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

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、在線測試模塊等，搭建了符合實(shí)踐應(yīng)用需求的網(wǎng)站平臺。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，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：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2016）009011103

基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：

作者簡介作者簡介：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國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

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

目前，國外影響較大的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺有[4]：①WEBCT（WEB Course Tools）：它是一個服務(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，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)國家相比，我國計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)起步較晚。目前，我國基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的發(fā)展建設(shè)，總結(jié)起來主要有3個特點(diǎn)[5]：①網(wǎng)站平臺已具一定規(guī)模，以高校的精品課程建設(shè)為首，帶動專業(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)平臺在不斷豐富和完善；③輔助教學(xué)平臺注重與常規(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)平臺簡介

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、在線測試等。本文將應(yīng)用UML統(tǒng)一建模語言對上述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、在線測驗(yàn)等操作，必須注冊后才能擁有相關(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；能完成對網(wǎng)站的基本框架設(shè)計(jì)，如建立教學(xué)活動區(qū)域，分別設(shè)置討論區(qū)、作業(yè)版塊、測試版塊和聊天室等；對專業(yè)課程和資源設(shè)置進(jìn)行管理；同時管理員還能在網(wǎng)站中發(fā)布相應(yīng)公告，并對網(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)活動區(qū)、資源管理、課程管理等版塊。在課程管理中，教師可以對課程信息、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)自動評卷，并將成績生成報(bào)表形式，教師能及時了解學(xué)生對知識點(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驗(yàn)并且能夠?qū)崟r查看到自己的成績。最后，通過用戶管理功能可對自己的個人密碼進(jìn)行設(shè)置和修改。

5系統(tǒng)靜態(tài)和動態(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、資源類等多個類，如圖3所示。

5.2系統(tǒng)時序圖創(chuàng)建

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

新用戶注冊的對象和邊界類為：新用戶、注冊界面、超級管理員、數(shù)據(jù)庫、激活賬號界面；教師添加試題的對象和邊界類為：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)活動圖創(chuàng)建

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

新用戶注冊主要完成游客的注冊功能，通過錄入和驗(yàn)證用戶名，來記錄更多個人注冊信息，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。在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)時要理清各個關(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)站可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲及管理，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，對網(wǎng)站超級管理員、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)站超級管理員在網(wǎng)站運(yùn)行中會調(diào)用教師、學(xué)生等其它實(shí)體的數(shù)據(jù)庫，并且對這些實(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、課程等多個數(shù)據(jù)庫，其中包括教師的個人信息數(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。

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：孫娟）