系统公告构件封装授权用户对公告的、查阅、修改和删除等操作，具体细分为公告子构件、公告查阅子构件、公告修改子构件和公告删除子构件。公告子构件和公告查阅子构件会分别对应系统公告构件的实现体。其中，公告查阅子构件又是公告修改子构件和公告删除子构件的构件复合体。在本系统的五类角色中，只有系统超级管理员具有公告构件、修改公告构件、删除公告构件的授权，其余四类角色只具备查阅公告构件的授权。数据填报构件封装授权用户对数据上报的操作，具体细分为在线填报子构件和离线填报子构件。数据填报构件是在线填报子构件和离线填报子构件的构件复合体。本系统只有领导组不具备该构件的授权。
2数据管理构件
数据管理构件封装授权用户对上报数据的查询、统计分析和预警等操作，具体细分为数据查询子构件、统计分析子构件和预警子构件。除数据管理构件是数据查询子构件、统计分析子构件和预警子构件的构件复合体之外，数据查询子构件又是简单查询子构件、组合查询子构件以及报表查询子构件的构件复合体。本系统只有普通填报员不具备该构件的授权。
3数据填报单位管理构件
数据填报单位管理构件封装授权用户对本系统填报单位的添加、查询、修改和删除等操作，具体细分为数据填报单位添加子构件、数据填报单位查询子构件、数据填报单位修改子构件和数据填报单位删除子构件。数据填报单位管理构件被设计成数据填报单位添加子构件、数据填报单位查询子构件、数据填报单位修改子构件和数据填报单位删除子构件的一类构件复合体。本系统只有系统超级管理员具有该构件的授权。
4数据填报人员管理构件
数据填报人员管理构件封装授权用户对本系统填报人员的添加、查询、修改和删除等操作，具体细分为数据填报人员添加子构件、数据填报人员查询子构件、数据填报人员修改子构件和数据填报人员删除子构件。数据填报人员管理构件设计为数据填报人员添加子构件、数据填报人员查询子构件、数据填报人员修改子构件和数据填报人员删除子构件的构件复合体。本系统只有系统超级管理员具有该构件的授权。
5系统数据库构建
学生实验信息管理系统开发的基础工作之一是学生实验数据的数据库设计。学生实验信息管理系统的概定模型设计ER主要包括学生、教师、部门、专业、设备、实验、成绩等实体。限于篇幅这里省略了ER图。依照ER图向关系数据库转换方法并经过优化处理后，学生实验数据库逻辑结构（表）构成如下：学生（专业名称，班级编号，学号，姓名）；教师（部门编号，工作证号，姓名，职称）；部门（部门编号，名称）；设备（部门编号，设备编号，设备名称，设备类型，位置）；实验（实验名称，实验类型）；指导（工作证号，学号，实验名称，实验成绩）；使用（实验名称，设备编号）
6结语
北京科技大学通过3年的系统研究，对比了传统实验报告撰写方式和信息化融合后的报告系统撰写方式对培养学生实验、科研能力的影响．探索了使用计算机智能评判技术提高学生实验报告撰写质量的可行性及方法，将信息化技术应用于物理实验教学过程中．在2015年年底的对比试验研究中，可以看到我们建立的物理实验报告智能评阅系统，通过网络撰写、智能评判既保持了传统手写报告训练的优势，又大大促进了学生实验数据处理和实验分析能力的培养，在保证报告评阅过程中的全面、公正与公平性的同时，还极大地减轻了教师批改实验报告的工作量．
关键词
信息化技术；物理实验；实验报告智能评阅系统
大学物理实验课程是理工科大学生的一门必修实验课程．如何运用现代信息技术促进课程教学质量的提高一直是各高校都十分关注的问题．目前，很多高校主要在实验预约、成绩管理、仿真实验、MOOCs视频教学等方面应用信息化技术．但如何在实验报告方面恰当地应用信息化技术的研究还尚显不足．物理实验课程覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法和手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素养的重要基础课程［1－3］．物理实验课程在对学生进行科学实验能力培养时有以下几点基本要求［4］：（1）培养学生独立的学习能力；（2）培养学生独立的实验操作能力；（3）培养学生实验数据处理能力；（4）培养学生实验分析与研究能力；（5）培养学生书面表达能力；（6）培养学生理论联系实际的能力；（7）培养学生创新与实验设计能力．其中，实验预习可以锻炼学生的独立学习能力，撰写实验报告可以锻炼学生的实验数据处理、实验分析与研究以及书面表达能力．近年来，我们对信息化技术在物理实验教学过程中的实际应用进行了大量的探索与实践，涵盖了实验预习、实验报告、实验考试等方面，本文重点阐述信息化技术在物理实验报告中的应用探索．
1实验报告评判中存在的问题
对于大多数理工科高校来说，大学物理实验课程每年需要承担培养的学生数量众多．以北京科技大学为例，大学物理实验课程每年需要培养约3000人，每节实验课面向的学生不超过16名，这样需要大量的来自不同课题组的授课教师，同时还有几十名研究生协助参与授课，实验教学师资队伍的实验教学专业水平出现较大差别．这样，实验报告的评判随意性很大，缺乏规范的评判标准，造成不同教师所带学生的课程成绩差异较大，评定不客观不科学．另一方面，学生人数多，实验报告批改量大，授课教师很难为每一位学生计算实验数据，进行细致的评判，特别是实验数据处理和误差估算．因此，时常出现很多教学要求不能确切落实，影响教学效果和质量的现象．影响实验教学质量的主要问题有：（1）学生仅仅靠课堂无法完全消化实验教学的内容，物理实验课程具有内容丰富、实验条件复杂、综合性强等特点，学生在短短的一节实验课上很难在完成实验任务的同时消化所有的教学内容；（2）实验教学质量的评估没有客观与规范的标准，实验课程的考核包括平时实验、实验报告、期末实验操作与笔试多个环节，不能通过统一的一份试卷来考核全体学生对实验课程的掌握情况，但平时成绩、实验报告、考核成绩都有很大的随意性，各个实验班之间、不同的老师之间评价标准不一致；（3）实验报告是反映学生掌握实验课程内容情况以及实验能力的重要教学环节，但实验报告批改量大，完全靠人工批改，难以做到细致、全面．从实验报告评判的整体情况来看，评判质量差别较大，许多需要学生改正的问题没有指出，没有给学生充分的反馈信息，影响了学生扎实地掌握教学内容，使得大面积的实验教学质量难以控制和提高．
2信息化技术在实验报告评阅中应用的设想
传统实验报告撰写方式的优势在于，学生可以通过亲自手写实验报告的方式记住并掌握所做实验的原理和步骤，通过亲自绘制实验曲线掌握实验曲线绘图的要点，通过写下数据处理的过程切实掌握数据处理方法．但是，在使用传统实验报告的撰写方式时，由于教师无法评阅所有学生实验报告的数据处理部分的正确性，容易造成学生在数据处理过程中的错误概念无法纠正，而且由于传统实验报告的撰写方式无法明确分析与讨论部分的要求，在实际教学中学生往往不能认真完成实验的分析与讨论．在实验报告评阅应用信息化的过程中，既不能抛弃传统实验报告撰写方式的优势，又要发挥信息化融合后的报告系统撰写方式在实验数据处理以及实验报告结构要求上的优势．
2．1实验报告智能评阅系统的设计与思考
