高校在線教學(xué)與評(píng)測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

梁瑞仕++魏錚淑++陳光琳

摘 要：高校智能化在線教學(xué)與評(píng)測(cè)平臺(tái)是基于B/S架構(gòu)的教、學(xué)、測(cè)一體化的WEB系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在線學(xué)習(xí)課程、在線提交作業(yè)、瀏覽多媒體文件、智能記錄學(xué)習(xí)狀態(tài)、在線評(píng)測(cè)與考試等功能，以及教師通過后臺(tái)進(jìn)行在線課程管理、在線作業(yè)批閱與評(píng)分、自動(dòng)監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和狀態(tài)等功能。系統(tǒng)采用HTML5、CSS3、AJAX、Bootstrap等新穎的前端開發(fā)技術(shù)構(gòu)建和設(shè)計(jì)WEB頁面和交互功能，采用ASP.NET三層架構(gòu)和C#程序語言進(jìn)行系統(tǒng)邏輯業(yè)務(wù)和后臺(tái)功能開發(fā)。基于該校軟件工程系的本科教學(xué)實(shí)踐，此平臺(tái)為學(xué)生和教師提供了便捷高效的學(xué)習(xí)和評(píng)測(cè)方式，促進(jìn)了師生之間學(xué)習(xí)過程中的交流與溝通，提升了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：在線教學(xué)；在線評(píng)測(cè)；三層架構(gòu)；ASP.NET；Bootstrap

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）11-0082-03

一、引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用、信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的“教材+黑板+試卷”的課堂模式已經(jīng)難以滿足高校工程學(xué)科的教學(xué)需要，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。利用互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)終端，快速獲取最新教學(xué)資源，掌握更多新知識(shí)、新技能，將學(xué)習(xí)過程在線記錄并進(jìn)行在線交流與分享，已是當(dāng)前高校教學(xué)的必然需求和發(fā)展趨勢(shì)。[1]

基于這種現(xiàn)狀，我們對(duì)高校在線教學(xué)進(jìn)行了深入研究和分析，運(yùn)用前沿的WEB前端開發(fā)技術(shù)和后臺(tái)服務(wù)器端開發(fā)理論，包括HTML5、CSS3、AJAX、Bootstrap等WEB前端技術(shù)[2]，ASP.NET三層架構(gòu)[3]，C#程序語言，ADO.NET與LINQ數(shù)據(jù)訪問框架[4]等后臺(tái)服務(wù)器端開發(fā)技術(shù)，構(gòu)建集教、學(xué)、測(cè)一體化的WEB在線教學(xué)與評(píng)測(cè)平臺(tái)，為高校的教學(xué)提供一種新的思路和解決方案。

二、ASP.NET三層體系架構(gòu)

三層體系架構(gòu)是指WEB項(xiàng)目開發(fā)的一種項(xiàng)目代碼組織方式，一般包括表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。圖1是ASP.NET 三層體系架構(gòu)示意圖。三層架構(gòu)層次清晰，功能上分工明確，需求上互不干涉，每層的主要功能和作用分別如下所述：

（1）表現(xiàn)層（UI）是把各個(gè)需求功能展現(xiàn)給用戶，同時(shí)接受來自用戶輸入操作的數(shù)據(jù)，再將處理完的結(jié)果顯示給用戶。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）是連接表現(xiàn)層和數(shù)據(jù)訪問層的橋梁。實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯——驗(yàn)證、計(jì)算、業(yè)務(wù)規(guī)則等。

（3）數(shù)據(jù)訪問層（DAL）主要是對(duì)用戶輸入進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，體現(xiàn)是增刪改等操作，同時(shí)將業(yè)務(wù)層處理的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫。

本項(xiàng)目采用ASP.NET三層架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，在Visual Studio IDE中根據(jù)三層不同的功能分別創(chuàng)建了多個(gè)工程項(xiàng)目，極大地便利了開發(fā)過程及后期的維護(hù)。圖2是本項(xiàng)目在Visual Studio 2013中的解決方案視圖。

三、系統(tǒng)分析

1.平臺(tái)設(shè)計(jì)

本平臺(tái)分為四大模塊，分別包括基本數(shù)據(jù)維護(hù)模塊、基本業(yè)務(wù)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、信息查詢模塊。

2.系統(tǒng)功能需求

根據(jù)系統(tǒng)需求分析，系統(tǒng)的角色應(yīng)該包括學(xué)生用戶、教師用戶、管理員三種角色。圖3是本項(xiàng)目的系統(tǒng)用例圖。

