馬漢達(dá)

摘 要:本文分析了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開放實驗教學(xué)的特點,提出了建立網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開放實驗教學(xué)的模式,闡述了開放實驗教學(xué)模式的體系結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計要求,總結(jié)了系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞:實驗教學(xué)模式 Web B/S

中圖分類號:G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1673-8454(2009)13-0067-03

一、引言

學(xué)分制是改革人才培養(yǎng)模式、適應(yīng)人才成長規(guī)律較為理想的教學(xué)模式,也適應(yīng)了社會對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。但是完全學(xué)分制與傳統(tǒng)學(xué)年制的教學(xué)模式有很大區(qū)別,對傳統(tǒng)學(xué)年制的教學(xué)管理方法提出了很大的挑戰(zhàn)。學(xué)分制下個性化教學(xué)的特點,決定了一個自然班中的每個人的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)時間已不再相同。幾年的實踐證明,學(xué)分制教學(xué)模式在理論教學(xué)管理上已取得一定的經(jīng)驗,但在實驗教學(xué)管理上的困難越來越凸現(xiàn)出來,這勢必要求實驗教學(xué)采取開放式的教學(xué)方法。這兩年來很多高校都進(jìn)行了一些嘗試,也取得一定的經(jīng)驗。進(jìn)行開放式實驗教學(xué)已成為各高校實驗教學(xué)的發(fā)展方向。那么開放式實驗教學(xué)的模式到底如何?

通過分析對比傳統(tǒng)學(xué)年制的實驗教學(xué)與完全學(xué)分制的開放式實驗教學(xué)之間的特點可知,傳統(tǒng)的實驗教學(xué),由于教學(xué)時間、教學(xué)內(nèi)容、實驗對象固定,學(xué)生按照事先安排的時間到實驗室進(jìn)行實驗,實驗時老師先講解,然后學(xué)生進(jìn)行實驗,實驗過程中遇到問題,不思考直接找指導(dǎo)教師幫忙,這樣造成了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性不夠,依賴性強(qiáng),很多學(xué)生在實驗前不預(yù)習(xí),依賴教師實驗之前的統(tǒng)一講解。開放式實驗教學(xué)則要求實驗室開放運行,它改變了傳統(tǒng)的實驗時間固定、實驗內(nèi)容固定、實驗對象固定的教學(xué)模式,實現(xiàn)實驗時間開放、實驗內(nèi)容開放、實驗對象開放的全面開放的模式。這種開放的教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式有許多不同:在形式上可使用豐富多彩的教學(xué)方法和教學(xué)手段來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;實驗內(nèi)容可不拘一格,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力;實驗時間上,賦予學(xué)生更多的學(xué)習(xí)自主權(quán),學(xué)生可在自己支配時間內(nèi)進(jìn)行思考和探索,為學(xué)生提供了寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境。開放式教學(xué)為學(xué)分制的實施提供了時間上的保證,有利于學(xué)生個性的全面發(fā)展,有利于提高實驗設(shè)備資源的利用率,實現(xiàn)資源共享。但這種開放式的實驗教學(xué)給實驗室的實驗教學(xué)管理帶來了困難。因此,必須尋求一種全新的實驗教學(xué)管理模式來滿足開放式實驗教學(xué)的要求。經(jīng)過幾年的實踐,我們已初步建立了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開放式實驗教學(xué)管理的模式:學(xué)生首先通過校園網(wǎng)了解實驗室的設(shè)備使用狀況、實驗室的各種規(guī)章制度,確定何時可以做實驗,然后再進(jìn)行實驗預(yù)約,在實驗之前,使用實驗教學(xué)課件進(jìn)行實驗預(yù)習(xí),學(xué)生在實驗中遇到問題主要是通過實驗教學(xué)課件尋求幫助,這樣增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,為了保證實驗教學(xué)秩序,實驗時如何進(jìn)行考勤,實驗結(jié)束后實驗報告如何提交、學(xué)生如何查詢實驗成績等一系列的問題。因此必須建立一個能貫穿整個實驗教學(xué)過程的實驗教學(xué)管理系統(tǒng),該管理系統(tǒng)要能提供實驗室信息查詢、實驗預(yù)約、實驗考勤、實驗報告提交、實驗報告的批改和實驗成績查詢等功能,又要提供豐富的實驗教學(xué)輔助資源,為學(xué)生提供學(xué)習(xí)幫助。

