基于PHP語言的操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站的開發(fā)

孫增國，楊柳

(華僑大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建廈門361021)

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的缺陷，開發(fā)了操作系統(tǒng)的教學(xué)網(wǎng)站。依次對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行了需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和代碼設(shè)計(jì)，采用PHP語言，最終完成網(wǎng)站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站界面美觀，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)，具有算法演示、資料共享、疑問解答和作業(yè)在線提交與批改等功能。該網(wǎng)站能夠滿足教師和學(xué)生的實(shí)際需求，顯著提高教學(xué)效率，可以作為課堂教學(xué)的輔助工具。

關(guān)鍵詞：PHP語言；操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站；需求分析；概要設(shè)計(jì)；詳細(xì)設(shè)計(jì)；代碼設(shè)計(jì)

收稿日期:2014-08-09

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)

作者簡介:孫增國(1980-)，男，陜西西安人，副教授，博士，主要從事雷達(dá)信號(hào)及圖像處理的研究。

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的主干課程，包含大量的算法，涉及到很多抽象的概念和原理。[1～3]傳統(tǒng)的課堂教學(xué)會(huì)遇到很多挑戰(zhàn)，比如，算法講解不夠形象，教師答疑受時(shí)間和空間的很大限制，紙質(zhì)作業(yè)提交與批改效率低下等等。另一方面，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已經(jīng)非常普及，如果能將教學(xué)內(nèi)容集成于網(wǎng)絡(luò)，必然會(huì)擴(kuò)大課堂教學(xué)的影響。因此，有必要建立操作系統(tǒng)的教學(xué)網(wǎng)站，使基本的教學(xué)環(huán)節(jié)能夠在網(wǎng)站上實(shí)現(xiàn)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的缺陷，提高教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更加高效的掌握操作系統(tǒng)的內(nèi)容。[4～6]本文按照軟件工程的一般步驟，由網(wǎng)站的需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)到代碼設(shè)計(jì)，采用PHP編程語言，從而完成操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站的開發(fā)。本網(wǎng)站集成常見的教學(xué)手段，如算法演示、資料共享、疑問解答和作業(yè)在線提交與批改等等，可以作為操作系統(tǒng)課堂教學(xué)的有效輔助工具。

1需求分析

需求分析的目的在于從用戶的角度分析網(wǎng)站應(yīng)該具有哪些功能。[7～9]本網(wǎng)站的主要用戶包括教師與學(xué)生。對(duì)于教師，應(yīng)該具有資料共享、課程互動(dòng)、作業(yè)中心、后臺(tái)管理等功能。其中，資料共享包括教學(xué)資源的上傳和下載功能，課程互動(dòng)包括提出問題、回答問題和查看問題三個(gè)子功能，作業(yè)中心包括布置作業(yè)、批改作業(yè)、查看作業(yè)、編輯作業(yè)和刪除作業(yè)等功能，后臺(tái)管理包括班級(jí)信息管理、學(xué)生信息管理，可以進(jìn)行班級(jí)的添加、刪除以及學(xué)生密碼的重置等操作。對(duì)于學(xué)生，應(yīng)該具有資料共享、課程互動(dòng)、作業(yè)中心等功能。其中，資料共享包括和課程相關(guān)的資源的上傳和下載功能，課程互動(dòng)包括提出問題、回答問題和查看問題三個(gè)子功能，作業(yè)中心包含查看作業(yè)、書寫完成和提交作業(yè)等功能。為了提高網(wǎng)站的安全性，教師和學(xué)生必須登錄后才能提出問題、回答問題、布置作業(yè)和書寫作業(yè)。為了提高網(wǎng)站的實(shí)用性，網(wǎng)站還應(yīng)該提供不需要登錄可以直接查看的功能，如課程內(nèi)容介紹、教師簡介、課堂教學(xué)資源、公告欄和常見問題等等，其中課堂教學(xué)資源包括教學(xué)課件、教學(xué)視頻和算法演示?？傊?，在對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行需求分析的基礎(chǔ)上，本網(wǎng)站合理組織功能模塊，適當(dāng)劃分用戶類別，從而保證了網(wǎng)站的實(shí)用性和安全性。

2概要設(shè)計(jì)

