高校實驗教學(xué)管理信息化的探索

摘要本文對專業(yè)實驗教學(xué)、實驗設(shè)備信息化管理等問題進行探討，闡述了基于Web的實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計思想，以及應(yīng)用ASP技術(shù)實現(xiàn)其前臺和后臺信息交互的方法及過程，探索一個能提高實驗教學(xué)質(zhì)量和管理水平的實驗教學(xué)管理新模式。

關(guān)鍵詞 實驗教學(xué)；管理系統(tǒng)；B/S結(jié)構(gòu)

中圖分類號：G424.31 文件標示碼：A文章編號：1671-489X（2007）10－0004-04

Exploration on University Experiment Teaching Management Informationization//Zhang jie，Bao Zhengwei，LinMuhui

Abstract The paper has a discussion on the problems of subject experiment teaching and information management of experiment equipment， sets forth the development and design idea based on the Web experiment teaching management system， as well as realizing its interactive method and process at foreground and background with ASP technology， and seeking a type of new experiment teaching management mode which could promote teaching quality and managing level.

Key words experiment teaching; managing system; B/S instruction;

Author's address College of Educational Science Technology， Fujian Normal University， Fuzhou 350018

1 實驗教學(xué)管理的現(xiàn)狀和問題

專業(yè)實驗室擔(dān)負著鞏固、發(fā)展課堂教學(xué)，培養(yǎng)、提高學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力的重要任務(wù)，更是開展科研活動的基地。目前專業(yè)實驗室的建立和發(fā)展基本實現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生教學(xué)設(shè)計能力、構(gòu)造和維護物態(tài)教學(xué)系統(tǒng)能力、教學(xué)媒體開發(fā)和應(yīng)用能力、科學(xué)研究能力、管理能力的實驗教學(xué)目標。但隨著教育信息化發(fā)展，實驗教學(xué)管理由于缺乏信息化管理支持環(huán)境，在教學(xué)管理中存在諸多問題。

1.1 不能及時提供實驗教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)支持功能

由于缺乏實驗教學(xué)支持平臺，教師不能給學(xué)生提供豐富的實驗教學(xué)資源支持，學(xué)生無法下載某些多媒體課件或通過在線視頻播放、動畫模擬的方式進行實驗預(yù)習(xí)，實驗效果受到影響。

1.2 師生互動困難，管理不便

新校區(qū)建成后，教師到新校區(qū)開展教學(xué)工作結(jié)束后經(jīng)常匆匆離開，與學(xué)生交流的時間和機會都非常有限。另外，教師與學(xué)生之間傳送文件經(jīng)常通過QQ或者e-mail進行，一方面?zhèn)魉退俣缺容^慢，另一方面管理極不方便。教師和學(xué)生均希望有一個能夠方便地進行溝通的平臺，如以答疑、在線聊天室、論壇等方式進行師生交流，促進教學(xué)目標的實現(xiàn)。

1.3 難以對實踐教學(xué)進行綜合性評價

實踐教學(xué)是教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生動手能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，包括實驗教學(xué)、多媒體作品比賽、課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括學(xué)生與教師的安排、分組及撰寫報告、評定成績等。目前難以對實踐教學(xué)進行整體管理，更無法對實踐教學(xué)進行綜合性評價。

1.4 難以解決實踐教學(xué)中對教師工作量的考核

實踐教學(xué)中對教師工作量的考核，是按照教師的業(yè)務(wù)職責(zé)范圍和工作內(nèi)容進行具體量化考核。目前都使用手工記錄，難以準確計算工作量，在教學(xué)實踐工作中易產(chǎn)生忙閑不均、職責(zé)不清等弊端，難以促進教師工作積極性的提高。

1.5 難以掌握實驗室儀器設(shè)備的分布、使用現(xiàn)狀及構(gòu)成明細

一門實驗課程對應(yīng)多個實驗項目，同一門實驗課程的不同實驗項目可能對應(yīng)不同的實驗室，不同的實驗項目所需的儀器設(shè)備也不盡相同。實驗室的儀器設(shè)備分布、使用現(xiàn)狀以及構(gòu)成明細，對實驗管理人員來說，更難以確切掌握。實驗安排不合理，儀器設(shè)備和器材利用率不高，導(dǎo)致實驗教學(xué)資源浪費。

