新工科協(xié)同教學(xué)資源共享平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

曾凡濤

(廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510300)

近年來(lái)，隨著新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，國(guó)家對(duì)工科人才的培養(yǎng)也提出了新的要求[1]。2017年初，教育部開(kāi)始啟動(dòng)并推進(jìn)“新工科”建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，在全國(guó)高校中探索新的時(shí)代背景下工科教育的中國(guó)模式和中國(guó)經(jīng)驗(yàn)[2]。我國(guó)高等教育，特別是高等職業(yè)院校的新工科教育已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)嶄新的階段，它對(duì)工科教育的人才培養(yǎng)體系結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)模式提出了新的挑戰(zhàn)，要求高等職業(yè)院校要發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，充分利用企業(yè)資源，對(duì)接地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，深化產(chǎn)教融合、校企合作、協(xié)同育人，推動(dòng)傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)改造升級(jí)[3]。

在傳統(tǒng)的工科人才培養(yǎng)過(guò)程中，專(zhuān)業(yè)課程的開(kāi)發(fā)和講授往往是由本專(zhuān)業(yè)教師具體完成的，所包含的專(zhuān)業(yè)知識(shí)比較封閉，缺乏與相關(guān)專(zhuān)業(yè)、相關(guān)企業(yè)與行業(yè)的協(xié)同與互動(dòng)，不利于發(fā)揮教師與學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生也往往技能手段單一、理論知識(shí)陳舊，不了解相關(guān)企業(yè)、行業(yè)的基本情況，缺乏步入社會(huì)所需要的創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)能力。針對(duì)新工科對(duì)專(zhuān)業(yè)人才的要求，學(xué)生應(yīng)具備基于核心專(zhuān)業(yè)技術(shù)復(fù)合融通的知識(shí)體系、基于“互聯(lián)網(wǎng)+”與人工智能的復(fù)合工具使用能力和從社會(huì)、文化、法律等多方面的復(fù)合觀察思考能力[4]。而這些能力的培養(yǎng)，關(guān)鍵點(diǎn)取決于學(xué)校與企業(yè)之間、各二級(jí)學(xué)院之間、各相關(guān)專(zhuān)業(yè)之間的校企合作、協(xié)同育人、創(chuàng)新教育水平，需要將企業(yè)與學(xué)校的各種資源有效地整合在一起，因而急需建立起相應(yīng)的新工科協(xié)同教學(xué)資源共享平臺(tái)。

在本文中，我們將采用基于Bootstrap和PHP Laravel框架技術(shù)進(jìn)行新工科資源共享平臺(tái)的前后端開(kāi)發(fā)，首先通過(guò)分析新工科協(xié)同教學(xué)中心的數(shù)據(jù)需求，以Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)建立相關(guān)的數(shù)據(jù)關(guān)系模型并定義數(shù)據(jù)字典；然后根據(jù)協(xié)同教學(xué)中心的工作業(yè)務(wù)邏輯建立平臺(tái)的基本功能模塊，實(shí)現(xiàn)學(xué)校二級(jí)學(xué)院、職能部門(mén)、各專(zhuān)業(yè)師生與合作企業(yè)之間的資源共享與協(xié)作，探索在該平臺(tái)上開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新、產(chǎn)教融合的新工科人才培養(yǎng)之路。

1 Laravel與Bootstrap技術(shù)

Bootstrap是Twitter推出的一個(gè)用于前端開(kāi)發(fā)的開(kāi)源工具包。它由Twitter的設(shè)計(jì)師Mark Otto和Jacob Thornton合作開(kāi)發(fā)，Bootstrap提供了優(yōu)雅的HTML/CSS框架，目前的最新版本是3.0。Bootstrap推出后得到了前端開(kāi)發(fā)者的熱烈歡迎，一直是GitHub上的熱門(mén)開(kāi)源項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)非常有名的前端開(kāi)發(fā)框架，如WeX5就是基于Bootstrap源碼進(jìn)行性能優(yōu)化而來(lái)。我們將采用Bootstrap技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)資源共享平臺(tái)的前端界面及交互功能。

