基于校园网的工程力学实验教学系统研究

　　在现代教育技术、网络技术及现代教育心理学迅速发展的今天,如何开设工程力学实验课程,以便在培养学生的素质及创新能力方面发挥自身独到的作用,是面向21世纪工程力学实验教学必须解决好的问题。随着学校对本科学生培养要求的进一步提高,作为重要技术基础课程的工程力学课程教学内容和教学方法也应适应培养目标。近几年随着学校实验室的建设与改革,工程力学实验室已具备一台设备配置一台电脑的实验硬件条件。同时校园网网上预约系统使实验教学网络化条件日趋成熟,这样就为实验室的信息网络建设提供了契机。

　　1 网络环境工程力学实验教学系统结构功能

　　本系统是基于校园网络平台下建立起来的,目的在于改变传统的实验教学模式。通过抓住网络具有突破时空限制和实现资源共享的特点,和开放实验室建设相结合,贯穿在整个教学过程中,更好地培养学生的创新思维能力。实验教学系统需要模拟现实世界,将现实世界中的事物直接映射到软件的解空间,所涉及的数据包括了教员、实验、仪器设备、学员等多方面,数据类型繁多,呈现出时间多样性和数量复杂性[1]。

　　20世纪90年代初期兴起的数据仓库(DataWarehouse)技术是解决决策支持系统有关问题的有力工具。它采用全新的数据组织方式,对大量的原始数据进行集中、加工、提炼和重组等各种处理并转换成有用信息,通过分析这些信息来辅助决策者进行决策。随着数据仓库的发展,联机分析处理(OLAP)随之得到了迅猛的发展,把数据仓库、OLAP、数据挖掘结合形成更高级形式的决策支持系统。基于此,本文引入数据仓库的思想,结合联机分析处理技术,研究设计网络环境工程力学实验教学系统,利用数据信息,针对不同人员类别提供贯穿实验全过程的管理决策支持。其主要功能为:可以完成实验室各类数据的积累与存储;根据不同的主题来建立数据库以减少数据处理量;为实验室实验教学质量管理决策提供数据支持。本文提出的实验教学系统由源数据层、数据管理层、知识处理层、结果展示层共4层组成,如图1所示。

　　1)源数据层主要存放实验仪器的技术参数、功能指南、使用说明、操作规范、实验预约测试题、设备分户账、登记卡等基础数据。

　　2)数据管理层从源数据层中抽取分析相关数据,然后将清晰和转换后的数据集成到实验室数据仓库中,通过知识处理对数据仓库中的数据和源数据进行存储和管理,根据不同的主题建立数据库,减少数据处理量。

　　3)针对不同主题的数据库,联机处理层利用知识处理工具和OLAP工具实现数据多层次的分析和挖掘。知识处理工具将数据仓库中挖掘的知识放入知识库中,利用已有的数据丰富实验教学内容。