精品資源共享課平臺建設(shè)研究*
——以“計算機(jī)組成原理”為例

紀(jì)祿平，陳 希，何 暢，蒲曉蓉，周曉慧

（1.電子科技大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都611731；2.西南財經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院 圖書館，四川 綿陽621000）

一、引言

“計算機(jī)組成原理”是一門計算機(jī)專業(yè)核心課程。根據(jù)《教育部關(guān)于國家精品開放課程建設(shè)的實施意見》（教高〔2011〕8號）和《教育部辦公廳關(guān)于印發(fā)〈精品資源共享課建設(shè)工作實施辦法〉的通知》（教高廳〔2012〕2號）精神，為了進(jìn)一步突出我校教學(xué)資源建設(shè)工作，促進(jìn)傳統(tǒng)教育教學(xué)觀念向信息化時代邁進(jìn)，引導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法在互聯(lián)網(wǎng)時代的不斷變革，推動課程教學(xué)資源通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段共建共享，以便提高本科環(huán)節(jié)的人才培養(yǎng)質(zhì)量，我校積極組織了包括“計算機(jī)組成原理”課程在內(nèi)的一批重點課程參與了四川省精品資源共享課的建設(shè)。

對于省級精品資源共享課的建設(shè)，除了配套的政策支持以外，教育主管部門還制定了具體的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求[1]，以對共享課中基本資源建設(shè)的結(jié)構(gòu)、格式與技術(shù)指標(biāo)，乃至元數(shù)據(jù)做出了明確規(guī)定，除此之外還對課程的拓展資源建設(shè)提出了詳細(xì)的技術(shù)要求。同時還要求精品資源共享課程的網(wǎng)上資源能覆蓋該課程的基本知識、基本概念和基本原理等內(nèi)容，要求其具有基礎(chǔ)性和科學(xué)性等特征，并嚴(yán)格遵守國家安全、保密和法律規(guī)定，且適合在互聯(lián)網(wǎng)上面向校內(nèi)外公開、共享使用。

為了滿足上述的各方面要求，實現(xiàn)課程資源的公開和共享使用，就需要結(jié)合課程建設(shè)目標(biāo)，基于現(xiàn)代信息技術(shù)手段，開發(fā)一個基于互聯(lián)網(wǎng)的課程資源共享平臺，為校內(nèi)外人員提供公平、公開和共享使用服務(wù)，這對促進(jìn)教學(xué)手段的多樣化發(fā)展、提升課程教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)方法的同行交流以及提高教師的教學(xué)水平和課程的教學(xué)質(zhì)量，都能起到重要作用。

目前，雖然我校的“計算機(jī)組成原理”課程已開通了網(wǎng)絡(luò)平臺，但普遍存在結(jié)構(gòu)陳舊、功能單一等問題，基本上不符合當(dāng)前資源共享課建設(shè)的要求，因此研究探索并開發(fā)符合資源共享課建設(shè)要求的課程網(wǎng)絡(luò)平臺，是十分必要且迫切的。

二、資源共享課平臺的建設(shè)需求

教育主管部門對精品資源共享課的建設(shè)做出了下列的具體需求規(guī)定[1]：

1.基本資源建設(shè)技術(shù)要求

基本資源指能反映課程教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過程的核心資源，包括課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教案或演示文稿、重點難點指導(dǎo)、作業(yè)、參考資料目錄和課程全程教學(xué)錄像等反映教學(xué)活動必需的資源。組織結(jié)構(gòu)上，要求基本資源須按照課程概要、教學(xué)單元、教學(xué)資源，或按照課程概要、課程模塊、教學(xué)單元和教學(xué)資源來組織；在格式與技術(shù)指標(biāo)上，要求資源文件以doc/docx（普通文檔）、ppt/pptx（演示文稿）、H.264（視頻文件）等格式存儲；在元數(shù)據(jù)上還定義了資源名稱、作者和版權(quán)單位等格式。

2.拓展資源建設(shè)技術(shù)要求

拓展資源是指反映課程特點，應(yīng)用于各教學(xué)與學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，支持課程教學(xué)和學(xué)習(xí)過程，較為成熟的多樣性、交互性輔助資源，如課程配套的試題庫系統(tǒng)和作業(yè)系統(tǒng)等，相關(guān)的資源也要符合基本資源的技術(shù)要求，其技術(shù)架構(gòu)要采用分層設(shè)計，界面要符合用戶的使用習(xí)慣操作方便，并能提供統(tǒng)一的服務(wù)接口。

