工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺設(shè)計論文
摘要：為更好地適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)工程實驗教學(xué)需要，針對工業(yè)工程實驗環(huán)境現(xiàn)狀，依據(jù)華北理工大學(xué)IE專業(yè)實驗課程設(shè)置構(gòu)建了一套適應(yīng)現(xiàn)代IE教學(xué)的實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。文中首先分析了該校工業(yè)工程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，然后提出基于Web的工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的總體設(shè)計思路，運用系統(tǒng)的分析方法，介紹了基于B/S模式的體系結(jié)構(gòu)和功能模塊，最后重點闡述了系統(tǒng)的功能及實現(xiàn)。通過實際的推廣使用證實該系統(tǒng)能提高管理教學(xué)的效率，提升IE實驗信息化水平。
關(guān)鍵詞：工業(yè)工程；實驗平臺；體系結(jié)構(gòu)
0引言
工業(yè)工程（IndustrialEngineering，IE）是伴隨著工業(yè)化和社會化生產(chǎn)方式發(fā)展起來的產(chǎn)物［1］，在IE教學(xué)研究中，實驗是非常重要的環(huán)節(jié)，由于IE在我國起步較晚，基礎(chǔ)配套設(shè)施不夠健全，僅有少數(shù)高校擁有先進(jìn)的工業(yè)工程實驗室，較齊全的實驗設(shè)備。近幾年來，高校擴招給實驗教學(xué)帶來了巨大的壓力，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)已經(jīng)不能滿足新形勢下的教學(xué)要求，比如：實驗室建設(shè)費用高昂，教師指導(dǎo)難以到位，教學(xué)方法單一，教學(xué)目標(biāo)難以落實等實際問題，導(dǎo)致學(xué)生積極性與創(chuàng)造性不足。因此，基于IE實驗現(xiàn)狀提出基于Web的工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的設(shè)計方案與實現(xiàn)思路。
1我校工業(yè)工程實驗教學(xué)現(xiàn)狀
IE在我國的發(fā)展時間較短，大多數(shù)院校的IE專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)相對薄弱，尤其是實驗教學(xué)環(huán)境［2］。我校于2001年設(shè)立工業(yè)工程專業(yè)，相繼建成了IE綜合實驗室和仿真實驗室，主要開設(shè)有設(shè)施規(guī)劃與物流分析、人因工程、基礎(chǔ)工業(yè)工程與生產(chǎn)仿真等專業(yè)課相配套的實驗，實驗環(huán)節(jié)較為薄弱，主要存在以下幾個方面的問題：
1）各實驗教學(xué)環(huán)節(jié)獨立，較少從整體的角度來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)新型的實驗。
2）沒有適合實驗教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺。
3）現(xiàn)有IE實驗環(huán)境的可擴展性不強，柔性不高，不利于學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)�？紤]到國內(nèi)高校IE專業(yè)實驗室建設(shè)不完整的現(xiàn)狀，提出運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)等構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的實驗平臺，在網(wǎng)上開設(shè)虛擬實驗，不僅可以節(jié)省實驗費用和空間，而且學(xué)生還可以自主選擇要做的實驗項目、時間等，能大大提高學(xué)生參加實驗的靈活性和積極性，以真正實現(xiàn)實驗體系的柔性、開放性和經(jīng)濟性；而網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺的開發(fā)，能改變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)手段，優(yōu)化資源配置、實現(xiàn)資源共享。
2工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)的總體方案設(shè)計
2.1系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
基于Web的工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實驗平臺采用Intranet/Internet的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［3］，即在校園內(nèi)建立工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的局域網(wǎng)，各校園節(jié)點之間通過Internet進(jìn)行資源的共享，校內(nèi)用戶直接在校園網(wǎng)進(jìn)行實驗，遠(yuǎn)程用戶需要通過Internet進(jìn)行訪問，如圖1給出了該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，它既可以適用于校園內(nèi)局域網(wǎng)的用戶使用，也適用于Internet網(wǎng)上的用戶使用。
2.2網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計