二、實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

實驗教學(xué)管理系統(tǒng)采用目前Web信息系統(tǒng)流行的B/S結(jié)構(gòu),使用Apache作為Web服務(wù)器軟件,PHP+MySQL作為系統(tǒng)的開發(fā)工具。Apache是一種開放源碼的HTTP服務(wù)器,可以在大多數(shù)計算機(jī)操作系統(tǒng)中運行,由于其多平臺和高安全性而被廣泛使用,是最流行的Web服務(wù)器端軟件之一,它快速、可靠,可通過簡單的API擴(kuò)展,Perl/Python解釋器可被編譯到服務(wù)器中,提供一個每天有數(shù)百萬人訪問的Web服務(wù)器;PHP是一種服務(wù)器端的腳本語言,它運行在Web服務(wù)器端,可以根據(jù)用戶請求或服務(wù)器端的數(shù)據(jù)產(chǎn)生動態(tài)網(wǎng)頁;MySQL作為后臺數(shù)據(jù)庫,是一個快速、高效、多線程、多用戶的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),適用于組織和管理大批量數(shù)據(jù),并且它和PHP一起使用性能非常好。系統(tǒng)中的各種用戶通過校園網(wǎng)訪問系統(tǒng),進(jìn)行各種相關(guān)的操作,如教師用戶可通過校園網(wǎng)登錄到系統(tǒng)進(jìn)行實驗報告的批改等操作,學(xué)生用戶可通過校園網(wǎng)進(jìn)行預(yù)約、實驗預(yù)習(xí)、實驗報告的提交與成績查詢等操作,管理員可通過校園網(wǎng)進(jìn)行實驗教學(xué)的各種初始化操作,上級管理部門(實驗實習(xí)科)可通過校園網(wǎng)檢查實驗室的設(shè)備使用情況以及實驗教學(xué)執(zhí)行情況等等。如圖1所示。

三、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開放實驗教學(xué)管理系統(tǒng)的功能設(shè)計

為了適應(yīng)開放的實驗教學(xué)模式,必須構(gòu)建開放的實驗教學(xué)環(huán)境,滿足開放式實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)的要求,因此實驗教學(xué)管理系統(tǒng)應(yīng)該包含以下功能。

1.公共信息查詢子系統(tǒng)

在開放實驗室的運行模式下,學(xué)生對實驗室運行、開放的狀況難以有全面的了解,不便于學(xué)習(xí)規(guī)劃,指導(dǎo)教師的缺乏,使得實驗室進(jìn)一步開放存在很大的困難。因此必須建立實驗室信息查詢系統(tǒng),學(xué)生通過公共信息查詢系統(tǒng)可以及時查詢到實驗儀器介紹及操作規(guī)程、課程和實驗項目介紹、了解實驗室管理制度、實驗預(yù)約流程,動態(tài)了解每個實驗室的實驗預(yù)約情況和實驗室各類儀器的使用情況等。

2.實驗預(yù)約子系統(tǒng)

學(xué)生可通過實驗預(yù)約子系統(tǒng),根據(jù)實驗室提供的開放時段和每一個開放時段的預(yù)約情況進(jìn)行實驗預(yù)約。預(yù)約成功后,任課教師登錄到系統(tǒng),通過選擇實驗?zāi)K和實驗周次可看到本周的實驗組名,通過點擊實驗組名可得到該組的所有預(yù)約的學(xué)生名單。學(xué)生通過選擇實驗?zāi)K和實驗課程,可得到已預(yù)約實驗的實驗時間,并可查詢每個實驗的預(yù)約情況,保證了實驗室開放的高效運作,增加了實驗室的開放度。

3.實驗考勤系統(tǒng)

為了保證實驗教學(xué)的秩序和實驗教學(xué)質(zhì)量,應(yīng)加強(qiáng)實驗教學(xué)考勤。目前實驗教學(xué)的考勤方法是在實驗之前由學(xué)生在考勤簿上簽到,這種方法在實際操作時有很多漏洞,如學(xué)生代簽名的情況時有發(fā)生。對于計算機(jī)學(xué)院中心實驗室所有的實驗均要使用計算機(jī),而且學(xué)校實驗室的機(jī)器均能上校園網(wǎng),基于這種情況,開發(fā)一個基于Web的考勤系統(tǒng),可以給實驗教學(xué)考勤帶來很大的方便。學(xué)生在實驗之前,只要登錄考勤系統(tǒng),輸入自己的學(xué)號和密碼,選擇相應(yīng)的實驗課程和項目名提交后,系統(tǒng)會將學(xué)生提交的信息和登錄的時間以及使用機(jī)器的IP寫入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中,教師登錄系統(tǒng)后,便可以查詢學(xué)生每一個實驗項目是在哪臺設(shè)備上完成的。

4.實驗教學(xué)輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)主要包括實驗教學(xué)大綱、實驗教學(xué)儀器的介紹、實驗在線指導(dǎo)、實驗報告模板、實驗報告網(wǎng)上提交、報告批改、實驗成績查詢等等。學(xué)生可以在網(wǎng)上查詢實驗教學(xué)的要求,借助教學(xué)輔助系統(tǒng)預(yù)習(xí)實驗,實驗疑難通過實驗指導(dǎo)得到解決,實驗指導(dǎo)中提供了每個實驗常見問題匯總,并提供了實驗報告電子版提交和實驗報告成績查詢的技術(shù)平臺。學(xué)生做好實驗后,輸入班級、姓名、學(xué)號、課程名稱、項目名稱等相關(guān)信息,點擊提交按鈕送到系統(tǒng)指定的文件夾下,教師批改之后,學(xué)生可通過姓名和學(xué)號查詢到實驗成績。

