齊心

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，湖北十堰442002）

0 系統(tǒng)開發(fā)背景

實驗教學(xué)是把科學(xué)實驗引進(jìn)教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個教學(xué)過程，它能使學(xué)生更好地鞏固和加深對理論知識的理解，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)、觀察、分析、研究、解決相關(guān)實際問題的能力。實驗教學(xué)在高等教育中占有極其重要的地位，是教育教學(xué)改革的重要組成部分。

隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們發(fā)布、獲取信息的重要方式，在人們的工作和生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，在網(wǎng)絡(luò)上為用戶提供方便快速的服務(wù)、實現(xiàn)學(xué)生和教師的溝通和交流，并為用戶提供方便的軟件系統(tǒng)是一種必然趨勢。

湖北汽車工業(yè)學(xué)院計算機(jī)工程與軟件實驗中心主要承擔(dān)全校公共計算機(jī)基礎(chǔ)課的實踐教學(xué)以及計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)、電氣自動化專業(yè)、信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)和電子信息工程專業(yè)共計28 門課程的172個實驗項目的實驗教學(xué)任務(wù)，并承擔(dān)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和教學(xué)科研等實驗內(nèi)容。目前，計算機(jī)工程與軟件實驗中心下設(shè)嵌入式系統(tǒng)實驗室、微機(jī)硬件基礎(chǔ)實驗室、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗室、軟件基礎(chǔ)實驗室和軟件設(shè)計實驗室，如何合理規(guī)劃、管理實驗室教學(xué)資源和實驗教學(xué)內(nèi)容，對推動實驗室的建設(shè)和發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。因此，建立實驗室教學(xué)管理系統(tǒng)，有利于實現(xiàn)教學(xué)管理的規(guī)范化、流程化和信息化，提高教學(xué)質(zhì)量、管理水平和服務(wù)水平，為實驗室的全面開放和資源利用提供有力保障[1-5]。

1 系統(tǒng)設(shè)計與分析

1.1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

實驗室教學(xué)管理系統(tǒng)，包括前臺頁面信息顯示和后臺頁面信息維護(hù)兩大部分。根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，對系統(tǒng)功能進(jìn)行歸類劃分，設(shè)計出系統(tǒng)的功能模塊圖，如圖1所示。

圖1 實驗室教學(xué)管理系統(tǒng)功能模塊

1.2 系統(tǒng)流程

前臺應(yīng)用主要實現(xiàn)了實驗室教學(xué)管理系統(tǒng)中各種信息的查看和搜索功能。前臺用戶操作流程如圖2所示。

圖2 前臺用戶操作流程圖

后臺應(yīng)用主要實現(xiàn)了實驗室教學(xué)管理系統(tǒng)中各項功能設(shè)置，包括網(wǎng)站系統(tǒng)管理、欄目內(nèi)容管理、用戶管理和系統(tǒng)安全管理四大模塊。后臺管理員操作流程圖如圖3所示。

圖3 后臺管理員操作流程圖

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，為了便于以后系統(tǒng)開發(fā)、維護(hù)和擴(kuò)展，在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計開發(fā)過程中嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)庫規(guī)范設(shè)計的要求：

1）規(guī)范數(shù)據(jù)庫應(yīng)用結(jié)構(gòu)

將數(shù)據(jù)庫和程序系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行整體描述，展示數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序模塊間的關(guān)系；根據(jù)處理特點，將數(shù)據(jù)表和程序模塊進(jìn)行分類如下：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表，記錄數(shù)據(jù)發(fā)生、處理的過程和結(jié)果；基本編碼表，描述業(yè)務(wù)實體的基本信息和編碼；輔助編碼表，描述屬性的列表值；系統(tǒng)信息表，統(tǒng)計信息數(shù)據(jù)。

2）規(guī)范數(shù)據(jù)庫命名

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，應(yīng)對數(shù)據(jù)庫對象的命名做到見名知意，包括表、視圖、存儲過程等。

1.4 系統(tǒng)開發(fā)平臺和技術(shù)

