學(xué)分制下高校開放式網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的研發(fā)-2019年教育文檔

1、學(xué)分制下高校開放式網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的研 發(fā)隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展和高校學(xué)分制教育體制改革的推 進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式在高校教學(xué)環(huán)境中扮演著越來越重 要的角色。學(xué)分制教學(xué)主要以突出學(xué)生的個(gè)性發(fā)展和創(chuàng)新能力的 培養(yǎng)為目的， 給予學(xué)生自主安排學(xué)習(xí)方式與進(jìn)程的充分自由， 班 級(jí)和專業(yè)的觀念逐漸淡化，學(xué)生的個(gè)體行為增加 , 學(xué)生的流動(dòng)性 增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須順應(yīng)這種趨勢(shì) , 改變?cè)械脑诠潭〞r(shí)間里、 在固定實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成單一化實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式 , 代之以有創(chuàng)新性的 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在學(xué)分制環(huán)境下,對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理方式進(jìn)行改革 , 充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù) , 探索 并開發(fā)一套有效的

2、開放式網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)就顯得尤為 重要。一、高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的需求與目標(biāo) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)， 其水平高低直接體現(xiàn) 學(xué)校人才培養(yǎng)的質(zhì)量及層次。 目前，由于許多高校招生規(guī)模急劇 擴(kuò)大，出現(xiàn)了地理上的多校區(qū)分布狀況。另外，隨著學(xué)分制教學(xué) 模式的推廣，實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的難度也隨之增大。因此，如何在學(xué) 分制環(huán)境下， 解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中出現(xiàn)的新問題， 首先必須從實(shí) 驗(yàn)教學(xué)管理的需求及目標(biāo)出發(fā)。從管理的角度對(duì)系統(tǒng)的統(tǒng)一性、 開放性、管理性及系統(tǒng)性 4 個(gè)方面進(jìn)行分析。1. 學(xué)分制下高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的需求分析(1) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的統(tǒng)一性需求分析由于教學(xué)改革發(fā)展的歷史原因， 高校中

3、各學(xué)院目前使用的實(shí) 驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)具有較大的差異， 有C/S和B/S架構(gòu)系統(tǒng)，而且 系統(tǒng)管理的方式有純軟件、軟硬結(jié)合、純硬件等，采用的數(shù)據(jù)庫 有大型、中小型以及文件數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫缺乏一個(gè)統(tǒng)一的接口， 這樣的管理方式存在很多弊端，如系統(tǒng)異構(gòu)、共享困難、部門間 出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)不一致、系統(tǒng)間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換復(fù)雜等。因此，必須 以實(shí)驗(yàn)管理部門為中心對(duì)全校的各實(shí)驗(yàn)中心統(tǒng)一管理， 利用高校 現(xiàn)有教學(xué)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫， 建立同步的數(shù)據(jù)庫服務(wù)體系， 向各 學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)接口， 通過這種服務(wù)的形式將 分布異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫共享起來， 并及時(shí)同步處理各學(xué)院在同時(shí)段或 不同時(shí)段實(shí)驗(yàn)上機(jī)的數(shù)據(jù)信息， 避免數(shù)據(jù)重復(fù)

4、， 為實(shí)驗(yàn)管理提供 了數(shù)據(jù)保障。(2) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的開放性需求分析 學(xué)分制下網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)應(yīng)該是開放的， 它的開放不僅是時(shí)間和空間上的開放， 更為重要的是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與形式 的開放。時(shí)間上的開放是指利用常規(guī)教學(xué)時(shí)間以外的時(shí)間對(duì)外開 放，充分利用實(shí)驗(yàn)資源，提高設(shè)備利用率；空間上的開放是指盡 可能全面開放實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所； 內(nèi)容上的開放是指在同時(shí)間內(nèi) 安排不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣， 鼓勵(lì)學(xué)生自我設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的情況下，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，根 據(jù)自己的設(shè)想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，驗(yàn)證自己的設(shè)想，或在教師指導(dǎo)、 參與下共同設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)，這樣就調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng) 性