Laravel是一套簡(jiǎn)潔、優(yōu)雅的PHP Web開(kāi)發(fā)框架(PHP Web Framework)。一方面，它可以將開(kāi)發(fā)者從雜亂的代碼中解脫出來(lái)，幫助開(kāi)發(fā)者構(gòu)建一個(gè)完美的網(wǎng)絡(luò)APP應(yīng)用項(xiàng)目。在Laravel中擁有一套高級(jí)的PHP ActiveRecord實(shí)現(xiàn)——Eloquent ORM。它能方便地將“約束”應(yīng)用到關(guān)系的雙方，開(kāi)發(fā)者對(duì)數(shù)據(jù)能完全控制且享受到ActiveRecord的所有便利。Eloquent原生支持Fluent中查詢(xún)構(gòu)造器(Query-Builder)的所有方法。而對(duì)Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)的安全性非常重要，直接關(guān)系到平臺(tái)開(kāi)發(fā)的成敗。Laravel框架具有很好的安全性，能有效地防范CSRF、SQL注入、XSS、ZIP炸彈等攻擊。

另一方面，Laravel具有高質(zhì)量的文檔和擴(kuò)展包，且完全開(kāi)源，所有代碼都可以從Github上獲取。其代碼有兩大特點(diǎn)：一是語(yǔ)言?xún)?yōu)美，二是用戶(hù)體驗(yàn)好。一切以用戶(hù)為中心，代碼風(fēng)格以簡(jiǎn)潔清晰為主，對(duì)常用功能做了比較多的封裝，用了很多獨(dú)有的約定，讓開(kāi)發(fā)者更容易理解代碼含義，可以花更多精力在邏輯層面，從而提高工作效率[5]。

2 新工科協(xié)同教學(xué)資源共享平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法

2.1 平臺(tái)教學(xué)資源協(xié)同共享與數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

在新工科教學(xué)資源共享平臺(tái)中，我們基于協(xié)同共享課程和協(xié)同項(xiàng)目的業(yè)務(wù)需求獲取和分析數(shù)據(jù)。以某門(mén)課程協(xié)同共享為例，首先根據(jù)新工科協(xié)同教學(xué)中心的工作流程確定協(xié)同課程申請(qǐng)學(xué)院(機(jī)電學(xué)院)、授課學(xué)院(信息學(xué)院)、教學(xué)資源管理部門(mén)(教務(wù)處)等各部門(mén)的業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系，分析確定教學(xué)資源共享平臺(tái)課程協(xié)同的基本過(guò)程，如圖1所示。然后根據(jù)課程協(xié)同的業(yè)務(wù)過(guò)程來(lái)構(gòu)造新工科協(xié)同教學(xué)資源共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)表。

圖1 新工科課程協(xié)同共享的基本業(yè)務(wù)流程

2.2 新工科教學(xué)資源共享平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)用戶(hù)的基本需求分析，新工科教學(xué)資源共享平臺(tái)主要由管理員業(yè)務(wù)模塊、教師業(yè)務(wù)模塊和學(xué)生業(yè)務(wù)模塊三部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 新工科協(xié)同教學(xué)資源共享平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖

2.3 服務(wù)器工作原理

協(xié)同教學(xué)資源平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，利用Eclipse開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言采用PHP。整個(gè)協(xié)同教學(xué)資源共享平臺(tái)運(yùn)行在Apache服務(wù)器上(見(jiàn)圖3)，其訪問(wèn)服務(wù)過(guò)程如下：

圖3 平臺(tái)服務(wù)器工作原理

(1)由用戶(hù)在客戶(hù)端(手機(jī)或PC)發(fā)起Http訪問(wèn)請(qǐng)求，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解析后發(fā)送到服務(wù)器上的共享平臺(tái)路由響應(yīng)模塊(Route)；

(2)根據(jù)Laravel框架的路由文件進(jìn)行分析，通過(guò)中間件發(fā)送到對(duì)應(yīng)的控制器(Controller);

(3)控制器(Controller)中由PHP功能邏輯代碼訪問(wèn)數(shù)據(jù)模型(Model)，并將獲取的數(shù)據(jù)打包發(fā)往視圖(View);

(4)客戶(hù)端中的瀏覽器將視圖(View)渲染顯示為Web頁(yè)面。

2.4 前端界面設(shè)計(jì)

新工科協(xié)同教學(xué)資源共享平臺(tái)的界面設(shè)計(jì)需要根據(jù)用戶(hù)終端多樣性的特點(diǎn)(如PC或手機(jī))進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要考慮操作方便性和響應(yīng)速度等要求。