在需求分析的基礎(chǔ)上，本節(jié)對(duì)操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站進(jìn)行概要設(shè)計(jì)，其目的在于確定網(wǎng)站的結(jié)構(gòu)框架和功能模塊。[7～9]操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站包括課程內(nèi)容、教師風(fēng)采、課堂教學(xué)、資料共享、課程互動(dòng)、作業(yè)中心、常見問題、公告欄和后臺(tái)管理等功能模塊，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。其中，“課程內(nèi)容”和“教師風(fēng)采”主要介紹課程和任課教師的基本情況，“課堂教學(xué)”主要為學(xué)生提供教學(xué)課件、教學(xué)視頻和算法演示功能，便于學(xué)生自學(xué)，幫助他們掌握經(jīng)典的算法?！百Y料共享”提供文件的上傳和下載功能，便于教師和學(xué)生共享有用的資料。“課程互動(dòng)”提供在線提問和回答功能，便于教師和學(xué)生及時(shí)溝通，而不受時(shí)間和空間的限制?！白鳂I(yè)中心”提供布置作業(yè)、完成作業(yè)和批改作業(yè)等功能，使作業(yè)的布置、提交與批改這一教學(xué)基本環(huán)節(jié)完全在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)，既簡化了流程，又提高了效率。“常見問題”單獨(dú)羅列出學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中經(jīng)常遇到的共性問題，便于學(xué)生查閱，盡量減少同類錯(cuò)誤的發(fā)生。“公告欄”提供課程教學(xué)的最新通知，如上課時(shí)間調(diào)整、考試時(shí)間和實(shí)驗(yàn)安排等等?！昂笈_(tái)管理”包括班級(jí)管理、學(xué)生管理和重置密碼等功能，便于教師宏觀管理所教的班級(jí)和學(xué)生的信息。

網(wǎng)站概要設(shè)計(jì)的另一個(gè)任務(wù)是合理確定教師和學(xué)生的訪問權(quán)限，既保證網(wǎng)站使用的方便性，又保證網(wǎng)站操作的安全性。對(duì)于課程內(nèi)容、教師風(fēng)采、課堂教學(xué)和常見問題等模塊以及資料共享中的下載文件功能，教師和學(xué)生不需要登錄，可以直接查看和使用。除此之外，學(xué)生必須注冊(cè)登錄后才能上傳文件、提出問題、回答問題、查看作業(yè)以及完成作業(yè)，教師必須注冊(cè)登陸后才能上傳文件、提出問題、回答問題、布置作業(yè)、批改作業(yè)、上傳公告、管理公告以及管理后臺(tái)班級(jí)和學(xué)生信息。

圖1　操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站的結(jié)構(gòu)圖

3詳細(xì)設(shè)計(jì)

根據(jù)網(wǎng)站的概要設(shè)計(jì)，本節(jié)對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，其任務(wù)是確定每個(gè)功能模塊的具體實(shí)現(xiàn)流程。[7-9]本網(wǎng)站最關(guān)鍵的功能在于資料共享、課程互動(dòng)和作業(yè)中心，因此，本節(jié)以這三個(gè)模塊為例，具體說明模塊的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)流程，它們的流程圖如圖2所示。對(duì)于資料共享模塊，教師和學(xué)生無需登錄，可以直接瀏覽資料列表并下載資料。如果教師和學(xué)生希望上傳資料，則必須先登錄，否則顯示登陸提示信息。對(duì)于課程互動(dòng)模塊，教師和學(xué)生無需登錄就可以瀏覽最新問題列表，查看問題內(nèi)容。如果要查看本人提出的問題，并且希望提出新的問題和回復(fù)問題，則必須進(jìn)行登錄，未登錄的情況下會(huì)顯示登陸提示信息。對(duì)于作業(yè)中心模塊，教師和學(xué)生必須登錄后才能訪問該模塊，否則顯示登錄提示信息。登陸后，判斷登錄用戶是教師還是學(xué)生。如果是教師，可以進(jìn)行作業(yè)的布置、查看、修改和批改等作業(yè)管理功能。如果是學(xué)生，則可以進(jìn)行作業(yè)的查看、完成和提交。

