基于過程管理的實驗課程管理系統設計與實現

張 乃 龍

(北京工業大學 機電學院， 北京 100124)

0 引 言

實驗室是高校進行實驗教學的重要基地，對培養學生創新能力和工程實踐能力具有重要作用。然而由于專職實驗技術管理人員一直被看成教輔人員，因此實驗室建設得不到應有的重視，導致實驗教學管理、教學隊伍建設等滯后，無法有效地發揮實驗教學應有的作用[1]。

為了增強實驗室對學生實踐能力和創新能力的培養[2-3]，各高校根據學生培養要求開設了大量開放實驗，并結合開放實驗管理需求，開發了適合本校情況的開放實驗室管理系統，提高了開放實驗管理的效率[4-9]，但對于正常的實驗管理論述較少。結合卓越工程師培養計劃對實驗課的要求，從我校機械設計實驗中心存在的矛盾和問題入手,對日常實驗室課程管理和實驗預約等方面的問題進行了剖析,基于實驗課程過程管理的理念自主設計開發了一套實驗課程管理系統。該系統作為課程管理、實驗預約、學生管理和考核的重要平臺,大大提高了實驗課程管理的規范化、課程考核的公開化和公平性。

1 實驗中心現狀

1.1 實驗室管理跟不上實驗教學的要求

我校機械設計實驗中心承擔了學校14個班級的機械原理和機械設計的實驗教學工作，實驗室僅有1名專職教學老師，1名實驗管理教師，還承擔了部分科研課題，實驗教學和實驗管理任務較重。

傳統實驗管理中實驗室和理論教學老師、學生無有效溝通渠道，學生和老師不了解實驗室教學安排，導致學生進實驗室后盲目亂撞，實驗初期秩序混亂，多個班級同時上課時經常出現學生走錯教室現象。

1.2 非機類專業實驗課預約不方便

非機類專業實驗沒有單獨開課，實驗時間要根據課堂教學進度來安排，因此各班實驗時間不確定，實驗預約時需要理論教學老師協調學生和實驗室老師時間，往往由于教師不了解實驗安排情況，要協調多次才能確定具體實驗時間和地點，給雙方造成較大不便。

1.3 學生不重視實驗、應付實驗現象嚴重

由于實驗教學缺乏嚴格的考核機制，學生認為只要參與了實驗，期終考核老師就會給予通過，所以存在普遍不重視實驗課，實驗走過場、實驗前不預習、實驗過程不思考、實驗報告抄襲等問題，使預定實驗教學目標無法實現。

2 實驗課過程管理及管理系統設計目標[10-12]

針對機類專業實驗課獨立設課和能力培養需求，對實驗內容進行改革，增強學生實驗過程管理，嚴格出勤和實驗、作業考核制度，加強每次實驗的考核，最后綜合評定期終成績，不滿足條件的終期考核不予通過。

設計實驗課程管理系統[13-15]，實現實驗教學信息、課程安排、學生考核結果即時公布；非機類課程的任課教師能夠隨時掌握實驗室教學安排情況，實現自主選擇實驗上課時間；學生能夠隨時查看實驗時間和地點、實驗要求以及實驗考核成績，杜絕終期人情分，增強考核成績公平、公開、公正性。

3 系統設計

3.1 系統架構設計

根據系統用戶分散的特點，系統采用基于B/S結構的三層體系架構，包括用戶界面層、業務邏輯層和數據訪問層，見圖1。用戶界面層采用ASP.NET進行開發，用戶只需利用Web瀏覽器登陸實驗室網站即可使用該系統；業務邏輯層和數據訪問層采用C#高級語言進行編程，實現系統的快速開發；數據庫采用免費的開源數據庫軟件MySQL，避免版權問題，節約系統開支。

