基于Web的实验教学管理系统设计与实现

何俊　周骏

摘 要： 在分析高校计算机实验教学对管理功能需求的基础上，采用基于多层设计和组件技术的B/S软件架构体系，完成了数据库概念模型设计和数据表物理模型设计。设计并实现了个人网络云盘、课程教学资源库、实验报告管理、实验签到管理、Web动态实验站点在线演示等子系统。

关键词： SQL Server数据库； 实验教学； 实验签到； 教学资源库

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）01-39-05

Design and implementation of experiment teaching management system based on Web

He Jun， Zhou Jun

（School of Computer & Technology， The national demonstration center， Soochow University， Suzhou， Jiangsu 215006， China）

Abstract： In this paper， based on the analysis of the requirements of the college computer experiment teaching， adopting B/S architecture which integrates multilayer design and component technology， the database conceptual model design and physical model design of data tables are completed， and the design and implementation of the subsystems of personal network cloud plate， teaching resources bank， experiment report management， the experiment attendance management and dynamic web experiment site online demonstration are completed too.

Key words： SQL Server database； experiment teaching； experiment attendance； teaching resource bank

0 引言

根据高校课程过程化管理发展方向改革需求，研究和探讨了计算机类课程实验教学管理改革，从机房内课程实验教学管理到机房外课程实验教学自主学习相融合。设计并开发了高等院校计算机课程实验教学过程化管理系统，以学生实验学习为主体展开设计、以教师辅导为手段进行分析并设计。根据各类用户的需求，设计了角色权限模型。主体用户包括学生、教师和系统管理员以及其他临时用户，所有功能均围绕此角色权限和用户进行设计，以实验教学管理为主线，同时设计了能代替传统的点名考勤方式的网上自主实验签到系统、网络云盘、课程资源库、在线辅导、自主课程测试、课程实验报告等子系统，以配合实验教学过程化管理改革[1]。

1 系统总体设计

1.1 系统功能性设计

实验教学过程化管理系统主要采用SqlServer数据库、ASP.NET和Ajax技术开发管理软件，在计算机、电子机电等学院机房实验教学管理过程中完成实验签到->教师实验内容、课件等资源发布和共享->学生作业提交->教师批改反馈->单元测试->实验成绩录入->师生信息交流->数据汇总统计查询等各环节过程化管理和实时监督。主要解决如下问题。

⑴ 实验课上限定IP地址、时间、课程信息，学生签到，采用图示化座位方式杜绝代签，理论课教师采用计算机或手机点名的方式签到。

⑵ 实现校园内个人数据的实时存储，伴随大学生活，机房内彻底淘汰U盘。

⑶ 教师应用该系统随时随地布置作业，通过与QQ和微信等方式实现信息实时推送给学生，学生可提前完成并实现网上提交作业。

⑷ 实现网络在线考试，教师按单选、多选、填充、判断、简答、综合六大类别完成课程单元试题进行组卷供学生在线练习。学生可课后或课堂内进行自测，自测完后，还可对照正确答案，教师可查看试卷和登记成绩。

⑸ 教师收集、自制教学资源，按类别（课件、代码、参考、视频、微课等）供学生下载或在线学习。

⑹ 利用本系统进行师生间实时在线答疑、课程互动、信息交流等。

⑺ 改善“Web应用开发”等网站设计类课程的实际应用能力，实现学生设计的页面和站点能够简单轻松发布到该管理系统提供的平台上，提高学生的认知度和成就感。

⑻ 实现开放实验室中实验项目、实验人员、实验过程以及实验时间的管理。

⑼ 解决1-3个月实训期间的“教”与“学”计算机信息化管理，重点解决实训人员的管理、实训内容的管理、实训完成进度的管理、实训考核的管理[2-3]。

实验教学管理系统是针对计算机实验教学的，本系统所有用户统一界面，根据用户角色进行权限分配，限定页面级访问以及页面内按钮类控件的显示和访问。学生用户采用学号注册，经教师或系统管理员审核通过后方可登录。所有用户进入系统时都必须进行身份验证。系统管理员具有所有人员管理权限 （包括管理员管理、教师管理、学生管理），实验报告管理，实验签到管理，实验预约管理（机房机器数，学生数），教学资源管理，Web站点演示管理，在线论坛管理，系统维护。教师具有实验报告管理、实验签到管理、课程资源管理、实验项目编辑、实验结果评定、分析实验效果的权限。

通过实验教学管理系统，可以及时对资源浏览次数进行实时统计，监控作业报告质量，建立教学资源统一和共享库。实行实验教学预约机制，使实验不受时间和空间限制，增强学生自主性。该系统有利于开展综合性、技术性、校企合作等实验实训项目。

根据实验教学管理分析需求，得出如图1功能性模块图，功能性方面系统具有可扩展性。

1.2 系统数据库设计

本系统涉及到的主要实体有：教学资源库resource、微视频、实验签到Checkin、用户Users、班级banji、课程kc、实验报告zuoye、云盘file、试题库、考试test_testtud、选课xuanke、菜单S_Tree、模块、角色Roles、权限Permissions、基础表等。表1给出了该系统主要的实体名称及描述。

