高校測繪專業(yè)實訓教學管理信息化系統(tǒng)的實現(xiàn)

楊 峰

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學院，河南 開封 475004)

0 引言

信息技術(shù)在教育教學中的廣泛應用和普及，推動著整個教育事業(yè)的改革與發(fā)展，教育的信息化已經(jīng)成為當前教育現(xiàn)代化的發(fā)展方向和重要標志。 教育信息化是將信息作為教育系統(tǒng)的一種基本構(gòu)成要素，并在教育的各個領(lǐng)域廣泛利用，以促進教育現(xiàn)代化的過程[1]。 這一過程體現(xiàn)在教育體系中的教育觀念、教育組織、教育內(nèi)容、教育模式、教育技術(shù)、教育評價、教育環(huán)境等一系列改革和變化上[2]。 實訓室作為高校實訓教學和實訓設(shè)備管理、 調(diào)配的樞紐，其信息化管理的實現(xiàn)是教育信息化的一個組成部分，其信息化管理水平的高低是高校教育信息化程度高低的重要標志。 本文試以測繪專業(yè)的實訓教學管理為例，探討實現(xiàn)高校實訓教學與實訓室管理信息化的方法。

1 實訓教學管理信息化的必要性和存在的問題

1.1 實訓教學管理信息化的必要性

實訓教學管理的信息化是教育信息化建設(shè)中教育環(huán)境信息化的具體應用和體現(xiàn)，是促進實訓教學管理規(guī)范化、科學化，提高實訓教學管理現(xiàn)代化水平和管理效率，實現(xiàn)實訓教學信息共享必不可少的手段。 其必要性體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1.1 它是提升實訓教學管理水平的重要手段

實訓教學管理信息化以學校系部實訓中心為基礎(chǔ)，對實訓教學所涉及的與實訓課程和實訓設(shè)備相關(guān)的各種數(shù)據(jù)和信息進行管理。 實訓管理人員和教師不但可以進行網(wǎng)絡(luò)協(xié)同辦公，共同完成諸如實訓課程申請、課程安排、設(shè)備安排、設(shè)備統(tǒng)計等事務，還可以實時進行實訓信息發(fā)布、信息交換、資源共享等活動，使全校用戶均能隨時通過網(wǎng)絡(luò)，查詢各種實訓教學管理信息。 從而使得教學管理規(guī)范化、科學化、程序化，保證實訓教學各項工作協(xié)調(diào)高效運轉(zhuǎn)，提高高校實訓教學管理水平，增強高校的綜合實訓教學管理能力[3]。

1.1.2 它是數(shù)字化校園建設(shè)向深入發(fā)展的必然要求

隨著目前數(shù)字化校園建設(shè)在各個院校的普及和深入開展，各大院校的網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)站建設(shè)、辦公自動化系統(tǒng)、數(shù)字圖書館、綜合教務管理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學平臺系統(tǒng)等各種信息化教學設(shè)施已普遍建立起來，使我國教學信息化的水平不斷提高[4]。 而目前各院校教學管理信息化的建設(shè)和應用一般都是在院校級的宏觀層面，缺乏對教學一線的實時情況和實際信息的信息化管理。 而與理論教學相比，教學場景較為復雜的實訓教學在這方面大為滯后。 因此，實訓教學的信息化管理成為各高校建設(shè)數(shù)字化校園的一個盲區(qū)。

實訓教學作為一種重要而經(jīng)常性的一線教學活動，不僅關(guān)系到學校教學活動的實際運行，也關(guān)系到與實訓相關(guān)的各種教學設(shè)備的使用情況。 因此，實訓教學信息管理不僅是高校掌握學校實訓教學情況的重要信息來源，也是學校了解各實訓設(shè)備使用和損耗情況的重要信息來源。 通過實訓教學管理的信息化建設(shè)，為學校全面了解現(xiàn)有實驗室基本資源和運行情況、實訓教學任務完成情況，了解實驗室儀器設(shè)備的增減變動、損耗及材料耗費情況，進行實時動態(tài)管理，以及開展實驗儀器設(shè)備使用效益評價等提供可靠的依據(jù)和保障，是提升實驗室信息統(tǒng)計和管理水平的催化劑[5]。

