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        基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2021-11-06 03:18牛立剛
        現(xiàn)代電子技術(shù) 2021年20期
        關(guān)鍵詞:重點(diǎn)高校教學(xué)系統(tǒng)個(gè)數(shù)

        馬 健,牛立剛,李 昕

        (吉林大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院,吉林 長春 130012)

        0 引 言

        重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)的研究背景具體如下:在我國高校實(shí)施的素質(zhì)教育中,實(shí)踐教學(xué)占據(jù)重要地位[1]。不斷對高校實(shí)踐教學(xué)的方法和內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn),尋找更加科學(xué)的教學(xué)手段,是目前提升高校培養(yǎng)人才水平的重要指導(dǎo)方針。特別是對于著重培養(yǎng)實(shí)踐型人才的重點(diǎn)高校而言,更是需要提升對實(shí)踐教學(xué)的重視程度。而作為學(xué)生實(shí)際應(yīng)用所學(xué)理論知識的場所,實(shí)驗(yàn)室往往是重點(diǎn)高校實(shí)施實(shí)踐教學(xué)的主要地點(diǎn)[2]。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)也是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)手法,對于高校科研水平的提升也有重大意義[3]。重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)就是在此背景下誕生的,這種系統(tǒng)能夠豐富重點(diǎn)高校實(shí)踐教學(xué)的手法和內(nèi)容,對于高端實(shí)踐型人才的培養(yǎng)有重要意義。

        對于重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)的研究,國內(nèi)外都十分重視,例如通過系統(tǒng)智能化水平的提升來帶動(dòng)高校實(shí)踐教學(xué)水平的升高[4]。其中國外早在20 世紀(jì)60 年代末就開始對重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行研究,在90 年代系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)較為普及。有學(xué)者提出一種基于自動(dòng)化管理技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng),主要基于自動(dòng)化管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)的搭建。而國內(nèi)對于重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)的研究則起步較晚,并且實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)狀況也較為落后。但仍取得了多樣化的研究成果,有學(xué)者提出一種基于SOA 框架的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng),主要基于SOA 框架對重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行搭建。由于以上系統(tǒng)還存在教室重疊排課個(gè)數(shù)較多的問題,所以本文設(shè)計(jì)基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)。

        1 設(shè)計(jì)基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)

        1.1 硬件設(shè)計(jì)

        基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成為客戶端模塊,由客戶端和服務(wù)器組成,具體技術(shù)指標(biāo)如表1 所示[5]。

        表1 客戶端模塊具體技術(shù)指標(biāo)

        1.2 軟件設(shè)計(jì)

        1.2.1 設(shè)計(jì)管理教學(xué)資源模塊

        基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)的軟件構(gòu)成包括:管理教學(xué)資源模塊、安排實(shí)驗(yàn)課程模塊、自主學(xué)習(xí)模塊、管理設(shè)備模塊、數(shù)據(jù)庫模塊[6]。

        基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)管理教學(xué)資源模塊,其主要功能是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源的管理,模塊圖如圖1 所示[7]。

        圖1 管理教學(xué)資源模塊的模塊圖

        如圖1 所示,全部實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源都統(tǒng)一進(jìn)行儲存,系統(tǒng)中學(xué)生用戶能夠隨時(shí)對資源進(jìn)行查詢與播放,能夠更加充分地利用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源[8]。

        1.2.2 設(shè)計(jì)安排實(shí)驗(yàn)課程模塊

        安排實(shí)驗(yàn)課程模塊的單元構(gòu)成包括用戶管理單元、實(shí)驗(yàn)室申請單元、實(shí)驗(yàn)室安排單元、統(tǒng)計(jì)分析單元、數(shù)據(jù)庫操作單元、報(bào)表輸出單元以及模塊維護(hù)單元。各單元的具體功能如表2 所示[9]。

        表2 各單元的具體功能

        安排實(shí)驗(yàn)課程模塊主要利用排課算法進(jìn)行排課,其排課流程具體如圖2 所示[10]。

        圖2 排課流程

        1.2.3 設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)模塊

        自主學(xué)習(xí)模塊主要用于學(xué)生進(jìn)行課前的自主學(xué)習(xí)。該模塊包括以下功能:在線討論功能、課前練習(xí)功能、視頻學(xué)習(xí)功能以及查看公告功能[11]。

        其中在線討論功能指的是在學(xué)生進(jìn)行課前學(xué)習(xí)的過程中,對于自身的想法與疑問能夠利用留言板與教師和其他同學(xué)共同交流[12]。在留言板中,學(xué)生能夠點(diǎn)評或回復(fù)其他學(xué)生的留言。

        課前練習(xí)功能指的是學(xué)生觀看預(yù)習(xí)視頻后,需要進(jìn)行針對性的實(shí)踐練習(xí)[13]。實(shí)踐練習(xí)的部分是由教師進(jìn)行設(shè)計(jì)的,在設(shè)計(jì)中需要對課堂練習(xí)的難易程度與數(shù)量進(jìn)行把握,主要針對本節(jié)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行練習(xí)。

