基于Web的實驗教學管理系統設計與實現

何俊　周駿

摘 要： 在分析高校計算機實驗教學對管理功能需求的基礎上，采用基于多層設計和組件技術的B/S軟件架構體系，完成了數據庫概念模型設計和數據表物理模型設計。設計并實現了個人網絡云盤、課程教學資源庫、實驗報告管理、實驗簽到管理、Web動態實驗站點在線演示等子系統。

關鍵詞： SQL Server數據庫； 實驗教學； 實驗簽到； 教學資源庫

中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）01-39-05

Design and implementation of experiment teaching management system based on Web

He Jun， Zhou Jun

（School of Computer & Technology， The national demonstration center， Soochow University， Suzhou， Jiangsu 215006， China）

Abstract： In this paper， based on the analysis of the requirements of the college computer experiment teaching， adopting B/S architecture which integrates multilayer design and component technology， the database conceptual model design and physical model design of data tables are completed， and the design and implementation of the subsystems of personal network cloud plate， teaching resources bank， experiment report management， the experiment attendance management and dynamic web experiment site online demonstration are completed too.

Key words： SQL Server database； experiment teaching； experiment attendance； teaching resource bank

0 引言

根據高校課程過程化管理發展方向改革需求，研究和探討了計算機類課程實驗教學管理改革，從機房內課程實驗教學管理到機房外課程實驗教學自主學習相融合。設計并開發了高等院校計算機課程實驗教學過程化管理系統，以學生實驗學習為主體展開設計、以教師輔導為手段進行分析并設計。根據各類用戶的需求，設計了角色權限模型。主體用戶包括學生、教師和系統管理員以及其他臨時用戶，所有功能均圍繞此角色權限和用戶進行設計，以實驗教學管理為主線，同時設計了能代替傳統的點名考勤方式的網上自主實驗簽到系統、網絡云盤、課程資源庫、在線輔導、自主課程測試、課程實驗報告等子系統，以配合實驗教學過程化管理改革[1]。

1 系統總體設計

1.1 系統功能性設計

實驗教學過程化管理系統主要采用SqlServer數據庫、ASP.NET和Ajax技術開發管理軟件，在計算機、電子機電等學院機房實驗教學管理過程中完成實驗簽到->教師實驗內容、課件等資源發布和共享->學生作業提交->教師批改反饋->單元測試->實驗成績錄入->師生信息交流->數據匯總統計查詢等各環節過程化管理和實時監督。主要解決如下問題。

⑴ 實驗課上限定IP地址、時間、課程信息，學生簽到，采用圖示化座位方式杜絕代簽，理論課教師采用計算機或手機點名的方式簽到。

⑵ 實現校園內個人數據的實時存儲，伴隨大學生活，機房內徹底淘汰U盤。

⑶ 教師應用該系統隨時隨地布置作業，通過與QQ和微信等方式實現信息實時推送給學生，學生可提前完成并實現網上提交作業。

⑷ 實現網絡在線考試，教師按單選、多選、填充、判斷、簡答、綜合六大類別完成課程單元試題進行組卷供學生在線練習。學生可課后或課堂內進行自測，自測完后，還可對照正確答案，教師可查看試卷和登記成績。

⑸ 教師收集、自制教學資源，按類別（課件、代碼、參考、視頻、微課等）供學生下載或在線學習。

⑹ 利用本系統進行師生間實時在線答疑、課程互動、信息交流等。

⑺ 改善“Web應用開發”等網站設計類課程的實際應用能力，實現學生設計的頁面和站點能夠簡單輕松發布到該管理系統提供的平臺上，提高學生的認知度和成就感。

⑻ 實現開放實驗室中實驗項目、實驗人員、實驗過程以及實驗時間的管理。

⑼ 解決1-3個月實訓期間的“教”與“學”計算機信息化管理，重點解決實訓人員的管理、實訓內容的管理、實訓完成進度的管理、實訓考核的管理[2-3]。

實驗教學管理系統是針對計算機實驗教學的，本系統所有用戶統一界面，根據用戶角色進行權限分配，限定頁面級訪問以及頁面內按鈕類控件的顯示和訪問。學生用戶采用學號注冊，經教師或系統管理員審核通過后方可登錄。所有用戶進入系統時都必須進行身份驗證。系統管理員具有所有人員管理權限 （包括管理員管理、教師管理、學生管理），實驗報告管理，實驗簽到管理，實驗預約管理（機房機器數，學生數），教學資源管理，Web站點演示管理，在線論壇管理，系統維護。教師具有實驗報告管理、實驗簽到管理、課程資源管理、實驗項目編輯、實驗結果評定、分析實驗效果的權限。

通過實驗教學管理系統，可以及時對資源瀏覽次數進行實時統計，監控作業報告質量，建立教學資源統一和共享庫。實行實驗教學預約機制，使實驗不受時間和空間限制，增強學生自主性。該系統有利于開展綜合性、技術性、校企合作等實驗實訓項目。

根據實驗教學管理分析需求，得出如圖1功能性模塊圖，功能性方面系統具有可擴展性。

1.2 系統數據庫設計

本系統涉及到的主要實體有：教學資源庫resource、微視頻、實驗簽到Checkin、用戶Users、班級banji、課程kc、實驗報告zuoye、云盤file、試題庫、考試test_testtud、選課xuanke、菜單S_Tree、模塊、角色Roles、權限Permissions、基礎表等。表1給出了該系統主要的實體名稱及描述。

