李忠新, 呂唯唯, 左建華, 朱妍妍

(北京理工大學 機械與車輛學院, 北京 100081)

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開放式實驗教學管理系統(tǒng)的功能規(guī)劃與設計

李忠新, 呂唯唯, 左建華, 朱妍妍

(北京理工大學 機械與車輛學院, 北京 100081)

在探討實驗教學管理系統(tǒng)建設基本原則的基礎上,對開放式實驗教學管理系統(tǒng)進行了功能規(guī)劃與設計。北京理工大學機械與車輛學院在構建開放式實驗教學管理系統(tǒng)的建設中,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)具有比較完整的實驗室管理和實驗教學管理功能,包括課程信息發(fā)布與維護、實驗過程管理、實驗報告與成績管理、信息查詢與統(tǒng)計等,提高了實驗教學管理水平。

實驗教學管理系統(tǒng)； 開放實驗室； 實驗室規(guī)劃

近年來,隨著信息技術的快速發(fā)展與應用,高校信息化建設不斷加強,教學管理系統(tǒng)、實驗室管理系統(tǒng)被高校廣泛應用,通過網(wǎng)絡實現(xiàn)實驗教學信息化管理成為一種需求[1]。目前的實驗室管理系統(tǒng)以及實驗教學管理系統(tǒng),或者面向企業(yè)應用，適用于分析型研究實驗室[2],或者以開發(fā)公司為主進行系統(tǒng)功能規(guī)劃與設計,一些功能模塊并不能適應現(xiàn)代實驗教學的開放式教學和信息化管理需求。因此,基于高校實驗實踐教學管理需求,對開放式實驗教學管理系統(tǒng)進行科學、合理的功能規(guī)劃與設計,是高校對實驗教學進行規(guī)范化和信息化管理的重要問題。

1 實驗教學管理系統(tǒng)構建的基本原則

1.1 效率性原則

高校實驗教學管理系統(tǒng)的首要目標是提高實驗教學管理的工作效率與管理水平。一方面,隨著高校招生規(guī)模的擴大,學生人數(shù)增多,實驗教學信息數(shù)據(jù)量日益龐大；另一方面,根據(jù)國家級、省部級實驗教學中心評建與信息統(tǒng)計工作的需要,實驗室建設與實驗教學信息統(tǒng)計工作量增大,傳統(tǒng)的人工操作方式已很難滿足工作需求[3-4]。因此,實驗教學管理系統(tǒng)首先要解決提高實驗教師以及實驗教學管理人員的工作效率和管理水平的問題[5-8]。

1.2 開放性原則

實驗教學管理系統(tǒng)的開放性有兩方面的含義。

一是系統(tǒng)自身應具備一定的開放性。鑒于實驗實踐教學的特殊性與動態(tài)性特點,管理系統(tǒng)應進行模塊化設計,要具備一定的可擴展性[9],部分功能模塊應具備靈活構建的功能[10]。系統(tǒng)管理員要能夠根據(jù)業(yè)務需要對部分功能模塊及子模塊進行添加、修改、刪除或適度開發(fā)。同時,實驗教學管理系統(tǒng)應能夠與學校其他管理系統(tǒng)進行適度的信息對接,如與用戶信息對接等。

二是系統(tǒng)應能滿足開放式實驗教學模式下的實驗排課預約及其他管理工作需求。開放式實驗教學模式滿足了學生個性化發(fā)展的需要,已成為一種發(fā)展趨勢。開放式教學模式給予學生自主安排學習方式與進程的自由,班級和專業(yè)的概念逐漸淡化,學生個體行為的增加和流動性的增強,大幅增加了教師的工作量和管理難度。如何解決實驗預約和實驗管理是進行開放式實驗教學的關鍵環(huán)節(jié)[11-12],也是現(xiàn)代實驗教學管理系統(tǒng)的核心功能之一。

1.3 適用性原則

實驗教學管理系統(tǒng)的適用性也包含兩方面的含義。

一是實驗教學管理系統(tǒng)的功能規(guī)劃與設計必須遵循高校實驗實踐教學的基本規(guī)律[13],并跟隨實驗實踐教學的發(fā)展趨勢,其工作流程必須貼近于實驗實踐教學的工作實際。目前有部分實驗教學管理系統(tǒng)未能有效地貼合高校實驗實踐教學實際,在使用過程中出現(xiàn)了諸多問題,適用效果欠佳。

