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；SpringBoot；Vue
Abstract
At 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id
15 crossrefid bigint 否 跨表主键id
16 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. A Sustainable Workforce Scheduling System for County-Level Logistics Centers Under Uncertain Demand: Integrating Human-Centered Objectives and Change Management Perspectives[J].Systems,2026,14(3):295-295.
[3]刘涛. 基于SpringBoot的实验室预约排课系统的设计与实现[J].办公自动化,2024,29(23):90-92.
[4]雷利利. 人工智能背景下高校实验室智能管理系统研究[J].河南财政金融学院学报(自然科学版),2024,33(01):65-69.
[5]隋首钢,乔镔. 电工电子实验室智能辅助管理系统设计与研究[J].实验室科学,2023,26(04):48-52+57.
[6]穆晓丽. 高校实验室管理系统的功能分析与设计[J].信息记录材料,2023,24(08):232-234.
[7]周国栋.基于改进双种群遗传算法的智能排课方法在高校排课系统中的研究与应用[D].华中师范大学,2023.
[8]任玮. 医学类高校二级排课管理模式的初探及思考——以贵州医科大学为例[J].现代职业教育,2023,(07):110-113.
[9]曹霞,陶建平,黄晓涛,等. 计算机开放实验室预约系统设计与实践[J].办公自动化,2023,28(04):9-11.
[10]王旭,陈越,王晓莉,等. 实验教学排课系统的设计与应用[J].科技风,2022,(06):69-71.
[11]刘明. 智能算法在实验教学排课中的应用[J].实验技术与管理,2021,38(07):244-247+253.
[12]谢炯明.基于改进遗传算法的新高考走班排课系统研究与实现[D].佛山科学技术学院,2021.
[13]高原.计算机公共实验室综合管理系统的设计与实现[D].广西大学,2021.[14]Ho N . Performance-Based Approach to Laboratory Exhaust Systems[J].ASHRAE Journal,2020,62(9):60-69.
[15]Dien T N ,Hirai Y ,Honda Y , et al. 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。