基于互联网的实验中心教学管理与评价系统的研究

牛 斌，马 利

(辽宁大学 信息学院,辽宁 沈阳 110036)

高校实验室是理论和实践相结合，培养学生创新能力和工程实践能力的重要场所，实验教学示范中心的建设更是推进实验教学改革和实验室管理体制改革的需要。为充分利用现有实验资源、师资力量保证实验教学的开展，实验中心教学亟须有效的管理机制[1]。同时实验教学评价是根据学校人才培养目标的要求，依据一定的评价标准，对实验教学目标、内容、方法、过程、条件、效果做出价值判断。有效的实验教学评价不仅能对学生的实践技能进行考核，而且能够促进学生自主学习，提升学习积极性[2-4]。

随着互联网技术的发展，实验中心教学管理和评价系统的信息化建设也成为实验中心建设亟需解决的问题[5-6]。建立基于互联网的实验中心教学管理与评价系统不仅能改变传统的实验管理和考核方式，还能够利用网络平台对实验教学过程、实验教学内容进行有效管理，利用移动互联网技术实现学生实验管理以及实验效果的评价、考核[7-9]。本文依托于辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“基于互联网的实验中心教学管理与评价系统的研究”，并将项目的研究成果应用于辽宁省级示范实验中心“辽宁大学电工电子教学实验中心”的教学中。成果的应用促进了实验教学管理与评价的网络化，实现了实验中心的相对管理和专职管理，又为实验教学管理与考核提供了新的模式，减轻了由于实验规模扩大、实验室开放而带来的繁重负担[10-11]。

1 系统总体功能框架及结构

基于互联网的实验中心教学管理与评价系统将实验中学的教学资源统一管理，将系统划分为实验教学管理模块、实验过程评价模块、实验终期考核模块、试题库编辑模块，同时在各个模块设计中对应于不同的用户作为管理对象，如管理员、教师、学生。并在基于网络平台的PC端和移动终端分别实现模块设计。系统总体功能框架图如图1所示。

图1 系统总体功能框架图

基于以上模块功能，采用B/S和C/S混合模式，在构建系统时分为云服务器端和用户端[12]。具体系统结构图如图2所示。

云服务器端采用云存储架构，通过中央处理服务器连接各实验室的存储设备，把所有数据资源联网存到服务器中，利用中央处理服务器完成数据资源的整合、存储以及各实验室的协调工作，并可将数据上传到云端存储。各用户终端可以在权限授予情况下查看数据资源、实验过程、成绩等项目，达到实验过程、评价结果等内容可追溯，可比较。用户终端分为有线网络终端和移动网络终端。用户可以通过有线网络终端实现基于网络平台登录、预约实验、查询、实验操作、评价等过程；用户也可以利用手机、平板电脑等移动网络终端实现有线网络终端相同的功能。同时，教师还可以通过移动网络终端扫描二维码等进行学生身份认证，一对一绑定，确定具体每一个学生实验过程。

2 系统主要功能模块设计

2.1 实验管理模块的设计

实验教学管理模块主要完成教师对实验课程选课情况、开课时间、开课地点等情况的查询；学生可以实验预约，并对实验课程进程和实验成绩进行查询。管理员可以通过实验管理模块对于整个实验中心的课程安排、实验室分布、教师资源配置进行管理。管理员和教师可以通过实验教学管理模块得到学生预习、出勤、实验室及实验仪器使用等情况。

图2 系统结构图

为了避免学生实验课程代签、迟到，加强实验课程过程管理，采用学生应用移动终端扫描二维码的方式进行签到。每名学生对不同科目实验具有唯一的二维码，此二维码含有个人信息，作为实验签到凭证。采用二维码进行实验课签到，通过无线通信系统传输到系统数据库，实时将签到信息上传至教师用户端，利于授课教师现场核对人员信息。同时将签到信息保存在服务器中备案，整个流程采用了全电子化，快速高效地完成签到过程。

教师可以通过移动终端了解实验课程和实验室安排、实验学生上课签到、预习的状态，实时掌握学生的各种情况，如签到、预习和答题情况。

2.2 实验过程评价模块的设计

实验过程评价模块主要完成对实验预习情况、实验过程的实际操作情况进行评估。

实验预习是学生进行实验的重要环节,通过预习使学生对于所要进行的实验课程内容、涉及的相关知识、仪器使用有所了解，提高实验课效率，加深对理论课内容的理解，提高做实验的主动性和积极性，锻炼学生的自学能力。在进行实验预习情况时，与传统检查实验预习报告不同，可以采用互动式教学，学生需要实验课之前在网上完成与实验内容相关的知识点考查，系统自动给出预习效果的评价，若未完成预习内容考查将不允许预约实验课程。实验预习模块分成了三部分，第一部分学生通过对实验的初步理解、熟悉实验流程等环节填写实验报告；第二部分学生完成预习实验题目知识点考查，同时系统提供答案以及讲解，以加强学生的实验预习情况；第三部分为实验课后学生可以重新读取自己之前的预习报告，对比试验结果，以及实验手段，写出最后的实验报告，作为教师过程评估的一部分。

在实验过程中，学生对相应操作规范等问题作答后，经对实验的相应实践，将实验过程中的实验结果录入系统，由系统根据评价系统中数据库设置完成相应评价等级。在完成基础实验的情况下，学生也可以将自己创新内容上传至创新扩展模块中，系统将给予一定的加权实践分数。在整个实验过程评价过程中，教师可以采用教师移动终端来完成学生实验过程评价，并将结果上传至服务器。这种评价模式便于实验考核成绩的管理、评估，为规范化教学提供了良好的数据资源。

2.3 实验终期考核模块的设计

实验终期考核模块则根据不同实验要求，设置终期考核模块，由系统从考试系统题库中随机抽取实验题目，学生在规定时间完成，由系统根据评价系统中数据库设置完成相应评价等级。在实验考核的时候，教师可通过移动终端对学生的操作，流程掌握，最终结果等情况进行实时打分，还辅助以语音录入、拍照、视频等实时性功能，可将评价结果、学生实践过程上传至服务器进行保存备份。

2.4 试题库编辑模块的设计

本系统建立各门实验课程的试题库并将其安装在服务器上。试题库的内容由授课教师根据多年授课经验，根据不同的实验课程，结合课程要求，可通过有线网络终端上的浏览器将实验课程的预习题目、考试题目写入数据库中，同学在预习过程中可以随时检测自己的掌握情况，还可根据系统答案提示加深实验内容理解。教师则可根据学生的答题情况，动态掌握学生们的实际情况；考试过程中题库将随机提供相关课程的题目，动态调整分配题目顺序。具体题库编辑界面如图3所示。

图3 试题库编辑界面

3 结束语

将互联网技术应用于实验教学管理和考核评价充分体现了现代教育理念，是实现实践教学改革目标的有效手段。通过对实验预习、实验过程、实验终期考核过程对学生的实践情况进行即时指导、客观评价，充分发挥了现代信息技术的优势，同时能够激发学生学习兴趣，培养学生实践操作能力，提高实验教学成效。利用不同终端实现对实验课程、实验资源等有效管理，也加快了高校实验教学管理平台信息化的进程。系统应用云服务等技术，使实验教学管理与评价系统具有一定扩展性。