開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

■林麗萍

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州350007）

開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

■林麗萍

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州350007）

針對當前高職院校實驗（訓(xùn)）設(shè)備多、使用率高、實驗（訓(xùn)）管理工作量大、管理效率低下等問題。本文提出了基于A S P.N E T的MV C框架、S Q L S erver 2008數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Ext Js框架和W A P技術(shù)的開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計思路。該系統(tǒng)的投入使用有效地提高了學(xué)院實驗（訓(xùn)）設(shè)備的利用率，并滿足廣大師生基于計算機和手機的多樣化綜合應(yīng)用需求。

MV C W A P開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)

隨著高校招生規(guī)模的不斷擴大，高校在校生的數(shù)量不斷增加。加上實驗（訓(xùn)）電腦的不斷升級，信息化處理的課程數(shù)量逐漸增加，各高校在實驗（訓(xùn)）室內(nèi)開展的教學(xué)活動呈現(xiàn)劇增的態(tài)勢。在高等教育日益普及的今天，為學(xué)生提供實操性、體驗性教育日益成為提高高校人才培養(yǎng)水平與推行素質(zhì)教育的重要手段[2]。當前高校實驗（訓(xùn)）室的建設(shè)應(yīng)在配置與管理上滿足學(xué)生日益多樣化的使用需求，從而達到培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)的目標[1]。

1 實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理中存在問題

以福建船政交通職業(yè)學(xué)院為例，下屬教學(xué)單位現(xiàn)有實驗（訓(xùn)）基地80多個，實驗（訓(xùn)）室100間左右。這些實驗（訓(xùn)）室是根據(jù)學(xué)科分類設(shè)置的，使用范圍有一定的局限性，帶有自我封閉的獨立性。具體表現(xiàn)為：實驗（訓(xùn)）項目/任務(wù)界限不清、管理混亂；管理模式僵化，無法實現(xiàn)預(yù)約功能；學(xué)生實驗（訓(xùn)）效果考核難，教學(xué)評價不夠精確。為了達到學(xué)科間資源共享，提高工作效率和強化管理，迫切需要開發(fā)一套開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以“統(tǒng)一規(guī)范管理，開放自主實踐”為宗旨，通過統(tǒng)一的信息化平臺實現(xiàn)實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理，實現(xiàn)學(xué)生自主安排自己的實驗（訓(xùn)）時間，根據(jù)預(yù)定的時間，獨立完成全部的實驗（訓(xùn)），在方便師生進行實驗（訓(xùn)）教學(xué)的同時，實現(xiàn)合理利用實驗（訓(xùn)）資源，提高教學(xué)管理水平和工作效率，形成以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。

2 系統(tǒng)需求分析

系統(tǒng)需求主要包括功能性需求和非功能性需求。系統(tǒng)的功能性需求由系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程決定。系統(tǒng)的非功能性需求主要包括可行性和有效性需求、性能需求、可靠性需求、可擴展性需求、可移植性需求等。本開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)以實驗（訓(xùn)）教學(xué)為中心，主要涉及管理員、學(xué)生、教師三個角色。

本系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)流程如下：

（1）創(chuàng)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。管理員根據(jù)課程安排，將與實驗（訓(xùn)）有關(guān)的教師、學(xué)生、課程等信息在學(xué)期初錄入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

（2）創(chuàng)建實驗（訓(xùn)）項目/任務(wù)。授課老師根據(jù)教學(xué)安排，將實驗（訓(xùn)）項目/任務(wù)及起止時間上傳到管理系統(tǒng)中，經(jīng)管理員審核后，創(chuàng)建實驗（訓(xùn)）項目/任務(wù)。

（3）學(xué)生預(yù)約實驗（訓(xùn)）時間。學(xué)生根據(jù)教學(xué)安排，按照實驗（訓(xùn)）項目/任務(wù)和時間要求，在線預(yù)約實驗（訓(xùn)）項目/任務(wù)和時間，提交管理員進行審核確認。

（4）學(xué)生根據(jù)教學(xué)安排及預(yù)約時間，事先查閱資料，提交預(yù)習(xí)報告，按照實驗（訓(xùn)）項目/任務(wù)和時間要求參加實驗（訓(xùn)）。在日常上課期間做實驗（訓(xùn)），老師和學(xué)生都實行課前簽到與課后簽退；在非正常上課時間，學(xué)生能夠靈活按照預(yù)約時間進行自主性實驗（訓(xùn)）與實時在線請求教師幫助并提交實驗（訓(xùn)）報告。

（5）授課老師進行評價。授課教師針對每個學(xué)生各個環(huán)節(jié)的完成情況進行綜合評價，給予評分并錄入管理系統(tǒng)。

（6）期末匯總總結(jié)。學(xué)期末，任課老師對學(xué)生的實驗（訓(xùn)）總成績進行統(tǒng)計；管理員對任課教師和學(xué)生的考勤情況、設(shè)備使用頻率、開設(shè)的實驗（訓(xùn)）項目等進行匯總總結(jié)；學(xué)生查看個人實驗（訓(xùn)）成績。

根據(jù)以上業(yè)務(wù)流程，系統(tǒng)的功能需求主要包括：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、實驗（訓(xùn)）管理、教學(xué)資源管理、信息公告、成績管理、統(tǒng)計檢索、考勤系統(tǒng)和系統(tǒng)管理等。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理用于管理用戶密碼、教師信息、學(xué)生信息、課程信息、課表信息等；實驗（訓(xùn)）管理用于管理、預(yù)約實驗（訓(xùn)）項目；教學(xué)資源管理用于管理實驗（訓(xùn)）相關(guān)數(shù)據(jù)、素材等；信息公告用于發(fā)布通知公告；成績管理用于錄入和查詢實驗（訓(xùn)）成績；統(tǒng)計檢索實現(xiàn)學(xué)生成績、教師簽到情況、儀器使用情況等的統(tǒng)計；考勤系統(tǒng)管理教師學(xué)生的出勤情況；系統(tǒng)管理用于管理系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)用戶。

