信息化背景下多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

王雨陽

摘 要： 提出在教育信息化背景下設(shè)計并實現(xiàn)高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。首先，利用基于B/S模式的體系結(jié)構(gòu)建立由Web瀏覽器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，利用Struts框架的MVC三層結(jié)構(gòu)原理在平臺架構(gòu)上設(shè)計出平臺視圖層、控制層、邏輯層，采用上述步驟初步完成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的總體設(shè)計；其次，以B/S結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為基礎(chǔ)，將系統(tǒng)詳細(xì)分為若干功能模塊，平臺功能模塊設(shè)計系統(tǒng)主要依據(jù)對管理員子模塊、教師子模塊和學(xué)生子模塊等主要功能進(jìn)行設(shè)計來實現(xiàn)，即完成了在信息化背景下的多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計。實驗證明所提出的設(shè)計方案可以更優(yōu)秀地完成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)互動過程。

關(guān)鍵詞： B/S結(jié)構(gòu)； 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺； 功能模塊設(shè)計； 信息化技術(shù)

中圖分類號： TN911?34； TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）19?0037?04

Design and implementation of multi?element network teaching platform

based on information technology

WANG Yuyang

（Changchun Guanghua University， Changchun 130033， China）

Abstract： The college network teaching platform based on information technology was designed and implemented. The architecture based on B/S mode is used to establish the network teaching platform composed of Web browser， Web server and database server， and then the MVC three?layer structure principle of Struts framework is used to design the view layer， control layer and logic layer in the platform architecture. According to the above steps， the overall design of network teaching platform was accomplished preliminarily. On the basis of the database server of B/S structure， the system is subdivided into several functional modules. The design system of the platform functional modules was implemented by means of the design of the main functions of the administrator submodule， teacher submodule and student submodule， which can accomplish the design of multi?element network teaching platform based on information technology. The experimental results show that the design scheme can realize the interactive process of network teaching perfectly.

Keywords： B/S structure； network teaching platform； function module design； information technology

0 引 言

隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)、智能手機(jī)、iPad等通信設(shè)備日益成熟，應(yīng)用廣泛網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和4G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓人們在衣食住行等各個領(lǐng)域中受益，并享受著網(wǎng)絡(luò)給人們帶來的便捷生活方式，例如，網(wǎng)上購物、網(wǎng)上點餐、網(wǎng)上酒店票務(wù)預(yù)訂以及實時在線地圖更新等[1]。預(yù)示著人們的生活已進(jìn)入了信息多元化時代，它改變了人們的生活方式、學(xué)習(xí)方式，因此教育方式也將不可避免地在信息化背景下發(fā)生巨變[2?4]。文獻(xiàn)[5]將計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)媒體技術(shù)與先進(jìn)的教育理念相結(jié)合，建立以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息化教學(xué)平臺，形成新教學(xué)模式并強(qiáng)烈沖擊著傳統(tǒng)的“粉筆+黑板”的授課教學(xué)模式，這種融入先進(jìn)教學(xué)理念的信息化、網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)模式改變了老師以往的填鴨式授課方式[6]。

文獻(xiàn)[7]中提出參與者的活動狀態(tài)可以在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上完整地記錄下來，利用查看日志了解參與者的活動軌跡，可以對教學(xué)過程實現(xiàn)監(jiān)督與管理，對規(guī)范教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量非常有利。平臺提供教師備課、創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境等多項功能，合理利用平臺能夠?qū)崿F(xiàn)豐富教學(xué)內(nèi)容與形式的目的。教師也可以通過該平臺對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查、布置作業(yè)及課業(yè)測試等功能，以便更好地了解學(xué)生對課程的掌握情況。

鑒于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢，提出在信息化背景下對高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行設(shè)計并實現(xiàn)。首先，通過B/S模式的體系結(jié)構(gòu)建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺由Web瀏覽器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成，以Struts框架的MVC三層結(jié)構(gòu)原理為基礎(chǔ)，在平臺架構(gòu)上完成平臺視圖層、控制層、邏輯層的設(shè)計，利用上述步驟完成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的總體設(shè)計；其次，以B/S結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為基礎(chǔ)，將系統(tǒng)詳細(xì)分成若干功能模塊，根據(jù)對管理員子模塊、教師子模塊和學(xué)生子模塊等主要功能的設(shè)計實現(xiàn)平臺各功能模塊系統(tǒng)的具體設(shè)計，從而實現(xiàn)信息化背景下多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計[8?9]。

