基于物联网的教学管理系统设计与实现

文/贾世奎 樊明睿

职业教育的目标是培养实用型人才，既重视理论知识的传授，更重视实践能力的训练，要求教学体系和训练体系相匹配，理论和实践相协调。目前多数职业学校采取了传统的教室+实训场地的形式完成教学，然而这种教学模式在教学资源利用率和教学评价的及时性方面存在缺陷，如何弥补这种缺陷进而提升职业学校的教学效率是摆在职业教育改革面前的一大问题。物联网是联通物品与互联网的一种扩展性、延伸性网络，实现对物品的识别、追踪、监督和实时管理，有利于提升管理的效率和水平。对于教学管理工作来说，利用物联网的特性开展教育教学改革，能够构建先进的教学管理系统，使信息管理技术融入教学，通过物联网帮助教师搭建知识的架构，布局教学计划，优化学生的学习体验，从而提升职业学校的教学水平。因此，本文基于物联网技术，结合职业学习教学需求，尝试设计了一套智能化的教学管理系统，为职业学校网联网技术的发展提供理论指导和实践参考。

1 职业学校教学管理系统的需求分析

由于职业学校理论学习和实践训练的特殊性，在教学管理系统设计的过程中必须使教学的理论知识与实践训练联系密切，让理论知识能够学生的实操，实操的结果也能及时反馈到教师手中，教师也能利用技术有针对性地提升学生的知识水平。在实际的教学中，实操训练的项目时间和内容并不完全一样，学习的考核和学生出勤率考核也是关系到教学管理的重要问题。因此，系统需要对接多个接口，涵盖教师、学生和管理员三方面主要的功能需求。

教师方面的需求主要包括了在线的授课，课件的制作，在线的指导，学生问题的收集和管理，实训的安排，实训情况的管理，理论习题的批改，学生学习情况的统计等。

学生方面的需求主要包括了账户的注册，系统的登录，课题的回顾，实训课程的选择，学习顺序的管理，作业的上传与修改，问题的上传与修改等。

图1：数据库连接代码

管理员方面的需求主要包括了安全管理，权限的设置，对多个平台的对接和数据问题等。

将以上三大方面的需求设计成为四大模块，主要包括了系统管理功能、教学资源管理、教学功能管理和学习反馈四大模块。

系统管理模块主要包括权限管理、用户管理和日志管理。

教学资源管理模块主要包括课程管理、理论学习管理和实训学习管理。

教学功能管理模块主要包括学习功能、授课功能、实训管理、成绩管理、教学统计和实训计划。

学习反馈模块主要包括理论课程反馈，实训课程反馈，学习计划的通知和布告。

这四个功能模块和细分出的十五个具体的小功能模块组成了教学管理系统的大体框架。

2 职业学校教学管理系统的设计方案

图2：系统登录功能代码

职业学校教学管理系统的设计选择基于J2EE的三层MVC三层架构，程序语言为JAVA，关联型数据库为采取了B/S体系结构的ORACLE RDBMS，系统服务器为Weblogic。

系统的结构是三层体系架构，每一层之间的逻辑明晰，功能清楚，能够提升操作效率，缩减系统的开发周期，减轻后续维护的程序。系统的操作流程为，用户登录系统，发出业务的处理请求，代码通过内置的程序对应相应的功能模块，功能模块将请求代码转换为业务逻辑完成处理，若处理需要反馈则会生成反馈信息发送到客户端。

3 职业学校教学管理系统的实现

3.1 职业学校教学管理系统的总体概述

基于物联网的教学管理系统的网络布局为三层，分别是网络中心层、网络支干层和工作站交换层。中心的交换机和中心的服务器连接组成了中心网络层，UTP交换口连接了二级的交换机和中心网络层，再下一级的工作站交换机和网络支干层连接组成了工作站交换层。这种系统的网络连接方式能够实现教学系统的双向交流，实训室、教室、教研室、办公室、多媒体系统、远程系统等多个终端连接和操作。

系统完成之后，选择终端和安装的路径，通过安装程序完成安装。程序安装完成，有在线升级、文件下载和文件查找的功能。

安装程序之后启用IP转发功能，设置网关、TP地址和子网掩码。

用户登录系统之后能够显示不同用户之下的所有功能，菜单栏包括了所有功能，右侧时间县市区显示当前的日期和时间，教师能够实时监控实训室、教室的情况，也能收集学生的成绩信息，能够利用工具栏中的工具进行管理和监控。

职业学校教学管理系统为教师设置了两种操作模式，第一种操作模式是教学模式，能够为教师提供签到、抢答、课件制作、监控、作业管理、实训计划管理和考试，第二种操作模式是Windows操作模式，用于常规的Windows操作。

3.2 职业学校教学管理系统教学集中控制功能实现

职业学校教学管理系统教学集中控制功能主要有网络中控、本地中控、远程中控、网络流量检测和教学状况的远程监控五个方面。

该系统能够在职业学校中基于网络将各个工作台连接起来，监控多个教学设备，实现对教学设备的远程操控。

若没有网络可以利用多媒体实现对本地教学设备的控制和管理。

基于物联网也能对其他教室的设备进行远程的信息控制，掌握各个客户端的使用情况，尤其是分析实训基地学生的实训状况。

网络流量的检测是对系统运行的保障，掌握各个端口数据的连通和传输情况，对数据实时监控。

该系统也能为教师的教学工作进行辅助，教师用户可选择查看教师的教学情况，对实训的过程进行录像，掌握学生的训练情况并随时进行回放，一方面提升了教学的质量，另一方面也有利于优化教学过程中的纪律，营造良好的教学环境。

3.3 职业学校教学管理系统主要程序代码的实现

数据库连接的代码如图1所示。

系统登录功能代码如图2所示。

4 结语

职业教育发展和信息技术的进步促使越来越多的技术型教学方法进入职业教育领域。基于物联网的教学管理系统能够实现多个教学设备的管理和控制，有利于多媒体教学的开展，更有利于职业教学理论实践两手抓的教学模式。在职业教育信息化建设的背景之下，对教学管理系统的设计与实现是提升教学效率，保证教学质量的重要方式。