开放式实验教学管理系统的功能规划与设计

李忠新, 吕唯唯, 左建华, 朱妍妍

(北京理工大学 机械与车辆学院, 北京 100081)



开放式实验教学管理系统的功能规划与设计

李忠新, 吕唯唯, 左建华, 朱妍妍

(北京理工大学 机械与车辆学院, 北京 100081)

在探讨实验教学管理系统建设基本原则的基础上,对开放式实验教学管理系统进行了功能规划与设计。北京理工大学机械与车辆学院在构建开放式实验教学管理系统的建设中,遵循效率性原则、开放性原则、适用性原则和可靠性原则,使系统具有比较完整的实验室管理和实验教学管理功能,包括课程信息发布与维护、实验过程管理、实验报告与成绩管理、信息查询与统计等,提高了实验教学管理水平。

实验教学管理系统； 开放实验室； 实验室规划

近年来,随着信息技术的快速发展与应用,高校信息化建设不断加强,教学管理系统、实验室管理系统被高校广泛应用,通过网络实现实验教学信息化管理成为一种需求[1]。目前的实验室管理系统以及实验教学管理系统,或者面向企业应用，适用于分析型研究实验室[2],或者以开发公司为主进行系统功能规划与设计,一些功能模块并不能适应现代实验教学的开放式教学和信息化管理需求。因此,基于高校实验实践教学管理需求,对开放式实验教学管理系统进行科学、合理的功能规划与设计,是高校对实验教学进行规范化和信息化管理的重要问题。

1 实验教学管理系统构建的基本原则

1.1 效率性原则

高校实验教学管理系统的首要目标是提高实验教学管理的工作效率与管理水平。一方面,随着高校招生规模的扩大,学生人数增多,实验教学信息数据量日益庞大；另一方面,根据国家级、省部级实验教学中心评建与信息统计工作的需要,实验室建设与实验教学信息统计工作量增大,传统的人工操作方式已很难满足工作需求[3-4]。因此,实验教学管理系统首先要解决提高实验教师以及实验教学管理人员的工作效率和管理水平的问题[5-8]。

1.2 开放性原则

实验教学管理系统的开放性有两方面的含义。

一是系统自身应具备一定的开放性。鉴于实验实践教学的特殊性与动态性特点,管理系统应进行模块化设计,要具备一定的可扩展性[9],部分功能模块应具备灵活构建的功能[10]。系统管理员要能够根据业务需要对部分功能模块及子模块进行添加、修改、删除或适度开发。同时,实验教学管理系统应能够与学校其他管理系统进行适度的信息对接,如与用户信息对接等。

二是系统应能满足开放式实验教学模式下的实验排课预约及其他管理工作需求。开放式实验教学模式满足了学生个性化发展的需要,已成为一种发展趋势。开放式教学模式给予学生自主安排学习方式与进程的自由,班级和专业的概念逐渐淡化,学生个体行为的增加和流动性的增强,大幅增加了教师的工作量和管理难度。如何解决实验预约和实验管理是进行开放式实验教学的关键环节[11-12],也是现代实验教学管理系统的核心功能之一。

1.3 适用性原则

实验教学管理系统的适用性也包含两方面的含义。

一是实验教学管理系统的功能规划与设计必须遵循高校实验实践教学的基本规律[13],并跟随实验实践教学的发展趋势,其工作流程必须贴近于实验实践教学的工作实际。目前有部分实验教学管理系统未能有效地贴合高校实验实践教学实际,在使用过程中出现了诸多问题,适用效果欠佳。

二是管理系统界面应简洁、美观、操作简便,不能因为系统的使用而过多地增加教师或学生的工作量。

1.4 可靠性原则

实验教学管理系统的运行稳定与可靠性尤为重要。系统应保证在大规模并发情况下仍能正常运转,在突发情况和操作失误情况下,系统也应具备一定的恢复能力,避免造成信息丢失、无法恢复甚至导致教学事故[14]。

2 实验教学管理系统总体功能规划

实验教学管理系统应能通过信息化手段,规范实验实践教学环节的实施并完善和加强相关管理工作,提高实验实践教学运行和教务管理的工作效率与管理水平。实验教学管理系统作为高校信息化管理系统的重要组成部分,应成为涵盖实验实践教学实施全过程的完整的功能(子)系统,在对高校实验实践教学进行教务管理的同时,更应该服务于实验实践教学。

