开放式实验（训）教学管理系统的设计与实现

■林丽萍

（福建船政交通职业学院，福州350007）

开放式实验（训）教学管理系统的设计与实现

■林丽萍

（福建船政交通职业学院，福州350007）

针对当前高职院校实验（训）设备多、使用率高、实验（训）管理工作量大、管理效率低下等问题。本文提出了基于A S P.N E T的MV C框架、S Q L S erver 2008数据库管理系统Ext Js框架和W A P技术的开放式实验（训）教学管理系统的设计思路。该系统的投入使用有效地提高了学院实验（训）设备的利用率，并满足广大师生基于计算机和手机的多样化综合应用需求。

MV C W A P开放式实验（训）教学管理系统

随着高校招生规模的不断扩大，高校在校生的数量不断增加。加上实验（训）电脑的不断升级，信息化处理的课程数量逐渐增加，各高校在实验（训）室内开展的教学活动呈现剧增的态势。在高等教育日益普及的今天，为学生提供实操性、体验性教育日益成为提高高校人才培养水平与推行素质教育的重要手段[2]。当前高校实验（训）室的建设应在配置与管理上满足学生日益多样化的使用需求，从而达到培养学生的动手操作能力和创新精神，提高学生的专业技能和综合素质的目标[1]。

1 实验（训）教学管理中存在问题

以福建船政交通职业学院为例，下属教学单位现有实验（训）基地80多个，实验（训）室100间左右。这些实验（训）室是根据学科分类设置的，使用范围有一定的局限性，带有自我封闭的独立性。具体表现为：实验（训）项目/任务界限不清、管理混乱；管理模式僵化，无法实现预约功能；学生实验（训）效果考核难，教学评价不够精确。为了达到学科间资源共享，提高工作效率和强化管理，迫切需要开发一套开放式实验（训）教学管理系统。该系统以“统一规范管理，开放自主实践”为宗旨，通过统一的信息化平台实现实验（训）教学管理，实现学生自主安排自己的实验（训）时间，根据预定的时间，独立完成全部的实验（训），在方便师生进行实验（训）教学的同时，实现合理利用实验（训）资源，提高教学管理水平和工作效率，形成以学生为中心的教学模式。

2 系统需求分析

系统需求主要包括功能性需求和非功能性需求。系统的功能性需求由系统的业务流程决定。系统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、可扩展性需求、可移植性需求等。本开放式实验（训）教学管理系统以实验（训）教学为中心，主要涉及管理员、学生、教师三个角色。

本系统的核心业务流程如下：

（1）创建基础数据库。管理员根据课程安排，将与实验（训）有关的教师、学生、课程等信息在学期初录入到系统数据库中。

（2）创建实验（训）项目/任务。授课老师根据教学安排，将实验（训）项目/任务及起止时间上传到管理系统中，经管理员审核后，创建实验（训）项目/任务。

（3）学生预约实验（训）时间。学生根据教学安排，按照实验（训）项目/任务和时间要求，在线预约实验（训）项目/任务和时间，提交管理员进行审核确认。

（4）学生根据教学安排及预约时间，事先查阅资料，提交预习报告，按照实验（训）项目/任务和时间要求参加实验（训）。在日常上课期间做实验（训），老师和学生都实行课前签到与课后签退；在非正常上课时间，学生能够灵活按照预约时间进行自主性实验（训）与实时在线请求教师帮助并提交实验（训）报告。

（5）授课老师进行评价。授课教师针对每个学生各个环节的完成情况进行综合评价，给予评分并录入管理系统。

（6）期末汇总总结。学期末，任课老师对学生的实验（训）总成绩进行统计；管理员对任课教师和学生的考勤情况、设备使用频率、开设的实验（训）项目等进行汇总总结；学生查看个人实验（训）成绩。

根据以上业务流程，系统的功能需求主要包括：基础数据管理、实验（训）管理、教学资源管理、信息公告、成绩管理、统计检索、考勤系统和系统管理等。其中，基础数据管理用于管理用户密码、教师信息、学生信息、课程信息、课表信息等；实验（训）管理用于管理、预约实验（训）项目；教学资源管理用于管理实验（训）相关数据、素材等；信息公告用于发布通知公告；成绩管理用于录入和查询实验（训）成绩；统计检索实现学生成绩、教师签到情况、仪器使用情况等的统计；考勤系统管理教师学生的出勤情况；系统管理用于管理系统参数和系统用户。

