校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

引言

高職教育以社會(huì)需求和就業(yè)為導(dǎo)向，以技術(shù)應(yīng)用能力為本位，以職業(yè)綜合素質(zhì)為主線，培養(yǎng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才，面向民眾、解決民生，是一種就業(yè)教育，而不是學(xué)術(shù)型教育。高職教育要依托行業(yè)，走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、校企合作之路，要適應(yīng)崗位、職業(yè)需要，基礎(chǔ)理論以夠用為度，突出實(shí)用性、技能性，而不能追求學(xué)術(shù)淵博。高職教育要突出能力本位，強(qiáng)化“通用能力”，以此構(gòu)建課程體系、理論實(shí)踐教學(xué)體系。高職教育要學(xué)生在校期間完成職業(yè)化訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)與職業(yè)崗位群的“無縫對接”，上崗就能工作。為適應(yīng)高職教育人才培養(yǎng)需要，實(shí)現(xiàn)高職教學(xué)的全面改革,利用校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)是行之有效的教學(xué)手段，也是改變傳統(tǒng)教學(xué)方式、優(yōu)化教學(xué)模式、提高教學(xué)質(zhì)量的必由之路。

1高職校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)現(xiàn)狀

高職校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)指的是以網(wǎng)絡(luò)為輔的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，即利用校園網(wǎng)輔助校內(nèi)教學(xué)。以網(wǎng)絡(luò)為輔的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)指的是將網(wǎng)絡(luò)作為教學(xué)活動(dòng)的輔助手段之一，教學(xué)活動(dòng)的中心依然是教師和學(xué)生之間直接面對面的交流，教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行環(huán)境仍然是學(xué)校，教師和學(xué)生共處同一空間，網(wǎng)絡(luò)只是總體信息環(huán)境的積極補(bǔ)充部分。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作為傳統(tǒng)面授的補(bǔ)充，能夠解決教學(xué)過程中學(xué)生課上埋頭抄板書、自學(xué)資源匱乏、課后交流不方便等問題，更容易被老師和學(xué)生所接受。

當(dāng)前，為了達(dá)到高職教育的教學(xué)要求，提高教學(xué)質(zhì)量,適應(yīng)大信息量的教學(xué)內(nèi)容需求，雖然各校建立了校園網(wǎng)，并紛紛建立多媒體教室，采用教學(xué)軟件進(jìn)行教學(xué)，但仍然不能擺脫以教師講課為主的學(xué)習(xí)模式。為適應(yīng)21世紀(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展對高素質(zhì)創(chuàng)造型人才的需要，必須創(chuàng)造一個(gè)在教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主式學(xué)習(xí)的環(huán)境。當(dāng)今，通信、網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為21世紀(jì)教育發(fā)展提供了技術(shù)支持，迅猛發(fā)展的現(xiàn)代教育技術(shù)提供了教學(xué)模式改革所必須的技術(shù)支持手段,這種新的技術(shù)手段就是將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與智能CAI軟件教學(xué)相結(jié)合，集網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與智能CAI軟件教學(xué)優(yōu)點(diǎn)于一體的基于Web的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。

2校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)軟件平臺(tái)的功能分析及總體設(shè)計(jì)

校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)是在校園網(wǎng)的環(huán)境下開發(fā)的，設(shè)計(jì)采用B/S模式，即瀏覽器/服務(wù)器模式，又稱3層C/S體系結(jié)構(gòu),即包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器和客戶瀏覽器三部分。與傳統(tǒng)的2層模型的C/S系統(tǒng)相比，由于用戶是通過本地計(jì)算機(jī)上的瀏覽器瀏覽服務(wù)器中的主頁，并接收用戶的輸入，作為后臺(tái)服務(wù)的數(shù)據(jù)庫與服務(wù)器進(jìn)行信息交流，而不直接與客戶端打交道，學(xué)生和教師只用瀏覽器就可以使用本系統(tǒng)，因此它簡化了客戶端軟件的安裝，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)。

使用本系統(tǒng)的用戶包括管理人員、教師和學(xué)生三類，這三種用戶分別具有不同的權(quán)限。系統(tǒng)是采用B/S結(jié)構(gòu)的，只要客戶端能夠訪問互聯(lián)網(wǎng)，就能登錄使用本系統(tǒng)，因此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)只針對Web服務(wù)器端及后臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端的設(shè)計(jì)，它由前臺(tái)用戶頁面和后臺(tái)管理兩大部分構(gòu)成。

前臺(tái)用戶頁面主要用于向用戶展示教學(xué)系統(tǒng)所包含的相關(guān)內(nèi)容，并根據(jù)自己的意愿向系統(tǒng)發(fā)送自己的指令，并接收系統(tǒng)的反應(yīng)。它為用戶提供一個(gè)友好的人機(jī)交互界面，是用戶對系統(tǒng)進(jìn)行各種使用操作的接口。

后臺(tái)管理則主要負(fù)責(zé)教學(xué)系統(tǒng)中相應(yīng)的用戶管理、課件管理、備課工具管理、互動(dòng)交流相關(guān)信息管理、作業(yè)管理、題庫管理、成績管理等教學(xué)系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)管理，維護(hù)系統(tǒng)的正確運(yùn)行和實(shí)時(shí)更新。

教師、學(xué)生和系統(tǒng)管理員在登錄界面通過用戶名和密碼進(jìn)入前臺(tái)用戶頁面，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理則對用戶在前臺(tái)用戶頁面操作提供數(shù)據(jù)支持。

