基于工作流的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

周雪云

廣州白云工商高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州 510450

0 引言

當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)主要還是關(guān)注在以下幾方面：其一是通過(guò)網(wǎng)頁(yè)給學(xué)習(xí)者提供教學(xué)材料和有關(guān)資料，以及與其他的有關(guān)教育網(wǎng)連接；其二是除了在網(wǎng)上提供學(xué)習(xí)材料外，還要求學(xué)習(xí)者通過(guò)電子郵件、電子公告欄、網(wǎng)上練習(xí)和測(cè)量進(jìn)行異步雙向交流。

分析目前的這些網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，存在著一些明顯的不足，我們認(rèn)為這集中體現(xiàn)在以下這些方面：1）學(xué)習(xí)者和系統(tǒng)的交互性不夠；2）對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程的關(guān)注不夠。無(wú)法有效的制訂學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程；3）對(duì)學(xué)習(xí)者之間的協(xié)作支持不夠；4）課程和課件內(nèi)容的開(kāi)發(fā)效率不高，課程和課程之間的缺乏良好的支持和協(xié)作，這就加重了教師的不必要的重復(fù)工作。

因此，本文引進(jìn)了“工作流”這一技術(shù)工具，重新設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。本文試圖通過(guò)工作流技術(shù)改造當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)流程，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

工作流作為“業(yè)務(wù)過(guò)程的部分或整體在計(jì)算機(jī)應(yīng)用環(huán)境下的自動(dòng)化工具”[1]，它能夠使“多個(gè)參與者之間按照某種預(yù)定義的規(guī)則傳遞文檔、信息或任務(wù)的過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行”[2]。結(jié)合工作流，使得我們能夠更好的重構(gòu)教學(xué)的流程設(shè)計(jì)和協(xié)同教師與學(xué)習(xí)者的行為。

1 系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

1.1 本文主要采用了RUP作為主要的軟件工程方法

采用了工作流系統(tǒng)和jBPM技術(shù)?？梢哉f(shuō)jBPM是在近些年來(lái)在Java領(lǐng)域異軍突起的一個(gè)工作流管理系統(tǒng)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)軟件體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展和本文采用的架構(gòu)

本系統(tǒng)采用的正是基于Java Web相關(guān)技術(shù)的三層B/S技術(shù)。而且采用了Spring、Hibernate和Struts等有影響力的開(kāi)源技術(shù)作為應(yīng)用服務(wù)器中業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。然后在此基礎(chǔ)上集成，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向教學(xué)的工作流系統(tǒng)。

1.3 采用的其他主要相關(guān)技術(shù)介紹

本系統(tǒng)還采用了Spring、Hibernate和Struts技術(shù)，本文就采用Struts（版本：1.2.9）作為Web端開(kāi)發(fā)的MVC架構(gòu)。

2 系統(tǒng)的功能需求分析

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的主要參與者有3種，分別是管理員、學(xué)習(xí)者和教學(xué)者。該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的主要任務(wù)是：管理員能夠通過(guò)后臺(tái)管理來(lái)管理各種教學(xué)資源；學(xué)生通過(guò)該平臺(tái)能夠獲得有關(guān)課程的信息，并且能及時(shí)獲得其想要的反饋；而教師通過(guò)該平臺(tái)能夠很好的掌握學(xué)生的情況，控制學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，達(dá)到最優(yōu)的學(xué)習(xí)效果。以下將逐個(gè)模塊進(jìn)行分析。

1）學(xué)生模塊：在學(xué)生模塊里，學(xué)員可以進(jìn)行課程學(xué)習(xí)、課程討論、完成作業(yè)等學(xué)習(xí)活動(dòng)，也可以發(fā)布消息，管理個(gè)人資料與信息；

2）教師模塊：在教師模塊里，教師可以發(fā)布課程、動(dòng)態(tài)的更改課程內(nèi)容，可以對(duì)學(xué)生提交的作業(yè)進(jìn)行批改并回饋給學(xué)生；

3）管理員模塊：管理員模塊主要用于對(duì)系統(tǒng)級(jí)的信息進(jìn)行管理和查看。

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和總體設(shè)計(jì)

本文采用的是三層的B/S架構(gòu)?？蛻舳耸褂糜斡[器進(jìn)行訪問(wèn)，Web服務(wù)器端使用開(kāi)源的tomcat軟件。而應(yīng)用服務(wù)器的基礎(chǔ)也是有tomcat提供的servlet容器所支持。而且該系統(tǒng)是一個(gè)典型的SSH（Struts、Spring和Hibernate）系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)的各個(gè)模塊的協(xié)作關(guān)系和工作原理如圖1所示，用戶通過(guò)瀏覽器提交的請(qǐng)求將首先被Struts分派到合適的Action，然后再分派到合適的業(yè)務(wù)邏輯層組件和持久層組件。