1.1.3 它是高校實訓教學管理規(guī)范化、科學化的有力支撐條件

傳統(tǒng)的實訓教學管理方式是以人工管理為主的。 在這種管理方式下，不僅存在實訓教學信息管理效率低下，實訓教學管理科學化程度低、規(guī)范性差等問題，而且存在實訓教學信息不完整和殘缺等諸多問題。 例如，一線教學環(huán)節(jié)的安排多由教師根據(jù)具體情況靈活安排。 這一方面使得實訓中心無法提前掌握教師的實訓教學情況，統(tǒng)一調(diào)配和安排實訓教學工作，致使實訓中心對實訓教學的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理功能被大大削弱，而僅充當單一的實訓設(shè)備管理和使用安排部門；另一方面，由于實訓教學信息共享性差,容易造成教師之間實訓課程的沖突，使教師被迫調(diào)整教學環(huán)節(jié)，致使教學效果受到較大影響。 對于實訓信息的統(tǒng)計而言，由于信息管理受人為因素的影響較大，往往出現(xiàn)信息統(tǒng)計不準確、不規(guī)范，提交不及時和漏交等情況，影響學校對實訓教學環(huán)節(jié)的科學管理。 通過構(gòu)建實訓教學信息管理平臺，并將其應用于實訓教學管理之中，可以為實訓教學管理信息化提供技術(shù)支持。 因此，它是實現(xiàn)實訓教學管理規(guī)范化、科學化的重要途徑。

1.2 實訓教學管理信息化目前存在的問題

同我國教育信息化發(fā)展相應，實訓教學管理信息化建設(shè)存在投入嚴重不足、缺乏高層次信息化人才、缺乏適合需求的各種軟件資源，教育信息化的管理體制和運行機制不健全等問題[6]。 其中缺乏適合需求的各種軟件資源，則是制約實訓教學管理信息化最直接的因素。 軟件建設(shè)是實現(xiàn)實訓教學管理信息化的直接手段。 當前，各院校在信息化建設(shè)中硬件投入的力度都比較大，而對于軟件建設(shè)的投入則相對不足，尤其是對于基層軟件建設(shè)的投入，更顯得捉襟見肘。 與硬件建設(shè)相比，軟件建設(shè)更具有實踐性和長期性，是高校信息化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應用的核心[7]。 因此，解決好實訓教學管理信息化中各種軟件資源建設(shè)問題，構(gòu)建專業(yè)實訓教學管理信息系統(tǒng)，是當前實現(xiàn)實訓教學管理信息化的關(guān)鍵所在。

2 測繪專業(yè)實訓教學管理信息系統(tǒng)設(shè)計

針對實訓教學管理信息化所面臨的突出問題，我們以測繪專業(yè)實訓教學管理信息化為研究對象，基于Web Service 技術(shù)，設(shè)計、構(gòu)建了測繪專業(yè)實訓教學管理信息管理系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)遵循面向服務的體系架構(gòu)理念(SOA)，提出多層體系結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。