图1为北京理工大学机械与车辆学院正在建设的实验教学管理系统总体功能框架。该系统依据学院实验实践教学工作实际,规划设计了课程信息发布与维护、实验实践教学实施全过程监控与管理等功能,服务于地面机动装备实验教学中心、工程训练中心两个国家级实验教学示范中心的课程实验、实验选修课、开放实验、课程设计实验、毕业设计实验、生产实习实践活动、大学生科技创新活动等各种类型的实验实践教学活动。

图1 实验教学管理系统总体功能

3 实验教学管理系统主要模块功能设计

3.1 系统登录

实验教学管理系统为一完整的功能(子)系统,可通过学校管理部门、学院网站、各级实验中心网站链接进入系统登录页面。用户使用自己的工号(教师)或学号(学生)进行身份识别与登录,不同身份的用户组应能体验不同的操作界面(功能/内容模块),如教师、学生进入系统后均有“我的课程”模块,但具体内容与操作却有所区别。

3.2 课程信息发布与维护

实验教学管理的第一步是对课程基本信息(例如教学大纲等教学文档)进行规范化管理,在实验教学管理系统中采用课程信息发布与维护功能模块。该模块允许系统管理员、教师对课程信息、实验项目信息、实验教学大纲等进行发布与维护。

该模块限教师与系统管理员操作。鉴于不同高校的实验教学管理差异以及教师习惯的差异,超级管理员具有为一般管理员和教师分配课程发布维护操作功能的权限。同时,由于课程信息、实验项目信息的复杂性和多样性,对课程信息与实验项目信息进行模块化处理,允许系统管理员对课程或项目的属性进行添加、修改、删除等操作。

3.3 发布实验安排

发布实验安排的是实验教学管理系统的核心功能模块,也是最重要的功能模块之一。该模块的基本功能是对传统模式下的实验安排进行登记与发布管理,扩展功能可以满足开放式实验教学的开放预约需求。实验安排发布流程如图2所示。

图2 实验安排发布流程

传统的发布实验安排的基本流程是:实验指导教师在与学生沟通后确定实验时间段与对应的学生名单,然后学生进入实验室进行实验。按照这种模式,在开放式实验教学管理系统中,教师首先要导入本课程的学生名单,可根据需要选择进行以下两种操作:

一是实验教师将已确定的实验安排登记到系统数据库并发布,便于师生查询实验安排以及后续的实验过程考勤、实验信息与数据查询统计。

二是教师在发布实验安排界面勾选“开放预约”选项,并确定课程/实验项目开放的时间段及人数上下限,之后学生可以在“我的课程”界面选择该课程或具体的实验项目进行预约实验与预习实验。

3.4 实验课程考勤

该模块主要对教师指导实验和学生参加实验的出勤情况进行考核,师生在进入实验室进行实验和结束实验离开实验室时需要使用校园一卡通在考勤机上刷卡。

该模块允许系统管理员对正常、迟到、早退、旷课等状态的判定条件进行修改。系统可根据考勤数据生成该门课程/项目的通用文件格式考勤情况报表以及学生实验用时图表。

3.5 实验报告与成绩管理

该模块主要完成实验报告的上传/下载与成绩评定工作。实验报告可进行单独上传与下载,也可按统一规则进行批量上传与下载。实验成绩一般包括考勤成绩、实验表现成绩、实验报告成绩,其中考勤成绩由系统自动生成,实验表现成绩和实验报告成绩由教师在线评定,系统可自动生成通用格式实验成绩单。

3.6 外出实践管理

该模块主要对校外进行的认知实习、生产实习、驾驶实习等实践环节进行审批与实践信息登记管理。

3.7 科技创新管理

该模块对各种大学生创新竞赛与科技活动进行规范管理,包括科技创新竞赛或活动的发布、报名管理、竞赛进程管理、成果以及派生成果管理等。系统结合科创竞赛实际操作流程,设计自主报名、作品创作、校内评选、推荐参赛等进程。

3.8 信息查询与统计

实验教学管理系统的信息查询与统计功能是管理系统能否有效提高教务管理效率与水平的重要体现之一。本开放式实验教学管理系统允许按多种条件分类或组合进行数据的查询与统计,并可生成通用文件格式的报告或报表如下:

