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        計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)網(wǎng)站設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2016-11-07 21:42:02唐堅(jiān)剛張沈兵
        軟件導(dǎo)刊 2016年9期
        關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

        唐堅(jiān)剛++張沈兵

        摘要:計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)網(wǎng)站以課外輔助教學(xué)過程需求為依據(jù)而設(shè)計(jì)。分析了課外輔助教學(xué)過程中教與學(xué)的流程,從軟件工程角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了功能性的需求分析,并利用UML建模技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。采用MVC設(shè)計(jì)模式,基于PHP語言和MySQL數(shù)據(jù)庫技術(shù),設(shè)計(jì)開發(fā)了B/S架構(gòu)下的交互式課外輔助教學(xué)網(wǎng)站的客戶端應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)可以分為用戶管理模塊、課程管理模塊、在線聊天模塊、在線測(cè)試模塊等,搭建了符合實(shí)踐應(yīng)用需求的網(wǎng)站平臺(tái)。系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用使得計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的教學(xué)資源具有了開放性,同時(shí)擴(kuò)展了學(xué)生自主學(xué)習(xí)途徑,增加了師生間教學(xué)交流機(jī)會(huì),為提高計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量起到了良好作用。

        關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)輔助教學(xué);MySQL;MVC框架;UML

        DOIDOI:10.11907/rjdk.161527

        中圖分類號(hào):TP319

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)文章編號(hào):16727800(2016)009011103

        基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目:

        作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介:唐堅(jiān)剛(1962-),男,上海人,上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理、網(wǎng)絡(luò)安全、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù);張沈兵(1990-),男,江蘇南京人,上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院碩士研究生,研究方向?yàn)閿?shù)字圖象處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。

        0引言

        由于上課時(shí)段和地點(diǎn)不靈活,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維能力被限制[1],并且,大學(xué)教師任務(wù)繁重,與學(xué)生課后接觸較少,因此,要重視大學(xué)課外輔助教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的整合與共享,增進(jìn)了學(xué)生與教師之間的聯(lián)系和溝通,有效地提高了教學(xué)質(zhì)量[2]。構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的課外輔助教學(xué)系統(tǒng),使得計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教育資源共享變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),有利于計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教育方式改革的發(fā)展[3]。

        1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

        網(wǎng)絡(luò)教學(xué)起源于西方,與國(guó)內(nèi)相比,國(guó)外網(wǎng)絡(luò)教學(xué)發(fā)展迅速,已在英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)廣泛開展,歐盟、加拿大、日本、瑞典及其它國(guó)家的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也呈現(xiàn)出強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭。

        目前,國(guó)外影響較大的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)有[4]:①WEBCT(WEB Course Tools):它是一個(gè)服務(wù)器程序,負(fù)責(zé)課程開發(fā)和教學(xué)內(nèi)容發(fā)布;②Blackboard:它是在線教學(xué)管理平臺(tái),以課程為中心集成了網(wǎng)絡(luò)“教”與“學(xué)”的過程,為教師和學(xué)生進(jìn)行不同課程的學(xué)習(xí)和交流提供了網(wǎng)上虛擬環(huán)境。

        與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)起步較晚。目前,我國(guó)基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的發(fā)展建設(shè),總結(jié)起來主要有3個(gè)特點(diǎn)[5]:①網(wǎng)站平臺(tái)已具一定規(guī)模,以高校的精品課程建設(shè)為首,帶動(dòng)專業(yè)課程教學(xué)網(wǎng)站的發(fā)展;②適合自主學(xué)習(xí)的教學(xué)平臺(tái)在不斷豐富和完善;③輔助教學(xué)平臺(tái)注重與常規(guī)教學(xué)資源相互融合,降低成本,提高質(zhì)量。

        2網(wǎng)站總體設(shè)計(jì)

        為更好地滿足廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的需求,并更好地體現(xiàn)計(jì)算機(jī)課程助學(xué)網(wǎng)站的便捷性,本網(wǎng)站總體架構(gòu)采用B/S模式,再加上網(wǎng)站是搭建在開源平臺(tái)LAMP基礎(chǔ)之上,因此效率高、成本低、資源消耗少。

        網(wǎng)站總體邏輯結(jié)構(gòu)采用MVC模式,其MVC模式主要針對(duì)應(yīng)用型網(wǎng)站的開發(fā)過程,分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)服務(wù)層。網(wǎng)站總體架構(gòu)如圖1所示。

