高校實驗教學管理信息化的探索

摘要本文對專業實驗教學、實驗設備信息化管理等問題進行探討，闡述了基于Web的實驗教學管理系統的開發與設計思想，以及應用ASP技術實現其前臺和后臺信息交互的方法及過程，探索一個能提高實驗教學質量和管理水平的實驗教學管理新模式。

關鍵詞 實驗教學；管理系統；B/S結構

中圖分類號：G424.31 文件標示碼：A文章編號：1671-489X（2007）10－0004-04

Exploration on University Experiment Teaching Management Informationization//Zhang jie，Bao Zhengwei，LinMuhui

Abstract The paper has a discussion on the problems of subject experiment teaching and information management of experiment equipment， sets forth the development and design idea based on the Web experiment teaching management system， as well as realizing its interactive method and process at foreground and background with ASP technology， and seeking a type of new experiment teaching management mode which could promote teaching quality and managing level.

Key words experiment teaching; managing system; B/S instruction;

Author's address College of Educational Science Technology， Fujian Normal University， Fuzhou 350018

1 實驗教學管理的現狀和問題

專業實驗室擔負著鞏固、發展課堂教學，培養、提高學生創新能力、動手能力的重要任務，更是開展科研活動的基地。目前專業實驗室的建立和發展基本實現了培養學生教學設計能力、構造和維護物態教學系統能力、教學媒體開發和應用能力、科學研究能力、管理能力的實驗教學目標。但隨著教育信息化發展，實驗教學管理由于缺乏信息化管理支持環境，在教學管理中存在諸多問題。

1.1 不能及時提供實驗教學內容和實驗教學支持功能

由于缺乏實驗教學支持平臺，教師不能給學生提供豐富的實驗教學資源支持，學生無法下載某些多媒體課件或通過在線視頻播放、動畫模擬的方式進行實驗預習，實驗效果受到影響。

1.2 師生互動困難，管理不便

新校區建成后，教師到新校區開展教學工作結束后經常匆匆離開，與學生交流的時間和機會都非常有限。另外，教師與學生之間傳送文件經常通過QQ或者e-mail進行，一方面傳送速度比較慢，另一方面管理極不方便。教師和學生均希望有一個能夠方便地進行溝通的平臺，如以答疑、在線聊天室、論壇等方式進行師生交流，促進教學目標的實現。

1.3 難以對實踐教學進行綜合性評價

實踐教學是教育技術專業培養學生動手能力、提高學生綜合素質的重要環節，包括實驗教學、多媒體作品比賽、課程設計以及畢業設計等環節。實踐教學環節包括學生與教師的安排、分組及撰寫報告、評定成績等。目前難以對實踐教學進行整體管理，更無法對實踐教學進行綜合性評價。

1.4 難以解決實踐教學中對教師工作量的考核

實踐教學中對教師工作量的考核，是按照教師的業務職責范圍和工作內容進行具體量化考核。目前都使用手工記錄，難以準確計算工作量，在教學實踐工作中易產生忙閑不均、職責不清等弊端，難以促進教師工作積極性的提高。

1.5 難以掌握實驗室儀器設備的分布、使用現狀及構成明細

一門實驗課程對應多個實驗項目，同一門實驗課程的不同實驗項目可能對應不同的實驗室，不同的實驗項目所需的儀器設備也不盡相同。實驗室的儀器設備分布、使用現狀以及構成明細，對實驗管理人員來說，更難以確切掌握。實驗安排不合理，儀器設備和器材利用率不高，導致實驗教學資源浪費。

因此，針對實驗課程，非常有必要建立一個基于Web的實驗教學管理系統。覆蓋全校的校園網絡為建立基于Web的管理信息系統提供了良好的基礎，隨著計算機的普及，為管理系統的運行和維護提供了人員和設備保障。另外，管理系統的建立也有利于院系領導及時全面地了解實驗教學情況。針對實驗課程的教學特點，筆者設計開發了一套實驗教學管理系統，下面對此予以介紹。

