基于B/S的智能化线上实践教学管理系统研究与实现

蔡小华 蔡浩 叶永博 刘顺超

摘  要：针对以制造工程训练为代表的实践教学过程中的教学管理难题，设计了一套基于B/S的智能化线上教学管理系统，综合实现用户管理、实习排课、成绩管理、开放管理、物料管理五大功能。基于排课模板思维的实习排课模块极大减小了教师教学管理工作量，提升了教学管理水平;通过开放管理模块提高教学设施空闲时段利用率，并有效解决了特殊学生学习的需求。可见，通过此教学管理系统，可以有效地增强教学资源的利用，实现对学生的个性化培养。

关键词：制造工程训练;实践教学;线上教学管理系统;个性化培养

中图分类号：G642 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）07-0160-04

Abstract： Aiming at the teaching management problems in the practical teaching process represented by manufacturing engineering training， a set of intelligent online teaching management system based on B/S is designed to realize user management， practice scheduling， achievement management， open management and materials. Manage five major functions. The practice scheduling module based on the scheduling template thinking greatly reduces the workload of teacher teaching management and improves the teaching management level; improves the utilization rate of idle time of teaching facilities through the open management module， and effectively solves the needs of special students' learning. It can be seen that through this teaching management system， the utilization of teaching resources can be effectively enhanced， and the individualized training of students can be realized.

Keywords： manufacturing engineering training; practical teaching; online teaching management system; individualized training

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一、概述

制造工程训练作为理工科学生实践教学环节中的一个重要组成部分，对培养学生的动手能力与创新意识发挥着重要的作用，在高等教育中具有其它课程所不能替代的作用[1]。

以中南大学为例，工程训练中心作为本科学生的制造工程训练实践教学基地，每学期需培养的学生人数达到数千人。在10多年的发展过程中， 工程训练中心在硬件设施建设上得到了很大的发展。工程训练的教学内容与传统金工实习的教学内容相比，无论从深度和广度上都发生了深刻的变化。工程训练的教学内容既保留了原来车、铣、刨、磨、钳、铸、锻、焊等传统加工工艺，同时增加了数控加工技术实习、特种加工技术实习， 并根据自身的特点增加了特色项目和创新项目训练。

在国家“中国制造2025”、“互联网+”的战略背景环境下，如何高效提高制造工程训练教学质量，以培养大批具有高素质、高创新能力的工程科技人才成为亟待解决的问题[2]。

二、智能化线上实践教学管理系统的现状与必要性

随着我国高等教育的快速发展， 对制造工程训练实践教学提出了新的要求，原有的教学体系和管理方式已不适应当今高等教育的发展。因此，只有正视目前实践教学所遇到的困难， 积极寻求解决问题的方法和措施， 才能在培养学生的动手能力、创新意识和综合素质上发挥更大作用[3]。

工程训练中心要发展，实践教学质量要提升，离不开硬件设施的投入、教师队伍的建设、教学体系的创新和教学内容的创新[4]。然而，科学有效的管理则是实施实践教学的基础和保障，管理水平在很大程度上反映了实践教学的水平。

基于制造工程训练向着工业化与信息化深度融合的方向发展，其内容和内涵在不断丰富。因而，教学管理工作变得日益繁重和复杂，传统的人工管理模式越来越凸显出工作量大、效率低、时效性差、信息反馈不及时等诸多问题。这不仅给教学管理者带来了很大的工作强度和压力，也制约了实践教学的发展。实践教学的信息化、智能化管理已迫在眉睫[5]。因此，许多高校都在如何利用现代信息技术，以信息化手段代替繁琐的人工管理方面作了积极地探索和实践。中南大学工程训练中心与时俱进，结合全国各高校实践教学的普遍情况，研究并实现了一套智能化线上实践教学管理系统。

三、智能化线上实践教学管理系统总体设计

作为智能化的线上实践教学管理系统，其应在确保用户信息安全、请求响应迅速的基礎上，尽可能简化用户操作。实践教学管理系统需要实现用户管理、实习排课、成绩管理、开放管理、物料管理五大功能，各功能简介如下：

（一）用户管理

建立用户的数字档案，实现创建学生账户、教师账户、管理学生信息、教师信息、教师权限的功能。

学生隶属于实习批次，教师隶属于教师组。每个教师组中对应具体的打分项，作为教师评分项目的依据，即教师组中的教师只能对对应的打分项进行打分。

（二）实习排课

与常规的教务系统选课程序——“教师放课、学生选课、教师审核、确定课程”不同，实践教学管理系统通过教师排课的方式确定课程。此模块需要实现课程管理、教师排课、课表查询的功能。

为实现教务老师对学生的便捷排课，我们利用排课模板的思想对排课过程进行优化。排课模板中具有实习课时、实习小组、实习课程的具体信息，只需要再指定某批次实习课时对应的具体时间，即可完成对此批次的排课。具体操作流程见图1;针对转专业学生、退伍大学生等特殊情况，我们设置了特殊学生排课，使其课程可以跨越批次、跨越组，具体操作流程见图2。

