基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的微作業(yè)管理系統(tǒng)開發(fā)六

鄧曉剛　楊曉毅

摘要：開發(fā)了一個(gè)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的微作業(yè)管理系統(tǒng)，其能在課間推送客觀題，讓學(xué)生在線答題提交，便于教師了解學(xué)生聽課完成情況，把控教學(xué)進(jìn)度。還能通過作業(yè)系統(tǒng)發(fā)放問卷，即時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的動(dòng)態(tài)信息。該系統(tǒng)的使用將手機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂教學(xué)交互式工具，能夠讓教師在授課過程中得到最真實(shí)和及時(shí)的數(shù)據(jù)信息，提高課堂管理水平。另外，該系統(tǒng)可以充分發(fā)揮手機(jī)媒體對大學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用，正確引導(dǎo)學(xué)生合理使用手機(jī)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;微作業(yè)系統(tǒng);實(shí)時(shí)反饋;信息化時(shí)代

中圖分類號(hào)：TP315

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.09.002

1 引言

傳統(tǒng)教學(xué)中，受時(shí)間和精力的限制，教師沒辦法在每次作業(yè)練習(xí)后及時(shí)批改、統(tǒng)計(jì)各種回答或錯(cuò)誤的比例，從而無法得到準(zhǔn)確的“教學(xué)診斷”信息以供后續(xù)教學(xué)活動(dòng)中參考;另一方面，學(xué)生作業(yè)互相抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，也起不到復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)、查漏補(bǔ)缺的作用。

如何有效進(jìn)行作業(yè)管理，是一個(gè)讓很多教師頭痛的問題。紙質(zhì)作業(yè)增加了很多教師的批改工作量，而且目前學(xué)生作業(yè)相互抄襲現(xiàn)象十分嚴(yán)重，經(jīng)常一個(gè)教學(xué)班80多份作業(yè)，只有10余個(gè)版本。如果提交電子作業(yè)，卻存在一個(gè)更致命的缺點(diǎn)：電子文檔管理不方便，而學(xué)生要抄襲作業(yè)就更容易，只需要復(fù)制、粘貼。在當(dāng)前的信息化時(shí)代中，學(xué)校都需要一個(gè)實(shí)用的作業(yè)管理系統(tǒng)來規(guī)范作業(yè)管理，以此來大大提高學(xué)校的管理水平，優(yōu)化資源，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。

本文以“液壓傳動(dòng)技術(shù)”為例，建立課程的網(wǎng)絡(luò)微作業(yè)題庫，將各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)以客觀題的形式（選擇、判斷、填空）給出。學(xué)生可以使用手機(jī)客戶端，用學(xué)號(hào)登錄，輸入課程名、教師名，進(jìn)入到當(dāng)堂課程教師的云班級(jí)。由教師指定當(dāng)堂完成微作業(yè)推送的章節(jié)，系統(tǒng)隨機(jī)在該章節(jié)題庫里選擇3-5道題推送到學(xué)生手機(jī)客戶端。學(xué)生作答后提交，由微作業(yè)系統(tǒng)自動(dòng)評分并生成作業(yè)記錄，供教師查詢。由于是隨機(jī)抽題，每個(gè)學(xué)生的答題內(nèi)容不完全相同，一定程度上避免了抄襲行為。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)具有對題庫的分類、隨機(jī)抽題、自動(dòng)判分等功能，并支持實(shí)時(shí)地將結(jié)果反饋到教師端，教師可以根據(jù)反饋結(jié)果對學(xué)生們的學(xué)習(xí)情況有直觀的了解;可通過訪問后臺(tái)網(wǎng)站對題目進(jìn)行批量的導(dǎo)人、導(dǎo)出，對題庫中的題干、選項(xiàng)等進(jìn)行編輯，對學(xué)生的答題情況進(jìn)行可視化分析。

2.2 工作流程設(shè)計(jì)

微作業(yè)管理系統(tǒng)的流程如圖1所示。上課前，教師在后臺(tái)管理系統(tǒng)中生成指定章節(jié)的二維碼，將其粘貼到授課時(shí)使用的課件之中，學(xué)生通過手機(jī)客戶端掃描解析教師指定的章節(jié)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)二維碼的設(shè)定，即時(shí)推送題目或在課間推送題目，課程結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生的完成情況，按正態(tài)分布生成學(xué)生的平時(shí)成績，并將生成的平時(shí)成績推送至教師郵箱和學(xué)生的手機(jī)端。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有學(xué)生手機(jī)端、教師手機(jī)端、教師網(wǎng)頁端三個(gè)模塊，系統(tǒng)模塊如圖2所示。手機(jī)端采用vue.Js進(jìn)行跨平臺(tái)開發(fā)，封裝成Android及iOS應(yīng)用，覆蓋絕大多數(shù)手機(jī)型號(hào)。網(wǎng)頁端使用Java語言進(jìn)行開發(fā)，用戶可以使用Webkit內(nèi)核研發(fā)出來的任意瀏覽器進(jìn)行訪問并取得良好的體驗(yàn)效果。

2.4 數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫表單中主要有三張表，分別是人員信息表（ person）、題目信息表（exam）以及成績信息表（grade）。人員信息表的密碼字段采用MD5加密、AES加密的雙重加密，如表1所示。其中，人員類型字段用來判定用戶的類型，0表示學(xué)生，1表示教師，2表示管理員。