2 基于Web的實驗教學管理系統的設計

2.1 系統設計目標

基于Web的實驗教學管理系統應當具備這樣的功能：能夠提供實驗教學過程支持功能，主要包括實驗課程管理以及實驗教學活動各環節的支持功能，如提供可靈活定制的課程框架和自主編輯的實驗內容框架，由此來展示教師的主導作用；通過在線論壇、實驗報告網上閱改、在線聊天室、資源共享空間等一系列工具構建了一個可協作、討論、交流、相互幫助的學習情境，支持學習者的協作交流；提供豐富的實驗資源，方便教師和學生使用。在此過程中，既可通過課程信息、實驗資源的組織發布來發揮教師的主導作用，又可通過提供豐富的實驗內容和資源來促進學生的自主學習。

要實現這些目標，系統的設計必須遵循以下原則：（1）較快的響應速度和較高的工作效率；（2）充分利用現有資源，包括局域網、數據資料等，盡量減少重復投入；（3）適應能力強，可擴充，易維護，操作簡單；（4）有效處理數據訪問的并發操作。

2.2 實驗教學管理系統的功能需求分析

經過廣泛的調查和訪問，結合本單位實驗教學的實際情況，筆者了解到各類實驗教學人員希望利用本系統完成以下工作：

2.2.1 教師

教師在實驗教學中需要完成的工作包括實驗材料的發布，實驗作業的管理（包括實驗作業的發布、接收、批改、反饋），實驗教學信息的記錄，與學生之間關于實驗信息的交流，查詢教學儀器的使用及在崗狀況，申請/預約實驗，上傳、下載相關的實驗教學資源。

2.2.2 學生

學生在實驗教學中需要完成的工作包括察看實驗安排信息（包括實驗課程的停、調等情況），實驗內容的預習，實驗報告的提交，察看實驗報告的成績以及教師對實驗報告的評價，與教師進行實驗內容的交流，下載實驗相關的學習資源。

2.2.3 實驗員

實驗員在實驗教學中需要完成的工作包括實驗設備的管理（包括實驗設備的入庫、出庫、借用、報損等），實驗課表的安排，實驗變更信息的發布。

2.2.4 系統管理員

系統管理員是整個實驗教學系統的管理人員，具有最高的權限，他可以完成以下工作：網站欄目的設置，網站新聞的發布，各類人員的管理（包括添加、刪除人員名單，授予不同人員以不同的訪問權限等），對各類人員發布的信息和資源的管理，網站的初始信息的管理，各種統計信息的管理等。

2.3 實驗教學管理系統的模塊設計

基于上述的功能需求分析，本系統采用了針對不同用戶設計不同的功能模塊的方法，分別為教師、學生、實驗員、系統管理員設計了不同的操作模塊。各類人員通過身份認證之后，分別進入自己的工作界面中，避免受到其他干擾信息的影響，從而有效提高工作效率。同時，各功能模塊依據各類人員實際的工作流程進行設計，能有效滿足各類人員對實驗教學的需求。

基于Web的高校實驗教學管理系統的結構如圖1-圖5所示：

3 基于Web的實驗教學管理系統的實現

3.1 軟件結構和系統平臺的選擇

基于前述的功能需求和系統設計，基于Web的高校實驗教學管理系統采用了B/S結構。相對于C/S結構而言，B/S結構對用戶端的要求比較低，不用安裝除瀏覽器以外的任何軟件即可訪問系統，用戶只要掌握基本的瀏覽器使用技術便可無障礙的使用本系統，有利于本系統的推廣。同時，采用B/S結構可以有效降低系統維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體擁有成本（TCO）。

在系統平臺的選擇上，本系統采用了Windows 2003 Server+Sql Server 2000 +ASP.NET的組合。Windows 操作系統是目前使用最為廣泛的PC操作系統，也是用戶最熟悉的操作系統，基于Windows操作系統的軟件也更容易被用戶接受。Windows 2003 Server 的IIS（Internet Information Server）版本為6.0，與以前的IIS相比較，IIS 6.0在穩定性、安全性上有了較大幅度的提升，更適合作為網站的服務器軟件。同時，IIS 6.0對.net技術提供良好的支持，符合Web程序開發的潮流，便于本系統將來的升級換代。在后臺數據庫方面，本系統采用了MS SQL Server 2000數據庫管理系統。MS SQL Server 2000是目前使用最為廣泛的大型關系數據庫管理系統之一，它可以使用戶方便、快捷地管理數據庫，同時它使用了工業界最先進的數據庫構架，使用了最新的網絡存儲技術。在安全性方面，MS SQL Server 2000增強了保護防火墻內和防火墻外的數據的措施，可以保護數據不受損害。

