摘 要当前高校实验教学规模不断扩大实验室场地、设备、师资及课时资源日益紧张。传统人工排课方式效率低下易产生课程冲突、资源分配不合理等问题管理难度大幅提升。为解决实验排课管理痛点亟需搭建一套智能化的实验室智能排课管理系统。实验室智能排课系统在功能设计上紧跟技术发展趋势后端依托IDEA开发平台采用SpringBoot框架进行开发搭建前端交互界面采用Vue框架进行编写结合实际校园应用场景划分学生、教师、管理员三类操作角色。系统集成实验信息、排课管理、场地查询等核心功能并引入遗传算法完成智能排课全面满足校园实验排课与教务管理的高效运行需求。为满足高校师生与教务管理的实际需求本文从优化操作体验、提升管理效率出发研究开发实验室智能排课系统。简化排课与教务操作流程整合实验、排课及场地管理业务有效提升校园实验排课管理的整体运行效率。关键词实验室排课遗传算法SpringBootVueAbstractAt present, the scale of experimental teaching in Colleges and universities continues to expand, and the laboratory site, equipment, teachers and class resources are increasingly tense. The traditional manual course scheduling method is inefficient, prone to curriculum conflict, unreasonable resource allocation and other problems, and the management difficulty has increased significantly. In order to solve the pain point of experimental course scheduling management, it is urgent to build an intelligent laboratory course scheduling management system.The function design of Laboratory Intelligent course scheduling system closely follows the development trend of technology. The back-end relies on the idea development platform and is developed and built using the springboot framework. The front-end interactive interface is written using the Vue framework. Combined with the actual campus application scenarios, it is divided into three types of operation roles: students, teachers and administrators. The system integrates experimental information, course scheduling management, site query and other core functions, and introduces genetic algorithm to complete intelligent course scheduling, which fully meets the efficient operation requirements of campus experimental course scheduling and educational administration management.In order to meet the actual needs of college teachers and students and educational administration management, this paper studies and develops the laboratory intelligent course scheduling system from optimizing the operation experience and improving the management efficiency. Simplify the course scheduling and educational administration operation process, integrate the experiment, course scheduling and site management business, and effectively improve the overall operation efficiency of the campus experiment course scheduling management.Key words: Laboratory; Arranging Courses; Genetic Algorithm; SpringBoot Vue第一章 绪论1.1选题背景随着高等教育不断发展高校实践教学占比持续提升各类实验课程开设数量大幅增长。