张蓉

摘 要： 信息技术的发展和完善对网络设计管理人才的需求逐渐提升，为满足高校计算机类实验课程教学的需求，设计了计算机网络实验管理系统，介绍了系统的主要功能模块。结合数据库技术，借助Windows的通信接口技术（Socket）实现对计算机网络上机实验的高效管理，通过该系统能够实现动态管理教学内容及学生实验过程（包括实验要求的浏览及自动提交实验报告等），具有较高的实用性和稳定性。

关键词： 计算机网络; 实验管理系统; Socket 接口

中图分类号： TP311.52

文献标志码： A

文章编号：1007-757X（2019）06-0105-02

Abstract： The development and perfection of information technology have gradually increased the demand for network design and management personnel. In order to meet the needs of computer experiment teaching in colleges and universities， this paper mainly designs the computer network experiment management system， introduces the main functional modules of the system by combining database technology. With the help of Windows communication interface Socket， it realizes the efficient management of computer network experiment. This system can dynamically manage teaching content and students' experiment process which includes browsing experiment requirements and submitting experiment reports automatically. The system has high practicability and stability.

Key words： Computer network; Experiment management system; Socket interface

0 引言

高校计算机类实验随着计算机的普及应用在教学中的比例逐渐增加，社会对网络设计及管理人才的需求逐渐提高，学校尤其需对计算机类专业学生的学习环境进行改进，为满足教学需求，计算机辅助教学系统逐渐成为研究的热点之一，对于计算机实验的高效管理还没有完全实现，辅助教学的软件系统没有对计算机实验全过程进行全覆盖，大多只进行简单的实验室管理事务处理（如收发实验作业、设备使用状态管理等），本文设计的实验室管理系统意在参与并实现智能化管理计算机实验全过程，使实验教学质量和效率得以有效提升。

1 系统功能需求分析

在对计算机实验教学所存在的问题进行分析的基础上，需完成计算机网络实验管理系统的设计，辅助教师进行网络教学与管理，提升网络课程实验学习的质量。

教师通过使用系统具体需实现的功能包括：（1） 教师可将实验的内容及要求发送给所有学生或指定学生;（2） 教师可同学生进行实时或远程交流，进而能够对学生学习情况做到充分了解;（3） 教师通过使用该系统能够进行自动在线点名，掌握每个学生的出勤情况;（4） 自动收取学生提交的实验报告，据此对学生进行指导;（5） 对学生的实验情况实现全过程监督，动态扑捉各个学生显示器上的内容，有效避免学生对娱乐软件的使用。学生通过使用系统具体需实现的功能包括：（1） 浏览具体的实验内容与实验要求，及时掌握实验课的具体内容，做好课前准备;（2） 晚餐实验后通过系统将实验报告提交给教师;（3） 学生可在课下完成实验模拟，使用该系统同教师以同学进行交流，及时解决实验遇到的问题[1]。

2 计算机类实验管理系统的设计

2.1 系统总体设计

该系统基于客户/服务器模式，以学校中的师生为主要用户，将相应的功能分别提供给教师和学生，本文系统的总体架构如图1所示。

该验室管理系统意在参与并实现智能化管理计算机网络实验全过程，对实验的全过程进行监控并录制，智能监测娱乐软件的启动情况，查看指导教师评语，根据实际需要进行远程答疑，有效解决学生在学习中遇到的问题，使实验教学质量和效率得以有效提升。系统在设计过程中，通过教师数据库及学生数据库两种类型的数据库的建立，使实验教学过程中不同用户（教师和学生）的需求得以有效满足，在注册信息同数据库完成关联的基础上完成运行库的建立（运行库具备导出功能），以实现实验报告的提交与接收及对实验课堂的动态监控功能，保证网络上各台机器运行情况都在实验管理教师的监控范围内，通过系统内的实验要求的填写及发送功能使每个学生掌握具体的实验内容，且系统具备实验模拟功能，通过系统提供的对话平台使教师同学生间能够及时进行交流，解决教学过程中遇到的问题[2]。

2.2 管理系统功能模块的设计

依据系统功能需求可将系统划分为：（1） 登录与注销模块，用户身份确认及上机时间长短的确定主要通过登录模块实现，将不同的功能提供给以不同身份登录的用户;用户下机时间的确定则通过注销模块完成，登录与注销模块结合数据库和运行库的使用完成对教师与学生出勤情况自动考察，将教师每个月的课时数计算出来，对学生迟到、早退及缺課等情况完成记录和提醒，使教师将更多的经历投入到实际教学过程中;（2） 系统的实验模块的主要功能在于发布实验内容及要求（具有信息群发与单发的功能）、提交/接收实验报告（系统具有自动存盘的功能）及进行模拟实验;（3） 对话平台模块的主要功能在于满足教师与学生的一对一或一对多的对话要求，及时解决教学过程中遇到的问题;（4） 系统的监视模块的使用对象为教师，各终端的连接情况及界面显示内容均能在该模块上显示，实现对终端使用情况的自动监视，减少了教师的工作量，同时还能够查询运行资料库，根据实际需要导出并保存所需运行资料库的信息[3]。

