摘要：實驗教學(xué)是掌握知識的必要環(huán)節(jié)，在計算機應(yīng)用基礎(chǔ)課程的教學(xué)中更是有著舉足輕重的作用。本文以《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》課程為例，介紹了采用客戶機/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu)模式結(jié)合B/S模式，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計思想和功能模塊。通過兩種模式的互補作用，實現(xiàn)學(xué)生快速、方便的對實驗資源的使用，提高學(xué)生的實踐能力。其設(shè)計界面友好，操作簡單，功能齊全，實用性強，為實驗教學(xué)提供了一種個性化學(xué)習(xí)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化；實驗教學(xué)系統(tǒng)；任務(wù)驅(qū)動

中圖分類號：TP311文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2009)04-0906-03

Design Research about Web-based Experiment Teaching System

XIAO Jian-qiong， ZHOU Xiao-Qing， YANG Tao

(Laboratory Center， China West Normal University， Nanchong 637002， China)

Abstract: Experiment teaching is essential to master knowledge， it plays an important role in the fundamentals of computer. This text gave an introduction about designing philosophy and function module of the web-based experiment teaching system which it takes the fundamentals of Computer for example. The web-based experiment teaching system can increase the practice ability of students through complementary action of C/S and B/S， and it have friendly interface and fully functional to provide a personal learning space of experiment teaching.

Key words: Web-Based; Experiment teaching system; Task-Driven

1 引言

計算機基礎(chǔ)課是高等院校各院系培養(yǎng)計劃中一個不可缺少的組成部分。但隨著中小學(xué)信息技術(shù)教育的普及，高校計算機基礎(chǔ)課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法等都應(yīng)該作相應(yīng)的變化[1]。本文提出利用網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)系統(tǒng)來提供一個個性化學(xué)習(xí)環(huán)境，變革計算機基礎(chǔ)實驗教學(xué)的手段和方法，基于“以人為本”的教育理念，實現(xiàn)個性化實驗教學(xué)[2-4]。

基于網(wǎng)絡(luò)的實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的主要目的是讓學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)中實驗項目更加具有針對性，實驗作業(yè)的管理更加完善，實驗評價更具客觀公正性和個性化，給學(xué)生以彈性化、人性化的發(fā)展空間。這將有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生積極的情感，切實提高學(xué)生的實際操作能力。

2 系統(tǒng)構(gòu)成[5]

本系統(tǒng)主要包括三個子系統(tǒng)，即實驗CAI系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、遠程作業(yè)管理系統(tǒng)。

考慮到對網(wǎng)絡(luò)資源的合理利用和網(wǎng)絡(luò)速度，本系統(tǒng)分別使用C/S和B/S網(wǎng)絡(luò)模式編程。計算機應(yīng)用基礎(chǔ)實驗CAI系統(tǒng)和測試系統(tǒng)是基于C/S的局域網(wǎng)技術(shù)，主要用于在局域網(wǎng)內(nèi)（實驗室內(nèi)）指導(dǎo)學(xué)生上機練習(xí)、上機結(jié)果收取、學(xué)生平時自測驗和期末考試。遠程作業(yè)管理系統(tǒng)則是基于B/S網(wǎng)絡(luò)模式，主要用于教師在廣域網(wǎng)內(nèi)指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)、作業(yè)布置與收取、學(xué)生平時自測驗等。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。三個子系統(tǒng)即可配合使用，也可單獨使用。使得學(xué)生既可在實驗室內(nèi)，也可在其他具有上網(wǎng)條件的計算機上進行練習(xí)、測試及接受老師的輔導(dǎo)。在所有的子系統(tǒng)中始終都堅持了“任務(wù)驅(qū)動”的理念，注重培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，在學(xué)生實驗過程、教師輔導(dǎo)過程、平時測試過程、期末考試過程中都堅持以培養(yǎng)與考察學(xué)生實踐能力為主，使得學(xué)生的實際動手能力大為提高。

