蔡小華 蔡浩 葉永博 劉順超

摘? 要：針對(duì)以制造工程訓(xùn)練為代表的實(shí)踐教學(xué)過程中的教學(xué)管理難題，設(shè)計(jì)了一套基于B/S的智能化線上教學(xué)管理系統(tǒng)，綜合實(shí)現(xiàn)用戶管理、實(shí)習(xí)排課、成績(jī)管理、開放管理、物料管理五大功能?；谂耪n模板思維的實(shí)習(xí)排課模塊極大減小了教師教學(xué)管理工作量，提升了教學(xué)管理水平;通過開放管理模塊提高教學(xué)設(shè)施空閑時(shí)段利用率，并有效解決了特殊學(xué)生學(xué)習(xí)的需求?？梢姡ㄟ^此教學(xué)管理系統(tǒng)，可以有效地增強(qiáng)教學(xué)資源的利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：制造工程訓(xùn)練;實(shí)踐教學(xué);線上教學(xué)管理系統(tǒng);個(gè)性化培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(xùn)練作為理工科學(xué)生實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的一個(gè)重要組成部分，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新意識(shí)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(xué)為例，工程訓(xùn)練中心作為本科學(xué)生的制造工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)基地，每學(xué)期需培養(yǎng)的學(xué)生人數(shù)達(dá)到數(shù)千人。在10多年的發(fā)展過程中， 工程訓(xùn)練中心在硬件設(shè)施建設(shè)上得到了很大的發(fā)展。工程訓(xùn)練的教學(xué)內(nèi)容與傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)的教學(xué)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(xùn)練的教學(xué)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(shí)增加了數(shù)控加工技術(shù)實(shí)習(xí)、特種加工技術(shù)實(shí)習(xí)， 并根據(jù)自身的特點(diǎn)增加了特色項(xiàng)目和創(chuàng)新項(xiàng)目訓(xùn)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(xùn)練教學(xué)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(shí)踐教學(xué)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(duì)制造工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)提出了新的要求，原有的教學(xué)體系和管理方式已不適應(yīng)當(dāng)今高等教育的發(fā)展。因此，只有正視目前實(shí)踐教學(xué)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(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)上發(fā)揮更大作用[3]。

工程訓(xùn)練中心要發(fā)展，實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量要提升，離不開硬件設(shè)施的投入、教師隊(duì)伍的建設(shè)、教學(xué)體系的創(chuàng)新和教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新[4]。然而，科學(xué)有效的管理則是實(shí)施實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)和保障，管理水平在很大程度上反映了實(shí)踐教學(xué)的水平。

基于制造工程訓(xùn)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(xué)管理工作變得日益繁重和復(fù)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(shí)效性差、信息反饋不及時(shí)等諸多問題。這不僅給教學(xué)管理者帶來了很大的工作強(qiáng)度和壓力，也制約了實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展。實(shí)踐教學(xué)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(shù)，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(shí)踐。中南大學(xué)工程訓(xùn)練中心與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合全國各高校實(shí)踐教學(xué)的普遍情況，研究并實(shí)現(xiàn)了一套智能化線上實(shí)踐教學(xué)管理系統(tǒng)。

三、智能化線上實(shí)踐教學(xué)管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

作為智能化的線上實(shí)踐教學(xué)管理系統(tǒng)，其應(yīng)在確保用戶信息安全、請(qǐng)求響應(yīng)迅速的基礎(chǔ)上，盡可能簡(jiǎn)化用戶操作。實(shí)踐教學(xué)管理系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)用戶管理、實(shí)習(xí)排課、成績(jī)管理、開放管理、物料管理五大功能，各功能簡(jiǎn)介如下：

（一）用戶管理

建立用戶的數(shù)字檔案，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建學(xué)生賬戶、教師賬戶、管理學(xué)生信息、教師信息、教師權(quán)限的功能。

學(xué)生隸屬于實(shí)習(xí)批次，教師隸屬于教師組。每個(gè)教師組中對(duì)應(yīng)具體的打分項(xiàng)，作為教師評(píng)分項(xiàng)目的依據(jù)，即教師組中的教師只能對(duì)對(duì)應(yīng)的打分項(xiàng)進(jìn)行打分。

（二）實(shí)習(xí)排課

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

為實(shí)現(xiàn)教務(wù)老師對(duì)學(xué)生的便捷排課，我們利用排課模板的思想對(duì)排課過程進(jìn)行優(yōu)化。排課模板中具有實(shí)習(xí)課時(shí)、實(shí)習(xí)小組、實(shí)習(xí)課程的具體信息，只需要再指定某批次實(shí)習(xí)課時(shí)對(duì)應(yīng)的具體時(shí)間，即可完成對(duì)此批次的排課。具體操作流程見圖1;針對(duì)轉(zhuǎn)專業(yè)學(xué)生、退伍大學(xué)生等特殊情況，我們?cè)O(shè)置了特殊學(xué)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(jī)管理

