算機實驗教學(xué)中的技術(shù)應(yīng)用

張瑩+曲艷梅

摘 要：全國各地高校，尤其是重點院校在90年代初就開始加強實習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)的改革工作。1994年，中山大學(xué)生命科學(xué)院的王金發(fā)教授就已在國內(nèi)率先探索"開放式"的實習(xí)教學(xué)模式。此后，又創(chuàng)立了"開放式、研究性"的實習(xí)教學(xué)模式，并榮獲1997年廣東省教學(xué)成果二等獎。西安電子科技大學(xué)的電工電子實習(xí)中心以開放實習(xí)教學(xué)為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的基本自主學(xué)習(xí)能力和基本工程素質(zhì)，實行"分層培養(yǎng)、啟發(fā)創(chuàng)新"的教學(xué)思路。實習(xí)教學(xué)內(nèi)容具有創(chuàng)新性、綜合性、研究性的特點，如開設(shè)了"工程設(shè)計"和"系統(tǒng)綜合"的必修實習(xí)課，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)綜合；實習(xí)性教學(xué)；啟發(fā)創(chuàng)新；

為了解決黑龍江林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院頂崗實習(xí)教學(xué)過程中人工、半人工管理的弊端，本文研究并設(shè)計了基于Web 的開放式頂崗實習(xí)教學(xué)管理系統(tǒng)。它利用計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進技術(shù)，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的身份認證功能、網(wǎng)絡(luò)留言功能、網(wǎng)上投票管理功能、網(wǎng)上交費功能、考勤管理功能、綜合信息查詢功能等。通過該平臺，進一步提高學(xué)院頂崗教學(xué)的開放性和交互性；為學(xué)生提供一個可自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為教師開放式教學(xué)提供有力的支持手段，為學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)提供一個準(zhǔn)確、直觀的決策依據(jù)。

具體實現(xiàn)如下功能：

（1）學(xué)生、教師和工作人員考勤管理；

（2）學(xué)生網(wǎng)上注冊管理。

（3）學(xué)生網(wǎng)上留言管理。

（4）學(xué)生網(wǎng)上投票管理。

（5）學(xué)生網(wǎng)上交費管理。

（6）綜合信息查詢管理。

本論文闡述了實現(xiàn)以上功能所需要的分析、設(shè)計過程，以及相應(yīng)的成果和測試分析。學(xué)生用戶主要關(guān)注與實習(xí)相關(guān)的信息查詢、網(wǎng)上選課、網(wǎng)上留言，網(wǎng)上投票，電子報告上傳和成績查詢等功能；輔導(dǎo)員用戶主要關(guān)注實習(xí)課相關(guān)信息的發(fā)布、報告批改、網(wǎng)上答疑和成績評定等功能；實習(xí)單位教師主要關(guān)注學(xué)生實習(xí)情況、教師指導(dǎo)情況和設(shè)備利用情況等；管理員用戶主要關(guān)注設(shè)備管理、報廢、設(shè)備在系統(tǒng)內(nèi)的狀態(tài)信息更新等功能。

信息采集點包括：各實習(xí)單位處、相關(guān)實習(xí)學(xué)生處和實習(xí)課考勤信息點和學(xué)生信息交流板。

該子系統(tǒng)是整個實習(xí)教學(xué)管理系統(tǒng)的核心功能之一，主要包括實習(xí)課程管理和實習(xí)工作管理兩大主要部分。

（1）實習(xí)課程管理功能

該部分教師可以將學(xué)生在企業(yè)實習(xí)課程信息、所需企業(yè)設(shè)備、企業(yè)廠房，期望開始時間等開課基本信息提交到網(wǎng)上系統(tǒng)，待系統(tǒng)審批后開課申請成功。企業(yè)教師可將頂崗實習(xí)課程參考資料、實習(xí)任務(wù)書、實習(xí)注意事項、實習(xí)報告模板等相關(guān)文件上傳到網(wǎng)上系統(tǒng)；可開放該課程的學(xué)生選課功能或教師本人直接選擇學(xué)生群體；教師可設(shè)置分組，指定分組輔導(dǎo)老師。

（2）實習(xí)報告管理功能

為了便于對學(xué)生的思想動態(tài)進行管理，結(jié)合學(xué)生的思想變化，積極響應(yīng)國家對思想教育的重視，結(jié)合當(dāng)今發(fā)展實際，學(xué)院決定取消紙質(zhì)版頂崗實習(xí)思想?yún)R報，改用電子版的實習(xí)報告替代。即用電子版的實習(xí)報告文檔代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙質(zhì)版實習(xí)報告文檔。

實習(xí)報告的管理功能包括：可設(shè)置報告的上傳時間范圍，超出該時間范圍后系統(tǒng)將有自動鎖定功能，屆時系統(tǒng)將不再接受報告的提交操作；可設(shè)置上傳文檔的大小限制、格式要求；系統(tǒng)具有文檔自動查重功能，可按重復(fù)比例給出文檔查重結(jié)果。

