范開(kāi)濤，甕 南

(昆明理工大學(xué) 計(jì)算中心，昆明 650500)

基于Web技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

范開(kāi)濤，甕 南

(昆明理工大學(xué) 計(jì)算中心，昆明 650500)

文中提出了新型計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織與資源管理模式，利用Web技術(shù)開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理信息系統(tǒng),把計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源與活動(dòng)組織有機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的柔性化管理。該系統(tǒng)對(duì)于提高儀器設(shè)備利用率，提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織能力，促進(jìn)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源優(yōu)化配置與共享有一定的借鑒意義。

計(jì)算機(jī)實(shí)踐；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；資源；柔性管理

目前，昆明理工大學(xué)計(jì)算中心存在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織和管理水平相對(duì)較低，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源沒(méi)有得到高效利用的問(wèn)題。如何提高實(shí)驗(yàn)室教學(xué)組織能力及資源整合能力，使實(shí)驗(yàn)室能最大限度地支撐學(xué)校高等教育的改革與發(fā)展，構(gòu)建信息化的公共信息服務(wù)體系，使其成為師生進(jìn)行科學(xué)研究、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基地，已逐漸成為其建設(shè)過(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和學(xué)校硬件支撐體系的完善，通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)管理，提供更為有效的公共信息服務(wù)逐漸得以實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)的研發(fā)意義

基于Web技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及資源信息化管理系統(tǒng)，能夠有效解決因地域跨度大等客觀原因帶來(lái)的不便，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理及資源管理具有柔性化的優(yōu)點(diǎn)，能提供更加規(guī)范的組織管理。該系統(tǒng)的建設(shè)具有如下意義[1-7]:

1)推行基于教育網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理手段與方法，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織方式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，提供柔性化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織管理，提高管理效率，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深化改革；

2)借助基于教育網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)資源管理手段與方法，將實(shí)驗(yàn)設(shè)備納入統(tǒng)一管理，通過(guò)規(guī)范化的過(guò)程管理，提供有效的實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息，共享和優(yōu)化配置實(shí)驗(yàn)資源，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率，為設(shè)備采購(gòu)、報(bào)廢、教學(xué)管理等活動(dòng)提供決策支持；

3)有機(jī)地將實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源連接起來(lái)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織管理效率，為教師和學(xué)生開(kāi)展科學(xué)研究、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等活動(dòng)創(chuàng)造有效途徑和良好環(huán)境。

2 系統(tǒng)分析

計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)信息化管理的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)軟硬件教學(xué)資源為基礎(chǔ)、以實(shí)踐活動(dòng)為核心的綜合管理，向全校師生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源和教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)服務(wù)能力。其主要內(nèi)容是進(jìn)一步精細(xì)化、科學(xué)化管理計(jì)算中心的實(shí)驗(yàn)室軟硬件教學(xué)資源及服務(wù)能力；對(duì)外提供人性化的、靈活的、全開(kāi)放的教學(xué)服務(wù)。

通過(guò)詳細(xì)調(diào)查實(shí)驗(yàn)教學(xué)所涉及的對(duì)象，采用結(jié)構(gòu)化分析的方法，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)、設(shè)備、組織機(jī)構(gòu)入手，采用自頂向下、逐層分解的方法，分析了實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展和設(shè)備管理等業(yè)務(wù)，建立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的E-R模型。E-R模型體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中各實(shí)體及實(shí)體之間的聯(lián)系，同時(shí)也揭示了實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展與實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備管理之間相互影響、相互制約的關(guān)系。根據(jù)模型分析的結(jié)果，確定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的主要功能結(jié)構(gòu)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

我們采用自頂向下的結(jié)構(gòu)化分析方法，確定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程、實(shí)驗(yàn)課程教師三個(gè)核心業(yè)務(wù)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理一個(gè)核心流程。系統(tǒng)以實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理核心流程為中心，用協(xié)同方法集成核心業(yè)務(wù)對(duì)象。這種結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源配置與實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)之間相互影響、相互制約的關(guān)系，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理任務(wù)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源配置任務(wù)。系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備管理

