面向翻轉(zhuǎn)課堂的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

關(guān)玉兵

摘 要 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式必不可少的支持平臺。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、數(shù)據(jù)庫三個(gè)方面闡述基于Java Web的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并簡要介紹幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 翻轉(zhuǎn)課堂；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)；Java Web

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）22-0038-03

Design and Implementation of Online Learning System Oriented

Flipped Classroom//GUAN Yubing

Abstract Online learning system is an essential support platform to realize flipped classroom. This paper expounded the design process of the online learning system based on Java web from the system structure， function， database aspects， and introduced briefly the implementation of several key technologies.

Key words flipped classroom； online learning system； java web

1 前言

隨著高校教育信息化的普及，以數(shù)字化為主要特征的非正式學(xué)習(xí)成為大學(xué)生重要的學(xué)習(xí)方式。傳統(tǒng)課堂教學(xué)因其時(shí)空限制和有限的學(xué)時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)教師的因材施教和學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂作為新型的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了教師的教育傳播行為從單純的知識傳授逐步向?qū)W生學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織、引導(dǎo)以及學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)、開發(fā)與呈現(xiàn)轉(zhuǎn)變，在一定程度上克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，而網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式必不可少的支持平臺。本文介紹基于Java Web技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)過程。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上采用B/S，即瀏覽器/服務(wù)器模式。客戶端通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)，業(yè)務(wù)邏輯代碼在服務(wù)器上運(yùn)行。此結(jié)構(gòu)具有開發(fā)成本小、維護(hù)和升級方式簡單和操作簡易的優(yōu)點(diǎn)。開發(fā)模式采用三層結(jié)構(gòu)：Web層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層。

1）Web層主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、請求發(fā)送和頁面跳轉(zhuǎn)。

2）作為系統(tǒng)核心的業(yè)務(wù)層實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，既為Web層提供方法調(diào)用，又調(diào)用數(shù)據(jù)層方法來訪問數(shù)據(jù)庫。

3）數(shù)據(jù)層在關(guān)系對象模型映射的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的CRUD操作。

功能設(shè)計(jì) 功能上采用“二元模塊”，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單，數(shù)據(jù)冗余小。二元對應(yīng)教學(xué)中的兩個(gè)主體：教師和學(xué)生。兩個(gè)模塊在角色上各有分工又互相轉(zhuǎn)換。對于系統(tǒng)上的各類教學(xué)信息，教師是發(fā)布者和把關(guān)人，學(xué)生是接受者；學(xué)生也可以發(fā)布學(xué)習(xí)反饋信息，教師及時(shí)接收并對教學(xué)行為做適當(dāng)調(diào)整。

教師模塊主要有以下具體功能。

1）活動(dòng)通知與公告。該功能與課堂教學(xué)活動(dòng)的組織實(shí)現(xiàn)對接。教師在公告中及時(shí)通知學(xué)生教學(xué)進(jìn)度和安排，以及學(xué)習(xí)活動(dòng)的主題和內(nèi)容，以組織、督促學(xué)生做好課前的學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備。

2）資源發(fā)布與管理。學(xué)習(xí)資源是學(xué)生課前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的主要材料，主要由教師負(fù)責(zé)篩選、整理、發(fā)布和管理，類型包含授課講義、電子課件、微視頻教程、相關(guān)文獻(xiàn)、資源鏈接等，發(fā)布前需進(jìn)行必要的編輯和整理，使其能有效支持學(xué)生的學(xué)習(xí)。發(fā)布的學(xué)習(xí)資源可以被重新編輯或者刪除。

3）學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與答疑。該功能是系統(tǒng)的核心功能，通過輔導(dǎo)答疑，教師可以掌握學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況，以安排課堂教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)容。教師可以在發(fā)帖版塊或作業(yè)練習(xí)版塊對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所遇到的問題進(jìn)行同步或異步的輔導(dǎo)和答疑。

學(xué)生模塊主要包括以下功能。

1）資源瀏覽與下載。學(xué)生可以在教學(xué)內(nèi)容、課程資源板塊在線瀏覽教師提供的各種學(xué)習(xí)資源，瀏覽文本、圖片內(nèi)容，在線播放視頻教程，下載電子課件和相關(guān)論文資料，進(jìn)行課前的預(yù)習(xí)和課后對所學(xué)知識的鞏固和強(qiáng)化。