(1) 按课程/实验项目查询:师生考勤信息、实验报告查询与下载、不同年级/专业学生分布情况；

(2) 按学期/学年/时间段查询:课程总数、实验项目总数、实验人时数、新增实验课程或实验项目信息、不同类型实验项目数量、不同专业或子实验室开设实验课程信息、不同年级/专业学生分布情况；

(3) 按年度/时间段查询:科创项目参加学生信息及年级/专业分布数据、科创竞赛成果与派生成果统计数据、赛事进程状态表。

3.9 系统管理

系统管理主要包括用户角色管理、权限设置、权限分配3个子模块。用户角色主要包括超级管理员、管理员、教师、学生4种角色；权限设置是根据系统功能,主要包括用户权限分配、密码处理、课程维护、发布实验安排、实验课程预约、考勤条件设置、科技创新管理、统计信息查询权限等。权限分配模块允许超级管理员根据设定好的权限属性对不同的用户角色进行灵活的权限分配。

4 结语

开放式实验教学管理系统是高校信息化建设的重要组成部分,其功能规划与设计必须遵循高校实验实践教学基本规律,尊重高校实验实践教学实际。功能科学合理、流程规范简洁的实验教学管理系统能够有效提高实验教学教务管理的工作效率与水平,同时也能够加强实验教学改革,提高实验教学质量。

References)

[1] 李昊然.高校开放式实验教学管理系统的设计与实现[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2012.

[2] 陈鸿宇,姚路.高校实验室综合管理信息平台的构建[J].实验室研究与探索,2011,30(3):166-168.

[3] 肖建东.基于J2EE技术的实验教学管理系统的设计与实现[D].济南:山东大学,2009.

[4] 时述有,白杨,姜春霞,等.电工电子实验教学管理系统的研究[J].实验技术与管理,2008,25(10):89-91.

[5] 王法玉.基于Asp.net的实验教学管理系统设计与实现[J].实验技术与管理,2006,23(9):62-64.

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[7] 程友林.本科实验教学过程网络化管理系统建模与实现[D].武汉:武汉理工大学,2013.

[8] 李密生,忻圣婷,肖欣.基于校园网的实验教学管理系统的设计[J].实验室科学,2014,17(2):61-63.

[9] 赵峰.实践教学网络化管理系统的构建与应用[J].实验室研究与探索,2007,26(2):106-107.

[10] 李建楠,刘玉峰,李春晖.高校实验教学管理系统的研究与构建[J].中国现代教育装备,2011(1):100-102.

[11] 张勇,肖利.基于WEB的实验教学管理系统的设计[J].吉林师范大学学报:自然科学版,2009,30(4):112-115.

[12] 唐兵,郑艳兵,郑容.学分制下的实验教学管理系统[J].实验技术与管理,2005,22(6):59-63.

[13] 李泰峰,段培俊,刘志军,等.基于WEB的创新性实验教学管理系统的设计与实现[J].电子科技大学学报:社会科学版,2008,10(1):56-60.

[14] 路芳瑞,石河太,张扬.基于C/S与RIA的实验教学管理系统的设计与实现[J].实验室科学,2012,15(6):97-99.

Functional planning and designing of open experimental teaching management system

Li Zhongxin，Lü Weiwei，Zuo Jianhua，Zhu Yanyan

(School of Mechanics and Vehicles，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China)

Based on the exploration of the basic principles for the construction of the experimental teaching management system, the management system for the open experimental teaching is functionally planned and designed. During the construction of this system, School of Mechanics and Vehicles at Beijing Institute of Technology followed the principles of efficiency, openness, applicability and reliability, making the system more complete with the laboratory management and experimental teaching management functions which include the course information release and maintenance, the experimental process management, the experimental report and score management, the information inquiry and the statistics, etc.,which improved the experimental teaching management level.

experimental teaching management system； open laboratory； laboratory planning

10.16791/j.cnki.sjg.2016.11.038

计算机技术应用

2016-04-05

北京理工大学第十批教改立项重点项目(BITJG2015ZD004)；北京理工大学实验室研究项目(2014BITSYC01)

李忠新(1979—),男,山东烟台,博士,高级实验师,主要研究方向为机械制造专业实验教学、实验室建设与管理.

E-mail：lzx30526@bit.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2016)11-0153-04