基于B/S的智能化線上實踐教學管理系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

蔡小華 蔡浩 葉永博 劉順超

摘? 要：針對以制造工程訓練為代表的實踐教學過程中的教學管理難題，設計了一套基于B/S的智能化線上教學管理系統(tǒng)，綜合實現(xiàn)用戶管理、實習排課、成績管理、開放管理、物料管理五大功能?；谂耪n模板思維的實習排課模塊極大減小了教師教學管理工作量，提升了教學管理水平;通過開放管理模塊提高教學設施空閑時段利用率，并有效解決了特殊學生學習的需求?？梢?，通過此教學管理系統(tǒng)，可以有效地增強教學資源的利用，實現(xiàn)對學生的個性化培養(yǎng)。

關鍵詞：制造工程訓練;實踐教學;線上教學管理系統(tǒng);個性化培養(yǎng)

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）07-0160-04

Abstract： Aiming at the teaching management problems in the practical teaching process represented by manufacturing engineering training， a set of intelligent online teaching management system based on B/S is designed to realize user management， practice scheduling， achievement management， open management and materials. Manage five major functions. The practice scheduling module based on the scheduling template thinking greatly reduces the workload of teacher teaching management and improves the teaching management level; improves the utilization rate of idle time of teaching facilities through the open management module， and effectively solves the needs of special students' learning. It can be seen that through this teaching management system， the utilization of teaching resources can be effectively enhanced， and the individualized training of students can be realized.

Keywords： manufacturing engineering training; practical teaching; online teaching management system; individualized training

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一、概述

制造工程訓練作為理工科學生實踐教學環(huán)節(jié)中的一個重要組成部分，對培養(yǎng)學生的動手能力與創(chuàng)新意識發(fā)揮著重要的作用，在高等教育中具有其它課程所不能替代的作用[1]。

以中南大學為例，工程訓練中心作為本科學生的制造工程訓練實踐教學基地，每學期需培養(yǎng)的學生人數(shù)達到數(shù)千人。在10多年的發(fā)展過程中， 工程訓練中心在硬件設施建設上得到了很大的發(fā)展。工程訓練的教學內(nèi)容與傳統(tǒng)金工實習的教學內(nèi)容相比，無論從深度和廣度上都發(fā)生了深刻的變化。工程訓練的教學內(nèi)容既保留了原來車、銑、刨、磨、鉗、鑄、鍛、焊等傳統(tǒng)加工工藝，同時增加了數(shù)控加工技術實習、特種加工技術實習， 并根據(jù)自身的特點增加了特色項目和創(chuàng)新項目訓練。

在國家“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”的戰(zhàn)略背景環(huán)境下，如何高效提高制造工程訓練教學質(zhì)量，以培養(yǎng)大批具有高素質(zhì)、高創(chuàng)新能力的工程科技人才成為亟待解決的問題[2]。

二、智能化線上實踐教學管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與必要性

隨著我國高等教育的快速發(fā)展， 對制造工程訓練實踐教學提出了新的要求，原有的教學體系和管理方式已不適應當今高等教育的發(fā)展。因此，只有正視目前實踐教學所遇到的困難， 積極尋求解決問題的方法和措施， 才能在培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)上發(fā)揮更大作用[3]。

工程訓練中心要發(fā)展，實踐教學質(zhì)量要提升，離不開硬件設施的投入、教師隊伍的建設、教學體系的創(chuàng)新和教學內(nèi)容的創(chuàng)新[4]。然而，科學有效的管理則是實施實踐教學的基礎和保障，管理水平在很大程度上反映了實踐教學的水平。