5、，有利于學(xué)生的創(chuàng)造能力和綜合能力的培養(yǎng)， 豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué) 層次。 特別是在學(xué)分制實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下， 開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在科學(xué) 的管理要求上就顯得尤為重要，它的靈活性、及時(shí)性、混合性、 異步性等特點(diǎn)在管理系統(tǒng)、 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和數(shù)據(jù)處理中表現(xiàn)得尤為突 出。(3) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的管理性需求分析在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理過程中主要涉及 3 個(gè)層次：實(shí)驗(yàn) 室、實(shí)驗(yàn)中心、 實(shí)驗(yàn)管理管理中心。 其中各實(shí)驗(yàn)中心以教學(xué)軟件、 硬件和管理系統(tǒng)為核心向?qū)嶒?yàn)教師和學(xué)生提供一個(gè)良好的教與 學(xué)的環(huán)境。利用這種C/S和B/S混合模式的管理系統(tǒng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和對(duì)各實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行綜合安排；學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)， 可以通過各實(shí)驗(yàn)中心的

6、文件服務(wù)器獲得相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教材、 實(shí)驗(yàn)大 綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、在線幫助、實(shí)驗(yàn)演示等信息及功能，從各種渠 道獲得學(xué)習(xí)上的幫助， 同時(shí)實(shí)驗(yàn)中心管理人員可以根據(jù)具體需要 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備以及維護(hù)工作， 也為設(shè)備、 耗材以及器件管理提 供了依據(jù)。 實(shí)驗(yàn)教務(wù)管理人員可以監(jiān)控監(jiān)管實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程以及實(shí) 驗(yàn)成績的考核。 系統(tǒng)管理人員主要是針對(duì)教學(xué)資源的數(shù)字化以及 上機(jī)數(shù)據(jù)的維護(hù)， 為實(shí)驗(yàn)管理部門提供準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)教師考核數(shù)據(jù) 和實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。 教學(xué)管理系統(tǒng)能在同一時(shí)間內(nèi)滿足不同用戶使 用，為學(xué)生提供自由開放式學(xué)習(xí)空間和動(dòng)手創(chuàng)新能力的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，這也是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的發(fā)展趨勢(shì)(4) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)性需求分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)管

7、理必須能為學(xué)生提供一個(gè)數(shù)字化、 開放性、 人性 化、可管理性的學(xué)習(xí)環(huán)境， 同時(shí)也要為實(shí)驗(yàn)教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供 一個(gè)方便、有效的數(shù)字化管理平臺(tái)。因?yàn)樗墓芾硎侨轿坏摹?面向過程的、動(dòng)態(tài)的，所以它應(yīng)當(dāng)滿足從學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)結(jié) 果數(shù)據(jù)的收集處理、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交、 實(shí)驗(yàn)考核到實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析等 一整套完整的數(shù)據(jù)管理功能， 同時(shí)也要考慮減少實(shí)驗(yàn)教師大量的 簡單重復(fù)勞動(dòng)。 因此在管理上既要滿足從實(shí)驗(yàn)管理部門到各實(shí)驗(yàn) 中心再到相關(guān)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的縱向管理， 又要實(shí)現(xiàn)各實(shí)驗(yàn)室之間 的橫向溝通。2. 開放式網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的目標(biāo)制定 開放式網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)就是為教學(xué)提供最優(yōu)化 的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和平臺(tái)。具體而

8、言要達(dá)到：(1) 為實(shí)驗(yàn)教師提供簡便有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理手段、實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)過程的存儲(chǔ)和監(jiān)管， 以及對(duì)學(xué)生的考勤和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行 考核。(2) 為實(shí)驗(yàn)管理部門提供對(duì)實(shí)驗(yàn)教師考核、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的統(tǒng) 計(jì)與查詢以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用情況的了解。(3) 充分利用便利的軟硬結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)為學(xué)生 提供自主的選課空間和學(xué)習(xí)空間， 使學(xué)生在最短的時(shí)間內(nèi)， 掌握 每次實(shí)驗(yàn)的操作技能， 并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)， 培養(yǎng)學(xué)生 全面的動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和實(shí)驗(yàn)效果。二、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由兩部分構(gòu)成， 一是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及 數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，二是系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。1. 系統(tǒng)