2）在線討論與反饋。學(xué)生之間、師生之間可以在該功能模塊中實(shí)現(xiàn)多向的互動(dòng)。課前、課后學(xué)生都可以在發(fā)帖版塊對學(xué)習(xí)過程中所遇到的問題、困難以及學(xué)習(xí)心得進(jìn)行師生、生生間的交流互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)知識鞏固、共享和共生。

3）練習(xí)與作業(yè)上傳。學(xué)生可以在練習(xí)板塊在線完成課后的習(xí)題并得到即時(shí)反饋；在作業(yè)展示板塊上傳電子作業(yè)、設(shè)計(jì)作品等，教師和學(xué)生可以對其進(jìn)行評價(jià)。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫，根據(jù)不同功能模塊的需求，設(shè)計(jì)盡可能少的數(shù)據(jù)庫表來存儲系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中所包含的數(shù)據(jù)表主要有3個(gè)。

表1為用戶表，存儲網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中所有注冊用戶的信息，包括用戶名、密碼及用戶級別，規(guī)定用戶級別grade值為0時(shí)為學(xué)生登錄，為1時(shí)為教師登錄。教師充當(dāng)系統(tǒng)的管理員，與學(xué)生用戶比，有更高的操作權(quán)，包括對數(shù)據(jù)的刪改、編輯、用戶的管理等。

表2為系統(tǒng)中發(fā)布的資源表，用于存儲系統(tǒng)中教師或?qū)W生發(fā)布和上傳的各類學(xué)習(xí)資源內(nèi)容。學(xué)習(xí)資源類型包括圖文內(nèi)容、視頻內(nèi)容，可下載的電子課件、學(xué)術(shù)論文等。該表主要包括內(nèi)容的所屬板塊、內(nèi)容的標(biāo)題、內(nèi)容的主體（文本）、內(nèi)容發(fā)布者的id、發(fā)布時(shí)間、上傳附件的名稱（含擴(kuò)展名）。其中發(fā)布者的id是用戶表id的外鍵。

表3是交流互動(dòng)板塊中用于存儲師生發(fā)布留言的帖子表，包括帖子的id號，發(fā)帖者的id（外鍵于用戶表id），

標(biāo)題、內(nèi)容及發(fā)布時(shí)間等。實(shí)際使用時(shí)處理成主帖和回帖兩個(gè)表，兩者結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別在于前者含有標(biāo)題字段，后者含有所回復(fù)主帖的id字段。

3 關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

框架技術(shù)的應(yīng)用 本系統(tǒng)使用了兩個(gè)常用的Java Web開發(fā)框架：Struts和Hibernate。

Struts為Web層框架，它實(shí)現(xiàn)了頁面數(shù)據(jù)輸入的獲取、處理及頁面的跳轉(zhuǎn)功能。它將輸入數(shù)據(jù)封裝在form表單中，由Action對象接收和處理，最后確定瀏覽器頁面的顯示內(nèi)容。通過form表單中的FormFile類，可以實(shí)現(xiàn)文件的上傳。

Hibernate為持久層框架，它實(shí)現(xiàn)了關(guān)系模型與對象模型的映射，簡化了數(shù)據(jù)庫的操作，使程序員可以完全專注于業(yè)務(wù)代碼的開發(fā)。

圖文編輯與存儲 系統(tǒng)中發(fā)布的內(nèi)容通常包含文字、圖片等多種媒體形式，需要對其進(jìn)行編輯后存入數(shù)據(jù)庫中。CKEditor是一款由JavaScript編寫的富文本網(wǎng)頁編輯器，它可以填寫文字，插入圖片、視頻、Excel等富媒體信息，在網(wǎng)站中應(yīng)用廣泛。該編輯器的引入步驟如下。

1）引入ckeditor.js文件：

2）替換原textarea標(biāo)簽：

視頻的在線播放 本系統(tǒng)上傳的視頻統(tǒng)一為flv格式，其特點(diǎn)是形成的文件小、加載速度快，使得在線觀看視頻文件成為可能。具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下。

1）下載Flvplayer.swf插件，將其放置在服務(wù)器Webapps文件夾中。

2）在播放視頻的頁面添加以下代碼：

4 結(jié)語

翻轉(zhuǎn)課堂等新的教與學(xué)的方式在高校中愈加完善和普及，有效的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)是必不可少的支持平臺。實(shí)踐表明，本文介紹的學(xué)習(xí)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，安全性能好，界面友好，應(yīng)用于在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果。但由于本系統(tǒng)開發(fā)及使用周期較短，一些功能（如師生交互模式和效率）還需進(jìn)一步加以完善和改進(jìn)。參考文獻(xiàn)

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