基于物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文/賈世奎 樊明睿

職業(yè)教育的目標(biāo)是培養(yǎng)實(shí)用型人才，既重視理論知識的傳授，更重視實(shí)踐能力的訓(xùn)練，要求教學(xué)體系和訓(xùn)練體系相匹配，理論和實(shí)踐相協(xié)調(diào)。目前多數(shù)職業(yè)學(xué)校采取了傳統(tǒng)的教室+實(shí)訓(xùn)場地的形式完成教學(xué)，然而這種教學(xué)模式在教學(xué)資源利用率和教學(xué)評價(jià)的及時(shí)性方面存在缺陷，如何彌補(bǔ)這種缺陷進(jìn)而提升職業(yè)學(xué)校的教學(xué)效率是擺在職業(yè)教育改革面前的一大問題。物聯(lián)網(wǎng)是聯(lián)通物品與互聯(lián)網(wǎng)的一種擴(kuò)展性、延伸性網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對物品的識別、追蹤、監(jiān)督和實(shí)時(shí)管理，有利于提升管理的效率和水平。對于教學(xué)管理工作來說，利用物聯(lián)網(wǎng)的特性開展教育教學(xué)改革，能夠構(gòu)建先進(jìn)的教學(xué)管理系統(tǒng)，使信息管理技術(shù)融入教學(xué)，通過物聯(lián)網(wǎng)幫助教師搭建知識的架構(gòu)，布局教學(xué)計(jì)劃，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而提升職業(yè)學(xué)校的教學(xué)水平。因此，本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合職業(yè)學(xué)習(xí)教學(xué)需求，嘗試設(shè)計(jì)了一套智能化的教學(xué)管理系統(tǒng)，為職業(yè)學(xué)校網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考。

1 職業(yè)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)的需求分析

由于職業(yè)學(xué)校理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練的特殊性，在教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中必須使教學(xué)的理論知識與實(shí)踐訓(xùn)練聯(lián)系密切，讓理論知識能夠?qū)W生的實(shí)操，實(shí)操的結(jié)果也能及時(shí)反饋到教師手中，教師也能利用技術(shù)有針對性地提升學(xué)生的知識水平。在實(shí)際的教學(xué)中，實(shí)操訓(xùn)練的項(xiàng)目時(shí)間和內(nèi)容并不完全一樣，學(xué)習(xí)的考核和學(xué)生出勤率考核也是關(guān)系到教學(xué)管理的重要問題。因此，系統(tǒng)需要對接多個(gè)接口，涵蓋教師、學(xué)生和管理員三方面主要的功能需求。

教師方面的需求主要包括了在線的授課，課件的制作，在線的指導(dǎo)，學(xué)生問題的收集和管理，實(shí)訓(xùn)的安排，實(shí)訓(xùn)情況的管理，理論習(xí)題的批改，學(xué)生學(xué)習(xí)情況的統(tǒng)計(jì)等。

學(xué)生方面的需求主要包括了賬戶的注冊，系統(tǒng)的登錄，課題的回顧，實(shí)訓(xùn)課程的選擇，學(xué)習(xí)順序的管理，作業(yè)的上傳與修改，問題的上傳與修改等。

圖1：數(shù)據(jù)庫連接代碼

管理員方面的需求主要包括了安全管理，權(quán)限的設(shè)置，對多個(gè)平臺的對接和數(shù)據(jù)問題等。

將以上三大方面的需求設(shè)計(jì)成為四大模塊，主要包括了系統(tǒng)管理功能、教學(xué)資源管理、教學(xué)功能管理和學(xué)習(xí)反饋四大模塊。

系統(tǒng)管理模塊主要包括權(quán)限管理、用戶管理和日志管理。

教學(xué)資源管理模塊主要包括課程管理、理論學(xué)習(xí)管理和實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)管理。

教學(xué)功能管理模塊主要包括學(xué)習(xí)功能、授課功能、實(shí)訓(xùn)管理、成績管理、教學(xué)統(tǒng)計(jì)和實(shí)訓(xùn)計(jì)劃。

學(xué)習(xí)反饋模塊主要包括理論課程反饋，實(shí)訓(xùn)課程反饋，學(xué)習(xí)計(jì)劃的通知和布告。

這四個(gè)功能模塊和細(xì)分出的十五個(gè)具體的小功能模塊組成了教學(xué)管理系統(tǒng)的大體框架。

2 職業(yè)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

圖2：系統(tǒng)登錄功能代碼

職業(yè)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇基于J2EE的三層MVC三層架構(gòu)，程序語言為JAVA，關(guān)聯(lián)型數(shù)據(jù)庫為采取了B/S體系結(jié)構(gòu)的ORACLE RDBMS，系統(tǒng)服務(wù)器為Weblogic。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是三層體系架構(gòu)，每一層之間的邏輯明晰，功能清楚，能夠提升操作效率，縮減系統(tǒng)的開發(fā)周期，減輕后續(xù)維護(hù)的程序。系統(tǒng)的操作流程為，用戶登錄系統(tǒng)，發(fā)出業(yè)務(wù)的處理請求，代碼通過內(nèi)置的程序?qū)?yīng)相應(yīng)的功能模塊，功能模塊將請求代碼轉(zhuǎn)換為業(yè)務(wù)邏輯完成處理，若處理需要反饋則會生成反饋信息發(fā)送到客戶端。