9、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)隨著高校近幾年的迅速擴(kuò)建， 目前大部分高校至少有 2 個(gè)或 2個(gè)以上校區(qū)；并且不同學(xué)院都有各自的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，因此，為 使這些地理上分散的實(shí)驗(yàn)中心及實(shí)驗(yàn)室構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體， 在 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下幾點(diǎn)：(1) 系統(tǒng)具有高強(qiáng)度的跨網(wǎng)段功能，保證不同網(wǎng)段間的服 務(wù)器數(shù)據(jù)庫能夠共享；(2) 在每個(gè)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)中心搭建一臺(tái)系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并保證該服務(wù)器能與中央服務(wù)器及時(shí)共享數(shù)據(jù)；(3) 系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫使用SQLServer2000及以上版本；(4) 各實(shí)驗(yàn)中心只對(duì)本學(xué)院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行管理，把處理 的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到中央服務(wù)器中； 各學(xué)院系統(tǒng)運(yùn)行和數(shù)據(jù)處 理互不影響， 從

10、而減少中央服務(wù)器的工作負(fù)荷及保證了系統(tǒng)的穩(wěn) 定性?；谝陨峡紤]對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)處理模式進(jìn)行了優(yōu)化 設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)圖如圖 1、2 所示2. 系統(tǒng)的管理功能設(shè)計(jì)為理清系統(tǒng)功能上的需求，針對(duì)此問題專門設(shè)計(jì)了調(diào)查表， 以實(shí)驗(yàn)管理處及各實(shí)驗(yàn)中心人員以及部分學(xué)生為對(duì)象， 發(fā)放調(diào)查 問卷 100 份，收回 91 份，通過對(duì)調(diào)查表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)綜合分析，發(fā) 現(xiàn)如下四方面的功能需求具有關(guān)鍵性：(1) 系統(tǒng)應(yīng)集管理和輔助教學(xué)于一體該系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、 實(shí)驗(yàn)預(yù)約，以及學(xué)生考勤、 成績等各種統(tǒng)計(jì)信息的實(shí)時(shí)查詢和實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備使用維修等環(huán) 節(jié)的網(wǎng)絡(luò)化管理， 又允許教師將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課 件通過各自實(shí)驗(yàn)中

11、心的FTP服務(wù)，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源和 互動(dòng)式教學(xué)方式。(2) 系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)行個(gè)性化管理學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)劃、 進(jìn)度按個(gè)體管理， 教師及管理人員按不同的 身份管理， 不同登錄人員對(duì)應(yīng)不同的頁面及內(nèi)容， 使得頁面內(nèi)容 簡潔明了，提高了系統(tǒng)的安全性。(3) 系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)多層管理 系統(tǒng)設(shè)置學(xué)校、學(xué)院(實(shí)驗(yàn)中心)、實(shí)驗(yàn)室三層管理，對(duì)于不同的管理層設(shè)置不同的管理權(quán)限及數(shù)據(jù)處理功能， 以實(shí)驗(yàn)中心 為主要的管理層。(4) 系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析功能 系統(tǒng)具有多種統(tǒng)計(jì)、查詢功能。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理中，對(duì)不同對(duì)象的關(guān)鍵信息需要提供多種查詢方式和數(shù)據(jù)分析功能， 部分分 析數(shù)據(jù)需要直觀的圖形顯示。3. 系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)

12、 基于上述調(diào)查和分析，考慮到系統(tǒng)使用者的不同角色需求， 系統(tǒng)的管理功能主要由四方面組成： 實(shí)驗(yàn)選課預(yù)約、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)安 排、實(shí)驗(yàn)教學(xué)控制和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理， 其主要功能設(shè)計(jì)如表 1 所示。(1) 實(shí)驗(yàn)選課預(yù)約該功能主要實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自由選課， 它包括了學(xué)生在選課過程 中所要了解的各種信息及各種選擇功能。 由于學(xué)生按學(xué)分制要求 在每學(xué)期選完理論課后， 該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課就相應(yīng)的確定了。 因此， 系統(tǒng)只需從教務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫中獲取相關(guān)的數(shù)據(jù) (學(xué)生與授課 數(shù)據(jù)) 存儲(chǔ)在實(shí)驗(yàn)管理部門的中央數(shù)據(jù)庫中， 這樣既可以減少學(xué) 生的查詢、復(fù)核的時(shí)間，也杜絕學(xué)生的錯(cuò)選、漏選的可能性，同 時(shí)也減少了實(shí)驗(yàn)教師排課的工作。 學(xué)生在