為了提高系統(tǒng)程序的可重用性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性，優(yōu)化整個系統(tǒng)的設(shè)計模式，提高軟件的運(yùn)行效率，管理系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)，利用PHP+MySQL+Jquery+AJAX技術(shù)整合開發(fā)，利用各種技術(shù)強(qiáng)大的功能性和可擴(kuò)展性更好地解決了實驗室管理中存在的各種問題。本系統(tǒng)前后臺頁面采用PHP 服務(wù)器端腳本語言進(jìn)行開發(fā)，后臺采用MySQL 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，前、后臺頁面中運(yùn)用了Jquery+AJAX技術(shù)，增強(qiáng)了用戶使用體驗。B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式），是WEB興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，WEB 瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。Jquery是一個優(yōu)秀的Javascript 框架，它是輕量級的js 庫可以方便地為網(wǎng)站提供AJAX 交互。AJAX是異步JavaScript及XML（Asynchronous JavaScript And XML），AJAX在瀏覽器與Web 服務(wù)器之間使用異步數(shù)據(jù)傳輸（HTTP 請求），使用Javascript向服務(wù)器提出請求并處理響應(yīng)而不阻塞用戶，它的核心對象是XMLHTTPRequest，通過AJAX技術(shù)的引入，JavaScript可在不重載頁面的情況下與Web 服務(wù)器交換數(shù)據(jù)，這樣就可使網(wǎng)頁從服務(wù)器請求少量的信息，而不是整個頁面，節(jié)約了服務(wù)器資源[6-12]。

2 系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)總體功能需求分析，將整個管理系統(tǒng)劃分為不同的功能模塊。整個頁面設(shè)計采用HTML+CSS 現(xiàn)代網(wǎng)頁設(shè)計和布局方式，頁面腳本語言采用PHP+Jquery+AJAX技術(shù)整合開發(fā)，系統(tǒng)按照不同功能在MySQL 數(shù)據(jù)庫中將實體劃分為表進(jìn)行設(shè)計，系統(tǒng)首頁面顯示效果如圖4所示。由于篇幅限制，下面對系統(tǒng)主要功能模塊的實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)說明。

2.1 用戶管理模塊

該功能模塊實現(xiàn)管理系統(tǒng)用戶信息的管理。包括學(xué)生注冊用戶、教師和管理員3種角色。注冊用戶通過實名注冊后，可以在前臺頁面中進(jìn)行信息的查看，同時對所關(guān)注的內(nèi)容進(jìn)行評論和留言；如果是以游客身份進(jìn)入前臺頁面，則只能進(jìn)行信息的查看，沒有評論和瀏覽的權(quán)限。教師角色由系統(tǒng)管理員進(jìn)行添加，添加后可以在后臺管理頁面中進(jìn)行新聞、文章、課表、實驗課程信息和實驗項目信息內(nèi)容進(jìn)行管理，同時在前臺頁面中對學(xué)生評論和留言進(jìn)行回復(fù)。管理員角色可以進(jìn)行站點信息的設(shè)置、用戶管理以及教師所擁有的所有權(quán)限。

2.2 新聞模塊和文章模塊實現(xiàn)

實驗室新聞和教學(xué)課程文章的查看和管理功能，是本系統(tǒng)核心功能之一，教師和管理員可以通過后臺管理界面按照類別添加各種信息內(nèi)容，對于MySQL 數(shù)據(jù)庫中大文本數(shù)據(jù)類型(text類型)，管理系統(tǒng)提供了類似word的文本編輯器(kindeditor)，可以對文章內(nèi)容進(jìn)行排版編輯，同時，管理系統(tǒng)配有文件上傳組件和圖片批量上傳功能，方便圖片新聞和文章的管理，增強(qiáng)了用戶體驗，美化了大文本內(nèi)容的顯示效果。新聞模塊主要實現(xiàn)代碼如下：

2.3 實驗課程信息模塊實現(xiàn)

實驗課程信息的查看和管理功能，也是本系統(tǒng)核心功能之一。學(xué)生和教師可以通過系統(tǒng)首頁面查看實驗室所開設(shè)的所有實驗課程基本信息，同時通過展開課程信息標(biāo)題，可以查看該課程下所開設(shè)的所有實驗項目基本信息，通過點擊實驗課程和實驗項目標(biāo)題則可以進(jìn)入相關(guān)內(nèi)容的詳細(xì)信息查看，實驗課程信息顯示如圖4所示。

