基于小班化教学的实验教学选课预约系统设计与应用

马晓丽，陈秋龙，周伟敏，吴雪艳，曹力军，吴云剑，李 澍

（上海交通大学 材料科学与工程学院，上海 200240）

基于小班化教学的实验教学选课预约系统设计与应用

马晓丽，陈秋龙，周伟敏，吴雪艳，曹力军，吴云剑，李 澍

（上海交通大学 材料科学与工程学院，上海 200240）

该文阐述了为提高实验教学质量，促进实验室管理，基于小班化的实验教学模式特点，上海交通大学材料科学与工程学院以Oracle网络数据库为核心建立的实验教学选课预约系统。该系统主要包括课程设置模块、分组模块、选课模块和系统维护模块。通过网络化选课模式，在实验开放时间，学生自主选择教学时间和分组，开展小班化的教学实验活动。实践表明，通过指导教师设置课程、学生自主选择实验时间和分组的方式，该系统的应用提高了实验教学效率，促进了教学管理工作。

实验教学；小班化；预约系统；教学效率

实验教学是理工科必不可少的教学内容之一［1］，而实验教学的主要目标是培养学生的科学研究能力和工程应用知识的能力，主要的教学手段是指导学生进行实验实践能力［2－9］。受到实验场地的限制，实验教学的每组学生人数不宜过多，否则会影响实际的实验教学效果［10－12］。目前，上海交通大学材料科学与工程学院实验教学中心采用小班化的教学方式来提高教学质量，但给实验课程的分配与安排带来了很大的困难。

针对由于实验教学小班化和每学年学生数众多的现状，实验教学中心利用多媒体计算机技术和网络通信技术，自主研发了适合自己的实验教学选课预约系统。学生通过选课预约系统自行选择实验时间和分组，不仅提高了实验教学的选课效率，而且方便了每学期指导教师的课程管理，合理安排了实验时间、高效利用了实验室资源和简化了实验教学流程。

1 实验教学现状分析和选课模块设置

上海交通大学材料科学与工程实验教学中心是材料科学与工程学院直属的二级部门。实验教学中心依托材料科学与工程一级重点学科，面向学科教学科研，服务于材料科学与工程国家特色专业及全校材料相关学科专业，实验教学中心目前拥有1 094 m2的专业实验室，仪器设备321台／件，价值3 421万元。中心作为材料科学与工程专业本科生创新人才培养的重要基地，不但承担了本专业的基础实验教学任务，而且为上海交通大学非材料专业的课程提供了实验教学支撑服务。同时，实验教学中心还利用材料科学与工程学科多学科交叉的特点，为大学生创新项目的实施提供实验平台。

实验教学的本科专业核心课程包括材料科学与工程综合实验I和材料科学与工程综合实验II，实验类别涉及材料加工测试、力学性能测试、物理性能测试、物相分析和微观组织分析等几大模块。实验教学体系主要分为3个层次，即专业基础型实验、专业综合型实验和拓展型特色实验。实验教学的课堂实验教学学时数之比为基础知识实验学时数：综合实验学时数：拓展实验学时数＝1∶2∶2，目的是提高学生技能训练能力、知识技能的运用能力和知识技能的集成设计能力。

针对实验教学中心教师人数少，实验教学任务重的现状，按照以上实验教学形式和实验内容设置，实验教学中心开发了基于Oracle网络数据库为核心的网上预约选课开放模式，将预约系统功能模块分为课程设置模块、分组选课模块和系统维护模块。实验教学选课预约系统的模块设计如图1所示。

