基于物聯網的教學管理系統設計與實現

文/賈世奎 樊明睿

職業教育的目標是培養實用型人才，既重視理論知識的傳授，更重視實踐能力的訓練，要求教學體系和訓練體系相匹配，理論和實踐相協調。目前多數職業學校采取了傳統的教室+實訓場地的形式完成教學，然而這種教學模式在教學資源利用率和教學評價的及時性方面存在缺陷，如何彌補這種缺陷進而提升職業學校的教學效率是擺在職業教育改革面前的一大問題。物聯網是聯通物品與互聯網的一種擴展性、延伸性網絡，實現對物品的識別、追蹤、監督和實時管理，有利于提升管理的效率和水平。對于教學管理工作來說，利用物聯網的特性開展教育教學改革，能夠構建先進的教學管理系統，使信息管理技術融入教學，通過物聯網幫助教師搭建知識的架構，布局教學計劃，優化學生的學習體驗，從而提升職業學校的教學水平。因此，本文基于物聯網技術，結合職業學習教學需求，嘗試設計了一套智能化的教學管理系統，為職業學校網聯網技術的發展提供理論指導和實踐參考。

1 職業學校教學管理系統的需求分析

由于職業學校理論學習和實踐訓練的特殊性，在教學管理系統設計的過程中必須使教學的理論知識與實踐訓練聯系密切，讓理論知識能夠學生的實操，實操的結果也能及時反饋到教師手中，教師也能利用技術有針對性地提升學生的知識水平。在實際的教學中，實操訓練的項目時間和內容并不完全一樣，學習的考核和學生出勤率考核也是關系到教學管理的重要問題。因此，系統需要對接多個接口，涵蓋教師、學生和管理員三方面主要的功能需求。

教師方面的需求主要包括了在線的授課，課件的制作，在線的指導，學生問題的收集和管理，實訓的安排，實訓情況的管理，理論習題的批改，學生學習情況的統計等。

學生方面的需求主要包括了賬戶的注冊，系統的登錄，課題的回顧，實訓課程的選擇，學習順序的管理，作業的上傳與修改，問題的上傳與修改等。

圖1：數據庫連接代碼

管理員方面的需求主要包括了安全管理，權限的設置，對多個平臺的對接和數據問題等。

將以上三大方面的需求設計成為四大模塊，主要包括了系統管理功能、教學資源管理、教學功能管理和學習反饋四大模塊。

系統管理模塊主要包括權限管理、用戶管理和日志管理。

教學資源管理模塊主要包括課程管理、理論學習管理和實訓學習管理。

教學功能管理模塊主要包括學習功能、授課功能、實訓管理、成績管理、教學統計和實訓計劃。

學習反饋模塊主要包括理論課程反饋，實訓課程反饋，學習計劃的通知和布告。

這四個功能模塊和細分出的十五個具體的小功能模塊組成了教學管理系統的大體框架。

2 職業學校教學管理系統的設計方案

圖2：系統登錄功能代碼

職業學校教學管理系統的設計選擇基于J2EE的三層MVC三層架構，程序語言為JAVA，關聯型數據庫為采取了B/S體系結構的ORACLE RDBMS，系統服務器為Weblogic。

系統的結構是三層體系架構，每一層之間的邏輯明晰，功能清楚，能夠提升操作效率，縮減系統的開發周期，減輕后續維護的程序。系統的操作流程為，用戶登錄系統，發出業務的處理請求，代碼通過內置的程序對應相應的功能模塊，功能模塊將請求代碼轉換為業務邏輯完成處理，若處理需要反饋則會生成反饋信息發送到客戶端。

3 職業學校教學管理系統的實現

3.1 職業學校教學管理系統的總體概述

基于物聯網的教學管理系統的網絡布局為三層，分別是網絡中心層、網絡支干層和工作站交換層。中心的交換機和中心的服務器連接組成了中心網絡層，UTP交換口連接了二級的交換機和中心網絡層，再下一級的工作站交換機和網絡支干層連接組成了工作站交換層。這種系統的網絡連接方式能夠實現教學系統的雙向交流，實訓室、教室、教研室、辦公室、多媒體系統、遠程系統等多個終端連接和操作。

系統完成之后，選擇終端和安裝的路徑，通過安裝程序完成安裝。程序安裝完成，有在線升級、文件下載和文件查找的功能。

安裝程序之后啟用IP轉發功能，設置網關、TP地址和子網掩碼。

用戶登錄系統之后能夠顯示不同用戶之下的所有功能，菜單欄包括了所有功能，右側時間縣市區顯示當前的日期和時間，教師能夠實時監控實訓室、教室的情況，也能收集學生的成績信息，能夠利用工具欄中的工具進行管理和監控。

職業學校教學管理系統為教師設置了兩種操作模式，第一種操作模式是教學模式，能夠為教師提供簽到、搶答、課件制作、監控、作業管理、實訓計劃管理和考試，第二種操作模式是Windows操作模式，用于常規的Windows操作。

3.2 職業學校教學管理系統教學集中控制功能實現

職業學校教學管理系統教學集中控制功能主要有網絡中控、本地中控、遠程中控、網絡流量檢測和教學狀況的遠程監控五個方面。

該系統能夠在職業學校中基于網絡將各個工作臺連接起來，監控多個教學設備，實現對教學設備的遠程操控。

若沒有網絡可以利用多媒體實現對本地教學設備的控制和管理。

基于物聯網也能對其他教室的設備進行遠程的信息控制，掌握各個客戶端的使用情況，尤其是分析實訓基地學生的實訓狀況。

網絡流量的檢測是對系統運行的保障，掌握各個端口數據的連通和傳輸情況，對數據實時監控。

該系統也能為教師的教學工作進行輔助，教師用戶可選擇查看教師的教學情況，對實訓的過程進行錄像，掌握學生的訓練情況并隨時進行回放，一方面提升了教學的質量，另一方面也有利于優化教學過程中的紀律，營造良好的教學環境。

3.3 職業學校教學管理系統主要程序代碼的實現

數據庫連接的代碼如圖1所示。

系統登錄功能代碼如圖2所示。

4 結語

職業教育發展和信息技術的進步促使越來越多的技術型教學方法進入職業教育領域?；谖锫摼W的教學管理系統能夠實現多個教學設備的管理和控制，有利于多媒體教學的開展，更有利于職業教學理論實踐兩手抓的教學模式。在職業教育信息化建設的背景之下，對教學管理系統的設計與實現是提升教學效率，保證教學質量的重要方式。