實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)室為單位的管理模式，能夠描述出實(shí)驗(yàn)室的功能、場(chǎng)所、設(shè)備的教學(xué)科研服務(wù)能力(軟硬件配置等)、設(shè)備數(shù)量、可承擔(dān)學(xué)生人數(shù)等信息。參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的師生可通過(guò)系統(tǒng)隨時(shí)了解設(shè)備的配置情況，實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員、實(shí)驗(yàn)室管理人員可根據(jù)教學(xué)要求調(diào)配實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全動(dòng)態(tài)的管理。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程管理

實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程管理實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的數(shù)字化管理，聯(lián)機(jī)進(jìn)行課程信息設(shè)置或與教務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行同步。實(shí)驗(yàn)課程的關(guān)鍵信息包括課程編號(hào)、課程名稱(chēng)、開(kāi)課單位、學(xué)生人數(shù)、學(xué)分、任課教師信息。課程信息可以由任課教師進(jìn)行維護(hù)，也可以從教務(wù)系統(tǒng)導(dǎo)入。用戶(hù)通過(guò)身份認(rèn)證進(jìn)入該模塊，可根據(jù)教學(xué)計(jì)劃添加、刪除、修改實(shí)驗(yàn)課程及相關(guān)信息，達(dá)到統(tǒng)一管理實(shí)驗(yàn)課程的目的。根據(jù)職責(zé)分工，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程名稱(chēng)、實(shí)驗(yàn)類(lèi)型、開(kāi)課的學(xué)期及周次等條件單獨(dú)或組合查詢(xún)實(shí)驗(yàn)課程信息，并導(dǎo)出包括課程名稱(chēng)、學(xué)時(shí)、學(xué)生數(shù)、專(zhuān)業(yè)等信息的實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)表。

3.3 實(shí)驗(yàn)課程教師管理

實(shí)驗(yàn)課程教師管理采用以本地化管理為主，結(jié)合學(xué)校教網(wǎng)中心單點(diǎn)登錄系統(tǒng)的管理模式。在常規(guī)的用戶(hù)管理基礎(chǔ)上，系統(tǒng)能夠通過(guò)調(diào)用api(例如，Web service等)獲取學(xué)校單點(diǎn)登錄信息并存放到本地。任課教師信息中的主要管理信息有姓名、性別、職稱(chēng)、聯(lián)系電話(huà)、電子郵箱以及即時(shí)通訊號(hào)碼。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部共享這些信息，實(shí)驗(yàn)室管理人員可以方便地與任課教師取得聯(lián)系，提供更為人性化的服務(wù)。

3.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織管理

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理流程覆蓋的范圍包括教學(xué)前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、教學(xué)中的組織與管理環(huán)節(jié)。正式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)前，任課教師按照教務(wù)處審核備案的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，通過(guò)系統(tǒng)查詢(xún)是否有滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)物理?xiàng)l件要求(主要考慮設(shè)備硬件配置和設(shè)備臺(tái)數(shù)兩個(gè)指標(biāo))的實(shí)驗(yàn)室，如果有符合條件的實(shí)驗(yàn)室，則需要根據(jù)查詢(xún)結(jié)果提交“教學(xué)軟件清單”，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝指導(dǎo)，確認(rèn)實(shí)驗(yàn)室的軟硬件條件均已滿(mǎn)足教學(xué)要求。通過(guò)確認(rèn)后，教學(xué)秘書(shū)根據(jù)雙方達(dá)成的一致信息，在本系統(tǒng)中編制“實(shí)踐教學(xué)任務(wù)安排表”，實(shí)驗(yàn)管理工程師根據(jù)“實(shí)踐教學(xué)任務(wù)安排表”在“專(zhuān)用設(shè)備控制管理系統(tǒng)”中設(shè)置控制信息，完成實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化開(kāi)放。在教學(xué)周內(nèi)，如果出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)電、網(wǎng)絡(luò)等短時(shí)無(wú)法修復(fù)的故障情況，或因教學(xué)任務(wù)變更帶來(lái)的臨時(shí)調(diào)整情況，實(shí)驗(yàn)管理工程師查詢(xún)滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)條件的其他實(shí)驗(yàn)室，并在“專(zhuān)用設(shè)備控制管理系統(tǒng)”中設(shè)置控制信息，完成實(shí)驗(yàn)室的臨時(shí)開(kāi)放任務(wù)。對(duì)于無(wú)法調(diào)換實(shí)驗(yàn)室，或調(diào)換時(shí)間超過(guò)2周的情況，則由實(shí)驗(yàn)管理工程師把問(wèn)題交接給教學(xué)秘書(shū)進(jìn)行處理。