校内实验室数量有限、设备资源分散授课教师、实训时段与场地调配错综复杂。现阶段多数院校仍沿用传统人工排课模式依靠管理人员手动统计、安排课程不仅工作量繁重、耗时较长还容易出现实验时段重叠、实验室占用冲突、资源分配不均等问题。人工排课缺乏科学性与合理性资源利用率低难以适配规模化实验教学管理需求。在此现实背景下结合信息化技术研发一套高效稳定的实验室智能排课系统成为高校教务管理优化的迫切需求。1.2选题意义优化高校实验教学管理模式、提升资源利用效率与教务运行水平是开发实验室智能排课系统的核心价值所在。对于学生而言系统可规范实验课程安排合理规划上课时段避免实验课时冲突方便及时查询实验安排保障实践学习有序开展。对于教师来说能够自动匹配实验场地与授课时间减少手动调课负担合理统筹教学任务提升实验教学开展的便捷性。对于管理员可简化人工排课繁琐流程降低人为失误概率实现实验室资源统一调配与数字化管理有效提升院校实验教务整体管理效率。1.3国内外研究现状1.3.1 国外研究现状国外对实验室智能排课的研究起步早、应用成熟多依托智能算法与信息化平台落地。北美高校如美国麻省理工学院采用基于遗传算法的实验室调度系统可自动匹配实验场地、设备与师资支持多约束条件下的最优排课。欧洲方面德国慕尼黑工业大学开发的智能实验管理平台融合模拟退火算法实现实验室资源动态调配与课表自动生成。新加坡国立大学则构建了云端实验室预约排课系统整合物联网技术实时监控设备状态并智能分配实验时段有效提升资源利用率。这些应用均以算法优化为核心结合校园实际场景形成了高效、稳定的智能排课解决方案。1.3.2 国内研究现状国内高校对实验室智能排课系统的研究应用发展迅速聚焦算法优化与本地化适配已形成多个成熟案例。华侨大学基于DeepSeek 大模型构建智能排课系统实现实验课自动排课、冲突检测与动态微调显著提升排课效率。上海财经大学搭建微服务架构的实验室智能管理平台支持一键排课、自主预约与物联网监控有效避免课程冲突。华中科技大学采用噢易云 LISS 系统实现机房课表可视化、智能调度与设备状态预警提高了实验室资源利用率。南京工程学院开发的系统则融合大数据技术完成实验室资源建档、智能预约与排程根据优先级自动分配实验时段。这些实践为国内实验室智能排课提供了可借鉴的方案。1.4主要研究内容本课题的实现目标是完成实验室智能排课系统的设计与开发结合技术选型与实际业务需求系统后端采用Java语言依托SpringBoot框架搭建服务架构保障开发效率与系统稳定性。前端选用Vue框架完成页面渲染与交互设计数据存储则使用MySQL数据库。系统划分学生、教师、管理员三类核心角色覆盖实验信息、智能排课、场地查询等基础功能并融入遗传算法实现智能排课满足高校日常实验教务排课的规范化、信息化管理需求。1.5论文章节安排本文围绕实验室智能排课系统展开研究总共分为五个章节进行描述。第一章绪论涵盖选题开发意义、国内外研究现状、主要研究内容及论文章节安排第二章介绍系统开发关键技术包括SpringBoot框架、Vue框架、MySQL数据库等技术第三章进行系统需求分析与总体设计涉及业务、功能、非功能性需求分析以及系统架构、总体功能模块和数据库设计第四章阐述系统实现与测试详细介绍管理员端、教师端、学生端主要功能实现及系统测试第五章为结论与展望总结研究成果并对系统优化方向进行展望。第二章 关键技术介绍2.1SpringBoot框架SpringBoot框架是一款基于Java语言的轻量化开发框架它简化了Spring生态的繁琐配置无需手动编写XML文件通过自动配置、依赖管理和内嵌服务器快速搭建稳定高效的后端服务。在实验室智能排课系统中SpringBoot可快速实现接口开发、业务逻辑处理与数据库交互大幅提升开发效率同时保证系统高并发、易维护、可扩展的特性让选课、课表管理、权限控制等核心功能稳定运行为整个系统提供可靠的服务支撑。2.2Vue框架Vue框架是一款轻量高效的前端JavaScript框架以数据驱动和组件化开发为核心简化页面构建与交互逻辑支持视图与数据双向绑定能快速开发响应式界面。在实验室智能排课系统中Vue用于搭建课程查询、选课操作、课表展示、信息管理等前端页面提升界面流畅度与操作体验实现动态数据渲染与无刷新交互让学生、教师、管理员便捷使用各项功能为系统提供稳定友好的用户界面支撑。2.3Shiro框架Shiro框架是一款轻量级Java安全框架专注于身份认证、权限控制、会话管理等核心安全功能配置简单、兼容性强无需依赖重量级容器即可快速集成。在实验室智能排课系统中Shiro用于实现学生、教师、管理员三类角色的登录验证与权限分配精准控制不同角色的操作范围保障课程信息、选课数据、教务管理等模块的访问安全有效防止越权操作为系统提供稳定可靠的安全管控支撑。