在实验报告智能评阅系统的设计中，为锻炼学生的各项能力，我们重点思考并实践了以下几个设计细节．（1）实验原理与实验操作部分的考虑为了让学生掌握实验科学的思想与方法，采取了学生自己总结、凝练与撰写实验原理和实验操作的方式，每部分不超过400字，并要求学生手绘实验原理图．以往，在物理实验信息化的应用中学生的思考过程往往容易被丢掉．在我们的设计中要求学生自己总结实验原理与操作并上传手绘的实验原理图，可以使学生有一个独立思考和加深理解的过程，促使学生进行独立思考，提高概括总结的能力，加深对实验思想、方法与手段的理解，同时避免出现学生直接照搬教科书的内容而不进一步思考的现象．（2）数据处理方面的考虑大学物理实验课程具有内容丰富、覆盖面全的特点，在选题上涵盖了力学、热学、电磁学、光学和近代物理实验，既包含训练学生基础物理实验思想、物理实验方法和物理实验技能的经典实验，又包含与现代物理技术相结合的课题型综合性实验．物理实验的数据处理方法包含“直接测量量误差处理方法”“间接测量量误差处理方法”“逐差法”“最小二乘法”等，而每个实验项目在数据处理过程中使用这些方法时也存在较大的差异．在信息化的过程中，我们以目前科研领域和测量技术领域的最新实验数据处理与测量结果表示规范为基准，对每个具体实验项目制定相应的评判计算方法，采用直接测量量误差处理方法、间接测量量误差处理方法、逐差法、最小二乘法等对数据进行处理，评估每个实验项目中各个不同计算步骤的分数，并合理分布给分点．系统会根据学生输入的原始数据计算出标准答案，并与学生输入的答案相比较进行智能评阅，给出学生所得分数．在我们的设计中要求学生上传其手写的实验数据处理及不确定度计算过程，以确保在信息化的过程中，没有丢掉传统实验报告中的优点．（3）对测量正确性的限制对于某些客观的物理量，如钠黄灯的波长、三棱镜的顶角等，要求报告系统将学生的计算结果与客观的标准值进行比较，差别超过一定范围则判断学生测量错误．报告系统验证学生实验数据与计算结果是否自洽的同时，也可以判断学生的实验操作是否有误．比如，在“分光仪的调节及三棱镜折射率的测量”实验中，系统会根据学生输入的实验测量数据计算出三棱镜的顶角，与此同时系统也会与三棱镜的标准值（60°0′）进行比较，如果学生自己的计算结果与系统根据学生输入的实验测量数据计算出的结果相比较差别较大，系统将提示学生此处计算错误；如果学生自己的计算结果与三棱镜的标准值相比较差别较大，则系统将提示学生此处测量错误．（4）设备量程的判断报告系统通过学生的实验数据判断学生的电表等设备的量程选择是否正确，如果不正确，系统将提示学生此处实验操作有错误．（5）有效数字位数的评判和最终结果的表示在数据处理过程中，要求学生正确保留有效数字位数，完整表达实验测量结果．系统会智能评阅学生的有效数字位数保留和结果表达是否正确．如果不正确，系统将提示学生此处有效数字位数保留不正确，或结果表达不正确．（6）实验报告中实验曲线的考虑对于实验报告中的曲线、原理图，系统采取了学生上传手绘曲线（或图片），并请教师进行主观评阅的方式．这样，可以全面地训练学生正确且完整地绘制实验曲线，不忽略如曲线标注、坐标名称、坐标轴刻度等细节信息．
2．2实验报告的结构体系
恰当的计算机客观评判与教师的主观评判相结合，同时评判学生实验报告中出现的计算问题和学生在实验报告中所体现出的创造性思维，是《北京科技大学物理实验报告智能评阅系统》的设计初衷．为此，系统保留了具有北京科技大学特色的实验报告结构，即：一、实验目的与实验仪器（0．5分），二、实验原理（提示：限400字）（1分），三、实验步骤（提示：限400字）（1分），四、数据处理（1．5分），五、分析讨论与结论（1分），六、原始数据与数据处理过程．同时，系统具备主客观相结合的评阅模式：网络报告智能评阅系统中第一、二、三、五以及第六部分要求学生自主输入相应文字或图片，尤其是原理部分要求学生手绘实验原理图并上传至报告系统中，这些部分由教师进行评阅附分，即主观评阅部分；“四、数据处理（1．5分）”部分为系统智能评阅的部分，即客观评阅部分．在“四、数据处理（1．5分）”部分中，如果遇到实验曲线描绘，系统会要求学生使用坐标纸或计算机绘图，转成图片后再上传至报告系统，并由教师评判附分，这部分也是主观评阅部分．
3实际教学实践对比试验
我们将《北京科技大学物理实验报告智能评阅系统》投入到实际教学实践中，并进行了对比试验研究，分析了物理实验教学实践中信息化技术应用对学生“实验数据处理能力”“创新与实验设计能力”“独立学习能力”“分析与研究能力”“实验操作能力”“文献阅读能力”等各项能力的影响．采用逐项对比的方式，将8个班级共240名学生分为2组（每个组各4个班120名学生），即：传统报告组：采取传统的手写实验报告和人工评判的“传统实验报告撰写方式”；报告系统组：采取使用实验报告智能评阅系统撰写实验报告，主客观结合智能评判的“报告系统撰写方式”．
3．1对比试验考试题目设计
2015年年底，参与对比试验的240名学生在完成物理实验课程后进行了统一考试．考试依据物理实验课程培养任务特别设计了考试题目.
3．2对比实验结果
我们汇总了报告系统组与传统报告组的考试结果，并对每组每一道题的成绩进行了统计，计算了得分率：得分率＝该题平均分该题原始分数×100％给出了不同的实验报告撰写方式对学生能力培养的影响．可以发现，在实验原理、实验操作、曲线绘制与文献阅读4个方面，采取不同形式的实验报告撰写方式的最终考试得分率相差无几，甚至于采取传统实验报告撰写方式的传统报告组得分率还略高于报告系统组．这表明，传统的实验报告撰写方式有利于训练学生对实验数据绘图的能力，增强学生对于实验原理以及实验操作的理解，同时也方便学生将查阅文献后得到的信息写在实验报告中．而采取报告系统撰写方式的报告系统组虽然在得分率上与传统报告组相比略有不足，但可以看出信息化后报告系统也没有丢掉传统报告撰写方式的优势．给出了不同的实验报告撰写方式对培养学生实验数据处理能力、实验分析能力的影响．从柱状图可以看出，在传统的实验教学方式下的传统报告组中，学生的误差分析能力（数据处理能力）和实验分析能力的考核得分率均低于使用实验报告智能评阅系统的报告系统组．报告系统要求学生逐步分项完成实验数据处理过程，其中不确定度的计算、有效位数的保留、完整表达式的形式等要求均为智能评判的重点考查内容．学生也可以在每份实验报告评判结束后得到系统给出的错误提示，这样更有利于学生对数据处理过程的学习．学生在独立、详尽的完成数据处理过程中，可以充分了解实验数据的处理方法，建立误差与不确定度的概念，显著提高学生的数据处理能力，并培养认真严谨的科学态度．根据规范化的评判标准，报告系统自动智能评阅学生的实验报告，给出学生实际报告得分与数据计算错误原因，减轻了教师因学生众多而产生的报告评阅负担，保证了报告评阅的细致、全面、公正与公平．并且，在数据处理过程中，学生深入了解各个实验参量与实验结果数据之间的联系，更易于融合实验原理、实验方法及相关理论知识对实验结果进行分析、判断、归纳与总结．同时，报告系统可以明确提示学生在实验报告中需要进行充分的实验讨论和分析，且根据主客观相结合的评阅方式，实验讨论与分析部分是不同实验报告撰写方式在不确定度计算、实验分析等方面的影响由老师进行评阅．这使得学生在主观上对每个实验的讨论和分析更加重视，通过一个学期的10个左右的实验报告的锻炼，使学生学会了对科学问题的分析与讨论．整体而言，采用报告系统撰写方式完成实验报告，学生的实验数据处理能力与实验分析能力均能在经过充分的培养与锻炼后得到显著的提高．
4结语
我校通过3年系统的对比性研究，建立了以计算机智能评判为基础的信息化实验报告智能评判平台．240名学生参与的对比性试验表明，这种物理实验报告网络撰写、智能评判的手段，既保持了传统实验报告撰写方式的优势，又大大促进了学生实验数据处理和实验分析能力培养．在保证报告评阅过程中的全面、公正与公平性的同时，还极大地减轻了教师批改实验报告的工作量．
