開放式實驗（訓）教學管理系統的設計與實現

■林麗萍

（福建船政交通職業學院，福州350007）

開放式實驗（訓）教學管理系統的設計與實現

■林麗萍

（福建船政交通職業學院，福州350007）

針對當前高職院校實驗（訓）設備多、使用率高、實驗（訓）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數據庫管理系統Ext Js框架和W A P技術的開放式實驗（訓）教學管理系統的設計思路。該系統的投入使用有效地提高了學院實驗（訓）設備的利用率，并滿足廣大師生基于計算機和手機的多樣化綜合應用需求。

MV C W A P開放式實驗（訓）教學管理系統

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

1 實驗（訓）教學管理中存在問題

以福建船政交通職業學院為例，下屬教學單位現有實驗（訓）基地80多個，實驗（訓）室100間左右。這些實驗（訓）室是根據學科分類設置的，使用范圍有一定的局限性，帶有自我封閉的獨立性。具體表現為：實驗（訓）項目/任務界限不清、管理混亂；管理模式僵化，無法實現預約功能；學生實驗（訓）效果考核難，教學評價不夠精確。為了達到學科間資源共享，提高工作效率和強化管理，迫切需要開發一套開放式實驗（訓）教學管理系統。該系統以“統一規范管理，開放自主實踐”為宗旨，通過統一的信息化平臺實現實驗（訓）教學管理，實現學生自主安排自己的實驗（訓）時間，根據預定的時間，獨立完成全部的實驗（訓），在方便師生進行實驗（訓）教學的同時，實現合理利用實驗（訓）資源，提高教學管理水平和工作效率，形成以學生為中心的教學模式。

2 系統需求分析

系統需求主要包括功能性需求和非功能性需求。系統的功能性需求由系統的業務流程決定。系統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）教學管理系統以實驗（訓）教學為中心，主要涉及管理員、學生、教師三個角色。

本系統的核心業務流程如下：

（1）創建基礎數據庫。管理員根據課程安排，將與實驗（訓）有關的教師、學生、課程等信息在學期初錄入到系統數據庫中。

（2）創建實驗（訓）項目/任務。授課老師根據教學安排，將實驗（訓）項目/任務及起止時間上傳到管理系統中，經管理員審核后，創建實驗（訓）項目/任務。

（3）學生預約實驗（訓）時間。學生根據教學安排，按照實驗（訓）項目/任務和時間要求，在線預約實驗（訓）項目/任務和時間，提交管理員進行審核確認。

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

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

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

根據以上業務流程，系統的功能需求主要包括：基礎數據管理、實驗（訓）管理、教學資源管理、信息公告、成績管理、統計檢索、考勤系統和系統管理等。其中，基礎數據管理用于管理用戶密碼、教師信息、學生信息、課程信息、課表信息等；實驗（訓）管理用于管理、預約實驗（訓）項目；教學資源管理用于管理實驗（訓）相關數據、素材等；信息公告用于發布通知公告；成績管理用于錄入和查詢實驗（訓）成績；統計檢索實現學生成績、教師簽到情況、儀器使用情況等的統計；考勤系統管理教師學生的出勤情況；系統管理用于管理系統參數和系統用戶。

3 系統的設計與實現

3.1 系統的體系結構

開放式實驗（訓）教學管理系統所使用的設備包括電腦、服務器、讀卡器、和手機（ipad）等個人移動終端。本系統采用MVC框架，如圖1所示：WAP子站通過控制器進行數據轉發；WCF將讀卡器采集到的學生信息數據實時傳送到Web服務器，實現老師和學生的簽到、簽退。

圖1 開放式實驗（訓）教學管理系統體系結構

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

圖2 開放式實驗（訓）教學管理系統部署結構

3.2 數據庫概念模型

開放式實驗（訓）教學管理系統的主要實體包括學生、教師、課程、班級、實驗（訓）室、實驗（訓）項目。各實體間的關系如圖3所示。

圖3 開放式實驗（訓）教學管理系統各實體關系

3.3 系統詳細設計

根據模塊化設計的思想，開放式實驗（訓）教學管理系統模塊組成如圖4所示。與系統需求分析相對應，將開放式實驗（訓）教學管理系統分為學生子系統、教師子系統、管理員子系統、觸摸屏刷卡機子系統及Wap子系統等5個子系統。

圖4 開放式實驗（訓）教學管理系統模塊組成

學生子系統是學生登錄后的進行操作的功能模塊，包括時間預約、報告提交、成績查詢三大功能。其中預約是最重要的功能，包括實驗（訓）預約添加、預約列表查看和預約取消等功能。學生實驗（訓）結束后，登陸提交實驗（訓）報告模塊，實時提交實驗（訓）報告。教師評定成績上傳后，學生就可以登陸查詢成績模塊，查看實驗（訓）成績。

教師子系統主要實現實驗（訓）項目或任務的管理、實驗（訓）資源和成績管理。

管理員子系統是管理員進行操作的功能模塊，包括基礎數據管理、實驗（訓）過程管理、機房運行維護管理、統計檢索、信息公告、系統參數管理等功能。其中，基礎數據管理包含學生管理、教師管理、課程管理和選課管理；統計檢索包括實驗（訓）成績匯總、教師和學生簽到情況匯總、實驗（訓）情況匯總和實驗（訓）預約匯總；系統參數管理包括系統參數設置、用戶管理以及角色管理。

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

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

圖5 web訪問登錄頁面

圖6 wap訪問登錄頁面

4 系統測試

為了測試系統在并發請求時的性能，本系統主要采用Visual Studio2010進行測試，模擬4個班級同時在線訪問系統，測試系統反應時間和頁面錯誤數，測試結果如圖7所示。測試表明，系統能夠實現正常運行，符合性能需求。

圖7 模擬4個班級訪問系統

5 總結

福建船政交通職業學院汽車系和信息系等已布置該開放式實驗（訓）教學管理系統，并由相應系部實訓中心負責管理，在校實訓中心統籌安排下，能夠實現跨系部、跨專業之間資源共享，充分發揮了實驗（訓）室在實施素質教育、創新能力培養中的作用，為師生提供便捷高效的實驗（訓）管理工具，大部分老師和學生反映良好。在實際運用中，也發現該系統存在一些不足，如業務審核流程繁瑣等。隨著信息化水平的發展，本系統也需進一步優化升級，充分利用校園WIFI,開發手機客戶端和設備故障報修系統，同時提高系統的安全級別。

[1]王文花．深化實驗（訓）教學改革的途徑[J]．實驗（訓）室研究與探索，2005，24（6）：11-13．

[2]黃娟.開放式實驗教學管理系統的設計與實現[D].電子科技大學碩士論文，2012,4.

[3]于永江，王洪剛，郝金光.開放式實驗教學模式及實驗室開放管理系統探討[J]．魯東大學學報，2008，24（3）：241-244.

[4]全紅娟，潘淵，丁健，張會云，王利國.開放式多動能實驗教學綜合管理系統的開放與實踐[J]．大學物理實驗，2014，27（2）:12-13.

[5]馬華，吳沛林.高校開放式實驗教學管理系統[J]．計算機系統應用，2014,23（1）:56-57.

[6]韓方珍，俞守華，曹詠．基于B/S結構的實驗（訓）教學管理系統設計[J]．實驗（訓）室研究與探索，2007，26（12）：303．