(a)資料共享模塊

(b)課程互動(dòng)模塊

(c)作業(yè)中心模塊 圖2　功能模塊流程圖

本網(wǎng)站涉及很多數(shù)據(jù)庫，因此，詳細(xì)設(shè)計(jì)的另一個(gè)任務(wù)是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和建立。本網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫使用到的表如表1所示。合理設(shè)置這些表的功能和屬性，同時(shí)建立不同表之間的關(guān)系，是網(wǎng)站能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵問題。這里以作業(yè)中心為例，詳細(xì)說明表的設(shè)計(jì)。教師通過作業(yè)中心布置作業(yè)，所有作業(yè)信息放在一張表中，如表2所示。作業(yè)表包含作業(yè)id、作業(yè)標(biāo)題、所在章節(jié)、作業(yè)題目、所屬班級(jí)、創(chuàng)建日期、開始做作業(yè)的時(shí)間以及作業(yè)提交的截止時(shí)間。作業(yè)id作為主鍵，唯一標(biāo)識(shí)本次作業(yè)，避免不同作業(yè)的混淆。所屬班級(jí)作為外鍵，反映了作業(yè)和班級(jí)之間的聯(lián)系。學(xué)生通過作業(yè)中心完成并提交作業(yè)，學(xué)生作的答案以及教師的批改結(jié)果放在另一張表中，如表3所示。作業(yè)答案表包含用戶id、作業(yè)id、學(xué)生作的答案、成績、評(píng)語和創(chuàng)建日期。用戶id和作業(yè)id同時(shí)作為主鍵和外鍵，既唯一標(biāo)識(shí)學(xué)生作的答案，又反映了作業(yè)答案和用戶及作業(yè)之間的聯(lián)系。

表1　網(wǎng)站使用到的表

表2　作業(yè)表

表3　作業(yè)答案表

4代碼設(shè)計(jì)

根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果，就可以對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)。[7～9]本網(wǎng)站采用PHP語言進(jìn)行編碼。PHP語言是一種服務(wù)器端HTML嵌入式腳本描述語言，其最大特色在于在網(wǎng)頁上對(duì)數(shù)據(jù)庫操作的方便性。此外，PHP語言具有支持多種系統(tǒng)平臺(tái)、版本更新速度快、容易與現(xiàn)有網(wǎng)頁整合、幾乎完整的包括所有網(wǎng)站所需要的功能以及系統(tǒng)移植速度快等特點(diǎn)。[10～12]因此，采用PHP語言實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站功能是可行的并且是方便的。本網(wǎng)站最大的特色在于作業(yè)中心模塊，教師可以在網(wǎng)上布置并修改作業(yè)，學(xué)生可以在網(wǎng)上完成，最后教師在網(wǎng)上批改，整個(gè)過程完全在線處理。本節(jié)以教師布置及修改作業(yè)為例，詳細(xì)說明如何利用PHP語言進(jìn)行編碼。教師布置及修改作業(yè)的代碼如下：首先進(jìn)行權(quán)限檢查，只有教師才能布置作業(yè)；其次輸入作業(yè)的相關(guān)信息，如作業(yè)標(biāo)題、所在章節(jié)、班級(jí)、作業(yè)內(nèi)容和完成時(shí)限等等，系統(tǒng)自動(dòng)獲取當(dāng)前時(shí)間。作業(yè)布置及修改成功后，學(xué)生登錄網(wǎng)站點(diǎn)擊我的作業(yè)，就會(huì)看到新的作業(yè)。

//教師布置、修改作業(yè)代碼

case "create" :

//判斷用戶權(quán)限，不是教師不能布置作業(yè)，并提示警示信息

if ($user ["power"] < 1) {

echoInfoPage("只有教師才能布置作業(yè)", "權(quán)限不足");

} else {

//布置作業(yè)

$homework_model = new Homework($base);

if (!isset($_POST ["hwid"])) {

//系統(tǒng)自動(dòng)獲取當(dāng)前時(shí)間作為布置作業(yè)時(shí)間

$edate = date("Y-m-d", strtotime("+". $_POST ["time_limit"]. " day"));

//編輯所布置作業(yè)的標(biāo)題、所屬章節(jié)、分配班級(jí)、作業(yè)內(nèi)容等

$homework_model->add($_POST ["title"], $_POST ["chapter"], getPostContent(), $_POST ["class"], $edate);

echoInfoPage("作業(yè)布置成功", "添加完成");

