高校测绘专业实训教学管理信息化系统的实现

杨 峰

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004)

0 引言

信息技术在教育教学中的广泛应用和普及，推动着整个教育事业的改革与发展，教育的信息化已经成为当前教育现代化的发展方向和重要标志。 教育信息化是将信息作为教育系统的一种基本构成要素，并在教育的各个领域广泛利用，以促进教育现代化的过程[1]。 这一过程体现在教育体系中的教育观念、教育组织、教育内容、教育模式、教育技术、教育评价、教育环境等一系列改革和变化上[2]。 实训室作为高校实训教学和实训设备管理、 调配的枢纽，其信息化管理的实现是教育信息化的一个组成部分，其信息化管理水平的高低是高校教育信息化程度高低的重要标志。 本文试以测绘专业的实训教学管理为例，探讨实现高校实训教学与实训室管理信息化的方法。

1 实训教学管理信息化的必要性和存在的问题

1.1 实训教学管理信息化的必要性

实训教学管理的信息化是教育信息化建设中教育环境信息化的具体应用和体现，是促进实训教学管理规范化、科学化，提高实训教学管理现代化水平和管理效率，实现实训教学信息共享必不可少的手段。 其必要性体现在以下几个方面。

1.1.1 它是提升实训教学管理水平的重要手段

实训教学管理信息化以学校系部实训中心为基础，对实训教学所涉及的与实训课程和实训设备相关的各种数据和信息进行管理。 实训管理人员和教师不但可以进行网络协同办公，共同完成诸如实训课程申请、课程安排、设备安排、设备统计等事务，还可以实时进行实训信息发布、信息交换、资源共享等活动，使全校用户均能随时通过网络，查询各种实训教学管理信息。 从而使得教学管理规范化、科学化、程序化，保证实训教学各项工作协调高效运转，提高高校实训教学管理水平，增强高校的综合实训教学管理能力[3]。

1.1.2 它是数字化校园建设向深入发展的必然要求

随着目前数字化校园建设在各个院校的普及和深入开展，各大院校的网络与网站建设、办公自动化系统、数字图书馆、综合教务管理信息系统、网络教学平台系统等各种信息化教学设施已普遍建立起来，使我国教学信息化的水平不断提高[4]。 而目前各院校教学管理信息化的建设和应用一般都是在院校级的宏观层面，缺乏对教学一线的实时情况和实际信息的信息化管理。 而与理论教学相比，教学场景较为复杂的实训教学在这方面大为滞后。 因此，实训教学的信息化管理成为各高校建设数字化校园的一个盲区。

实训教学作为一种重要而经常性的一线教学活动，不仅关系到学校教学活动的实际运行，也关系到与实训相关的各种教学设备的使用情况。 因此，实训教学信息管理不仅是高校掌握学校实训教学情况的重要信息来源，也是学校了解各实训设备使用和损耗情况的重要信息来源。 通过实训教学管理的信息化建设，为学校全面了解现有实验室基本资源和运行情况、实训教学任务完成情况，了解实验室仪器设备的增减变动、损耗及材料耗费情况，进行实时动态管理，以及开展实验仪器设备使用效益评价等提供可靠的依据和保障，是提升实验室信息统计和管理水平的催化剂[5]。

1.1.3 它是高校实训教学管理规范化、科学化的有力支撑条件

传统的实训教学管理方式是以人工管理为主的。 在这种管理方式下，不仅存在实训教学信息管理效率低下，实训教学管理科学化程度低、规范性差等问题，而且存在实训教学信息不完整和残缺等诸多问题。 例如，一线教学环节的安排多由教师根据具体情况灵活安排。 这一方面使得实训中心无法提前掌握教师的实训教学情况，统一调配和安排实训教学工作，致使实训中心对实训教学的统一协调和管理功能被大大削弱，而仅充当单一的实训设备管理和使用安排部门；另一方面，由于实训教学信息共享性差,容易造成教师之间实训课程的冲突，使教师被迫调整教学环节，致使教学效果受到较大影响。 对于实训信息的统计而言，由于信息管理受人为因素的影响较大，往往出现信息统计不准确、不规范，提交不及时和漏交等情况，影响学校对实训教学环节的科学管理。 通过构建实训教学信息管理平台，并将其应用于实训教学管理之中，可以为实训教学管理信息化提供技术支持。 因此，它是实现实训教学管理规范化、科学化的重要途径。

