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工業工程網絡實驗教學平臺設計論文
摘要：為更好地適應現代工業工程實驗教學需要，針對工業工程實驗環境現狀，依據華北理工大學IE專業實驗課程設置構建了一套適應現代IE教學的實驗網絡教學平臺。文中首先分析了該校工業工程實驗教學的現狀，然后提出基于Web的工業工程網絡實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，最后重點闡述了系統的功能及實現。通過實際的推廣使用證實該系統能提高管理教學的效率，提升IE實驗信息化水平。
關鍵詞：工業工程；實驗平臺；體系結構
0引言
工業工程（IndustrialEngineering，IE）是伴隨著工業化和社會化生產方式發展起來的產物［1］，在IE教學研究中，實驗是非常重要的環節，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的工業工程實驗室，較齊全的實驗設備。近幾年來，高校擴招給實驗教學帶來了巨大的壓力，傳統的實驗教學已經不能滿足新形勢下的教學要求，比如：實驗室建設費用高昂，教師指導難以到位，教學方法單一，教學目標難以落實等實際問題，導致學生積極性與創造性不足。因此，基于IE實驗現狀提出基于Web的工業工程網絡實驗平臺的設計方案與實現思路。
1我校工業工程實驗教學現狀
IE在我國的發展時間較短，大多數院校的IE專業建設的基礎相對薄弱，尤其是實驗教學環境［2］。我校于2001年設立工業工程專業，相繼建成了IE綜合實驗室和仿真實驗室，主要開設有設施規劃與物流分析、人因工程、基礎工業工程與生產仿真等專業課相配套的實驗，實驗環節較為薄弱，主要存在以下幾個方面的問題：
1）各實驗教學環節獨立，較少從整體的角度來考慮其相互之間的關系與聯系；教學模式單一，缺少系列化的綜合型、創新型的實驗。
2）沒有適合實驗教學的網絡信息平臺。
3）現有IE實驗環境的可擴展性不強，柔性不高，不利于學生動手能力和創新能力的培養。考慮到國內高校IE專業實驗室建設不完整的現狀，提出運用網絡技術、信息技術等構建網絡化的實驗平臺，在網上開設虛擬實驗，不僅可以節省實驗費用和空間，而且學生還可以自主選擇要做的實驗項目、時間等，能大大提高學生參加實驗的靈活性和積極性，以真正實現實驗體系的柔性、開放性和經濟性；而網絡實驗教學平臺的開發，能改變傳統的實驗教學手段，優化資源配置、實現資源共享。
2工業工程網絡實驗系統的總體方案設計
2.1系統的網絡拓撲結構圖
基于Web的工業工程網絡實驗平臺采用Intranet/Internet的系統結構［3］，即在校園內建立工業工程網絡實驗平臺的局域網，各校園節點之間通過Internet進行資源的共享，校內用戶直接在校園網進行實驗，遠程用戶需要通過Internet進行訪問，如圖1給出了該系統的網絡拓撲結構圖，它既可以適用于校園內局域網的用戶使用，也適用于Internet網上的用戶使用。
2.2網絡實驗系統體系結構設計
系統體系結構采用了B/S（瀏覽器/服務器）相結合的體系結構，B/S模式的體系結構適合企業地域分散、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便可進行各種信息處理，而不需要安裝專用的客戶端，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，存儲目標為數據庫服務器
2）數據輔助層，主要提供數據的管理功能，實現對數據存儲層的訪問和管理。
3）核心業務層，是整個系統運行的核心，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方面，一是與數據輔助層相連接，用戶表示層請求由此發出給數據輔助層，由數據輔助層進行適當的處理。二是作為瀏覽服務器，直接處理用戶的請求，對于不需要訪問數據庫的用戶請求，服務器直接對用戶請求進行處理，將處理結果返給用戶表示層。
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務層和數據輔助層來實現的。系統主要功能如圖3所示，分別從學生端、教師端和管理員三種角色來實現實驗信息的交互與互動。
3系統功能設計與實現
本實驗系統采用MicrosoftVisualStudio2012和SQLServer2008工具，利用ASP.NET技術和C#.NET網頁編程語言，并結合ADO.NET數據庫訪問技術實現系統開發。IE網絡實驗平臺開發時采用模塊化的思想，將系統主要分為7大模塊，每個模塊是一個相對獨立的個體，可以實現一定的功能，而將各個模塊箱連接則構成了整個網絡平臺。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，根據角色權限的不同，在用戶登陸系統后進入不同的操作功能區，用戶登錄后可查看當前的登錄狀態，用戶操作結束，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，根據用戶類型的不同，功能設計也就不同。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行修改，管理員可對所有用戶進行管理，如添加、刪除用戶，設置用戶權限等；
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。教師用戶可以發布學生的各項實驗成績，刪除學生的成績。學生用戶可以查詢自己的各項實驗成績，如圖4所示；
4）實驗模塊。實驗模塊主要包括實驗的相關信息、實驗要求、提交實驗結果三部分功能。學生用戶根據相應的實驗要求，按照規定的實驗操作，給出實驗結果，提交實驗結果；
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部分。普通用戶可以將認為有用的學習資料從本地上傳到服務器，同時也可以將服務器上的文件下載到本機，如圖5所示。
6）網絡交流。網絡交流模塊包括用戶聊天內容的發送、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布、查看和刪除三部分。教師用戶可以清除以往的通知，發布新的通知，普通用戶可以查看當前的通知信息。
4結語
IE虛擬實驗教學網絡平臺是虛擬實驗技術與網絡技術在教學方面的重要應用，是教育改革中產生的一種新的教學方式，也是實驗教學的發展趨勢。網絡虛擬實驗平臺的推廣將促進教學方法和教學形式的變革，推進教育信息化發展。實驗教學網絡平臺的成功構建，實現了將實驗教學科目、實驗內容放在網上，通過網絡實驗平臺，學生可以進行網絡虛擬實驗，對于實驗結果進行創新性總結。經過初步的開發實現了IE實驗信息化的特點，提高了管理教學的效率，具有很大的推廣意義。
［參考文獻］
［1］羅宜美，齊二石.工業工程應用趨勢研究［J］．高等工程教育研究，2005（4）：69-71．
［2］張志文，范衛鋒，張瑞鵬，等.工業工程專業虛擬實驗室建設研究［J］.實驗室研究與探索，2008（5）：71-73.
［3］高舉紅，陳杰，韓尚梅.基于Web的工業工程的虛擬化實驗設計［J］.工業工程，2002（6）：60-64.
［4］孟麗麗，郝力文，路春光.基于WebService和工作流技術的CAPP系統研究［J］.現代制造工程，2014（8）：63-88.
作者：周亞楠 孟麗麗 何強強 張運超 單位：華北理工大學
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