基于積分制的物理實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐

陳彥 李朝榮 李華 楊彩麗 李英姿

摘 要：將“積分制”用于基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，是一種全新的嘗試。為保障教學(xué)改革的順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)了基于“積分制”的實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)以Windows Server 2003+Apache2+PHP+MySQL為基礎(chǔ)，以管理員、教師、學(xué)生進(jìn)行功能劃分，通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、梳理業(yè)務(wù)邏輯流程、簡(jiǎn)化操作步驟，實(shí)現(xiàn)了B/S架構(gòu)的軟件方案，通過(guò)4年多的實(shí)際運(yùn)行，運(yùn)行效果良好。

關(guān)鍵詞：積分制；物理實(shí)驗(yàn)；管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-8454（2015）11-0077-02

引言

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)作為高等理工科院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開(kāi)端。為全面提升基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，北京航空航天大學(xué)（簡(jiǎn)稱“北航”）在國(guó)內(nèi)率先實(shí)施了“積分制”物理實(shí)驗(yàn)管理新模式，以因材施教為核心，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新拔尖人材探索了一套行之有效的方法。

相對(duì)于傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)管理模式，“積分制”的核心是以“積分”來(lái)激勵(lì)學(xué)生和管理實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)。根據(jù)各個(gè)物理實(shí)驗(yàn)的難度及實(shí)驗(yàn)方法的綜合性、創(chuàng)新性，對(duì)各實(shí)驗(yàn)題目分級(jí)設(shè)置了不同的積分（1～5分），同時(shí)規(guī)定學(xué)生每學(xué)期必須完成若干積分而不限定實(shí)驗(yàn)數(shù)目與學(xué)時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)自己的能力選擇做多個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)或只做若干難度較高的實(shí)驗(yàn)來(lái)完成積分。

由于實(shí)驗(yàn)課的“積分制”教學(xué)管理模式是北航首創(chuàng)，沒(méi)有現(xiàn)成的平臺(tái)可以借鑒，為此北航物理實(shí)驗(yàn)與教學(xué)中心自主研發(fā)了基于Windows Server 2003+Apache+PHP+MySQL架構(gòu)的“積分制”物理實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理新模式的探索和建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。

一、“積分制”規(guī)則

采用“積分制”教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)以專題的形式開(kāi)出，每個(gè)專題包含不同層次、不同難度的多個(gè)實(shí)驗(yàn)題目，每個(gè)實(shí)驗(yàn)題目根據(jù)其難易程度設(shè)置了不同積分，題目編號(hào)方法如下：例如1040522，其中首位數(shù)字表示實(shí)驗(yàn)類型（1：為基本實(shí)驗(yàn)、2：綜合實(shí)驗(yàn)、3：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、4：開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、5：演示實(shí)驗(yàn)、6：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)）；第二、三位為專題號(hào)（01：電阻測(cè)量、02：示波器應(yīng)用、03：邁克爾遜、04：分光儀……）；第四、五位為實(shí)驗(yàn)序列；第六位數(shù)字為題目序號(hào)；最后一位數(shù)字是積分值。學(xué)生可自行安排做哪些內(nèi)容，但規(guī)定某些實(shí)驗(yàn)（如1030113、1050113、1070113、1090114）必選。

允許但不鼓勵(lì)學(xué)生重復(fù)選擇同一專題的實(shí)驗(yàn)，若重復(fù)選擇同一類型題目（題號(hào)前5位相同，如1010313、1010323），包括一次課上做兩個(gè)同類型實(shí)驗(yàn)，從第二個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始積分值逐次減1分；若選擇同一專題不同類型題目（題號(hào)前3位相同，如1030113、1030213、1030312），從第四個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始積分值逐次減1分；若重做實(shí)驗(yàn)（題號(hào)完全相同，如1010113、1010113），每重做一次積分減1分，成績(jī)僅保留最后一次輸入的結(jié)果。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由既相互聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立的4大功能模塊組成：學(xué)生模塊、教師模塊、管理員模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，如圖1所示。

（1）學(xué)生模塊：主要包括學(xué)生選課、信息查詢（選課記錄查詢、實(shí)驗(yàn)成績(jī)查詢、開(kāi)放預(yù)約實(shí)驗(yàn)的查詢與退訂、教師課表查詢、個(gè)人信息查詢等）、留言?。òòl(fā)布留言、瀏覽留言）、個(gè)人賬戶注冊(cè)與修改等功能。

（2）教師模塊：包括教師本人課表查詢、選課學(xué)生信息查詢、實(shí)驗(yàn)成績(jī)錄入與修改等功能。

由于不同教師對(duì)于實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)尺度控制略有差異，為了保障評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的客觀公平，因此在期末匯總成績(jī)時(shí)管理軟件會(huì)對(duì)每個(gè)任課教師所評(píng)分的所有實(shí)驗(yàn)成績(jī)和報(bào)告成績(jī)進(jìn)行權(quán)重修正，以盡可能消除教師人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)評(píng)分的不合理影響。