1 多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計與實現(xiàn)過程

1.1 基于B/S體系結(jié)構(gòu)的平臺框架設(shè)計

基于Web數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，如何充分發(fā)揮Internet技術(shù)優(yōu)勢，高效共享教學(xué)資源、實現(xiàn)動態(tài)管理，并使教學(xué)資源的利用率有效提升是該平臺建立的根本目的。

通過系統(tǒng)需求設(shè)計多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的基本架構(gòu)，將平臺分成若干功能模塊，各功能模塊的具體內(nèi)容要詳細(xì)闡述。為使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的可擴(kuò)展性與可維護(hù)性得到更好地滿足，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的基本框架選擇B/S體系結(jié)構(gòu)。具體系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

該框架設(shè)計結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于能夠使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺擁有更加優(yōu)良的開放性與擴(kuò)展性，并且使外部用戶無法通過瀏覽器對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器直接訪問，要想查詢訪問相關(guān)后臺數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，只能通過訪問Web服務(wù)器才能實現(xiàn)，系統(tǒng)安全性得到充分保護(hù)，且增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺與學(xué)生、教師間的交互性。

B/S結(jié)構(gòu)是一種Web興起后的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，也就是瀏覽器/服務(wù)器模式，便于維護(hù)，并且適合與其他系統(tǒng)集成是其主要特點。B/S結(jié)構(gòu)主要由客戶機(jī)（一個裝有瀏覽器的遠(yuǎn)程客戶終端）、Web服務(wù)器（連接客戶端與后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)的紐帶，處理瀏覽器請求的應(yīng)用程序）以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（安裝有各類程序的服務(wù)器軟件）三部分組成。所以客戶機(jī)利用瀏覽器，通過Web服務(wù)器實現(xiàn)與后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互。

Web瀏覽器作為B/S結(jié)構(gòu)中最主要的客戶端應(yīng)用軟件，它能夠利用B/S結(jié)構(gòu)統(tǒng)一客戶端，然后在服務(wù)器上聚集系統(tǒng)實現(xiàn)其功能的核心部分，在系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)成本方面也較低，是實用性較強(qiáng)的系統(tǒng)。具體B/S結(jié)構(gòu)體系圖如圖2所示。

分層設(shè)計原則作為B/S結(jié)構(gòu)運用過程中必須遵循的一個關(guān)鍵原則，它指的是在邏輯上運用結(jié)構(gòu)化方式完成系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。文中運用該結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，以Struts框架MVC三層結(jié)構(gòu)原理為基礎(chǔ)，實現(xiàn)體系分層設(shè)計。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過Struts框架MVC模式區(qū)分為數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)控制層、系統(tǒng)表現(xiàn)層三個部分。具體三層間的關(guān)系如圖3所示。

在系統(tǒng)設(shè)計中數(shù)據(jù)庫至關(guān)重要，整個多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺系統(tǒng)中它是最重要的部分之一，因此以B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計框架為基礎(chǔ)對數(shù)據(jù)庫設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)描述。

課程信息表、資源信息表、用戶信息表等許多數(shù)據(jù)都存儲在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)多個用戶同時讀取與寫入數(shù)據(jù)時，需遵循以下規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計：

（1） 數(shù)據(jù)庫需求分析。為滿足用戶需求，需求分析是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的第一步；

（2） 數(shù)據(jù)信息的正確性、一致性原則。平臺經(jīng)常出現(xiàn)多個用戶同時發(fā)送訪問數(shù)據(jù)的情況，為保證數(shù)據(jù)的有效性，因此需要按照一定原則保證關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的一致性；

（3） 數(shù)據(jù)庫安全性原則。課程資源、教學(xué)活動等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的主要數(shù)據(jù)如果被破壞，就會出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的情況，造成不必要的損失，因此為保護(hù)數(shù)據(jù)庫安全，要采用相應(yīng)措施從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)每個層次對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)；

（4） 數(shù)據(jù)庫完整性原則。為確保數(shù)據(jù)庫中的信息表在傳遞過程中數(shù)據(jù)不變，可以通過建立表間聯(lián)系來實現(xiàn)；

（5） 可擴(kuò)展性。由于存儲在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的數(shù)據(jù)每年都會遞增，因此在數(shù)據(jù)庫設(shè)計時相應(yīng)的伸縮性和擴(kuò)容性必需考慮。

