易受周围环境影响、人流量较大、用机秩序混乱(学生随意更换机位，或同时打开几台机器) 、工作时间较长（通常的开放时间是一周七天、每天十几个小时）、公用软件维护工作量大且重复(学生随意删除系统文件或修改系统参数，病毒对软件的破坏) 等等，上述问题一直困扰计算机实验室的工作人员。
        目前国内高校计算机实验室管理系统的应用基本体现在以下三个方面[2-5]：
        （1）计算机实验室设备的基本管理，主要包括设备的购入、借出、报废等；
        （2）计算机实验室所承受课程的信息管理，主要包括实验室计算机课程的排课、教师及其对应班级的安排、作业的布置与回收等；
        （3）课余时间的自由开放管理，主要包括上机卡的发放、计时的基本方式、读卡器的设置、上机情况的登记与统计等。
        2  现有高校计算机实验室管理的不足
        我国高校的计算机实验室基本上是模仿50年代苏联的模式，按某一门课程来设置实验室，实验教学由院系自行安排，实验室实行以院系管理为主的封闭式管理体制。这种传统的设置与当时的教学管理体制和教学科研发展水平相适应，但随着高校教育体制改革的深入、科研水平的提高、学科之间的相互渗透发展，传统的实验室建设和管理模式的弊端逐渐显露出来[6－8]：
        （1）实验室小而全，多而散，功能单一，无法形成综合优势。
        （2）实验室相互独立，管理分散，资源浪费严重。
        （3） 实验教学依附于理论教学，不利于完成实验教学任务和培养创新人才。
        3  现有计算机实验室管理系统的功能模式
        目前，大多高校使用的计算机实验室管理系统以学生管理为中心，以处理学生课余上网和教师上实验课的信息为主[9] [10]。大致有以下两种模式：
        3.1 计算机开放实验室综合管理系统  计算机开放实验室综合管理系统主要由两大子系统组成：门禁管理子系统和监控管理子系统。
        3.1.1 门禁管理子系统  由门禁管理和资源管理两个子系统功能组成：①门禁管理系统是用户进出实验室的一道安全屏障。进入的用户要刷卡，并接受一系列的合法性的检查。检查完毕后，如果检查通过，该用户的刷卡信息将会被保存到数据库里；②资源管理系统通过数据库的指示决定是否允许用户启动计算机系统，而且每位用户每次只能使用一台计算机。如果用户检查没有通过，就不允许该用户使用实验室内的任何资源。用户使用完毕后，要进行刷卡注销。用户入门划卡注册到出门划卡注销所用的时间为上机机时。这种管理方式能够有效的对计算机实验室进行管理。
        3.1.2 监控管理子系统
        ①实时监控管理的主要功能：能够及时的查询计算机使用的用户，还能够了解到每一位用户的位置，上机时间等；②登录控制管理的主要功能：对实验室内的机器进行登录(加锁) 和不登录(放开) 的控制；③帐表管理的主要功能：维护用户的账户信息。如：建立、删除、冻结单一用户帐号、成批连号用户账号。对账户中的教学机时、自费机时、打印纸张等各项数据进行增加、删除、修改和查询等维护操作。对用户账号信息及记账日志进行各类查询和统计。账表管理中对教学机时和自费机时的分离，使学生在每学期的教学实习量教学机时) 完成后，能自动付费上机(自费机时) ，否则被示为非法用户。机房在平时的教学时间内也可自由开放，即教学上机(教学机时) 和自由上机(自费机时) 可同时进行。这样，既大大提高了机器的利用率，又增加了学生的上机量；④统计管理的主要功能：统计、分析及打印报表。可按系、班级、用户等不同类别对所用的机时(教学机时和自费机时) 、打印纸和软件资源情况进行统计、汇总和分析，并为教学研究部门、管理部门提供决策辅助信息；⑤数据维护管理的主要功能：对各类基础信息进行增加、删除、修改和查询等维护工作，保证数据的完整性和一致性。
        4  计算机实验室综合信息管理系统设计与实现
        由于计算机实验室信息管理系统所面对的需求灵活、繁琐和多变，而且还要考虑到设备及其管理软件的不同情况，因此本系统的架构应该具有极松的耦合性和极强的可扩展性，以便在需要的时候进行扩展、重新组装或者复用。
        4.1 计算机实验室综合信息管理系统设计  本系统主界面设置了四项功能模块，分别是：系统维护、实验课程管理、上机管理、系统管理。系统维护模块主要实现系统设置(权限设置等) 、系统初始化、修改口令、信息的定期安全备份等功能。实验课程管理模块实现对实验课教学的科学管理，将已往封闭的、以知识为中心的旧教学方式，转变为开放的、以资源为中心的新方式，主要包括排课系统管理、上机实验管理、实验信息资源管理等功能。上机管理模块主要包括机时分配管理、上机用户的账户管理(用户注册信息、密码设置、挂失注销、报警提示、资金余额等) 、用户的上机登录管理，以及对上述信息的统计和查询；系统管理模块主要是对用户进出系统的管理.
