開放型實驗室教學管理平臺的建設與實踐

蘇學軍, 張晨亮, 王　文, 王成剛, 畢　濤

(海軍航空工程學院 基礎實驗部, 山東 煙臺　264001)

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開放型實驗室教學管理平臺的建設與實踐

蘇學軍, 張晨亮, 王文, 王成剛, 畢濤

(海軍航空工程學院 基礎實驗部, 山東 煙臺264001)

實驗室開放過程中會面臨許多問題,傳統的方法已經不能滿足管理要求。該文針對開放實驗室的管理實際,首先提出了開放型實驗教學管理平臺的建設方案和功能組成,最后利用ASP.NET、MS SQL Server數據庫和單片機等技術設計實現了管理平臺。經過長期應用,此平臺功能完善、系統穩定,提高了實驗室的管理水平,促進了實驗室的開放。

實驗室開放； 教學管理平臺； 實驗預約； 考勤系統

實驗室開放是培養創新型人才的重要渠道,教育部教高[2005]1號文件早在2005年就要求高等學校的所有實驗室和圖書資料室都要向學生開放。經過10多年的發展,實驗室開放早已成為高等學校的基本制度和運行機制。同時,人們對實驗室開放的研究不斷深入,不但包括實驗室的開放模式、開放層次和開放類型,而且包括實驗室開放與人才培養、開放實驗室管理等課題[1-4]。我院電工電子實驗中心自實行實驗室開放以來,在學生電子技術實踐與創新培養中發揮了重要作用,尤其是面向全國大學生電子設計競賽活動,每年都有學生在競賽中取得優異成績。隨著學生實踐和創新意識的增強,大量學生涌入實驗室,實驗室的管理難度大大增加,教學秩序受到了沖擊,實驗室的管理面臨著新的挑戰。而建立開放實驗室管理軟件平臺,實行開放實驗室信息化管理是提高實驗室管理效率、解決目前難題的有效手段。

1　平臺的建設目標

目前,開放實驗室管理主要面臨以下問題：

(1) 實驗室的使用情況不能共享。雖然實驗室是全面開放的,但有時也會安排一些課程占用了實驗室,因此,學生不知道當前實驗室的使用情況，往往撲空。另外,實驗室的容量是有一定數量的,學生有時互相搶占實驗臺位,導致實驗室人數過多[5]。

(2) 實驗室晚上值班難度較大,大量占用教師的休息時間,教師的值班熱情不高。

(3) 實驗室物品容易丟失,儀器設備容易損壞。

(4) 學生進入和離開實驗室的時間沒有記錄。

(5) 教學資源不能共享。

(6) 學生撰寫的報告不能網絡提交。

針對以上問題,開放型實驗室教學管理平臺應當具備這樣的功能：學生可以通過網絡進行實驗室的預約,實時查看實驗室的使用情況及剩余臺位數量；開放實驗室應配備門禁考勤系統和監控系統,實時記錄學生的出入時間和實驗室的活動情況；平臺還應具備資源共享功能,包括視頻、動畫、文檔、圖形圖像等教學資源,并且可以實現網上答疑功能；學生還要能夠通過網絡提交實驗報告及教師在線評閱[6]。

平臺要求穩定可靠、數據庫容量大并發處理能力強。另外,門禁系統要與學院一卡通兼容,并可同時控制實驗臺電源的通斷[7]。

2　系統結構和功能

系統按照模塊化進行設計,分為管理員、教師和學生3個角色,包括基礎數據模塊、實驗預約模塊、實驗考勤模塊、網上答疑模塊、實驗報告模塊、用戶管理模塊、課程資源模塊等,系統的總體框架如圖1所示。

圖1　教學管理平臺結構框圖

管理員具有最高權限,可以管理教師、學生、儀器,也還可以進行教學基礎信息的管理；教師可以安排實驗室開放、發布開放時間、審核學生預約,還可以發布教學資源,在線批改實驗報告；學生登錄后可以進行實驗室使用情況查詢,預約實驗臺位。進入實驗室前,學生利用考勤系統刷卡簽到,進行身份確認,同時門禁系統打開實驗室門,相應實驗臺位加電工作,當完成實驗后再次刷卡關閉實驗臺電源；學生可以通過網絡撰寫實驗報告或者提交實驗數據,教師可以在線批改報告和統計成績。同時,本系統還具有網上答疑、教學文檔管理、儀器設備管理、實驗室監控等功能[8]。

根據系統功能設計,系統采用MS SQL Server 2005數據庫,數據庫中主要表及表項如下：

(1) 管理員信息表。主要包括：用戶名、用戶姓名、密碼、權限等。

(2) 教師信息表。主要包括：用戶名、教師姓名、密碼、課程、發布資源權限等。

(3) 學生信息表。主要包括：學號、學生姓名、密碼、專業、隊別等。

(4) 實驗室開放信息表。主要包括：實驗室名稱、開放時間、臺位數量、實驗室地址等。

(5) 實驗室預約信息表。主要包括：實驗室名稱、預約時間、預約人員、審核情況等。

(6) 實驗考勤信息表。主要包括：實驗室名稱、預約人員、到達時間、離開時間等。

(7) 實驗報告信息表。主要包括：實驗名稱,學生姓名,報告內容,上傳文件名稱、上傳文件地址等。

3　系統的模塊設計細節

按照系統功能劃分,根據模塊化設計思想,管理平臺主要分為5個模塊,分別是用戶管理模塊、實驗資源模塊、實驗室預約模塊、實驗考勤模塊以及實驗報告模塊。各模塊功能相互區別又相互聯系[9-12],彼此結合構成一個完整的系統。