2.4遗传算法遗传算法是一种模拟生物自然选择与遗传进化机制的智能优化算法通过选择、交叉、变异等操作迭代筛选最优解具备强大的全局搜索与问题优化能力。在实验室智能排课系统中该算法主要应用于智能排课环节能够合理统筹教师、教室、时间段等教学资源规避课程时间冲突、资源重叠等问题。快速生成均衡合理的全校课表降低人工排课的工作量与失误率有效提升高校教务资源分配效率与选课安排的科学性。2.5MySQL数据库MySQL数据库是一款开源免费的关系型数据库具备运行稳定、体积小巧、存取高效、兼容性强的特点是Web系统开发的主流数据存储工具。其通过数据表结构化存储各类信息支持多条件查询、修改与管理操作。在实验室智能排课系统中MySQL负责持久化存储学生信息、教师资料、课程数据、选课记录及管理员信息保障各类业务数据完整留存。同时可快速完成数据读写与关联查询为系统各项功能稳定运行提供可靠的数据底层支撑。第三章 系统需求分析与总体设计3.1业务需求分析3.1.1 业务描述高校实验室日常运行中需统筹管理实验课程、实训场地、教学时段及师资信息。实验室智能排课系统围绕实验教学业务开展结合专业班级、授课教师、实验室场地与设备条件合理分配上课时间。规避课时冲突、场地重复占用等问题统一收纳实验教学安排支持教务人员统筹调配资源。同时面向师生提供排课查询、调整申请等基础业务规范实验教学排课流程实现实验室排课工作的标准化、数字化管理。3.1.2 业务规则实验室智能排课系统需遵循严格业务规则同一实验室同一时段仅可安排一门实验课程禁止场地与时间重复占用。每位教师同一时间段只能承担一项实验教学任务不得出现授课冲突。需结合课程性质、实验室设备条件合理匹配场地资源优先保障必修实验课程排课需求。排课结果一经生成不可随意修改调整操作需提交申请并由管理员审核确认严格规范排课流程保障实验教学秩序稳定开展。3.2功能需求分析3.2.1 环境需求运行实验室智能排课系统的电脑硬件需满足基础运行配置要求。处理器选用主流酷睿系列及以上型号保证程序运行流畅内存最低8GB避免多页面操作卡顿。硬盘建议配备256GB及以上固态硬盘加快系统加载与数据读取速度。显卡采用集成显卡即可满足界面显示需求无需高性能独显。同时电脑需配备正常网卡保障网络连通稳定访问系统后台整体硬件配置常规通用适配日常办公与教务管理使用。实验室智能排课系统基于Java语言开发电脑软件环境需配置JDK 1.8及以上版本作为核心运行环境使用IntelliJ IDEA作为集成开发工具。后端采用SpringBoot框架搭建项目搭配MySQL5.7数据库实现数据存储管理借助Maven进行项目依赖与构建管理。前端支持Chrome、Edge等主流浏览器访问系统运行在Windows操作系统下整体环境配置简洁可稳定支撑开发、调试与部署全流程。3.2.2 功能需求实验室智能排课系统功能需求明确需支持学生在线查询课程、自主完成选课操作同时满足管理员后台统一管理课程数据。结合实际调研设置多类使用角色通过权限管控划分独立功能模块适配不同用户业务需求规范选课流程保障系统稳定高效运转。管理员作为实验室排课的管理员也是本系统中最高权限的用户角色。管理员通过系统可以实现对学生、教师的账号信息进行维护性修改还能对课程信息、选课信息、课表时间、公告信息等进行查看以及其他操作。管理员用例图如图3-1所示。图3-1 管理员用例图教师作为系统重要使用角色主要承担排课查看与学生选课审核相关工作。依托平台提供的课程信息管理、选课数据查询、调课申请处理等功能模块教师可实时浏览本班学生选课情况对学生提交的选课申请、调课申请进行在线审核与处理完成日常教学相关教务操作。教师整体功能用例内容具体如图3-2所示。图3-2 教师用例图学生是高校的核心群体同时也是本实验室排课系统的基础用户角色。学生可借助系统提供的实验室资料查询、选课业务办理、个人课表查看等功能模块自主浏览各类课程详细介绍与开课信息结合自身学习规划完成线上选课、退课等操作实时查阅个人课表与选课结果满足日常选课使用需求。学生对应的功能用例展示如图3-3所示。图3-3 学生用例图3.3非功能性需求分析3.3.1 系统性能需求实验室智能排课系统需满足良好的性能需求保证整体运行高效稳定。系统常规页面访问响应时间需控制在三秒以内复杂智能排课运算处理快速、执行效率良好避免长时间卡顿。日常并发访问场景下具备合理吞吐量可稳定承载全校师生同时操作。数据查询、课程调度、信息提交等操作执行速度流畅批量数据处理无明显延迟。系统长期运行不易出现卡顿、崩溃问题保障高峰期访问稳定提升整体使用体验与教务管理运行效率。3.3.2 系统安全性需求实验室智能排课系统需完善安全防护机制保障平台数据与访问安全。系统采用账号密码验证结合权限分级管控区分管理员、教师与学生不同操作权限防止越权访问。用户密码进行加密存储杜绝信息泄露风险。严格限制非法登录与恶意访问设置登录过期与错误锁定机制。对排课数据、实验室信息等核心数据做好防护避免随意篡改与误删除。同时规范数据操作日志记录全程追溯操作行为有效防范网络攻击、数据泄露等安全问题保障系统稳定安全运行。3.3.3 其他需求实验室智能排课系统需具备良好的综合使用性能满足多样化运维与使用要求。在可靠性方面系统运行稳定、故障率低可长时间连续工作减少故障停机问题。