} else {

//修改作業(yè)

//系統(tǒng)自動(dòng)獲取當(dāng)前時(shí)間作為修改所布置作業(yè)時(shí)間

$edate = date("Y-m-d", strtotime($homework ["edate"]. "+". $_POST ["time_limit"]. " day"));

$homework = $homework_model->get_by_hwid($_GET ["hwid"]);

//修改所布置作業(yè)的標(biāo)題、所屬章節(jié)、分配班級(jí)、作業(yè)內(nèi)容等

$homework_model->update($_POST ["hwid"], $_POST ["title"], $_POST ["chapter"], getPostContent(), $_POST ["class"], $edate);

echoInfoPage("修改完成");

}

(1)菌株。菌株CEH-ST79分離自察爾汗鹽湖湖水樣品，保存于本實(shí)驗(yàn)室，并于2016年保存于廣東省微生物菌種保藏中心，保藏編號(hào)為GDMCC NO.： 60079。3株馬鈴薯干腐病病原菌Fusarium sp.由本實(shí)驗(yàn)室分離保存，其中馬鈴薯干腐病病原菌青9A-4-13和青9A-5-2分離自馬鈴薯青薯9號(hào)，病原菌65B-2-6分離自下寨65號(hào)。供試馬鈴薯品種為青薯2號(hào)。

}

break;

5界面展示

使用與PHP編程語言相對(duì)應(yīng)的高效服務(wù)器配置工具phpStudy 2013在本機(jī)搭建服務(wù)器，本節(jié)展示操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站的首頁及重要的功能模塊，包括算法演示、資料共享、課程互動(dòng)和作業(yè)中心。

5.1網(wǎng)站首頁

網(wǎng)站首頁如圖3所示。在首頁中，可以直接瀏覽課程介紹、教師簡介、最新通知、最新話題以及常見問題，可以直接下載講義等教學(xué)資料，可以通過登錄進(jìn)入資料共享、課程互動(dòng)和作業(yè)中心等模塊，實(shí)現(xiàn)資料上傳、交流答疑以及作業(yè)在線提交與批改等功能，也可以通過鏈接進(jìn)入其它常用網(wǎng)站?？梢姡揪W(wǎng)站界面美觀，操作方便，功能全面，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的教學(xué)環(huán)節(jié)。

圖3　操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站首頁

圖4　算法演示模塊界面

5.2算法演示模塊

算法演示模塊的界面如圖4所示。在該界面中，教師和學(xué)生可以演示操作系統(tǒng)的經(jīng)典算法，如進(jìn)程調(diào)度算法、基于時(shí)間片的進(jìn)程調(diào)度算法、預(yù)防進(jìn)程死鎖的銀行家算法、動(dòng)態(tài)分區(qū)分配算法、頁面置換算法和磁盤調(diào)度算法。演示過程具體形象，交互性強(qiáng)，可以設(shè)置不同的參數(shù)，觀察相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，便于教師講解算法原理，也便于學(xué)生理解和掌握操作系統(tǒng)的基本概念和方法。

5.3資料共享模塊

資料共享模塊界面如圖5所示，包括資料列表、上傳文件和下載文件。所有資料根據(jù)其類別放在資料列表中的不同文件夾中，便于上傳、下載和整理。教師和學(xué)生登錄后可以把有用資料上傳至資料列表中；教師和學(xué)生無需登錄，可以直接下載資料列表中的文件。登錄后使用上傳功能便于資料的管理，而不需登錄直接下載則方便教師和學(xué)生使用資料。

(a)資料列表

(b)上傳文件

(c)下載文件

5.4課程互動(dòng)模塊

課程互動(dòng)模塊的界面如圖6所示，包括問題列表、提出問題和回復(fù)問題。學(xué)生可以在這里提出問題，教師可以在線解答。點(diǎn)擊“我要提問”，當(dāng)前登錄用戶就可以提出問題。如果沒有登錄，系統(tǒng)會(huì)提示先登錄然后才能提問。點(diǎn)擊“我的問題”，會(huì)顯示當(dāng)前登陸用戶提出的所有問題，并按時(shí)間降序排列顯示。如果沒有登錄，系統(tǒng)會(huì)提示先登錄然后才能查看自己提出的問題。點(diǎn)擊“最新問題”，不需登錄直接顯示教師和學(xué)生提出的所有問題，并按時(shí)間降序排列。用戶登錄后，可以對(duì)問題進(jìn)行回復(fù)?？梢?，課程互動(dòng)模塊既能瀏覽問題，又能提出問題，還能針對(duì)某一問題做出回復(fù)，便于學(xué)生之間的交流，也便于教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，有針對(duì)性的給出解答和輔導(dǎo)。

