机电一体化课程案例教学的资源库系统设计与实现

高进可 袁明新 张德义

江苏科技大学苏州理工学院 江苏张家港 215600

机电一体化课程案例教学的资源库系统设计与实现

高进可 袁明新 张德义

江苏科技大学苏州理工学院 江苏张家港 215600

机电一体化是本科阶段机械电子工程专业课程，涉及多个学科、多种技术且应用性较强，因此特别适合案例式教学方法，但相应的案例资源库却难以满足课程教学需要。在对机电一体化课程和数据库系统需求详细分析的基础上，依特定原则设计了资源库系统结构，并采用基于B/S架构下WEB形式的前台界面和关系型后台数据库实现。

案例教学；机电一体化；资源库系统；教学方法

案例是对生产生活中具有代表性，对学习、生活和研究具有指导作用的典型而富有特定意义事件的陈述。案例教学以案例为基础，是一种开放式的互动教学方法，有很强的代入感，能够增加教学中的趣味性和实用性，在很多课程中均有较好的教学效果[1,2]。自1870 年首创以来，以其有利于提高学生的学习效率和简化教师课堂管理等优势迅速传播到世界各地[3]。时至今日，案例法已经广泛应用于管理学、心理学、教育学和法学等多种学科和领域[4]。机电一体化课程是一门涉及机械、电子、计算机、控制、传感器等多种技术且应用型很强的课程，因此特别适合采用案例法进行教学。但与之相适应的教学案例资源库却因开发后缺少更新和维护，素材收集过于简单随意，教学针对性不强，缺少从学生的角度考虑而不利于其自主学习等原因影响实际教学效果，使用率较低。

1 机电一体化课程案例教学的资源库需求分析

“机电一体化”一词在20世纪80年代首次出现在日本并迅速传播至世界各国，其是对机械、微电子、信息等多种技术综合运用，从系统的观点出发在功能、质量、结构、能耗等方面进行改进，从而使整个系统最优化的工程技术。机电一体化课程是机械电子工程专业本科阶段的专业课程，是在机械、电子、信息等多个学科基础上发展出来的一门有着自身体系和结构的新型综合型学科，并随着科学技术的不断发展而被注入新的内容[5]。

机电一体化课程教学资源库是针对机械电子工程专业特性，将本学科及相关学科教学素材资源进行搜集、整理、存储和管理，以提高教学和学习效率及资源利用率的综合性平台。一个优质的教学资源库其资源应是基于一定标准建设的元数据，学生可以依据个人习惯对元数据进行组合加工，且其资源应便于管理和利用[6]。现对机电一体化课程案例教学的资源库系统的主要需求梳理如下。

(1)用户管理。资源库系统主要涉及学生和管理员两类用户，平台应对其注册、登录、退出、销户等行为机制进行有效管理。

(2)资源管理。系统应可以实现学生对课程资源的上传、下载、评论以及收藏，管理员对课程资源的上传、审核、删除、评价以及分类等功能。

(3)评价管理。系统应允许学生和管理员对课程资源进行评价以利于系统中资源的更新和分级管理。

此外，由于机电一体化课程的特殊性，建立的教学案例资源库应对相关基础课程的教学起到指导作用，案例库的部分模块应能够在相关课程内容教学中直接应用。这需要资源库具有课程管理功能，即将机电一体化课程资源按所属学科、技术种类、衔接关系等多种属性进行多维度分类模块化管理。

2 资源库系统的设计与实现

2.1 资源库的设计原则

机电一体化课程资源库系统是机电及相关专业的综合性资源平台，管理员及学生可以自由安排时间进行学习和维护，考虑课程内容特殊性，设计时制订了基本原则如下。

(1)实用性。本系统主要为简化教学案例库维护和更新，课程资源库系统设计，应尽量简単易操作，方便学习和管理，为教学工作提供灵活、方便的平台，简化数据库维护工作，减轻教学及更新维护负担，提高教学学习效率和资源库系统使用效率。

(2)可靠性。课程资源库涉及知识多，数据库规模大，为保证使用体验必须保证系统有较高的可靠性，因此在设计资源库系统时，应从网络、数据库、系统、运行维护等多方面提高系统的可靠性。

