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摘要：随着高等教育改革的深化和发展，实验教学在理工科高等教学中，扮演了越来越重要的角色。为了保证实验教学的效果和提高实验教学效率，帮助教师准确的评价学生的实验过程和能力，有效的实验教学辅助系统必不可少。文中提出了一种适用于需要进行设备实操性实验的课程辅助教学思路，设计并开发了一套便携式实验教学辅助系统软件。通过将该系统实际应用于具体的实验教学过程，切实有效的提高了实验教学的效果和管理水平，同时也大大提高了教师的工作效率。
关键词：便携式；实验；管理；考核；C#；Android
本文引用格式：范君,等.一种便携式实验教学辅助系统[J].教育现代化,2019,6(16):133-137.
A Portable Assistant System for Experiment Teaching
FAN Jun,WANG Li-ping
(Computer Science,Inner Mongolia University,Inner Mongolia Hohhot)
Abstract:With the deepening and development of Higher Education reform,experiment teaching plays an important role in Higher Education of science and engineering increasingly.In order to ensure the effect of experiment teaching,improve the efficiency of experiment teaching,and help teachers evaluate the experimental process and ability of students accurately,an effective assistant system for experiment teaching is essential.The paper put forward a kind of course assistant teaching method suitable for the practical experiment which include equipment.A set of software for portable experiment teaching assistant system is designed and developed.Through take the software system for use in the process of specific experiment teaching,the effect of experiment teaching and the level of management are effectively improved,and the efficiency of teachers is improved greatly.
Key words:Portable;Experiment;Management;Examination;C#;Android
一 引言
近年来，理论基础扎实、动手能力强、具有创新思维的高校毕业生一直受到就业市场的青睐。随着高等教育改革的深化和发展，在理工科高等教学过程中，实验教学环节受到了越来越多的重视[1,2]。对于主修信息类专业课程的学生来说，实验教学过程可以帮助学生更好的理解理论基础知识、锻炼和提高学生的动手能力和培养学生的创新性思维。有趣的实验教学设计，还可以提高学生对于课程的兴趣度，引导学生进行主动学习。为了保障实验教学的效果，合理有效的实验考核模式和手段至关重要。但是，传统的实验教学考核模式，比较多的看重实验课程考勤和实验报告，尤其是实验报告的占比过大，对于实验过程仅是要求完成即可。实际教学过程中，很容易出现实验报告的抄袭现象，这严重干扰了成绩评定的准确性，不能很好的反映出学生在具体实验过程中的能力水平[3,4]。为了加强具体实验过程的考核，体现课程对于能力提升的要求，实验教师需要在实验课程进行的过程中，现场实时记录每一名学生的实验操作情况，结合一定的考评标准进行打分。但是，目前记录和打分的方式还是通过传统纸笔进行，效率非常低。为此，文中提出通过基于Android操作系统的手持终端进行实验过程记录和打分操作，同时结合PC端的其他实验教学管理功能的设计，开发并实现了一种便携式实验教学辅助系统。该系统在提高了实验教学的效果和管理水平的同时也大大提高了教师的工作效率。
二相关工作