四、構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)

1.數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)

基于Web的開放實驗教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建的前提條件是實現(xiàn)與后臺數(shù)據(jù)庫的連接,使其可以遠(yuǎn)程實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的操作?；赪eb的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)是指在客戶端使用Web瀏覽器作為用戶輸入查詢條件和顯示查詢結(jié)果的交互界面。用戶可以通過界面上的各種控件與Web服務(wù)器進(jìn)行交互,Web服務(wù)器介于Web瀏覽器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間,負(fù)責(zé)接收用戶請求和反饋數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的執(zhí)行結(jié)果。本系統(tǒng)采用PHP+MySQL作為開發(fā)工具,PHP是一種可以跨平臺的腳本語言,用戶在一種系統(tǒng)平臺上開發(fā)的腳本語言程序可以不修改就在另一個系統(tǒng)平臺上運行,因而它是當(dāng)前用于開發(fā)Web應(yīng)用程序最流行的腳本語言之一,PHP提供了遠(yuǎn)程訪問各種數(shù)據(jù)庫的函數(shù),一般來說PHP訪問MySQL數(shù)據(jù)庫通常有如下幾步:建立與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的連接;選擇數(shù)據(jù)庫,提交SQL語句;根據(jù)數(shù)據(jù)庫的操作結(jié)果返回相應(yīng)的內(nèi)容;關(guān)閉與數(shù)據(jù)庫的連接。

2.系統(tǒng)的可用性開發(fā)技術(shù)

基于網(wǎng)絡(luò)的實驗教學(xué)模式,幾乎所有的工作都是在網(wǎng)絡(luò)上完成的,對于Web信息系統(tǒng)來說,可用性也即用戶能否有效地找到所需的信息或完成他的任務(wù),是否讓人有愉快滿意的感受,能否得到良好的用戶體驗,是Web設(shè)計者需要考慮的問題。目前Web信息系統(tǒng)可用性問題受到普遍關(guān)注,用戶界面設(shè)計、內(nèi)容設(shè)計是可用性研究的重點。在研究可用性問題時,必須建立以用戶為中心的設(shè)計理念,深入研究用戶行為,設(shè)計中要盡量減少用戶的操作,使其能快速完成任務(wù)。如在進(jìn)行實驗預(yù)約時使用JavaScript技術(shù)設(shè)計連動菜單有效地減少用戶的輸入,用戶只需通過鼠標(biāo)的點擊輕松完成預(yù)約任務(wù);在實驗考勤時用戶只需登錄到系統(tǒng),選擇實驗項目點擊考勤按鈕即可完成實驗考勤,而學(xué)生的學(xué)號、班級等信息是由系統(tǒng)自動填入的;同樣在實驗報告提交和實驗成績查詢時也只需要學(xué)生用鼠標(biāo)點擊幾下就能完成;在系統(tǒng)注冊時使用Ajax技術(shù)有效地避免了用戶的重復(fù)輸入操作等等,系統(tǒng)就是這樣以用戶為中心,利用最新的web設(shè)計技術(shù),有效地解決了系統(tǒng)的可用性問題,從而得到良好的用戶體驗。

3.并發(fā)控制機(jī)制

由于系統(tǒng)用戶多,可能會造成某一時段內(nèi)系統(tǒng)訪問量大增,服務(wù)器負(fù)擔(dān)過重,甚至使整個系統(tǒng)癱瘓,因此在配置Apache服務(wù)器時,將連接數(shù)目限制在一個固定數(shù)目,當(dāng)連接數(shù)目達(dá)到最大限制后,用戶必須等待其他用戶釋放連接,才能使用系統(tǒng),這樣從某種程度上可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。同時在編程中,盡量減少頻繁地與數(shù)據(jù)庫連接操作,并對數(shù)據(jù)庫查詢語句進(jìn)行優(yōu)化,保證系統(tǒng)的實時性和并發(fā)性要求。

五、結(jié)束語

通過開發(fā)實驗教學(xué)管理系統(tǒng),為構(gòu)建開放實驗教學(xué)模式奠定了基礎(chǔ),系統(tǒng)能貫穿實驗教學(xué)的整個過程,有效地解決了開放實驗教學(xué)帶來的一系列的管理難題,提高了管理效率,建立了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實驗教學(xué)的新模式,為開放實驗室的管理提供了新手段。我們知道實驗室開放向縱深發(fā)展,必須有先進(jìn)的管理手段與之適應(yīng)。很多實驗室仍然采用傳統(tǒng)的管理手段,浪費人力物力,容易出錯,會抑制實驗室開放的深度,由于網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋面廣、信息量大、更新及時、便于多種形式交流等優(yōu)點,網(wǎng)絡(luò)化管理成為現(xiàn)代實驗室管理的趨勢。基于網(wǎng)絡(luò)的開放實驗管理系統(tǒng),在我院使用了四年多,極大方便了廣大教師和學(xué)生,效果良好。

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