馬曉麗，陳秋龍，周偉敏，吳雪艷，曹力軍，吳云劍，李 澍

（上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200240）

基于小班化教學(xué)的實驗教學(xué)選課預(yù)約系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

馬曉麗，陳秋龍，周偉敏，吳雪艷，曹力軍，吳云劍，李 澍

（上海交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200240）

該文闡述了為提高實驗教學(xué)質(zhì)量，促進實驗室管理，基于小班化的實驗教學(xué)模式特點，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院以O(shè)racle網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫為核心建立的實驗教學(xué)選課預(yù)約系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括課程設(shè)置模塊、分組模塊、選課模塊和系統(tǒng)維護模塊。通過網(wǎng)絡(luò)化選課模式，在實驗開放時間，學(xué)生自主選擇教學(xué)時間和分組，開展小班化的教學(xué)實驗活動。實踐表明，通過指導(dǎo)教師設(shè)置課程、學(xué)生自主選擇實驗時間和分組的方式，該系統(tǒng)的應(yīng)用提高了實驗教學(xué)效率，促進了教學(xué)管理工作。

實驗教學(xué)；小班化；預(yù)約系統(tǒng)；教學(xué)效率

實驗教學(xué)是理工科必不可少的教學(xué)內(nèi)容之一［1］，而實驗教學(xué)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力和工程應(yīng)用知識的能力，主要的教學(xué)手段是指導(dǎo)學(xué)生進行實驗實踐能力［2－9］。受到實驗場地的限制，實驗教學(xué)的每組學(xué)生人數(shù)不宜過多，否則會影響實際的實驗教學(xué)效果［10－12］。目前，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗教學(xué)中心采用小班化的教學(xué)方式來提高教學(xué)質(zhì)量，但給實驗課程的分配與安排帶來了很大的困難。

針對由于實驗教學(xué)小班化和每學(xué)年學(xué)生數(shù)眾多的現(xiàn)狀，實驗教學(xué)中心利用多媒體計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，自主研發(fā)了適合自己的實驗教學(xué)選課預(yù)約系統(tǒng)。學(xué)生通過選課預(yù)約系統(tǒng)自行選擇實驗時間和分組，不僅提高了實驗教學(xué)的選課效率，而且方便了每學(xué)期指導(dǎo)教師的課程管理，合理安排了實驗時間、高效利用了實驗室資源和簡化了實驗教學(xué)流程。

1 實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析和選課模塊設(shè)置

上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)中心是材料科學(xué)與工程學(xué)院直屬的二級部門。實驗教學(xué)中心依托材料科學(xué)與工程一級重點學(xué)科，面向?qū)W科教學(xué)科研，服務(wù)于材料科學(xué)與工程國家特色專業(yè)及全校材料相關(guān)學(xué)科專業(yè)，實驗教學(xué)中心目前擁有1 094 m2的專業(yè)實驗室，儀器設(shè)備321臺／件，價值3 421萬元。中心作為材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要基地，不但承擔(dān)了本專業(yè)的基礎(chǔ)實驗教學(xué)任務(wù)，而且為上海交通大學(xué)非材料專業(yè)的課程提供了實驗教學(xué)支撐服務(wù)。同時，實驗教學(xué)中心還利用材料科學(xué)與工程學(xué)科多學(xué)科交叉的特點，為大學(xué)生創(chuàng)新項目的實施提供實驗平臺。

實驗教學(xué)的本科專業(yè)核心課程包括材料科學(xué)與工程綜合實驗I和材料科學(xué)與工程綜合實驗II，實驗類別涉及材料加工測試、力學(xué)性能測試、物理性能測試、物相分析和微觀組織分析等幾大模塊。實驗教學(xué)體系主要分為3個層次，即專業(yè)基礎(chǔ)型實驗、專業(yè)綜合型實驗和拓展型特色實驗。實驗教學(xué)的課堂實驗教學(xué)學(xué)時數(shù)之比為基礎(chǔ)知識實驗學(xué)時數(shù)：綜合實驗學(xué)時數(shù)：拓展實驗學(xué)時數(shù)＝1∶2∶2，目的是提高學(xué)生技能訓(xùn)練能力、知識技能的運用能力和知識技能的集成設(shè)計能力。

