開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的功能規(guī)劃與設(shè)計(jì)

李忠新, 呂唯唯, 左建華, 朱妍妍

(北京理工大學(xué) 機(jī)械與車輛學(xué)院, 北京 100081)

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開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的功能規(guī)劃與設(shè)計(jì)

李忠新, 呂唯唯, 左建華, 朱妍妍

(北京理工大學(xué) 機(jī)械與車輛學(xué)院, 北京 100081)

在探討實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)建設(shè)基本原則的基礎(chǔ)上,對(duì)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)進(jìn)行了功能規(guī)劃與設(shè)計(jì)。北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院在構(gòu)建開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的建設(shè)中,遵循效率性原則、開放性原則、適用性原則和可靠性原則,使系統(tǒng)具有比較完整的實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理功能,包括課程信息發(fā)布與維護(hù)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程管理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告與成績(jī)管理、信息查詢與統(tǒng)計(jì)等,提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理水平。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)； 開放實(shí)驗(yàn)室； 實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃

近年來(lái),隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用,高校信息化建設(shè)不斷加強(qiáng),教學(xué)管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)被高校廣泛應(yīng)用,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理成為一種需求[1]。目前的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng),或者面向企業(yè)應(yīng)用，適用于分析型研究實(shí)驗(yàn)室[2],或者以開發(fā)公司為主進(jìn)行系統(tǒng)功能規(guī)劃與設(shè)計(jì),一些功能模塊并不能適應(yīng)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放式教學(xué)和信息化管理需求。因此,基于高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)管理需求,對(duì)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)、合理的功能規(guī)劃與設(shè)計(jì),是高校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行規(guī)范化和信息化管理的重要問(wèn)題。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)構(gòu)建的基本原則

1.1 效率性原則

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的首要目標(biāo)是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的工作效率與管理水平。一方面,隨著高校招生規(guī)模的擴(kuò)大,學(xué)生人數(shù)增多,實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息數(shù)據(jù)量日益龐大；另一方面,根據(jù)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心評(píng)建與信息統(tǒng)計(jì)工作的需要,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息統(tǒng)計(jì)工作量增大,傳統(tǒng)的人工操作方式已很難滿足工作需求[3-4]。因此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)首先要解決提高實(shí)驗(yàn)教師以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理人員的工作效率和管理水平的問(wèn)題[5-8]。

1.2 開放性原則

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的開放性有兩方面的含義。

一是系統(tǒng)自身應(yīng)具備一定的開放性。鑒于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的特殊性與動(dòng)態(tài)性特點(diǎn),管理系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),要具備一定的可擴(kuò)展性[9],部分功能模塊應(yīng)具備靈活構(gòu)建的功能[10]。系統(tǒng)管理員要能夠根據(jù)業(yè)務(wù)需要對(duì)部分功能模塊及子模塊進(jìn)行添加、修改、刪除或適度開發(fā)。同時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)應(yīng)能夠與學(xué)校其他管理系統(tǒng)進(jìn)行適度的信息對(duì)接,如與用戶信息對(duì)接等。

二是系統(tǒng)應(yīng)能滿足開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下的實(shí)驗(yàn)排課預(yù)約及其他管理工作需求。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式滿足了學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需要,已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。開放式教學(xué)模式給予學(xué)生自主安排學(xué)習(xí)方式與進(jìn)程的自由,班級(jí)和專業(yè)的概念逐漸淡化,學(xué)生個(gè)體行為的增加和流動(dòng)性的增強(qiáng),大幅增加了教師的工作量和管理難度。如何解決實(shí)驗(yàn)預(yù)約和實(shí)驗(yàn)管理是進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[11-12],也是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的核心功能之一。

1.3 適用性原則

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的適用性也包含兩方面的含義。

一是實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的功能規(guī)劃與設(shè)計(jì)必須遵循高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的基本規(guī)律[13],并跟隨實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì),其工作流程必須貼近于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的工作實(shí)際。目前有部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)未能有效地貼合高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)實(shí)際,在使用過(guò)程中出現(xiàn)了諸多問(wèn)題,適用效果欠佳。

二是管理系統(tǒng)界面應(yīng)簡(jiǎn)潔、美觀、操作簡(jiǎn)便,不能因?yàn)橄到y(tǒng)的使用而過(guò)多地增加教師或?qū)W生的工作量。

1.4 可靠性原則

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定與可靠性尤為重要。系統(tǒng)應(yīng)保證在大規(guī)模并發(fā)情況下仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn),在突發(fā)情況和操作失誤情況下,系統(tǒng)也應(yīng)具備一定的恢復(fù)能力,避免造成信息丟失、無(wú)法恢復(fù)甚至導(dǎo)致教學(xué)事故[14]。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)總體功能規(guī)劃