2 系統實現

2.1 課程資源庫子系統

課程資源庫子系統為師生提供教學資源的采集、檢索、應用等服務，是校園數字化建設的重要組成部分，是實驗教學過程化管理系統中必不可少的核心元素，是實驗教學其他子系統的數據服務基礎。教學資料一般有文本、音頻視頻、圖形圖像、動畫，以及現在比較流行的微課等。

教師可以按所任課程上傳或下載資源，方便以后多次使用。比如在實驗課上，教師將布置的實驗內容上傳到教學資源庫的“實驗”欄目下，學生就可在該欄目下看到實驗文件，也可進行在線瀏覽或下載。課程資源庫必須包含兩層意義：第一是課程資源庫要能夠促進教育信息化目標的實現；第二是課程資源庫要能夠保證相關課程的有效實施。在課程資源庫子系統中按類別顯示資源文件，資源種類可以添加和修改，并動態展示課程教學所需要的各種類別[4-5]。課程資源庫操作界面如圖2所示。

課程資源庫子系統具體操作為：①進入資源上傳主頁；②選擇上傳類別；③輸入資源標題和概要、選擇上傳文件；④資源上傳；⑤等待資源審核；⑥審核通過后在資源下載頁面中可以瀏覽或下載該資源。操作流程如圖3所示。

2.2 實驗自主簽到子系統

許多高校都實現了用射頻卡作為實驗簽到工具，但實現這一功能需要采購讀卡設備和大量的射頻卡，采購成本過高，另外難以有效控制代簽現象。因此，我們對如何智能高效地簽到和統計上課人數等作了一些研究。這里給出一種簡單實用的方法，通過在線實驗自主簽到的方式來統計上課實到人數。通過由機房座位號和計算機IP惟一確定一臺計算機的位置，利用上機計算機作為簽到工具。由學生自主根據課程上機時間以及教師設置的允許簽到條件進行簽到。實驗簽到模塊圖形化顯示核心代碼如下：

//按7行8列以圖示化方式顯示初時化實驗機房

for （int x=1； x<=7； x++）

{ //初始化表格控件中的行TabelRow控件，以便在Table控

件中動態添加行

TableRow row=new TableRow（）；

for （int y=1； y<=8； y++）

{ //動態添加每行中的圖標實例，按機房實際情況給定

TableCell cell=new TableCell（）；

Image img=new Image（）；

img.ImageUrl=model_roomdetail.computerimageurl；

img.ID="img"+seatnumber.ToString（）；

img.Height=30；

img.Width=40；

Label lbl=new Label（）；

lbl.ForeColor=System.Drawing.Color.Red；

lbl.ID="lbl"+seatnumber.ToString（）；

……

cell.Width=100；

cell.Controls.Add（img）；

cell.Controls.Add（lbl）；

row.Cells.Add（cell）；

}

HolderTable.Rows.Add（row）； //asp：Table服務器控件

}

……

在學生簽到成功后，重新瀏覽該頁，將根據簽到機房座位號修改圖標信息，核心代碼如下：

for （int i=0； i<=dt.Rows.Count-1； i++）

//dt.Rows.Count-1為某機房簽到人數

{ //model_check為簽到表實體

model_check=bll_checkin .DataRowToModel （dt.Rows[i]）；

int seatnumber=model_check.seatnumber；

//簽到學生所在座位號

//根據性別修改顯示有人頭圖像，形象表示簽到

Image img=（Image）HolderTable.FindControl（"img"+

seatnumber.ToString（））；

if （user.Sex=="男"）

img.ImageUrl="../checkin/image/user_man.png"；

else

img.ImageUrl="../checkin/image/user_woman.png"；

}

實驗簽到系統是實驗教學過程化管理系統下的一個子系統，主要完成機房信息管理，允許教師進行簽到設置，簽到處理，簽到查詢與統計，簽到報表打印等一系列管理工作。利用計算機作為簽到工具，實現學生實驗上機課的簽到管理。每臺計算機在一次實驗課內只能簽到一次，以此有效防止了學生的代簽、重簽等問題。使用機位號和IP地址相結合的驗證方式防止了非法客戶機的使用。

3 結束語

基于Web的實驗教學管理系統現已在蘇州大學計算機學院正式投入使用。實踐證明，該系統運行可靠，性能優秀，能滿足500個用戶同時使用。在實驗報告、課程交互等子系統模塊中，利用Ajax技術實現在頁面上彈出Ajax對話框，允許教師給學生反饋信息。我們力求科學有效的進行資源管理，以利于教師組織教學資源，同時利于學生自主學習。對于課程教學資源的組織和管理，以及微視頻等多種資源類型研究仍有待進一步深入。

參考文獻（References）：

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海事大學碩士論文，2010.9.

[4] 吳晨，孫少波，葉莞.ASP.NET數據庫項目案例導航[M].清華

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[5] 包芳.基于.NET技術設計高校開放式實驗室管理系統[D].山

東大學碩士論文，2010.9.

[6] 黃雷.ASP+SQL Server項目開發實踐[M].中國鐵道出版社，

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[7] 邵一川，申德榮，趙宏偉，聶鐵錚.基于Ajax技術的智能客戶端

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[8] 暴志剛，胡艷軍.基于Web的系統權限管理實現方法[J].計算

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