3 系统的设计与实现

3.1 系统的体系结构

开放式实验（训）教学管理系统所使用的设备包括电脑、服务器、读卡器、和手机（ipad）等个人移动终端。本系統采用MVC框架，如图1所示：WAP子站通过控制器进行数据转发；WCF将读卡器采集到的学生信息数据实时传送到Web服务器，实现老师和学生的签到、签退。

图1 开放式实验（训）教学管理系统体系结构

本开放式实验（训）教学管理系统部署结构如图2所示。实训中心主要负责系统的日常管理工作；电脑主要供学生使用，用于学生的签到、签退、下载资料、提交报告等；读卡器用于学生签到、签退；同时也对外发布信息，方便教师、学生在家或者在宿舍通过计算机或者手机访问系统。

图2 开放式实验（训）教学管理系统部署结构

3.2 数据库概念模型

开放式实验（训）教学管理系统的主要实体包括学生、教师、课程、班级、实验（训）室、实验（训）项目。各实体间的关系如图3所示。

图3 开放式实验（训）教学管理系统各实体关系

3.3 系统详细设计

根据模块化设计的思想，开放式实验（训）教学管理系统模块组成如图4所示。与系统需求分析相对应，将开放式实验（训）教学管理系统分为学生子系统、教师子系统、管理员子系统、触摸屏刷卡机子系统及Wap子系统等5个子系统。

图4 开放式实验（训）教学管理系统模块组成

学生子系统是学生登录后的进行操作的功能模块，包括时间预约、报告提交、成绩查询三大功能。其中预约是最重要的功能，包括实验（训）预约添加、预约列表查看和预约取消等功能。学生实验（训）结束后，登陆提交实验（训）报告模块，实时提交实验（训）报告。教师评定成绩上传后，学生就可以登陆查询成绩模块，查看实验（训）成绩。

教师子系统主要实现实验（训）项目或任务的管理、实验（训）资源和成绩管理。

管理员子系统是管理员进行操作的功能模块，包括基础数据管理、实验（训）过程管理、机房运行维护管理、统计检索、信息公告、系统参数管理等功能。其中，基础数据管理包含学生管理、教师管理、课程管理和选课管理；统计检索包括实验（训）成绩汇总、教师和学生签到情况汇总、实验（训）情况汇总和实验（训）预约汇总；系统参数管理包括系统参数设置、用户管理以及角色管理。

刷卡终端子系统主要用于学生签到和查看预约信息。学生进入实验（训）室前需要在刷卡终端签到，刷卡终端将学生信息传送到系统，系统记录该生的签到信息。学生实验（训）结束后，到刷卡终端签退。学生也可以到刷卡终端查看自己的实验（训）预约情况，包括时间、地点、实验（训）完成情况等。

WAP子系统主要用于学生通过手机（ipad）等个人移动终端便捷地预约实验（训）。图5和图6分别为通过web和wap访问系统时的登录页面。

图5 web访问登录页面

图6 wap访问登录页面

4 系统测试

为了测试系统在并发请求时的性能，本系统主要采用Visual Studio2010进行测试，模拟4个班级同时在线访问系统，测试系统反应时间和页面错误数，测试结果如图7所示。测试表明，系统能够实现正常运行，符合性能需求。

图7 模拟4个班级访问系统

5 总结

福建船政交通职业学院汽车系和信息系等已布置该开放式实验（训）教学管理系统，并由相应系部实训中心负责管理，在校实训中心统筹安排下，能够实现跨系部、跨专业之间资源共享，充分发挥了实验（训）室在实施素质教育、创新能力培养中的作用，为师生提供便捷高效的实验（训）管理工具，大部分老师和学生反映良好。在实际运用中，也发现该系统存在一些不足，如业务审核流程繁琐等。随着信息化水平的发展，本系统也需进一步优化升级，充分利用校园WIFI,开发手机客户端和设备故障报修系统，同时提高系统的安全级别。

[1]王文花．深化实验（训）教学改革的途径[J]．实验（训）室研究与探索，2005，24（6）：11-13．

[2]黄娟.开放式实验教学管理系统的设计与实现[D].电子科技大学硕士论文，2012,4.

[3]于永江，王洪刚，郝金光.开放式实验教学模式及实验室开放管理系统探讨[J]．鲁东大学学报，2008，24（3）：241-244.

[4]全红娟，潘渊，丁健，张会云，王利国.开放式多动能实验教学综合管理系统的开放与实践[J]．大学物理实验，2014，27（2）:12-13.

[5]马华，吴沛林.高校开放式实验教学管理系统[J]．计算机系统应用，2014,23（1）:56-57.

[6]韩方珍，俞守华，曹咏．基于B/S结构的实验（训）教学管理系统设计[J]．实验（训）室研究与探索，2007，26（12）：303．