基于制造工程訓練向著工業(yè)化與信息化深度融合的方向發(fā)展，其內(nèi)容和內(nèi)涵在不斷豐富。因而，教學管理工作變得日益繁重和復雜，傳統(tǒng)的人工管理模式越來越凸顯出工作量大、效率低、時效性差、信息反饋不及時等諸多問題。這不僅給教學管理者帶來了很大的工作強度和壓力，也制約了實踐教學的發(fā)展。實踐教學的信息化、智能化管理已迫在眉睫[5]。因此，許多高校都在如何利用現(xiàn)代信息技術，以信息化手段代替繁瑣的人工管理方面作了積極地探索和實踐。中南大學工程訓練中心與時俱進，結合全國各高校實踐教學的普遍情況，研究并實現(xiàn)了一套智能化線上實踐教學管理系統(tǒng)。

三、智能化線上實踐教學管理系統(tǒng)總體設計

作為智能化的線上實踐教學管理系統(tǒng)，其應在確保用戶信息安全、請求響應迅速的基礎上，盡可能簡化用戶操作。實踐教學管理系統(tǒng)需要實現(xiàn)用戶管理、實習排課、成績管理、開放管理、物料管理五大功能，各功能簡介如下：

（一）用戶管理

建立用戶的數(shù)字檔案，實現(xiàn)創(chuàng)建學生賬戶、教師賬戶、管理學生信息、教師信息、教師權限的功能。

學生隸屬于實習批次，教師隸屬于教師組。每個教師組中對應具體的打分項，作為教師評分項目的依據(jù)，即教師組中的教師只能對對應的打分項進行打分。

（二）實習排課

與常規(guī)的教務系統(tǒng)選課程序——“教師放課、學生選課、教師審核、確定課程”不同，實踐教學管理系統(tǒng)通過教師排課的方式確定課程。此模塊需要實現(xiàn)課程管理、教師排課、課表查詢的功能。

為實現(xiàn)教務老師對學生的便捷排課，我們利用排課模板的思想對排課過程進行優(yōu)化。排課模板中具有實習課時、實習小組、實習課程的具體信息，只需要再指定某批次實習課時對應的具體時間，即可完成對此批次的排課。具體操作流程見圖1;針對轉(zhuǎn)專業(yè)學生、退伍大學生等特殊情況，我們設置了特殊學生排課，使其課程可以跨越批次、跨越組，具體操作流程見圖2。

（三）成績管理

實踐教學總成績由多個成績加權而成，例如制造工程訓練總成績由基本訓練（如車削、鉗工等操作訓練）、項目訓練（如小車設計制作等）、理論考試、文明實習等多個課程成績加權計算而成。此模塊需要實現(xiàn)教師打分、總分核算、等級評定、成績發(fā)布的功能。

（四）開放管理

為滿足學生在課余時間對實踐教學環(huán)節(jié)自由探索的需求，設置開放教學環(huán)節(jié)，此模塊需要實現(xiàn)開放申請、申請審核、開放公示的功能。

（五）物料管理

在實踐教學過程中，由于物料種類繁多、領取頻繁，如何管理這些物料是一個很大的挑戰(zhàn)。為杜絕多領、多購、冒領的情況，設置物料管理模塊，實現(xiàn)物料領取登記、物料申購的功能。

針對物料申購環(huán)節(jié)，為使資金申報流程更加規(guī)范，我們在傳統(tǒng)的采購鏈：申購、審核、采購、入庫的基礎上，增加了采購報賬流程。具體操作流程見圖3、圖4。

實踐教學過程中主要涉及三類人員：學生、授課教師和教學管理人員。其中，面向?qū)W生的主要操作是查詢排課信息、查詢課程成績、新增開放申請以及查詢開放公示;面向授課教師的主要操作是查詢排課信息、查詢學生列表、錄入成績、物料領取登記、物料申購;面向管理人員的主要操作是用戶管理、課程排布、總分核算、成績發(fā)布、開放審核、物料申購審核、信息維護等功能。

四、系統(tǒng)實現(xiàn)

（一）主要技術框架

1. B/S結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式）。B/S構架能夠極大地簡化系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用，通過游覽器同服務器之間的數(shù)據(jù)交互即可實現(xiàn)系統(tǒng)功能。本系統(tǒng)采用B/S結構。

