开放实验室预约系统(基于Ajax的开放实验室预约系统的设计与实现)

实验室管理是当前教育信息管理中的一个薄弱环节。随着互联网和网络技术的发展，迫切需要改变传统的管理模式，实现开放式管理。广州大学实验中心是直属大学的实验教学和管理单位。拥有省级实验教学示范中心——电子信息实验室和两个大学级示范中心——计算机实验室和语言实验室，为11所高校30多个专业的1万多名学生提供开放的实验资源服务。因此，建立一个新的基于Web的开放实验室预约系统，可以更新和显示实验资源，桌面风格和方便快捷的预约操作，可以大大提高实验资源的利用率和学生的学习积极性，将实验技术人员从繁重的实验室管理工作中解放出来；同时，为改革旧的实验教学和管理模式提供了技术支持。在传统的B/S结构下，客户端请求响应所使用的超文本传输协议决定了其独特的工作机制和网络应用模式存在一些缺陷。例如，网络应用的交互效果和用户体验效果不好，桌面应用没有丰富的控制和响应速度。原因是传统的Web模式采用了一种完整的页面传输模式，即在提交请求后，用户被迫暂停当前的工作，等待页面被刷新、交换和重新加载。在这种同步交互模式下，当服务器处理客户端提交的请求时，客户端需要面对一个很长的空白页面，有时只读取少量的数据，用户每次都要浪费时间和带宽在“点击-等待-点击”来重新读取返回的整个页面。实时响应大大降低了用户体验。这种不能满足更多、更全面的网络用户需求的体验被MacroMedia公司称为“体验重要”。Ajax是网络2.0标准的核心技术，是一种新的网络交互模式。网络应用的异步交互功能为上述问题提供了更好的解决方案。1 Ajax技术：新的Web交互模型1.1 Ajax技术原理Ajax(异步JavaScript和XML)是一种按照规范将JavaScript、DOM、xmlhttprequest、CSS等Web技术结合起来，在基于B/S的Web应用中集成信息交互的设计模式.它的核心元素包括：1)使用XMLHttpRequest与服务器的异步通信；2)利用DOM实现动态显示和交互；3)利用XHTML和CSS实现标准化的呈现界面；使用JavaScript绑定XHTML、DOM、XML和XMLHttpRequest。传统的网络应用采用同步交互，用户首先向网络服务器发送请求，网络服务器根据用户请求的内容执行相应的任务，并将结果返回给用户。这是一种不连贯的用户体验。当服务器处理请求时，用户只能等待空白页面，这通常被称为“白屏”现象。在传统的网络传输和呈现中，无论基于哪种服务器技术(PHP、ASP、ASP.NET或JSP)，网络应用都采用如图1左侧所示的处理模式。当页面较多且服务器响应时间较长时，用户体验会大大降低。根据调查，如果网页加载时间超过4~5秒，大多数用户可能会选择切换到其他窗口或直接关闭页面。Ajax技术通过在客户端中间层构建一个Ajax引擎，实现了页面表示层和业务逻辑层的分离，从而实现了用户操作和服务器响应的异步。如图1展示了传统的网页处理流程和基于Ajax的网页处理流程之间的比较。从图1中，我们可以看到Ajax中使用的各种技术使整个交互通信过程异步，使用JavaScript和DHTML来立即更新用户界面，并向服务器发送异步请求来执行查询或更新数据库；当请求返回时，使用JavaScript和CSS相应地更新用户界面，而不是刷新整个页面。在这个过程中，用户不会意识到浏览器正在与服务器通信，网站似乎会立即做出响应，这极大地改善了用户体验。

1.2 Ajax开发方法在Asp.net有两种使用Ajax技术的方法。一是使用ASP.NET Ajax，这是官方，微软；提供的Ajax包库和工具集；二是自己实现xmlhttprequest对映像和方法调用；前一种方法很简单，但不够灵活。后一种方法很灵活，但是编码的工作量有点大。该系统的开发结合了两种方法。要使用ASP.NET Ajax，您只需要安装和配置开发环境。ASP.NET Ajax包括服务器框架MicrosoftASP.NET 2.0 Ajax扩展)和客户端脚本集合MicrosoftAjax库)。安装包将安装AJAX网站扩展安装模板和一个扩展Visual Studio工具箱的程序集(AJAXExtensionToolbox.dll)。通过将相应的控件拖到页面上，页面可以支持Ajax。它提供了一系列类似桌面应用的用户界面组件，可以生成高度交互的网络应用，如提供事件确认和格式的交互用户界面，提供快速的界面响应时间而不刷新页面，提供拖放操作，非常方便。