        3網(wǎng)站開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介

        網(wǎng)站基于LAMP[6](Linux操作系統(tǒng)、Apache[6]服務(wù)器、MySQL數(shù)據(jù)庫、PHP[7]編程語言)平臺(tái)開發(fā),總體架構(gòu)設(shè)計(jì)采用MVC[8]模式,并通過應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛的UML[9]統(tǒng)一建模語言對(duì)網(wǎng)站的功能模塊進(jìn)行建模。

        4網(wǎng)站功能需求分析

        網(wǎng)站按照用戶角色分為:匿名、管理員、教師和學(xué)生4類用戶。為了實(shí)現(xiàn)課外助學(xué)的目標(biāo),系統(tǒng)功能主要有:課程管理、在線聊天、討論區(qū)、資源設(shè)置、公告發(fā)布、在線測(cè)試等。本文將應(yīng)用UML統(tǒng)一建模語言對(duì)上述4種角色的用戶進(jìn)行分析,并以學(xué)生用戶為例建立用例圖。

        4.1匿名用戶功能

        匿名用戶能夠直接訪問網(wǎng)站的門戶主頁,并且能夠?yàn)g覽平臺(tái)首頁相關(guān)開放信息,主要信息包括課程列表、主頁公告、課程簡(jiǎn)介、本站概況等。然而,匿名用戶不可以進(jìn)行用戶信息查看、課程選修、在線測(cè)驗(yàn)等操作,必須注冊(cè)后才能擁有相關(guān)權(quán)限。

        4.2管理員功能

        系統(tǒng)管理員在登錄網(wǎng)站管理界面之后,能夠?qū)κ褂镁W(wǎng)站的用戶進(jìn)行管理,設(shè)定網(wǎng)站各用戶的使用權(quán)限;能完成對(duì)網(wǎng)站的基本框架設(shè)計(jì),如建立教學(xué)活動(dòng)區(qū)域,分別設(shè)置討論區(qū)、作業(yè)版塊、測(cè)試版塊和聊天室等;對(duì)專業(yè)課程和資源設(shè)置進(jìn)行管理;同時(shí)管理員還能在網(wǎng)站中發(fā)布相應(yīng)公告,并對(duì)網(wǎng)站各部分進(jìn)行相應(yīng)維護(hù)。

        4.3教師功能

        教師在登錄網(wǎng)站后,能夠?yàn)g覽教學(xué)活動(dòng)區(qū)、資源管理、課程管理等版塊。在課程管理中,教師可以對(duì)課程信息、公告信息、課程教學(xué)文件、試題庫、作業(yè)信息進(jìn)行相關(guān)操作;還能向?qū)W生推薦學(xué)習(xí)資源,以對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行分層教學(xué),達(dá)到循循善誘、因材施教的效果;可以進(jìn)行發(fā)回作業(yè)操作,讓學(xué)生能夠在已經(jīng)被教師批改過的作業(yè)上進(jìn)行訂正和完善;具備組織學(xué)生答疑與討論的權(quán)限;能夠在學(xué)生學(xué)習(xí)一段時(shí)間之后組織在線考試,網(wǎng)站系統(tǒng)可以輔助實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)卷,并將成績(jī)生成報(bào)表形式,教師能及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和學(xué)習(xí)情況。

        4.4學(xué)生功能

        如圖2所示,學(xué)生登錄系統(tǒng)后,可以申請(qǐng)課程,但是需要被教師授權(quán)后才可進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生能夠?yàn)g覽和下載該課程環(huán)境下的所有教學(xué)資源;在課后的空閑時(shí)間里,不但可以參與教師或其他同學(xué)發(fā)起的討論,而且能夠在聊天室中向教師提問,與教師進(jìn)行在線實(shí)時(shí)交流;學(xué)生可按不同的方式選擇在線提交作業(yè);學(xué)生能參加任課教師組織的在線測(cè)驗(yàn)并且能夠?qū)崟r(shí)查看到自己的成績(jī)。最后,通過用戶管理功能可對(duì)自己的個(gè)人密碼進(jìn)行設(shè)置和修改。

        5系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型創(chuàng)建

        5.1系統(tǒng)類圖創(chuàng)建

        類圖是UML建模語言中靜態(tài)圖的一種,能夠顯示模型的靜態(tài)結(jié)構(gòu),特別是在模型中出現(xiàn)過的類、類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及類與類之間的關(guān)系等。通過對(duì)上述系統(tǒng)的功能模塊分析,系統(tǒng)中應(yīng)創(chuàng)建用戶類、課程類、資源類等多個(gè)類,如圖3所示。