2. Spring Boot及其他框架技術。本系統(tǒng)采用Spring Boot 開發(fā)框架，其主要包括Ioc、AOP、 Spring-MVC、Spring JDBC等功能模塊，得益于此我們可以把重心放在業(yè)務應用邏輯層面，而無需關注底層邏輯是如何實現(xiàn)的。安全方面我們采用了更為輕量級的shiro安全框架。web服務器方面我們采用Spring Boot內(nèi)置的tomcat框架。使用以上幾種框架技術的組合，我們的開發(fā)得到了很大程度上的簡化，沒有冗余代碼生成，也沒有XML配置文件。在團隊協(xié)作中我們使用git進行版本控制。使用maven進行包管理。

（二） 數(shù)據(jù)庫設計

本系統(tǒng)采用mysql5.7版本的數(shù)據(jù)庫， innodb作為存儲引擎。本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的四大模塊分別為：用戶管理模塊，物料管理模塊，工訓基地開放模塊，日常教學事務模塊[6]。

1. 用戶管理模塊

用戶管理模塊中，將用戶分為三類：管理員（admin）、教師（teacher）、學生（student）。

因為教師有不同的職責，所以設置不同的老師分組（teacherGroup）。因為學生有不同的培養(yǎng)學分要求，所以設置有分批（batch）和分組（studentGroup）結構;因為學生有參軍入伍、轉(zhuǎn)專業(yè)或者降級插入的特殊狀況，所以我們分出一個子類——特殊學生（specialStudent）。管理員對這三者有著管理的職責。

教師對應的教師表具有4個字段：tid（工號）、tname（姓名）、role（權限）、t_group_id（教師組號）。

普通學生對應的普通學生表具有5個字段：sid（學號）、sname（姓名）、sclass（班級）、batch_name（批次名）、s_group_id（小組名）。特殊學生表字段與普通學生表相同。

2. 物料管理模塊

該模塊根據(jù)業(yè)務需要分為：購買申請表、派發(fā)申請表、采購表、報賬表、入庫表以及物料實體表，表結構如圖5。

3. 工訓基地開放模塊

該模塊實現(xiàn)學生場地開放請求審核、教學場地開放公示的功能，表結構如圖6。

4. 教學事務安排

該模塊實現(xiàn)日常課程安排，以及對課程打分[7]的功能。

五、結束語

制造工程訓練是工科院校高等教育一門重要的公共基礎課程，具有學生面廣、人數(shù)多、教學內(nèi)容多、教學環(huán)節(jié)復雜等特點。B/S的智能化線上教學管理系統(tǒng)的實現(xiàn)，解決了學生信息存儲難、教師排課操作復雜、教學資源利用率低、教學物料管理混亂及滿足學生個性化學習等方面的問題;構建了信息化網(wǎng)絡教學與制造工程訓練課程教學的新型關系;為制造工程訓練的教學體系創(chuàng)新改革打下了良好的基礎，也必將為新工科的發(fā)展發(fā)揮重要作用。此系統(tǒng)實用性強、應用范圍廣，不僅適用于制造工程訓練的教學管理，同時能夠很好地應用到電工電子實驗等其它實踐教學環(huán)節(jié)中。

參考文獻：

[1]錢俊.工程訓練教務管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].軟件開發(fā)與設計，2011（02）：61.

[2]馬鵬舉.工程實踐教學的現(xiàn)狀分析與對策研究[J].高等工程教育研究，2011（1）：143-147.

[3]高學亮.工程訓練數(shù)字化、信息化共享資源的建設與實踐[J].制造業(yè)信息化，2012（12）：71-72.

[4]曹斌.基于Web的工程訓練中心實踐教學管理系統(tǒng)研究[J].計算機與信息技術，2007（09）：84-85.

[5]周成.工程訓練教學管理信息化的研究[J].高校實驗室工作研究，2013（12）：75-76.

[6]羅小芬.基于B/S的高職畢業(yè)設計管理系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].智能計算機與應用，2018（12）：174-176.

[7]梁遠博.工程訓練成績管理系統(tǒng)的設計[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009（08）：37-38.