作者：吴平 张师平 李莉 陈森 单位：北京科技大学
参考文献
［1］吴平，邱宏，孙旭贵，等．将科学研究的思维方式引进普通物理实验教学［J］．实验技术与管理，2003，20（1）：73－75．
［2］吴平，陈森，张师平．“现代物理实验”课程研究型教学探索与实践［J］．物理与工程，2014，24（3）：14－17．
实验教学管理信息系统必须具有用户管理和访问控制机制，由此来保证系统的安全性和可靠性。用户管理需要采用基于角色的权限管理方式，根据登录用户的角色来赋予用户不同级别的访问操作权限。另外还需要从网络安全的角度来确保系统的可靠性和保密性。系统要具有良好的用户界面，基于浏览器的B／S结构是一个很好的选择。B／S结构不需要进行客户端维护。系统界面要简洁、直观，功能项定义明确，菜单层次清晰，操作简单。要充分体现人性化操作设计。系统功能要能满足各个学校不同的实际情况，并结合使用人员特点、业务实际操作特点。从软件架构角度来看，系统需要满足一个健全软件体系结构的要求。系统的结构要简单清晰，要采用模块化设计方式，各个模块之间的集成应采用松耦合连接，并具备良好的弹性和可配置性，以方便功能模块的添加、升级。同时系统应提供接口，方便集成其他的系统，以实现数据共享。
2总体设计
可以将实验教学管理信息系统分为6个子系统，分别为实验教学管理、实验室信息管理、实验室资产管理、开放实验管理、系统管理和实验室门户网站。
2．1实验教学管理专业培养计划
管理的功能包括：制定专业培养计划，列出每个专业开设的实验课程的学时、课程学分等，搭建专业与课程之间的对应关系。实验教学管理包括专业培养计划管理、实验课程大纲管理、实验项目管理、教学任务管理、实验成绩管理、教学日志管理、以及课表查询。实验项目管理的功能是维护实验项目信息，包括实验名称、所属实验室、实验内容、实验学时、所属专业等信息。实验室主任、实验指导老师、学生都可以通过系统查询实验课表。实验课程大纲管理的功能包括：根据专业培养计划制定具体的实验课程大纲。维护该课程配套的教材、实验要求、实验目的、每个实验项目的学时数等。教学任务管理的功能包括：向各实验室下达教学任务；各实验室收到教学任务后，指定每个实验项目的实验组数，分批进行实验；确定实验的时间和地点，给每个实验批次指定实验指导老师；学生要通过系统在实验前提交实验预习报告、在实验后提交实验报告。实验指导老师通过系统对学生提交的预习报告和实验报告进行批改。教学日志管理的功能是指实验指导老师登记每次实验的基本情况、学生的考勤情况、以及仪器设备的使用情况。实验成绩管理的功能是管理学生的实验成绩，包括预习报告成绩、操作成绩、实验报告成绩。实验指导老师利用系统在实验前批改学生的预习报告，在实验过程中根据学生的实验操作情况登记学生的操作成绩。在实验结束后批改学生的实验报告，并登记实验报告成绩。系统还可以设定预习报告成绩、操作成绩、实验报告成绩所占的比重，并根据这个比重自动计算出此次实验的总成绩。另外，学生可以通过系统实时查看自己的实验成绩。
2．2实验室资产管理
实验室资产管理包括仪器设备和低值易耗品管理两个子模块，主要工作包括对仪器设备及低值易耗品的登记、维修、报废、领用、归还等管理工作。仪器设备管理的主要工作室对仪器设备进行基本数据的维护，并对领用、入库、归还、维护、保修、报废等信息进行管理，能够根据设备信息进行查询。低值易耗品管理主要用于维护低值易耗品的基本数据，能够根据相关信息查询当前库存量及消耗量。并能够管理低值易耗品的领用、归还等信息。
3系统实现
结合校园网的特点，并充分考虑软硬件技术以及网络技术的发展趋势，实验教学管理信息系统的架构采用B／S结构。客户可以使用浏览器直接访问系统。系统服务器采用JSP技术构建，数据库采用SQLServer2000。基于灵活性和扩展性考虑，服务器端的数据以WebService的方式提供。系统的层次划分为：表示层、业务逻辑层、层和数据访问层。
3．1表示层
表示层就是系统的界面，表示层负责与用户进行交互，为用户提供对应用程序交互性访问的接口，本系统应用程序用户界面的执行环境由浏览器提供。
3．2业务逻辑层
业务逻辑层处于表示层之下，数据访问层之上，负责接收用户的请求，调用数据访问层，并返回结果。业务逻辑层是系统架构的核心部分，在数据交换中起到了承上启下的作用。业务逻辑层制定业务规则、实现业务流程，以及提供与业务需求有关的系统设计接口，并对用户操作进行有效性验证，例如判断用户权限、数据格式等，从而保证程序的正常运行。
3.3层
在实验教学管理信息系统中，实验预约是一个重要且使用频繁的业务功能。所以系统加入层，在业务逻辑层与数据访问层之间，层的设计可以有效地减少实验预约操作对数据库的频繁访问，通过层还可以提高系统的响应速度，降低网络的流量，提高数据库端的安全性。
3．4数据访问层
系统通过数据访问层与数据库进行交互。执行数据的查询、添加、删除、修改等操作。数据访问层采用对象关系映射(ObjectRelationalMapping，ORM)技术，ORM模型的简单性简化了数据库查询过程，ORM技术用于实现从对象数据到关系数据的存储映射。用户使用ORM查询工具可以访问期望数据，而不需要了解数据库的底层结构。与使用其他方法创建的模型相比，使用ORM创建的模型更有能力适应系统的变化。
4安全策略由于系统基于B／S架构，因此十分有必要加强系统的安全管理和控制。为了保障系统的安全运行，本系统采用了验证码技术和基于角色的用户安全策略。
4．1验证码技术
验证码技术是一种进行人机区分的方法。将一串随机产生的数字或符号，生成一幅图片，由用户肉眼识别图片中的验证码信息，输入表单提交网站验证，验证码技术可以限制用户恶意提交页面，防止利用机器人(恶意程序)自动注册、自动登录、恶意增加数据库访问，防止黑客软件不断地自动输入密码破解口令。本系统采用该技术，要求用户登录时输入用户名、密码及随机产生的验证码。当服务器收到用户登录信息后，首先将用户提交的验证码与Session值进行比较，根据比较结果判断用户是否为合理用户。
4．2用户安全策略
基于角色的用户安全策略用来加强权限管理。在进入系统前，用户都必须登录验证，以确定其所能够使用的模块级权限和操作级权限。
学生通过操作台登录系统及上传实验信息.计算机将以指示灯形式反馈实验数据的合理性(合格或不合格),最后再将学生的当堂成绩反馈给操作台:优秀、良好、中等、及格或不及格.各个操作台由不同的地址码相区别,控制中心采用EDA技术实现自动编解码.
2系统工作过程
实验课或操作考试一开始,指导老师启动系统开始计时.学生登录相应操作台,输入自己的学号,该操作台的具体状态便与这名学生建立了当堂的对应关系.在整个操作过程中如学生出现严重违规或破坏,指导教师可通过该操作台的“*”键将该生成绩设置为不及格,系统不再允许提交数据;学生做完实验项目后由键盘输入实验结果,并按下“#”键提交数据,由系统根据预存标准结果(或数据范围)做出数据合理或不合理的判断,再结合该生的操作时间及遵守纪律等因素计算其当次实验成绩并对应计入成绩管理系统,同时以指示灯形式反馈回操作台.成绩计算方法.课堂成绩综合预习、课堂纪律及当堂操作等因素评定每一个实验的成绩,最后再计算出平均课堂成绩;报告成绩根据学生每个实验的预习报告及实验报告的撰写情况评定每一个实验的成绩,最后再计算出平均报告成绩;操作考试在学期末组织进行,由学生随机抽取实验项目并按要求操作,并据此评定考试成绩.其中只有报告成绩由实验指导老师主观评,其余两项均由系统自动评定.