在編程語言的選擇上，本系統選擇了ASP.NET技術。ASP.NET作為微軟推出的替代asp并希望能與Java抗衡的產品，為用戶提供了豐富的Web功能，即使用戶只掌握很少的編程經驗也能開發功能強大的應用系統。同時，ASP.NET為MS SQL Server提供了非常良好的支持，為系統開發中的數據訪問提供了極大的便利。本系統的系統平臺完全基于微軟的軟件平臺，軟件之間具有無縫銜接的特點，對于提高系統的訪問效率以及安全性具有良好的保障。

3.2 各功能模塊的實現方式

常見的高校實驗教學管理系統一般將系統劃分為實驗教學、實驗儀器設備管理、實驗教學資源管理、實驗交流、新聞信息等幾個模塊。各類實驗教學參與人員在各模塊中面對同樣的操作環境，難以快速有效地找到自己所需的資源和信息。同時，這樣的模塊設計使用戶在訪問某個功能時需要進入多級頁面，降低工作效率。

為了避免這種模塊設計帶來的問題，本系統以參與實驗教學的人員類別作為系統設計的依據，分別為教師、學生、實驗員和管理員設計自己的操作模塊。各類人員從主頁面登錄系統，進入相應的操作環境后，面對的都是與自己的工作相關的信息。例如，教師從主頁面登錄進入系統后面對的是教師工作界面，在這個界面上，教師收發的作業是自己本學期教授的學生的作業，答疑的是自己的學生提出的問題，布置作業的對象只能是自己的學生，只為自己的學生提供相關課程的學習資源等等。同理，學生經主頁面進入學生界面后，每位學生只能給為自己授課的教師提交作業、發出問題、查詢自己的作業的批改情況。每位實驗員只能管理自己實驗室的實驗設備，只能安排自己管理的實驗室的實驗課表。這種設計方式具有很強的針對性，由于通過程序設計排除了與用戶無關的信息的干擾，系統用戶能更準確、更方便地進行系統的操作。

系統中各種信息的統計是一個先進的信息管理系統所必備的功能。本系統以用戶類型進行模塊設計，為系統信息的統計、分類帶來了方便。每個用戶從登錄開始，他的所有的操作信息都將被本系統分門別類地記錄在數據庫中。利用系統統計信息可以進行數據分析，為實驗教學提供科學的依據。例如，教師對學生關于某個學科或某個實驗提出的問題進行分析，可以有效掌握學生對這個學科或這個實驗的學習情況，便于教師及時提供反饋信息，改變教學策略，更改教學內容，更好地應對學生出現的變化狀況，提高自己的教學質量和水平。教師也可以通過分析學生的訪問統計情況（訪問頻率、停留時間等），來掌握學生對某個學科或某個實驗項目的學習態度、學習興趣等情況。

4 結束語

本文所介紹的基于B/S結構，采用SQL、ASP為開發工具的實驗教學管理系統，可以方便進行信息采集、信息更新、信息處理，也有助于實驗教學管理。因而開發基于Web的實驗教學管理系統對于促進教學管理向科學化、網絡化、無紙化的方向邁進具有重大作用，是一個有很好應用價值的教學管理系統，主要表現在：（1） 使實驗教學管理更加科學、高效；（2）系統為師生交流提供了良好的互動平臺；（3）學生能隨時了解自己的實驗表現情況及實驗成績；（4）減輕了任課教師，特別是主講教師的工作負擔（教師利用本系統發布作業信息，收取、批改學生作業，對學生進行輔導答疑，向學生提供學習資源）；（5）學生利用本系統提交作業，咨詢學習中的問題，下載學習資源。由于本系統通過學校的服務器進行發布，學生和部分接入校園網的教師通過本系統進行資源交換非常方便，突破了利用公網進行信息交流帶來的速度限制，同時也克服了使用ftp進行資源交流帶來的安全問題和管理不便的問題。

當然，本系統也存在尚需改進的方面，如本系統還未提供虛擬實驗平臺，在統計信息的圖形化表示方面不盡如人意。該系統稍作修改，即可用于其他實驗課程的教學管理。因此，筆者希望通過本系統的開發帶動其他專業學科的實驗教學管理網絡化，以適應學校管理信息化的發展趨勢。