近年来，随着我国高校理工科课程教学改革的推进，相应实验教学的改革也在随之逐步发展。人们从多个方面，对实验教学改革和优化进行了探索。多数的研究集中在实验教学的内容和管理模式的改进上。如文献[5]提出将实验内容进行合理的分级，由基础性实验先过渡到设计性实验，然后再过渡到综合性和创新性实验，随着实验项目难度的递增，学习过程逐渐深入。文献[6,7]对开放性实验教学的实施思路进行了探索和实践。文献[8,9]对创新
性实验教学的开展进行了研究。文献[10]利用云计算进行实验教学管理。
相比较而言，对实验过程考核方式的研究则较少。在这些关于实验过程考核方式的研究当中，多数研究集中在实验课程考核指标的取舍和分数占比问题上。如文献[12]提出要进行全面考核，增加科学化、规范化的考试题库，力求公平。文献[13]构建了以实验预习、实验过程和实验考试等环节作为考核内容的多元化实验考核体系。将实验考核方法量化贯穿于整个实验教学过程中,从而全面地检验学生的实验情况和实验技能,合理地评定学生的实验成绩。但是，对于具体实验过程考核工作的实施方式却研究甚少。文中作者结合自己多年的实际工作经验，提出了一种具体实验过程考核的实施思路，并基于该思路设计开发了相应的软件系统用于实验辅助教学，达到了很好的效果。
三系统总体结构设计
如图1所示为便携式实验教学辅助系统的总体结构图。每个实验室设置一台固定端客户机，与教师办公室的服务器处于同一以太网网段中。各实验室使用无线路由器进行WIFI信号覆盖，教师手持Android终端在实验室中各个位置游走时均可以通过无线网络接入教师办公室的服务器进行数据交互。客户机和服务器之间采用了C/S（客户机/服务器）架构，Android终端和服务器之间采用了B/S（浏览器/服务器）架构，2种架构混合共存。客户机用于实验室学生的考勤信息录入。
四基于辅助系统的实验教学流程
如图2所示为实验辅助教学流程的时序图。整个流程按照如下步骤进行：
第一步：教师在辅助系统中创建好实验课程信息，包含实验课程名称、实验项目名称、实验课地点、实验课时间、任课教师等信息。
第二步：学生在进入实验室时，通过在客户机上输入自己的学号进入实验，系统会为该学生按序分配位置号，同时判断该学生进入实验的时间是否超过了实验课的预定开始时间，若迟到，则系统自动扣除考勤分数。需要注意的是，位置号非常重要，它和实验室中的工位相对应，教师打分时是依据工位对应的位置号进行打分的，需要让学生严格按照位置好就坐。
第三步：实验开始进行，教师定期巡视每名学生的实验操作情况，并通过Android终端进行打分。打分项目为：学生的实验基本理论预习情况如何；实验操作过程是否规范；排除故障能力如何；是否独立思考；实验态度是否认真；实验工位整洁保持；实验报告是否规范正确。
第四步：实验结束，学生通过客户机退出实验。
第五步：学生退出之后，教师可以进一步进行打分。如实验工位整洁保持和实验报告是否规范正确是需要实验结束后进行打分的。
第六步：打分完毕后，教师结束该次实验，实验结束后不再接受学生退出和打分操作。实验数据封存。
第七步：教师可以对已经结束的实验进行信息查询和统计。如学期结束时统计并导出某个班级所有学生某门实验课程所有实验项目的总成绩。
五 系统具体功能设计
系统的具体功能如下表1所示。
如图3所示为学生上课时的客户机界面，教师在上课前先启动实验，然后学生通过输入自己的学号进入实验，实验打分的操作也可以在PC上进行，只是不太方便。当实验即将结束时，学生使用同样输入学号的方式退出实验，教师再打分完毕后就可以结束实验。
2014年就完成了原型开发并上线使用，使用该系统进行实验辅助教学的课程包括《电路与电子学》、《数字逻辑》和《计算机组成原理》。在使用的过程中，经过逐步的修改已臻于完善。学生和教师们对于该系统的使用评价如下表2所示。
如图4所示为教师所用的Android终端打分界面。通过界面中的7个计分选项进行打分，打分完毕后进行成绩提交即可。Android终端使用POST方式的HTTP请求与服务器进行JSON(JavaScript Object Notation,JS对象简谱)格式的数据交互。
六效果评价
文中所述的便携式实验教学辅助系统，已于可见，该系统的使用效果很好。由于本系统未和学校的学生信息系统进行对接，所以学生信息需要手动进行录入，不太方便。另外，为了系统安全，系统服务器不与互联网相连，无法进行远程访问。
七 总结
文中在多年实验教学工作经验累积的基础上，针对实验操作过程打分不够公平、合理且效率低下的问题，提出了一种解决思路，设计并开发了一种便携式实验教学辅助系统软件。使用该软件系统后，一方面，实验过程打分更加的公平、合理，切实提高了实验教学的效果；另一方面，实验成绩的记录和计算通过计算机完成，帮助教师脱离了之前基于纸笔的低效教学管理方式，大大提高了工作效率。该系统对于需要对实验操作过程进行细分考核的实验课程均具有借鉴和推广意义。
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