圖4 實驗課程信息顯示模塊

在該模塊中利用了Jquery技術(shù)實現(xiàn)了實驗課程信息和實驗項目信息的級聯(lián)顯示效果，同時利用AJAX技術(shù)實現(xiàn)了課程信息內(nèi)容分頁顯示效果，按照用戶需求顯示信息內(nèi)容。首頁面中課程信息模塊默認(rèn)顯示10條課程信息記錄，當(dāng)課程信息較多時，可以分頁進(jìn)行顯示，按照以往頁面訪問方式，當(dāng)用戶請求指定頁數(shù)的課程信息內(nèi)容時，勢必要向服務(wù)器發(fā)送一次請求，服務(wù)器返回包含指定頁數(shù)課程信息的整個首頁面，然后客戶端更新整個首頁面，用戶必須在此次請求中處于等待狀態(tài)，如果網(wǎng)速較快可能感覺不出等待延時，而當(dāng)網(wǎng)速較慢時，用戶則需花費(fèi)幾秒的等待時間，使用戶感覺到厭煩。而采用了AJAX技術(shù)后，用戶發(fā)送一次請求，服務(wù)器只需返回指定頁數(shù)的課程信息內(nèi)容，然后客戶端只用更新課程信息模塊中的部分信息內(nèi)容，而首頁面整體無需更新，用戶在等待過程中還可以瀏覽首頁面其他信息內(nèi)容，增強(qiáng)了用戶體驗。

圖5 后臺實驗課程信息顯示模塊

在后臺實驗課程信息管理模塊中，同樣采用Jquery+AJAX技術(shù)實現(xiàn)實驗課程信息和實驗項目信息的維護(hù)，實驗項目管理采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)可以方便管理實驗課程和實驗項目之間的隸屬關(guān)系。實驗課程大綱和實驗項目內(nèi)容的維護(hù)，系統(tǒng)同樣提供了類似word的文本編輯器，可以對大文本內(nèi)容進(jìn)行排版編輯，同時提供實驗大綱和實驗指導(dǎo)書的上傳管理功能。該模塊頁面后臺顯示效果如圖5所示。

2.4 安全管理模塊

數(shù)據(jù)庫管理員通過后臺頁面登錄管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的管理操作，管理員密碼通過2次加密以密文的方式保存在數(shù)據(jù)庫中，即使密碼泄露，其他人看到的也是加密后的數(shù)據(jù)庫，無法直接破譯密碼，確保數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的后臺安全性。

數(shù)據(jù)庫管理模塊是系統(tǒng)的安全中心，數(shù)據(jù)庫在使用過程中難免會出現(xiàn)各種各樣的問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，這對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來說是致命的。如何有效的保護(hù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所面臨的關(guān)鍵問題。本系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)庫的備份和還原操作，能夠?qū)?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)備份至本地硬盤，在數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題時，能夠恢復(fù)到最近備份的時間點，確保數(shù)據(jù)的正確性。同時，系統(tǒng)還提供了數(shù)據(jù)庫操作的一些實用工具，能夠查看在后臺頁面中查看數(shù)據(jù)庫中表的結(jié)構(gòu)、修復(fù)和優(yōu)化數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)、執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作的SQL 語句等，大大增強(qiáng)了管理系統(tǒng)的實用性和高效性。

文件和圖片上傳是本系統(tǒng)經(jīng)常用到的功能之一，在系統(tǒng)長期使用過程中，難免會出現(xiàn)上傳文件和圖片資源已經(jīng)失效，無需再保留的情況。如果通過純手工刪除無效的資源，勢必會增加管理員的工作量，而且極易出現(xiàn)資源刪除錯誤的情況。針對這個問題，系統(tǒng)開發(fā)了上傳文件管理功能，提供了清理未使用文件的功能，所有上傳文件和圖片都會在數(shù)據(jù)庫中記錄，當(dāng)某個資源不再使用時，可以通過該功能刪除無效的資源，確保系統(tǒng)中上傳數(shù)據(jù)的正確性。

3 結(jié)語

基于B/S模式的實驗教學(xué)管理系統(tǒng)，采用PHP+MySQL+JQuery+AJAX技術(shù)相結(jié)合的模塊化設(shè)計方法，有效實現(xiàn)了實踐教學(xué)資源的實時性和開放性，該系統(tǒng)已投入正常教學(xué)管理中使用，推動了實驗室管理的可持續(xù)性發(fā)展，極大提高了工作效率和管理水平，促進(jìn)了實踐教學(xué)的規(guī)范化和網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)。

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