該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由用戶層、 應用層、 網(wǎng)絡(luò)層、Web 服務層、數(shù)據(jù)服務層5 層組成（如圖1 所示）。用戶層由具體系統(tǒng)平臺的使用用戶構(gòu)成，包括實訓室管理用戶、教師用戶和實訓系統(tǒng)管理用戶。 不同的用戶對應不同的角色，具有不同的權(quán)限，執(zhí)行不同的任務。 各用戶根據(jù)自身角色類型，按照實訓教學管理工作流程分工、協(xié)作，通過實訓教學管理平臺，共同完成實訓教學任務。 應用層是系統(tǒng)操作應用平臺，為用戶提供友好的操作界面，響應用戶的操作請求，根據(jù)不同請求，與應用服務端進行通信，調(diào)用相應的應用服務功能模塊，接收服務端的處理結(jié)果，并將服務端的初步結(jié)果在客戶端進行進一步處理，形成符合用戶需求的數(shù)據(jù)信息，顯示于應用平臺，供用戶使用。 Web 服務層主要通過Web Service 技術(shù)實現(xiàn)，響應客戶端的用戶請求，對底層數(shù)據(jù)進行初步處理，并將處理結(jié)果返回客戶端應用平臺。 數(shù)據(jù)服務層由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，是整個系統(tǒng)的應用基礎(chǔ)，為系統(tǒng)的應用提供實訓教學和實訓設(shè)備等數(shù)據(jù)信息服務。 網(wǎng)絡(luò)層位于整個系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的中間，由Internet 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，是系統(tǒng)通信鏈接的物理基礎(chǔ)。 通過網(wǎng)絡(luò)層，將前端應用(用戶層、應用層)和后端服務(網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)服務層)鏈接起來，使系統(tǒng)各部分構(gòu)成一個物理上分布、邏輯上統(tǒng)一的整體。

圖1 實訓教學管理信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Training teaching management information system structure

2.2 系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計

本系統(tǒng)包括實訓室管理用戶模塊、教師用戶模塊、實訓室系統(tǒng)管理用戶模塊3 大模塊。 不同的模塊對應不同的用戶身份。 用戶根據(jù)自身情況，在客戶端應用平臺上選擇與自身相符的用戶身份，通過輸入用戶信息，進入相應的應用模塊，行使相應的權(quán)力。 各模塊的具體功能如下：

（1）實訓室管理用戶模塊。 實訓室管理用戶模塊的功能主要包括實訓教學管理、實訓設(shè)備管理、報表統(tǒng)計等功能，如圖2 所示。

圖2 實訓室管理用戶模塊Fig.2 Training room management user module

（2）教師用戶模塊。 教師用戶模塊的功能主要包括教學管理、課程瀏覽、個人用戶信息管理等功能（如圖3 所示）。

圖3 教師用戶模塊Fig.3 Teacher user module

（3）實訓室系統(tǒng)管理用戶模塊。 實訓室系統(tǒng)管理用戶模塊的功能主要包括設(shè)備管理、各個實訓室總體課表瀏覽、課程管理、校歷管理、實訓室管理員管理等功能（如圖4 所示）。

圖4 實訓室系統(tǒng)管理用戶模塊Fig.4 Training room system management user module

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

由于系統(tǒng)的設(shè)計是以測繪專業(yè)的實訓管理為研究對象的，因此，在設(shè)備信息管理方面，主要按照測繪設(shè)備的特點進行數(shù)庫設(shè)計。 對測繪設(shè)備的信息，依據(jù)設(shè)備類型、型號、具體設(shè)備，按照從大到小、從上到下的方式，分三層逐級進行組織管理。 例如，對于某架經(jīng)緯儀，其信息組織為：儀器名稱——光學經(jīng)緯儀，儀器類型——普通經(jīng)緯儀；儀器型號——J6，生產(chǎn)廠家——某某儀器廠；儀器SN 號——271760，實訓室編號——01。 這種逐級排列的數(shù)據(jù)組織方式，一方面可以減少按照從底層直接存儲每個設(shè)備的全部信息的方式產(chǎn)生的數(shù)據(jù)冗余，另一方面，也符合實訓室對設(shè)備進行分類管理的實際情況，便于管理員和用戶進行數(shù)據(jù)的管理和檢索。 數(shù)據(jù)庫中設(shè)備管理部分實體(E-R-聯(lián)系)關(guān)系，如圖5 所示。

