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摘要：為更好地培養學生實踐能力和創新精神，結合校開放實驗教學計劃，提出了開放型實驗項目教學模式。在開放型實驗項目教學實施過程中，開發了基于B/S模式的開放型實驗項目教學管理系統對教學過程進行管理，并使用電子白板作為協作交流工具。實踐表明，該系統能較好地滿足實驗教學及實驗管理兩方面的功能需求，方便學生自主學習和協作交流，有利于師生更好地進行雙向互動。

關鍵詞：開放實驗；實驗管理系統；B/S模式；電子白板

近年來高校不斷調整人才培養計劃，并進行教學改革，以滿足社會對高素質人才的需求。知識來源于實踐，能力來自于實踐，素質更需要在實踐中養成。因此，各種實踐教學環節，如課程實習、專業實習、畢業實習、實驗教學、社會實踐和社會調查等，對于培養學生的實踐能力與創新能力都十分重要。傳統的實驗/實踐教學往往處于理論課的從屬地位，實驗內容多為演示、驗證型的實驗，而設計、創造型實驗很少。學生不能自主選擇實驗內容和安排實驗時間，這在客觀上限制了學生的積極性和主動性的發揮，不利于開發學生潛力。在此背景下，我們提出開放型實驗項目教學模式，在該模式下，學生可以將自己的特長、興趣與現有實驗條件有機地結合起來，不受學科、專業、年級的限制，可以進行多層次、多方向的實踐訓練，從而使學生充分發揮自己的專業特長和創新積極性。

1開放型實驗項目教學特點

開放型實驗是相對于傳統實驗而言的，傳統實驗課程和實驗項目由實驗室確定，實驗時間由教務處統一安排。學生要在規定的時間內按照實驗指導書的實驗步驟完成實驗，教學方法死板，極大地限制了學生的主動性和創造性思維。開放型實驗就是要打破傳統實驗方法，對實驗內容、實驗時間、實驗對象和實驗教學方式全面開放。浙江科技學院是一所中德合作培養高等應用型人才的院校，通過借鑒德國應用科學大學辦學經驗，結合中國國情，培養具有國際化背景的高層次應用型人才。學校從2007年開始在全校范圍內開始實時開放實驗教學。結合學校開放實驗教學計劃和理學院專業特點，我們提出了開放型實驗項目教學模式，在該模式下，項目的來源更加廣泛，可以是教師的教學研究項目，可以是學生自己申報的科技創新項目，也可以是學生選擇學科競賽進行的創作設計，它不受教學培養計劃的限制，而圍繞著培養目標以完成項目任務的形式開展教學，鼓勵學生進行創新性、發散性思考[1]。由于實驗內容和時間的開放性，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效果，為了更好地對開放型實驗項目教學進行管理，我們開發了基于Web的開放型實驗項目教學管理系統。雖然許多高校都開發了實驗室管理系統，但大多數是針對傳統實驗教學，少數開放實驗管理系統也主要針對實驗室的開放資源進行管理。為此我們結合開放型實驗項目教學特點開發了本系統。

2系統總體設計

開放型實驗項目的用戶分為三種角色：學生、教師和管理員，各角色對應功能模塊如圖1所示。學生端：學生登錄系統后，可以查詢教師提交的開放實驗項目，根據自己的興趣進行選擇，同時提供自己的班級和聯系方式。在選課得到教師確認后，學生可進入系統查詢實驗室開放資源及時間段，并進行預約，預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約，其可以取消該預約。系統同時需對其預約時間沖突給予提示。在課程進行過程中，可以通過系統提供的協作交流模塊與參與同一個項目的同學或教師進行交流；課程結束后，學生可以通過系統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：登錄系統后，教師結合自己的研究方向或在研項目，申報擬開設的開放實驗，提交實驗項目名稱、內容、所需學生組數（每組人數）等信息，實驗管理人員審核通過后即可提供給學生預約。在學生選課后，教師可給予確認；查詢學生預約的開放實驗時間，并根據自己的時間，進行現場指導或者通過網絡進行遠程指導；根據學生平時實驗表現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、本學期實驗課表、實驗設備清單的維護增刪、實驗室設備的維修記錄、實驗室開放管理等內容。系統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、學生基本信息管理、各級管理人員信息和權限管理、統計查詢管理等內容。

3關鍵功能實現

3.1前端優化

前端的性能對于一個Web應用來說非常重要，如果一個Web應用的頁面加載速度非常快，對于用戶的操作可以及時響應，那么產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對前端進行優化，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）指利用網站漏洞從用戶那里惡意盜取信息。跨站腳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，在各種網絡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作新型的“緩沖區溢出攻擊。跨站腳本攻擊要從客戶端發起，雖然執行跨站腳本在執行時會受到諸多限制，但是其也能造成很嚴重的后果。跨站腳本的防御，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據驗證，確保用戶數據安全[3]。

3.3共享白板實現

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作提供便利。電子白板是一個虛擬的公用區域，系統用戶可以通過電子白板進行溝通交流、專題討論、協同設計等協作。參與者可以同時看到其上的內容，包括文字、圖形、圖像。這些數據存于白板服務器或多媒體數據庫服務器上，由服務器負責訪問。每一個客戶端可得到一份數據拷貝，可以被任一參加者根據其權限添加、刪除或修改。操作的結果送往服務器，服務器更新數據。客戶機收到修改請求后，隨即更新本地數據[4]。共享白板有兩種方式，一種是將白板內容作為一張位圖，每當白板內容更新時，就產生一張新的位圖，然后把位圖傳輸出去。這種方式實現簡單，但需要占用較大帶寬，可能導致網絡堵塞。另一種方法是把白板內容的組成元素用矢量進行描述，白板內容的更改被反映到元素的形狀、位置等描述的變化上，系統將變化傳送到網絡上，白板客戶接收到之后僅需根據變化修改本地參數即可。這種方法大大減少了網絡傳輸的數據，是比較理想的選擇。在此，我們采用第二種方法。

4結束語

開放型實驗項目教學管理系統在本校信息與計算科學專業的開放實驗教學中得到了應用。實踐表明，該系統能較好地滿足實驗教學及實驗管理兩方面的功能需求，方便學生自主學習和協作交流，有利于師生更好地進行雙向互動，實現實驗教學管理的信息化、網絡化，提高實驗教學管理效率。該系統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，讓系統能夠通過移動設備進行訪問能大大方便用戶使用，因此將系統在移動端進行擴展將是本系統今后研究的重點之一。

參考文獻(References)：

[1]岑崗,林雪芬.開放型項目教學的研究與實踐[J].浙江科技學院學報,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系統的設計與實現[J].計算機工程與應用,2003.26.

作者：孫曉勇 單位：浙江科技學院理學院