（三）成绩管理

实践教学总成绩由多个成绩加权而成，例如制造工程训练总成绩由基本训练（如车削、钳工等操作训练）、项目训练（如小车设计制作等）、理论考试、文明实习等多个课程成绩加权计算而成。此模块需要实现教师打分、总分核算、等级评定、成绩发布的功能。

（四）开放管理

为满足学生在课余时间对实践教学环节自由探索的需求，设置开放教学环节，此模块需要实现开放申请、申请审核、开放公示的功能。

（五）物料管理

在实践教学过程中，由于物料种类繁多、领取频繁，如何管理这些物料是一个很大的挑战。为杜绝多领、多购、冒领的情况，设置物料管理模块，实现物料领取登记、物料申购的功能。

针对物料申购环节，为使资金申报流程更加规范，我们在传统的采购链：申购、审核、采购、入库的基础上，增加了采购报账流程。具体操作流程见图3、图4。

实践教学过程中主要涉及三类人员：学生、授课教师和教学管理人员。其中，面向学生的主要操作是查询排课信息、查询课程成绩、新增开放申请以及查询开放公示;面向授课教师的主要操作是查询排课信息、查询学生列表、录入成绩、物料领取登记、物料申购;面向管理人员的主要操作是用户管理、课程排布、总分核算、成绩发布、开放审核、物料申购审核、信息维护等功能。

四、系统实现

（一）主要技术框架

1. B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式）。B/S构架能够极大地简化系统的开发、维护和使用，通过游览器同服务器之间的数据交互即可实现系统功能。本系统采用B/S结构。

2. Spring Boot及其他框架技术。本系统采用Spring Boot 开发框架，其主要包括Ioc、AOP、 Spring-MVC、Spring JDBC等功能模块，得益于此我们可以把重心放在业务应用逻辑层面，而无需关注底层逻辑是如何实现的。安全方面我们采用了更为轻量级的shiro安全框架。web服务器方面我们采用Spring Boot内置的tomcat框架。使用以上几种框架技术的组合，我们的开发得到了很大程度上的简化，没有冗余代码生成，也没有XML配置文件。在团队协作中我们使用git进行版本控制。使用maven进行包管理。

（二） 数据库设计

本系统采用mysql5.7版本的数据库， innodb作为存储引擎。本系统中数据库的四大模块分别为：用户管理模块，物料管理模块，工训基地开放模块，日常教学事务模块[6]。

1. 用户管理模块

用户管理模块中，将用户分为三类：管理员（admin）、教师（teacher）、学生（student）。

因为教师有不同的职责，所以设置不同的老师分组（teacherGroup）。因为学生有不同的培养学分要求，所以设置有分批（batch）和分组（studentGroup）结构;因为学生有参军入伍、转专业或者降级插入的特殊状况，所以我们分出一个子类——特殊学生（specialStudent）。管理员对这三者有着管理的职责。

教师对应的教师表具有4个字段：tid（工号）、tname（姓名）、role（权限）、t_group_id（教师组号）。

普通学生对应的普通学生表具有5个字段：sid（学号）、sname（姓名）、sclass（班级）、batch_name（批次名）、s_group_id（小组名）。特殊学生表字段与普通学生表相同。

2. 物料管理模块

该模块根据业务需要分为：购买申请表、派发申请表、采购表、报账表、入库表以及物料实体表，表结构如图5。

3. 工训基地开放模块

该模块实现学生场地开放请求审核、教学场地开放公示的功能，表结构如图6。

4. 教学事务安排

该模块实现日常课程安排，以及对课程打分[7]的功能。

五、结束语

制造工程训练是工科院校高等教育一门重要的公共基础课程，具有学生面广、人数多、教学内容多、教学环节复杂等特点。B/S的智能化线上教学管理系统的实现，解决了学生信息存储难、教师排课操作复杂、教学资源利用率低、教学物料管理混乱及满足学生个性化学习等方面的问题;构建了信息化网络教学与制造工程训练课程教学的新型关系;为制造工程训练的教学体系创新改革打下了良好的基础，也必将为新工科的发展发挥重要作用。此系统实用性强、应用范围广，不仅适用于制造工程训练的教学管理，同时能够很好地应用到电工电子实验等其它实践教学环节中。

参考文献：

[1]钱俊.工程训练教务管理系统的设计与实现[J].软件开发与设计，2011（02）：61.

[2]马鹏举.工程实践教学的现状分析与对策研究[J].高等工程教育研究，2011（1）：143-147.

[3]高学亮.工程训练数字化、信息化共享资源的建设与实践[J].制造业信息化，2012（12）：71-72.

[4]曹斌.基于Web的工程训练中心实践教学管理系统研究[J].计算机与信息技术，2007（09）：84-85.

[5]周成.工程训练教学管理信息化的研究[J].高校实验室工作研究，2013（12）：75-76.

[6]罗小芬.基于B/S的高职毕业设计管理系统研究與实现[J].智能计算机与应用，2018（12）：174-176.

[7]梁远博.工程训练成绩管理系统的设计[J].中国现代教育装备，2009（08）：37-38.