     4.1.1 实验课程管理子系统  本子系统中的排课系统模块，由于受到相关制约的条件很多而且随机，所以在设计中很复杂。其主要功能如下：根据来自学院教务处的实验计划和各教学部门的实验班级获取资料，按照课程及实验室设备配置对这些资源过滤分发至各实验室进行排课，然后把实验课程表发布到WEB上。为了利用计算机实验室的信息技术优势，并适应高校教育信息化改革的需要，设计并开发了实验资源信息模块，主要包含实验大纲、实验要求、实验的环境及条件、实验重点与难点剖析、实验的模拟演示、实验的评价、实验的体会、相关知识、电子教案、实验的成绩等信息，这些信息都来源于各位任课老师和实验教师，他们结合教材、各种相关资料和实践经验，提出了每次实验的重点和难点，帮助学生分析并解决实验中容易出现的问题。 实验要求根据学生的不同层次，设置为不同的级别：普通级别、拓展级别。其中普通级别要求达到实验教学大纲的要求，拓展级别是针对那些已较好地掌握了计算机基础知识，有能力进一步深入学习的学生，为他们设计一些设计型、综合型、创新型的实验，让他们达到更高的要求。所有这些信息都是学生关心而平时又不容易了解到的，把这些信息发布到校园网上，学生可以直接上网检索查询，检索到的资源信息可以直接通过浏览器或下载到本地机上。
        4.1.2 上机管理子系统  该子系统分为机时管理、用户登录管理、统计查询等功能模块。其中，机时管理负责为学生分配空闲机器：一方面按照实验教学计划为上实验课的学生分配机器(遵循上同一实验的学生集中坐在一起的原则) ；另一方面为自由上机学生分配零散空闲机器。这几个模块中，用户登录子系统最为复杂，学生进入时使用刷卡的方式进行身份判断，如果属于当时时段的实验课，则为其分配机器，进入“上机实验系统”做实验，否则如果该用户具有合法身份，则为其分配零散空闲机器，同时记录机位、时间等信息并允许其进入自由上机，同时采用计费系统开始自动计费。用户上机完毕必须退出系统，系统将其注销。用户如果卡内资金不足，则提醒其续费并拒绝入内。
        4.2 计算机实验室综合信息管理系统实现  计算机实验室综合信息管理系统的一个重要目的，就是实现数据共享及保持数据的即时性，要求数据变化随时显示在网络上，保证实验室的任何一台管理机终端可随时更新查阅资料，保证在校园网上也能及时查看有关信息。该系统运行在一个局域网中，可以实现对不同实验室的统一管理。系统采用星型拓扑结构，由一台文件服务器、一台WEB服务器、若干个收费工作站(一个机房对应一个，由一台微机和一个条形码阅读器构成的刷卡机组成) 、学生上机卡，一台具有网络管理功能的超级工作站、网卡、集线器和网线组成。相应软件采用了一套自主开发的条码卡计费管理系统。
        5  结论
        计算机实验室信息管理系统以计算机实验室现有的软硬件资源为基础，实现对高校计算机实验室中设备全面管理和完善，对计算机实验室工作人员管理的规范和有序，达到保障计算机实验室运行的高效和可靠：①让计算机实验室管理自动化，设备自动化管理，即设备的基本信息、使用、维护、购置、报废等方面的自动化管理。②让计算机实验室管理自动化，工作人员的自动化管理，即实验室人员日常工作的全面管理和及时查询。③让计算机实验室管理自动化，系统自身的有效运行，即系统的初始设置、数据的备份与恢复、管理员设置、权限设置、系统日志等方面的自动化管理。
参考文献：
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