牛 斌，馬 利

(遼寧大學 信息學院,遼寧 沈陽 110036)

高校實驗室是理論和實踐相結合，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力的重要場所，實驗教學示范中心的建設更是推進實驗教學改革和實驗室管理體制改革的需要。為充分利用現(xiàn)有實驗資源、師資力量保證實驗教學的開展，實驗中心教學亟須有效的管理機制[1]。同時實驗教學評價是根據學校人才培養(yǎng)目標的要求，依據一定的評價標準，對實驗教學目標、內容、方法、過程、條件、效果做出價值判斷。有效的實驗教學評價不僅能對學生的實踐技能進行考核，而且能夠促進學生自主學習，提升學習積極性[2-4]。

隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展，實驗中心教學管理和評價系統(tǒng)的信息化建設也成為實驗中心建設亟需解決的問題[5-6]。建立基于互聯(lián)網的實驗中心教學管理與評價系統(tǒng)不僅能改變傳統(tǒng)的實驗管理和考核方式，還能夠利用網絡平臺對實驗教學過程、實驗教學內容進行有效管理，利用移動互聯(lián)網技術實現(xiàn)學生實驗管理以及實驗效果的評價、考核[7-9]。本文依托于遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目“基于互聯(lián)網的實驗中心教學管理與評價系統(tǒng)的研究”，并將項目的研究成果應用于遼寧省級示范實驗中心“遼寧大學電工電子教學實驗中心”的教學中。成果的應用促進了實驗教學管理與評價的網絡化，實現(xiàn)了實驗中心的相對管理和專職管理，又為實驗教學管理與考核提供了新的模式，減輕了由于實驗規(guī)模擴大、實驗室開放而帶來的繁重負擔[10-11]。

1 系統(tǒng)總體功能框架及結構

基于互聯(lián)網的實驗中心教學管理與評價系統(tǒng)將實驗中學的教學資源統(tǒng)一管理，將系統(tǒng)劃分為實驗教學管理模塊、實驗過程評價模塊、實驗終期考核模塊、試題庫編輯模塊，同時在各個模塊設計中對應于不同的用戶作為管理對象，如管理員、教師、學生。并在基于網絡平臺的PC端和移動終端分別實現(xiàn)模塊設計。系統(tǒng)總體功能框架圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體功能框架圖

基于以上模塊功能，采用B/S和C/S混合模式，在構建系統(tǒng)時分為云服務器端和用戶端[12]。具體系統(tǒng)結構圖如圖2所示。

云服務器端采用云存儲架構，通過中央處理服務器連接各實驗室的存儲設備，把所有數據資源聯(lián)網存到服務器中，利用中央處理服務器完成數據資源的整合、存儲以及各實驗室的協(xié)調工作，并可將數據上傳到云端存儲。各用戶終端可以在權限授予情況下查看數據資源、實驗過程、成績等項目，達到實驗過程、評價結果等內容可追溯，可比較。用戶終端分為有線網絡終端和移動網絡終端。用戶可以通過有線網絡終端實現(xiàn)基于網絡平臺登錄、預約實驗、查詢、實驗操作、評價等過程；用戶也可以利用手機、平板電腦等移動網絡終端實現(xiàn)有線網絡終端相同的功能。同時，教師還可以通過移動網絡終端掃描二維碼等進行學生身份認證，一對一綁定，確定具體每一個學生實驗過程。

2 系統(tǒng)主要功能模塊設計

2.1 實驗管理模塊的設計

實驗教學管理模塊主要完成教師對實驗課程選課情況、開課時間、開課地點等情況的查詢；學生可以實驗預約，并對實驗課程進程和實驗成績進行查詢。管理員可以通過實驗管理模塊對于整個實驗中心的課程安排、實驗室分布、教師資源配置進行管理。管理員和教師可以通過實驗教學管理模塊得到學生預習、出勤、實驗室及實驗儀器使用等情況。

圖2 系統(tǒng)結構圖

為了避免學生實驗課程代簽、遲到，加強實驗課程過程管理，采用學生應用移動終端掃描二維碼的方式進行簽到。每名學生對不同科目實驗具有唯一的二維碼，此二維碼含有個人信息，作為實驗簽到憑證。采用二維碼進行實驗課簽到，通過無線通信系統(tǒng)傳輸到系統(tǒng)數據庫，實時將簽到信息上傳至教師用戶端，利于授課教師現(xiàn)場核對人員信息。同時將簽到信息保存在服務器中備案，整個流程采用了全電子化，快速高效地完成簽到過程。