二是管理系統(tǒng)界面應簡潔、美觀、操作簡便,不能因為系統(tǒng)的使用而過多地增加教師或?qū)W生的工作量。

1.4 可靠性原則

實驗教學管理系統(tǒng)的運行穩(wěn)定與可靠性尤為重要。系統(tǒng)應保證在大規(guī)模并發(fā)情況下仍能正常運轉(zhuǎn),在突發(fā)情況和操作失誤情況下,系統(tǒng)也應具備一定的恢復能力,避免造成信息丟失、無法恢復甚至導致教學事故[14]。

2 實驗教學管理系統(tǒng)總體功能規(guī)劃

實驗教學管理系統(tǒng)應能通過信息化手段,規(guī)范實驗實踐教學環(huán)節(jié)的實施并完善和加強相關管理工作,提高實驗實踐教學運行和教務管理的工作效率與管理水平。實驗教學管理系統(tǒng)作為高校信息化管理系統(tǒng)的重要組成部分,應成為涵蓋實驗實踐教學實施全過程的完整的功能(子)系統(tǒng),在對高校實驗實踐教學進行教務管理的同時,更應該服務于實驗實踐教學。

圖1為北京理工大學機械與車輛學院正在建設的實驗教學管理系統(tǒng)總體功能框架。該系統(tǒng)依據(jù)學院實驗實踐教學工作實際,規(guī)劃設計了課程信息發(fā)布與維護、實驗實踐教學實施全過程監(jiān)控與管理等功能,服務于地面機動裝備實驗教學中心、工程訓練中心兩個國家級實驗教學示范中心的課程實驗、實驗選修課、開放實驗、課程設計實驗、畢業(yè)設計實驗、生產(chǎn)實習實踐活動、大學生科技創(chuàng)新活動等各種類型的實驗實踐教學活動。

圖1 實驗教學管理系統(tǒng)總體功能

3 實驗教學管理系統(tǒng)主要模塊功能設計

3.1 系統(tǒng)登錄

實驗教學管理系統(tǒng)為一完整的功能(子)系統(tǒng),可通過學校管理部門、學院網(wǎng)站、各級實驗中心網(wǎng)站鏈接進入系統(tǒng)登錄頁面。用戶使用自己的工號(教師)或?qū)W號(學生)進行身份識別與登錄,不同身份的用戶組應能體驗不同的操作界面(功能/內(nèi)容模塊),如教師、學生進入系統(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

實驗教學管理的第一步是對課程基本信息(例如教學大綱等教學文檔)進行規(guī)范化管理,在實驗教學管理系統(tǒng)中采用課程信息發(fā)布與維護功能模塊。該模塊允許系統(tǒng)管理員、教師對課程信息、實驗項目信息、實驗教學大綱等進行發(fā)布與維護。

該模塊限教師與系統(tǒng)管理員操作。鑒于不同高校的實驗教學管理差異以及教師習慣的差異,超級管理員具有為一般管理員和教師分配課程發(fā)布維護操作功能的權限。同時,由于課程信息、實驗項目信息的復雜性和多樣性,對課程信息與實驗項目信息進行模塊化處理,允許系統(tǒng)管理員對課程或項目的屬性進行添加、修改、刪除等操作。

3.3 發(fā)布實驗安排

發(fā)布實驗安排的是實驗教學管理系統(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傳統(tǒng)模式下的實驗安排進行登記與發(fā)布管理,擴展功能可以滿足開放式實驗教學的開放預約需求。實驗安排發(fā)布流程如圖2所示。

圖2 實驗安排發(fā)布流程

傳統(tǒng)的發(fā)布實驗安排的基本流程是:實驗指導教師在與學生溝通后確定實驗時間段與對應的學生名單,然后學生進入實驗室進行實驗。按照這種模式,在開放式實驗教學管理系統(tǒng)中,教師首先要導入本課程的學生名單,可根據(jù)需要選擇進行以下兩種操作:

一是實驗教師將已確定的實驗安排登記到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫并發(fā)布,便于師生查詢實驗安排以及后續(xù)的實驗過程考勤、實驗信息與數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計。

