高進可 袁明新 張德義

江蘇科技大學蘇州理工學院 江蘇張家港 215600

機電一體化課程案例教學的資源庫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

高進可 袁明新 張德義

江蘇科技大學蘇州理工學院 江蘇張家港 215600

機電一體化是本科階段機械電子工程專業(yè)課程，涉及多個學科、多種技術(shù)且應用性較強，因此特別適合案例式教學方法，但相應的案例資源庫卻難以滿足課程教學需要。在對機電一體化課程和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需求詳細分析的基礎(chǔ)上，依特定原則設(shè)計了資源庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并采用基于B/S架構(gòu)下WEB形式的前臺界面和關(guān)系型后臺數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。

案例教學；機電一體化；資源庫系統(tǒng)；教學方法

案例是對生產(chǎn)生活中具有代表性，對學習、生活和研究具有指導作用的典型而富有特定意義事件的陳述。案例教學以案例為基礎(chǔ)，是一種開放式的互動教學方法，有很強的代入感，能夠增加教學中的趣味性和實用性，在很多課程中均有較好的教學效果[1,2]。自1870 年首創(chuàng)以來，以其有利于提高學生的學習效率和簡化教師課堂管理等優(yōu)勢迅速傳播到世界各地[3]。時至今日，案例法已經(jīng)廣泛應用于管理學、心理學、教育學和法學等多種學科和領(lǐng)域[4]。機電一體化課程是一門涉及機械、電子、計算機、控制、傳感器等多種技術(shù)且應用型很強的課程，因此特別適合采用案例法進行教學。但與之相適應的教學案例資源庫卻因開發(fā)后缺少更新和維護，素材收集過于簡單隨意，教學針對性不強，缺少從學生的角度考慮而不利于其自主學習等原因影響實際教學效果，使用率較低。

1 機電一體化課程案例教學的資源庫需求分析

“機電一體化”一詞在20世紀80年代首次出現(xiàn)在日本并迅速傳播至世界各國，其是對機械、微電子、信息等多種技術(shù)綜合運用，從系統(tǒng)的觀點出發(fā)在功能、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、能耗等方面進行改進，從而使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的工程技術(shù)。機電一體化課程是機械電子工程專業(yè)本科階段的專業(yè)課程，是在機械、電子、信息等多個學科基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一門有著自身體系和結(jié)構(gòu)的新型綜合型學科，并隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展而被注入新的內(nèi)容[5]。

機電一體化課程教學資源庫是針對機械電子工程專業(yè)特性，將本學科及相關(guān)學科教學素材資源進行搜集、整理、存儲和管理，以提高教學和學習效率及資源利用率的綜合性平臺。一個優(yōu)質(zhì)的教學資源庫其資源應是基于一定標準建設(shè)的元數(shù)據(jù)，學生可以依據(jù)個人習慣對元數(shù)據(jù)進行組合加工，且其資源應便于管理和利用[6]?，F(xiàn)對機電一體化課程案例教學的資源庫系統(tǒng)的主要需求梳理如下。

(1)用戶管理。資源庫系統(tǒng)主要涉及學生和管理員兩類用戶，平臺應對其注冊、登錄、退出、銷戶等行為機制進行有效管理。

(2)資源管理。系統(tǒng)應可以實現(xiàn)學生對課程資源的上傳、下載、評論以及收藏，管理員對課程資源的上傳、審核、刪除、評價以及分類等功能。

(3)評價管理。系統(tǒng)應允許學生和管理員對課程資源進行評價以利于系統(tǒng)中資源的更新和分級管理。

此外，由于機電一體化課程的特殊性，建立的教學案例資源庫應對相關(guān)基礎(chǔ)課程的教學起到指導作用，案例庫的部分模塊應能夠在相關(guān)課程內(nèi)容教學中直接應用。這需要資源庫具有課程管理功能，即將機電一體化課程資源按所屬學科、技術(shù)種類、銜接關(guān)系等多種屬性進行多維度分類模塊化管理。

2 資源庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 資源庫的設(shè)計原則

機電一體化課程資源庫系統(tǒng)是機電及相關(guān)專業(yè)的綜合性資源平臺，管理員及學生可以自由安排時間進行學習和維護，考慮課程內(nèi)容特殊性，設(shè)計時制訂了基本原則如下。

(1)實用性。本系統(tǒng)主要為簡化教學案例庫維護和更新，課程資源庫系統(tǒng)設(shè)計，應盡量簡単易操作，方便學習和管理，為教學工作提供靈活、方便的平臺，簡化數(shù)據(jù)庫維護工作，減輕教學及更新維護負擔，提高教學學習效率和資源庫系統(tǒng)使用效率。

(2)可靠性。課程資源庫涉及知識多，數(shù)據(jù)庫規(guī)模大，為保證使用體驗必須保證系統(tǒng)有較高的可靠性，因此在設(shè)計資源庫系統(tǒng)時，應從網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)、運行維護等多方面提高系統(tǒng)的可靠性。