具备优良的易维护性代码结构规范、模块划分清晰便于后期漏洞修复与日常运维。拥有较强可扩展性预留功能接口可后续新增预约、数据统计等模块。同时兼顾可移植性能够适配Windows等主流操作系统部署简单便捷可在不同设备环境中平稳运行。3.4系统架构设计实验室智能排课系统采用分层式架构设计整体分为访问层、展示层、应用层与数据层。访问层为师生及管理员提供网络接入访问入口展示层基于Vue搭建前端界面实现课程展示、选课操作与信息交互应用层依托SpringBoot与权限框架处理业务逻辑、选课审核及智能排课数据层以MySQL存储用户、课程、选课记录等核心数据。各层级独立协作、逐层调用有效提升系统耦合性、扩展性与整体运行效率。系统架构图如图3-4所示。图3-4 系统架构图3.5总体功能模块设计系统在功能模块设计上结合某学院实际校园教务需求对实验室智能排课系统整体功能进行合理划分与规划。系统围绕学生、教师、管理员三类核心使用角色进行差异化功能设计完整实现实验信息管理、智能排课管理、实验课表查询、排课审核等核心业务模块。合理的模块划分能够适配不同用户日常教务使用需求高效完成校内实验排课数据统一管控提升实验教务管理信息化水平系统总体功能结构如图3-5所示。图3-5 系统总体功能模块图3.6数据库设计3.6.1 数据库逻辑结构设计在实验室智能排课系统中E-R实体联系图是核心概念模型通过对实际业务实例进行抽象整合以可视化形式还原业务逻辑。结合系统需求分析绘制实体属性图能够清晰呈现学生、教师、课程等核心实体直观反映各数据表之间的关联关系为后续数据表构建提供依据。下文将对系统主要实体及对应属性展开详细分析。1学生信息作为系统核心实体之一包含多项基础属性内容。结合整体数据库概念模型完成该实体的属性梳理与关系梳理其对应的学生信息实体属性详细结构如图3-6所示。图3-6学生信息实体属性图2教师信息是选课系统的重要核心实体涵盖教师各类基础资料与关键属性。依托数据库概念设计规范梳理其字段内容与关联关系完整的教师信息实体属性结构与详情具体可参照图3-7进行查看。图3-7 教师信息实体属性图3管理员是实验室智能排课系统的关键管理类实体承载后台运维与数据管控相关属性。按照数据库概念设计要求梳理其基础字段与信息结构该管理员实体的完整属性展示具体的实体属性图如图3-8所示。图3-8管理员实体属性图4实验室信息属于系统重要业务实体包含实验室名称、开放时间、实验室图片等多项核心属性。结合数据库概念设计要求梳理实体结构与关联逻辑实验室信息的完整实体属性分布与内容详情具体的实体属性图如图3-9所示。图3-9 实验室信息实体属性图5课程信息是实验室智能排课系统的核心业务实体包含课程编号、课程名称、授课教师等关键属性。结合数据库概念设计梳理实体结构清晰呈现各项字段内容该实体的完整属性图示与关联细节具体可见图3-10。图3-10 课程信息实体属性图6选课信息是系统的核心业务实体记录学生选课的全部关联数据与关键属性。按照数据库概念设计规范梳理结构与字段关联该选课信息实体的完整属性内容与结构展示具体参考图3-11。图3-11 选课信息实体属性图7课表信息是实验室智能排课系统的重要业务实体记录上课时间、授课地点、对应课程等关键数据。遵循数据库概念设计规范梳理其属性结构该实体的完整属性与关联展示可详细查看图3-12。图3-12课表信息实体属性图8系统总体E-R图整合了学生、教师、课程、选课等全部核心实体清晰展现各实体间的关联逻辑与约束关系。完整呈现数据库整体概念模型为数据表设计提供依据整体结构关系详见图3-13。图3-13总体E-R图3.6.2数据库表结构设计完成实验室智能排课系统各类核心实体与属性的梳理确定后便可正式开展数据库表的设计工作。系统各项业务数据的关联逻辑均依靠数据表进行承载与衔接数据库整体架构也通过不同字段合理呈现。结合选课业务实际需求科学规划数据表字段与关联关系下文将逐一介绍本系统主要的数据表详细结构。1学生信息表是实验室智能排课系统的核心数据表用于存储学生的完整基础信息表中包含学号、姓名、班级、联系方式等规范字段。结合数据库整体设计规范对字段类型、长度及约束条件进行统一配置明确表结构与关联关系该学生信息表的详细结构设计如表3-1所示。表3-1 学生信息表序号 列名 数据类型 长度 主键 说明1 id bigint 是 主键2 addtime timestamp 否 创建时间3 xueshengxuehao varchar 16 否 学生学号4 mima varchar 20 否 密码5 xueshengxingming varchar 16 否 学生姓名6 xingbie varchar 16 否 性别7 banji varchar 32 否 班级8 touxiang longtext 否 头像2教师信息表为实验室智能排课系统的重要数据表集中存储教师个人基础资料与业务相关数据。依照数据库设计标准规范设计表内字段、数据类型及约束规则合理定义本表与其他数据表的关联逻辑教师信息表的详细结构设计内容具体的表结构如表3-2所示。