3 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)所使用的設(shè)備包括電腦、服務(wù)器、讀卡器、和手機（ipad）等個人移動終端。本系統(tǒng)采用MVC框架，如圖1所示：WAP子站通過控制器進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；WCF將讀卡器采集到的學(xué)生信息數(shù)據(jù)實時傳送到Web服務(wù)器，實現(xiàn)老師和學(xué)生的簽到、簽退。

圖1 開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

本開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)如圖2所示。實訓(xùn)中心主要負責(zé)系統(tǒng)的日常管理工作；電腦主要供學(xué)生使用，用于學(xué)生的簽到、簽退、下載資料、提交報告等；讀卡器用于學(xué)生簽到、簽退；同時也對外發(fā)布信息，方便教師、學(xué)生在家或者在宿舍通過計算機或者手機訪問系統(tǒng)。

圖2 開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)

3.2 數(shù)據(jù)庫概念模型

開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)的主要實體包括學(xué)生、教師、課程、班級、實驗（訓(xùn)）室、實驗（訓(xùn)）項目。各實體間的關(guān)系如圖3所示。

圖3 開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)各實體關(guān)系

3.3 系統(tǒng)詳細設(shè)計

根據(jù)模塊化設(shè)計的思想，開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)模塊組成如圖4所示。與系統(tǒng)需求分析相對應(yīng)，將開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)分為學(xué)生子系統(tǒng)、教師子系統(tǒng)、管理員子系統(tǒng)、觸摸屏刷卡機子系統(tǒng)及Wap子系統(tǒng)等5個子系統(tǒng)。

圖4 開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)模塊組成

學(xué)生子系統(tǒng)是學(xué)生登錄后的進行操作的功能模塊，包括時間預(yù)約、報告提交、成績查詢?nèi)蠊δ?。其中預(yù)約是最重要的功能，包括實驗（訓(xùn)）預(yù)約添加、預(yù)約列表查看和預(yù)約取消等功能。學(xué)生實驗（訓(xùn)）結(jié)束后，登陸提交實驗（訓(xùn)）報告模塊，實時提交實驗（訓(xùn)）報告。教師評定成績上傳后，學(xué)生就可以登陸查詢成績模塊，查看實驗（訓(xùn)）成績。

教師子系統(tǒng)主要實現(xiàn)實驗（訓(xùn)）項目或任務(wù)的管理、實驗（訓(xùn)）資源和成績管理。

管理員子系統(tǒng)是管理員進行操作的功能模塊，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、實驗（訓(xùn)）過程管理、機房運行維護管理、統(tǒng)計檢索、信息公告、系統(tǒng)參數(shù)管理等功能。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包含學(xué)生管理、教師管理、課程管理和選課管理；統(tǒng)計檢索包括實驗（訓(xùn)）成績匯總、教師和學(xué)生簽到情況匯總、實驗（訓(xùn)）情況匯總和實驗（訓(xùn)）預(yù)約匯總；系統(tǒng)參數(shù)管理包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、用戶管理以及角色管理。

刷卡終端子系統(tǒng)主要用于學(xué)生簽到和查看預(yù)約信息。學(xué)生進入實驗（訓(xùn)）室前需要在刷卡終端簽到，刷卡終端將學(xué)生信息傳送到系統(tǒng)，系統(tǒng)記錄該生的簽到信息。學(xué)生實驗（訓(xùn)）結(jié)束后，到刷卡終端簽退。學(xué)生也可以到刷卡終端查看自己的實驗（訓(xùn)）預(yù)約情況，包括時間、地點、實驗（訓(xùn)）完成情況等。

WAP子系統(tǒng)主要用于學(xué)生通過手機（ipad）等個人移動終端便捷地預(yù)約實驗（訓(xùn)）。圖5和圖6分別為通過web和wap訪問系統(tǒng)時的登錄頁面。

圖5 web訪問登錄頁面

圖6 wap訪問登錄頁面

4 系統(tǒng)測試

為了測試系統(tǒng)在并發(fā)請求時的性能，本系統(tǒng)主要采用Visual Studio2010進行測試，模擬4個班級同時在線訪問系統(tǒng)，測試系統(tǒng)反應(yīng)時間和頁面錯誤數(shù)，測試結(jié)果如圖7所示。測試表明，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)正常運行，符合性能需求。

圖7 模擬4個班級訪問系統(tǒng)

5 總結(jié)

福建船政交通職業(yè)學(xué)院汽車系和信息系等已布置該開放式實驗（訓(xùn)）教學(xué)管理系統(tǒng)，并由相應(yīng)系部實訓(xùn)中心負責(zé)管理，在校實訓(xùn)中心統(tǒng)籌安排下，能夠?qū)崿F(xiàn)跨系部、跨專業(yè)之間資源共享，充分發(fā)揮了實驗（訓(xùn)）室在實施素質(zhì)教育、創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用，為師生提供便捷高效的實驗（訓(xùn)）管理工具，大部分老師和學(xué)生反映良好。在實際運用中，也發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在一些不足，如業(yè)務(wù)審核流程繁瑣等。隨著信息化水平的發(fā)展，本系統(tǒng)也需進一步優(yōu)化升級，充分利用校園WIFI,開發(fā)手機客戶端和設(shè)備故障報修系統(tǒng)，同時提高系統(tǒng)的安全級別。

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