(3)可扩展性。由于机电一体化学科不断发展和更新的特性，案例教学资源库的设计也必须是可持续更新的，教学资源的收集也是持续进行的,因此系统的可扩展性非常重要，包括处理能力、存储能力及吞吐能力等都要有扩展性。

2.2 资源库系统的整体结构设计

据前述系统的功能需求分析，机电一体化课程资源库系统设计为如图1所示的模块化分层次的功能结构。

图1 机电一体化课程案例教学资源库系统结构

2.3 数据库设计

数据库中需存放机电一体化及相关课程的大量资源数据，合理地设计和管理数据库对整个资源库的运行至关重要。在该资源库系统中，涉及学生、管理员和资源3个实体，3个实体间均为“多对多”的关系，即：一个学生可以使用多个资源，同时，一个资源也可被多个学生使用；一个管理员需要管理多个学生，一个学生也可以被多个管理员管理；一个管理员需要管理多个资源，一个资源也可以被多个管理员进行管理。系统的E-R图如图2所示。

图2 教学资源库E-R图

3 资源库系统的实现

系统采用可视化工具进行界面设计，以面向对象的编程方法对系统进行设计，使系统具有很好的可维护性及扩充性。为提高数据库利用率和维护方便性，系统不采用客户端模式运行，而是采用B/S架构下的WEB面页形式的界面，即以HTML文本格式进行设计，主要以图片、表格、文字、框架等元素组成一个WEB页面作为学生学习界面和管理员管理界面。因系统需要任课教师参与更新和维护，为降低技术要求，采用所见即所得的FrontPage2013进行网页开发制作。

系统数据库采用SQLserver2016平台进行管理，其支持关系数据模型并提供强大的组件工具实现数据库调试、管理及设计工作。

机电一体化课程案例教学的资源库系统开发后，对系统做了可用性和功能性试用测试，证明系统有很好的操作性和扩展性，但系统安全性及稳定性有待进一步提高。

4 结束语

本文介绍了案例式教学在机电一体化课程中因案例库更新不及时而无法有效运行的现状，分析了机电一体化课程案例教学的资源库系统的需求，制订了资源库的设计原则，对系统的结构及数据库进行了设计。设计了模块化分层次的系统结构，建立了实体间分别多对多的数据库系统模型，采用基于B/S架构下WEB形式的前台界面和关系型后台数据库进行实现，并对该系统进行了试用验证。试用表明，本文建立的机电一体化课程案例教学的资源库系统方便易用，具有好的操作性、维护性和扩展性。

[1]张艳山,陈海需.案例教学法在汽车理论课程教学中的应用[J].天中学刊,2017,32(2):154-156.

[2]张善文,张燕军.机械制造技术基础课程教学实践与探讨[J].中国现代教育装备,2016(1):53-55.

[3]王永桂 案例教学分组讨论模式的利弊分析重庆科技学院学报[J].重庆科技学院学报,2011(5):180-183.

[4]魏希锋,葛玉荣,丁伟.案例教学模式在民族院校泌尿外科临床教学中的应用[J].医学理论与实践,2017,30(3):460-462.

[5]石岩,张铁壁,刘暐.机电一体化专业课程形成性考核体系的设计[J].教育教学论坛,2017(1):243-244.

[6]麻小丽.基于案例教学的课程教学资源库系统设计与实现:以《信息技术与课程整合案例研究》课程为例[D].武汉:华中师范大学,2013.

Database System of Resources in Mechatronics Course Design and Implementation Based on Case Teaching

Gao Jinke,Yuan Mingxin,Zhang Deyi
Suzhou Institute of Technology,Jiangsu University of Science &Technology,Zhangjiagang,215600,China

The mechatronics is an application-based undergraduate course in machine-electronic engineering speciality,which involves a number of disciplines and a variety of techniques.The case teaching is interactive and open,which isconsideredthe most suitable teaching method for the mechatronics course.But the construction of the corresponding teaching case library cannot meet the teaching needs.Based on speci fi c rules,thedatabase system of resources in mechatronics course designed using the B/S framework of the WEB page and relational databaseafter the demand is analyzed.

case teaching;mechatronics;database system;teaching method

高进可，硕士，助教。

江苏省教育科学“十三五”规划专项课题：能力导向的地方高校机械工程专业“3+5”教学体系重构研究和实践阶段性成果(编号：C-b/2016/01/06)。