图1 实验教学选课预约系统的模块设计

1.1 课程设置模块

课程设置模块主要由教学指导教师进行设置，主要包括创建学期、创建实验类别、创建分组数目和分配实验教学内容4个部分，实验预约选课系统界面设计如图2所示。按照上海交通大学教务处课程部署，教学指导教师在每个学期初添加新学期课程安排，指导教师通过设置“当前学期”查看不同学期的实验教学选课及完成情况。实验类别中，基础知识实验（技能训练）主要包括金相样品制备方法与技能、金相显微镜原理及显微分析方法、电子显微镜原理及组织分析、材料力学性能测试原理与方法、材料物理性能测试方法和X射线物相分析及应力测试；综合实验（知识技能的运用）部分主要包括二元合金平衡组织分析、铝硅合金熔炼铸造与组织性能分析、金属材料热处理性能与组织演化、金属材料液态成型与组织性能、材料固态成型及其性能分析、焊接接头组织与性能分析、材料疲劳特征与分析以及材料腐蚀性能分析；在拓展实验（知识技能的集成—设计实验）中，主要包括材料成型工艺与性能评价、高温材料设计与性能分析、先进陶瓷材料制备与性能分析、医用生物材料制备与性能、复合材料成型与性能分析、微电子材料封装与性能测试、智能焊接编程与质量监控、镁合金固态成型与性能评价。指导教师按照相应实验内容设定实验类别和分组数目，实验项目信息包括实验名称、实验地点、实验时间、开放状态和实验进度等，以实现对实验教学的课程设置。

图2 实验预约选课系统界面设计

1.2 分组选课模块

由于实验教学形式不同于理论教学的课堂授课模式，教学内容更侧重于学生的实验动手操作能力，故为了提高教学质量，实验课程设计安排为小班化教学，实验教学预约选课流程如图3所示。

图3 实验预约流程图

针对实验教学小班化的固有特色，实验教学选课预约系统设立了分组模块设计功能。在分组模块中，实验教学指导教师根据实验教学内容设定分组数目并设定每组人数上限。除了工程实践与科技创新类活动外，实验教学中心设置课内基础实验做到每组2～3人，使用大型设备保证每组8人以下，并使每位学生独立操作和独立完成，以达到学生真正掌握基本实践技能的目的。在选课系统中，指导教师通过设定小组化名称作为学生的登录账号信息，减少了对学生需要逐一开通账号的繁琐复杂流程。学生按照实验组别登录系统后，根据指导教师设定的实验名称、小组数目和单组人数上限等相关实验课程设置内容进行小组化选课流程。另外，指导教师必须指定实验开放时间，学生才可根据指导教师设定的实验教学内容进行选课。授课教师经过对课程内容初始化和分组完成后，学生预约相应的实验课程内容。学生在选课时，按照实验教学时间进度安排，可获知的实验课程信息主要包括实验名称、实验地点、实验日期和选课状态等。实验教学指导教师可以查看学生对某个实验课程内容的预约情况，对学生的预约选课情况进行分配实验，按照实验教学课程设置实验的小班化人数，安排实验时间，从而完成选课流程。指导教师需要确认实验组号、实验组长、学号信息、联系方式及操作类别等实验信息，方便对学生信息的掌握和沟通联系。预约成功的学生可以按照系统反馈的实验信息在规定时间完成相应的实验课程。

1.3 系统维护模块

系统维护模块包括信息管理和数据库更新两个部分。信息管理主要包含对实验课表信息更新和查询、选课情况和实验进度的统计和查询、实验课程的通知信息发布、上传实验课程讲义与课堂作业等内容。通过先进的网络技术服务于实验教学与管理，学院教学委员会成员可以定期进行实验选课情况监督，查看实验教学项目的进展情况及完成情况，并提出检查反馈意见，从而促进对实验教学的监督和管理。系统管理员根据反馈意见和实验教学体系调整，实现对选课系统数据库的修改和更新，为学生提供良好的网络实验选课平台。

2 选课系统在实验教学管理中的应用

上海交通大学材料科学与工程学院实验教学中心的材料科学与工程综合实验I和材料科学与工程综合实验II两门核心专业课程已经被列为“985工程”三期子项目“材料科学与工程知识全流程实验教学课程建设”，中心通过强化仪器设备资源、积极申报特色实验等手段逐步完善了实验教学体系并推动小班化实验教学的有序开展。目前，实验课程的授课对象为三年级本科生，每学年的人数为130～150人左右，实验课时数为15 000小时。

