高進(jìn)可 袁明新 張德義

江蘇科技大學(xué)蘇州理工學(xué)院 江蘇張家港 215600

機(jī)電一體化課程案例教學(xué)的資源庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高進(jìn)可 袁明新 張德義

江蘇科技大學(xué)蘇州理工學(xué)院 江蘇張家港 215600

機(jī)電一體化是本科階段機(jī)械電子工程專業(yè)課程，涉及多個(gè)學(xué)科、多種技術(shù)且應(yīng)用性較強(qiáng)，因此特別適合案例式教學(xué)方法，但相應(yīng)的案例資源庫(kù)卻難以滿足課程教學(xué)需要。在對(duì)機(jī)電一體化課程和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需求詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，依特定原則設(shè)計(jì)了資源庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并采用基于B/S架構(gòu)下WEB形式的前臺(tái)界面和關(guān)系型后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)。

案例教學(xué)；機(jī)電一體化；資源庫(kù)系統(tǒng)；教學(xué)方法

案例是對(duì)生產(chǎn)生活中具有代表性，對(duì)學(xué)習(xí)、生活和研究具有指導(dǎo)作用的典型而富有特定意義事件的陳述。案例教學(xué)以案例為基礎(chǔ)，是一種開(kāi)放式的互動(dòng)教學(xué)方法，有很強(qiáng)的代入感，能夠增加教學(xué)中的趣味性和實(shí)用性，在很多課程中均有較好的教學(xué)效果[1,2]。自1870 年首創(chuàng)以來(lái)，以其有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和簡(jiǎn)化教師課堂管理等優(yōu)勢(shì)迅速傳播到世界各地[3]。時(shí)至今日，案例法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于管理學(xué)、心理學(xué)、教育學(xué)和法學(xué)等多種學(xué)科和領(lǐng)域[4]。機(jī)電一體化課程是一門(mén)涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、控制、傳感器等多種技術(shù)且應(yīng)用型很強(qiáng)的課程，因此特別適合采用案例法進(jìn)行教學(xué)。但與之相適應(yīng)的教學(xué)案例資源庫(kù)卻因開(kāi)發(fā)后缺少更新和維護(hù)，素材收集過(guò)于簡(jiǎn)單隨意，教學(xué)針對(duì)性不強(qiáng)，缺少?gòu)膶W(xué)生的角度考慮而不利于其自主學(xué)習(xí)等原因影響實(shí)際教學(xué)效果，使用率較低。

1 機(jī)電一體化課程案例教學(xué)的資源庫(kù)需求分析

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

機(jī)電一體化課程教學(xué)資源庫(kù)是針對(duì)機(jī)械電子工程專業(yè)特性，將本學(xué)科及相關(guān)學(xué)科教學(xué)素材資源進(jìn)行搜集、整理、存儲(chǔ)和管理，以提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效率及資源利用率的綜合性平臺(tái)。一個(gè)優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源庫(kù)其資源應(yīng)是基于一定標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的元數(shù)據(jù)，學(xué)生可以依據(jù)個(gè)人習(xí)慣對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行組合加工，且其資源應(yīng)便于管理和利用[6]?，F(xiàn)對(duì)機(jī)電一體化課程案例教學(xué)的資源庫(kù)系統(tǒng)的主要需求梳理如下。

(1)用戶管理。資源庫(kù)系統(tǒng)主要涉及學(xué)生和管理員兩類用戶，平臺(tái)應(yīng)對(duì)其注冊(cè)、登錄、退出、銷戶等行為機(jī)制進(jìn)行有效管理。

(2)資源管理。系統(tǒng)應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)課程資源的上傳、下載、評(píng)論以及收藏，管理員對(duì)課程資源的上傳、審核、刪除、評(píng)價(jià)以及分類等功能。

(3)評(píng)價(jià)管理。系統(tǒng)應(yīng)允許學(xué)生和管理員對(duì)課程資源進(jìn)行評(píng)價(jià)以利于系統(tǒng)中資源的更新和分級(jí)管理。

此外，由于機(jī)電一體化課程的特殊性，建立的教學(xué)案例資源庫(kù)應(yīng)對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)課程的教學(xué)起到指導(dǎo)作用，案例庫(kù)的部分模塊應(yīng)能夠在相關(guān)課程內(nèi)容教學(xué)中直接應(yīng)用。這需要資源庫(kù)具有課程管理功能，即將機(jī)電一體化課程資源按所屬學(xué)科、技術(shù)種類、銜接關(guān)系等多種屬性進(jìn)行多維度分類模塊化管理。

