基于過程管理的實驗課程管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

張 乃 龍

(北京工業(yè)大學 機電學院， 北京 100124)

0 引 言

實驗室是高校進行實驗教學的重要基地，對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力具有重要作用。然而由于專職實驗技術管理人員一直被看成教輔人員，因此實驗室建設得不到應有的重視，導致實驗教學管理、教學隊伍建設等滯后，無法有效地發(fā)揮實驗教學應有的作用[1]。

為了增強實驗室對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2-3]，各高校根據(jù)學生培養(yǎng)要求開設了大量開放實驗，并結合開放實驗管理需求，開發(fā)了適合本校情況的開放實驗室管理系統(tǒng)，提高了開放實驗管理的效率[4-9]，但對于正常的實驗管理論述較少。結合卓越工程師培養(yǎng)計劃對實驗課的要求，從我校機械設計實驗中心存在的矛盾和問題入手,對日常實驗室課程管理和實驗預約等方面的問題進行了剖析,基于實驗課程過程管理的理念自主設計開發(fā)了一套實驗課程管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為課程管理、實驗預約、學生管理和考核的重要平臺,大大提高了實驗課程管理的規(guī)范化、課程考核的公開化和公平性。

1 實驗中心現(xiàn)狀

1.1 實驗室管理跟不上實驗教學的要求

我校機械設計實驗中心承擔了學校14個班級的機械原理和機械設計的實驗教學工作，實驗室僅有1名專職教學老師，1名實驗管理教師，還承擔了部分科研課題，實驗教學和實驗管理任務較重。

傳統(tǒng)實驗管理中實驗室和理論教學老師、學生無有效溝通渠道，學生和老師不了解實驗室教學安排，導致學生進實驗室后盲目亂撞，實驗初期秩序混亂，多個班級同時上課時經(jīng)常出現(xiàn)學生走錯教室現(xiàn)象。

1.2 非機類專業(yè)實驗課預約不方便

非機類專業(yè)實驗沒有單獨開課，實驗時間要根據(jù)課堂教學進度來安排，因此各班實驗時間不確定，實驗預約時需要理論教學老師協(xié)調學生和實驗室老師時間，往往由于教師不了解實驗安排情況，要協(xié)調多次才能確定具體實驗時間和地點，給雙方造成較大不便。

1.3 學生不重視實驗、應付實驗現(xiàn)象嚴重

由于實驗教學缺乏嚴格的考核機制，學生認為只要參與了實驗，期終考核老師就會給予通過，所以存在普遍不重視實驗課，實驗走過場、實驗前不預習、實驗過程不思考、實驗報告抄襲等問題，使預定實驗教學目標無法實現(xiàn)。

2 實驗課過程管理及管理系統(tǒng)設計目標[10-12]

針對機類專業(yè)實驗課獨立設課和能力培養(yǎng)需求，對實驗內容進行改革，增強學生實驗過程管理，嚴格出勤和實驗、作業(yè)考核制度，加強每次實驗的考核，最后綜合評定期終成績，不滿足條件的終期考核不予通過。

設計實驗課程管理系統(tǒng)[13-15]，實現(xiàn)實驗教學信息、課程安排、學生考核結果即時公布；非機類課程的任課教師能夠隨時掌握實驗室教學安排情況，實現(xiàn)自主選擇實驗上課時間；學生能夠隨時查看實驗時間和地點、實驗要求以及實驗考核成績，杜絕終期人情分，增強考核成績公平、公開、公正性。

3 系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)架構設計

根據(jù)系統(tǒng)用戶分散的特點，系統(tǒng)采用基于B/S結構的三層體系架構，包括用戶界面層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，見圖1。用戶界面層采用ASP.NET進行開發(fā)，用戶只需利用Web瀏覽器登陸實驗室網(wǎng)站即可使用該系統(tǒng)；業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層采用C#高級語言進行編程，實現(xiàn)系統(tǒng)的快速開發(fā)；數(shù)據(jù)庫采用免費的開源數(shù)據(jù)庫軟件MySQL，避免版權問題，節(jié)約系統(tǒng)開支。

圖1 系統(tǒng)體系架構

3.2 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)主要包括主頁、信息查詢、實驗管理和系統(tǒng)管理四大模塊，并設有3個級別的訪問權限，不同級別的用戶可訪問的功能不同。系統(tǒng)功能框架如圖2所示。

