郭超元

【摘 要】物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，自主學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)物理知識的理解，符合深度學(xué)習(xí)特征。本文針對中學(xué)物理的特點，遵循軟件工程的思想和方法，以技術(shù)框架為基礎(chǔ)，進(jìn)行了功能設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和核心功能設(shè)計。研究內(nèi)容解決了軟件開發(fā)的關(guān)鍵問題，能夠提高軟件開發(fā)的效率和質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理；自主學(xué)習(xí)平臺；開發(fā)；功能設(shè)計；數(shù)據(jù)設(shè)計；流程設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)

新課程改革以建構(gòu)主義理論和人本主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，遵循人類學(xué)習(xí)過程的認(rèn)知規(guī)律，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)激發(fā)學(xué)生潛能和自我實現(xiàn)的學(xué)習(xí)動機(jī)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對所學(xué)知識意義的主動建構(gòu)。重視學(xué)生的興趣和經(jīng)驗，挖掘?qū)W生的自主學(xué)習(xí)潛力，培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力。在課程的實施過程中，加強(qiáng)信息技術(shù)教育，培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)的意識和能力。物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在現(xiàn)代生活、社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。通過中學(xué)階段的物理教學(xué)，使學(xué)生比較全面地理解物理學(xué)基礎(chǔ)知識及其實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的觀察實驗?zāi)芰涂茖W(xué)思維能力。在物理教學(xué)中，要重視基本概念和規(guī)律，加強(qiáng)演示和學(xué)生實驗，密切聯(lián)系實際，不斷提升知識能力和綜合能力，適應(yīng)新世紀(jì)對人才的需求。

終身學(xué)習(xí)既是一種積極的生活態(tài)度，又是新世紀(jì)基本的生存素質(zhì)。隨著信息時代來臨，學(xué)生依靠課堂獲得的信息已經(jīng)不能適應(yīng)社會發(fā)展，終身學(xué)習(xí)成為時代主題，學(xué)校是培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)能力的主陣地。終身學(xué)習(xí)能力的核心是自主學(xué)習(xí)能力，自主學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，符合深度學(xué)習(xí)的特征?！拔磥淼奈拿げ辉偈遣蛔R字的人，而是不會學(xué)習(xí)的人”，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，以及會學(xué)習(xí)和想學(xué)習(xí)的思想意識，是學(xué)校教育義不容辭的責(zé)任。自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式依賴于自主學(xué)習(xí)平臺來實施，自主學(xué)習(xí)平臺以知識點為中心，以能力測試為手段，提供集教、學(xué)、練、考、評等功能于一體的網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)平臺。本文針對中學(xué)物理的特點，開發(fā)自主學(xué)習(xí)平臺，為提高中學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量、推進(jìn)素質(zhì)教育實施和培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力服務(wù)。

1 技術(shù)框架

JAVA和MS.NET是目前最為流行的軟件開發(fā)技術(shù)框架，本平臺選擇MS.NET框架。MS.NET框架（Microsoft .NET Framework）是基于Windows操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)工具，是集軟件開發(fā)、系統(tǒng)發(fā)布和網(wǎng)絡(luò)集成于一體的軟件開發(fā)平臺。MS.NET框架封裝了操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了與其他平臺的顯示技術(shù)、組件技術(shù)和數(shù)據(jù)技術(shù)的高度集成，便于開發(fā)人員建立Web應(yīng)用程序和Web服務(wù)，開發(fā)Internet應(yīng)用程序就像開發(fā)桌面程序一樣簡單。MS.NET框架主要由三個部分構(gòu)成：公共語言運行時（Common Language Runtime）、服務(wù)框架（Services Framework）和上層的兩類應(yīng)用模板——傳統(tǒng)的Windows應(yīng)用程序模板（Win Forms）和基于ASP.NET的面向Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序模板（Web Forms和Web Services）。MS.NET框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 MS.NET技術(shù)架構(gòu)

圖1中，.NET Framework類庫是生成.NET應(yīng)用程序、組件和控件的基礎(chǔ)，是基于命名空間（Namespace）的組織方式，提供了數(shù)據(jù)訪問操作功能，確保在短時間內(nèi)完成應(yīng)用程序開發(fā)；公共語言運行庫（Common Language Runtime）主要負(fù)責(zé)運行時的一些服務(wù)，包括內(nèi)存管理、即時編譯、公共類型系統(tǒng)和版本管理等。