（3）管理員模塊：這是系統(tǒng)的重要組成部分，包括賬戶分配、密碼設(shè)置、學(xué)生信息查詢與修改、教師信息查詢與修改、課表打印、成績(jī)錄入與修改、期末成績(jī)匯總、實(shí)驗(yàn)教室啟用與關(guān)閉、實(shí)驗(yàn)題目的開(kāi)放與關(guān)閉、各實(shí)驗(yàn)題目的儀器臺(tái)套數(shù)設(shè)置與房間分布、教師課表安排、通知與公告信息的發(fā)布與管理、實(shí)驗(yàn)開(kāi)放時(shí)間段的管理、學(xué)生選課記錄的統(tǒng)計(jì)查詢與修改等功能。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)模塊：這是系統(tǒng)得以正常運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提，通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使每一次http請(qǐng)求都能以輕量級(jí)數(shù)據(jù)檢索實(shí)現(xiàn)。主要有：學(xué)生信息表student_info、教師信息表teacher_info、實(shí)驗(yàn)教室表room_info、實(shí)驗(yàn)專題表group_info、學(xué)生選課表stu_elect、教師課表tea_elect、實(shí)驗(yàn)成績(jī)表score_book、實(shí)驗(yàn)題目表exp_info、選修類型表class_course_type等。

三、排課與選課

管理員根據(jù)實(shí)驗(yàn)安排及每個(gè)實(shí)驗(yàn)題目的儀器臺(tái)套數(shù)首先需要配置哪些實(shí)驗(yàn)室可以開(kāi)放、哪些實(shí)驗(yàn)專題可以開(kāi)放、各個(gè)實(shí)驗(yàn)專題所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)子題目、實(shí)驗(yàn)題目積分分值、每個(gè)實(shí)驗(yàn)室可開(kāi)設(shè)的題目數(shù)等基礎(chǔ)信息。然后還需要配置開(kāi)放時(shí)間段、各題目及房間允許人數(shù)、任課教師等信息。

積分制實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課程的全面開(kāi)放，它打破了傳統(tǒng)的以班級(jí)為單位統(tǒng)一選課的模式，要求各個(gè)學(xué)生自主選課。學(xué)生通過(guò)注冊(cè)賬號(hào)登錄管理系統(tǒng)，可以瀏覽各個(gè)時(shí)間段開(kāi)放的題目、剩余空位數(shù)，并根據(jù)個(gè)人需要選擇適合時(shí)間段的實(shí)驗(yàn)專題。

如果學(xué)生已選實(shí)驗(yàn)由于某些原因需要改選，系統(tǒng)允許學(xué)生自由改選所選實(shí)驗(yàn)?？紤]到即將要上課的實(shí)驗(yàn)課表已經(jīng)打印完畢，為了保障課表的一致性，對(duì)開(kāi)課時(shí)間3天內(nèi)的課表具有自動(dòng)凍結(jié)功能，處于凍結(jié)狀態(tài)的選課記錄不允許學(xué)生改選。

四、“積分制”功能實(shí)現(xiàn)

教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況及實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成質(zhì)量分別進(jìn)行打分，并通過(guò)登錄教師成績(jī)錄入窗口錄入成績(jī)，由程序自動(dòng)根據(jù)“積分制”計(jì)算規(guī)則，判斷是否為重復(fù)選擇同一專題的實(shí)驗(yàn)，若重復(fù)選擇同一類型題目（題號(hào)前5位相同），包括一次課上做兩個(gè)同類型實(shí)驗(yàn)，從第二個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始積分值逐次減1分；若選擇同一專題不同類型題目（題號(hào)前3位相同），從第四個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始積分值逐次減1分；若重做實(shí)驗(yàn)（題號(hào)完全相同），每重做一次積分減1分，成績(jī)僅保留最后一次輸入的結(jié)果，處理流程如圖2所示。

五、結(jié)束語(yǔ)

所開(kāi)發(fā)的教學(xué)管理系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)唯一采用“積分制”評(píng)價(jià)體系的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理軟件，在兄弟院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中具有示范作用。

實(shí)踐表明：通過(guò)“積分制”改革，打破了學(xué)時(shí)限制，形成了鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的激勵(lì)機(jī)制。將“積分制”用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分體現(xiàn)了因材施教的教育理念，學(xué)生可以根據(jù)自己的能力和興趣，選擇不同方法、不同難度的實(shí)驗(yàn)；既培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，也培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，在個(gè)性化培養(yǎng)和篩選優(yōu)秀學(xué)生方面取得了較好的效果。

系統(tǒng)投入運(yùn)行4年以來(lái)，工作穩(wěn)定可靠。此系統(tǒng)不僅可以用于物理實(shí)驗(yàn)管理中，也可用于其他實(shí)驗(yàn)課或有類似需求的院校中，具有較大的實(shí)用和推廣價(jià)值。

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（編輯：楊馥紅）