工业工程网络实验教学平台设计

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摘要：为更好地适应现代工业工程实验教学需要，针对工业工程实验环境现状，依据华北理工大学IE专业实验课程设置构建了一套适应现代IE教学的实验网络教学平台。文中首先分析了该校工业工程实验教学的现状，然后提出基于Web的工业工程网络实验平台的总体设计思路，运用系统的分析方法，介绍了基于B/S模式的体系结构和功能模块，最后重点阐述了系统的功能及实现。通过实际的推广使用证实该系统能提高管理教学的效率，提升IE实验信息化水平。

关键词：工业工程；实验平台；体系结构

0引言

工业工程（IndustrialEngineering，IE）是伴随着工业化和社会化生产方式发展起来的产物［1］，在IE教学研究中，实验是非常重要的环节，由于IE在我国起步较晚，基础配套设施不够健全，仅有少数高校拥有先进的工业工程实验室，较齐全的实验设备。近几年来，高校扩招给实验教学带来了巨大的压力，传统的实验教学已经不能满足新形势下的教学要求，比如：实验室建设费用高昂，教师指导难以到位，教学方法单一，教学目标难以落实等实际问题，导致学生积极性与创造性不足。因此，基于IE实验现状提出基于Web的工业工程网络实验平台的设计方案与实现思路。

1我校工业工程实验教学现状

IE在我国的发展时间较短，大多数院校的IE专业建设的基础相对薄弱，尤其是实验教学环境［2］。我校于2001年设立工业工程专业，相继建成了IE综合实验室和仿真实验室，主要开设有设施规划与物流分析、人因工程、基础工业工程与生产仿真等专业课相配套的实验，实验环节较为薄弱，主要存在以下几个方面的问题：1）各实验教学环节独立，较少从整体的角度来考虑其相互之间的关系与联系；教学模式单一，缺少系列化的综合型、创新型的实验。2）没有适合实验教学的网络信息平台。3）现有IE实验环境的可扩展性不强，柔性不高，不利于学生动手能力和创新能力的培养。考虑到国内高校IE专业实验室建设不完整的现状，提出运用网络技术、信息技术等构建网络化的实验平台，在网上开设虚拟实验，不仅可以节省实验费用和空间，而且学生还可以自主选择要做的实验项目、时间等，能大大提高学生参加实验的灵活性和积极性，以真正实现实验体系的柔性、开放性和经济性；而网络实验教学平台的开发，能改变传统的实验教学手段，优化资源配置、实现资源共享。

2工业工程网络实验系统的总体方案设计

2.1系统的网络拓扑结构图

基于Web的工业工程网络实验平台采用Intranet/Internet的系统结构［3］，即在校园内建立工业工程网络实验平台的局域网，各校园节点之间通过Internet进行资源的共享，校内用户直接在校园网进行实验，远程用户需要通过Internet进行访问，如图1给出了该系统的网络拓扑结构图，它既可以适用于校园内局域网的用户使用，也适用于Internet网上的用户使用。

2.2网络实验系统体系结构设计

系统体系结构采用了B/S（浏览器/服务器）相结合的体系结构，B/S模式的体系结构适合企业地域分散、使用人员多，而且管理方便，灵活性强［4］，用户只需通过浏览器WebBrowser便可进行各种信息处理，而不需要安装专用的客户端，减少了维护费用。体系结构（如图2）分为四层：1）数据存储层，主要提供系统数据的永久性存储服务，存储目标为数据库服务器2）数据辅助层，主要提供数据的管理功能，实现对数据存储层的访问和管理。3）核心业务层，是整个系统运行的核心，系统所有的功能界面及人机交互的接口。该层的功能设计主要体现在两个方面，一是与数据辅助层相连接，用户表示层请求由此发出给数据辅助层，由数据辅助层进行适当的处理。二是作为浏览服务器，直接处理用户的请求，对于不需要访问数据库的用户请求，服务器直接对用户请求进行处理，将处理结果返给用户表示层。4）用户表示层，主要以Web页面的形式提供用户操作界面，所有用户操作过程的控制都是通过核心业务层和数据辅助层来实现的。系统主要功能如图3所示，分别从学生端、教师端和管理员三种角色来实现实验信息的交互与互动。

3系统功能设计与实现

本实验系统采用MicrosoftVisualStudio2012和SQLServer2008工具，利用ASP.NET技术和C#.NET网页编程语言，并结合ADO.NET数据库访问技术实现系统开发。IE网络实验平台开发时采用模块化的思想，将系统主要分为7大模块，每个模块是一个相对独立的个体，可以实现一定的功能，而将各个模块箱连接则构成了整个网络平台。7大模块如下：1）用户登录。用户登录模块包括用户登录和注销两部分，根据角色权限的不同，在用户登陆系统后进入不同的操作功能区，用户登录后可查看当前的登录状态，用户操作结束，可以注销登录；2）用户管理。用户管理模块主要功能是管理用户信息，根据用户类型的不同，功能设计也就不同。用户分为普通用户和管理员，普通用户只能对自己的信息进行修改，管理员可对所有用户进行管理，如添加、删除用户，设置用户权限等；3）实验成绩管理。实验成绩管理模块包括实验的成绩添加、删除和查询功能。教师用户可以学生的各项实验成绩，删除学生的成绩。学生用户可以查询自己的各项实验成绩，如图4所示；4）实验模块。实验模块主要包括实验的相关信息、实验要求、提交实验结果三部分功能。学生用户根据相应的实验要求，按照规定的实验操作，给出实验结果，提交实验结果；5）文件中心。文件中心模块包括文件的上传和文件的下载两个部分。普通用户可以将认为有用的学习资料从本地上传到服务器，同时也可以将服务器上的文件下载到本机，如图5所示。6）网络交流。网络交流模块包括用户聊天内容的发送、聊天时间的加入和聊天记录的查阅；7）通知模块。通知模块包括通知的、查看和删除三部分。教师用户可以清除以往的通知，新的通知，普通用户可以查看当前的通知信息。

4结语

IE虚拟实验教学网络平台是虚拟实验技术与网络技术在教学方面的重要应用，是教育改革中产生的一种新的教学方式，也是实验教学的发展趋势。网络虚拟实验平台的推广将促进教学方法和教学形式的变革，推进教育信息化发展。实验教学网络平台的成功构建，实现了将实验教学科目、实验内容放在网上，通过网络实验平台，学生可以进行网络虚拟实验，对于实验结果进行创新性总结。经过初步的开发实现了IE实验信息化的特点，提高了管理教学的效率，具有很大的推广意义。

［参考文献］

［1］罗宜美，齐二石.工业工程应用趋势研究［J］．高等工程教育研究，2005（4）：69-71．

［2］张志文，范卫锋，张瑞鹏，等.工业工程专业虚拟实验室建设研究［J］.实验室研究与探索，2008（5）：71-73.

［3］高举红，陈杰，韩尚梅.基于Web的工业工程的虚拟化实验设计［J］.工业工程，2002（6）：60-64.

［4］孟丽丽，郝力文，路春光.基于WebService和工作流技术的CAPP系统研究［J］.现代制造工程，2014（8）：63-88.

作者：周亚楠 孟丽丽 何强强 张运超 单位：华北理工大学