        5.2系統(tǒng)時(shí)序圖創(chuàng)建

        時(shí)序圖通過敘述各對(duì)象之間進(jìn)行消息發(fā)送時(shí)的先后次序,顯示的是為實(shí)現(xiàn)某個(gè)目標(biāo)一組對(duì)象之間進(jìn)行交互的行為。本文將簡(jiǎn)單介紹新用戶注冊(cè)、教師添加試題及教師添加課程功能模塊的時(shí)序圖分析過程,并以其中一個(gè)功能模塊為例,作出時(shí)序圖。

        新用戶注冊(cè)的對(duì)象和邊界類為:新用戶、注冊(cè)界面、超級(jí)管理員、數(shù)據(jù)庫、激活賬號(hào)界面;教師添加試題的對(duì)象和邊界類為:教師、選擇類型界面、試題內(nèi)容界面、數(shù)據(jù)庫,如圖4所示,教師添加課程的對(duì)象和邊界類為:被授權(quán)用戶(教師)、添加/修改課程界面、編輯課程設(shè)定界面、數(shù)據(jù)庫。

        5.3系統(tǒng)活動(dòng)圖創(chuàng)建

        活動(dòng)圖是一種動(dòng)態(tài)的UML圖中,用來說明業(yè)務(wù)用例的實(shí)現(xiàn)過程。本文簡(jiǎn)單介紹3個(gè)業(yè)務(wù)活動(dòng)圖的分析過程,并說明其各自任務(wù)及活動(dòng)過程,3個(gè)業(yè)務(wù)分別是新用戶注冊(cè)、教師添加試題及教師添加課程。

        新用戶注冊(cè)主要完成游客的注冊(cè)功能,通過錄入和驗(yàn)證用戶名,來記錄更多個(gè)人注冊(cè)信息,若成功通過驗(yàn)證則結(jié)束操作,反之則需要重新進(jìn)行用戶名的錄入和驗(yàn)證;教師添加試題主要完成試卷題目的添加工作,通過新建試題并選擇試題類型,來記錄題目詳細(xì)信息,若驗(yàn)證成功,并保存試題信息后,結(jié)束操作,否則要再次進(jìn)行新建試題操作;如圖5所示,教師添加課程主要完成課程的添加工作,并記錄課程詳細(xì)信息。

        6數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ER圖設(shè)計(jì)

        數(shù)據(jù)庫[10]是整個(gè)網(wǎng)站的核心部分,網(wǎng)站所有功能的實(shí)現(xiàn)都依賴于數(shù)據(jù)庫。在對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要理清各個(gè)關(guān)系間的邏輯關(guān)系,合理組織數(shù)據(jù),構(gòu)造優(yōu)化的數(shù)據(jù)邏輯模式和物理結(jié)構(gòu),并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用網(wǎng)站,使得網(wǎng)站可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲(chǔ)及管理,以便滿足用戶的不同使用需求,包括信息管理及數(shù)據(jù)操作方面的需求[11]。本文給出了與網(wǎng)站超級(jí)管理員有關(guān)的所有實(shí)體間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)關(guān)系,對(duì)網(wǎng)站超級(jí)管理員、學(xué)生和教師實(shí)體間數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,并作出與教師相關(guān)的各實(shí)體間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的ER圖。

        網(wǎng)站超級(jí)管理員在網(wǎng)站運(yùn)行中會(huì)調(diào)用教師、學(xué)生等其它實(shí)體的數(shù)據(jù)庫,并且對(duì)這些實(shí)體的數(shù)據(jù)庫擁有修改權(quán)限。學(xué)生作為網(wǎng)站的主要使用者,涉及的數(shù)據(jù)庫主要有課程數(shù)據(jù)庫、個(gè)人信息數(shù)據(jù)庫、課程資料數(shù)據(jù)庫等。如圖6所示,教師調(diào)用學(xué)生、班級(jí)、課程等多個(gè)數(shù)據(jù)庫,其中包括教師的個(gè)人信息數(shù)據(jù)庫。

        7結(jié)語

        網(wǎng)站根據(jù)用戶功能需求,通過UML統(tǒng)一建模語言進(jìn)行分析建模,接著使用PHP編程語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能界面,最終完成整個(gè)網(wǎng)站系統(tǒng)的搭建。網(wǎng)站的成功建立,使得計(jì)算機(jī)的課程教學(xué)內(nèi)容得到了延伸和拓展,增加了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的途徑。希望能美化網(wǎng)站頁面,提高網(wǎng)站的擴(kuò)展性,并加強(qiáng)不同瀏覽器下的兼容性,最終目標(biāo)是網(wǎng)站能夠朝著智能型、界面友好型輔助教學(xué)網(wǎng)站的方向發(fā)展。

        參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn):

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        責(zé)任編輯(責(zé)任編輯:孫娟)

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