3成绩计算方法
3.1课堂成绩
按完成项目操作要求,实验数据合格,课堂无违规违纪现象,当堂成绩即为合格.否则成绩为不合格.其中合格成绩又根据到课时间及做实验的速度分为优秀、良好、中等和及格四个等级.表中每堂课开始的5min是预留给学生登录系统的,而学生迟到一定时间(表中设为20min)则不允许登录系统,此次即为缺课.该生应在以后补做这个实验项目.如果这次实验尚未结束,学生还可以再次提交成绩,计算方法同上,结果将覆盖前一次的成绩.
3.2操作考试成绩
操作考试成绩根据学生操作时间的相对长短、实验数据与参考值的吻合程度及操作规范性等因素进行综合评判.如在规定时间内能够完成操作要求,实验数据合理并无违规违纪现象,当场成绩即为合格.否则成绩为不合格.同样合格成绩也分为优秀、良好、中等和及格四个等级.这里教师在考试开始时打开(或复位)系统,学生入场并输入个人信息登陆系统,系统即将该生成绩预计录为不及格.学生提交数据后,系统进行成绩评定后重新记录该生成绩.为了避免因失误或紧张影响学生考试成绩,给学生提供更多的机会,允许每人在规定时间范围内有多次提交数据的机会,下一次提交后产生的成绩将覆盖前一次的结果.计算方法是这样的:经过两次数据提交者成绩最高不得为优秀,经过三次数据提交者者成绩最高不得为良好;经过四次数据提交者者成绩最高为及格;此后不再允许提交数据.若规定时间内未曾提交数据,该该生成绩即为预计录的不及格.此处为便于讨论,假定实验数据为唯一标准值(如数字电路实验).如果实验数据是在某区间的分布形式(如模拟电路实验),可根据符合程度区分相应成绩.
4系统仿真结果
(部分)学生的个人信息及实验结果经编码(编码芯片PT2262)、调制上传给上位机,上位机作相应解调、解码后送系统处理.系统反馈的信息做相反方向的传输.通过QuartusII对自动编解码部分进行时序仿真,得到了预设的效果.是上位机向某实验台发送反馈信息的编码仿真结果,该信息码由相应地址的解码芯片PT2272接收解码后可将反馈结果(数据合理性或实验成绩)显示在相应的实验操作台上.
关键词 多平台 实验管理系统 指纹识别
中图分类号：TP3 文献标识码：A
随着教育教学的不断进步与完善，当前实验室在各大高校中十分普遍，计算机实验室、物理实验室、化学实验室、生物实验室等都已十分常见。实验室的普及使传统的实验室管理方法已经不能更好地满足现代化实验室管理的需求。结合相关实验课程在网络技术、现代信息技术等方面的需要，开发和搭建具有现代特色的信息技术教学应用平台成为了必然。在此基础上，我们可以基于指纹识别的多平台实验管理系统，通过桌面客户端、移动端、网页端三大平台实现实验管理的实时性、动态性、便捷性等功能。
1各平台功能的分析
为了方便不同用户操作，实验管理系统可分为如下四部分：后台数据库、桌面客户端、移动端、网页端。各部分设计功能如下：
（1）后台数据库：用以保存学生基本信息（包括指纹、图像信息）、实验计划、教师信息与各类实验成绩。
（2）桌面客户端：采用指纹识别与图像采集技术，实现学生注册、门禁管理、实验计划、系统设置功能。
（3）移动端：登陆移动端后，教师可以在课堂上即时对操作实验的学生进行课堂成绩评定，使学生的平时成绩更具有准确性。根据移动端中的学生照片再次确保进入实验室人员为当前实验人员。
（4）网页端：教师界面中实现了查看实验课表、预习报告审核、实验成绩提交、汇总等功能。学生界面中实现了查看实验课表、提交预习报告和实验报告功能。
2功能模块的构建
（1）门禁管理模块
该模块位于桌面客户端，将指纹仪、摄像头与客户端相连接，根据数据库提供的学生基本信息，采用指纹、照片采集与识别技术实现学生注册与门禁管理功能，将学生录入的指纹与数据库内的信息模板进行识别，识别成功并且预习报告审核合格，则允许学生进入实验室，否则不能进入。
（2）实验课程管理模块
该模块位于网页端和桌面客户端。在桌面客户端实验计划中可以自动编排，相应的网页端中教师和学生均可在登陆页面中查询实验计划，学生可通过网页端在指定的时间内上传预习报告和实验报告。
（3）成绩管理模块
该模块位于网页端和移动端。在移动端老师给出学生的实验操作成绩，在网页端给出实验预习报告和实验报告成绩，实现成绩评定的实时性与准确性，避免了后期操作的复杂性。该模块实现了预习报告审核与门禁管理动态结合――预习报告合格与否决定学生能否进入实验室。拥有管理员身份的教师在网页端还可以进行成绩的录入，实现成绩汇总的自动化。
3角色功能的定位
（1）管理员
对管理员角色应实现的功能位于桌面客户端，前期学生信息注册、学生指纹照片采集、实验计划导入与删除，后期门禁管理考核学生出勤情况，均由管理员负责。
（2）教师
对老师角色应实现的功能在网页端和移动端，老师在移动端实时给出学生的实验操作成绩，并在网页端实现对预习报告和实验报告的审核，同时可以在获得高级管理员权限的时候进行考试成绩的录入，汇总实验成绩以及总成绩。
（3）学生
对学生角色应实现的功能在网页端，学生通过网页端在规定的时间内，上传预习报告和实验报告，并且可以查询实验课表。
4设计重点与难点的解决方案
（1）客户端指纹与图像的采集与识别
客户端指纹的采集与识别采用提取指纹模板―选取对比阈值―存储可疑指纹―可疑指纹对比―选取最佳指纹―高速缓冲对比―指纹准确识别一系列操作组合完成。
（2）数据库的建立
分析数据库建立了学生表、教师表、考试成绩表、实验成绩表、实验计划表来记录数据，组建数据库。
（3）网页端架构
网页端通过三层模式表示层―业务逻辑层―数据访问层―数据库进行架构。
（4）移动端网络通信
移动端采用scoket机制与web service提供的服务端口连接，进行访问。
5总结与展望
本系统针对当今时代各高校实验教学管理中出现的问题，通过和android作为主要技术路线，利用指纹识别、图像采集和网络通信等手段完成了以客户端、移动端和网页端三大平台相结合的基于指纹识别的多平台实验管理程序。它实现了门禁管理、学生注册、实验报告提交、成绩评定等功能，充分体现了实验管理系统的安全性、成绩评定的实时性、准确性。这一系统更加满足现代化实验室管理的需求，在不断的实践中必将成为具有现代特色的信息技术教学应用平台。
参考文献
随着现代医学教育应用型发展趋势进行，基础医学教育课程体系改革的一个重要方向也逐渐体现出来，即传统基础医学课程逐渐整合为“综合型”大课程[1]。医学本科应用型人才培养内涵随着医学自身的快速发展，“生物医学模式”己成为“生物-心理-社会”医学模式，医疗工作过程从“以疾病为中心”转向“以患者为中心”，医生在治疗过程中的角色也由“诊断一治疗”型转为“预防-诊断-治疗-康复”综合型。这些都使医学本科应用型人才的需求更为紧迫，培养类型更趋于综合性复合型。在知识体系的构建上，学生必须具备全面的综合知识;在能力培养上，主要培养学生的综合复合能力，对医学技术的实践操作应用能力、创新能力和科研能力;在素质培养方面，要求学生具备较高的专业素质、心理素质和道德素质。为了适应现阶段医学应用型人才培养要求，基础医学的教学模式中也在进行不停的探索改革。但是作为医学教育中重点模块的实验教学却大部分沿用传统的以学科基础为单位的教学方式，制约了综合课程的教学效果[2]。以基础学科为单位实验教学形式上较为枯燥和内容单一重复，这些问题影响学生参与实验学习的积极性，使学生在学习过程中的主动创造性无法发挥，创新思维受到阻滞，影响了基础医学应用型体质改革的发展速度。
