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工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)平臺設計論文
摘要：為更好地適應現代工業(yè)工程實(shí)驗教學(xué)需要，針對工業(yè)工程實(shí)驗環(huán)境現狀，依據華北理工大學(xué)IE專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程設置構建了一套適應現代IE教學(xué)的實(shí)驗網(wǎng)絡(luò )教學(xué)平臺。文中首先分析了該校工業(yè)工程實(shí)驗教學(xué)的現狀，然后提出基于Web的工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗平臺的總體設計思路，運用系統的分析方法，介紹了基于B/S模式的體系結構和功能模塊，最后重點(diǎn)闡述了系統的功能及實(shí)現。通過(guò)實(shí)際的推廣使用證實(shí)該系統能提高管理教學(xué)的效率，提升IE實(shí)驗信息化水平。
關(guān)鍵詞：工業(yè)工程；實(shí)驗平臺；體系結構
0引言
工業(yè)工程（IndustrialEngineering，IE）是伴隨著(zhù)工業(yè)化和社會(huì )化生產(chǎn)方式發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)物［1］，在IE教學(xué)研究中，實(shí)驗是非常重要的環(huán)節，由于IE在我國起步較晚，基礎配套設施不夠健全，僅有少數高校擁有先進(jìn)的工業(yè)工程實(shí)驗室，較齊全的實(shí)驗設備。近幾年來(lái)，高校擴招給實(shí)驗教學(xué)帶來(lái)了巨大的壓力，傳統的實(shí)驗教學(xué)已經(jīng)不能滿(mǎn)足新形勢下的教學(xué)要求，比如：實(shí)驗室建設費用高昂，教師指導難以到位，教學(xué)方法單一，教學(xué)目標難以落實(shí)等實(shí)際問(wèn)題，導致學(xué)生積極性與創(chuàng )造性不足。因此，基于IE實(shí)驗現狀提出基于Web的工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗平臺的設計方案與實(shí)現思路。
1我校工業(yè)工程實(shí)驗教學(xué)現狀
IE在我國的發(fā)展時(shí)間較短，大多數院校的IE專(zhuān)業(yè)建設的基礎相對薄弱，尤其是實(shí)驗教學(xué)環(huán)境［2］。我校于2001年設立工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)，相繼建成了IE綜合實(shí)驗室和仿真實(shí)驗室，主要開(kāi)設有設施規劃與物流分析、人因工程、基礎工業(yè)工程與生產(chǎn)仿真等專(zhuān)業(yè)課相配套的實(shí)驗，實(shí)驗環(huán)節較為薄弱，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
1）各實(shí)驗教學(xué)環(huán)節獨立，較少從整體的角度來(lái)考慮其相互之間的關(guān)系與聯(lián)系；教學(xué)模式單一，缺少系列化的綜合型、創(chuàng )新型的實(shí)驗。
2）沒(méi)有適合實(shí)驗教學(xué)的網(wǎng)絡(luò )信息平臺。
3）現有IE實(shí)驗環(huán)境的可擴展性不強，柔性不高，不利于學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力的培養�？紤]到國內高校IE專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室建設不完整的現狀，提出運用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、信息技術(shù)等構建網(wǎng)絡(luò )化的實(shí)驗平臺，在網(wǎng)上開(kāi)設虛擬實(shí)驗，不僅可以節省實(shí)驗費用和空間，而且學(xué)生還可以自主選擇要做的實(shí)驗項目、時(shí)間等，能大大提高學(xué)生參加實(shí)驗的靈活性和積極性，以真正實(shí)現實(shí)驗體系的柔性、開(kāi)放性和經(jīng)濟性；而網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)平臺的開(kāi)發(fā)，能改變傳統的實(shí)驗教學(xué)手段，優(yōu)化資源配置、實(shí)現資源共享。
2工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗系統的總體方案設計
2.1系統的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構圖
基于Web的工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗平臺采用Intranet/Internet的系統結構［3］，即在校園內建立工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗平臺的局域網(wǎng)，各校園節點(diǎn)之間通過(guò)Internet進(jìn)行資源的共享，校內用戶(hù)直接在校園網(wǎng)進(jìn)行實(shí)驗，遠程用戶(hù)需要通過(guò)Internet進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，如圖1給出了該系統的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構圖，它既可以適用于校園內局域網(wǎng)的用戶(hù)使用，也適用于Internet網(wǎng)上的用戶(hù)使用。
2.2網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗系統體系結構設計
