基于过程管理的实验课程管理系统设计与实现

张 乃 龙

(北京工业大学 机电学院， 北京 100124)

0 引 言

实验室是高校进行实验教学的重要基地，对培养学生创新能力和工程实践能力具有重要作用。然而由于专职实验技术管理人员一直被看成教辅人员，因此实验室建设得不到应有的重视，导致实验教学管理、教学队伍建设等滞后，无法有效地发挥实验教学应有的作用[1]。

为了增强实验室对学生实践能力和创新能力的培养[2-3]，各高校根据学生培养要求开设了大量开放实验，并结合开放实验管理需求，开发了适合本校情况的开放实验室管理系统，提高了开放实验管理的效率[4-9]，但对于正常的实验管理论述较少。结合卓越工程师培养计划对实验课的要求，从我校机械设计实验中心存在的矛盾和问题入手,对日常实验室课程管理和实验预约等方面的问题进行了剖析,基于实验课程过程管理的理念自主设计开发了一套实验课程管理系统。该系统作为课程管理、实验预约、学生管理和考核的重要平台,大大提高了实验课程管理的规范化、课程考核的公开化和公平性。

1 实验中心现状

1.1 实验室管理跟不上实验教学的要求

我校机械设计实验中心承担了学校14个班级的机械原理和机械设计的实验教学工作，实验室仅有1名专职教学老师，1名实验管理教师，还承担了部分科研课题，实验教学和实验管理任务较重。

传统实验管理中实验室和理论教学老师、学生无有效沟通渠道，学生和老师不了解实验室教学安排，导致学生进实验室后盲目乱撞，实验初期秩序混乱，多个班级同时上课时经常出现学生走错教室现象。

1.2 非机类专业实验课预约不方便

非机类专业实验没有单独开课，实验时间要根据课堂教学进度来安排，因此各班实验时间不确定，实验预约时需要理论教学老师协调学生和实验室老师时间，往往由于教师不了解实验安排情况，要协调多次才能确定具体实验时间和地点，给双方造成较大不便。

1.3 学生不重视实验、应付实验现象严重

由于实验教学缺乏严格的考核机制，学生认为只要参与了实验，期终考核老师就会给予通过，所以存在普遍不重视实验课，实验走过场、实验前不预习、实验过程不思考、实验报告抄袭等问题，使预定实验教学目标无法实现。

2 实验课过程管理及管理系统设计目标[10-12]

针对机类专业实验课独立设课和能力培养需求，对实验内容进行改革，增强学生实验过程管理，严格出勤和实验、作业考核制度，加强每次实验的考核，最后综合评定期终成绩，不满足条件的终期考核不予通过。

设计实验课程管理系统[13-15]，实现实验教学信息、课程安排、学生考核结果即时公布；非机类课程的任课教师能够随时掌握实验室教学安排情况，实现自主选择实验上课时间；学生能够随时查看实验时间和地点、实验要求以及实验考核成绩，杜绝终期人情分，增强考核成绩公平、公开、公正性。

3 系统设计

3.1 系统架构设计

根据系统用户分散的特点，系统采用基于B/S结构的三层体系架构，包括用户界面层、业务逻辑层和数据访问层，见图1。用户界面层采用ASP.NET进行开发，用户只需利用Web浏览器登陆实验室网站即可使用该系统；业务逻辑层和数据访问层采用C#高级语言进行编程，实现系统的快速开发；数据库采用免费的开源数据库软件MySQL，避免版权问题，节约系统开支。

图1 系统体系架构

3.2 系统功能模块

系统主要包括主页、信息查询、实验管理和系统管理四大模块，并设有3个级别的访问权限，不同级别的用户可访问的功能不同。系统功能框架如图2所示。

(1) 主页模块。主页实现预约课程浏览，2 h自动刷新，以便及时更新课程预约信息。一方面用户登录该系统可浏览当前已预约的课程，了解自己上课时间及地点；另一方面，系统服务器主机与实验室外信息大屏幕连接，服务器始终显示主页，主页自动刷新数据功能可使实验室老师、实验助管等人员及时了解当天实验课预约情况，及时进行实验准备工作，学生来上课时也可通过信息大屏幕了解上课地点。

(2) 信息查询模块。信息查询模块包括用户课程、考评信息查询功能和预约课程查询功能。普通用户登录系统可通过考评信息查询功能查询个人出勤情况、实验和作业考核成绩，也可查询本班已经预约的课程上课时间及地点。教师登陆后可通过用户课程查询本人预约的实验并进行管理。

(3) 课程管理模块。该模块包括课程管理、课程预约、课程大纲和学生考评等功能。系统管理员通过课程管理功能对当前实验室开设的实验课程进行管理；任课教师可通过课程预约功能进行实验预约并可上传课程大纲；学生可通过课程大纲网页下载相应课程大纲进行预习；实验室老师定期通过学生考评功能对当前学生出勤情况、实验情况和作业进行打分，让学生及时了解自己上课情况，对上课不认真的学生起到提醒和督促作用。

(4) 系统管理。该模块包括用户管理、已预约课程管理和学生管理。管理员拥有最高权限，可以进行网站的用户管理、课程管理和学生管理，还可以调整已预约课程等。课程管理主要实现添加、删除、编辑实验功能，学生管理主要上传本学期上课学生名单，方便后期学生考评的网络化。已预约实验管理是管理员对已预约的实验进行管理。

4 系统主要功能的实现

(1) 系统主页。利用ASP.NET应用程序文件Global.asax提供的在一个中心位置响应应用程序级或模块级事件的方法，对主页进行定时刷新，自动实时显示最新实验课程安排信息。如图3所示。

(2) 课程预约。用户选择预约实验时间，可指定日期，也可通过选择第几周星期几指定实验日期，然后选择实验名称、实验具体时间，输入预约班级和实验人数完成实验预约。实验老师可根据实验人数进行相关实验器材的准备。

图3 系统主页

(3) 学生管理。任课教师通过学校教务系统网站下载本学期上课学生名单，保存为Excel格式，点击选择文件进行批量导入，系统自动提取学生姓名、学号、专业等信息并存入后台数据库。

(4) 学生考评。教师用户可通过姓名、学号或班级查询需要考评的学生名单，然后通过界面选择相关考评内容完成考评。如图4所示。

图4 学生考评界面

填写考评时，可通过点击标题栏复选按钮，系统自动复制第一行考评结果到所有行，方便于班级考核。

(5) 考评信息查询。学生登录系统后可通过姓名、学号或班级查询学生考评成绩。

(6) 已选课程管理。管理员可根据实验室具体安排情况，调整已预约的实验。登录系统后，进入已预约实验课管理界面，显示当前已预约的全部课程信息，用户可选择需要调整的实验进行修改或删除。

5 结 语

充分利用实验课程对学生进行创新能力和工程实践能力培养的作用是显而易见的。只有严格课程管理，让学生逐步认识到实验的重要性是做好实验的第一步。通过实验课程管理系统的开发，一方面方便了教师和学生方便使用实验室资源，另一方面，通过严格实验室考核制度，实行公平、公开考核，从逐步强制学生重视实验到学生真正关注实验，增强实验对学生创新能力和工程技能的培养。系统经过2年的运行和完善，大大提高了实验室的管理水平。

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·名人名言·

没有实验，任何新的东西都不能深知。

——培根