为了适应现代应用型本科基础医学教学的要求，实验体系相应的优化迫在眉睫，本课题主要研究在基础医学课程理论综合的基础上，以实践能力培养为主导，在整体水平、细胞水平和分子水平三个层次，使学生全面综合掌握与现代医学实验技术相关的基本理论知识和基本操作技能，培养初步科研能力和创新能力，养成良好的团队集体精神。
1 应用型技能为中心的基础医学实验改革必要性探讨
基础医学实验教学过程是培养医学生的重要环节，对于学生较好的掌握理论知识、实验技能，训练科学思维、创新意识有极大作用。实验教学作为基础医学的重要组成部分，在学生基本实验技能训练及培养积极科学创新精神等方面有重要作用。由于现有实验教学模式改革并没有得到足够重视等原因，基础医学实验现阶段仍旧是理论教学的辅助环节，影响了实验培养在教学过中应发挥的作用，影响了医学生对基础医学实验的学习积极性，形成实验教学人力物力投入多但学习成果不好的被动局面。深究其原因有以下几个方面：第一，实验教学的重视程度不够。传统教学模式中习惯性将实验课作为理论教学的辅助环节，完全按照理论教学要求设置实验环节，重视对理论知识的验证学习，忽略实验技能的培养; 着重强调实验的结果，忽视实验的设计、方法、步骤和过程[3，4]。第二，以往的基础医学实验课程教材往往是根据独立课程编写，没有综合性实验指导材料，影响了综合性基础医学实践能力的发展。第三，实验内容缺乏系统性，没有仔细认真的对基础操作进行训练[5]。第四，实验课成绩评定方式较为单一，以往主要采用实验报告打分的方式来评定学生实验水平，无法做到真正客观地评价学生操作技能、实践能力。第五，以往的基础医学实验教师是根据独立对应基础医学学科配套教学的，没有适应现阶段应用型人才培养的综合性实验教学能力。第六，传统医学基础实验的学习过程，以单人或2到3人为单位，没有小组教学和考核的设定，不利于培养学生团结协作解决问题的能力。
2 应用型技能为中心的基础医学实验改革过程
2.1 加强基础医学基本实验技能的培训练习。主要包括基本实验物品的认识及操作使用;常用实验仪器的使用;实验基本操作训练。如动物手术器械的使用;动物的基本抓持方法;显微镜的使用;标本的切片制作;高压灭菌锅的使用;无菌箱离心机分光光度计电泳器的使用;基本溶液的配置;动物实验基本操作等等。通过这些有目的性的项目的筛选引导学习，使学生在基础医学实验初始阶段就可以实现规范熟练掌握实验用品操作实验基本操作方法的效果，为以后顺利完成实验，保证实验的安全性有效性提供了较高的基础和保障。
2.2从医学和护理学专业从业的角度出发，将基础医学独立学科实验分设成形态实验学、机能实验学、和病原生物实验学几个体系的实验课程。形态实验学以组织学和器官系统为中心，融合进组织胚胎学和病理学对应内容，培养学生对正常异常形态观察识别能力。机能学实验以整体和器官功能为主线，综合生理学、病理生理学及药理学的对应实验内容，培养学生掌握认识功能机制的方法，以及分析问题解决问题的能力。病原生物学实验则以寻找和识别病原为着重点，综合微生物寄生虫学基础实验，主要培养学生识别和鉴定病原微生物的能力。上述的课程化模式是基础医学实验教学体系的改革核心，以此来制订对应的实验课程教学计划，教学大纲并组织实施。
2.3编写相应的综合性实验教材及辅导材料。实验教材以系统为单位将基础医学独立学科实验分设成形态学实验、机能学实验、和病原生物学实验几个体系的实验课程体系，并编写了相应的与专业相关的设计行实验内容，让学生在进行综合性实验的同时有依据可循，并逐步训练学生的创新能力，增加了学生积极参与实验的兴趣。
2.4实验教师的选择及综合训练。基础医学实验教学内容的综合对于实验教师的选择和业务能力提出更高的标准要求[6]，需要实验教学人员的准确把控才能按照要求顺利完成综合性实验教学任务。因此，基础医学教研室对承担基础医学实验整合教学内容的实验老师进行相应的培训，主要是从形态学实验、机能学实验、和病原生物学实验几个体系进行训练，形态学实验教师可以完成解剖学和病理学大体结构和微细结构观察的教学任务，并能对学生提出的问题给予正确解答; 机能学实验教师可以带领学生进行基本动物实验操作方法训练，并熟练使用模拟实验系统组织各项生理活动测试工作。在综合实验教学授课过程中，对相应的任课教师进行合理分组，尽可能地安排理论课教学老师共同参与实验教学活动。
2.5通过改革传统的实验报告培养学生能力。以往传统实验报告的内容主要强调对实验结果的描述， 不重视对产生这些结果的原因分析[7，8，9]。实验课在整个基础医学学习过程中的作用得不到较好的发挥。针对目前这种情况， 努力发挥实验课在基础医学教育过程中的作用， 我们要求学生在实验前必须按照要求完成实验预习汇报。在预习汇报中要求学生首先明确实验的目的、实验的使用仪器及基本原理、操作步骤、实验注意事项等等， 并按照理论课程中讲述对实验结果进行初步预测和分析，减少学生在实验操作和结果观察过程中的盲目性， 提高实验的针对性和成功率。传统的实验报告仍然保留，但是在实验报告的完成过程中， 我们重点除了对实验结果的客观描述之外还要进行结果原因的准确分析， 要求学生加强对实验结果观察， 在传统的对实验结果的文字描述的基础上， 要求有准确的数据测定。与此同时， 我们还要求学生在实验报告结论后面附有相应的参考文献， 以求达到拓展学生的视野目的。通过实验报告的完成， 一方面要求使学生客观地明确实验结果的真实性;另一方面也希望学生对理论课程中学到的相应知识有更深入的理解， 促进了理论知识和实际操作学习的联系， 培养了学生小论文的初步写作能力， 为将来的毕业设计论文写作打下一定的基础。通过实验报告和实验预习汇报的改革， 学生实验报告的质量有明显的提高，学生在基础医学实验过程中的目的性成功率明显高于没有实施前，取得了较好的改革效果。在随后的学生的调查反馈意见中， 有82.23%的学生认为在实验前书写预习报告的效果很好。93%的学生觉得通过实验报告的书写， 能明显明确分析问题的目的性对实验的完成有很大帮助。
2.6增强实验过程中集体意识及团队配合意识。传统的基础医学实验模式基本是一单人或者2到3人为单位进行，实验结果独立汇报，不利于团队及集体意识的训练。在新一轮的基础医学实验改革的过程中，加入了集体团队配合模式。如在基础医学实验开设之初，预先设定分组，每组约6到8人，以此为单位进行进一步预习资料整合实验操作及结果分析讨论。6到8人小组在实验开始前需要整理关于实验材料实验原理及实验操作注意事项等信息，以小组实验预习汇报的形式呈现，由实验指导教师给予小组实验预习汇报成绩，参与大组内每位成员的最终实验成绩评定。实验结束后对实验结果原因分析的过程中，也要求学生以大组为单位进行讨论研究，将最终的实验结果分析以实验报告的形式独立呈现。通过这种方式的改革，增加了大组成员之间互相协作配合的团队意识，在基础医学实验过程中更好的呈现出集体向心力对于学习的促进作用。
2.7改革学生实验考核成绩模式。基础医学实验的最终成绩评定逐步由重知识理论向重能力培养、重实践操作方向转变[10]。改革后的实验课的成绩主要包括三部分组成： 第一部分是预习成绩，主要是大组成员查阅整理实验相关资料形成统一实验预习汇报形成; 第二部分是实验操作成绩，主要是通过实验过程操作细节评定获得，考察的重点主要包括实验态度、实验操作技能、团队沟通合作能力等; 第三部分是实验报告成绩，主要是通过完成实验报告获得，打分比例着重于考查实验结果分析讨论部分。