3 職業(yè)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 職業(yè)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)的總體概述

基于物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布局為三層，分別是網(wǎng)絡(luò)中心層、網(wǎng)絡(luò)支干層和工作站交換層。中心的交換機(jī)和中心的服務(wù)器連接組成了中心網(wǎng)絡(luò)層，UTP交換口連接了二級的交換機(jī)和中心網(wǎng)絡(luò)層，再下一級的工作站交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)支干層連接組成了工作站交換層。這種系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接方式能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)系統(tǒng)的雙向交流，實(shí)訓(xùn)室、教室、教研室、辦公室、多媒體系統(tǒng)、遠(yuǎn)程系統(tǒng)等多個(gè)終端連接和操作。

系統(tǒng)完成之后，選擇終端和安裝的路徑，通過安裝程序完成安裝。程序安裝完成，有在線升級、文件下載和文件查找的功能。

安裝程序之后啟用IP轉(zhuǎn)發(fā)功能，設(shè)置網(wǎng)關(guān)、TP地址和子網(wǎng)掩碼。

用戶登錄系統(tǒng)之后能夠顯示不同用戶之下的所有功能，菜單欄包括了所有功能，右側(cè)時(shí)間縣市區(qū)顯示當(dāng)前的日期和時(shí)間，教師能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控實(shí)訓(xùn)室、教室的情況，也能收集學(xué)生的成績信息，能夠利用工具欄中的工具進(jìn)行管理和監(jiān)控。

職業(yè)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)為教師設(shè)置了兩種操作模式，第一種操作模式是教學(xué)模式，能夠?yàn)榻處熖峁┖灥?、搶答、課件制作、監(jiān)控、作業(yè)管理、實(shí)訓(xùn)計(jì)劃管理和考試，第二種操作模式是Windows操作模式，用于常規(guī)的Windows操作。

3.2 職業(yè)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)教學(xué)集中控制功能實(shí)現(xiàn)

職業(yè)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)教學(xué)集中控制功能主要有網(wǎng)絡(luò)中控、本地中控、遠(yuǎn)程中控、網(wǎng)絡(luò)流量檢測和教學(xué)狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)控五個(gè)方面。

該系統(tǒng)能夠在職業(yè)學(xué)校中基于網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)工作臺連接起來，監(jiān)控多個(gè)教學(xué)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對教學(xué)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。

若沒有網(wǎng)絡(luò)可以利用多媒體實(shí)現(xiàn)對本地教學(xué)設(shè)備的控制和管理。

基于物聯(lián)網(wǎng)也能對其他教室的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的信息控制，掌握各個(gè)客戶端的使用情況，尤其是分析實(shí)訓(xùn)基地學(xué)生的實(shí)訓(xùn)狀況。

網(wǎng)絡(luò)流量的檢測是對系統(tǒng)運(yùn)行的保障，掌握各個(gè)端口數(shù)據(jù)的連通和傳輸情況，對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

該系統(tǒng)也能為教師的教學(xué)工作進(jìn)行輔助，教師用戶可選擇查看教師的教學(xué)情況，對實(shí)訓(xùn)的過程進(jìn)行錄像，掌握學(xué)生的訓(xùn)練情況并隨時(shí)進(jìn)行回放，一方面提升了教學(xué)的質(zhì)量，另一方面也有利于優(yōu)化教學(xué)過程中的紀(jì)律，營造良好的教學(xué)環(huán)境。

3.3 職業(yè)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)主要程序代碼的實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫連接的代碼如圖1所示。

系統(tǒng)登錄功能代碼如圖2所示。

4 結(jié)語

職業(yè)教育發(fā)展和信息技術(shù)的進(jìn)步促使越來越多的技術(shù)型教學(xué)方法進(jìn)入職業(yè)教育領(lǐng)域。基于物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)教學(xué)設(shè)備的管理和控制，有利于多媒體教學(xué)的開展，更有利于職業(yè)教學(xué)理論實(shí)踐兩手抓的教學(xué)模式。在職業(yè)教育信息化建設(shè)的背景之下，對教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是提升教學(xué)效率，保證教學(xué)質(zhì)量的重要方式。