2.1 實驗CAI模塊[6]

2.1.1 實驗CAI系統(tǒng)模塊組成

該模塊主要分為：實驗項目、實驗測試、工具、實驗幫助、實驗作業(yè)管理。如圖2所示。

1) 實驗項目：內(nèi)容包含了大學(xué)計算機基礎(chǔ)的各種教學(xué)內(nèi)容，由Windows操作、Word操作、Excel操作、PowerPoint操作、Internet操作和中英文打字練習(xí)等六個模塊組成。實驗項目的具體要求按照“任務(wù)驅(qū)動理念”以Word文件的形式展示給學(xué)生。其中包括：實驗?zāi)康?，實驗要點，實驗步驟和實驗結(jié)果。實驗內(nèi)容可由教師根據(jù)自己的教學(xué)進度和深度隨時更新、增加或刪除等。

2) 實驗測試：對每一個實驗教學(xué)內(nèi)容都有相應(yīng)的實驗測驗，主要是為學(xué)生進一步提高操作能力，學(xué)生自行檢測自己的實驗學(xué)習(xí)結(jié)果而設(shè)計的。

3) 工具：這一模塊是為任課教師收取學(xué)生實驗結(jié)果、改變實驗項目內(nèi)容預(yù)留的一個接口。

4) 實驗幫助：可由教師根據(jù)實驗項目的要求，把實驗中重點步驟及實驗結(jié)果用Word文件形式存儲，學(xué)生則可通過實驗幫助獲取該實驗項目操作過程的提示。

5) 實驗作業(yè)管理：當(dāng)學(xué)生完成實驗項目作業(yè)時，單擊“交作業(yè)”菜單時，即可打開學(xué)生作業(yè)維護窗口如圖3，在該窗口中學(xué)生可以將操作結(jié)果提交給任課老師，如果學(xué)生沒完成本次的實驗任務(wù)，也可以上傳到服務(wù)器，然后利用課余時間將上次沒能完成的作業(yè)，下載到本地存儲器上，待修改完成后重新上傳。教師則通過上述“工具”菜單進入教師作業(yè)管理來檢查、管理學(xué)生作業(yè)。

2.1.2 本實驗CAI系統(tǒng)的優(yōu)點

1) 實驗任務(wù)明確，實驗項目可任意增加、修改和刪除。每個任課教師根據(jù)各自理論課的教學(xué)內(nèi)容、進度、深度，通過CAI服務(wù)器上布置本次實驗任務(wù)，學(xué)生在實驗室內(nèi)有的放矢。

2) 由于中學(xué)階段時各地區(qū)提供的信息技術(shù)運用環(huán)境和信息技術(shù)教育的教學(xué)水平有顯著的差異，造成學(xué)生的信息素養(yǎng)有一定層次的不同。如繼續(xù)采用過去那種統(tǒng)一計劃、統(tǒng)一模式、統(tǒng)一要求的教學(xué)模式，勢必會造成基礎(chǔ)好的學(xué)生“吃不飽”，基礎(chǔ)差的學(xué)生“吃不了”，其結(jié)果是好學(xué)生沒有學(xué)習(xí)積極性，喪失了進取心；差一點的學(xué)生則處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，甚至厭倦學(xué)習(xí)。該軟件充分考慮學(xué)生個體差異，配備大量不同難度、不同層次和類型的上機操作題，既有基礎(chǔ)性練習(xí)，也有簡單綜合性，還有一定難度和探索性的實驗項目，使得每個層次的學(xué)生都有針對性的操作練習(xí)實驗項目，都能享受到成功的喜悅，因而提高學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

3) 該軟件具有豐富的在線幫助功能，每個實驗均配有完成后的效果圖，學(xué)生可據(jù)此判斷自己做題的情況。

2.2 測試系統(tǒng)[7-9]

