开题报告贾晶辉大学物理开放实验教学管理系统的设计.doc

毕业设计(论文)开题报告题目：大学物理开放实验教学管理系统的设计院（系） 理学院 专 业 应用物理学 班 级 111003 姓 名 贾晶辉 学 号 111003104 导 师 刘绒侠 2015年03月14日1.毕业设计（论文）综述1.1课题研究背景开放性实验教学活动是学生自主性实践活动的最好体现。物理实验教学的改革应该由“封闭型”向“开放型”转变，必须建立一种适合当代科技发展、有利于培养具有深厚基础知识的创造性人才的教学新体系。学生可以通过系统选课、修改选课、查看选课信息，在非选课期间，学生可以通过系统查看信息和期末成绩。改善教学条件，建立开放实验室，形成多元化的教学环境，满足不同层次的学生独立进行学习和研究的需求，激发学生学习的主动性，提高工科大学物理实验的教学水平，充分发挥大学物理实验在工科专业人才培养的基础性功能。教育要面向世界、面向未来、面向现代化，只有不断地在教学内容、教学模式、教学手段等方面进行改革和创新，提高教学质量，才能培养出适应21世纪社会发展需要、具有竞争力的高素质人才。随着高等教育的发展，如何使现有的实验资源在教学中充分发挥作用，是高校目前面临的一个重要课题。高校扩招后，学习各类实验课程的学生数量激增，同时由于选修课的增加，学生公共时间很少，给实验排课带来很大的困难。针对这一情况，某些高校进行了实验开放的尝试，即学生可以在实验室开放的时间，根据实验室提供的条件，有选择地预约登记上课。这一方式有效地解决了实验资源与公共时间的矛盾，学生可以根据自己的能力、专业、兴趣和学习风格等特点来选择实验内容和时间，体现以学生为中心、以学生发展为本、教育的人性化和学习的个性化的新的教育教学理念，因此受到同学们的普遍欢迎。由于是自由选课，如何进行选课的管理是面临的第一个问题。最初采用的纸上登记方式显然是不能满足要求的。其次，由于同一学生的成绩在不同教师手中，期末学生的成绩汇总、评定成为一大难题。再有，对学生的实验进度无法掌握，个别学生不能按时完成任务，造成不必要的麻烦。随着信息产业和网络技术的飞速发展，信息化社会需要网络状态下主动、和谐、可靠及高效的现代化实验教学管理新模式。因此，我们提出了开发“基于校园网的实验教学管理系统”这一课题。根据初步规划，实验教学管理系统包括开放式实验教学排选课系统、开放式实验教学论坛和教学数据统计系统三个主要部分。按照“长远规划，分步实施”的策略，系统分阶段建设。初期以开放式教学管理为中心。1.2课题研究意义 (1)本文希望通过对开放实验理论层面上的探讨，特别是通过对开放实验各个层面的研究，来构建一个开放实验教学的体系，为实践教学改革提供原始数据支持和决策依据。并让读者以更为开阔的视野重新审视开放实验教学，最终促进学生的综合素质、创新精神和实践能力的提高。(2)促进学生综合素质、创新精神和实践能力的提高：创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。在培养创新精神和创造性人才方面，学校肩负着特殊的使命，而进行开放实验教学、参加开放实验研究项目是培养学生创新精神和实践能力的关键环节。(3)开阔学生视野，增长知识，提高学生对实验的兴趣：通过参加开放实验，使学生们了解科学的前沿动态，视野更加开阔，从而培养他们科学的思维方法，这种方式不仅能增长知识，更重要的是可以提高他们对学习的兴趣，为他们以后的生存发展奠定基础。(4)促进网络资源建设和共享，加快高校教育信息化建设步伐，提高学校实验教学质量：在网络时代，开放必然能够得来大量的资源，因此在开放实验体系建设过程中，必须走信息化建设的道路，加快网络资源建设，促进共享。1.3国外研究现状国外开放实验教学的研究，特别是西方发达国家的此类研究，始于二十世纪50 年代，70 年代开始逐渐被接受1。