表4-2 教师信息表序号 列名 数据类型 长度 主键 说明1 id bigint 是 主键2 addtime timestamp 否 创建时间3 jiaoshigonghao varchar 16 否 教师工号4 mima varchar 20 否 密码5 jiaoshixingming varchar 16 否 教师姓名6 xingbie varchar 16 否 性别7 shouji varchar 32 否 手机8 touxiang longtext 否 头像9 sfsh varchar 20 否 是否审核10 shhf longtext 否 审核回复3管理员数据表是实验室智能排课系统后台管理模块的核心表单主要用于存储系统管理人员的账号、权限等关键数据。严格遵循数据库设计规范规划字段格式、数据约束及关联逻辑保障后台数据安全可控管理员表的详细结构设计如表3-3所示。表3-3管理员表序号 列名 数据类型 长度 主键 说明1 id bigint 是 主键2 addtime timestamp 否 创建时间3 username varchar 20 否 用户名4 password varchar 20 否 密码5 role varchar 20 否 角色6 image longtext 否 头像4实验室信息表是实验室智能排课系统的重要业务数据表用于存储实验室编号、名称、开放时间、图片等关键信息。根据数据库设计标准定义字段类型、长度及关联关系确保数据存储规范统一实验室信息表的详细结构设计如表3-4所示。表3-4实验室信息表序号 列名 数据类型 长度 主键 说明1 id bigint 是 主键2 addtime timestamp 否 创建时间3 shiyanshimingcheng varchar 32 否 实验室名称4 shiyanshileixing varchar 32 否 实验室类型5 shiyanshiweizhi varchar 32 否 实验室位置6 rongnarenshu varchar 16 否 容纳人数7 kaifangshijian varchar 20 否 开放时间8 peitaosheshi longtext 否 配套设施9 shiyanshitupian longtext 否 实验室图片10 thumbsupnum int 否 赞11 crazilynum int 否 踩12 discussnum int 否 评论数13 storeupnum int 否 收藏数5课程信息表是实验室智能排课系统的核心业务数据表用于存储课程编号、课程名称、授课教师、学分等关键信息。按照数据库设计规范完成字段类型、长度及约束条件配置明确表间关联关系课程信息表的详细结构设计如表3-5所示。表3-5课程信息表序号 列名 数据类型 长度 主键 说明1 id bigint 是 主键2 addtime timestamp 否 创建时间3 kechengmingcheng varchar 32 否 课程名称4 kechengleixing varchar 16 否 课程类型5 shangkedidian varchar 32 否 上课地点6 shangkeshijian varchar 32 否 上课时间7 kexuanrenshu int 否 可选人数8 kechengneirong longtext 4294967295 否 课程内容9 kechengtupian longtext 4294967295 否 课程图片10 jiaoshigonghao varchar 16 否 教师工号11 jiaoshixingming varchar 16 否 教师姓名12 clicktime datetime 否 最近点击时间13 clicknum int 否 点击次数14 discussnum int 否 评论数15 storeupnum int 否 收藏数6选课信息表是实验室智能排课系统的核心业务数据表专门用于记录学生选课的完整关联数据包含学号、课程编号、选课时间等关键字段。严格遵循数据库设计规范配置数据类型、约束条件与表间关联关系选课信息表的详细结构设计如表3-6所示。表3-6选课信息表序号 列名 数据类型 长度 主键 说明1 id bigint 是 主键2 addtime timestamp 否 创建时间3 kechengmingcheng varchar 32 否 课程名称4 kechengleixing varchar 16 否 课程类型5 shangkedidian varchar 32 否 上课地点6 shangkeshijian varchar 32 否 上课时间7 kexuanrenshu int 否 可选人数8 xuankeshijian datetime 否 选课时间9 kechengtupian longtext 4294967295 否 课程图片10 jiaoshigonghao varchar 16 否 教师工号11 jiaoshixingming varchar 16 否 教师姓名12 xueshengxuehao varchar 16 否 学生学号13 xueshengxingming varchar 16 否 学生姓名14 crossuserid bigint 否 跨表用户id15 crossrefid bigint 否 跨表主键id16 sfsh varchar 20 否 是否审核17 shhf longtext 4294967295 否 审核回复7课表信息表是实验室智能排课系统的重要业务数据表用于存储课程安排、上课时间、授课地点、关联课程等核心数据。