開放型實驗項目教學(xué)管理實踐

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摘要：為更好地培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神，結(jié)合校開放實驗教學(xué)計劃，提出了開放型實驗項目教學(xué)模式。在開放型實驗項目教學(xué)實施過程中，開發(fā)了基于B/S模式的開放型實驗項目教學(xué)管理系統(tǒng)對教學(xué)過程進行管理，并使用電子白板作為協(xié)作交流工具。實踐表明，該系統(tǒng)能較好地滿足實驗教學(xué)及實驗管理兩方面的功能需求，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作交流，有利于師生更好地進行雙向互動。

關(guān)鍵詞：開放實驗；實驗管理系統(tǒng)；B/S模式；電子白板

近年來高校不斷調(diào)整人才培養(yǎng)計劃，并進行教學(xué)改革，以滿足社會對高素質(zhì)人才的需求。知識來源于實踐，能力來自于實踐，素質(zhì)更需要在實踐中養(yǎng)成。因此，各種實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，如課程實習(xí)、專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、實驗教學(xué)、社會實踐和社會調(diào)查等，對于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力都十分重要。傳統(tǒng)的實驗/實踐教學(xué)往往處于理論課的從屬地位，實驗內(nèi)容多為演示、驗證型的實驗，而設(shè)計、創(chuàng)造型實驗很少。學(xué)生不能自主選擇實驗內(nèi)容和安排實驗時間，這在客觀上限制了學(xué)生的積極性和主動性的發(fā)揮，不利于開發(fā)學(xué)生潛力。在此背景下，我們提出開放型實驗項目教學(xué)模式，在該模式下，學(xué)生可以將自己的特長、興趣與現(xiàn)有實驗條件有機地結(jié)合起來，不受學(xué)科、專業(yè)、年級的限制，可以進行多層次、多方向的實踐訓(xùn)練，從而使學(xué)生充分發(fā)揮自己的專業(yè)特長和創(chuàng)新積極性。

1開放型實驗項目教學(xué)特點

開放型實驗是相對于傳統(tǒng)實驗而言的，傳統(tǒng)實驗課程和實驗項目由實驗室確定，實驗時間由教務(wù)處統(tǒng)一安排。學(xué)生要在規(guī)定的時間內(nèi)按照實驗指導(dǎo)書的實驗步驟完成實驗，教學(xué)方法死板，極大地限制了學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性思維。開放型實驗就是要打破傳統(tǒng)實驗方法，對實驗內(nèi)容、實驗時間、實驗對象和實驗教學(xué)方式全面開放。浙江科技學(xué)院是一所中德合作培養(yǎng)高等應(yīng)用型人才的院校，通過借鑒德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)辦學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合中國國情，培養(yǎng)具有國際化背景的高層次應(yīng)用型人才。學(xué)校從2007年開始在全校范圍內(nèi)開始實時開放實驗教學(xué)。結(jié)合學(xué)校開放實驗教學(xué)計劃和理學(xué)院專業(yè)特點，我們提出了開放型實驗項目教學(xué)模式，在該模式下，項目的來源更加廣泛，可以是教師的教學(xué)研究項目，可以是學(xué)生自己申報的科技創(chuàng)新項目，也可以是學(xué)生選擇學(xué)科競賽進行的創(chuàng)作設(shè)計，它不受教學(xué)培養(yǎng)計劃的限制，而圍繞著培養(yǎng)目標(biāo)以完成項目任務(wù)的形式開展教學(xué)，鼓勵學(xué)生進行創(chuàng)新性、發(fā)散性思考[1]。由于實驗內(nèi)容和時間的開放性，開放型實驗項目管理的水平在很大程度上影響實驗實踐教學(xué)效果，為了更好地對開放型實驗項目教學(xué)進行管理，我們開發(fā)了基于Web的開放型實驗項目教學(xué)管理系統(tǒng)。雖然許多高校都開發(fā)了實驗室管理系統(tǒng)，但大多數(shù)是針對傳統(tǒng)實驗教學(xué)，少數(shù)開放實驗管理系統(tǒng)也主要針對實驗室的開放資源進行管理。為此我們結(jié)合開放型實驗項目教學(xué)特點開發(fā)了本系統(tǒng)。

2系統(tǒng)總體設(shè)計

開放型實驗項目的用戶分為三種角色：學(xué)生、教師和管理員，各角色對應(yīng)功能模塊如圖1所示。學(xué)生端：學(xué)生登錄系統(tǒng)后，可以查詢教師提交的開放實驗項目，根據(jù)自己的興趣進行選擇，同時提供自己的班級和聯(lián)系方式。在選課得到教師確認后，學(xué)生可進入系統(tǒng)查詢實驗室開放資源及時間段，并進行預(yù)約，預(yù)約后需要由實驗室管理人員確認。對于尚未被管理員確認的預(yù)約，其可以取消該預(yù)約。系統(tǒng)同時需對其預(yù)約時間沖突給予提示。在課程進行過程中，可以通過系統(tǒng)提供的協(xié)作交流模塊與參與同一個項目的同學(xué)或教師進行交流；課程結(jié)束后，學(xué)生可以通過系統(tǒng)提交自己的實驗作品、實驗報告等，在教師評分后查詢成績。教師端：登錄系統(tǒng)后，教師結(jié)合自己的研究方向或在研項目，申報擬開設(shè)的開放實驗，提交實驗項目名稱、內(nèi)容、所需學(xué)生組數(shù)（每組人數(shù)）等信息，實驗管理人員審核通過后即可提供給學(xué)生預(yù)約。在學(xué)生選課后，教師可給予確認；查詢學(xué)生預(yù)約的開放實驗時間，并根據(jù)自己的時間，進行現(xiàn)場指導(dǎo)或者通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程指導(dǎo)；根據(jù)學(xué)生平時實驗表現(xiàn)和最后提交的實驗報告、實驗作品等進行評分。管理員：管理員分實驗室管理員和系統(tǒng)管理員兩種。實驗室管理員主要對實驗室基本信息進行管理，包括實驗室基本信息、本學(xué)期實驗課表、實驗設(shè)備清單的維護增刪、實驗室設(shè)備的維修記錄、實驗室開放管理等內(nèi)容。系統(tǒng)管理員功能包含實驗室管理員功能，還包括用戶注冊管理、實驗教師基本信息管理、學(xué)生基本信息管理、各級管理人員信息和權(quán)限管理、統(tǒng)計查詢管理等內(nèi)容。