圖1 系統體系架構

3.2 系統功能模塊

系統主要包括主頁、信息查詢、實驗管理和系統管理四大模塊，并設有3個級別的訪問權限，不同級別的用戶可訪問的功能不同。系統功能框架如圖2所示。

(1) 主頁模塊。主頁實現預約課程瀏覽，2 h自動刷新，以便及時更新課程預約信息。一方面用戶登錄該系統可瀏覽當前已預約的課程，了解自己上課時間及地點；另一方面，系統服務器主機與實驗室外信息大屏幕連接，服務器始終顯示主頁，主頁自動刷新數據功能可使實驗室老師、實驗助管等人員及時了解當天實驗課預約情況，及時進行實驗準備工作，學生來上課時也可通過信息大屏幕了解上課地點。

(2) 信息查詢模塊。信息查詢模塊包括用戶課程、考評信息查詢功能和預約課程查詢功能。普通用戶登錄系統可通過考評信息查詢功能查詢個人出勤情況、實驗和作業考核成績，也可查詢本班已經預約的課程上課時間及地點。教師登陸后可通過用戶課程查詢本人預約的實驗并進行管理。

(3) 課程管理模塊。該模塊包括課程管理、課程預約、課程大綱和學生考評等功能。系統管理員通過課程管理功能對當前實驗室開設的實驗課程進行管理；任課教師可通過課程預約功能進行實驗預約并可上傳課程大綱；學生可通過課程大綱網頁下載相應課程大綱進行預習；實驗室老師定期通過學生考評功能對當前學生出勤情況、實驗情況和作業進行打分，讓學生及時了解自己上課情況，對上課不認真的學生起到提醒和督促作用。

(4) 系統管理。該模塊包括用戶管理、已預約課程管理和學生管理。管理員擁有最高權限，可以進行網站的用戶管理、課程管理和學生管理，還可以調整已預約課程等。課程管理主要實現添加、刪除、編輯實驗功能，學生管理主要上傳本學期上課學生名單，方便后期學生考評的網絡化。已預約實驗管理是管理員對已預約的實驗進行管理。

4 系統主要功能的實現

(1) 系統主頁。利用ASP.NET應用程序文件Global.asax提供的在一個中心位置響應應用程序級或模塊級事件的方法，對主頁進行定時刷新，自動實時顯示最新實驗課程安排信息。如圖3所示。

(2) 課程預約。用戶選擇預約實驗時間，可指定日期，也可通過選擇第幾周星期幾指定實驗日期，然后選擇實驗名稱、實驗具體時間，輸入預約班級和實驗人數完成實驗預約。實驗老師可根據實驗人數進行相關實驗器材的準備。

圖3 系統主頁

(3) 學生管理。任課教師通過學校教務系統網站下載本學期上課學生名單，保存為Excel格式，點擊選擇文件進行批量導入，系統自動提取學生姓名、學號、專業等信息并存入后臺數據庫。

(4) 學生考評。教師用戶可通過姓名、學號或班級查詢需要考評的學生名單，然后通過界面選擇相關考評內容完成考評。如圖4所示。

圖4 學生考評界面

填寫考評時，可通過點擊標題欄復選按鈕，系統自動復制第一行考評結果到所有行，方便于班級考核。

(5) 考評信息查詢。學生登錄系統后可通過姓名、學號或班級查詢學生考評成績。

(6) 已選課程管理。管理員可根據實驗室具體安排情況，調整已預約的實驗。登錄系統后，進入已預約實驗課管理界面，顯示當前已預約的全部課程信息，用戶可選擇需要調整的實驗進行修改或刪除。

5 結 語

充分利用實驗課程對學生進行創新能力和工程實踐能力培養的作用是顯而易見的。只有嚴格課程管理，讓學生逐步認識到實驗的重要性是做好實驗的第一步。通過實驗課程管理系統的開發，一方面方便了教師和學生方便使用實驗室資源，另一方面，通過嚴格實驗室考核制度，實行公平、公開考核，從逐步強制學生重視實驗到學生真正關注實驗，增強實驗對學生創新能力和工程技能的培養。系統經過2年的運行和完善，大大提高了實驗室的管理水平。

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·名人名言·

沒有實驗，任何新的東西都不能深知。

——培根