傳統(tǒng)的紙制試卷上的題目測試往往偏重理論，很難對學(xué)生具體的實踐能力進行檢驗。而且教師考前命題，考后閱卷，試卷分析的工作都相當(dāng)煩瑣。如何通過設(shè)置來源于實際工作、學(xué)習(xí)和生活的計算機應(yīng)用實例，針對性的對學(xué)生動手能力的測驗是目前困繞計算機應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)中的一個普遍難題。雖然當(dāng)前有許多針對計算機基礎(chǔ)課程的考試系統(tǒng)，但大多只是把紙制試卷做成了無紙化試卷，很少真正實現(xiàn)操作類型的題目和該類題目的自動閱卷。

本系統(tǒng)是基于C/S模式利用VB.NET語言與Access數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的測試系統(tǒng)，主要是學(xué)生進行自我檢測及期末課程考試使用。系統(tǒng)由身份驗證，計算機自動組題，試題備份與恢復(fù)，自動收卷，自動閱卷，成績分析6個模塊組成。測試或考試完成后計算機會自動閱卷并保留該學(xué)生本次測試或考試的所有相關(guān)數(shù)據(jù)。

在試卷組題方面，主要采用的是多約束組題算法，即在系統(tǒng)進行隨機組題時考慮多種約束條件，通過在試題庫中所設(shè)置的試題類型、試題特征符號、試題難度系數(shù)等字段，同時考慮試題的知識點及試卷分值等約束條件。使得所抽取試卷的區(qū)分度、可信度都有很大提高。通過使用這一算法，組卷的效率較高，每個學(xué)生所獲得的試卷相同率很低，真正能測驗出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

主觀題特別是如Word，Excel，PPT等具體實踐操作的題目一直是考試系統(tǒng)難以解決的問題。我們采取以下方式解決，首先改變出題的方式，如表1所示，在題目編制時，通過給出的操作要求（question），給學(xué)生提供操作原文件（name），根據(jù)題目的要求進行一系列操作后，最后將操作后的結(jié)果回填到題目給出的答案框中如圖4所示。學(xué)生要想得到最終結(jié)果，必須完成一系列實際操作。當(dāng)學(xué)生完成操作后，在試卷上只填入最終結(jié)果。這樣編寫閱卷的模塊程序就簡單了許多，把教師給出的正確答案（answer）和學(xué)生的答案作比較，就可快速判斷學(xué)生是否正確。如果學(xué)生答案不正確，再通過系統(tǒng)中備份文件查看學(xué)生的操作步驟，給出相應(yīng)的判斷。

本系統(tǒng)是一個通用測試系統(tǒng)，安裝簡單，使用方便，稍加修改，即可作其他任何課程學(xué)生平時自測使用和期末考試使用。

2.3 遠程實驗管理系統(tǒng)[10-11]

由于具有前兩種實驗系統(tǒng)，本系統(tǒng)只是作為輔助平臺，使學(xué)生不需要到實驗室也可以進行自我練習(xí)和得到老師的輔導(dǎo)。

該子系統(tǒng)采用基于瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)（B/S）的三層應(yīng)用模型來實現(xiàn)網(wǎng)上作業(yè)系統(tǒng)。三層應(yīng)用模型同傳統(tǒng)的客戶機/服務(wù)器模型相比，提高了系統(tǒng)的可擴展性、安全性和可重用性。它將應(yīng)用邏輯與用戶界面和數(shù)據(jù)訪問相剝離，這樣便使系統(tǒng)的維護變得簡單，同時可以通過采用組件技術(shù)，降低數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，從而提高其性能。本系統(tǒng)中主要使用成熟的FTP技術(shù)來實現(xiàn)遠程作業(yè)布置和收取功能。教師在FTP服務(wù)器中為每個學(xué)生建立一個特有的文件夾，然后把實驗項目及要求或練習(xí)作業(yè)等上傳FTP服務(wù)器，學(xué)生首先進入到FTP服務(wù)器中找到自己的任課教師，輸入給定的口令，下載實驗項目及要求或練習(xí)作業(yè)，自行完成后，上傳到自己的文件夾中。如果有問題，可通過留言簿和教師交流和討論。

