基于 Python+Django 的实验室管理系统
课题背景
随着科学技术的飞速发展和教育信息化的不断推进，实验室作为教学和科研的重要基地，其管理方式的数字化和智能化转型已成为必然趋势。传统实验室管理多依赖人工操作，存在效率低下、资源分配不合理、数据统计不准确等问题，难以满足现代教育对实验室高效运作和精细化管理的需求。在中小学教育领域，科学实验室承担着培养学生科学素养和实践能力的重要使命，如何通过信息化手段提升实验室管理水平，优化教学资源配置，成为当前教育管理者面临的关键课题。
课题目的
本课题旨在设计并实现一个基于 Python+Django 框架的实验室管理系统，以满足中小学科学实验室教学管理的实际需求。系统将涵盖实验室预约、设备管理、实验任务分配、成绩统计与分析、用户信息管理等多个功能模块，旨在构建一个高效、便捷、智能的实验室管理平台，提升实验室的使用效率和管理水平，为教学和科研活动提供有力支持。
课题意义
1. 提高管理效率：通过信息化手段实现实验室资源的自动化调度和管理，减少人工操作环节，降低管理成本，提高工作效率。
2. 优化资源配置：实时掌握实验室的使用情况和设备状态，实现资源的合理分配和充分利用，避免资源浪费。
3. 提升教学质量：为教师和学生提供便捷的实验环境，促进实验教学的开展，激发学生的学习兴趣和创新能力。
4. 促进数据决策：系统生成的各种统计报表和分析图表，为管理者提供数据支持，助力科学决策和精细化管理。
5. 增强协同合作：搭建教师、学生与实验室管理人员之间的沟通桥梁，促进信息共享和协同工作，提升整体工作效率。
技术路线
1. 前端框架：采用 HTML、CSS、JavaScript 等基础技术进行页面搭建，结合VUE框架实现前端式布局。
2. 后端框架：选用 Python 语言搭配 Django 框架进行服务器端开发，利用 Django 的 MTV 模式（模型-模板-视图）进行项目架构设计，实现业务逻辑的清晰分离和代码的可维护性。
3. 数据库：使用 MySQL 数据库存储系统数据，包括用户信息、实验室数据、设备信息、实验任务记录等，通过 Django 的 ORM（对象关系映射）机制进行数据库操作，提高开发效率和数据操作的便捷性。
4. 图表展示：借助 Echarts 可视化库实现数据的图形化展示，如实验室预约统计、实验成绩分布、设备使用率等图表，直观呈现数据信息，便于用户理解和分析。
5. 用户认证与授权：利用 Django 自带的用户认证系统（Auth）进行用户登录、注册和权限管理，确保系统的安全性和数据的保密性。
6. 部署方案：在开发完成后，将系统部署到 Linux 服务器上，使用 Nginx 作为反向代理服务器，结合 Gunicorn 或 Uwsgi 作为应用服务器，确保系统的稳定运行和高效访问。
主要功能介绍
1. 用户管理模块
- 用户注册与登录：支持教师、学生和实验室管理员等不同角色的用户注册和登录功能，通过用户名和密码验证身份，进入系统后根据角色权限访问相应功能模块。
- 个人信息管理：用户可以查看和修改自己的个人信息，包括头像、姓名、性别、年龄、电话等，如图 2 所示，个人信息页面展示了用户的基本资料，并提供修改功能，确保信息的准确性和完整性。
- 角色权限管理：系统为不同角色的用户分配相应的权限，教师可以进行实验任务分配、成绩录入等操作；学生可以预约实验室、提交实验报告、查看成绩等；实验室管理员负责实验室和设备的日常管理、维护等工作。
2. 实验室管理模块
- 实验室信息展示：在系统首页以图片和文字形式展示各个实验室的基本情况，包括实验室名称、内部设施、环境布局等，如图 1 所示，方便用户直观了解实验室资源。
- 实验室预约功能：学生和教师可以根据教学需求预约实验室，选择实验日期、时间段和实验室类型等，系统自动检查实验室的可用状态，并在预约成功后发送通知提醒，如图 3 中的实验室预约统计图表所示，可查看各实验室的预约次数和使用情况。
- 实验室使用统计：对实验室的使用情况进行统计分析，生成预约次数统计图表，帮助管理者了解实验室的使用频率，优化资源配置和调度安排。
3. 设备管理模块
- 设备信息录入与维护：实验室管理员可以添加、修改和删除实验室设备的信息，包括设备名称、型号、购置日期、使用状态等，建立详细的设备档案，便于设备的管理和维护。
- 设备预约与使用记录：用户在预约实验室时，可同时预约所需设备，系统记录设备的使用情况和归还时间，如图 3 中的设备使用率统计图表所示，通过分析设备的使用频率，合理安排设备的采购和更新计划。
- 设备报修与归还管理：当设备出现故障时，用户可以在线提交报修申请，管理员收到申请后及时进行维修处理；设备使用完毕后，用户归还设备，管理员检查设备状态并更新记录。
4. 实验任务管理模块
- 实验任务分配与发布：教师可以根据教学计划安排实验任务，填写实验名称、内容、要求、截止日期等信息，并将任务分配给相应班级的学生，系统自动向学生发送任务通知。
- 实验报告提交与批改：学生在完成实验后，在线提交实验报告，教师登录系统进行批改和评分，系统支持多种文件格式的上传和下载，方便师生之间的互动和交流。
- 实验成绩统计与分析：系统自动统计学生的实验成绩，生成成绩分布图表，如图 3 中的成绩统计图表所示，帮助教师了解学生的学习情况，调整教学策略，提高教学质量。
5. 数据统计与分析模块
- 综合数据统计：系统首页展示实验室预约总数、实验成绩总数、设备申请总数等关键数据指标，如图 3 所示，以直观的数字和图表形式呈现，使管理者快速掌握实验室的整体运行状况。
- 数据可视化分析：利用图表工具对各类数据进行多维度分析，如按实验室、时间段、学科等维度统计预约次数、设备使用率、实验成绩等，生成柱状图、折线图、饼图等，为决策提供有力支持。
- 数据分析报告导出：支持将统计分析结果以报表形式导出为 Excel 或 PDF 文件，方便管理者进行进一步的数据处理和存档，为教学评估和资源规划提供详实的数据依据。
6. 互动交流模块
- 在线讨论区：为师生提供一个交流互动的平台，学生可以在讨论区提问、分享实验心得和经验，教师和其他同学可以进行回复和交流，促进知识的共享和传播。
- 消息通知系统：系统内置消息中心，用于发送和接收各类通知消息，如实验任务提醒、预约结果通知、成绩公布通知等，确保用户及时了解系统动态和重要信息。
- 意见反馈与建议：用户可以向系统管理员提交使用过程中的问题、意见和建议，管理员及时回复和处理，不断优化系统功能和服务质量，提升用户体验。
综上所述，本实验室管理系统基于 Python+Django 技术框架，紧密结合中小学科学实验室的实际教学和管理需求，设计了全面、实用的功能模块，旨在打造一个高效、智能、便捷的实验室管理平台，推动实验室管理的数字化转型，为提升中小学科学教育质量提供有力支撑。
项目完整功能以演示视频为准