2 系统实现

2.1 课程资源库子系统

课程资源库子系统为师生提供教学资源的采集、检索、应用等服务，是校园数字化建设的重要组成部分，是实验教学过程化管理系统中必不可少的核心元素，是实验教学其他子系统的数据服务基础。教学资料一般有文本、音频视频、图形图像、动画，以及现在比较流行的微课等。

教师可以按所任课程上传或下载资源，方便以后多次使用。比如在实验课上，教师将布置的实验内容上传到教学资源库的“实验”栏目下，学生就可在该栏目下看到实验文件，也可进行在线浏览或下载。课程资源库必须包含两层意义：第一是课程资源库要能够促进教育信息化目标的实现；第二是课程资源库要能够保证相关课程的有效实施。在课程资源库子系统中按类别显示资源文件，资源种类可以添加和修改，并动态展示课程教学所需要的各种类别[4-5]。课程资源库操作界面如图2所示。

课程资源库子系统具体操作为：①进入资源上传主页；②选择上传类别；③输入资源标题和概要、选择上传文件；④资源上传；⑤等待资源审核；⑥审核通过后在资源下载页面中可以浏览或下载该资源。操作流程如图3所示。

2.2 实验自主签到子系统

许多高校都实现了用射频卡作为实验签到工具，但实现这一功能需要采购读卡设备和大量的射频卡，采购成本过高，另外难以有效控制代签现象。因此，我们对如何智能高效地签到和统计上课人数等作了一些研究。这里给出一种简单实用的方法，通过在线实验自主签到的方式来统计上课实到人数。通过由机房座位号和计算机IP惟一确定一台计算机的位置，利用上机计算机作为签到工具。由学生自主根据课程上机时间以及教师设置的允许签到条件进行签到。实验签到模块图形化显示核心代码如下：

//按7行8列以图示化方式显示初时化实验机房

for （int x=1； x<=7； x++）

{ //初始化表格控件中的行TabelRow控件，以便在Table控

件中动态添加行

TableRow row=new TableRow（）；

for （int y=1； y<=8； y++）

{ //动态添加每行中的图标实例，按机房实际情况给定

TableCell cell=new TableCell（）；

Image img=new Image（）；

img.ImageUrl=model_roomdetail.computerimageurl；

img.ID="img"+seatnumber.ToString（）；

img.Height=30；

img.Width=40；

Label lbl=new Label（）；

lbl.ForeColor=System.Drawing.Color.Red；

lbl.ID="lbl"+seatnumber.ToString（）；

……

cell.Width=100；

cell.Controls.Add（img）；

cell.Controls.Add（lbl）；

row.Cells.Add（cell）；

}

HolderTable.Rows.Add（row）； //asp：Table服务器控件

}

……

在学生签到成功后，重新浏览该页，将根据签到机房座位号修改图标信息，核心代码如下：

for （int i=0； i<=dt.Rows.Count-1； i++）

//dt.Rows.Count-1为某机房签到人数

{ //model_check为签到表实体

model_check=bll_checkin .DataRowToModel （dt.Rows[i]）；

int seatnumber=model_check.seatnumber；

//签到学生所在座位号

//根据性别修改显示有人头图像，形象表示签到

Image img=（Image）HolderTable.FindControl（"img"+

seatnumber.ToString（））；

if （user.Sex=="男"）

img.ImageUrl="../checkin/image/user_man.png"；

else

img.ImageUrl="../checkin/image/user_woman.png"；

}

实验签到系统是实验教学过程化管理系统下的一个子系统，主要完成机房信息管理，允许教师进行签到设置，签到处理，签到查询与统计，签到报表打印等一系列管理工作。利用计算机作为签到工具，实现学生实验上机课的签到管理。每台计算机在一次实验课内只能签到一次，以此有效防止了学生的代签、重签等问题。使用机位号和IP地址相结合的验证方式防止了非法客户机的使用。

3 结束语

基于Web的实验教学管理系统现已在苏州大学计算机学院正式投入使用。实践证明，该系统运行可靠，性能优秀，能满足500个用户同时使用。在实验报告、课程交互等子系统模块中，利用Ajax技术实现在页面上弹出Ajax对话框，允许教师给学生反馈信息。我们力求科学有效的进行资源管理，以利于教师组织教学资源，同时利于学生自主学习。对于课程教学资源的组织和管理，以及微视频等多种资源类型研究仍有待进一步深入。

参考文献（References）：

[1] 郑家茂，熊宏齐.实验教学新模式[M].高等教育出版社，2009.

[2] 刘惠珠.实验教学与实验室管理平台的设计与实现[D].山东

大学硕士论文，2013.4.

[3] 安生立.高校实验室综合信息管理系统研究与开发[D].大连

海事大学硕士论文，2010.9.

[4] 吴晨，孙少波，叶莞.ASP.NET数据库项目案例导航[M].清华

大学出版社，2004.

[5] 包芳.基于.NET技术设计高校开放式实验室管理系统[D].山

东大学硕士论文，2010.9.

[6] 黄雷.ASP+SQL Server项目开发实践[M].中国铁道出版社，

2006.

[7] 邵一川，申德荣，赵宏伟，聂铁铮.基于Ajax技术的智能客户端

流引擎[J].计算机工程，2009.6：275

[8] 暴志刚，胡艳军.基于Web的系统权限管理实现方法[J].计算

机工程，2006.32（1）：169-170