系統體系結構采用了B/S（瀏覽器/服務(wù)器）相結合的體系結構，B/S模式的體系結構適合企業(yè)地域分散、使用人員多，而且管理方便，靈活性強［4］，用戶(hù)只需通過(guò)瀏覽器WebBrowser便可進(jìn)行各種信息處理，而不需要安裝專(zhuān)用的客戶(hù)端，減少了維護費用。體系結構（如圖2）分為四層：
1）數據存儲層，主要提供系統數據的永久性存儲服務(wù)，存儲目標為數據庫服務(wù)器
2）數據輔助層，主要提供數據的管理功能，實(shí)現對數據存儲層的訪(fǎng)問(wèn)和管理。
3）核心業(yè)務(wù)層，是整個(gè)系統運行的核心，系統所有的功能界面及人機交互的接口。該層的功能設計主要體現在兩個(gè)方面，一是與數據輔助層相連接，用戶(hù)表示層請求由此發(fā)出給數據輔助層，由數據輔助層進(jìn)行適當的處理。二是作為瀏覽服務(wù)器，直接處理用戶(hù)的請求，對于不需要訪(fǎng)問(wèn)數據庫的用戶(hù)請求，服務(wù)器直接對用戶(hù)請求進(jìn)行處理，將處理結果返給用戶(hù)表示層。
4）用戶(hù)表示層，主要以Web頁(yè)面的形式提供用戶(hù)操作界面，所有用戶(hù)操作過(guò)程的控制都是通過(guò)核心業(yè)務(wù)層和數據輔助層來(lái)實(shí)現的。系統主要功能如圖3所示，分別從學(xué)生端、教師端和管理員三種角色來(lái)實(shí)現實(shí)驗信息的交互與互動(dòng)。
3系統功能設計與實(shí)現
本實(shí)驗系統采用MicrosoftVisualStudio2012和SQLServer2008工具，利用ASP.NET技術(shù)和C#.NET網(wǎng)頁(yè)編程語(yǔ)言，并結合ADO.NET數據庫訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)實(shí)現系統開(kāi)發(fā)。IE網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗平臺開(kāi)發(fā)時(shí)采用模塊化的思想，將系統主要分為7大模塊，每個(gè)模塊是一個(gè)相對獨立的個(gè)體，可以實(shí)現一定的功能，而將各個(gè)模塊箱連接則構成了整個(gè)網(wǎng)絡(luò )平臺。7大模塊如下：
1）用戶(hù)登錄。用戶(hù)登錄模塊包括用戶(hù)登錄和注銷(xiāo)兩部分，根據角色權限的不同，在用戶(hù)登陸系統后進(jìn)入不同的操作功能區，用戶(hù)登錄后可查看當前的登錄狀態(tài)，用戶(hù)操作結束，可以注銷(xiāo)登錄；
2）用戶(hù)管理。用戶(hù)管理模塊主要功能是管理用戶(hù)信息，根據用戶(hù)類(lèi)型的不同，功能設計也就不同。用戶(hù)分為普通用戶(hù)和管理員，普通用戶(hù)只能對自己的信息進(jìn)行修改，管理員可對所有用戶(hù)進(jìn)行管理，如添加、刪除用戶(hù)，設置用戶(hù)權限等；
3）實(shí)驗成績(jì)管理。實(shí)驗成績(jì)管理模塊包括實(shí)驗的成績(jì)添加、刪除和查詢(xún)功能。教師用戶(hù)可以發(fā)布學(xué)生的各項實(shí)驗成績(jì)，刪除學(xué)生的成績(jì)。學(xué)生用戶(hù)可以查詢(xún)自己的各項實(shí)驗成績(jì)，如圖4所示；
4）實(shí)驗模塊。實(shí)驗模塊主要包括實(shí)驗的相關(guān)信息、實(shí)驗要求、提交實(shí)驗結果三部分功能。學(xué)生用戶(hù)根據相應的實(shí)驗要求，按照規定的實(shí)驗操作，給出實(shí)驗結果，提交實(shí)驗結果；
5）文件中心。文件中心模塊包括文件的上傳和文件的下載兩個(gè)部分。普通用戶(hù)可以將認為有用的學(xué)習資料從本地上傳到服務(wù)器，同時(shí)也可以將服務(wù)器上的文件下載到本機，如圖5所示。
6）網(wǎng)絡(luò )交流。網(wǎng)絡(luò )交流模塊包括用戶(hù)聊天內容的發(fā)送、聊天時(shí)間的加入和聊天記錄的查閱；
7）通知模塊。通知模塊包括通知的發(fā)布、查看和刪除三部分。教師用戶(hù)可以清除以往的通知，發(fā)布新的通知，普通用戶(hù)可以查看當前的通知信息。
4結語(yǔ)
IE虛擬實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò )平臺是虛擬實(shí)驗技術(shù)與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在教學(xué)方面的重要應用，是教育改革中產(chǎn)生的一種新的教學(xué)方式，也是實(shí)驗教學(xué)的發(fā)展趨勢。網(wǎng)絡(luò )虛擬實(shí)驗平臺的推廣將促進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)形式的變革，推進(jìn)教育信息化發(fā)展。實(shí)驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò )平臺的成功構建，實(shí)現了將實(shí)驗教學(xué)科目、實(shí)驗內容放在網(wǎng)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗平臺，學(xué)生可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )虛擬實(shí)驗，對于實(shí)驗結果進(jìn)行創(chuàng )新性總結。經(jīng)過(guò)初步的開(kāi)發(fā)實(shí)現了IE實(shí)驗信息化的特點(diǎn)，提高了管理教學(xué)的效率，具有很大的推廣意義。
［參考文獻］
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作者：周亞楠 孟麗麗 何強強 張運超 單位：華北理工大學(xué)
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