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)應(yīng)能通過(guò)信息化手段,規(guī)范實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施并完善和加強(qiáng)相關(guān)管理工作,提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)運(yùn)行和教務(wù)管理的工作效率與管理水平。實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)作為高校信息化管理系統(tǒng)的重要組成部分,應(yīng)成為涵蓋實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)實(shí)施全過(guò)程的完整的功能(子)系統(tǒng),在對(duì)高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行教務(wù)管理的同時(shí),更應(yīng)該服務(wù)于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)。

圖1為北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院正在建設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)總體功能框架。該系統(tǒng)依據(jù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)工作實(shí)際,規(guī)劃設(shè)計(jì)了課程信息發(fā)布與維護(hù)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)實(shí)施全過(guò)程監(jiān)控與管理等功能,服務(wù)于地面機(jī)動(dòng)裝備實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、工程訓(xùn)練中心兩個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)選修課、開放實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)、大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)等各種類型的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。

圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)總體功能

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)主要模塊功能設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)登錄

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)為一完整的功能(子)系統(tǒng),可通過(guò)學(xué)校管理部門、學(xué)院網(wǎng)站、各級(jí)實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站鏈接進(jìn)入系統(tǒng)登錄頁(yè)面。用戶使用自己的工號(hào)(教師)或?qū)W號(hào)(學(xué)生)進(jìn)行身份識(shí)別與登錄,不同身份的用戶組應(yīng)能體驗(yàn)不同的操作界面(功能/內(nèi)容模塊),如教師、學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)后均有“我的課程”模塊,但具體內(nèi)容與操作卻有所區(qū)別。

3.2 課程信息發(fā)布與維護(hù)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的第一步是對(duì)課程基本信息(例如教學(xué)大綱等教學(xué)文檔)進(jìn)行規(guī)范化管理,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)中采用課程信息發(fā)布與維護(hù)功能模塊。該模塊允許系統(tǒng)管理員、教師對(duì)課程信息、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息、實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱等進(jìn)行發(fā)布與維護(hù)。

該模塊限教師與系統(tǒng)管理員操作。鑒于不同高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理差異以及教師習(xí)慣的差異,超級(jí)管理員具有為一般管理員和教師分配課程發(fā)布維護(hù)操作功能的權(quán)限。同時(shí),由于課程信息、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息的復(fù)雜性和多樣性,對(duì)課程信息與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息進(jìn)行模塊化處理,允許系統(tǒng)管理員對(duì)課程或項(xiàng)目的屬性進(jìn)行添加、修改、刪除等操作。

3.3 發(fā)布實(shí)驗(yàn)安排

發(fā)布實(shí)驗(yàn)安排的是實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的核心功能模塊,也是最重要的功能模塊之一。該模塊的基本功能是對(duì)傳統(tǒng)模式下的實(shí)驗(yàn)安排進(jìn)行登記與發(fā)布管理,擴(kuò)展功能可以滿足開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放預(yù)約需求。實(shí)驗(yàn)安排發(fā)布流程如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)安排發(fā)布流程

傳統(tǒng)的發(fā)布實(shí)驗(yàn)安排的基本流程是:實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在與學(xué)生溝通后確定實(shí)驗(yàn)時(shí)間段與對(duì)應(yīng)的學(xué)生名單,然后學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。按照這種模式,在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)中,教師首先要導(dǎo)入本課程的學(xué)生名單,可根據(jù)需要選擇進(jìn)行以下兩種操作:

一是實(shí)驗(yàn)教師將已確定的實(shí)驗(yàn)安排登記到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)布,便于師生查詢實(shí)驗(yàn)安排以及后續(xù)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程考勤、實(shí)驗(yàn)信息與數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)。

二是教師在發(fā)布實(shí)驗(yàn)安排界面勾選“開放預(yù)約”選項(xiàng),并確定課程/實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開放的時(shí)間段及人數(shù)上下限,之后學(xué)生可以在“我的課程”界面選擇該課程或具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)約實(shí)驗(yàn)與預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)。

3.4 實(shí)驗(yàn)課程考勤

該模塊主要對(duì)教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)的出勤情況進(jìn)行考核,師生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和結(jié)束實(shí)驗(yàn)離開實(shí)驗(yàn)室時(shí)需要使用校園一卡通在考勤機(jī)上刷卡。

該模塊允許系統(tǒng)管理員對(duì)正常、遲到、早退、曠課等狀態(tài)的判定條件進(jìn)行修改。系統(tǒng)可根據(jù)考勤數(shù)據(jù)生成該門課程/項(xiàng)目的通用文件格式考勤情況報(bào)表以及學(xué)生實(shí)驗(yàn)用時(shí)圖表。