一些国家建立了与本国国情相适应的开放实验体系，探索出了具有本国特点的开放实验教学做法，积累了宝贵经验。他们的教学特别突出学生的主体地位，注重学生的主动性发展2。教学方式、教学内容、评价制度有较高的灵活性，教学各环节内容一般都很丰富。如著名的麻省理工学院把一些简单的物理实验摆在走廊里，学生可以随时去做3；日本高校规定实验学时为 4-6 学时，而学生一般 2-3 学时即可完成，多余时间鼓励学生改进实验方法，进行创新活动4。这些案例都为本论文的研究提供了许多有价值的资料。但是，由于开放实验教学是一种相对新颖的教学思想，各国对开放实验教学的理论研究还不是很成熟，相关资料较少，开放实验教学的理念还没有达到一定的理论高度，此外因国情不同，制度不同，在参考和借鉴国外开放实验教学做法时，不可将其全盘接收，而要考虑各国实施开放教学的背景、目的、对象等方面的差异，要综合我国的国情来开展研究。1.4国内研究现状国内开放实验教学是伴随国家改革开放而逐步提出的。开放实验教学的研究工作基本上起步于上世纪 90 年代，起初在一些重点高校中开展。近年来，国内一些高校的实验室将实验室开放和实验教学改革紧密结合起来，也取得了较好的成果。香港教育学院是成功建设开放实验室的典范。香港教育学院为使教育技术水平达到专业水准，专门设计教育科技处，提倡有效地使用教育技术提高教学质量。其职能是在教育技术方面为教师、学生、行政成员或有关的社会人士提供设备、技术及专业意见，进行科研活动；为学校教职工、学生以及教育工作者提供良好的开放学习环境和丰富的学习资源5。香港教育学院建设开放实验室成功的经验主要包括以下几点： 合理的网络架构和高效的管理系统是开放实验室运行的前提条件 丰富的硬件资源是面向教师和学生提供开放实验室的物资基础 组织完善的支持服务系统是开放实验室运行的有力保障 人性化环境设计是开放实验室的鲜明特征和发展趋势国内高校进行开放实验教学的成功经验还有很多，这些案例也都为本课题的研究提供了有力的参考依据。尽管目前国内各高校都非常重视实验室向本科生的开放，但是我们也看到开放实验教学无论是理论研究，还是实践工作，都刚刚起步。目前，研究工作大多数来自于教学一线的教师和实验教学的管理者，研究工作大部分还停留在介绍和学习国外的教学经验，以及探索本校开放实验教学的体会和一些做法上，工作还较为零碎，不够系统。某些高校在开放实验教学工作中进行了诸如创新性和研究性开放实验的教学改革，其中不乏一些好的做法，但改革还处于探索阶段，不够成熟。因此，无论是开放实验体系建设的理论研究方面，还是具体学科的开放实验教学方面都还有许多空白之处。1.5课题的研究目标和工作原理本系统的研究目标的基本结构为：三层应用、三类角色的开放式实验选课系统。1.5.1 三层应用本系统采用b/s/s的三层体系结构，各类用户通过Web浏览器，无需安装其他客户端程序即可使用本系统。如下图所示：图 2-1-4：系统逻辑结构1.5.2三类角色本系统的最终用户可分为系统管理员、教师、学生三类。系统管理员用来维护网站信息及对网站进行修改等。教师可以对学生的考勤、成绩、实验课的安排等权限。学生注册账号以后可以查看自己所考的实验课的成绩、选课，可以修改自己的基本信息等。本系统的工作原理：各类用户通过Web浏览器，无需安装其他客户端程序即可使用本系统。登录主界面以后，根据自己的角色进行操作，并享有自己的权限。2.1课题研究内容开放实验的教学管理系统总体方案及系统的设计；主要功能学生可以通过系统选课、修改选课、查看选课信息，在非选课期间，学生可以通过系统查看信息和期末成绩。包括：预约实验；教师服务；.开放实验使用说明；公告信息；下载开放实验教学资料；系统根据学生选课结果自动生成实验班课表、查看开放实验成绩等相关信息。2.2本课题需要解决的问题对于一些复杂技术的实现，存在困难。比如：1) 学生在选课的时候，页面的呈现、具体页面的设计等。