工科大學生開放實驗室線上管理軟件需求分析研究

陳伯豪，安芬菊

(廣東海洋大學，廣東 湛江 524088)

工科開放實驗室是高校培養學生科研能力的重要場地和必不可少的實驗實踐環節之一。它注重學生的動手能力和創新能力的培養，通過一個科研項目或者比賽項目的帶動下，學生把課程學過的理論知識和實際操作相結合，加深專業知識的認識和理解，從而達到工科開放實驗室實踐環節的培養目的[1]。目前大學生教學中采用高新信息技術日趨常見，相對傳統教學和管理模式，它所具有的技術優勢十分顯著,不僅包含著豐富的信息內涵,同時在信息傳播便捷性和高效性方面也呈現出十分顯著的特征[2]。大學生更趨于認同高新的多媒體技術參與到教學和學習中，新工科模式下的大學生開放實驗的教學與管理模式也出現新的變化，工科競賽和科研項目的開展必會與信息新技術相融合。

1 研發線上管理平臺的必要性

手機是當今大學生生活必備品，它用于大學生學習生活中的各方面，如果開放式實驗能夠讓大學生通過手機app來實現教學，無疑大大引發其濃厚的學習興趣。在手機上，學生可以清晰知道自己的學習目標和內容，同時教師隨時掌握學生的進度，可以根據app的實時反饋信息進行新一輪教學安排和管理。這種人性化學習與管理模式讓整個開放式實驗項目效率得到大幅度提高。所以有一套基于手機線上管理平臺的開發實驗室管理軟件更加方便教師和學生的平時的項目管理和開展，線上管理軟件的研發和使用顯得很有必要和意義。

2 管理平臺的需求分析

根據開放式實驗開展的流程和現有手機的功能特點，結合學生平時參與開放實驗室學習加工過程中的反饋意見，筆者歸納該軟件的需求包括如下幾點：(1)軟件使用賬戶要具有唯一性，不能出現學生代替上課情況；(2)該軟件要有定點簽到功能，滿足學校考勤任務要求；(3)針對實驗室平時實驗室課程安排和開放實驗室指導課程沖突情況，不能到開放實驗室對學生操作指導，所以每個開放實驗室設備必須要有在線教程，滿足學生在操作設備前的自我預習學習；(4)取消實驗日記紙版上交形式，在軟件上完成，完善實驗日記管理歸檔；(5)很多時候存在多個開放實驗項目同時進行，為了避免設備等待或者空閑時間過長，每個實驗室的設備在線可見可預約，提高設備的利用率和項目進展效率；(6)指導老師要有項目發起、刪除、編輯權限，達到項目的在線管理效果。根據以上的軟件需求，筆者針對開放實驗室手機軟件管理平臺的需求設計結構框架示意圖如圖1所示。

圖1 需求設計結構框架示意圖

3 軟件各個模塊

為了軟件app簡單易用，滿足人性化設計，整個軟件app的主頁面基本功能采用圖標加文字方式顯示出來。具體主頁如圖2軟件手機app主頁面所示。

圖中軟件主頁面由常用功能和基本功能兩大塊組成。其中常用功能包括:我的、信息通知、查找這三個常用功能，我的功能主要包括個體賬戶的信息，完成的項目和正在進行的項目，個人實驗日記等信息；信息通知是項目通知和個體賬戶之間的聊天信息；查找功能可以實現內容迅速查找。

基本功能主要包括：登陸、定位打卡、預約、信息溝通、項目編寫、工作日記、設備狀態、設備清單、視頻教學等九個小模塊。

圖2 手機app主頁面

登陸注冊只支持個人手機號碼，預防個別同學頂替參加情況發生，用戶分教師和學生兩種，其中教師有開放實驗室管理老師和普通項目老師兩類，開放實驗室目前有七個加工實驗室，分別由七個實驗老師負責，同時也是每個加工實驗室的管理員。

登陸。包括學生和老師登陸，使用其他功能前必須先登陸才能使用。登陸注冊只支持個人手機號碼，預防個別同學頂替參加情況發生，用戶分教師和學生兩種，其中教師有開放實驗室管理老師和普通項目老師兩類，開放實驗室目前有七個加工實驗室，分別由七個實驗老師負責，同時也是每個加工實驗室的管理員。

定位打卡。主要是完成學生和指導老師考勤作用，使用時候需要打開手機的GPS定位功能進行自動定位，實現打卡考勤。

預約功能。是需要申請使用某個開放實驗室的同學使用預約功能提前登記使用，如果某一個時間段預約使用的人數超過該設備的數量，其它同學不能使用，需要往后面排期，這樣可以提高整個實驗室設備的使用效率。

信息溝通。此功能用于平時學生小組成員之間或者學生和項目指導老師之間的信息溝通，提高項目完成效率。

項目編寫。每個開發實驗項目必須由指導老師創建，學生才能在該項目下面進行實驗，該功能包括項目創建、刪除、修改等功能。

工作日記。學校要求每個開發實驗室的開放實驗項目必須提交學生工作日記，過去是采用紙質模式，在這個平臺可以以電子格式保存與提交，方便快捷歸檔。

設備狀態。每個開放實驗室的每臺設備的使用狀態實時顯示，可供學生預約使用。

設備清單。每個開放實驗室的各種設備名稱、數量可通過該項進行查看。

視頻教學。各個設備使用教程在線觀看，滿足學生操作該設備前的自我預習學習和現場操作設備指導，減輕指導老師重復工作量。

4 應用例子

工程訓練大賽是一種以工程環境為背景,以工程訓練內容為載體,以實際操作為手段的實踐性提升訓練,是工程訓練成果的集中展現形式[3]。本文以工程訓練大賽中的無碳小車走8字的比賽項目為例子來講解該軟件的使用流程。首先有項目老師發起該項目申請、增加和編寫項目，項目組的成員學生通過登陸軟件后可以看到該項目出現在可選項目題目一項。項目前經過項目老師的工作分工，各個同學清楚知道自己需要完成的項目的哪一項，例如：無碳小車走8字比賽項目的小車主要包括：軸承、底座、各類軸、齒輪加工、支架等，其中線切割完成軸承和底座，車床完成軸類加工，數控車數控銑完成齒輪加工，3d打印完成支架打印，鉗工完成各個零件的裝配工作[4]，然后自己可以根據軟件中的設備使用情況進行各個零件的加工預約，輪到自己使用該設備時，個人在個人定點打卡后進行加工操作，如果碰到問題，可以根據設備的使用教程視頻進行提前練習操作，也可以在軟件中通過信息溝通功能向實驗指導老師請教，當自己完成自己的零件加工后，個人可以在工作日記一項寫上個人工作記錄。

5 結語

此開放式實驗線上管理平臺的使用明顯提高教學管理效率，大幅度減輕項目指導老師的工作強度，同時也增加學生參與科研項目的興趣，提高工科大學生的教學質量與科研能力。但是該軟件還是有不足地方，比如目前只能用于工科大學生的開放實驗室，如果能把其它學科專業開放實驗室項目加進來就更加完善，這點也是后期需要改進的地方。