二是教師在發(fā)布實驗安排界面勾選“開放預約”選項,并確定課程/實驗項目開放的時間段及人數(shù)上下限,之后學生可以在“我的課程”界面選擇該課程或具體的實驗項目進行預約實驗與預習實驗。

3.4 實驗課程考勤

該模塊主要對教師指導實驗和學生參加實驗的出勤情況進行考核,師生在進入實驗室進行實驗和結(jié)束實驗離開實驗室時需要使用校園一卡通在考勤機上刷卡。

該模塊允許系統(tǒng)管理員對正常、遲到、早退、曠課等狀態(tài)的判定條件進行修改。系統(tǒng)可根據(jù)考勤數(shù)據(jù)生成該門課程/項目的通用文件格式考勤情況報表以及學生實驗用時圖表。

3.5 實驗報告與成績管理

該模塊主要完成實驗報告的上傳/下載與成績評定工作。實驗報告可進行單獨上傳與下載,也可按統(tǒng)一規(guī)則進行批量上傳與下載。實驗成績一般包括考勤成績、實驗表現(xiàn)成績、實驗報告成績,其中考勤成績由系統(tǒng)自動生成,實驗表現(xiàn)成績和實驗報告成績由教師在線評定,系統(tǒng)可自動生成通用格式實驗成績單。

3.6 外出實踐管理

該模塊主要對校外進行的認知實習、生產(chǎn)實習、駕駛實習等實踐環(huán)節(jié)進行審批與實踐信息登記管理。

3.7 科技創(chuàng)新管理

該模塊對各種大學生創(chuàng)新競賽與科技活動進行規(guī)范管理,包括科技創(chuàng)新競賽或活動的發(fā)布、報名管理、競賽進程管理、成果以及派生成果管理等。系統(tǒng)結(jié)合科創(chuàng)競賽實際操作流程,設計自主報名、作品創(chuàng)作、校內(nèi)評選、推薦參賽等進程。

3.8 信息查詢與統(tǒng)計

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

(1) 按課程/實驗項目查詢:師生考勤信息、實驗報告查詢與下載、不同年級/專業(yè)學生分布情況；

(2) 按學期/學年/時間段查詢:課程總數(shù)、實驗項目總數(shù)、實驗人時數(shù)、新增實驗課程或?qū)嶒烅椖啃畔?、不同類型實驗項目?shù)量、不同專業(yè)或子實驗室開設實驗課程信息、不同年級/專業(yè)學生分布情況；

(3) 按年度/時間段查詢:科創(chuàng)項目參加學生信息及年級/專業(yè)分布數(shù)據(jù)、科創(chuàng)競賽成果與派生成果統(tǒng)計數(shù)據(jù)、賽事進程狀態(tài)表。

3.9 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要包括用戶角色管理、權限設置、權限分配3個子模塊。用戶角色主要包括超級管理員、管理員、教師、學生4種角色；權限設置是根據(jù)系統(tǒng)功能,主要包括用戶權限分配、密碼處理、課程維護、發(fā)布實驗安排、實驗課程預約、考勤條件設置、科技創(chuàng)新管理、統(tǒng)計信息查詢權限等。權限分配模塊允許超級管理員根據(jù)設定好的權限屬性對不同的用戶角色進行靈活的權限分配。

4 結(jié)語

開放式實驗教學管理系統(tǒng)是高校信息化建設的重要組成部分,其功能規(guī)劃與設計必須遵循高校實驗實踐教學基本規(guī)律,尊重高校實驗實踐教學實際。功能科學合理、流程規(guī)范簡潔的實驗教學管理系統(tǒng)能夠有效提高實驗教學教務管理的工作效率與水平,同時也能夠加強實驗教學改革,提高實驗教學質(zhì)量。

References)

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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

計算機技術應用

2016-04-05

北京理工大學第十批教改立項重點項目(BITJG2015ZD004)；北京理工大學實驗室研究項目(2014BITSYC01)

李忠新(1979—),男,山東煙臺,博士,高級實驗師,主要研究方向為機械制造專業(yè)實驗教學、實驗室建設與管理.

E-mail：lzx30526@bit.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2016)11-0153-04