因此，針對實驗課程，非常有必要建立一個基于Web的實驗教學(xué)管理系統(tǒng)。覆蓋全校的校園網(wǎng)絡(luò)為建立基于Web的管理信息系統(tǒng)提供了良好的基礎(chǔ)，隨著計算機的普及，為管理系統(tǒng)的運行和維護提供了人員和設(shè)備保障。另外，管理系統(tǒng)的建立也有利于院系領(lǐng)導(dǎo)及時全面地了解實驗教學(xué)情況。針對實驗課程的教學(xué)特點，筆者設(shè)計開發(fā)了一套實驗教學(xué)管理系統(tǒng)，下面對此予以介紹。

2 基于Web的實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 系統(tǒng)設(shè)計目標

基于Web的實驗教學(xué)管理系統(tǒng)應(yīng)當具備這樣的功能：能夠提供實驗教學(xué)過程支持功能，主要包括實驗課程管理以及實驗教學(xué)活動各環(huán)節(jié)的支持功能，如提供可靈活定制的課程框架和自主編輯的實驗內(nèi)容框架，由此來展示教師的主導(dǎo)作用；通過在線論壇、實驗報告網(wǎng)上閱改、在線聊天室、資源共享空間等一系列工具構(gòu)建了一個可協(xié)作、討論、交流、相互幫助的學(xué)習(xí)情境，支持學(xué)習(xí)者的協(xié)作交流；提供豐富的實驗資源，方便教師和學(xué)生使用。在此過程中，既可通過課程信息、實驗資源的組織發(fā)布來發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又可通過提供豐富的實驗內(nèi)容和資源來促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

要實現(xiàn)這些目標，系統(tǒng)的設(shè)計必須遵循以下原則：（1）較快的響應(yīng)速度和較高的工作效率；（2）充分利用現(xiàn)有資源，包括局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)資料等，盡量減少重復(fù)投入；（3）適應(yīng)能力強，可擴充，易維護，操作簡單；（4）有效處理數(shù)據(jù)訪問的并發(fā)操作。

2.2 實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的功能需求分析

經(jīng)過廣泛的調(diào)查和訪問，結(jié)合本單位實驗教學(xué)的實際情況，筆者了解到各類實驗教學(xué)人員希望利用本系統(tǒng)完成以下工作：

2.2.1 教師

教師在實驗教學(xué)中需要完成的工作包括實驗材料的發(fā)布，實驗作業(yè)的管理（包括實驗作業(yè)的發(fā)布、接收、批改、反饋），實驗教學(xué)信息的記錄，與學(xué)生之間關(guān)于實驗信息的交流，查詢教學(xué)儀器的使用及在崗狀況，申請/預(yù)約實驗，上傳、下載相關(guān)的實驗教學(xué)資源。

2.2.2 學(xué)生

學(xué)生在實驗教學(xué)中需要完成的工作包括察看實驗安排信息（包括實驗課程的停、調(diào)等情況），實驗內(nèi)容的預(yù)習(xí)，實驗報告的提交，察看實驗報告的成績以及教師對實驗報告的評價，與教師進行實驗內(nèi)容的交流，下載實驗相關(guān)的學(xué)習(xí)資源。

2.2.3 實驗員

實驗員在實驗教學(xué)中需要完成的工作包括實驗設(shè)備的管理（包括實驗設(shè)備的入庫、出庫、借用、報損等），實驗課表的安排，實驗變更信息的發(fā)布。

2.2.4 系統(tǒng)管理員

系統(tǒng)管理員是整個實驗教學(xué)系統(tǒng)的管理人員，具有最高的權(quán)限，他可以完成以下工作：網(wǎng)站欄目的設(shè)置，網(wǎng)站新聞的發(fā)布，各類人員的管理（包括添加、刪除人員名單，授予不同人員以不同的訪問權(quán)限等），對各類人員發(fā)布的信息和資源的管理，網(wǎng)站的初始信息的管理，各種統(tǒng)計信息的管理等。