針對實驗教學(xué)中心教師人數(shù)少，實驗教學(xué)任務(wù)重的現(xiàn)狀，按照以上實驗教學(xué)形式和實驗內(nèi)容設(shè)置，實驗教學(xué)中心開發(fā)了基于Oracle網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫為核心的網(wǎng)上預(yù)約選課開放模式，將預(yù)約系統(tǒng)功能模塊分為課程設(shè)置模塊、分組選課模塊和系統(tǒng)維護模塊。實驗教學(xué)選課預(yù)約系統(tǒng)的模塊設(shè)計如圖1所示。

圖1 實驗教學(xué)選課預(yù)約系統(tǒng)的模塊設(shè)計

1.1 課程設(shè)置模塊

課程設(shè)置模塊主要由教學(xué)指導(dǎo)教師進行設(shè)置，主要包括創(chuàng)建學(xué)期、創(chuàng)建實驗類別、創(chuàng)建分組數(shù)目和分配實驗教學(xué)內(nèi)容4個部分，實驗預(yù)約選課系統(tǒng)界面設(shè)計如圖2所示。按照上海交通大學(xué)教務(wù)處課程部署，教學(xué)指導(dǎo)教師在每個學(xué)期初添加新學(xué)期課程安排，指導(dǎo)教師通過設(shè)置“當(dāng)前學(xué)期”查看不同學(xué)期的實驗教學(xué)選課及完成情況。實驗類別中，基礎(chǔ)知識實驗（技能訓(xùn)練）主要包括金相樣品制備方法與技能、金相顯微鏡原理及顯微分析方法、電子顯微鏡原理及組織分析、材料力學(xué)性能測試原理與方法、材料物理性能測試方法和X射線物相分析及應(yīng)力測試；綜合實驗（知識技能的運用）部分主要包括二元合金平衡組織分析、鋁硅合金熔煉鑄造與組織性能分析、金屬材料熱處理性能與組織演化、金屬材料液態(tài)成型與組織性能、材料固態(tài)成型及其性能分析、焊接接頭組織與性能分析、材料疲勞特征與分析以及材料腐蝕性能分析；在拓展實驗（知識技能的集成—設(shè)計實驗）中，主要包括材料成型工藝與性能評價、高溫材料設(shè)計與性能分析、先進陶瓷材料制備與性能分析、醫(yī)用生物材料制備與性能、復(fù)合材料成型與性能分析、微電子材料封裝與性能測試、智能焊接編程與質(zhì)量監(jiān)控、鎂合金固態(tài)成型與性能評價。指導(dǎo)教師按照相應(yīng)實驗內(nèi)容設(shè)定實驗類別和分組數(shù)目，實驗項目信息包括實驗名稱、實驗地點、實驗時間、開放狀態(tài)和實驗進度等，以實現(xiàn)對實驗教學(xué)的課程設(shè)置。

圖2 實驗預(yù)約選課系統(tǒng)界面設(shè)計

1.2 分組選課模塊

由于實驗教學(xué)形式不同于理論教學(xué)的課堂授課模式，教學(xué)內(nèi)容更側(cè)重于學(xué)生的實驗動手操作能力，故為了提高教學(xué)質(zhì)量，實驗課程設(shè)計安排為小班化教學(xué)，實驗教學(xué)預(yù)約選課流程如圖3所示。