3应用型技能为中心的基础医学实验改革实施案例及效果评定
3.1教学对象
选择山东英才学院2014级护理学专业本科生2个班共106人。这些学生均已经学习过大部分基础医学理论课程，具备开设基础医学综合性实验改革的理论基础。学生共分成13大组，每组8到9人。
3.2先期准备
组织解剖学、生理学、组织学、病理生理学和病理学理论教师教师团队，对基础医学本科生实验项目从头进行认真梳理，归纳整理，删减与专业关系较小的传统实验内容，整合各学科之间相互承接的实验内容，以及部分学生自主设计实验，增加与护理学专业就业相关性较大的人体实验内容，编辑整理相关改革实验大纲，制作实验指导材料及指导书。培训实验教师适应新大纲改革要求，从形态学实验、机能学实验、和病原生物学实验三个方面进行培训，要求实验教师可以完成解剖学和病理学大体结构和微细结构观察的教学任务，并可以带领学生进行基本动物实验操作方法训练，并熟练使用模拟实验系统组织各项生理活动测试工作。将学生以大组为单位进行实验前预习，通过复习相关理论知识查阅资料等方式整理形成实验预习汇报，熟悉实验使用器械及仪器，熟悉实验操作步骤及注意事项。
3. 3 具体组织实施
设置综合解剖生理病理学等各学科的综合性实验。如以家兔的实验性肺水肿为例[11]，首先由实验指导教师指导学生完成制作肺水肿动物模型，使学生熟练掌握家兔的相关解剖结构并提高了学生动手操作能力，包括解、静脉插管、药物注射和输液等操作; 通过BL-420生物机能信息采集系统、压力换能器等设备的使用，观察家兔肺水肿时变化的呼吸、心率典型体征，复习相应生理学知识，并对病理生理学中所讲述的人体肺水肿机制有进一步理解。然后，学生采集相关组织并完成肺组织切片制作，观察并按照大组讨论病变标本及光镜下的病理改变情况。最后，学生通过查阅相关资料，复习理论知识后进行小组讨论，完成最后的实验报告及结果分析。
3.4实验考核
最终实验成绩由三部分组成： 第一部分是预习报告成绩，主由实验指导老师审阅实验汇报打分; 第二部分是实验操作成绩，实验老师通过观察学生在实验过程操作细节及团队配合能力评定打分; 第三部分是实验报告成绩，教师审阅上交实验报告打分获得，实验报告分数侧重于实验结果分析项。这三部分的权重比例分别为20%、40%、40%。
4 应用型技能为中心的基础医学实验改革总结与反思
本研究利用现有的实验室平台，将各基础医学学科实验总和起来，删减多余重复的内容，利用已有的实验条件，完成各个阶段的实验操作，提高了实验室及实验仪器的利用率，减少了实验动物消耗。通过实验大纲及对应教材的综合整理，实现了教学内容的重组，着重强调学生的综合实践操作能力，更为适用于现阶段专业人才的应用性培养。同时在改革的过程中坚持以学生为本、实验课程调整内容直接服务于人才培养目标[12]。从学生最终综合实验成绩和问卷调查结果来看，这种以学生为本着重抢到应用性教育的形式深受学生的喜欢，教学效果也较好。事实证明，以应用型技能为中心的基础医学实验改革既可以将原有分散独立的基础医学知识串联起来，实现了锻炼学生灵活掌握综合各学科知识、实验操作技能和培养创新性科研素质的目的，还进一步提高了学生的团队协作能力及集体意识，不仅取得了较好的教学效果，还促进了学生学习的积极主动性，是一种值得推广的实验教学模式改革思路。但是，在改革过程中仍然有一些问题存在，如大学生学习的惰性使部分学生实验前预习的主动性不高，实验操作过程的小组化使部分同学过于依赖同组队员，出现了只看不动手的情况，另外，学科综合性实验开设对实验教师的要求较高，在初期培训准备阶段需要投入较高的人力物力。因此，应用型技能为中心的基础医学实验改革还亟待进一步研究探索，以形成更好更成熟模式。
关键词 生物化学；实验课；多元评价体系；教学效率
中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）21-0289-02
生物化学是农学、生命科学、食品科学和环境科学等学科的一门最重要的专业基础课程，该课程的理论知识和结论全部源于实验结果，这决定了实验操作在该课程教学过程中的重要性。大部分高校在开展生物化学课程时，与生物化学实验课程同步开展，以此来达到理论联系实际，加深学生对理论知识的学习理解，并且提高学生实验动手能力的目的。然而，笔者在生物化学实验课的教学过程中，发现传统的实验课堂评价体系很难满足现代学科发展的要求，表现出教学效率低下、学生在实验中往往不明就里以及实验报告作假抄袭等问题。因此，本文提出用多元评价体系来综合鉴定学生的实验课表现。从实践效果来看，该评价体系可以较好地提高生物化学实验课程的教学效率。
1 传统实验课评价体系的弊端
传统的生化实验课流程常常是课堂讲解―学生实验―提交实验报告―根据实验报告打分。这种简单地根据实验报告打分的评价体系，往往造成学生篡改实验数据、编造实验结果、相互抄袭等不良现象。而且，在小组合作实验中，同组的部分学生可能蓄意偷懒，仅在一旁观看其他小组成员操作，甚至是仅在实验室里闲聊闲逛。另外，部分学生对这种应付任务式的实验过程，往往是课堂做完，课后就忘，结果还是一问三不知。以上种种问题，都很难简单地在实验报告中反映出来，从而无法科学客观地评价学生对知识的理解程度和实验动手能力[1]。因此，该类传统评价体系有很大的弊端，严重影响了生化实验课的教学效率。
2 多元评价体系在生物化学实验课中的应用
既然实验报告不能真实客观地反应学生的实验课表现，那么重新建立实验课堂评价体系显得尤为重要。本文倡导的多元评价体系，就是要从多个实验课中间环节对学生进行打分，从而完整客观有效地获得评价结果。以生物化学实验课程为例，其多元化评价体系如表1所示。在该评价体系中，将评价打分环节划分为4个大环节，执行标准如下。
2.1 实验课前评价环节
在该环节里，教师有3个主要任务：①在生物化学理论课上将与实验相关的理论知识讲解透彻，夯实基础。②就实验相关理论内容提出思考问题，使学生在实验课前就开始关注实验原理和内容[2]。比如，在“葡聚糖凝胶色谱”和“聚丙烯酰胺凝胶电泳分离血清蛋白质”这2个实验中，蛋白质分子得以分离的原理是截然不同的：前一个实验中大分子蛋白质移动快，先流出色谱柱，小分子蛋白质移动慢，后流出色谱柱；而后一个试验中大分子蛋白质移动慢，迁移的距离短，小分子蛋白质移动快，迁移的距离长。这些可以预计的实验现象要求学生仔细对比2个实验的原理，从而得出答案。同时，在实验课前向学生提出思考问题是为了实验课上进一步解答问题，这样前后呼应的问题设置，使学生对知识点的印象更为深刻。③布置预习报告。预习报告的作用是提前让学生了解实验原理和步骤，做到心中有数，而不至于到了实验课上才忙乱地打开实验教材学习。同时，对于预习报告，必须要提出合理的要求。笔者一直强调学生在写预习报告时，实验原理部分可以从简或者简要归纳一下即可，而不是一字不漏地抄袭实验教材的内容。学生只有在归纳和整理过程中才能真正理解实验的原理和内容。
相对应地，在该环节学生也应积极完成以下任务：①理论课上认真学习实验相关理论知识。②思考和回答教师布置的实验预习问题；③按照教师的要求认真地准备预习报告。
最后，该环节需要就学生的实验预习报告进行打分，打分比例占实验总成绩的10%。该评价打分环节的设立，可以充分调动学生实验课前预习的积极性，端正学习态度，认真地预习实验内容，对实验课的开展起到事半功倍的效果。