(1) 主頁模塊。主頁實現(xiàn)預約課程瀏覽，2 h自動刷新，以便及時更新課程預約信息。一方面用戶登錄該系統(tǒng)可瀏覽當前已預約的課程，了解自己上課時間及地點；另一方面，系統(tǒng)服務器主機與實驗室外信息大屏幕連接，服務器始終顯示主頁，主頁自動刷新數(shù)據(jù)功能可使實驗室老師、實驗助管等人員及時了解當天實驗課預約情況，及時進行實驗準備工作，學生來上課時也可通過信息大屏幕了解上課地點。

(2) 信息查詢模塊。信息查詢模塊包括用戶課程、考評信息查詢功能和預約課程查詢功能。普通用戶登錄系統(tǒng)可通過考評信息查詢功能查詢個人出勤情況、實驗和作業(yè)考核成績，也可查詢本班已經(jīng)預約的課程上課時間及地點。教師登陸后可通過用戶課程查詢本人預約的實驗并進行管理。

(3) 課程管理模塊。該模塊包括課程管理、課程預約、課程大綱和學生考評等功能。系統(tǒng)管理員通過課程管理功能對當前實驗室開設的實驗課程進行管理；任課教師可通過課程預約功能進行實驗預約并可上傳課程大綱；學生可通過課程大綱網(wǎng)頁下載相應課程大綱進行預習；實驗室老師定期通過學生考評功能對當前學生出勤情況、實驗情況和作業(yè)進行打分，讓學生及時了解自己上課情況，對上課不認真的學生起到提醒和督促作用。

(4) 系統(tǒng)管理。該模塊包括用戶管理、已預約課程管理和學生管理。管理員擁有最高權限，可以進行網(wǎng)站的用戶管理、課程管理和學生管理，還可以調整已預約課程等。課程管理主要實現(xiàn)添加、刪除、編輯實驗功能，學生管理主要上傳本學期上課學生名單，方便后期學生考評的網(wǎng)絡化。已預約實驗管理是管理員對已預約的實驗進行管理。

4 系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)

(1) 系統(tǒng)主頁。利用ASP.NET應用程序文件Global.asax提供的在一個中心位置響應應用程序級或模塊級事件的方法，對主頁進行定時刷新，自動實時顯示最新實驗課程安排信息。如圖3所示。

(2) 課程預約。用戶選擇預約實驗時間，可指定日期，也可通過選擇第幾周星期幾指定實驗日期，然后選擇實驗名稱、實驗具體時間，輸入預約班級和實驗人數(shù)完成實驗預約。實驗老師可根據(jù)實驗人數(shù)進行相關實驗器材的準備。

圖3 系統(tǒng)主頁

(3) 學生管理。任課教師通過學校教務系統(tǒng)網(wǎng)站下載本學期上課學生名單，保存為Excel格式，點擊選擇文件進行批量導入，系統(tǒng)自動提取學生姓名、學號、專業(yè)等信息并存入后臺數(shù)據(jù)庫。

(4) 學生考評。教師用戶可通過姓名、學號或班級查詢需要考評的學生名單，然后通過界面選擇相關考評內容完成考評。如圖4所示。

圖4 學生考評界面

填寫考評時，可通過點擊標題欄復選按鈕，系統(tǒng)自動復制第一行考評結果到所有行，方便于班級考核。

(5) 考評信息查詢。學生登錄系統(tǒng)后可通過姓名、學號或班級查詢學生考評成績。

(6) 已選課程管理。管理員可根據(jù)實驗室具體安排情況，調整已預約的實驗。登錄系統(tǒng)后，進入已預約實驗課管理界面，顯示當前已預約的全部課程信息，用戶可選擇需要調整的實驗進行修改或刪除。

5 結 語

充分利用實驗課程對學生進行創(chuàng)新能力和工程實踐能力培養(yǎng)的作用是顯而易見的。只有嚴格課程管理，讓學生逐步認識到實驗的重要性是做好實驗的第一步。通過實驗課程管理系統(tǒng)的開發(fā)，一方面方便了教師和學生方便使用實驗室資源，另一方面，通過嚴格實驗室考核制度，實行公平、公開考核，從逐步強制學生重視實驗到學生真正關注實驗，增強實驗對學生創(chuàng)新能力和工程技能的培養(yǎng)。系統(tǒng)經(jīng)過2年的運行和完善，大大提高了實驗室的管理水平。

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·名人名言·

沒有實驗，任何新的東西都不能深知。

——培根