具體用戶、課程相對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

根據(jù)系統(tǒng)的需求分析，文中基于B/S結(jié)構(gòu)對以信息化為背景的多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行了初步的總體框架設(shè)計。

1.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺功能模塊設(shè)計

為了進(jìn)一步完善多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的整體功能系統(tǒng)，可將平臺功能模塊劃分為管理員管理子模塊、教師管理子模塊、學(xué)生管理子模塊三個子模塊，具體模塊功能流程圖如圖5所示。

1.2.1 管理員子模塊

該模塊為多元網(wǎng)絡(luò)教育平臺的管理負(fù)責(zé)者，它的主要責(zé)任就是平臺維護(hù)及網(wǎng)站管理，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和教師教學(xué)互動的有效開展，該模塊是整個系統(tǒng)平臺的核心部分，具體功能描述如下：

（1） 角色劃分。初次利用瀏覽器登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺時需提供新用戶的E?mail等聯(lián)系方式，根據(jù)用戶提供的資料對新用戶實現(xiàn)角色匹配及權(quán)限劃分。例如新用戶為教師，則新用戶可以使用的權(quán)限包括申請?zhí)砑踊騽h除課程、向網(wǎng)絡(luò)平臺上傳教學(xué)資源等；若新用戶為學(xué)生，則該用戶包括的權(quán)限為在線選課、在線測試、查看成績等，同時管理員具有增減用戶及管理用戶等級權(quán)限的功能。

（2） 課程管理。在該功能內(nèi)，管理員通過教學(xué)實際情況對系統(tǒng)內(nèi)的功能類別進(jìn)行添加或刪除，同時也對各功能具有移動、修改或者導(dǎo)入新課程的權(quán)利，也具備恢復(fù)課程及備份課程的權(quán)限。

（3） 網(wǎng)絡(luò)頁面設(shè)置。網(wǎng)站管理員可選擇安裝不同皮膚插件使平臺布局及外觀設(shè)計實現(xiàn)更加美化的效果。

（4） 其他設(shè)置及信息查詢。網(wǎng)站管理員可對用戶在此平臺的在線時間、離線時間及選課聽課等活動進(jìn)行查看；可在平臺內(nèi)發(fā)布通知及公告等，利用該模塊能夠?qū)Χ囗椥畔崿F(xiàn)準(zhǔn)確管理。具體管理員子模塊操作流程圖如圖6所示。

1.2.2 教師管理子模塊

該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的主要使用者之一為教師，通過該平臺提供給教師各種權(quán)限及功能，可以較好地完成教學(xué)活動，利用網(wǎng)絡(luò)平臺的特點可以生動地設(shè)計教學(xué)過程，開展有效的互動活動，以實現(xiàn)寓教于樂的目的。具體功能描述如下：

（1） 申請課程。教師收到任課通知后，通過平臺可申請增添新課程，并對新課程進(jìn)行簡單設(shè)計，同時能夠?qū)崿F(xiàn)添加、刪除、修改、移動等功能。在管理員將學(xué)生實現(xiàn)批量導(dǎo)入系統(tǒng)后，可依據(jù)學(xué)生情況對其實現(xiàn)分組教學(xué)。

（2） 教學(xué)設(shè)計及組織活動。依據(jù)課程內(nèi)容及各課程所具備的特性，教師可將教案、教學(xué)資料、教學(xué)動態(tài)視頻及教學(xué)課件等資源上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺內(nèi)，以方便教學(xué)過程。以上述教學(xué)資源為基礎(chǔ)，達(dá)到預(yù)先設(shè)計好的教學(xué)目的，從而提高教學(xué)質(zhì)量，促使學(xué)生有效獲取知識。

（3） 在線測試管理。此功能模塊內(nèi)，教師可利用模塊內(nèi)具備的題庫選題功能，在題庫中采取隨機(jī)抽取或者人工選擇的方式對試題進(jìn)行選擇后形成測試卷，同時教師還可以設(shè)定試卷測試時間、能否重新答題及答題次數(shù)等，并對試題擁有刪除、添加和改變順序的權(quán)限。在學(xué)期教學(xué)課程結(jié)束后，還可以利用該網(wǎng)絡(luò)平臺準(zhǔn)備期末考試卷，其中客觀試題部分可通過該系統(tǒng)平臺自行評判。