2系统设计及关键技术分析2.1系统功能设计本开放式实验预约系统主要服务于教师、学生、实验技术人员和系统管理员，系统采用权限分级管理，主要功能模块见如图2。系统向学生用户提供的主要功能包括：实验室开放信息查询、实验预约(取消)、实验项目(包括实验指导)查看、实验报告提交(预约一些大型精密仪器需要额外的实验项目预习报告，格式和要求由指导实验项目的老师制定)、在线虚拟实验、预约历史浏览、在线提问等权限，功能，其中实验预约模块的时序图如如图3所示。教师用户的主要功能是查询：实验项目、修改实验项目指导内容、查看部分虚拟实施课程的实验报告、查看报告、修改密码功能、在线答疑等。实验技术人员的主要功能是用：浏览实验室的开放信息，创建一个开放的、可回收的、开放的实验室(按时间和不同房间操作)；批准预订申请，重置申请，管理和维护仪器设备。2.2关键技术分析该系统的特点是利用Ajax技术按需读取和刷新实验室预约信息，并在客户端提供类似桌面风格的丰富用户界面控件，提高用户体验。要实现这些功能，关键在于系统的层次结构和网络服务的异步调用。网络服务注重程序逻辑的实现，提供纯数据，不涉及任何表达方式；客户端的ASP.NET Ajax框架用于处理程序的所有接口并与用户交互。系统采用流行的三层架构：数据层、业务层和表示层。业务逻辑层主要用于实现预订系统的业务逻辑。例如，当用户登录时，有必要显示可用于预订的实验资源。在这个过程中，表示层向业务逻辑层的业务逻辑项BLL发送一个请求，BLL将调用相应的获取实验信息的逻辑来处理这个请求。实验预约类是关键类，图4是添加关联后实验预约案例的简化类图。使用ASP.NET Ajax异步调用网络服务主要分为两个步骤。第一步是：为了使ASP.NET Ajax生成的网络服务的客户端异步调用代理，并允许在JavaScript代码中直接调用网络服务方法，需要将[ScriptService]属性添加到网络服务类中，如粗体部分：//.[scriptservice]//.公共类简单网络服务：系统。web.services.webservice {//.}第2步，用ASP.NET Ajax异步调用这个web服务。首先，在网站上创建一个由ASP.NET Ajax支持的新页面，并在页面上添加一个ScriptManager服务器端控件。为了让ASP.NET Ajax为之前的Web服务生成客户端异步调用代理，有必要在ScriptManager控件中添加对Web服务的引用

然后在程序接口中声明基本的用户界面元素，并指定调用函数。3系统原型和应用效果3.1系统原型开放实验室预约系统平台服务器整体组件和关系如图5。预订系统网络服务器操作系统使用视窗2003服务器企业版。Windows 2003操作系统安装了。NET Framework2.0和MicrosoftASP.NET 2.0 Ajax扩展来支持Ajax控件的运行。同时，启动Aspnet状态服务，即启动Aspnet_state.exe进程以确保会话状态有效。数据库服务器使用SQL Server 2005。如图6系统接口的一部分。3.2应用效果开放实验室预约系统已于2010年3月在我实验中心对约10所高校和31个专业的师生进行了试运行。其中，Ajax技术的应用解决了传统Web模式的缺点，例如，1)系统提供了丰富的客户端控件，易于操作。提供类似桌面应用程序的控件，如日期选择、标签和对用户操作，以捕获和支持拖放操作；同时，它甚至模拟桌面程序的多窗口处理业务，并使用异步传输与服务器交互(如如图6所示)。2)解决了传统网络中的“白屏”现象，为用户提供了流畅的交互，即不需要每次都刷新页面，学生交互频繁，高度参与系统。3)无需刷新即可实现网页数据的搜索、预览和编辑。在Ajax控件中，用户可以单击编辑将静态表更新为具有可编辑内容的表。用户单击完成后，异步发送一个Ajax请求来更新服务器和用户界面，这提高了效率。4)异步传输提高了站点的性能，系统按需读取，可以减少从服务器下载重复数据。实践表明，与传统的全页面刷新模式相比，Ajax的异步交互模式在能节省网络中具有60%以上的带宽。