依据数据库设计标准设置字段类型、长度及关联约束保证表结构规范合理课表信息表的详细结构设计如表3-7所示。表3-7 课表信息表序号 列名 数据类型 长度 主键 说明1 id bigint 是 主键2 addtime timestamp 否 创建时间3 kechengmingcheng varchar 32 否 课程名称4 week int 否 星期5 sectionnum varchar 20 否 节数6 banji varchar 20 否 班级7 shiyanshi varchar 32 否 实验室8 jiaoshigonghao varchar 16 否 教师工号9 days date 否 日期第四章 系统实现与测试4.1 管理员端功能实现4.1.1 学生功能实现在该实验室智能排课系统中管理员拥有学生信息管理的操作权限可自主新增学生账号资料涵盖学号、姓名等基础内容。同时支持对已有学生数据进行编辑修改与删除清理能够及时维护学生信息的完整性与准确性保障系统基础数据规范管理。学生信息管理功能的页面展示效果具体如图4-1所示。图4-1 学生功能效果图学生功能的核心实现代码包含了学生信息增删改查、数据交互与逻辑处理等关键程序段是支撑功能正常运行的核心部分。对应的核心代码详细展示截图可参考图4-2进行查看。图4-2 学生功能实现核心代码截图4.1.2 实验室信息功能实现在实验室信息功能模块中管理人员可录入新增实验室资料完善名称、类型、容纳人数等基础内容。同时支持对已录入的实验室数据进行编辑、更新与维护实时修正错误信息。此外该模块还集成评论查看功能能够浏览用户提交的相关评价内容。实验室信息管理页面的实际运行效果具体如图4-3所示。图4-3 实验室信息功能效果图实验室信息功能的核心代码实现了数据添加、编辑、查询及评论展示等关键逻辑是保障模块稳定运行的基础。该功能对应的核心程序代码完整截图如图4-4所示。图4-4 实验室信息功能实现核心代码截图4.1.3 课程信息功能实现在课程信息功能模块内管理员具备完整的课程数据管理权限可自主录入新增课程资料完善课程名称、授课地点、上课时间等核心内容。针对系统内已录入的原有课程数据管理人员能够随时进行编辑调整与日常维护更新及时修正内容错误保证课程信息准确有效。课程信息管理界面的实际展示效果如图4-5所示。图4-5课程信息功能效果图课程信息功能的核心代码包含了课程信息的添加、修改、查询与数据校验等关键逻辑是保障模块正常运行的重要部分。该功能对应的核心实现代码完整截图如图4-6所示。图4-6课程信息功能实现核心代码截图4.1.4 选课信息功能实现选课信息模块面向管理员开放使用权限管理人员可统一查阅全体学生的选课记录直观展示所选课程名称、课程类别等相关内容。同时该页面还支持实时查看授课教师的选课审核进度与审批状态便于统筹管理选课数据及时掌握整体选课情况。选课信息界面展示效果详见图4-7。图4-7选课信息功能效果图选课信息功能的核心代码负责实现选课记录查询、课程信息展示、教师审核状态获取等关键业务逻辑是支撑该模块正常运行的关键代码。对应的核心实现代码截图如图4-8所示。图4-8选课信息功能实现核心代码截图4.1.5 课表信息功能实现管理员拥有课表信息的整体管理权限能够一键查阅系统内全部课表内容涵盖课程名称、授课星期等多项基础数据。系统搭配可视化图表直观呈现课表排布状况清晰展示教学安排。除此以外管理员可借助平台智能排课功能自主完成课程调度与编排工作高效完成课表统筹管理。课表管理功能界面效果如图4-9所示。图4-9课表信息功能效果图课表信息功能的核心代码实现了课表查询、可视化数据渲染、智能排课算法等关键业务逻辑是保障该模块稳定运行的核心程序。课表信息功能对应的核心代码实现截图如图4-10所示。图4-10课表信息功能实现核心代码截图4.2 教师端功能实现4.2.1 实验室信息功能实现教师端设有独立的实验室信息查阅模块教师可随时浏览各实验室的基础概况与详细资料全面了解场地环境、基础配置等相关内容。借助该模块获取的信息教师能够提前结合授课需求做好备课规划与场地安排合理完成课前筹备工作保障实验课程有序开展。教师端实验室信息页面展示效果如图4-11所示。图4-11实验室信息功能效果图教师端实验室信息查阅功能的核心代码实现了实验室数据查询、详情展示、信息加载等关键业务逻辑为教师提供稳定的数据支撑。该功能对应的核心实现代码完整截图如图4-12所示。图4-12实验室信息功能实现核心代码截图4.2.2 课程信息功能实现教师可在系统中自主查阅管理员统一录入发布的各类课程资料实时浏览课程名称、授课时段等关键内容全面掌握个人教学安排。面对实际教学中的变动需求教师可在线提交调课申请自主发起课程调整流程满足灵活授课的实际场景需求。教师端课程信息管理界面的展示效果具体如图4-13所示。图4-13课程信息功能效果图课程信息功能的核心代码实现了课程信息查询、调课申请提交、数据交互处理等关键业务逻辑是支撑教师端课程模块正常运行的重要程序。