3.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告與成績(jī)管理

該模塊主要完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的上傳/下載與成績(jī)?cè)u(píng)定工作。實(shí)驗(yàn)報(bào)告可進(jìn)行單獨(dú)上傳與下載,也可按統(tǒng)一規(guī)則進(jìn)行批量上傳與下載。實(shí)驗(yàn)成績(jī)一般包括考勤成績(jī)、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī),其中考勤成績(jī)由系統(tǒng)自動(dòng)生成,實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)由教師在線評(píng)定,系統(tǒng)可自動(dòng)生成通用格式實(shí)驗(yàn)成績(jī)單。

3.6 外出實(shí)踐管理

該模塊主要對(duì)校外進(jìn)行的認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、駕駛實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行審批與實(shí)踐信息登記管理。

3.7 科技創(chuàng)新管理

該模塊對(duì)各種大學(xué)生創(chuàng)新競(jìng)賽與科技活動(dòng)進(jìn)行規(guī)范管理,包括科技創(chuàng)新競(jìng)賽或活動(dòng)的發(fā)布、報(bào)名管理、競(jìng)賽進(jìn)程管理、成果以及派生成果管理等。系統(tǒng)結(jié)合科創(chuàng)競(jìng)賽實(shí)際操作流程,設(shè)計(jì)自主報(bào)名、作品創(chuàng)作、校內(nèi)評(píng)選、推薦參賽等進(jìn)程。

3.8 信息查詢與統(tǒng)計(jì)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的信息查詢與統(tǒng)計(jì)功能是管理系統(tǒng)能否有效提高教務(wù)管理效率與水平的重要體現(xiàn)之一。本開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)允許按多種條件分類或組合進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計(jì),并可生成通用文件格式的報(bào)告或報(bào)表如下:

(1) 按課程/實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目查詢:師生考勤信息、實(shí)驗(yàn)報(bào)告查詢與下載、不同年級(jí)/專業(yè)學(xué)生分布情況；

(2) 按學(xué)期/學(xué)年/時(shí)間段查詢:課程總數(shù)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目總數(shù)、實(shí)驗(yàn)人時(shí)數(shù)、新增實(shí)驗(yàn)課程或?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目信息、不同類型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量、不同專業(yè)或子實(shí)驗(yàn)室開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程信息、不同年級(jí)/專業(yè)學(xué)生分布情況；

(3) 按年度/時(shí)間段查詢:科創(chuàng)項(xiàng)目參加學(xué)生信息及年級(jí)/專業(yè)分布數(shù)據(jù)、科創(chuàng)競(jìng)賽成果與派生成果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、賽事進(jìn)程狀態(tài)表。

3.9 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要包括用戶角色管理、權(quán)限設(shè)置、權(quán)限分配3個(gè)子模塊。用戶角色主要包括超級(jí)管理員、管理員、教師、學(xué)生4種角色；權(quán)限設(shè)置是根據(jù)系統(tǒng)功能,主要包括用戶權(quán)限分配、密碼處理、課程維護(hù)、發(fā)布實(shí)驗(yàn)安排、實(shí)驗(yàn)課程預(yù)約、考勤條件設(shè)置、科技創(chuàng)新管理、統(tǒng)計(jì)信息查詢權(quán)限等。權(quán)限分配模塊允許超級(jí)管理員根據(jù)設(shè)定好的權(quán)限屬性對(duì)不同的用戶角色進(jìn)行靈活的權(quán)限分配。

4 結(jié)語(yǔ)

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)是高校信息化建設(shè)的重要組成部分,其功能規(guī)劃與設(shè)計(jì)必須遵循高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)基本規(guī)律,尊重高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)實(shí)際。功能科學(xué)合理、流程規(guī)范簡(jiǎn)潔的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)能夠有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)教務(wù)管理的工作效率與水平,同時(shí)也能夠加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

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Functional planning and designing of open experimental teaching management system

Li Zhongxin，Lü Weiwei，Zuo Jianhua，Zhu Yanyan

(School of Mechanics and Vehicles，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China)

Based on the exploration of the basic principles for the construction of the experimental teaching management system, the management system for the open experimental teaching is functionally planned and designed. During the construction of this system, School of Mechanics and Vehicles at Beijing Institute of Technology followed the principles of efficiency, openness, applicability and reliability, making the system more complete with the laboratory management and experimental teaching management functions which include the course information release and maintenance, the experimental process management, the experimental report and score management, the information inquiry and the statistics, etc.,which improved the experimental teaching management level.

experimental teaching management system； open laboratory； laboratory planning

10.16791/j.cnki.sjg.2016.11.038

計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用

2016-04-05

北京理工大學(xué)第十批教改立項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目(BITJG2015ZD004)；北京理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究項(xiàng)目(2014BITSYC01)

李忠新(1979—),男,山東煙臺(tái),博士,高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,主要研究方向?yàn)闄C(jī)械制造專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理.

E-mail：lzx30526@bit.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2016)11-0153-04