1.2 实训教学管理信息化目前存在的问题

同我国教育信息化发展相应，实训教学管理信息化建设存在投入严重不足、缺乏高层次信息化人才、缺乏适合需求的各种软件资源，教育信息化的管理体制和运行机制不健全等问题[6]。 其中缺乏适合需求的各种软件资源，则是制约实训教学管理信息化最直接的因素。 软件建设是实现实训教学管理信息化的直接手段。 当前，各院校在信息化建设中硬件投入的力度都比较大，而对于软件建设的投入则相对不足，尤其是对于基层软件建设的投入，更显得捉襟见肘。 与硬件建设相比，软件建设更具有实践性和长期性，是高校信息化网络建设和应用的核心[7]。 因此，解决好实训教学管理信息化中各种软件资源建设问题，构建专业实训教学管理信息系统，是当前实现实训教学管理信息化的关键所在。

2 测绘专业实训教学管理信息系统设计

针对实训教学管理信息化所面临的突出问题，我们以测绘专业实训教学管理信息化为研究对象，基于Web Service 技术，设计、构建了测绘专业实训教学管理信息管理系统。

2.1 系统体系结构

系统遵循面向服务的体系架构理念(SOA)，提出多层体系结构，以提高系统的灵活性和可扩展性。

该系统体系结构由用户层、 应用层、 网络层、Web 服务层、数据服务层5 层组成（如图1 所示）。用户层由具体系统平台的使用用户构成，包括实训室管理用户、教师用户和实训系统管理用户。 不同的用户对应不同的角色，具有不同的权限，执行不同的任务。 各用户根据自身角色类型，按照实训教学管理工作流程分工、协作，通过实训教学管理平台，共同完成实训教学任务。 应用层是系统操作应用平台，为用户提供友好的操作界面，响应用户的操作请求，根据不同请求，与应用服务端进行通信，调用相应的应用服务功能模块，接收服务端的处理结果，并将服务端的初步结果在客户端进行进一步处理，形成符合用户需求的数据信息，显示于应用平台，供用户使用。 Web 服务层主要通过Web Service 技术实现，响应客户端的用户请求，对底层数据进行初步处理，并将处理结果返回客户端应用平台。 数据服务层由系统数据库构成，是整个系统的应用基础，为系统的应用提供实训教学和实训设备等数据信息服务。 网络层位于整个系统层次结构的中间，由Internet 网络构成，是系统通信链接的物理基础。 通过网络层，将前端应用(用户层、应用层)和后端服务(网络层、数据服务层)链接起来，使系统各部分构成一个物理上分布、逻辑上统一的整体。

图1 实训教学管理信息系统体系结构Fig.1 Training teaching management information system structure

2.2 系统功能模块的设计

本系统包括实训室管理用户模块、教师用户模块、实训室系统管理用户模块3 大模块。 不同的模块对应不同的用户身份。 用户根据自身情况，在客户端应用平台上选择与自身相符的用户身份，通过输入用户信息，进入相应的应用模块，行使相应的权力。 各模块的具体功能如下：

（1）实训室管理用户模块。 实训室管理用户模块的功能主要包括实训教学管理、实训设备管理、报表统计等功能，如图2 所示。

图2 实训室管理用户模块Fig.2 Training room management user module

（2）教师用户模块。 教师用户模块的功能主要包括教学管理、课程浏览、个人用户信息管理等功能（如图3 所示）。

图3 教师用户模块Fig.3 Teacher user module

（3）实训室系统管理用户模块。 实训室系统管理用户模块的功能主要包括设备管理、各个实训室总体课表浏览、课程管理、校历管理、实训室管理员管理等功能（如图4 所示）。

图4 实训室系统管理用户模块Fig.4 Training room system management user module

2.3 系统数据库设计

由于系统的设计是以测绘专业的实训管理为研究对象的，因此，在设备信息管理方面，主要按照测绘设备的特点进行数库设计。 对测绘设备的信息，依据设备类型、型号、具体设备，按照从大到小、从上到下的方式，分三层逐级进行组织管理。 例如，对于某架经纬仪，其信息组织为：仪器名称——光学经纬仪，仪器类型——普通经纬仪；仪器型号——J6，生产厂家——某某仪器厂；仪器SN 号——271760，实训室编号——01。 这种逐级排列的数据组织方式，一方面可以减少按照从底层直接存储每个设备的全部信息的方式产生的数据冗余，另一方面，也符合实训室对设备进行分类管理的实际情况，便于管理员和用户进行数据的管理和检索。 数据库中设备管理部分实体(E-R-联系)关系，如图5 所示。