该功能对应的核心代码实现截图如图4-14所示。图4-14课程信息功能实现核心代码截图4.2.3 选课信息功能实现教师登录系统后可进入选课信息功能批量查看本班学生的选课详情清晰浏览学生所选课程名称与授课时间等内容。结合教学安排与实际授课条件教师可在线对学生选课申请进行线上审核批复规范选课流程。该教师端选课审核功能的页面展示效果如图4-15所示。图4-15选课信息功能效果图选课信息功能的核心代码实现了选课记录查询、课程详情展示、选课审核处理等关键业务逻辑是教师端选课模块正常运行的核心程序。该功能对应的核心代码实现截图如图4-16所示。图4-16选课信息功能实现核心代码截图4.2.4 课表信息功能实现教师登录系统后可进入课表查询板块随时查看个人教学课表内容清晰查阅课程名称、授课节次等关键安排。依托系统内置的智能排课工具教师可根据自身工作安排自主参与课程排布调整灵活优化教学日程。整体界面布局简洁清晰便于日常查看与操作。教师端课表功能页面效果如图4-17所示。图4-17课表信息功能效果图课表信息功能的核心代码包含课表数据查询、课程信息展示、智能排课逻辑处理等关键程序段是保障教师端课表模块稳定运行的基础。该功能对应的核心代码实现截图如图4-18所示。图4-18课表信息功能实现核心代码截图4.3 学生端功能实现4.3.1 实验室信息功能实现学生进入系统前台界面后能够自由浏览全部实验室相关资料可清晰查阅实验室名称、具体位置等基础介绍内容。同时平台开放互动权限学生可根据实际体验发表评论反馈也能对心仪的实验室进行收藏整理方便后续快速查找使用。学生端实验室信息展示与操作页面效果详见图4-19。图4-19实验室信息功能效果图学生端实验室信息功能的核心代码实现了实验室信息查询、评论提交、收藏管理等关键业务逻辑是保障该功能稳定运行的重要部分。对应的核心代码实现截图如图4-20所示。图4-20实验室信息功能实现核心代码截图4.3.2 课程信息功能实现学生登录系统前端页面后可浏览平台发布的全部课程内容随时查看课程名称、授课时间等详细资料。结合自身学习规划学生能够自主完成在线选课提交操作。除此之外系统还支持课后互动功能学生可对所选课程发表评价评论也可将感兴趣的课程加入收藏列表便于后续快速查阅与管理。学生端课程操作界面展示效果如图4-21所示。图4-21课程信息功能效果图课程信息功能的核心代码实现了学生端课程展示、在线选课、评论发布与收藏管理等关键逻辑是支撑模块正常运行的关键程序。该功能对应的核心代码实现截图如图4-22所示。图4-22课程信息功能实现核心代码截图4.3.3 选课信息功能实现学生可在个人中心进入选课信息页面实时查看自己已选的全部课程内容清晰了解课程名称、授课时段等核心安排。同时系统会实时同步授课教师的审核进度直观展示选课申请的审批结果与当前状态方便学生及时掌握选课动态。借助该模块学生能够合理规划学习节奏及时跟进审核流程。学生端选课信息界面效果如图4-23所示。图4-23选课信息功能效果图选课信息功能的核心代码实现了学生选课记录查询、课程详情展示、教师审核状态实时获取等关键逻辑为学生端提供稳定的数据支持。该功能对应的核心代码实现截图如图4-24所示。图4-24选课信息功能实现核心代码截图4.3.4 课表信息功能实现学生在系统中打开课表信息板块即可浏览专属个人的可视化课表内容。页面会清晰呈现每周课程总量、具体上课时段安排以及单节课程的时长信息。直观的可视化展示形式能够帮助学生快速梳理每日与每周的学习安排合理规划课余时间提前做好上课准备。学生端课表展示界面的实际效果可参考图4-25。图4-25课表信息功能效果图学生端课表信息功能的核心代码实现了课表数据渲染、可视化展示、课程时长与周课时统计等关键逻辑是保障课表模块正常运行的核心程序。该功能对应的核心代码实现截图如图4-26所示。图4-26课表信息功能实现核心代码截图4.4 系统测试4.4.1 测试规划本次实验室智能排课系统测试规划以全面验证系统稳定性与实用性为目标采用黑盒测试与白盒测试相结合的方式开展工作。测试范围覆盖登录权限、实验信息管理、智能排课、课表查询、数据维护等全部核心功能模块。同时对系统响应速度、并发访问、数据安全性等性能指标进行检测。制定标准化测试流程记录各类测试数据与问题缺陷逐一进行整改复测。通过系统化测试排查漏洞确保系统各项功能正常运转满足高校实验教务的实际使用需求。4.4.2 测试用例1在实验室智能排课系统中对管理员学生功能模块进行测试测试结果表明管理员具备学生信息管理功能权限能够正常添加学生账号信息包括学号、姓名等关键字段同时可对现有学生信息进行编辑、修改和删除操作。经测试各项功能运行正常可保证学生信息的完整准确满足系统基础数据管理的使用要求。学生功能测试用例表如表4-1所示。