实验教学选课预约系统自2014年正式运行以来，利用网络技术服务于实验教学与管理，该系统实现了包括基础知识实验、综合实验和拓展实验的20多门实验项目的有效管理和监督。指导教师每学期根据教学大纲安排或调整实验内容，通过实验选课预约系统，可以高质高效地记录每学年的实验选课情况，主要包括每学年的实验课程名称、实验地点、实验课程时间、小班化人数、实验学生信息等，并可以对选课信息数据进行查询、统计和备份。此系统的运行减轻了小班化教学教师对实验课程分配的工作负担，方便了同学们协调实验时间和实验安排，利于管理者和指导教师对课程信息进行动态查询与统计。该系统的成功运行，实现了科学化、规范化和高效化教学管理，具有一定的示范作用和推广价值。

3 结束语

上海交通大学材料科学与工程学院实验教学中心充分利用网络化信息技术，建设了先进的信息化实验教学平台。材料科学与工程实验教学中心网站为HTTP：／／MEEC.SJTU.EDU.CN。针对实验教学小班化的特点，自主开发设计了实验选课预约系统，通过网络化选课模式，在实验开放时间，学生自主选择教学时间和分组，开展小班化的教学实验活动。此系统的运行减少了指导教师分配实验课程的工作量，方便了学生协调实验时间和实验安排，利于管理者和指导教师对课程信息进行动态查询与统计。该系统的应用整合了实验教学资源，提高了实验教学效率，完善了实验教学质量体系。

［1］徐晓冰，王建平，钱自拓，等.电工电子实验教学预约选课预约系统的研究与实践［J］.皖西学院学报，2008，24（5）：43－45.

［2］张百钢，杨雪.基于校园网的实验教学选课预约系统的设计与实现［J］.实验技术与管理，2003，20（6）：70－73.

［3］洪榛，俞立，吴根忠，等.实验教学中网络预约系统的设计与开发［J］.电气电子教学学报，2008，30（3）：46－48.

［4］杨雪，张百钢，张岚军.学分制下的开放实验教学选课预约系统的研究与应用［J］.中国高教研究，2000（9）：76－77.

［5］孙小勇.实验课管理平台学生系统的设计与实现［D］.长春：吉林大学，2015.

［6］陶国林，曾晓松，肖夏.实验教学信息化平台建设的关键问题探讨［J］.实验技术与管理，2015，32（4）：197－199.

［7］张彪，淮虎银，吴晓霞，等.基于网络预约系统的实验教学［J］.实验室研究与探索，2004，23（1）：4－8.

［8］樊林林.基于校园网实验选课预约系统的模块化设计［J］.电子技术，2013（9）：37－39.

［9］陈爱霞.高校实验教学管理系统的设计与实现［J］.电脑知识与技术：学术交流，2014（9）：1926－1927.

［10］姚文俊，程衍富，戴同庆，等.大学物理实验网上选课预约系统的设计与实现［J］.实验科学与技术，2012，10（1）：43－46.

［11］李丽霞，王雪凤.大学物理开放实验网络选课预约系统的优化设计［J］.现代计算机，2011（9）：93－95.

［12］余建波，杨西强，王瑗，等.高校实验教学信息化的建设与探索［J］.实验室研究与探索，2010，29（10）：150－153.

Design and Application of Experimental Teaching Elective Reservation System Based on the Small Class Teaching

MA Xiaoli，CHEN Qiulong，ZHOU Weimin，WU Xueyan，CAO Lijun，WU Yunjian，LI Shu
（School of Materials Science and Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai200240，China）

In order to improve the quality of teaching and the promotion of experimental laboratory management，based on the small class experimental teaching mode，this paper presents a selection and reservation system with the oracle database，established by the school of materials science and engineering，Shanghai Jiao Tong University.The selection system includes curriculum modules，grouping module，elective module and system maintenance module.Students choose teaching time and group to carry out small class teaching experiment activities during the experiment opening time.By the network elective mode，the curriculum contents and time were set up by the instructor，and selected by the students.Practice shows that，through the way that teachers set up guidance of courses，students freely choose experimental time and grouping，the application of the system.improves the experimental teaching efficiency，and promotes the teaching management.

experiment teaching；small－class；reservation system；teaching efficiency

G424.1

A

10.3969／j.issn.1672－4550.2016.06.048

2015－10－23；修改日期：2016－10－24

马晓丽（1981－），女，工程师，主要从事材料检测分析、实验室管理及焊接工艺及机理方面的研究工作。