圖3 實驗預(yù)約流程圖

針對實驗教學(xué)小班化的固有特色，實驗教學(xué)選課預(yù)約系統(tǒng)設(shè)立了分組模塊設(shè)計功能。在分組模塊中，實驗教學(xué)指導(dǎo)教師根據(jù)實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)定分組數(shù)目并設(shè)定每組人數(shù)上限。除了工程實踐與科技創(chuàng)新類活動外，實驗教學(xué)中心設(shè)置課內(nèi)基礎(chǔ)實驗做到每組2～3人，使用大型設(shè)備保證每組8人以下，并使每位學(xué)生獨立操作和獨立完成，以達到學(xué)生真正掌握基本實踐技能的目的。在選課系統(tǒng)中，指導(dǎo)教師通過設(shè)定小組化名稱作為學(xué)生的登錄賬號信息，減少了對學(xué)生需要逐一開通賬號的繁瑣復(fù)雜流程。學(xué)生按照實驗組別登錄系統(tǒng)后，根據(jù)指導(dǎo)教師設(shè)定的實驗名稱、小組數(shù)目和單組人數(shù)上限等相關(guān)實驗課程設(shè)置內(nèi)容進行小組化選課流程。另外，指導(dǎo)教師必須指定實驗開放時間，學(xué)生才可根據(jù)指導(dǎo)教師設(shè)定的實驗教學(xué)內(nèi)容進行選課。授課教師經(jīng)過對課程內(nèi)容初始化和分組完成后，學(xué)生預(yù)約相應(yīng)的實驗課程內(nèi)容。學(xué)生在選課時，按照實驗教學(xué)時間進度安排，可獲知的實驗課程信息主要包括實驗名稱、實驗地點、實驗日期和選課狀態(tài)等。實驗教學(xué)指導(dǎo)教師可以查看學(xué)生對某個實驗課程內(nèi)容的預(yù)約情況，對學(xué)生的預(yù)約選課情況進行分配實驗，按照實驗教學(xué)課程設(shè)置實驗的小班化人數(shù)，安排實驗時間，從而完成選課流程。指導(dǎo)教師需要確認(rèn)實驗組號、實驗組長、學(xué)號信息、聯(lián)系方式及操作類別等實驗信息，方便對學(xué)生信息的掌握和溝通聯(lián)系。預(yù)約成功的學(xué)生可以按照系統(tǒng)反饋的實驗信息在規(guī)定時間完成相應(yīng)的實驗課程。

1.3 系統(tǒng)維護模塊

系統(tǒng)維護模塊包括信息管理和數(shù)據(jù)庫更新兩個部分。信息管理主要包含對實驗課表信息更新和查詢、選課情況和實驗進度的統(tǒng)計和查詢、實驗課程的通知信息發(fā)布、上傳實驗課程講義與課堂作業(yè)等內(nèi)容。通過先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)服務(wù)于實驗教學(xué)與管理，學(xué)院教學(xué)委員會成員可以定期進行實驗選課情況監(jiān)督，查看實驗教學(xué)項目的進展情況及完成情況，并提出檢查反饋意見，從而促進對實驗教學(xué)的監(jiān)督和管理。系統(tǒng)管理員根據(jù)反饋意見和實驗教學(xué)體系調(diào)整，實現(xiàn)對選課系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的修改和更新，為學(xué)生提供良好的網(wǎng)絡(luò)實驗選課平臺。

2 選課系統(tǒng)在實驗教學(xué)管理中的應(yīng)用

上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗教學(xué)中心的材料科學(xué)與工程綜合實驗I和材料科學(xué)與工程綜合實驗II兩門核心專業(yè)課程已經(jīng)被列為“985工程”三期子項目“材料科學(xué)與工程知識全流程實驗教學(xué)課程建設(shè)”，中心通過強化儀器設(shè)備資源、積極申報特色實驗等手段逐步完善了實驗教學(xué)體系并推動小班化實驗教學(xué)的有序開展。目前，實驗課程的授課對象為三年級本科生，每學(xué)年的人數(shù)為130～150人左右，實驗課時數(shù)為15 000小時。

實驗教學(xué)選課預(yù)約系統(tǒng)自2014年正式運行以來，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)服務(wù)于實驗教學(xué)與管理，該系統(tǒng)實現(xiàn)了包括基礎(chǔ)知識實驗、綜合實驗和拓展實驗的20多門實驗項目的有效管理和監(jiān)督。指導(dǎo)教師每學(xué)期根據(jù)教學(xué)大綱安排或調(diào)整實驗內(nèi)容，通過實驗選課預(yù)約系統(tǒng)，可以高質(zhì)高效地記錄每學(xué)年的實驗選課情況，主要包括每學(xué)年的實驗課程名稱、實驗地點、實驗課程時間、小班化人數(shù)、實驗學(xué)生信息等，并可以對選課信息數(shù)據(jù)進行查詢、統(tǒng)計和備份。此系統(tǒng)的運行減輕了小班化教學(xué)教師對實驗課程分配的工作負(fù)擔(dān)，方便了同學(xué)們協(xié)調(diào)實驗時間和實驗安排，利于管理者和指導(dǎo)教師對課程信息進行動態(tài)查詢與統(tǒng)計。該系統(tǒng)的成功運行，實現(xiàn)了科學(xué)化、規(guī)范化和高效化教學(xué)管理，具有一定的示范作用和推廣價值。