系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)采用了B/S（瀏覽器/服務(wù)器）相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，B/S模式的體系結(jié)構(gòu)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］，用戶只需通過瀏覽器WebBrowser便可進(jìn)行各種信息處理，而不需要安裝專用的客戶端，減少了維護(hù)費用。體系結(jié)構(gòu)（如圖2）分為四層：
1）數(shù)據(jù)存儲層，主要提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)的永久性存儲服務(wù)，存儲目標(biāo)為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器
2）數(shù)據(jù)輔助層，主要提供數(shù)據(jù)的管理功能，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)存儲層的訪問和管理。
3）核心業(yè)務(wù)層，是整個系統(tǒng)運行的核心，系統(tǒng)所有的功能界面及人機交互的接口。該層的功能設(shè)計主要體現(xiàn)在兩個方面，一是與數(shù)據(jù)輔助層相連接，用戶表示層請求由此發(fā)出給數(shù)據(jù)輔助層，由數(shù)據(jù)輔助層進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚�。二是作為瀏覽服務(wù)器，直接處理用戶的請求，對于不需要訪問數(shù)據(jù)庫的用戶請求，服務(wù)器直接對用戶請求進(jìn)行處理，將處理結(jié)果返給用戶表示層。
4）用戶表示層，主要以Web頁面的形式提供用戶操作界面，所有用戶操作過程的控制都是通過核心業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)輔助層來實現(xiàn)的。系統(tǒng)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實現(xiàn)實驗信息的交互與互動。
3系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)
本實驗系統(tǒng)采用MicrosoftVisualStudio2012和SQLServer2008工具，利用ASP.NET技術(shù)和C#.NET網(wǎng)頁編程語言，并結(jié)合ADO.NET數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)。IE網(wǎng)絡(luò)實驗平臺開發(fā)時采用模塊化的思想，將系統(tǒng)主要分為7大模塊，每個模塊是一個相對獨立的個體，可以實現(xiàn)一定的功能，而將各個模塊箱連接則構(gòu)成了整個網(wǎng)絡(luò)平臺。7大模塊如下：
1）用戶登錄。用戶登錄模塊包括用戶登錄和注銷兩部分，根據(jù)角色權(quán)限的不同，在用戶登陸系統(tǒng)后進(jìn)入不同的操作功能區(qū)，用戶登錄后可查看當(dāng)前的登錄狀態(tài)，用戶操作結(jié)束，可以注銷登錄；
2）用戶管理。用戶管理模塊主要功能是管理用戶信息，根據(jù)用戶類型的不同，功能設(shè)計也就不同。用戶分為普通用戶和管理員，普通用戶只能對自己的信息進(jìn)行修改，管理員可對所有用戶進(jìn)行管理，如添加、刪除用戶，設(shè)置用戶權(quán)限等；
3）實驗成績管理。實驗成績管理模塊包括實驗的成績添加、刪除和查詢功能。教師用戶可以發(fā)布學(xué)生的各項實驗成績，刪除學(xué)生的.成績。學(xué)生用戶可以查詢自己的各項實驗成績，如圖4所示；
4）實驗?zāi)K。實驗?zāi)K主要包括實驗的相關(guān)信息、實驗要求、提交實驗結(jié)果三部分功能。學(xué)生用戶根據(jù)相應(yīng)的實驗要求，按照規(guī)定的實驗操作，給出實驗結(jié)果，提交實驗結(jié)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部分。普通用戶可以將認(rèn)為有用的學(xué)習(xí)資料從本地上傳到服務(wù)器，同時也可以將服務(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)交流模塊包括用戶聊天內(nèi)容的發(fā)送、聊天時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。教師用戶可以清除以往的通知，發(fā)布新的通知，普通用戶可以查看當(dāng)前的通知信息。
4結(jié)語
IE虛擬實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺是虛擬實驗技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學(xué)方面的重要應(yīng)用，是教育改革中產(chǎn)生的一種新的教學(xué)方式，也是實驗教學(xué)的發(fā)展趨勢。網(wǎng)絡(luò)虛擬實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。實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的成功構(gòu)建，實現(xiàn)了將實驗教學(xué)科目、實驗內(nèi)容放在網(wǎng)上，通過網(wǎng)絡(luò)實驗平臺，學(xué)生可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗，對于實驗結(jié)果進(jìn)行創(chuàng)新性總結(jié)。經(jīng)過初步的開發(fā)實現(xiàn)了IE實驗信息化的特點，提高了管理教學(xué)的效率，具有很大的推廣意義。
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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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