在進(jìn)行前端界面設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意瀏覽器兼容性問(wèn)題。如在手機(jī)端的常用瀏覽器有UC、360、QQ瀏覽器等，網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)不合理會(huì)在不同瀏覽器上顯示不同的效果，從而造成樣式混亂，影響用戶(hù)的使用體驗(yàn)。在平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中，做好瀏覽器兼容，才能夠讓網(wǎng)站在不同的瀏覽器下都正常顯示。本項(xiàng)目平臺(tái)使用的Laravel框架自帶Blade模板引擎，該模板引擎具有較好的瀏覽器兼容性，另外在開(kāi)發(fā)過(guò)程中注意使用標(biāo)準(zhǔn)的HTML、CSS與JavaScript代碼將會(huì)更加有效地解決瀏覽器兼容問(wèn)題。

2.5 后臺(tái)管理功能實(shí)現(xiàn)

根據(jù)新工科教學(xué)資源共享平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)，后臺(tái)管理需具備課程管理、用戶(hù)管理、評(píng)價(jià)管理、課表管理、協(xié)同項(xiàng)目管理、消息管理等功能，其基本實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)將前端頁(yè)面轉(zhuǎn)換為Blade模板，以便Laravel框架識(shí)別;

(2)創(chuàng)建資源路由，并將其加入到交互訪問(wèn)鏈接中;

(3)由資源路由創(chuàng)建相關(guān)的資源控制器，生成控制器中的資源管理方法；

(4)在控制器中完成后臺(tái)管理功能的業(yè)務(wù)邏輯，并訪問(wèn)操作相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù);

(5)根據(jù)數(shù)據(jù)表創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的相關(guān)方法;

(6)由控制器將數(shù)據(jù)訪問(wèn)的結(jié)果發(fā)送到相應(yīng)視圖中并在瀏覽器中顯示出來(lái)。

3 結(jié)論

本文中，我們以新工科協(xié)同教學(xué)資源共享平臺(tái)為載體，將不同專(zhuān)業(yè)、不同學(xué)院、不同企業(yè)的教師和工程師引入到平臺(tái)上統(tǒng)一進(jìn)行管理，專(zhuān)業(yè)教師(包括來(lái)自企業(yè)的兼職教師)可在平臺(tái)上發(fā)布協(xié)同教學(xué)課程，如：大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)、人工智能基礎(chǔ)、VR/AR開(kāi)發(fā)技術(shù)等；開(kāi)課學(xué)院可以根據(jù)專(zhuān)業(yè)要求和學(xué)生興趣選擇協(xié)同課程進(jìn)行教學(xué)，教師在線進(jìn)行輔導(dǎo)，學(xué)生學(xué)習(xí)后進(jìn)行課程評(píng)價(jià)；教師還可根據(jù)需要組建競(jìng)賽隊(duì)伍和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)小組，學(xué)生可申請(qǐng)加入，由教師進(jìn)行管理，完成競(jìng)賽或項(xiàng)目協(xié)同開(kāi)發(fā)；來(lái)自企業(yè)的兼職教師還可將企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目引入到平臺(tái)上，引導(dǎo)學(xué)生及校內(nèi)教師參與，校企合作、協(xié)同育人。

目前，平臺(tái)已經(jīng)投入使用，各項(xiàng)功能運(yùn)行良好，信息技術(shù)學(xué)院的部分學(xué)生已經(jīng)在平臺(tái)上開(kāi)始進(jìn)行項(xiàng)目協(xié)同開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的運(yùn)行，使用學(xué)生和老師普遍認(rèn)為平臺(tái)功能符合實(shí)際需求，用戶(hù)界面友好，操作方便，數(shù)據(jù)查詢(xún)快捷，受到了用戶(hù)的一致好評(píng)。

當(dāng)然，本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的新工科教學(xué)資源共享平臺(tái)還存在一些不足之處，如：協(xié)同課程的排課還可采用更優(yōu)的算法、教務(wù)員對(duì)協(xié)同課程的申請(qǐng)審核時(shí)間較長(zhǎng)、對(duì)前端界面的交互功能還需進(jìn)一步優(yōu)化、需搜集用戶(hù)對(duì)平臺(tái)教學(xué)體驗(yàn)來(lái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析等，這些工作都需要我們?cè)谄脚_(tái)更新升級(jí)中進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。