為了提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)用性、易用性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織管理模塊需要具備一些附加功能與特性。1)雙工作區(qū)管理模式。教學(xué)秘書(shū)可以在“臨時(shí)工作區(qū)”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排與調(diào)整，并切換到“正式工作區(qū)”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、調(diào)整與復(fù)核工作。其他管理人員只能夠按照權(quán)限設(shè)定，在“正式工作區(qū)”進(jìn)行查詢(xún)等管理工作。2)自動(dòng)檢測(cè)功能。系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室參數(shù)(儀器設(shè)備的數(shù)量、技術(shù)參數(shù)等)與實(shí)驗(yàn)課程對(duì)這些參數(shù)要求的匹配關(guān)系,并自動(dòng)做出操作提醒。3)信息互通。任課教師與實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理人員通過(guò)系統(tǒng)共享電話(huà)、電子郵箱、即時(shí)通訊號(hào)碼等聯(lián)系信息,既方便任課教師進(jìn)行教學(xué)咨詢(xún)，又方便實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理人員提供更為有效的服務(wù)。

3.5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)據(jù)查詢(xún)

系統(tǒng)用戶(hù)可以通過(guò)該功能模塊獲取所需要的教學(xué)安排與調(diào)度信息，如任課教師、學(xué)生可以按照課程班級(jí)查詢(xún)整個(gè)學(xué)期的“實(shí)踐教學(xué)安排表”，按照課程班級(jí)查詢(xún)當(dāng)天的“時(shí)間教學(xué)安排表”；實(shí)驗(yàn)管理人員可以查詢(xún)某天選定實(shí)驗(yàn)室的“實(shí)踐教學(xué)安排表”，可以查詢(xún)某天某節(jié)次選定實(shí)驗(yàn)室的“實(shí)踐教學(xué)安排表”等。

3.6 實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析是軟件系統(tǒng)輸出工作數(shù)據(jù)的功能模塊，系統(tǒng)用戶(hù)可以從中獲取到用于管理、決策等方面的數(shù)據(jù)信息。結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，按照教務(wù)處和實(shí)驗(yàn)管理處的要求，統(tǒng)計(jì)并輸出報(bào)表是本功能中的重點(diǎn)。同時(shí)，中心管理人員可以獲取到設(shè)備完好率、利用率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

3.7 系統(tǒng)具備的其他功能

1)系統(tǒng)配置管理。系統(tǒng)配置包括系統(tǒng)字典、系統(tǒng)用戶(hù)、系統(tǒng)權(quán)限等管理模塊，完成系統(tǒng)參數(shù)配置功能，使系統(tǒng)能夠按照管理規(guī)章制度的要求運(yùn)行。系統(tǒng)的角色包括系統(tǒng)管理員、中心領(lǐng)導(dǎo)、室主任、教學(xué)秘書(shū)、實(shí)驗(yàn)管理工程師、任課教師、學(xué)生等。系統(tǒng)權(quán)限管理實(shí)現(xiàn)按照角色劃分具體的使用功能，使用功能粒度細(xì)分到單個(gè)http會(huì)話(huà)，系統(tǒng)按照權(quán)限呈現(xiàn)能夠使用的功能模塊，提供人性化的導(dǎo)航功能，讓用戶(hù)使用更加簡(jiǎn)便、快捷。