        視頻學(xué)習(xí)功能是指學(xué)生可以提前了解本節(jié)教學(xué)內(nèi)容,以便更加熟練地進(jìn)行實(shí)踐。

        查看公告功能指的是教師發(fā)布公告后學(xué)生可以進(jìn)行查看,以便了解課程安排等相關(guān)信息。

        1.2.4 設(shè)計(jì)管理設(shè)備模塊

        管理設(shè)備模塊主要用于對使用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行處理,由設(shè)備審批單元、設(shè)備借用單元、設(shè)備報(bào)廢單元、設(shè)備維修單元、設(shè)備信息單元構(gòu)成。

        其中設(shè)備審批單元主要用于對設(shè)備的借用、報(bào)廢、維修實(shí)施審批或?qū)徍颂幚?,以對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管,該單元只能由管理人員進(jìn)入[14]。

        設(shè)備借用單元主要用于對實(shí)驗(yàn)室外借設(shè)備的情況進(jìn)行詳細(xì)記錄,以便規(guī)范歸還和外借設(shè)備的流程,完善設(shè)備的監(jiān)管過程。

        設(shè)備報(bào)廢單元主要用于對實(shí)驗(yàn)室報(bào)廢設(shè)備的情況進(jìn)行詳細(xì)記錄,以便規(guī)范報(bào)廢設(shè)備的流程,確切了解在用設(shè)備的具體數(shù)量。

        設(shè)備維修單元主要用于對實(shí)驗(yàn)室維修設(shè)備的情況進(jìn)行詳細(xì)記錄,以便及時(shí)獲取設(shè)備狀態(tài)與管理員的實(shí)際工作情況。

        設(shè)備信息單元主要用于對實(shí)驗(yàn)室各設(shè)備的狀況與信息進(jìn)行詳細(xì)記錄[15]。在模塊中會為各實(shí)驗(yàn)室分配一個(gè)對應(yīng)的管理員,每個(gè)管理員可同時(shí)對多個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理。

        1.2.5 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫模塊

        數(shù)據(jù)庫模塊由教學(xué)資源表、課程信息表、班級信息表、用戶信息表等數(shù)據(jù)庫表構(gòu)成。其中教學(xué)資源表結(jié)構(gòu)具體如表3 所示。

        表3 教學(xué)資源表結(jié)構(gòu)

        課程信息表結(jié)構(gòu)具體如表4 所示。

        表4 課程信息表結(jié)構(gòu)

        班級信息表結(jié)構(gòu)具體如表5 所示。

        表5 班級信息表結(jié)構(gòu)

        用戶信息表結(jié)構(gòu)具體如表6 所示。

        表6 用戶信息表結(jié)構(gòu)

        2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

        2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)的性能,對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在高校實(shí)驗(yàn)室布設(shè)系統(tǒng)的測試環(huán)境,具體如圖3 所示。

        圖3 布設(shè)的測試環(huán)境

        接入100M 校園網(wǎng)進(jìn)行測試。接入校園網(wǎng)后,系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置過程如圖4 所示。

        圖4 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置過程

        在布設(shè)的測試環(huán)境中利用基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)。為避免本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果過于單一、缺乏對比性,將原有的兩種系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)中的對比系統(tǒng)進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn),包括基于自動(dòng)化管理技術(shù)、基于SOA 框架的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)。同樣利用這兩種系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)。獲取實(shí)驗(yàn)室個(gè)數(shù)為25~54 個(gè)范圍內(nèi)的教室重疊排課個(gè)數(shù)作為對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對不同實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的教室重疊排課個(gè)數(shù)進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。

        2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

        在實(shí)驗(yàn)室個(gè)數(shù)為25~39 個(gè)的范圍內(nèi),根據(jù)三種系統(tǒng)進(jìn)行教室重疊排課個(gè)數(shù)對比,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具體如表7所示。

        表7 教室重疊排課個(gè)數(shù)對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(一)

        根據(jù)表7 的教室重疊排課個(gè)數(shù)對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,在實(shí)驗(yàn)室個(gè)數(shù)為25~39 個(gè)的范圍內(nèi),基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)的教室重疊排課個(gè)數(shù)少于基于自動(dòng)化管理技術(shù)、基于SOA 框架的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)。

        在實(shí)驗(yàn)室個(gè)數(shù)為40~54 個(gè)的范圍內(nèi)時(shí),教室重疊排課個(gè)數(shù)對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具體如表8 所示。

        表8 教室重疊排課個(gè)數(shù)對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(二)

        根據(jù)表8 的教室重疊排課個(gè)數(shù)對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,在實(shí)驗(yàn)室個(gè)數(shù)為40~54 個(gè)的范圍內(nèi),基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)的教室重疊排課個(gè)數(shù)少于兩種對比實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

        3 結(jié) 語

        本文設(shè)計(jì)了一種基于多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)高校實(shí)驗(yàn)室智能教學(xué)系統(tǒng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了教室重疊排課個(gè)數(shù)的降低,對于重點(diǎn)高校實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提升有很大意義。

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