3.1用戶管理模塊

用戶管理模塊主要包括管理員、教師以及學生的管理。

(1) 管理員擁有最高權限,主要包括平臺信息配置、教學資源欄目配置、基礎數據管理、教師及學生管理、實驗室預約管理、報表管理等。一些權限為管理員獨有,另一些權限為管理員和教師共有,教師和學生的權限需要管理員進行配置,系統根據登錄者的用戶名自動判別登錄者身份,自動列出相關管理權限。

(2) 教師具有教學資源管理、實驗室預約管理、實驗考勤管理、實驗報告管理、網上答疑管理等功能。

(3) 學生具有實驗室預約、實驗室空閑查詢、實驗考勤、提交實驗報告、網上留言等功能。

3.2實驗資源模塊

教師可以在線添加授課資源,包括電子教材、課程標準、教學視頻、習題測試、電子課件、動畫素材、圖形圖像等,這些資源以動態網頁形式進行展示,見圖2。

圖2　教學資源網頁

3.3實驗室預約模塊

實驗室預約是實驗室開放管理中的有效手段,通過共享實驗室開放時間提高實驗設備利用率,科學安排學生使用實驗室的時間,加強學生的學習自主性。

實驗室預約模塊包括教師和學生兩個角色。教師首先發布預約時間,如圖3所示,發布預約時間時系統會自動進行沖突檢查,比如實驗室占用沖突、教師授課時間沖突、學生上課時間沖突等。學生根據發布的時間進行預約,最后由教師審核學生預約申請。

3.4考勤模塊

考勤模塊擔負著學生實驗考勤的任務,如圖4所示?？记谀K根據日期自動從數據庫中檢索學生的實驗室預約信息,與學生一卡通的信息進行對比,如果預約記錄存在,考勤模塊則會控制遠程電源控制器打開相關實驗臺的電源,同時記錄學生進入實驗室時間,門禁系統打開實驗門,學生便可以進入實驗室完成實驗。學生實驗完成后再次刷卡關閉實驗臺電源,考勤模塊再次記錄離開時間。

4　結語

目前,開放型實驗室教學管理平臺已經運行近2年時間,平臺的應用大大提高了實驗室的管理效率和實驗儀器設備的利用率,學生不但能夠更高效地使用實驗室,而且減輕了教師的管理強度,有效促進了課程建設和學科競賽。未來,平臺功能還應不斷擴展,比如增加實驗器材管理、低值易耗品管理等功能,以更好地適應實驗室信息化的時代,滿足實驗室的管理需求。

圖3　添加實驗室預約時間

圖4　實驗考勤軟件界面

References)

[1] 鄧小青. 普通高校實驗室全面開放而要解決的三大問題[J].實驗技術與管理,2015,32(9):226-229.

[2] 陳建真,黃真,何昱,等. 基于實驗室準入和開放機制的大學生創新實踐能力培養[J].實驗技術與管理,2015,32(8):32-36.

[3] 胡福文,徐宏海,張超英,等. 基于創客文化的實驗室開放平臺建設研究與探索[J].實驗技術與管理,2015,32(7):244-248.

[4] 吳玉劍，焦宇，汪金輝，等.高校實驗室現狀分析及發展探討[J].實驗室研究與探索,2014,33(10):239-241.

[5] 李勇鋒,嚴雄,黃娟,等.基于師生二級管理的實驗室開放模式建設[J].實驗室研究與探索,2014,33(4):237-239,246.

[6] 徐英.提高實驗教學質量培養學生創新意識[J].實驗科學與技術,2010,8(5):76-78.

[7] 何晉漸,徐靜波.高校實驗室資源共享機制的探索與研究[J].實驗室科學,2010,13(6):132-135.

[8] 向東.實驗室管理創新與研究[M].武漢:中國地質大學出版社,2009.

[9] 劉克文.創新人才培養:學校教學實驗室建設與管理[M].南京:江蘇教育出版社,2013.

[10] 武曉峰,高曉杰.高校實驗室建設發展報告[M].北京:清華大學出版社,2014.

[11] 張婕.淺談實驗室開放的保障機制[J].中國現代教育裝備,2007,5(2):75-76.

[12] 楊濤.基于偏振傳感和物聯網的實驗室信息網絡架設[D].天津:南開大學,2012.

Construction and practice of opening laboratory teaching and management platform

Su Xuejun, Zhang Chenliang, Wang Wen, Wang Chenggang, Bi Tao

(Department of Basic Experiment,Naval Aeronautical and Astronautical University,Yantai 264001,China)

Many problems occurred in the course of laboratory opening,which could not be resolved with traditional management means. Aiming at present situation,a new construction plan for an opening laboratory management platform was proposed and the whole function constitution was given. This paper implements the platform by a lot of advanced technologies including ASP.NET,MS SQL Server database,microcontroller and so on. By a long time application,the proposed platform’s functions are very perfect and its systems work very stably,which improves the laboratory management level and promotes the laboratory opening.

laboratory opening; teaching and management platform; experiment bespeak; attendance checking system

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.05.004

2015- 11- 29

蘇學軍(1967—)，男，天津，碩士，教授，主要研究方向為光電功能材料制備與表征、實驗教學與管理.

E-mail：15573239@qq.com

G482；G642.0

B

1002-4956(2016)5- 0010- 04