圖5 設(shè)備管理E-R 圖Fig.5 Equipment management E-R

3 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

3.1 實現(xiàn)方法

本文以測繪專業(yè)實訓教學的信息化建設(shè)為研究對象，初步建立了“測繪實訓教學管理信息系統(tǒng)”。該系統(tǒng)在技術(shù)實現(xiàn)方面，采用Visual Studio.NET 開發(fā)工具進行系統(tǒng)開發(fā)，采用ASP.Net2.0 工具進行WEB開發(fā)，開發(fā)語言為C#。 系統(tǒng)以Windows 窗體的方式建立系統(tǒng)應用的客戶端平臺。 服務器端采用Web Service 方式響應用戶的具體應用。 同時使用IIS(Internet Information Service)發(fā)布Web Service 服務和Web 應用，使用Microsoft SQL Server 建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。 圖6 為系統(tǒng)用戶平臺的主界面，圖7 為界面顯示的某一實驗課程安排的詳細信息。

圖6 實訓教學信息系統(tǒng)平臺主界面Fig.6 Training teaching information system platform interface

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 Web Service 的動態(tài)調(diào)用

圖7 實驗課程詳細信息Fig.7 Experiment course detailed information

Web 服務層的Web Service 布置于遠程服務器中，以動態(tài)的方式實時地聽從用戶調(diào)用，響應用戶的應用請求。 因此，客戶端需要用動態(tài)的方式訪問網(wǎng)絡(luò)中提供的Web Service 功能組件。 在Microsoft.NET 框架下，可通過在客戶端共用一個Web Service代理并傳遞Web Service 的URL，動態(tài)調(diào)用Web Service，執(zhí)行相應的Web Service 的子程序[8]。 調(diào)用的流程如圖8 所示。

3.2.2 系統(tǒng)安全

由于Web Service 是發(fā)布于網(wǎng)絡(luò)上的應用服務，因此要求對于Web Service 的調(diào)用必須是經(jīng)過授權(quán)的具有合法身份的用戶，以保證系統(tǒng)的正常運行和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全。 該目的可通過在Web Service中使用ASP.net 狀態(tài)保持方式實現(xiàn)。 通過使服務器支持Session，從而在ASP.net 中使用Session 來保持狀態(tài)信息，并將用戶的登錄信息保存在Session 中。在調(diào)用Web Service 方法之前，系統(tǒng)會先將Session中保存的用戶信息取出進行判斷，以保證只有合法用戶才能夠調(diào)用Web Service 方法，是從而保證系統(tǒng)的安全性。

使服務器支持Session 的方法是：為每個要使用Session 狀態(tài)的Web Service 方法添加一個“Enable Session”選項到函數(shù)“Web Method”的屬性中，并且將其值設(shè)置為“true”，以激活對Session 的支持；將web.config 文件中的“/configuration/system.web/sessio nState”項的“mode”參數(shù)值設(shè)置為“InProc”，從而將HttpSessionState 對象保存在ASP.net 進程的內(nèi)存區(qū)；在客戶端為Web Service 類的對象的實例設(shè)置cookie 容器。 其具體設(shè)置方法如下：

if (Cookies == null)

{

Cookies = new System.Net.CookieContainer();

}

((System.Web.Services.Protocols.

HttpWebClientProtocol)m_ServiceInstance).

CookieContainer = Cookies;

其中變量m_ServiceInstance 為客戶端Web Service 代理類對象。

4 結(jié)語

本文通過“測繪實訓教學信息系統(tǒng)平臺”的建設(shè)，對實訓教學信息化的軟件建設(shè)進行了初步的嘗試。 對提高實訓教學信息化管理水平和效率的進行了探索。

該系統(tǒng)經(jīng)在實訓教學實踐中實際運用，提高了實訓教學的信息化程度和實訓教學信息的準確性，規(guī)范了實訓教學管理的流程，增強了實訓教學信息的共享程度。

該平臺在實訓教學信息統(tǒng)計、高級實訓教學事務處理及輔助決策、系統(tǒng)效率提高和向通用型實訓教學信息化管理擴展等方面，還需要進一步的研究和提高。

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