(3)可擴展性。由于機電一體化學科不斷發(fā)展和更新的特性，案例教學資源庫的設(shè)計也必須是可持續(xù)更新的，教學資源的收集也是持續(xù)進行的,因此系統(tǒng)的可擴展性非常重要，包括處理能力、存儲能力及吞吐能力等都要有擴展性。

2.2 資源庫系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

據(jù)前述系統(tǒng)的功能需求分析，機電一體化課程資源庫系統(tǒng)設(shè)計為如圖1所示的模塊化分層次的功能結(jié)構(gòu)。

圖1 機電一體化課程案例教學資源庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫中需存放機電一體化及相關(guān)課程的大量資源數(shù)據(jù)，合理地設(shè)計和管理數(shù)據(jù)庫對整個資源庫的運行至關(guān)重要。在該資源庫系統(tǒng)中，涉及學生、管理員和資源3個實體，3個實體間均為“多對多”的關(guān)系，即：一個學生可以使用多個資源，同時，一個資源也可被多個學生使用；一個管理員需要管理多個學生，一個學生也可以被多個管理員管理；一個管理員需要管理多個資源，一個資源也可以被多個管理員進行管理。系統(tǒng)的E-R圖如圖2所示。

圖2 教學資源庫E-R圖

3 資源庫系統(tǒng)的實現(xiàn)

系統(tǒng)采用可視化工具進行界面設(shè)計，以面向?qū)ο蟮木幊谭椒▽ο到y(tǒng)進行設(shè)計，使系統(tǒng)具有很好的可維護性及擴充性。為提高數(shù)據(jù)庫利用率和維護方便性，系統(tǒng)不采用客戶端模式運行，而是采用B/S架構(gòu)下的WEB面頁形式的界面，即以HTML文本格式進行設(shè)計，主要以圖片、表格、文字、框架等元素組成一個WEB頁面作為學生學習界面和管理員管理界面。因系統(tǒng)需要任課教師參與更新和維護，為降低技術(shù)要求，采用所見即所得的FrontPage2013進行網(wǎng)頁開發(fā)制作。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用SQLserver2016平臺進行管理，其支持關(guān)系數(shù)據(jù)模型并提供強大的組件工具實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫調(diào)試、管理及設(shè)計工作。

機電一體化課程案例教學的資源庫系統(tǒng)開發(fā)后，對系統(tǒng)做了可用性和功能性試用測試，證明系統(tǒng)有很好的操作性和擴展性，但系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性有待進一步提高。

4 結(jié)束語

本文介紹了案例式教學在機電一體化課程中因案例庫更新不及時而無法有效運行的現(xiàn)狀，分析了機電一體化課程案例教學的資源庫系統(tǒng)的需求，制訂了資源庫的設(shè)計原則，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫進行了設(shè)計。設(shè)計了模塊化分層次的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立了實體間分別多對多的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模型，采用基于B/S架構(gòu)下WEB形式的前臺界面和關(guān)系型后臺數(shù)據(jù)庫進行實現(xiàn)，并對該系統(tǒng)進行了試用驗證。試用表明，本文建立的機電一體化課程案例教學的資源庫系統(tǒng)方便易用，具有好的操作性、維護性和擴展性。

[1]張艷山,陳海需.案例教學法在汽車理論課程教學中的應用[J].天中學刊,2017,32(2):154-156.

[2]張善文,張燕軍.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學實踐與探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2016(1):53-55.

[3]王永桂 案例教學分組討論模式的利弊分析重慶科技學院學報[J].重慶科技學院學報,2011(5):180-183.

[4]魏希鋒,葛玉榮,丁偉.案例教學模式在民族院校泌尿外科臨床教學中的應用[J].醫(yī)學理論與實踐,2017,30(3):460-462.

[5]石巖,張鐵壁,劉暐.機電一體化專業(yè)課程形成性考核體系的設(shè)計[J].教育教學論壇,2017(1):243-244.

[6]麻小麗.基于案例教學的課程教學資源庫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn):以《信息技術(shù)與課程整合案例研究》課程為例[D].武漢:華中師范大學,2013.

Database System of Resources in Mechatronics Course Design and Implementation Based on Case Teaching

Gao Jinke,Yuan Mingxin,Zhang Deyi
Suzhou Institute of Technology,Jiangsu University of Science &Technology,Zhangjiagang,215600,China

The mechatronics is an application-based undergraduate course in machine-electronic engineering speciality,which involves a number of disciplines and a variety of techniques.The case teaching is interactive and open,which isconsideredthe most suitable teaching method for the mechatronics course.But the construction of the corresponding teaching case library cannot meet the teaching needs.Based on speci fi c rules,thedatabase system of resources in mechatronics course designed using the B/S framework of the WEB page and relational databaseafter the demand is analyzed.

case teaching;mechatronics;database system;teaching method

高進可，碩士，助教。

江蘇省教育科學“十三五”規(guī)劃專項課題：能力導向的地方高校機械工程專業(yè)“3+5”教學體系重構(gòu)研究和實踐階段性成果(編號：C-b/2016/01/06)。