2)系統(tǒng)公告管理。管理人員使用該功能模塊，通過(guò)增加、刪除、修改等操作，管理發(fā)布需要告之的信息，讓師生即時(shí)獲取到教學(xué)安排、調(diào)整等信息，提高服務(wù)質(zhì)量。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用 B/S (Browser/Server) 軟件體系結(jié)構(gòu)作為基本架構(gòu)框架，選用Java平臺(tái)作為開(kāi)發(fā)運(yùn)行平臺(tái)，基于J2EE的SSH(struts spring hibernate)作為開(kāi)發(fā)框架, Tomcat作為應(yīng)用服務(wù)，Apache Http Server作為Http服務(wù)。系統(tǒng)的分層模型從底層向頂層依次為數(shù)據(jù)庫(kù)層、數(shù)據(jù)存取層、業(yè)務(wù)邏輯層、表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)庫(kù)層采用開(kāi)源免費(fèi)的PostgreSQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)存取層結(jié)合Hibernate開(kāi)發(fā)框架，利用JDBC技術(shù)連接、訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)；業(yè)務(wù)邏輯層利用接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)；表現(xiàn)層結(jié)合Struts和Extjs技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

該系統(tǒng)充分考慮了學(xué)校實(shí)踐教學(xué)管理的實(shí)際工作情況，適應(yīng)了廣大師生希望利用教育科研網(wǎng)通過(guò)瀏覽器跨校區(qū)訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)的客觀要求。采用基于Java的開(kāi)源免費(fèi)框架，發(fā)布在CentOS Linux操作系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了類(lèi)似于C/S應(yīng)用的操作界面，操作簡(jiǎn)便。該系統(tǒng)具備良好的適用性、可移植性、安全性、穩(wěn)定性、易用性、實(shí)時(shí)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于Web技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)以實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)課程管理、任課教師管理為基礎(chǔ)，以實(shí)踐教學(xué)組織管理為核心，通過(guò)應(yīng)用Web技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)資源與教學(xué)組織的柔性化管理。本系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的組織管理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的配置有機(jī)地連接在一起，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)及資源管理的水平和效率，在學(xué)校信息化公共服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)工作中發(fā)揮了明顯的作用。實(shí)踐證明，本系統(tǒng)能夠提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平與公共服務(wù)能力，促進(jìn)學(xué)校實(shí)驗(yàn)資源的整合，提高設(shè)備利用率，為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)決策提供寶貴的參考依據(jù)，也對(duì)高等學(xué)校各級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、基地的信息化工作具有一定的借鑒作用。

[1]劉德山,張菁.基于B/S架構(gòu)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,31(1):79-83.

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Design and Implementation of the Web-based Experimental Teaching Management Information System

FAN Kaitao, WENG Nan

(Computer Center, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China)

In our platform foundation construction of computer practice, combined with the direction of the reform of higher education, we put forward a new pattern of computer experiment teaching and resource management, research and develop a computer experiment teaching management information system with web technology, connect the resources and organization activities of the computer experiment teaching organically, realize the flexible management.The system can improve the utilization rate of equipment, improve the computer experiment teaching organization ability, promote the computer experiment teaching resource allocation and sharing.

computer practice; experiment teaching; resource; flexible management

2014-06-29；修改日期:2014-08-19

昆明理工大學(xué)2013-2014學(xué)年教育技術(shù)理論與應(yīng)用研究項(xiàng)目。

范開(kāi)濤(1977-)，男，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理、軟件工程、數(shù)字圖像處理等方面的研究。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.017