2) 教师、学会的注册信息等与数据库的交互。3) 课程的课表自动生成和排列课表等问题。3.1本课题研究的方法和重点对于Web技术的应用和计算机编程语言的熟练掌握，尤其是对Java一些具体技术的实现由很大考验。对于自身在编程方面的思想架构有一定的锻炼，并且对于自己的项目经验的匮乏也有帮助，在自己以后找工作有很大帮助。3.2课题应用技术及方案根据Java计算机语言的MVC编程思想去完成系统的设计，包括的技术有JSP、Servlet、Struts等，数据库MySQL，服务器Tomcat，对系统的完成进行系统的设计。4.课题的创新性开放式实验室教学管理系统是以开放式教学为设计指导思想,以J2EE为技术平台构架。在设计技术上,采用了当先相对成熟、稳定的、面向对象的java编程语言，并采用三层体系架构。保证了系统在开放过程中易于修改和移植。在设计理念上,也是本系统的创新点表现在以下两个方面:首先,开放式实验教学管理系统真正做到了在教学方法和教学观念上的开放。为学生创造了一个灵活、开放、便捷的网上实验管理环境。其次,开放式实验教学管理系统与以往的实验教学管理系统最大的区别在于,在实验预约子系统中,在整个预约流程都是以学生为主体。学生可以按照自身的实验学习要求安排实验进度,按照自身的发展方向选择实验项目。不再局限于教学大纲安排的实验项目,而是在教师的指导下自由选择实验项目。5.完成本课题的进度计划2012.12.302013.03.20：查阅资料、寻找相似的系统及相关的资料，完成开题报告。2013.3.202013.4.15：完成系统的初期工作，熟悉所要用到的技术和知识等，初步确定系统的设计思路。2013.4.152013.5.20：在理论设计基础上，使用java语言编写出一个可运行的大学物理实验数据网络检测系统。2013.5.202013.5.30：系统的验收测试，整理需要解决的问题，想尽办法去解决问题。2013.6.12013.6.10： 完成毕业设计论文初稿，修改论文并最终完成。参考文献1陈绪诚.构建实验创新平台培养创新型人才.中国地质教育,2006,60(4):1301332赵建华.实验课程体系建设的系统思考.高教探索,2005,45(3):58613Fitzgerald C T.Self-directed and collaborative on line learning:learning style and performance.Boston:Boston Universtiy School of Education,2003,19244吕敬堂.建设开放实验室,适应 21 世纪人才培养需要.实验技术与管理,2005,22(1):1321345教育部教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见./Detail.aspx?Id=1048,2008-01-226高翔.基于Struts框架的会议室预约管理系统设计与实现D中国海洋大学,2008.7张德成.师范院校构建教育技术开放实验室的研究与实践D.南方医科大学,2006.8计磊,李里,周伟.精通J2EE、Eclipse、Struts、Hibemate、Spring整合应用案例M.北京:人民邮电出版社,2006.9(美)Shari Lawreflce Pfleeger.吴丹 译.软件工程理论与实践(第2版)M北京:清华大学出版社,2003.10刘彩霞.基于B/S模式的开放实验管理系统的研究与设计J.福建电脑2010(4):126106.11卢慧芬,俞强.开放性实验室信息管理系统的设计与实现J.实验室研究与探索2005(8):4749.12吴敬华,朱基珍.开放物理实验网上预约管理系统的设计及实现J.广西工学院学报.2005(10):6972.13韩也，刘润茹，周晶等.物理实验开放教学管理系统的建立与运行效果