2.2 实验课中评价环节
实验课中是该评价体系的核心环节，又可以分解为以下2个小的环节。
2.2.1 讲解和演示环节。在该环节里，教师有3个主要任务：①讲解实验原理和步骤。经过学生的预习后，教师在讲解实验原理和步骤时就可以有的放矢，要重点针对原理中难懂的部分进行解释，以及步骤中容易出错的地方进行强调。比如在“酵母RNA的提取和鉴定”实验中，须强调在添加乙醚试剂时一定要在通风橱内操作，以免强挥发性的乙醚试剂危及大家的身体健康。②就课堂上讲过的相关知识点进行提问。该环节可以很好地解答实验课前环节布置的思考题，或者就实验过程中可能涉及的问题及现象进一步提出新问题，从而使学生更为深刻地理解实验内容。③演示关键实验操作步骤。对于一些学生以前没有操作过的实验仪器和步骤，要在学生动手实验前讲解清楚并进行演示，以免学生在实验过程中因为操作不当而损坏仪器、浪费材料甚至引起实验室安全风险。比如在“葡聚糖凝胶色谱”实验中，由于学生之前没有接触过色谱柱，纯粹靠课堂讲解或课本上文字描述很难获得色谱操作技术的感性认识，因此必须要求教师演示色谱柱的组装、加样和回收等过程，使学生能正确地学会该实验技术[3]。
相对地，在该环节学生也应积极配合完成以下任务：①认真听教师讲解实验原理和步骤，若有不明白之处一定要及时提问，以免实验过程中出现错误。②积极回答和思考问题，进一步理解实验原理和内容。③仔细观看实验关键技术演示操作过程，确保能独立完成实验内容[4]。
最后，该环节需要就学生的课堂反应和回答问题的完整性及准确性进行打分，从而进一步确认学生思考问题和课前预习的能力与力度，打分比例占实验总成绩的10%。
2.2.2 学生动手实验环节。在该环节里，教师有2个主要任务：①仔细观察和监督每个学生的实验操作，确定其动手能力和实验操作的熟练程度，阻止部分同学偷懒闲聊及做与实验无关的事情。②及时纠正实验错误。对于发现的实验操作不当和安全隐患要及时指出和纠正，比如在“蛋白质的两性反应”实验中，用来调节pH值的盐酸或者氢氧化钠试剂一定不能滴加过快过猛，否则不容易观察到等电点时的蛋白质沉淀现象。
相对应地，在该环节学生也应积极配合完成以下任务：①认真完成实验操作，及时记录实验结果和现象。②实验过程中有任何不明白的地方一定要及时向老师提问和报告[5]。比如多个生化实验中涉及离心机的使用，若发现离心机出现故障或者运转声音不正常，一定要及时切断电源并向教师汇报，避免引起安全事故。
最后，该环节是学生实验能力的直接体现环节，需要就学生的实验动手能力和解决问题的能力进行打分，打分比例占实验总成绩的30%。
2.3 实验课后评价环节
在该环节里，学生需要撰写实验报告并经教师批改打分，该环节打分比例占实验总成绩的30%。需要强调的是，实验报告的格式和内容一定要做出明确要求。一般来讲，一份完整的实验报告需包括实验目的、实验原理、实验材料和方法、实验步骤、实验结果和分析及思考题等6个内容板块。在多元化评价体系中，特别强调实验结果和分析及思考题这2个内容板块是要重点详细记录的板块，并且明确要求学生杜绝弄虚作假、编造篡改数据和相互抄袭等行为。可以采用以下几点措施确保实验报告的真实性和准确性：①鼓励原始数据记录，即使没有达到实验预期的结果，但是只要分析讨论该类非预期结果出现的可能原因，同样给予高分评价。比如在“考马斯亮蓝显色法测定蛋白质浓度”的实验中，一般要求将标准蛋白质样品的浓度和对应吸光值拟合成标准曲线，该曲线的参数R2≥0.98才算标准曲线合格。但是部分学生在实验操作中可能出现R2
2.4 考试考核环节
对于生物化学课程，部分高校和专业作为一门独立的课程来上，而其他高校和专业把它当成生物化学理论课的一部分来完成。这使得两者的考核机制略有不同。前者需要在所有实验内容完成后，进行单独的笔试或实验操作考试，这就要求教师提前设计考试内容。对于实验操作考试，可以将之前讲授过的所有实验内容分解成若干个小实验，要求学生抽签决定需要操作的实验内容。这就要求学生对所做过的实验要烂熟于心，而不是边学边忘[6]。后者的考核形式宜和理论课的考核相统一，例如在理论课的期末试卷中，将部分实验关键原理作为考核内容，督促学生将理论和实践相统一。该环节打分比例占实验总成绩的20%，至此生物化学实验课的所有打分环节结束。
3 多元评价体系的实践效果
自从多元化的评价体系在生物化学实验课开展以来，明显提高了教学效率，表现在如下几点：①学生在课前能认真地预习并完成预习报告。大部分报告中字迹端正认真，不少学生能创造性地用图、表等形式将原理和步骤进行归纳。由于认真地准备了预习报告，学生在实验课上基本可以不翻看实验教材，只需根据报告中归纳的实验步骤往下做即可。②实验课上师生互动明显提高。由于课前环节思考题和预习报告的设置，学生对实验内容早就有了充分了解，只需教师轻轻点拨即能完全理解，同时学生在实验课上会根据已经掌握的原理和内容主动提出新的问题。③由于每个环节都是打分环节，在实验课上基本上没有学生做与验无关之事。④实验报告实事求是，杜绝了抄袭和编造数据。部分学生虽然获得的实验结果不够理想，但是因完整地记录和分析原始数据而得了高分，反而激发了其端正科研态度、实事求是的学术美德。⑤学生牢固掌握实验原理和内容，即使经过长时间后仍能回忆起和重新使用学过的实验技术。
4 存在的问题
虽然多元评价体系在生物化学实验课取得了显著的成效，但是也存在如下问题：①需要教师投入大量时间设计实验打分环节。②对教师的知识要求更高，学生与教师的互动中经常会提出很多实际问题，需要教师不断学习和更新自我知识体系。
因此，想要按照多元评价体系上好一门实验课，必须要求教师付出更多的时间和精力，不断提高自我修养，才能收获满意的教学效果。
5 参考文献
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关键词：教务管理；信息统计；实验项目；thinkphp；SAE
中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）17-0078-04
Abstract：In view of the problems of low efficiency and donkey work of the traditional teaching management in Colleges and universities， the paper is based on ThinkPHP open source framework to realize the teaching integrated information management system， including the information statistic， the experimental report management and the graduation thesis management in the secondary colleges. The system improves more efficiency of the teaching managers， and makes the management about reports and thesis more scientific and standard.