3.學(xué)生功能需求

根據(jù)對(duì)學(xué)生用戶的需求進(jìn)行分析，學(xué)生用戶用例包括訂閱課程、課程學(xué)習(xí)、查看學(xué)習(xí)狀況、討論區(qū)提問、我的答案、我的筆記、提交作業(yè)、在線考試等功能。圖4是學(xué)生角色的用例圖。

學(xué)生用戶只有加入該門課程學(xué)習(xí)才可以擁有觀看課程視頻、查看課程教學(xué)PPT的功能，同時(shí)學(xué)生有瀏覽學(xué)習(xí)狀況的功能，可以進(jìn)一步了解自己的學(xué)習(xí)情況。為了了解自己的學(xué)習(xí)效果學(xué)生還可以在線參加考試，此功能更能幫助學(xué)生清晰地掌握自己的學(xué)習(xí)情況。本系統(tǒng)提供討論區(qū)的開放功能，方便學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生的溝通，及時(shí)解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題。

4.教師功能需求

根據(jù)對(duì)教師用戶的需求進(jìn)行分析，教師用戶用例包括新增課程功能、修改課程內(nèi)容、管理上傳資料，查看學(xué)生學(xué)習(xí)狀況、討論回復(fù)、查看作業(yè)等，教師可以根據(jù)自己的需求開課程供給學(xué)生學(xué)習(xí)，新開課程后可以上傳跟課程相關(guān)的視頻或者演示文件，也可以上傳作業(yè)的內(nèi)容以便學(xué)生在線提交作業(yè)。學(xué)生提交作業(yè)后，教師可在相應(yīng)的作業(yè)功能區(qū)查看學(xué)生的作業(yè)提交情況并對(duì)其進(jìn)行評(píng)分。教師可以在線編輯測(cè)試題目，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提供給學(xué)生在線測(cè)試自己的學(xué)習(xí)情況，同時(shí)也可以對(duì)測(cè)試題目進(jìn)行編輯，測(cè)試時(shí)間結(jié)束后，教師可以在線查閱學(xué)生的試卷和給出適當(dāng)?shù)姆謹(jǐn)?shù)。教師有權(quán)限查看學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，更進(jìn)一步了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。圖5是教師角色的用例圖。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在該系統(tǒng)中，需要用相關(guān)數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)用戶相關(guān)數(shù)據(jù)信息，使用到的數(shù)據(jù)庫主要有 SQL Server 2012。用實(shí)體-關(guān)系圖（Entity- Relation Diagram，E-R 圖）進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)模型提供屬性、實(shí)體性和實(shí)體型，用來描述相關(guān)概念模型。[5]圖6是本系統(tǒng)的高層E-R圖。

各個(gè)實(shí)體之間的關(guān)系有一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多三種。一對(duì)一實(shí)體關(guān)系是指實(shí)體間的關(guān)系是一對(duì)一；一對(duì)多是指第一個(gè)關(guān)系實(shí)體中從屬于第二個(gè)實(shí)體，然后第二個(gè)實(shí)體塔又包括第一個(gè)實(shí)體；多對(duì)多是指實(shí)體間的關(guān)系為多對(duì)多。

根據(jù)實(shí)體-關(guān)系概念，對(duì)學(xué)生用戶、教師用戶及用戶所操作的功能，在各個(gè)實(shí)體和實(shí)體間設(shè)計(jì)實(shí)體-關(guān)系圖，在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建數(shù)據(jù)表。

數(shù)據(jù)庫表包括用戶登錄表、權(quán)限表、學(xué)生筆記表、課程表、課程章節(jié)表、課程評(píng)論表、課程分?jǐn)?shù)表、課程子節(jié)表、課程視頻表、課程文件資源表、用戶關(guān)注表、學(xué)生作業(yè)表、學(xué)習(xí)狀況表等等。圖7是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫部分表結(jié)構(gòu)示意圖。

五、WEB程序的具體實(shí)現(xiàn)

前臺(tái)WebUI與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫間的交互：使用JQuery、AJAX和一般處理程序（ashx）的方法，將客戶端用戶提交的參數(shù)值以“Post”的方式回傳到服務(wù)器，服務(wù)器驗(yàn)證邏輯或與數(shù)據(jù)庫交互后返回給客戶端的瀏覽器，最終以HTML形式呈現(xiàn)給用戶。

課程多媒體視頻的播放：PC端Web程序使用了HTML5技術(shù)來實(shí)現(xiàn)Flash視頻的播放。使用輕量級(jí)的