基于J2EE架構(gòu)的化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳慶標(biāo) 孫麗美

內(nèi)蒙古民族大學(xué) 內(nèi)蒙古通遼 028000

化工基礎(chǔ)課程是高?；瘜W(xué)類專業(yè)普遍開設(shè)的一門基礎(chǔ)課程，在化學(xué)專業(yè)本科教學(xué)中具有舉足輕重的地位，是理論基礎(chǔ)到工程實(shí)際應(yīng)用的橋梁紐帶。尤其是化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，能夠培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。隨著化工技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，社會(huì)企業(yè)對(duì)化工專業(yè)人才的要求也越來(lái)越高。他們不僅要掌握化工基礎(chǔ)知識(shí)和化工新技術(shù)，還要具備創(chuàng)新意識(shí)和綜合實(shí)踐能力。這些變化對(duì)化工基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已經(jīng)不適應(yīng)這種新的要求。[1]

教學(xué)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化、信息化是教學(xué)模式更新的一條重要途徑，它有利于營(yíng)造“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的立體化教學(xué)環(huán)境，提供“時(shí)時(shí)、處處能學(xué)”的條件，加快和促進(jìn)知識(shí)的傳播和創(chuàng)新。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化、信息化的核心技術(shù)條件。[2]本文通過(guò)分析傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題，提出了構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的化工基礎(chǔ)課程教學(xué)平臺(tái)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力以及創(chuàng)新能力。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的主要問(wèn)題[3,4]

1.1 教學(xué)方法陳舊

傳統(tǒng)教學(xué)模式采用“教科書+黑板”的教學(xué)方式，教師在教學(xué)過(guò)程中占主導(dǎo)地位，學(xué)生只是被動(dòng)地接受，處于被動(dòng)地位。教師在講臺(tái)上枯燥的講解，學(xué)生在臺(tái)下昏昏欲睡，教學(xué)氣氛沉悶，教學(xué)效果欠佳，教學(xué)效率低下。課后教師答疑的時(shí)間有限，不能滿足學(xué)生的答疑需求。

1.2 不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

學(xué)生在課堂上被動(dòng)地接受知識(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的課堂教學(xué)使得學(xué)生產(chǎn)生依賴心理和思維惰性，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極地思考問(wèn)題。由于教學(xué)課時(shí)的限制，教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度受到限制，不利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

1.3 理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐脫鉤 [1]

傳統(tǒng)的化工基礎(chǔ)課程教學(xué)方法是課堂理論學(xué)習(xí)后，學(xué)生需要到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。由于時(shí)間和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，學(xué)生只是在實(shí)驗(yàn)員的演示后做簡(jiǎn)單的操作實(shí)驗(yàn)。化工實(shí)驗(yàn)設(shè)備較復(fù)雜，學(xué)生無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)真正掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作，導(dǎo)致理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐不能很好地結(jié)合。

2 化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)平臺(tái)作為信息技術(shù)與教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合的一種新的教學(xué)模式，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的形式和手段，賦予教學(xué)以新的含義，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)。

2.1 借助多媒體技術(shù)改變教學(xué)方法

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)借助先進(jìn)的信息技術(shù)與多媒體技術(shù)，給學(xué)生提供生動(dòng)有趣的教學(xué)課件，多感官刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒，提高學(xué)習(xí)興趣，降低被動(dòng)接受的逆反心態(tài)。學(xué)生借助教學(xué)平臺(tái)與教師實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動(dòng)，打破了教學(xué)時(shí)間的限制。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)使得教師獲得創(chuàng)造的自由，增強(qiáng)教師的效能感和價(jià)值感，有利于教師的成長(zhǎng)與進(jìn)步，使教師更好地履行自己的職責(zé)。

2.2 加強(qiáng)學(xué)生的技能培訓(xùn) 培訓(xùn)創(chuàng)新能力

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)狀況，選擇與自己學(xué)習(xí)特點(diǎn)、學(xué)習(xí)內(nèi)容相適應(yīng)的學(xué)習(xí)資源。遇到難懂的知識(shí)點(diǎn)，可以反復(fù)的學(xué)習(xí)，充分發(fā)展學(xué)生的個(gè)性化、開發(fā)創(chuàng)新思維。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供更多的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)，使學(xué)生能夠充分掌握實(shí)驗(yàn)技巧和方法，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用，提高學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。

2.3 深化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

由于化工實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作復(fù)雜，學(xué)生難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)員簡(jiǎn)單的講解就掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作方法。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提供實(shí)驗(yàn)演示與實(shí)驗(yàn)仿真功能，學(xué)生提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的操作步驟與過(guò)程，可以反復(fù)的學(xué)習(xí)，做到爛熟于心。掌握操作過(guò)程后，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真功能進(jìn)行反復(fù)操作，充分掌握實(shí)驗(yàn)步驟，避免學(xué)生真正操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備時(shí)手忙腳亂的現(xiàn)象，同時(shí)有效避免實(shí)驗(yàn)中的安全隱患。

3 化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)平臺(tái)以資源為核心，為教師和學(xué)生提供一個(gè)開放的教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，方便學(xué)生實(shí)時(shí)在線學(xué)習(xí)，方便教師與學(xué)生之間進(jìn)行討論和答疑，同時(shí)提供實(shí)驗(yàn)課的視頻演示和實(shí)驗(yàn)仿真功能，方便學(xué)生提前了解和掌握實(shí)驗(yàn)課的操作步驟，提高學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上的動(dòng)手能力?；せA(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)遵循以下原則：合理性功能需求、穩(wěn)定的體系架構(gòu)、易使用和維護(hù)性。系統(tǒng)的功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