3關(guān)鍵功能實現(xiàn)

3.1前端優(yōu)化

前端的性能對于一個Web應(yīng)用來說非常重要，如果一個Web應(yīng)用的頁面加載速度非常快，對于用戶的操作可以及時響應(yīng)，那么產(chǎn)品的用戶體驗將會極大地提升。為此我們采用了一些常用的技術(shù)對前端進行優(yōu)化，如合并多個CSS文件、合并多個JavaScript文件，使用CSSSprites整合圖像等[2]。

3.2安全防護

跨站腳本攻擊（也稱為XSS）指利用網(wǎng)站漏洞從用戶那里惡意盜取信息?？缯灸_本是目前最流行和影響嚴重的安全漏洞，它是一種被動式的攻擊，其自誕生以來，在各種網(wǎng)絡(luò)安全漏洞中一直被評為十大安全漏洞中的第二威脅漏洞。也有黑客把跨站腳本當(dāng)作新型的“緩沖區(qū)溢出攻擊?？缯灸_本攻擊要從客戶端發(fā)起，雖然執(zhí)行跨站腳本在執(zhí)行時會受到諸多限制，但是其也能造成很嚴重的后果?？缯灸_本的防御，主要方法是對客戶端信息包括請求的URL、cookie、提交的表單等在與服務(wù)端交互時進行驗證。常見的防御攻擊方法主要有：使用XSSFilter、輸入過濾輸出編碼、建立完善的黑白名單安全策略等。本文也是從這幾個方面著手防御。在客戶端輸入時進行必要的驗證，若用戶輸入非法的Javascript字符則提示，并且不予提交。在后端使用過濾器進行數(shù)據(jù)驗證，確保用戶數(shù)據(jù)安全[3]。

3.3共享白板實現(xiàn)

共享白板作為一種實時交流工具，為處于不同物理位置的人員進行異地協(xié)作提供便利。電子白板是一個虛擬的公用區(qū)域，系統(tǒng)用戶可以通過電子白板進行溝通交流、專題討論、協(xié)同設(shè)計等協(xié)作。參與者可以同時看到其上的內(nèi)容，包括文字、圖形、圖像。這些數(shù)據(jù)存于白板服務(wù)器或多媒體數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，由服務(wù)器負責(zé)訪問。每一個客戶端可得到一份數(shù)據(jù)拷貝，可以被任一參加者根據(jù)其權(quán)限添加、刪除或修改。操作的結(jié)果送往服務(wù)器，服務(wù)器更新數(shù)據(jù)。客戶機收到修改請求后，隨即更新本地數(shù)據(jù)[4]。共享白板有兩種方式，一種是將白板內(nèi)容作為一張位圖，每當(dāng)白板內(nèi)容更新時，就產(chǎn)生一張新的位圖，然后把位圖傳輸出去。這種方式實現(xiàn)簡單，但需要占用較大帶寬，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)堵塞。另一種方法是把白板內(nèi)容的組成元素用矢量進行描述，白板內(nèi)容的更改被反映到元素的形狀、位置等描述的變化上，系統(tǒng)將變化傳送到網(wǎng)絡(luò)上，白板客戶接收到之后僅需根據(jù)變化修改本地參數(shù)即可。這種方法大大減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，是比較理想的選擇。在此，我們采用第二種方法。

4結(jié)束語

開放型實驗項目教學(xué)管理系統(tǒng)在本校信息與計算科學(xué)專業(yè)的開放實驗教學(xué)中得到了應(yīng)用。實踐表明，該系統(tǒng)能較好地滿足實驗教學(xué)及實驗管理兩方面的功能需求，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作交流，有利于師生更好地進行雙向互動，實現(xiàn)實驗教學(xué)管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化，提高實驗教學(xué)管理效率。該系統(tǒng)還存在一些不足需要進一步改進，而且隨著智能手機的普及，讓系統(tǒng)能夠通過移動設(shè)備進行訪問能大大方便用戶使用，因此將系統(tǒng)在移動端進行擴展將是本系統(tǒng)今后研究的重點之一。

參考文獻(References)：

[1]岑崗,林雪芬.開放型項目教學(xué)的研究與實踐[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報,2010.22(5):375-380

[2]LaraJA,LizcanoD,MartinezMA,etal.Developingfront-endWeb2.0technologiestoaccessservices,contentandthingsinthefutureInternet[J].FutureGenerationComputerSystens,2013.29(5):1184-1195

[3]Shar,LwinKhin.DefendingagainstCross-SiteScriptingAttacks[J].IEEE,ComputerSociety,2012.

[4]李繼華,張德運,劉偉娜.基于Web的多媒體交互式教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機工程與應(yīng)用,2003.26.

作者：孫曉勇 單位：浙江科技學(xué)院理學(xué)院