表4-1 学生功能测试用例表编号 测试功能 操作 预期结果 实际结果1 学生信息的添加 管理员添加001的学生账号信息使用001的学生账号信息在前台进行登录 使用001的学生账号可以在前台进行登录并可以使用对应的功能模块 测试成功与预期结果一致2 学生信息的修改 管理员将001的账号密码改成12345使用原先的账号密码在前台进行登录 登录失败页面提示“账号或密码”错误 测试成功与预期结果一致3 学生信息的删除 管理员将001的学生账号信息进行删除返回学生界面进行查看 无法查看到001相关的学生账号信息 测试成功与预期结果一致2对实验室智能排课系统课程信息模块开展功能测试测试涵盖管理员、教师、学生三类角色管理员可正常新增、编辑、删除课程相关数据教师能够查询课程详情并可在线提交调课申请学生可浏览全部课程信息完成在线选课、课程评论与收藏操作。整体模块各项功能运行正常操作流程顺畅数据交互无误满足不同用户的课程使用需求。课程信息功能测试用例表如表4-2所示。表4-2课程信息测试用例表编号 测试功能 操作 预期结果 实际结果1 课程信息的添加 管理员添加一条基础物理实验课的课程信息学生在前台进行查看 学生查看到管理员添加的课程信息 测试成功与预期结果一致2 课程信息的选择 学生对基础物理实验课信息进行选择教师通过选课信息进行查看 教师可以查看到学生的选课信息 测试成功与预期结果一致3本次对实验室智能排课系统的选课信息模块进行功能测试管理员可查看全体学生选课记录查看课程详情与教师审核状态实现选课数据统筹管理。学生可在个人中心查询已选课程、授课时间实时查看选课审核进度与结果。经测试该模块各项操作响应正常数据展示准确不同角色权限划分清晰可满足选课查询与进度管理需求选课信息功能测试用例详见表4-3。表4-3选课信息测试用例表编号 测试功能 操作 预期结果 实际结果1 选课信息的查看 学生在前台选择化学实验课教师在选课信息界面进行查看 教师可以查看到学生的化学实验课的选课信息 与预期结果一致测试成功2 选课信息的审核 教师审核通过学生的选课信息学生查看选课的审核状态 学生查看到选课信息审核状态已经通过 测试成功与预期结果一致4.4.3 测试结果经全面测试实验室智能排课系统各项核心功能均可正常运行。用户身份登录、权限划分、实验资源管理、智能排课调度、课表查询与信息审核等模块操作流畅数据新增、修改、删除与保存功能准确无误。系统页面跳转响应迅速多用户并发访问稳定未出现卡顿、崩溃及数据错乱问题。权限隔离有效非法操作与越权访问可被有效拦截。少量界面细节问题已完成优化修复整体功能、性能与安全性均达到设计标准能够满足院校实验教务日常排课管理的实际应用需求。第五章 总结与展望7.1 总结本文结合高校传统实验排课管理的实际现状与现实需求展开调研分析针对以往人工线下排课流程繁杂、实验室资源分配不合理、排课冲突频发、实验信息更新滞后、数据统计困难与教务管理零散等痛点问题依托主流现代化开发技术统筹规划功能结构、搭建数据库并完成核心模块设计。运用成熟开发框架与编程技术完成实验室智能排课系统的设计与开发。调研高校实验排课业务痛点并完成需求分析选用 SpringBoot、Vue 等技术搭建系统开发架构完成数据库、整体架构与功能模块设计实现权限管理、资源调配、智能排课、课表查询与数据维护等核心功能有效优化实验教务管理流程。7.2 展望未来可对实验室智能排课系统进行多方面优化升级进一步完善整体应用能力。现阶段可优化智能排课算法提升多约束条件下的自动排课精准度减少人工二次调整。后期可新增实验室设备状态监测、线上预约申请、排课消息推送等拓展功能。同时优化系统兼容适配性适配移动端访问使用完善大数据统计分析模块生成排课资源利用率报表。持续强化安全防护与数据备份机制拓展对接校园统一教务平台接口让系统更加智能化、一体化更好贴合高校实验教务长远发展需求。参考文献[1]Escalera L E ,Kerr G ,Greenfield G , et al. Impact of the Federated Data Platform’s digital surgery scheduling system on elective theatre utilisation at an NHS Trust: an interrupted time series analysis.[J].BMJ health care informatics,2026,33(1).[2]Wu Y ,Gong Y ,Hu Z , et al. 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Monitoring of volatile organic compounds in a laboratory drainage system at Kyoto University[J].Journal of Environment and Safety,2019,10(2):71-83.致 谢时光荏苒本次毕业设计撰写工作已接近尾声在实验室智能排课系统的设计与开发过程中我收获良多。无论是专业技术能力还是问题解决思维都得到了充分锻炼与提升这段学习经历让我受益匪浅。首先我衷心感谢我的指导老师。从课题选题、框架梳理到系统设计、内容完善老师都给予我耐心的指导与细致讲解及时指出写作与开发中的不足为我答疑解惑帮助我顺利攻克诸多难题。同时感谢身边同学与室友在学习生活中的陪伴和帮助彼此交流探讨、互帮互助。还要感谢母校的悉心培养为我提供良好的学习环境与资源。最后感恩家人的默默支持与理解我将带着这份收获与鼓励在今后的学习和工作中不断努力、稳步前行。