工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)論文
摘要：為更好地適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，針對(duì)工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)環(huán)境現(xiàn)狀，依據(jù)華北理工大學(xué)IE專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置構(gòu)建了一套適應(yīng)現(xiàn)代IE教學(xué)的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。文中首先分析了該校工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)思路，運(yùn)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(diǎn)闡述了系統(tǒng)的功能及實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)際的推廣使用證實(shí)該系統(tǒng)能提高管理教學(xué)的效率，提升IE實(shí)驗(yàn)信息化水平。
關(guān)鍵詞：工業(yè)工程；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；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(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(yàn)是非常重要的環(huán)節(jié)，由于IE在我國(guó)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(shí)驗(yàn)室，較齊全的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。近幾年來(lái)，高校擴(kuò)招給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了巨大的壓力，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)不能滿(mǎn)足新形勢(shì)下的教學(xué)要求，比如：實(shí)驗(yàn)室建設(shè)費(fèi)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(shí)等實(shí)際問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生積極性與創(chuàng)造性不足。因此，基于IE實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀提出基于Web的工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)思路。
1我校工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀
IE在我國(guó)的發(fā)展時(shí)間較短，大多數(shù)院校的IE專(zhuān)業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境［2］。我校于2001年設(shè)立工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)，相繼建成了IE綜合實(shí)驗(yàn)室和仿真實(shí)驗(yàn)室，主要開(kāi)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(zhuān)業(yè)課相配套的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)較為薄弱，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
1）各實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)獨(dú)立，較少?gòu)恼w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(yàn)。
2）沒(méi)有適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)。
3）現(xiàn)有IE實(shí)驗(yàn)環(huán)境的可擴(kuò)展性不強(qiáng)，柔性不高，不利于學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。考慮到國(guó)內(nèi)高校IE專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)不完整的現(xiàn)狀，提出運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)等構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在網(wǎng)上開(kāi)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)，不僅可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)費(fèi)用和空間，而且學(xué)生還可以自主選擇要做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、時(shí)間等，能大大提高學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)的靈活性和積極性，以真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)體系的柔性、開(kāi)放性和經(jīng)濟(jì)性；而網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，能改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，優(yōu)化資源配置、實(shí)現(xiàn)資源共享。
2工業(yè)工程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)
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(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)的局域網(wǎng)，各校園節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)Internet進(jìn)行資源的共享，校內(nèi)用戶(hù)直接在校園網(wǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，遠(yuǎn)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(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(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(yàn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(qiáng)［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(hù)費(fèi)用。體系結(jié)構(gòu)（如圖2）分為四層：
1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，主要提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)的永久性存儲(chǔ)服務(wù)，存儲(chǔ)目標(biāo)為數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的訪(fǎng)問(wèn)和管理。
3）核心業(yè)務(wù)層，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的核心，系統(tǒng)所有的功能界面及人機(jī)交互的接口。該層的功能設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是與數(shù)據(jù)輔助層相連接，用戶(hù)表示層請(qǐng)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)奶幚怼６亲鳛闉g覽服務(wù)器，直接處理用戶(hù)的請(qǐng)求，對(duì)于不需要訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶(hù)請(qǐng)求，服務(wù)器直接對(duì)用戶(hù)請(qǐng)求進(jìn)行處理，將處理結(jié)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(shù)據(jù)輔助層來(lái)實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)信息的交互與互動(dòng)。
3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)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(jié)合ADO.NET數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。IE網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)時(shí)采用模塊化的思想，將系統(tǒng)主要分為7大模塊，每個(gè)模塊是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的個(gè)體，可以實(shí)現(xiàn)一定的功能，而將各個(gè)模塊箱連接則構(gòu)成了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。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(jù)角色權(quán)限的不同，在用戶(hù)登陸系統(tǒng)后進(jìn)入不同的操作功能區(qū)，用戶(hù)登錄后可查看當(dāng)前的登錄狀態(tài)，用戶(hù)操作結(jié)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(jù)用戶(hù)類(lèi)型的不同，功能設(shè)計(jì)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(duì)自己的信息進(jìn)行修改，管理員可對(duì)所有用戶(hù)進(jìn)行管理，如添加、刪除用戶(hù)，設(shè)置用戶(hù)權(quán)限等；
3）實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理。實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理模塊包括實(shí)驗(yàn)的成績(jī)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(xiàng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)，刪除學(xué)生的.成績(jī)。學(xué)生用戶(hù)可以查詢(xún)自己的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)，如圖4所示；
4）實(shí)驗(yàn)?zāi)K。實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要包括實(shí)驗(yàn)的相關(guān)信息、實(shí)驗(yàn)要求、提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果三部分功能。學(xué)生用戶(hù)根據(jù)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)要求，按照規(guī)定的實(shí)驗(yàn)操作，給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提交實(shí)驗(yàn)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(gè)部分。普通用戶(hù)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(shí)也可以將服務(wù)器上的文件下載到本機(jī)，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(nèi)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(dāng)前的通知信息。
4結(jié)語(yǔ)
IE虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的成功構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了將實(shí)驗(yàn)教學(xué)科目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容放在網(wǎng)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行創(chuàng)新性總結(jié)。經(jīng)過(guò)初步的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了IE實(shí)驗(yàn)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。
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作者：周亞楠 孟麗麗 何強(qiáng)強(qiáng) 張運(yùn)超 單位：華北理工大學(xué)
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