2.3 系统的数据库设计

本文所设计的系统主要由教师库、学生库及运行库3个数据库构成，教师相关信息存储在教师库中，学生相关信息存储在学生库中，主要内容包括用户身份标识号、姓名、上机时间等信息，完成对教师与学生的出勤情况、上机情况、实验情况等的掌握;运行库中主要由系统运行所需的基本信息，在运行过程中该系统可根据实际需要建立临时库用于储存一些临时所需数据，从而在满足工作需求的基础上提升系统的运行效率。

3 系统的实现

3.1 系统通信的实现

本文采用了Socket接口，实现应用程序（跨平台）进程间的通信过程，Socket类在计算机的应用程序中，以不同的端口对应不同的协议，Windows平台通过Windows Socket规范的提供，应用程序的开发者有更多的API可供使用，Windows Socket对二进制接口的定义使应用程序能够跨平台工作（只需符合Windows Socket协议），支持流套接口及数据报套接口，实验管理系统的应用程序通过Windows Socket中API的使用使系统中计算机间的通信得以有效实现，实际的通信过程通过下层的网络通信协议功能的调用实现，通信过程如图2所示。

通过客户服务器模型的应用实现分布式应用的建立，应用该该模型时，需依据客户机与服务器达成的协议，以确保满足系统内的信息传递及监控等服务的需求，该协议主要由对称性（主从角色不确定）的和不对称性（由固定一方扮演主机角色）两种形式构成，本系统以教师为主控角色因此选用了不对称性协议。客户服务器应用程序的设计以连接的服务作为标准，服务程序在没有请求发出的情况下处在休眠状态，在客户向服务器提出连接请求后，服务程序被触发为客户提供相应的服务，特殊情况下可通过使用数据报套接口提供服务，应用程序间以Socket作为通信端口，对不同计算机的两个进程间通过在在同一台计算机上（即主机）上完成2个Socket的分别建立并进行端口连接后，数据交换工作即可在应用程序的两个进程间有效进行，Socket接口主要由IP地址、通信端口及 Socket类型3部分构成，通过Socket的IP地址完成了通信计算机的确定，计算机应用程序进程的确定则由Socket的通信端口完成，从而实现了教师同学生间的一对一或一对多的交流及实验内容/报告的发送与接收[4]。

3.2 实验管理系统程序的实现

本文主要采用Delphi语言实现该系统的程序功能，该语言的数据库引擎BDE简化了系统程序的编写与移植过程，能够满足系统所采用的客户/服务器模式的需求，应用Delphi具体实现的功能包括：（1） Delphi提供快速高效的数据库访问功能，据此实现对教师与学生数据库信息的管理及维护过程，并对学生的出勤情况及上机情况进行实时考察，实现数据库的数据更新、导出等相关功能;（2） 客户与服务器端Socket通过Delphi的集成开发环境实现ClinetSocket与ServerSocket构件的有效提供，更好的实现系统登录、监控及注销功能，教师同学生及学生之间的问答及交流过程（包括发布实验要求及内容、提交/接收实验报告及系统内各终端间的对话等）则通过Delphi的Socket集成实现[5]。

4 系统测试

为检测本文所设计的计算机类实验管理系统的实用性和稳定性，对该系统运行情况进行测试，通过计算机专业学生使用该系统进行具体的实验课操作，得到了师生的好评，经过3个月的测试（每天至少1节实验课），测试结果表明该系统的各模块功能均得以实现，系统操作简单且运行稳定，教师在课上通过主机界面即可对系统网络上的各台机器运行情况进行监视（有课堂以为的软件开启时会发出具体位置的提示信息），对学生及教师的上机情况及出勤情况完成了准确的记录，教师与学生通过系统提供的对话平台能够更有针对性的解决每个学生的问题，该系统的通用性较强，在计算机类课程的教学中具有较高的实际应用价值，应用该系统的科使教師的工作量得以显著降低，机上对话功能减少对实验室内其他学生的干扰，在保证良好的实验氛围的同时学生能专注于实验，有效调动学生的学习积极性，提高学生的学习效率及教师的教学效率。

5 总结

信息技术的发展和完善对网络设计管理人才的需求逐渐提升，为满足高校计算机类实验课程教学的需求，本文主要对计算机网络实验管理系统进行设计，介绍了系统的主要功能模块，结合数据库技术，借助Windows的通信接口技术（Socket）实现对计算机网络上机实验的高效管理，通过该系统能够实现动态管理教学内容及学生实验过程（包括实验要求的浏览及自动提交实验报告等），具有较高的实用性和稳定性。

参考文献

[1] 孟亚辉，王瑞东，张明辉.智能型计算机类实验管理系统的设计与实现[J].科技资讯，2018（10）：29-31.

[2] 米雁.基于B/S结构的虚拟实验室数据管理系统的设计研究[J].科技创新与应用， 2017（36）：90-91.

[3] 王中杰.实验室智能视频监控系统开发[J].自动化技术与应用， 2016（5）：115-117.

[4] 苏学军，张晨亮，王文，等.开放型实验室教学管理平台的建设与实践[J].实验技术与管理， 2016（5）：10-13.

[5] 倪伟.计算机类实验教学环境管理系统的研发与实现[J].实验技术与管理，2017（11）： 137-140.

（收稿日期： 2018.11.20）