課程信息表主要有題目類別字段、題目詳情字段，如表2所示，其中題目類別字段用來判定該題目的章節(jié)歸屬，題目選項(xiàng)詳情字段用JSON封裝，前端可以方便地解析出該題目的選項(xiàng)、正確答案，正確答案的判定將在手機(jī)端進(jìn)行，服務(wù)器只存放最后的成績信息，以減輕服務(wù)器壓力。

成績信息表主要有學(xué)號(hào)、題號(hào)、原始分?jǐn)?shù)、加權(quán)分?jǐn)?shù)，如表3所示。當(dāng)課程結(jié)束后，系統(tǒng)提取對應(yīng)課程的所有成績。通過正態(tài)分布的結(jié)果，計(jì)算出加權(quán)得分，并由教師自行決定采用原始分?jǐn)?shù)還是加權(quán)分?jǐn)?shù)。

2.5 數(shù)據(jù)的封裝與解析

微作業(yè)管理系統(tǒng)的核心部分在于學(xué)生們使用手機(jī)APP解析出課件二維碼上的信息。存放在二維碼中的數(shù)據(jù)主要是題目對應(yīng)的章節(jié)，并不涉及具體的題目，用戶在獲取到題目章節(jié)之后，向服務(wù)器請求獲取對應(yīng)的信息。二維碼中的JSON結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中teacher表示上課教師，chapter表示選取題庫的章節(jié)，course表示選取題庫的課程名。

除了對二維碼進(jìn)行JSON封裝外，在本系統(tǒng)的題目選項(xiàng)詳情字段、成績內(nèi)容字段均進(jìn)行了JSON封裝，將題目詳情字段進(jìn)行JSON封裝的原因是因?yàn)橐惶最}目的選項(xiàng)可能有多個(gè)，如果使用在表結(jié)構(gòu)里面新增選項(xiàng)一、選項(xiàng)二直至選項(xiàng)n等字段，將使得表結(jié)構(gòu)更加臃腫，考慮到題目的選項(xiàng)一般不會(huì)被用作檢索，所以，將題目的選項(xiàng)詳情封裝到一個(gè)字段里面，可以減少表結(jié)構(gòu)的冗余。成績內(nèi)容采用JSON結(jié)構(gòu)的原因是為了記錄每道題目的得分，將每道題目的序號(hào)及對應(yīng)的得分放在成績內(nèi)容里，教師對學(xué)生的答題情況進(jìn)行分析，可以有針對性地進(jìn)行題目解答。題目選項(xiàng)詳情JSON結(jié)構(gòu)如圖4所示。成績詳情JSON結(jié)構(gòu)如圖5所示。

手機(jī)端對于二維碼、題目的JSON解析可以采用官方解析類、GSON解析、FastjSON解析等，而微作業(yè)管理系統(tǒng)的JSON解析需要運(yùn)行于手機(jī)端，因此采用的是JS讀取JSON數(shù)據(jù)。即先定義var obj-JSON.parse（）str），然后再對obj進(jìn)行操作。采用JSON封裝可以極大地節(jié)約數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)空間，減少資源浪費(fèi)。

2.6 系統(tǒng)負(fù)載均衡

由于本系統(tǒng)在學(xué)生答題后需要及時(shí)地進(jìn)行成績分析，將對應(yīng)的總分、各題目的小分及時(shí)地匯總到教師端，在實(shí)際運(yùn)行中，需要一定程度的負(fù)載均衡能力，本系統(tǒng)主要從以下幾個(gè)方面增加了系統(tǒng)的負(fù)載均衡能力：①答案正確性本地判別。學(xué)生們提交了答案后，系統(tǒng)依據(jù)已經(jīng)存在的正確答案進(jìn)行打分，并將評分結(jié)果進(jìn)行上傳，服務(wù)器不對答案的正確性進(jìn)行判斷，僅存儲(chǔ)評分結(jié)果。②采用ngmx進(jìn)行反向代理，均衡各項(xiàng)服務(wù)流量，保障服務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行。③數(shù)據(jù)庫讀寫分離。采用主從數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的讀寫分離，有效降低數(shù)據(jù)庫壓力。④采用Redis進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存。對常查詢且變化頻率較低的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存處理，可以有效地降低數(shù)據(jù)庫的連接數(shù)。

3 結(jié)論與展望

本文對基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的微作業(yè)管理系統(tǒng)方案進(jìn)行了詳細(xì)論證，從系統(tǒng)的硬件和操作系統(tǒng)特征方面對系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和模塊關(guān)系進(jìn)行研究，提出基于“互聯(lián)網(wǎng)+”微作業(yè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的微作業(yè)系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展教學(xué)，能夠體現(xiàn)教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的開放式教學(xué)理念，全面體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)性和優(yōu)越性。二者的結(jié)合豐富了教學(xué)資源，拓展了學(xué)習(xí)空間，提高了教師的信息化教學(xué)水平，促進(jìn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力的提高。

按照工程教育認(rèn)證的思想，教學(xué)過程中體現(xiàn)以“學(xué)”為主，拓寬了師生交流的渠道，通過APP可以隨時(shí)收集學(xué)生對課堂進(jìn)度、內(nèi)容的反饋，幫助教師微調(diào)教學(xué)計(jì)劃，提高教學(xué)效果。

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