系統(tǒng)資源管理分為硬件管理和軟件管理兩個方面。硬件管理包括實習(xí)單位預(yù)約管理，實習(xí)單位儀器設(shè)備管理。軟件管理主要是輔導(dǎo)員，學(xué)生個人數(shù)據(jù)管理。

實習(xí)單位預(yù)約管理主要實現(xiàn)用人單位的自動預(yù)約服務(wù)，授權(quán)用戶可以查看頂崗實習(xí)學(xué)生的當(dāng)前狀態(tài)，如未使用可以隨時網(wǎng)上預(yù)定。企業(yè)設(shè)備管理功能包括對頂崗實習(xí)固定資產(chǎn)的管理、查詢；對頂崗實習(xí)儀器設(shè)備的使用情況記錄和自動調(diào)度功能。學(xué)生個人數(shù)據(jù)管理主要是對學(xué)生個人數(shù)據(jù)存儲空間的管理、分配，查詢。

本系統(tǒng)在學(xué)院現(xiàn)有WEB主頁服務(wù)器基礎(chǔ)上，設(shè)計和開發(fā)用戶應(yīng)用訪問接口；同時新部署一臺服務(wù)器，用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲。該系統(tǒng)連接實習(xí)單位各感知設(shè)備，從感知設(shè)備處獲取相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，并將系統(tǒng)控制信息傳輸?shù)礁骺刂破魈巿?zhí)行。整個系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式，通過開放式頂崗實習(xí)教學(xué)管理系統(tǒng)實現(xiàn)各實習(xí)單位和學(xué)院之間的相互訪問和信息查詢。

（1）基于.JSP技術(shù)框架作為系統(tǒng)的技術(shù)平臺

開放式頂崗實習(xí)教學(xué)管理系統(tǒng)本身業(yè)務(wù)并非十分復(fù)雜，但涉及的硬件設(shè)備較多，查詢系統(tǒng)較為復(fù)雜。考慮到系統(tǒng)開發(fā)和維護的難易程度、系統(tǒng)的可靠性、兼容性，結(jié)合設(shè)計者對JSP框架技術(shù)的熟悉，以及微軟公司提供的集成開發(fā)測試環(huán)境的方便性，方案最終選用JSP框架技術(shù)來構(gòu)建整個基礎(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

（2）分層處理模式

考慮到整個系統(tǒng)中存在著大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用接口，這些接口極大的增加了系統(tǒng)的實現(xiàn)難度和復(fù)雜度，因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層設(shè)計模式。業(yè)務(wù)模型、業(yè)務(wù)展現(xiàn)、業(yè)務(wù)處理和基礎(chǔ)服務(wù)均為獨立的封裝單元，并向下提供應(yīng)用訪問接口。開發(fā)者可以集中力量暫時只關(guān)注整個系統(tǒng)中的某一層功能開發(fā)，有利于系統(tǒng)的快速實現(xiàn)；可以很容易的實現(xiàn)功能的新、舊版本更換；有利于同一功能單元的多次復(fù)用，便于未來系統(tǒng)的更新和維護。

開放式實習(xí)教學(xué)管理系統(tǒng)存在以下幾個方面的非功能需求，分別是可靠性、易用性經(jīng)濟性。

在整個系統(tǒng)設(shè)計過程中，根據(jù)學(xué)院的實際安全需要系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分開的備份形式；應(yīng)設(shè)計出系統(tǒng)按周期自動備份功能和管理員隨時手動備份功能雙重備份手段。通過角色訪問權(quán)限控制和用戶登陸驗證服務(wù)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。對關(guān)鍵性業(yè)務(wù)操作設(shè)計了提醒功能，同時將相關(guān)操作信息記錄到系統(tǒng)日志中以備查詢。數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳送前，均進行了相關(guān)加密操作。程序設(shè)計有完成的異常處理機制，以保證系統(tǒng)的正常、可靠運行。

本系統(tǒng)功能較多，較為復(fù)雜。開發(fā)過程中存在著幾個技術(shù)難點，主要是物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的開發(fā)和實習(xí)交費，投票功能的設(shè)計。

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國內(nèi)還處于起步階段，可供參考的文獻和成功案例有限。本系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用較多，但因?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的接觸較少，也給整個系統(tǒng)的開發(fā)過程帶來了極大的挑戰(zhàn)。

本論文較詳細的討論了開放式實習(xí)教學(xué)管理系統(tǒng)的需求，分別從系統(tǒng)用戶角色、數(shù)據(jù)來源，功能性和非功能性需求進行了具體分析、討論。在功能性需求分析中，詳細的分析了考勤管理、實習(xí)管理、資源管理三個子系統(tǒng)的需求；分析和討論了系統(tǒng)設(shè)計思路和系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)路線。最后，分析了系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計過程中存在的技術(shù)難點，為下一章的系統(tǒng)設(shè)計提供了重要依據(jù)。

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作者簡介：

張 瑩（1975-），女，黑龍江人，實驗師，工程碩士，研究方向：計算機技術(shù)

曲艷梅（1980-），女，黑龍江人，講師，研究方向：計算機技術(shù)