實(shí)踐教學(xué)總成績(jī)由多個(gè)成績(jī)加權(quán)而成，例如制造工程訓(xùn)練總成績(jī)由基本訓(xùn)練（如車削、鉗工等操作訓(xùn)練）、項(xiàng)目訓(xùn)練（如小車設(shè)計(jì)制作等）、理論考試、文明實(shí)習(xí)等多個(gè)課程成績(jī)加權(quán)計(jì)算而成。此模塊需要實(shí)現(xiàn)教師打分、總分核算、等級(jí)評(píng)定、成績(jī)發(fā)布的功能。

（四）開放管理

為滿足學(xué)生在課余時(shí)間對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)自由探索的需求，設(shè)置開放教學(xué)環(huán)節(jié)，此模塊需要實(shí)現(xiàn)開放申請(qǐng)、申請(qǐng)審核、開放公示的功能。

（五）物料管理

在實(shí)踐教學(xué)過程中，由于物料種類繁多、領(lǐng)取頻繁，如何管理這些物料是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。為杜絕多領(lǐng)、多購、冒領(lǐng)的情況，設(shè)置物料管理模塊，實(shí)現(xiàn)物料領(lǐng)取登記、物料申購的功能。

針對(duì)物料申購環(huán)節(jié)，為使資金申報(bào)流程更加規(guī)范，我們?cè)趥鹘y(tǒng)的采購鏈：申購、審核、采購、入庫的基礎(chǔ)上，增加了采購報(bào)賬流程。具體操作流程見圖3、圖4。

實(shí)踐教學(xué)過程中主要涉及三類人員：學(xué)生、授課教師和教學(xué)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(jī)、新增開放申請(qǐng)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(xué)生列表、錄入成績(jī)、物料領(lǐng)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(jī)發(fā)布、開放審核、物料申購審核、信息維護(hù)等功能。

四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）主要技術(shù)框架

1. B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式）。B/S構(gòu)架能夠極大地簡(jiǎn)化系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用，通過游覽器同服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。本系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)。

2. Spring Boot及其他框架技術(shù)。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(wù)應(yīng)用邏輯層面，而無需關(guān)注底層邏輯是如何實(shí)現(xiàn)的。安全方面我們采用了更為輕量級(jí)的shiro安全框架。web服務(wù)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(shù)的組合，我們的開發(fā)得到了很大程度上的簡(jiǎn)化，沒有冗余代碼生成，也沒有XML配置文件。在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中我們使用git進(jìn)行版本控制。使用maven進(jìn)行包管理。

（二） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用mysql5.7版本的數(shù)據(jù)庫， innodb作為存儲(chǔ)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(xùn)基地開放模塊，日常教學(xué)事務(wù)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(xué)生（student）。

因?yàn)榻處熡胁煌穆氊?zé)，所以設(shè)置不同的老師分組（teacherGroup）。因?yàn)閷W(xué)生有不同的培養(yǎng)學(xué)分要求，所以設(shè)置有分批（batch）和分組（studentGroup）結(jié)構(gòu);因?yàn)閷W(xué)生有參軍入伍、轉(zhuǎn)專業(yè)或者降級(jí)插入的特殊狀況，所以我們分出一個(gè)子類——特殊學(xué)生（specialStudent）。管理員對(duì)這三者有著管理的職責(zé)。

教師對(duì)應(yīng)的教師表具有4個(gè)字段：tid（工號(hào)）、tname（姓名）、role（權(quán)限）、t_group_id（教師組號(hào)）。

普通學(xué)生對(duì)應(yīng)的普通學(xué)生表具有5個(gè)字段：sid（學(xué)號(hào)）、sname（姓名）、sclass（班級(jí)）、batch_name（批次名）、s_group_id（小組名）。特殊學(xué)生表字段與普通學(xué)生表相同。

2. 物料管理模塊

該模塊根據(jù)業(yè)務(wù)需要分為：購買申請(qǐng)表、派發(fā)申請(qǐng)表、采購表、報(bào)賬表、入庫表以及物料實(shí)體表，表結(jié)構(gòu)如圖5。

3. 工訓(xùn)基地開放模塊

該模塊實(shí)現(xiàn)學(xué)生場(chǎng)地開放請(qǐng)求審核、教學(xué)場(chǎng)地開放公示的功能，表結(jié)構(gòu)如圖6。

4. 教學(xué)事務(wù)安排

該模塊實(shí)現(xiàn)日常課程安排，以及對(duì)課程打分[7]的功能。

五、結(jié)束語

制造工程訓(xùn)練是工科院校高等教育一門重要的公共基礎(chǔ)課程，具有學(xué)生面廣、人數(shù)多、教學(xué)內(nèi)容多、教學(xué)環(huán)節(jié)復(fù)雜等特點(diǎn)。B/S的智能化線上教學(xué)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，解決了學(xué)生信息存儲(chǔ)難、教師排課操作復(fù)雜、教學(xué)資源利用率低、教學(xué)物料管理混亂及滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)等方面的問題;構(gòu)建了信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與制造工程訓(xùn)練課程教學(xué)的新型關(guān)系;為制造工程訓(xùn)練的教學(xué)體系創(chuàng)新改革打下了良好的基礎(chǔ)，也必將為新工科的發(fā)展發(fā)揮重要作用。此系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣，不僅適用于制造工程訓(xùn)練的教學(xué)管理，同時(shí)能夠很好地應(yīng)用到電工電子實(shí)驗(yàn)等其它實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中。

參考文獻(xiàn)：

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