根據(jù)化工基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)包括以下功能模塊(如圖2所示)。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

3.1 理論教學(xué)管理

包括課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度、參考教材、課表等信息的發(fā)布和修改。學(xué)生可以瀏覽這些信息。

3.2 資源管理

包括教學(xué)課件、教學(xué)視頻、習(xí)題作業(yè)、考試題庫(kù)、課外資源等上傳。學(xué)生可以下載、瀏覽這些資源。

3.3 實(shí)驗(yàn)課程管理

(1)實(shí)驗(yàn)演示：教師使用Flash，Authware等多媒體軟件制作實(shí)驗(yàn)操作的演示視頻，并上傳到該教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以通過(guò)該平臺(tái)反復(fù)的學(xué)習(xí)與瀏覽，為實(shí)驗(yàn)課動(dòng)手實(shí)踐做準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)演示視頻允許學(xué)生下載，可以通過(guò)智能手機(jī)隨時(shí)觀看學(xué)習(xí)。(2)實(shí)驗(yàn)仿真：學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真軟件，提前模擬實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程，為實(shí)驗(yàn)課提前做好準(zhǔn)備。學(xué)生可以反復(fù)模擬操作，不存在損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及安全隱患。(3)實(shí)驗(yàn)課安排：教師將實(shí)驗(yàn)課分組情況、每組上課時(shí)間發(fā)布到教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以查詢自己的上課時(shí)間已經(jīng)分組。(4)實(shí)驗(yàn)課預(yù)約：學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)課預(yù)約功能提前預(yù)約實(shí)驗(yàn)課上課時(shí)間，教師在安排實(shí)驗(yàn)課時(shí)根據(jù)預(yù)約情況進(jìn)行安排。

3.4 師生互動(dòng)

教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間可以通過(guò)該功能模塊進(jìn)行問(wèn)題討論和答疑。學(xué)生課后有問(wèn)題，可以在該功能模塊上提出，教師在方便的時(shí)候就可以進(jìn)行答疑，其他學(xué)生也可以一起討論，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及對(duì)知識(shí)的理解深度。

3.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理員通過(guò)該功能模塊審核注冊(cè)用戶的 有效性、為注冊(cè)用戶分配權(quán)限等。

4 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)

4.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)基于B/S模式設(shè)計(jì)，使用者只要有瀏覽器就可以方便地使用該教學(xué)平臺(tái)，無(wú)須在本機(jī)做任何設(shè)置。系統(tǒng)采用MVC(模型-視圖-控制器)設(shè)計(jì)模式，把系統(tǒng)的輸入、輸出及操作分開，將應(yīng)用程序分為模型、視圖和控制器，分別擔(dān)負(fù)不同的功能，提高系統(tǒng)的可重用性、可擴(kuò)展性及系統(tǒng)開發(fā)效率。[5]該教學(xué)平臺(tái)的客戶端對(duì)應(yīng)體系結(jié)構(gòu)中的View層，在瀏覽器中由Jsp視圖和Html視圖實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面，處理用戶的輸入、輸出、提交請(qǐng)求及顯示返回的運(yùn)算結(jié)果。Controller層在體系結(jié)構(gòu)中處于核心地位，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行流程，是View層與Model層的中轉(zhuǎn)站，由Servlet實(shí)現(xiàn)。Controller層首先接收到View層的HTTP請(qǐng)求并進(jìn)行分析，然后決定調(diào)用Model層的具體業(yè)務(wù)處理邏輯和返回給客戶端的Jsp視圖或Html視圖。Model層實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯，由EJB與JavaBean實(shí)現(xiàn)，根據(jù)Controller層轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的用戶請(qǐng)求進(jìn)行相應(yīng)的處理并返回結(jié)果集。化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。[6]

圖3 平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

4.2 實(shí)現(xiàn)技術(shù)

化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)采用“Struts+Spring+Hibernate”的組合技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。Struts作為該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)視圖層的住框架，通過(guò)JSP頁(yè)面以及各種標(biāo)簽庫(kù)動(dòng)態(tài)顯示各種數(shù)據(jù)信息。Spring是該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的業(yè)務(wù)層主框架，通過(guò)業(yè)務(wù)接口、業(yè)務(wù)模型以及配置文件實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯。Hibernate實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的接口和模型，由Hibernate Api實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)象的持久化和事務(wù)管理。已有大量的文獻(xiàn)對(duì)SSH組合技術(shù)框架進(jìn)行過(guò)報(bào)道，在此不作過(guò)多的介紹，僅列出部分程序代碼。

以下是數(shù)據(jù)訪問(wèn)公共接口實(shí)現(xiàn)源代碼：

5 教學(xué)效果

化工基礎(chǔ)課程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式后取得了非常明顯的教學(xué)效果。通過(guò)多媒體教學(xué)課件提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，掌握了理論知識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)不再只是為了拿學(xué)分；還可以通過(guò)仿真軟件，提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課操作步驟，提高了化工設(shè)備操作技能，更深入地理解了化工過(guò)程的各個(gè)單元操作，化工知識(shí)面得到拓展。

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