結(jié)合上述需求規(guī)定，開發(fā)的“計算機(jī)組成原理”資源共享課平臺在功能層面應(yīng)規(guī)劃兩大資源板塊，分別對應(yīng)基本資源和拓展資源，其中基本資源板塊下設(shè)包括課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、教案、重難點指導(dǎo)、作業(yè)、參考資料目錄和教學(xué)錄像等欄目，拓展資源板塊下設(shè)微課程、案例庫、試題庫和互動交流等功能欄目。除了客戶端需展示的共享課資源欄目之外，還需具有后臺管理功能，如資源文件的和各欄目的日常維護(hù)等。在平臺的性能層面，總體上還要求系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，響應(yīng)延遲低，支持1000個以上的并發(fā)訪問等等。此外，為了適應(yīng)拓展資源類型的持續(xù)擴(kuò)展，平臺欄目還要求具有很好的可擴(kuò)展性。

三、平臺的設(shè)計方案

1.系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計

資源共享課平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。其中，平臺所需的各類服務(wù)器如Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、視頻服務(wù)器等部署于我校數(shù)字化校園網(wǎng)內(nèi)。校內(nèi)用戶可通過以太網(wǎng)和WIFI等訪問課程資源共享平臺，而校外用戶則通過Internet和其他移動互聯(lián)網(wǎng)訪問該課程平臺[2]，校園網(wǎng)與外網(wǎng)之間通過防火墻阻隔以確保課程平臺的安全性。

圖1 平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

除此之外，平臺還設(shè)計了通過“微信”服務(wù)接口，與騰訊“微信”平臺進(jìn)行交互，在拓展資源板塊向用戶提供課程的微信服務(wù)。具體而言就是智能手機(jī)用戶接入課程的微信公眾平臺，而部署于校園網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)器則基于第三方消息接口通過互聯(lián)網(wǎng)與微信平臺交互，從而實現(xiàn)基于微信的資源共享課平臺與手機(jī)用戶之間的課程資源共享交互。

2.平臺的功能模塊設(shè)計

在前述資源共享課簡要需求基礎(chǔ)之上，從平臺的基本資源和拓展資源角度出發(fā)，融合了“計算機(jī)組成原理”舊有課程平臺的基本功能[3]，設(shè)計了如圖2所示的資源共享平臺軟件模塊結(jié)構(gòu)及其層次關(guān)系。

圖2 平臺的軟件功能結(jié)構(gòu)

如圖2所示，該平臺由基本資源、拓展資源、管理中心、教師空間和學(xué)生空間這5個主要的板塊組成，各板塊下又分別包括了若干個基本功能欄目。其中，基本資源和拓展資源是本面向資源共享課平臺的特色板塊，而管理中心、教師空間和學(xué)生空間這三個板塊則繼承了普通課程網(wǎng)站的基本功能[4][5]。

基本資源包括所有基本資源的展示和下載，任何用戶均可在客戶端瀏覽和下載，包括課程概要（教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、課程簡介等）、教學(xué)單元（分單元對課程進(jìn)行講解，每單元有相應(yīng)的演示文稿、例題或教學(xué)錄像等資源）、教學(xué)資源（其他有關(guān)教學(xué)內(nèi)容的資源）等內(nèi)容。拓展資源目前涵蓋了微信互動、慕課系統(tǒng)、課程APP、在線自測、案例專題素材庫、演示仿真實驗以及學(xué)科知識檢索系統(tǒng)等功能欄目。

3.數(shù)據(jù)模型設(shè)計

為支撐該資源共享課平臺的各大板塊及其下屬欄目功能，需建立相應(yīng)的業(yè)務(wù)支撐數(shù)據(jù)模型，并利用后臺關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。

本課程資源共享平臺的雖然規(guī)劃了眾多板塊和功能欄目，但模塊間的業(yè)務(wù)邏輯相對簡單，數(shù)據(jù)模型也并不復(fù)雜，其后臺數(shù)據(jù)庫主要由表1中的7個數(shù)據(jù)表構(gòu)成，各表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型及其邏輯相互關(guān)系如圖3所示。

表1 后臺數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)

如圖3所示，各表均定義了主鍵，各表主鍵之間還定義了關(guān)聯(lián)外鍵，以確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。例如，表teacher的主鍵是屬性ID，此屬性又是表student中Teacher_id的外鍵，從而約束了屬性Teacher_id的取值必須存在于表teacher中ID屬性的值集中。