3 結(jié)束語

上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗教學(xué)中心充分利用網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)，建設(shè)了先進的信息化實驗教學(xué)平臺。材料科學(xué)與工程實驗教學(xué)中心網(wǎng)站為HTTP：／／MEEC.SJTU.EDU.CN。針對實驗教學(xué)小班化的特點，自主開發(fā)設(shè)計了實驗選課預(yù)約系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)化選課模式，在實驗開放時間，學(xué)生自主選擇教學(xué)時間和分組，開展小班化的教學(xué)實驗活動。此系統(tǒng)的運行減少了指導(dǎo)教師分配實驗課程的工作量，方便了學(xué)生協(xié)調(diào)實驗時間和實驗安排，利于管理者和指導(dǎo)教師對課程信息進行動態(tài)查詢與統(tǒng)計。該系統(tǒng)的應(yīng)用整合了實驗教學(xué)資源，提高了實驗教學(xué)效率，完善了實驗教學(xué)質(zhì)量體系。

［1］徐曉冰，王建平，錢自拓，等.電工電子實驗教學(xué)預(yù)約選課預(yù)約系統(tǒng)的研究與實踐［J］.皖西學(xué)院學(xué)報，2008，24（5）：43－45.

［2］張百鋼，楊雪.基于校園網(wǎng)的實驗教學(xué)選課預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.實驗技術(shù)與管理，2003，20（6）：70－73.

［3］洪榛，俞立，吳根忠，等.實驗教學(xué)中網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2008，30（3）：46－48.

［4］楊雪，張百鋼，張嵐軍.學(xué)分制下的開放實驗教學(xué)選課預(yù)約系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.中國高教研究，2000（9）：76－77.

［5］孫小勇.實驗課管理平臺學(xué)生系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.長春：吉林大學(xué)，2015.

［6］陶國林，曾曉松，肖夏.實驗教學(xué)信息化平臺建設(shè)的關(guān)鍵問題探討［J］.實驗技術(shù)與管理，2015，32（4）：197－199.

［7］張彪，淮虎銀，吳曉霞，等.基于網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)的實驗教學(xué)［J］.實驗室研究與探索，2004，23（1）：4－8.

［8］樊林林.基于校園網(wǎng)實驗選課預(yù)約系統(tǒng)的模塊化設(shè)計［J］.電子技術(shù)，2013（9）：37－39.

［9］陳愛霞.高校實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.電腦知識與技術(shù)：學(xué)術(shù)交流，2014（9）：1926－1927.

［10］姚文俊，程衍富，戴同慶，等.大學(xué)物理實驗網(wǎng)上選課預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.實驗科學(xué)與技術(shù)，2012，10（1）：43－46.

［11］李麗霞，王雪鳳.大學(xué)物理開放實驗網(wǎng)絡(luò)選課預(yù)約系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計［J］.現(xiàn)代計算機，2011（9）：93－95.

［12］余建波，楊西強，王瑗，等.高校實驗教學(xué)信息化的建設(shè)與探索［J］.實驗室研究與探索，2010，29（10）：150－153.

Design and Application of Experimental Teaching Elective Reservation System Based on the Small Class Teaching

MA Xiaoli，CHEN Qiulong，ZHOU Weimin，WU Xueyan，CAO Lijun，WU Yunjian，LI Shu
（School of Materials Science and Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai200240，China）

In order to improve the quality of teaching and the promotion of experimental laboratory management，based on the small class experimental teaching mode，this paper presents a selection and reservation system with the oracle database，established by the school of materials science and engineering，Shanghai Jiao Tong University.The selection system includes curriculum modules，grouping module，elective module and system maintenance module.Students choose teaching time and group to carry out small class teaching experiment activities during the experiment opening time.By the network elective mode，the curriculum contents and time were set up by the instructor，and selected by the students.Practice shows that，through the way that teachers set up guidance of courses，students freely choose experimental time and grouping，the application of the system.improves the experimental teaching efficiency，and promotes the teaching management.

experiment teaching；small－class；reservation system；teaching efficiency

G424.1

A

10.3969／j.issn.1672－4550.2016.06.048

2015－10－23；修改日期：2016－10－24

馬曉麗（1981－），女，工程師，主要從事材料檢測分析、實驗室管理及焊接工藝及機理方面的研究工作。