教師可以通過移動終端了解實驗課程和實驗室安排、實驗學生上課簽到、預習的狀態(tài)，實時掌握學生的各種情況，如簽到、預習和答題情況。

2.2 實驗過程評價模塊的設計

實驗過程評價模塊主要完成對實驗預習情況、實驗過程的實際操作情況進行評估。

實驗預習是學生進行實驗的重要環(huán)節(jié),通過預習使學生對于所要進行的實驗課程內容、涉及的相關知識、儀器使用有所了解，提高實驗課效率，加深對理論課內容的理解，提高做實驗的主動性和積極性，鍛煉學生的自學能力。在進行實驗預習情況時，與傳統(tǒng)檢查實驗預習報告不同，可以采用互動式教學，學生需要實驗課之前在網上完成與實驗內容相關的知識點考查，系統(tǒng)自動給出預習效果的評價，若未完成預習內容考查將不允許預約實驗課程。實驗預習模塊分成了三部分，第一部分學生通過對實驗的初步理解、熟悉實驗流程等環(huán)節(jié)填寫實驗報告；第二部分學生完成預習實驗題目知識點考查，同時系統(tǒng)提供答案以及講解，以加強學生的實驗預習情況；第三部分為實驗課后學生可以重新讀取自己之前的預習報告，對比試驗結果，以及實驗手段，寫出最后的實驗報告，作為教師過程評估的一部分。

在實驗過程中，學生對相應操作規(guī)范等問題作答后，經對實驗的相應實踐，將實驗過程中的實驗結果錄入系統(tǒng)，由系統(tǒng)根據評價系統(tǒng)中數據庫設置完成相應評價等級。在完成基礎實驗的情況下，學生也可以將自己創(chuàng)新內容上傳至創(chuàng)新擴展模塊中，系統(tǒng)將給予一定的加權實踐分數。在整個實驗過程評價過程中，教師可以采用教師移動終端來完成學生實驗過程評價，并將結果上傳至服務器。這種評價模式便于實驗考核成績的管理、評估，為規(guī)范化教學提供了良好的數據資源。

2.3 實驗終期考核模塊的設計

實驗終期考核模塊則根據不同實驗要求，設置終期考核模塊，由系統(tǒng)從考試系統(tǒng)題庫中隨機抽取實驗題目，學生在規(guī)定時間完成，由系統(tǒng)根據評價系統(tǒng)中數據庫設置完成相應評價等級。在實驗考核的時候，教師可通過移動終端對學生的操作，流程掌握，最終結果等情況進行實時打分，還輔助以語音錄入、拍照、視頻等實時性功能，可將評價結果、學生實踐過程上傳至服務器進行保存?zhèn)浞荨?/p>

2.4 試題庫編輯模塊的設計

本系統(tǒng)建立各門實驗課程的試題庫并將其安裝在服務器上。試題庫的內容由授課教師根據多年授課經驗，根據不同的實驗課程，結合課程要求，可通過有線網絡終端上的瀏覽器將實驗課程的預習題目、考試題目寫入數據庫中，同學在預習過程中可以隨時檢測自己的掌握情況，還可根據系統(tǒng)答案提示加深實驗內容理解。教師則可根據學生的答題情況，動態(tài)掌握學生們的實際情況；考試過程中題庫將隨機提供相關課程的題目，動態(tài)調整分配題目順序。具體題庫編輯界面如圖3所示。

圖3 試題庫編輯界面

3 結束語

將互聯(lián)網技術應用于實驗教學管理和考核評價充分體現(xiàn)了現(xiàn)代教育理念，是實現(xiàn)實踐教學改革目標的有效手段。通過對實驗預習、實驗過程、實驗終期考核過程對學生的實踐情況進行即時指導、客觀評價，充分發(fā)揮了現(xiàn)代信息技術的優(yōu)勢，同時能夠激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生實踐操作能力，提高實驗教學成效。利用不同終端實現(xiàn)對實驗課程、實驗資源等有效管理，也加快了高校實驗教學管理平臺信息化的進程。系統(tǒng)應用云服務等技術，使實驗教學管理與評價系統(tǒng)具有一定擴展性。