圖3 平臺的數(shù)據(jù)模型設(shè)計

四、平臺的實現(xiàn)及運(yùn)行部署

受我校部署環(huán)境制約，該資源共享課平臺系統(tǒng)是在Windows 7.0平臺上基于ASP.NET MVC（Model，View，Controller）框架開發(fā)實現(xiàn)的，開發(fā)工具選用的是Visual Studio 2013。數(shù)據(jù)庫平臺采用的是MSSQL Server 2005，Web服務(wù)器采用的是Apache-tomcat-7.0版本，客戶端支持IE 8.0、獵豹V5和Firefox30.0及其以上版本。

1.平臺的編程實現(xiàn)

在MVC框架中[6]，Model（模型）指的是業(yè)務(wù)邏輯組件，View（視圖）是呈現(xiàn)給客戶端的信息，而Controller（控制器）則是接收來自客戶端的操作指令與交互數(shù)據(jù)。在編程框架中，一共定義了6個模型，包括teacher、student和User等。后續(xù)代碼分別給出了系統(tǒng)編程實現(xiàn)時關(guān)于模型和控制器的典型實現(xiàn)細(xì)節(jié)：

由于系統(tǒng)的編程代碼量較大，這里只給出了部分典型的model定義和controller的代碼框架。由于論文篇幅的限制，更多編程實現(xiàn)細(xì)節(jié)將不會在本文章詳細(xì)展示。

2.平臺的部署和運(yùn)行

該資源共享課平臺已開發(fā)完成，其Web主界面如圖4所示?？蛻舳送ㄟ^http方式訪問本資源共享課集成平臺時，便會顯示此Web主頁。在該操作界面上，左邊顯示“基本資源”和“拓展資源”兩個板塊，各板塊下分別顯示所包含的功能欄目。

對于該課程的任課教師和選課學(xué)生，除了正常訪問基本資源和拓展資源之外，還能進(jìn)一步通過身份認(rèn)證登錄各自功能空間。教師可進(jìn)行作業(yè)發(fā)布和批改，學(xué)生則可以進(jìn)行作業(yè)提交和成績查詢，這些也是傳統(tǒng)課程網(wǎng)站一般都應(yīng)具備的常用功能。

在拓展資源板塊，規(guī)劃的特色欄目之一“課程微信互動平臺”也已開發(fā)完成并上線運(yùn)行（微信公眾賬號：UESTC計算機(jī)組成原理），后續(xù)還將開發(fā)“課程APP”和“慕課”等特色課程資源。本平臺目前已在校內(nèi)網(wǎng)中部署，且已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行2個月，待后期調(diào)試、完善定型后，將正式上線向校內(nèi)外師生提供我校計算機(jī)組成原理課程的資源共享服務(wù)。資源共享平臺主頁如圖4所示。

圖4 資源共享平臺主頁

五、結(jié)束語

為了推動課程教學(xué)資源通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段共建共享，在我校倡導(dǎo)的資源共享課建設(shè)大背景之下，筆者們組織開發(fā)了“計算機(jī)組成原理”精品資源共享課服務(wù)平臺。本文提出的平臺的設(shè)計方案兼顧了傳統(tǒng)課程網(wǎng)站的基本功能，重點突出了資源共享課平臺的特色功能，如微信交互、慕課（MOOC）和課程APP等新型教學(xué)手段，符合教學(xué)手段改革的發(fā)展趨勢。

[1]中華人民共和國教育部.國家級精品資源共享課建設(shè)技術(shù)要求(2012版本)[S].

[2]李軍利,卜曉燕.精品課程與精品課程網(wǎng)站的建設(shè)[J].教育與職業(yè),2007(14)：137-138.

[3]陳以海.精品課程網(wǎng)絡(luò)資源共享現(xiàn)狀分析與對策研究[J].中國教育信息化,2008(7)：58-60.

[4]沈建華,林建中,李躍輝.精品課程網(wǎng)站建設(shè)與應(yīng)用研究——以“光纖通信與數(shù)字傳輸”精品課程網(wǎng)站建設(shè)實踐為例[J].中國教育信息化,2012(1)：64-65.

[5]趙本全.以學(xué)習(xí)者為中心的精品資源共享課建設(shè)研究[J].中國教育信息化,2014(21)：32-34.

[6]李園,陳世平.MVC設(shè)計模式在ASP.NET平臺中的應(yīng)用[J].計算機(jī)工程與設(shè)計,2009,30(13)：3810-3814.