2.3 實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的模塊設(shè)計

基于上述的功能需求分析，本系統(tǒng)采用了針對不同用戶設(shè)計不同的功能模塊的方法，分別為教師、學(xué)生、實驗員、系統(tǒng)管理員設(shè)計了不同的操作模塊。各類人員通過身份認證之后，分別進入自己的工作界面中，避免受到其他干擾信息的影響，從而有效提高工作效率。同時，各功能模塊依據(jù)各類人員實際的工作流程進行設(shè)計，能有效滿足各類人員對實驗教學(xué)的需求。

基于Web的高校實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-圖5所示：

3 基于Web的實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 軟件結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)平臺的選擇

基于前述的功能需求和系統(tǒng)設(shè)計，基于Web的高校實驗教學(xué)管理系統(tǒng)采用了B/S結(jié)構(gòu)。相對于C/S結(jié)構(gòu)而言，B/S結(jié)構(gòu)對用戶端的要求比較低，不用安裝除瀏覽器以外的任何軟件即可訪問系統(tǒng)，用戶只要掌握基本的瀏覽器使用技術(shù)便可無障礙的使用本系統(tǒng)，有利于本系統(tǒng)的推廣。同時，采用B/S結(jié)構(gòu)可以有效降低系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體擁有成本（TCO）。

在系統(tǒng)平臺的選擇上，本系統(tǒng)采用了Windows 2003 Server+Sql Server 2000 +ASP.NET的組合。Windows 操作系統(tǒng)是目前使用最為廣泛的PC操作系統(tǒng)，也是用戶最熟悉的操作系統(tǒng)，基于Windows操作系統(tǒng)的軟件也更容易被用戶接受。Windows 2003 Server 的IIS（Internet Information Server）版本為6.0，與以前的IIS相比較，IIS 6.0在穩(wěn)定性、安全性上有了較大幅度的提升，更適合作為網(wǎng)站的服務(wù)器軟件。同時，IIS 6.0對.net技術(shù)提供良好的支持，符合Web程序開發(fā)的潮流，便于本系統(tǒng)將來的升級換代。在后臺數(shù)據(jù)庫方面，本系統(tǒng)采用了MS SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。MS SQL Server 2000是目前使用最為廣泛的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之一，它可以使用戶方便、快捷地管理數(shù)據(jù)庫，同時它使用了工業(yè)界最先進的數(shù)據(jù)庫構(gòu)架，使用了最新的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)。在安全性方面，MS SQL Server 2000增強了保護防火墻內(nèi)和防火墻外的數(shù)據(jù)的措施，可以保護數(shù)據(jù)不受損害。

在編程語言的選擇上，本系統(tǒng)選擇了ASP.NET技術(shù)。ASP.NET作為微軟推出的替代asp并希望能與Java抗衡的產(chǎn)品，為用戶提供了豐富的Web功能，即使用戶只掌握很少的編程經(jīng)驗也能開發(fā)功能強大的應(yīng)用系統(tǒng)。同時，ASP.NET為MS SQL Server提供了非常良好的支持，為系統(tǒng)開發(fā)中的數(shù)據(jù)訪問提供了極大的便利。本系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺完全基于微軟的軟件平臺，軟件之間具有無縫銜接的特點，對于提高系統(tǒng)的訪問效率以及安全性具有良好的保障。

3.2 各功能模塊的實現(xiàn)方式

常見的高校實驗教學(xué)管理系統(tǒng)一般將系統(tǒng)劃分為實驗教學(xué)、實驗儀器設(shè)備管理、實驗教學(xué)資源管理、實驗交流、新聞信息等幾個模塊。各類實驗教學(xué)參與人員在各模塊中面對同樣的操作環(huán)境，難以快速有效地找到自己所需的資源和信息。同時，這樣的模塊設(shè)計使用戶在訪問某個功能時需要進入多級頁面，降低工作效率。