13、選課時(shí)， 可在系統(tǒng)提供 的任何時(shí)間、 任何地點(diǎn)選擇自己的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目， 同時(shí)也 可以自由選擇系統(tǒng)所列出的實(shí)驗(yàn)教師。 當(dāng)學(xué)生選完后發(fā)現(xiàn)自定的 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在時(shí)間上有沖突， 可以通過查詢個(gè)人實(shí)驗(yàn)選課表， 在規(guī) 定的期限內(nèi)進(jìn)行合理的修改， 使學(xué)生達(dá)到課時(shí)不沖突、 實(shí)驗(yàn)不遺 漏的教學(xué)要求。(2) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排該功能主要為實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)教師實(shí)現(xiàn)臨時(shí)實(shí)驗(yàn)課安排而 設(shè)計(jì)的。 它包括哪一位老師代什么實(shí)驗(yàn)課， 這門實(shí)驗(yàn)課有多少學(xué) 生、多少實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)以及需要什么教學(xué)軟件， 與其他的實(shí)驗(yàn)課有沒 有沖突等因素的限制，合理地安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間、地點(diǎn)、組數(shù)、 每組人數(shù)、所能開一次實(shí)驗(yàn)最多人數(shù)限、預(yù)約截至日期，并將以 上數(shù)據(jù)

14、結(jié)合學(xué)校教學(xué)計(jì)劃(非節(jié)假日)經(jīng)過系統(tǒng)科學(xué)合理運(yùn)算輸 出所有實(shí)驗(yàn)課的學(xué)期實(shí)驗(yàn)課程表。實(shí)驗(yàn)前有任何關(guān)于實(shí)驗(yàn)的要求或遇到具體情況需要更改實(shí) 驗(yàn)安排，例如：實(shí)驗(yàn)中心臨時(shí)停電或增刪有些實(shí)驗(yàn)等情況，系統(tǒng) 必須有合理的處理策略。(3 )實(shí)驗(yàn)教學(xué)控制該功能主要是為實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)管理人員設(shè)計(jì)的，包括實(shí)驗(yàn)前為學(xué)生提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)資源下載和實(shí)驗(yàn)結(jié)果上傳、學(xué)生考勤、 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的合理分配、實(shí)驗(yàn)過程中監(jiān)控學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況以及禁用 與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的應(yīng)用軟件和禁止部分網(wǎng)站等功能。例如：通過實(shí)驗(yàn)課表控制每一位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)， 當(dāng)這門實(shí)驗(yàn)課結(jié)束的時(shí)候， 該 學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課時(shí)將消減為零， 不能追加到其他的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)上；并統(tǒng)計(jì)每個(gè)學(xué)生的這門實(shí)驗(yàn)

15、課的出勤情況，為實(shí)驗(yàn)教師提供完整的考勤依據(jù)；在實(shí)驗(yàn)過程中，系統(tǒng)能及時(shí)統(tǒng)計(jì)出該實(shí)驗(yàn)室空閑的教 學(xué)設(shè)備，使管理人員合理分配其他學(xué)生的實(shí)驗(yàn)或自由上機(jī)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。(4) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理該功能是專門為系統(tǒng)管理員的工作設(shè)計(jì)的。該子系統(tǒng)不僅起 到將本地的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上傳到實(shí)驗(yàn)管理部門服務(wù)器上的作用，也承擔(dān)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)。其中有：學(xué)生上機(jī)記錄、實(shí) 驗(yàn)教學(xué)完成情況、設(shè)備使用情況及硬件維修情況。由于學(xué)分制下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理信息繁多， 因此要充分考慮各 種信息之間的關(guān)系，其中包括學(xué)生情況、開課情況、選課情況、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教師、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、項(xiàng)目明細(xì)、學(xué)期 實(shí)驗(yàn)安排等多種信息，并將以上數(shù)據(jù)提供給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)K中。 它擁有管理員最高權(quán)限， 對(duì)用戶的任何以外操作或事件： 如密碼 遺忘等， 可直接操作