3 應(yīng)用情況分析

本系統(tǒng)于2005年開始應(yīng)用于我校計算機基礎(chǔ)實驗教學(xué)工作中，從使用反饋的情況來看，本系統(tǒng)起到了以下效果：

1) 實驗教學(xué)效果顯著提高。

學(xué)生以前（特別是中學(xué)階段）學(xué)習(xí)計算機課程，主要是對理論知識的死記硬背，而在我們的實驗課上，一方面，采用我們根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗而編寫的上機實驗項目，切合學(xué)生的生活實際，使學(xué)生感到實驗課實際上是真正的將所學(xué)知識運用到實際中去；另一方面，CAI軟件中慣竊“任務(wù)驅(qū)動”的理念，讓學(xué)生通過完成一個一個的任務(wù)來操作，具有一定的挑戰(zhàn)性，增加了學(xué)生的積極性。而且通過網(wǎng)絡(luò)可以相互交流，協(xié)作學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2) 教師實驗課輔導(dǎo)效率提高，實現(xiàn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)。

通過CAI軟件和遠程實驗管理兩中方式，教師可以給不同學(xué)生布置不同的作業(yè)及批改作業(yè)，給每個學(xué)生不同的評價。學(xué)生也可通過網(wǎng)絡(luò)上交作業(yè)，還可在網(wǎng)上向教師提問，教師可根據(jù)學(xué)生的問題進行個別的或者是普遍性的答疑，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)。同時學(xué)生可以通過本系統(tǒng)的幫助功能，學(xué)生們自己就能解決很多問題，從而減少了教師的工作量。

4 結(jié)束語

通過網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)，實現(xiàn)了學(xué)生與學(xué)生之間，學(xué)生與老師之間一對一的交流和溝通，實現(xiàn)了真正意義上的“以人為本，學(xué)生為主”的教育教學(xué)理念。三個子系統(tǒng)的配合使用，給學(xué)生提供了全地域、全天候的學(xué)習(xí)及測試環(huán)境，任務(wù)驅(qū)動的方式使學(xué)生實訓(xùn)目標(biāo)更加明確，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高了學(xué)生的實踐操作能力。

參考文獻：

[1] 黃賽平.高校計算機基礎(chǔ)教學(xué)的改革與思考[J]. 南京工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2005(9).

[2] 陳莉，黃榮懷等，從精品課程看我國高校的實踐教學(xué)[J]. 開放教育研究，2008(2).

[3] 劉細發(fā)，鐘元生.江西省基礎(chǔ)教育信息化建設(shè)現(xiàn)狀及應(yīng)用效益的調(diào)查分析[J].電化教育研究，2005，(4):45-48.

[4] 李穎，陳興瑞等，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實驗教學(xué)模式研究[J]. 中國成人教育，2007(9).

[5] 馬桂峰，王金才等，基于ASP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J]. 計算機工程與設(shè)計，2007(4).

[6] 陳文冠，論高?；诰W(wǎng)絡(luò)CAI教學(xué)的發(fā)展及定位[J]. 高教探索，2006(5).

[7] 劉洪錦，董超等，通用網(wǎng)絡(luò)題庫系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 天津理工學(xué)院學(xué)報，2002(12).

[8] 張永崗，基于網(wǎng)絡(luò)的計算機考試系統(tǒng)的研究[J]. 科技咨詢，2006(4).

[9] 盧銀泉，賴國明. 基于C/S的智能實驗室管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計[J]. 電腦知識與技術(shù)，2006(5):149-151.

[10] 宣小平，但正剛等，ASP數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航[M].北京:人民郵電出版社，2003.

[11] 萬利梅. 基于B/S的實驗室管理信息系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J]. 新西部，2008(6):197-199.