為了避免這種模塊設(shè)計帶來的問題，本系統(tǒng)以參與實驗教學(xué)的人員類別作為系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)，分別為教師、學(xué)生、實驗員和管理員設(shè)計自己的操作模塊。各類人員從主頁面登錄系統(tǒng)，進入相應(yīng)的操作環(huán)境后，面對的都是與自己的工作相關(guān)的信息。例如，教師從主頁面登錄進入系統(tǒng)后面對的是教師工作界面，在這個界面上，教師收發(fā)的作業(yè)是自己本學(xué)期教授的學(xué)生的作業(yè)，答疑的是自己的學(xué)生提出的問題，布置作業(yè)的對象只能是自己的學(xué)生，只為自己的學(xué)生提供相關(guān)課程的學(xué)習(xí)資源等等。同理，學(xué)生經(jīng)主頁面進入學(xué)生界面后，每位學(xué)生只能給為自己授課的教師提交作業(yè)、發(fā)出問題、查詢自己的作業(yè)的批改情況。每位實驗員只能管理自己實驗室的實驗設(shè)備，只能安排自己管理的實驗室的實驗課表。這種設(shè)計方式具有很強的針對性，由于通過程序設(shè)計排除了與用戶無關(guān)的信息的干擾，系統(tǒng)用戶能更準確、更方便地進行系統(tǒng)的操作。

系統(tǒng)中各種信息的統(tǒng)計是一個先進的信息管理系統(tǒng)所必備的功能。本系統(tǒng)以用戶類型進行模塊設(shè)計，為系統(tǒng)信息的統(tǒng)計、分類帶來了方便。每個用戶從登錄開始，他的所有的操作信息都將被本系統(tǒng)分門別類地記錄在數(shù)據(jù)庫中。利用系統(tǒng)統(tǒng)計信息可以進行數(shù)據(jù)分析，為實驗教學(xué)提供科學(xué)的依據(jù)。例如，教師對學(xué)生關(guān)于某個學(xué)科或某個實驗提出的問題進行分析，可以有效掌握學(xué)生對這個學(xué)科或這個實驗的學(xué)習(xí)情況，便于教師及時提供反饋信息，改變教學(xué)策略，更改教學(xué)內(nèi)容，更好地應(yīng)對學(xué)生出現(xiàn)的變化狀況，提高自己的教學(xué)質(zhì)量和水平。教師也可以通過分析學(xué)生的訪問統(tǒng)計情況（訪問頻率、停留時間等），來掌握學(xué)生對某個學(xué)科或某個實驗項目的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣等情況。

4 結(jié)束語

本文所介紹的基于B/S結(jié)構(gòu)，采用SQL、ASP為開發(fā)工具的實驗教學(xué)管理系統(tǒng)，可以方便進行信息采集、信息更新、信息處理，也有助于實驗教學(xué)管理。因而開發(fā)基于Web的實驗教學(xué)管理系統(tǒng)對于促進教學(xué)管理向科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化、無紙化的方向邁進具有重大作用，是一個有很好應(yīng)用價值的教學(xué)管理系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在：（1） 使實驗教學(xué)管理更加科學(xué)、高效；（2）系統(tǒng)為師生交流提供了良好的互動平臺；（3）學(xué)生能隨時了解自己的實驗表現(xiàn)情況及實驗成績；（4）減輕了任課教師，特別是主講教師的工作負擔(dān)（教師利用本系統(tǒng)發(fā)布作業(yè)信息，收取、批改學(xué)生作業(yè)，對學(xué)生進行輔導(dǎo)答疑，向?qū)W生提供學(xué)習(xí)資源）；（5）學(xué)生利用本系統(tǒng)提交作業(yè)，咨詢學(xué)習(xí)中的問題，下載學(xué)習(xí)資源。由于本系統(tǒng)通過學(xué)校的服務(wù)器進行發(fā)布，學(xué)生和部分接入校園網(wǎng)的教師通過本系統(tǒng)進行資源交換非常方便，突破了利用公網(wǎng)進行信息交流帶來的速度限制，同時也克服了使用ftp進行資源交流帶來的安全問題和管理不便的問題。

當然，本系統(tǒng)也存在尚需改進的方面，如本系統(tǒng)還未提供虛擬實驗平臺，在統(tǒng)計信息的圖形化表示方面不盡如人意。該系統(tǒng)稍作修改，即可用于其他實驗課程的教學(xué)管理。因此，筆者希望通過本系統(tǒng)的開發(fā)帶動其他專業(yè)學(xué)科的實驗教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化，以適應(yīng)學(xué)校管理信息化的發(fā)展趨勢。