圖1 系統(tǒng)的工作原理

為了實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)的流程化，我們引入了工作流引擎——jBPM。同時(shí)將底層的jBPM接口進(jìn)行了初步的封裝。我們將經(jīng)過(guò)封裝后的組件命名為jBPMHelper。業(yè)務(wù)層調(diào)用jBPMHelper完成業(yè)務(wù)邏輯，而jBPMHelper調(diào)用工作流引擎，工作流引擎調(diào)用持久層的相應(yīng)服務(wù)來(lái)完成其相應(yīng)針對(duì)問(wèn)題域。

3.2 系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

本文只對(duì)工作流相關(guān)設(shè)計(jì)和學(xué)生模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，其它模塊未作詳細(xì)設(shè)計(jì)。

3.2.1 工作流相關(guān)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)中，工作流流程主要涉及的是課程學(xué)習(xí)和作業(yè)這兩方面。我們分別對(duì)課程和作業(yè)這兩方面進(jìn)行了流程建模。同時(shí)，為了更好的執(zhí)行工作流相關(guān)任務(wù)，我們對(duì)jBPM進(jìn)行了進(jìn)一步的封裝。

首先，在抽象上，我們將課程學(xué)習(xí)內(nèi)容被劃分為一個(gè)一個(gè)的基本元素。一般來(lái)說(shuō)，一門課程的基本元素是“學(xué)”——即內(nèi)容（包括文字、圖片和視頻等），“練”和“考”——即各種題目。

從學(xué)習(xí)者看來(lái)，在該系統(tǒng)上的學(xué)習(xí)過(guò)程就可以看成是這幾種基本元素按照一定順序的排列。這樣，通過(guò)對(duì)課程元素的抽象和引入工作流系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)課程學(xué)習(xí)過(guò)程和內(nèi)容的動(dòng)態(tài)配置和復(fù)用。課程的流程就如圖2所示：

圖2 課程的流程定義示意

而系統(tǒng)的另一個(gè)重要方面：而在實(shí)際系統(tǒng)的協(xié)作型作業(yè)當(dāng)中，我們是把參與作業(yè)的各個(gè)學(xué)生建模成工作流中Task，一個(gè)學(xué)生對(duì)應(yīng)一個(gè)Task，并將Task對(duì)應(yīng)的actor來(lái)對(duì)應(yīng)學(xué)生的信息。當(dāng)流程來(lái)到某一個(gè)Task的時(shí)候，就會(huì)將Task分配給actor對(duì)應(yīng)的學(xué)生，該學(xué)生的待處理任務(wù)中就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)前的Task。只有當(dāng)前的Task完成，流程才能繼續(xù)下去。而系統(tǒng)也會(huì)讀取這個(gè)Task展現(xiàn)給合適的學(xué)生進(jìn)行完成。這就從而實(shí)現(xiàn)了作業(yè)在不同的學(xué)生中流轉(zhuǎn)的目的。如圖3所示：

圖3 作業(yè)的流程定義示意

本文的流程主要使用開(kāi)源的jBPM來(lái)實(shí)現(xiàn)。業(yè)務(wù)邏輯依靠jBPM提供的API來(lái)對(duì)工作流引擎進(jìn)行操作。為了方便操作，我們將jBPM的相關(guān)功能進(jìn)行了進(jìn)一步的封裝為jBPMHelper。jBPMHelper的主要功能是完成和教學(xué)業(yè)務(wù)邏輯有關(guān)的流程定義、促發(fā)和執(zhí)行等任務(wù)。

3.2.2 學(xué)生模塊的設(shè)計(jì)

圖4 學(xué)生模塊的功能結(jié)構(gòu)圖

學(xué)生首先要在系統(tǒng)中注冊(cè)一個(gè)賬號(hào)。學(xué)生注冊(cè)后，由系統(tǒng)管理員審核是否通過(guò)。當(dāng)學(xué)生有了合法的賬號(hào)之后，就可以使用系統(tǒng)的各種功能了。學(xué)生模塊的功能結(jié)構(gòu)圖4所示。

4 結(jié)論

在本論文中，我們首先討論了當(dāng)前在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并著重分析了其不足之處。然后引入工作流系統(tǒng)，構(gòu)建了一種新的教學(xué)模式和協(xié)作型的學(xué)習(xí)模式。最后在這個(gè)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。在這個(gè)過(guò)程中，本文還對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)有關(guān)的軟件工程理論、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和相關(guān)的軟件技術(shù)進(jìn)行了介紹、研究和探討，而且參照了軟件工程的相關(guān)理論進(jìn)行項(xiàng)目管理、開(kāi)發(fā)和測(cè)試。當(dāng)然，該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)存在一些不足的地方。今后，還需進(jìn)一步的研究：1）探討新的教學(xué)模式和策略；2）可以考慮充分利用該系統(tǒng)遺留下來(lái)的各種數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘等各種方法研究學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)；3）在系統(tǒng)中課程的定制和協(xié)作型學(xué)習(xí)的流程定制的方法還是略顯繁瑣，可以考慮采用實(shí)現(xiàn)圖形化的定制，這將極大的方便系統(tǒng)的操作者。

[1]嚴(yán)玫玫.建構(gòu)主義與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008(34)：106.

[2]羅海濱，范玉順，吳澄.工作流技術(shù)綜述[J].軟件學(xué)報(bào)，2000，11(7)：899-907.