(a)問題列表

(b)提出問題

(c)回復(fù)問題

5.5作業(yè)中心模塊

作業(yè)中心模塊界面如圖7所示，包括教師布置作業(yè)、學(xué)生提交作業(yè)和教師批改作業(yè)三部分。為便于管理，并保證作業(yè)的安全性，作業(yè)中心模塊的所有功能必須在登錄后才能完成。只有教師才能布置作業(yè)，布置作業(yè)時(shí)需要填寫作業(yè)標(biāo)題、內(nèi)容、章節(jié)、班級(jí)以及時(shí)限等信息。教師布置作業(yè)完畢后，學(xué)生可以在我的作業(yè)中進(jìn)行查看。學(xué)生在我的作業(yè)列表中點(diǎn)擊未提交的作業(yè)后，就可以看到作業(yè)的詳細(xì)信息，可以直接在界面上編輯進(jìn)行回答，編輯完畢后點(diǎn)擊提交按鈕，將作業(yè)提交給教師。學(xué)生完成作業(yè)提交后，教師在作業(yè)列表中選擇要批改的作業(yè)批次，點(diǎn)擊批改按鈕，進(jìn)行作業(yè)批改，并給出評(píng)語和分?jǐn)?shù)?？梢?，作業(yè)中心模塊可以在線實(shí)現(xiàn)作業(yè)的布置與批改，縮短了作業(yè)反饋的周期，提高了作業(yè)環(huán)節(jié)的效率，方便教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題并進(jìn)行改進(jìn)。

(a)布置作業(yè)

(b) 提交作業(yè)

(c) 批改作業(yè)

6結(jié)語

本文開發(fā)了操作系統(tǒng)的教學(xué)網(wǎng)站，作為傳統(tǒng)教學(xué)方式的有益補(bǔ)充。本文按照軟件工程的一般步驟，依次對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行了需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和代碼設(shè)計(jì)。需求分析從用戶的角度分析了網(wǎng)站應(yīng)具有的功能，概要設(shè)計(jì)從宏觀角度確定了網(wǎng)站的結(jié)構(gòu)框架、功能模塊和不同用戶的訪問權(quán)限，詳細(xì)設(shè)計(jì)明確了每個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)流程以及網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，代碼設(shè)計(jì)則使用高效的PHP語言完成網(wǎng)站的編碼。最后，本文給出了算法演示、資料共享、課程互動(dòng)和作業(yè)中心等主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)界面，并簡要說明了各個(gè)模塊的使用方法。操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站界面美觀，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)，具有算法演示、資料共享、疑問解答和作業(yè)在線布置、提交與批改等功能，能夠滿足教師和學(xué)生的實(shí)際需求，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足，提高教學(xué)效率，可以作為課堂教學(xué)的有效輔助工具。操作系統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站的開發(fā)，為課程的遠(yuǎn)程在線教學(xué)提供了必要的準(zhǔn)備工作。

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責(zé)任編輯：劉琳

Development of Operation System Teaching Website Based on PHP Language

SUN Zengguo, YANG Liu

(College of Computer Science and Technology, Huaqiao University, Xiamen 361021, China)

Abstract：Aiming at the drawbacks of traditional classroom teaching, this paper develops a operation system teaching website, the design and implementation of which are completed by requirement analysis, summary design, detailed design and code design successively based on PHP language. This website with the beautiful interface, convenient operation and strong practicability has the functions of algorithm demonstration, resource sharing, question solution and homework on-line submit and correction, which can satisfy the practical needs of teachers and students and improve the teaching efficiency obviously, so it can be regarded as an assistant tool for classroom teaching.

Keywords：PHP language; operation system teaching website; requirement analysis; summary design; detailed design; code design