2 功能設(shè)計

中學(xué)物理自主學(xué)習(xí)平臺主要由學(xué)生用戶、教師用戶、管理員用戶和家長用戶等四類用戶構(gòu)成，其中，學(xué)生用戶主要是使用資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師用戶主要是管理資源并指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，管理員用戶主要是系統(tǒng)維護(hù)和配置管理，家長用戶主要是了解和監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)。平臺由資源學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)空間、公共信息和系統(tǒng)維護(hù)等四大功能模塊構(gòu)成，其中，學(xué)習(xí)資源，用于管理各類中學(xué)物理學(xué)習(xí)資源，主要面向教師用戶；學(xué)習(xí)空間，用于實施自主學(xué)習(xí)的相關(guān)功能，主要面向?qū)W生用戶；公用信息，提供各種信息以及信息發(fā)布和交流等，面向所有用戶；系統(tǒng)維護(hù)，用于保障系統(tǒng)運行，面向管理員用戶。平臺功能構(gòu)成如圖2所示。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是軟件開發(fā)的重要工作，用于構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)存儲和訪問的有效性。通常的數(shù)據(jù)庫設(shè)計以需求分析為基礎(chǔ)，核心工作是數(shù)據(jù)存儲表的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。邏輯結(jié)構(gòu)依賴于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，本平臺基于MS.SqlServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

圖2 中學(xué)物理自主學(xué)習(xí)平臺功能結(jié)構(gòu)

由于涉及的數(shù)據(jù)存儲表較多，限于文章篇幅，本文以學(xué)習(xí)資源存儲為例進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖3所示。

圖3 物理學(xué)習(xí)資源的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系

圖3所示的物理學(xué)習(xí)資源的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，由資源類別（ResourceCategory）和資源文件（ResourceFile）兩個表構(gòu)成，兩個表之間是“一對多”的聯(lián)系，即一個“資源類別”存在多個“資源文件”，但一個“資源文件”只能對應(yīng)一個“資源類別”。兩個表之間的一對多聯(lián)系通過建立外關(guān)鍵字“FK_CategoryFile”維護(hù)，“資源類別代碼”是一端的主關(guān)鍵字和多端的外關(guān)鍵字?！百Y源類別”表由“資源類別代碼、資源類別名稱、資源類別說明”等三個字段構(gòu)成，“資源文件”表由“資源文件編碼、資源文件標(biāo)題、資源類別代碼、上傳日期時間、資源上傳人員、物理資源來源、搜索關(guān)鍵字、資源存儲路徑、資源使用工具、資源內(nèi)容簡介”等10個字段構(gòu)成。

4 核心功能流程

中學(xué)物理自主學(xué)習(xí)平臺的核心功能是在線學(xué)習(xí)模塊，學(xué)生使用平臺的大部分時間都是使用該模塊，該模塊的功能和性能直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，間接影響平臺的推廣和應(yīng)用前景。處理流程如圖4所示。

圖4 在線學(xué)習(xí)處理流程

對于圖4所示的在線學(xué)習(xí)處理流程，用戶進(jìn)入“學(xué)習(xí)平臺主頁”后，輸入“用戶名和密碼”，如果不正確，提示重新輸入，如果正確，顯示“系統(tǒng)主菜單”，用戶選擇“在線學(xué)習(xí)功能”后，進(jìn)入“在線學(xué)習(xí)頁面”，用戶選擇“在線學(xué)習(xí)方式”，搜索“在線學(xué)習(xí)資源”，選擇“在線學(xué)習(xí)資源”后，開始“物理在線學(xué)習(xí)”。在學(xué)習(xí)過程中和學(xué)習(xí)完成后，用戶可以重新在“系統(tǒng)主菜單”選擇其他功能，或退出系統(tǒng)。

5 開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)實現(xiàn)，主要涉及以下三項關(guān)鍵技術(shù)：

（1）數(shù)據(jù)訪問。ADO.NET是MS.NET提供的數(shù)據(jù)訪問模型，本平臺基于ADO.NET設(shè)計數(shù)據(jù)訪問類，通過重載，節(jié)省代碼，減少函數(shù)或過程名；通過封裝，可以不受代碼或程序的影響，只與當(dāng)前實例有關(guān)。

（2）頁面設(shè)計。頁面設(shè)計使用HTML設(shè)計頁面格式及鏈接信息。ASP.NET提供HTML控件和Web控件。HTML控件用于信息顯示，不具有方法和事件；Web控件在服務(wù)器端被解釋，創(chuàng)建了更高級別的抽象。

（3）報表輸出。報表輸出可以是屏幕預(yù)覽、文件存儲或打印機(jī)輸出。PrintDocument是MS.NET內(nèi)置的打印組件，但不適合于數(shù)據(jù)項太多的打印。本平臺使用水晶報表Crystal Report，提供靈活的功能。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]