（4） 個人資料管理。教師可查看、更改個人信息，也擁有設(shè)置個人微博，傳送個人消息等功能。具體教師管理子模塊操作流程如圖7所示。

1.2.3 學(xué)生管理子模塊

在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中，另一主要使用者為學(xué)生，為了方便學(xué)生瀏覽該網(wǎng)絡(luò)平臺，在學(xué)生管理子模塊中增添了選擇課程學(xué)習(xí)、課程互動活動、在線測試答題、設(shè)置個人資料等功能，具體功能描述如下：

（1） 課程學(xué)習(xí)。學(xué)生通過瀏覽器注冊新用戶成功后即可查看教學(xué)簡介、課程及本學(xué)期內(nèi)的全部學(xué)習(xí)課程等信息。

（2） 教學(xué)互動。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中，根據(jù)教師對課程設(shè)置的場景，學(xué)生可以與教師及其他學(xué)生進(jìn)行相關(guān)問題的研討，實現(xiàn)一系列的互動活動，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

（3） 在線答題。為了方便了解學(xué)生對知識的掌握程度，在單元課程結(jié)束后，學(xué)生可根據(jù)教師提供的單元測試進(jìn)行在線自我評測。在完成測試后也可進(jìn)入平臺實現(xiàn)成績查詢功能，該功能可以實現(xiàn)知識的鞏固與復(fù)習(xí)。

（4） 個人資料管理。學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中可更改個人基本信息，同時可根據(jù)興趣愛好建立個人學(xué)習(xí)空間。具體學(xué)生管理子模塊操作流程如圖8所示。

綜上所述，通過基于B/S結(jié)構(gòu)采用MVC三層結(jié)構(gòu)原理對多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的總體框架實現(xiàn)初步設(shè)計，在該框架的基礎(chǔ)上分別對各功能模塊進(jìn)行詳細(xì)的分析與設(shè)計。

2 仿真實驗與結(jié)果分析

文中設(shè)計的多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是基于B/S結(jié)構(gòu)，用戶只需通過瀏覽器即可實現(xiàn)對教學(xué)平臺的訪問及操作，為驗證該平臺是否能有效實現(xiàn)其優(yōu)良的教學(xué)功能，現(xiàn)對平臺內(nèi)的各功能模塊進(jìn)行測試實驗，具體實驗步驟如下：

管理員子模塊測試：新注冊用戶需要提供注冊的相關(guān)信息如賬戶名、登錄密碼、郵箱、姓名，填寫完成后將以電子郵件的形式發(fā)送給管理員，在獲取管理員同意后，新注冊用戶可登錄至網(wǎng)絡(luò)平臺。實驗給定100名新用戶，其中包括85名學(xué)生用戶和15名教師用戶，分別利用文中多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及Moodle教學(xué)平臺對100名用戶進(jìn)行角色準(zhǔn)確劃分，具體劃分結(jié)果如表1所示。

由表1可觀察出實驗給出100名用戶進(jìn)行測試，運用文中多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺可以成功地將100名用戶進(jìn)行角色準(zhǔn)確劃分；而Moodle教學(xué)平臺則未能正確將用戶角色實現(xiàn)準(zhǔn)確分類，因此文中平臺該模塊為有效設(shè)計。

由表2數(shù)據(jù)可看出利用Moodle教育平臺500名學(xué)生未能全部進(jìn)行課程選擇學(xué)習(xí)，其中只有230名實現(xiàn)了課程選擇學(xué)習(xí)，200名學(xué)生實現(xiàn)了在線測試操作，表明該系統(tǒng)平臺在線學(xué)習(xí)成功率較低；而利用文中多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行的學(xué)生課程選擇學(xué)習(xí)及在線測試，全部500名學(xué)生都實現(xiàn)了以上兩個步驟操作，顯然文中網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計可行性較高。

3 結(jié) 論

伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)教育方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化教育的需求，因此文中以信息化背景為前提，對多元網(wǎng)絡(luò)教育平臺進(jìn)行設(shè)計并實現(xiàn)。首先，基于B/S結(jié)構(gòu)，通過該結(jié)構(gòu)中的Web瀏覽器、服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實現(xiàn)平臺與數(shù)據(jù)庫間的關(guān)聯(lián)，并運用MVC三層結(jié)構(gòu)原理對平臺的總體框架進(jìn)行初步設(shè)計；然后，在該系統(tǒng)框架內(nèi)對各個功能模塊進(jìn)行劃分，包括管理員子模塊、教師管理子模塊及學(xué)生管理子模塊，并對以上模塊分別進(jìn)行詳細(xì)分析設(shè)計。實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的多元網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的可行性較高。

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