Key words： education manage ； statistical information；experimental projects；thinkphp；SAE
在传统的高校教务管理工作中重复性的工作相对较多，并且工作效率低下，如每年的“高等学校实验室信息统计”、“全国高校教学基本状态数据信息统计”、学生实验报告的管理以及学生毕业论文的管理等重复性工作。因此开发高等学校的教务综合信息管理系统完成教学状态信息的统计以及实验报告和毕业论文的管理，对教学过程中教学数据状态信息的准确统计以及教务管理工作具有重要意义，可以极大地提高教务管理人员的工作效率，同时对学生及教师的信息管理也起到很好的辅助作用。
1 系统介绍
本系统主要是针对二级学院的数据状态信息的统计工作以及学生实验报告、毕业论文管理工作而开发的。主要包括实验项目统计、实验报告管理、毕业论文管理、课时统计、科研论文统计、著作专利统计、获奖信息统计、教材统计等功能。通过该系统对日常教学信息的统计方便快捷，对学生实验报告的管理更加规范有序，学生毕业论文选题变得更加灵活高效，完成毕业论文的过程指导和过程监督更加科学有效。
本系统采用ThinkPHP+DWZ框架技术进行开发，搭建在SAE（新浪云平台）上。ThinkPHP是快速、简单的面向对象的轻量级开源PHP框架，使用MVC（Model View Controller 模型 视图 控制器）的模式实现模型和视图代码分离，使开发效率更高，后期维护更加容易，该框架能够满足企业开发中复杂的项目需求以及门户网站的开发标准[1]。DWZ富客户端框架基于jQuery实现的Ajax RIA开源框架，简单实用、扩展方便[2]。数据存储采用Mysql关系型数据库[3]，Mysql的SQL语言使用的访问数据库最通用的标准化语言，而且Mysql体积小、速度快、成本低，与PHP结合是开发中小型网站最佳选择。轻量级的框架开发技术极大地提高了开发效率，开源的特性以及架构在SAE云环境中使得该系统在应用上方便部署使用并能节省大量的资金。
2 总体设计
本系统设计的总体原则是实用、高效稳定，而且界面设计美观、操作方便，用户通过简单的操作说明即可使用。系统的稳定性主要体现在系统结构设计上，本系统采用基于MVC模式进行的模块化设计，模块之间的耦合度较低，而且系统是采用ThinkPHP框架技术开发的，它的单一入口文件的形式，确保用户的输入都能得到有效过滤再提交给数据库，从而保证系统不被注入的安全性。系统服务器使用的是SAE，SAE有通过设计多层沙盒的形式来保护用户网站运行的安全并且能做到用户无感知自动扩容以承载高并发的情况。所以系统从多方面保证了系统的稳定性、可靠性、安全性。
2.1 模块设计
系统主要划分为课程管理、课时管理、实验项目、实验报告、毕业论文、教师和学生信息管理六个主要功能模块。每个模块在整体的框架下分别按照模块名从数据库读出，根据用户的权限动态生成模块，每个模块由单独的MVC构成，从而降低了相关模块之间的耦合性。教务综合信息管理系统的总体功能模块设计，如图1所示。
各模块功能说明如下：
1）课程管理模块：管理员把本学院当前学期的课程数据通过Excel的方式导入系统，也可以单独添加修改课程的数据，课程数据从学校的正方教务管理系统获得。
2）课时管理模块：每个班级的学委定期上报本阶段每一门课程的教师上课的实际课时，由教师确认课时是否有误，如果课时有误，教师可以直接修改课时提交，但不会覆盖学生提交的课时，如果无误，全部教师确认之后，管理员导出本阶段课时统计情况。
3）实验项目模块：有实验课程的任课教师根据本学期所教的课程，录入该课程的实验项目，并准确添加实验项目的项目编号，用来生成实验项目在统计数据中的实验编号，添加实验项目的时候可以设置该实验项目的要求、实验学时、是否提交实验报告、提交实验报告截止日期等内容。全部实验项目导入完之后，管理员导出本学期实验项目数据，用以填报实验统计信息。
4）实验报告模块：学生根据教师所录的实验项目在规定的时间之内上传实验报告，学生以PDF文件的形式上传实验报告，教师在线批阅实验报告之后学生可以查看每个实验项目的成绩及评语，最后电子版实验报告按照相应的目录以PDF文件的形式存档。
5）毕业论文管理模块：由教师根据专业毕业论文（设计）的题目及要求，并设定可以选题的最大人数。学生在规定的时间之内进行选题，每个题目由教师最终从选题的人数中确定一名学生，从而达到学生和教师相互选择的目的。选题完成之后，由管理员（教研室主任）控制整个论文写作的进程，学生在规定的时间之内，分别提交论文每个阶段的电子稿，教师可以直接在线批阅并反馈给学生。
6）教师和学生信息管理模块：教师和学生个人信息的修改，教师填报科研论文、著作专利、获奖信息、教材等统计信息。
2.2 数据库设计
本系统采用Mysql数据库。结合系统的功能需求，系统主要设计了课程表、实验项目表、实验报告表、课时表、论文题目表、论文结果表、科研著作信息表、学生表、教师表、管理员表、角色等表。其中以实验项目表为例进行说明，表结构如表1所示。
3 系统实现
本系统按照模块化设计思想进行的设计，每个模块完成独立的功能，有利于在后期开发中对系统进行功能扩展。由于ThinkPHP框架是基于MVC设计模式的，所以前台的页面显示和逻辑是分开的，页面主要由Html+Css+JavaScript[4]以及dwz的扩展属性实现，逻辑由ThinkPHP代码实现。
3.1 安全登录实现
系统用户主要包括学生、教师、管理员，分别创建相应用户的项目目录以及使用单一入口文件的形式检测用户的登录。登录用户所用的密码使用安全性更高的sha1[5]加密方式进行加密。同时采用验证码的技术，在一定的程度上可以有效的防范恶意破解密码的行为。管理员用户使用RBAC（角色权限管理）技术[6]，对不同角色的访问进行详细的设计，按权限级别赋予相应的操作权限。
3.2 逻辑业务实现
系统中每个Action类都继承于CommonAction类，使用getActionName方法获得当前Action操作的名称，然后传给Model操作，实现增、删、改、查等数据库基本操作，由于本系统涉及模块较多，仅以实验模块的具体实现为例进行说明。
实验模块主要涉及到课程表、实验项目表、实验报告表，有实验课的教师根据课程要求录入实验项目，可以使用单条数据的形式添加，也可以使用excel表的形式导入，如果该项目需要上传实验报告按示例进行标记，数据添加到实验项目表。学生根据教师导入的实验项目，按规定上传实验报告，实验报告上传信息写到实验报告表里。Excel导入使用了PHPExcel开源类库进行导入操作，具体实现过程如下：
3.3 文档在线查阅
由于不能直接实现office文件在浏览器浏览[7]，所以学生在上传文档的时候就直接上传PDF文档，再利用Jquery Media 插件实现在线预览PDF文件的实验报告和毕业论文。由于IE内核的浏览器不支持该插件，使用IE的用户需要安装PDF阅读器软件，如Foxit Reader、Adobe Reader等软件。其他内核的浏览器可以直接在线浏览PDF文件。
3.4 SAE平台部署实现
SAE平台出于安全性的考虑，限制了用户对本地IO的使用，这样对于有文件上传或缓存生成等文件读写的系统就十分的不便。为了解决这个问题，SAE官方提供了TmpFS功能。TmpFS允许开发者通过标准的IO函数临时读写本地IO，所以进行临时读写的数据把路径设置为SAE_TMP_PATH即可，而持久化的数据存储，仍然要使用Storage或者Mysql存储。
同时，为了应对高访问量的情况，SAE平台有提供Memcache服务，只需要初始化Memcache，在程序中调用memcache_init（）就可以使用Memcache服务了，这样可以减少数据库读取次数，缓解数据库压力[8]。
3.5 系统实现结果
基于ThinkPHP开源框架技术实现了教务综合信息管理系统，充分利用了网络便利性以及B/S结构的低成本、维护简单等特点，该系统实现了日常教学信息的统计、学生实验报告的管理、毕业论文的管理等工作。目前该系统已在我院正式运行，系统运行的具体效果如图2所示。
4 结束语
本文主要介绍了使用ThinkPHP+DWZ框架技术的教务综合信息管理系统的设计与实现。在设计过程中结合学校每年的状态数据信息需求进行了详细的设计，采用B/S结构的方式，更加方便学生和老师使用本系统。把系统架构在SAE云平台上，接近于零成本的运行，使我们更加容易部署使用。
经过一年多的试运行和不断的迭代开发，本系统现在运行状况良好，性能稳定，安全性高，交互界面友好，用户使用快捷、方便，极大地提高了工作效率。数据填报人员可以很方便从系统获取填报的信息，同时学生和老师更加科学合理地管理实验报告和毕业论文工作。本系统针对高校二级学院的数据信息统计和教务管理工作具有很强的实践意义。
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