2 資源庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 資源庫(kù)的設(shè)計(jì)原則

機(jī)電一體化課程資源庫(kù)系統(tǒng)是機(jī)電及相關(guān)專業(yè)的綜合性資源平臺(tái)，管理員及學(xué)生可以自由安排時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)和維護(hù)，考慮課程內(nèi)容特殊性，設(shè)計(jì)時(shí)制訂了基本原則如下。

(1)實(shí)用性。本系統(tǒng)主要為簡(jiǎn)化教學(xué)案例庫(kù)維護(hù)和更新，課程資源庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量簡(jiǎn)単易操作，方便學(xué)習(xí)和管理，為教學(xué)工作提供靈活、方便的平臺(tái)，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)工作，減輕教學(xué)及更新維護(hù)負(fù)擔(dān)，提高教學(xué)學(xué)習(xí)效率和資源庫(kù)系統(tǒng)使用效率。

(2)可靠性。課程資源庫(kù)涉及知識(shí)多，數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模大，為保證使用體驗(yàn)必須保證系統(tǒng)有較高的可靠性，因此在設(shè)計(jì)資源庫(kù)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)從網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)、運(yùn)行維護(hù)等多方面提高系統(tǒng)的可靠性。

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

2.2 資源庫(kù)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

圖1 機(jī)電一體化課程案例教學(xué)資源庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)中需存放機(jī)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(jì)和管理數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)整個(gè)資源庫(kù)的運(yùn)行至關(guān)重要。在該資源庫(kù)系統(tǒng)中，涉及學(xué)生、管理員和資源3個(gè)實(shí)體，3個(gè)實(shí)體間均為“多對(duì)多”的關(guān)系，即：一個(gè)學(xué)生可以使用多個(gè)資源，同時(shí)，一個(gè)資源也可被多個(gè)學(xué)生使用；一個(gè)管理員需要管理多個(gè)學(xué)生，一個(gè)學(xué)生也可以被多個(gè)管理員管理；一個(gè)管理員需要管理多個(gè)資源，一個(gè)資源也可以被多個(gè)管理員進(jìn)行管理。系統(tǒng)的E-R圖如圖2所示。

圖2 教學(xué)資源庫(kù)E-R圖

3 資源庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用可視化工具進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，以面向?qū)ο蟮木幊谭椒▽?duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有很好的可維護(hù)性及擴(kuò)充性。為提高數(shù)據(jù)庫(kù)利用率和維護(hù)方便性，系統(tǒng)不采用客戶端模式運(yùn)行，而是采用B/S架構(gòu)下的WEB面頁(yè)形式的界面，即以HTML文本格式進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要以圖片、表格、文字、框架等元素組成一個(gè)WEB頁(yè)面作為學(xué)生學(xué)習(xí)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(hù)，為降低技術(shù)要求，采用所見(jiàn)即所得的FrontPage2013進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)制作。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLserver2016平臺(tái)進(jìn)行管理，其支持關(guān)系數(shù)據(jù)模型并提供強(qiáng)大的組件工具實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)試、管理及設(shè)計(jì)工作。

機(jī)電一體化課程案例教學(xué)的資源庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)后，對(duì)系統(tǒng)做了可用性和功能性試用測(cè)試，證明系統(tǒng)有很好的操作性和擴(kuò)展性，但系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了案例式教學(xué)在機(jī)電一體化課程中因案例庫(kù)更新不及時(shí)而無(wú)法有效運(yùn)行的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化課程案例教學(xué)的資源庫(kù)系統(tǒng)的需求，制訂了資源庫(kù)的設(shè)計(jì)原則，對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了模塊化分層次的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立了實(shí)體間分別多對(duì)多的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模型，采用基于B/S架構(gòu)下WEB形式的前臺(tái)界面和關(guān)系型后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了試用驗(yàn)證。試用表明，本文建立的機(jī)電一體化課程案例教學(xué)的資源庫(kù)系統(tǒng)方便易用，具有好的操作性、維護(hù)性和擴(kuò)展性。

[1]張艷山,陳海需.案例教學(xué)法在汽車(chē)?yán)碚撜n程教學(xué)中的應(yīng)用[J].天中學(xué)刊,2017,32(2):154-156.

[2]張善文,張燕軍.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)踐與探討[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2016(1):53-55.

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

[4]魏希鋒,葛玉榮,丁偉.案例教學(xué)模式在民族院校泌尿外科臨床教學(xué)中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)理論與實(shí)踐,2017,30(3):460-462.

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

[6]麻小麗.基于案例教學(xué)的課程教學(xué)資源庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(xué),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(jìn)可，碩士，助教。

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