图5 设备管理E-R 图Fig.5 Equipment management E-R

3 系统功能的实现

3.1 实现方法

本文以测绘专业实训教学的信息化建设为研究对象，初步建立了“测绘实训教学管理信息系统”。该系统在技术实现方面，采用Visual Studio.NET 开发工具进行系统开发，采用ASP.Net2.0 工具进行WEB开发，开发语言为C#。 系统以Windows 窗体的方式建立系统应用的客户端平台。 服务器端采用Web Service 方式响应用户的具体应用。 同时使用IIS(Internet Information Service)发布Web Service 服务和Web 应用，使用Microsoft SQL Server 建立系统数据库。 图6 为系统用户平台的主界面，图7 为界面显示的某一实验课程安排的详细信息。

图6 实训教学信息系统平台主界面Fig.6 Training teaching information system platform interface

3.2 关键技术

3.2.1 Web Service 的动态调用

图7 实验课程详细信息Fig.7 Experiment course detailed information

Web 服务层的Web Service 布置于远程服务器中，以动态的方式实时地听从用户调用，响应用户的应用请求。 因此，客户端需要用动态的方式访问网络中提供的Web Service 功能组件。 在Microsoft.NET 框架下，可通过在客户端共用一个Web Service代理并传递Web Service 的URL，动态调用Web Service，执行相应的Web Service 的子程序[8]。 调用的流程如图8 所示。

3.2.2 系统安全

由于Web Service 是发布于网络上的应用服务，因此要求对于Web Service 的调用必须是经过授权的具有合法身份的用户，以保证系统的正常运行和系统数据的安全。 该目的可通过在Web Service中使用ASP.net 状态保持方式实现。 通过使服务器支持Session，从而在ASP.net 中使用Session 来保持状态信息，并将用户的登录信息保存在Session 中。在调用Web Service 方法之前，系统会先将Session中保存的用户信息取出进行判断，以保证只有合法用户才能够调用Web Service 方法，是从而保证系统的安全性。

使服务器支持Session 的方法是：为每个要使用Session 状态的Web Service 方法添加一个“Enable Session”选项到函数“Web Method”的属性中，并且将其值设置为“true”，以激活对Session 的支持；将web.config 文件中的“/configuration/system.web/sessio nState”项的“mode”参数值设置为“InProc”，从而将HttpSessionState 对象保存在ASP.net 进程的内存区；在客户端为Web Service 类的对象的实例设置cookie 容器。 其具体设置方法如下：

if (Cookies == null)

{

Cookies = new System.Net.CookieContainer();

}

((System.Web.Services.Protocols.

HttpWebClientProtocol)m_ServiceInstance).

CookieContainer = Cookies;

其中变量m_ServiceInstance 为客户端Web Service 代理类对象。

4 结语

本文通过“测绘实训教学信息系统平台”的建设，对实训教学信息化的软件建设进行了初步的尝试。 对提高实训教学信息化管理水平和效率的进行了探索。

该系统经在实训教学实践中实际运用，提高了实训教学的信息化程度和实训教学信息的准确性，规范了实训教学管理的流程，增强了实训教学信息的共享程度。

该平台在实训教学信息统计、高级实训教学事务处理及辅助决策、系统效率提高和向通用型实训教学信息化管理扩展等方面，还需要进一步的研究和提高。

[1] 王青松,许霞. 教育信息化与网络教育[J]. 科技信息,2006(4):121-122.

[2] 杭国英. 教育信息化与高校教师素质[J]. 高等教育研究，2003，24(S3):86-95.

[3] 郭巍. 浅谈高校教学管理信息化的建设与发展[J]. 中国教育信息化，2009(1):18-20.

[4] 静永文,张丽静,熊 伟. 数字化校园建设的实践与策略[J].中国电力教育,2006（S4）:305-307.

[5] 丁爱侠,郑春龙. 高校实验室信息统计与实验室管理信息化研究[J]. 中国教育信息化，2009（9）:21-23.

[6] 黄齐长,黄继彬. 我国教育信息化发展存在的问题与对策[J]. 中国高校科技与产业化:学术版，2006(S1):113-115.

[7] 袁武. 我国高校信息化网络建设与应用初探[J]. 武汉市教育科学研究院学报，2006,4（9）:82-88.

[8] Feng Yang，Yongxia Tao,Yunyan Du, Rulin Xiao. Multi-Source Marine Environment Data Sharing Prototype System Framework and Visualization Applying Study Based On Web Service [C]//Helen Zhang, Gang Shen,David Jin. Advanced Research On Information Science,Automation and materal System. Switzerland: Trans Tech Publications Ltd，2011:331-336.