2.1需求分析

不同的用戶具有不同的需求，其中教師是教學(xué)的主導(dǎo)者,在教學(xué)過程的每個(gè)環(huán)節(jié)（備課、上課、課后輔導(dǎo)及考試）都有教師的身影。教師應(yīng)具有課件制作，教學(xué)課件上傳與管理,課后輔導(dǎo)，作業(yè)上傳與管理，收集和管理測試與練習(xí)的習(xí)題,與學(xué)生進(jìn)行交流解答學(xué)生的疑難問題，并具有考題的錄入與組織考試和管理個(gè)人信息的功能。

學(xué)生可下載或在線學(xué)習(xí)教師提供的課件、在線做教師布置的課后作業(yè)、在線測試與練習(xí)及對疑難問題向教師提問和查看教師對學(xué)生所提問題的回答，在教師規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行在線考試（教師考查學(xué)生學(xué)習(xí)情況的需要）,查看、修改個(gè)人基本信息，瀏覽個(gè)人測試與練習(xí)的記錄信息等。

而系統(tǒng)管理人員則可以對所有用戶賬戶進(jìn)行管理，并享有全部的后臺(tái)數(shù)據(jù)管理功能，同時(shí)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作也由管理員完成。

2.2軟件平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用功能集合的組織方式應(yīng)用于不同的用戶，不同用戶根據(jù)不同的權(quán)限使用不同的功能集合，通過權(quán)限設(shè)置來完成功能集合式組織的組合。根據(jù)功能集合的不同，將本系統(tǒng)劃分為四個(gè)主模塊以及若干子模塊逐步進(jìn)行設(shè)計(jì)。

登錄模塊用于完成用戶類型的選擇、用戶名及密碼的輸入與驗(yàn)證。

學(xué)生模塊具有下載所學(xué)課程的課件進(jìn)行學(xué)習(xí)、在線做教師布置的作業(yè)、與教師在線交流解答疑難問題、進(jìn)行課后練習(xí)及測試教師提供的測試與練習(xí)題、在線考試與查詢成績、個(gè)人信息與學(xué)習(xí)課程管理等功能。

教師模塊則具有課件制作及課件管理、上傳所教課程的課件并進(jìn)行管理、布置作業(yè)及批改作業(yè)、與學(xué)生在線交流解答學(xué)生所提問題、提交課后練習(xí)與測試題、在線閱卷、成績管理、題庫管理、個(gè)人信息與教學(xué)課程管理等功能。

管理員模塊是管理員登陸系統(tǒng)，包括系統(tǒng)維護(hù)和個(gè)人設(shè)置等子模塊。

以學(xué)生身份登錄系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)入的是學(xué)生模塊，包括學(xué)生模塊的所有功能，但是受權(quán)限的限制，只能顯示和使用個(gè)人相關(guān)的信息，不能顯示與自己無關(guān)的信息。

以教師身份登錄系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)入的是教師模塊，包括教師模塊的所有功能，但同樣受權(quán)限的限制，只能顯示和使用個(gè)人相關(guān)的信息，不能看到與自己無關(guān)的信息。

以管理員身份登錄系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)入的是管理員模塊，包括管理員模塊的所有功能。

圖1所示是本系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)圖。

3軟件平臺(tái)各功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在教學(xué)系統(tǒng)軟件平臺(tái)的開發(fā)過程中，系統(tǒng)的主要功能包括登錄模塊、教學(xué)資源上傳下載、作業(yè)的管理、測試與練習(xí)及在線考試等功能。下面分別介紹各功能的設(shè)計(jì)與具體實(shí)現(xiàn)。

3.1登錄功能模塊

系統(tǒng)登錄模塊是一個(gè)比較重要的模塊，通過該模塊來確定登錄用戶的身份和使用系統(tǒng)的功能權(quán)限。該頁面的設(shè)計(jì)情況如圖2所示。

3.2課件制作與教學(xué)課件管理功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

課件制作包括課件制作工具、課件設(shè)計(jì)模板、課件制作知識(shí)及我的課件管理。課件制作與教學(xué)課件管理各功能的實(shí)現(xiàn)，是為了更好地管理與教學(xué)有關(guān)的教學(xué)資源，采用的是上傳和下載來實(shí)現(xiàn)。圖3所示是課件制作與教學(xué)課件管理功能流程圖。

3.3學(xué)習(xí)中心功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

學(xué)習(xí)中心包括學(xué)習(xí)資料管理、作業(yè)管理、測試與練習(xí)管理及師生交流園地。學(xué)習(xí)中心是一種完全以學(xué)生為主的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行自學(xué)。教師制定教學(xué)計(jì)劃，制作學(xué)習(xí)材料，學(xué)生根據(jù)自己的具體情況，自主掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度，選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，查閱相關(guān)資料，完成練習(xí)與作業(yè)。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過師生交流討論區(qū)及時(shí)獲得教師的輔導(dǎo)和幫助。

3.3.1作業(yè)管理

教師將作業(yè)提交到作業(yè)管理模塊，學(xué)生完成教師布置的作業(yè)，完成后再按班級(jí)及課程進(jìn)行存儲(chǔ)供教師批改；教師改好的作業(yè)再存儲(chǔ)回原來的位置，供學(xué)生查看。圖4所示是作業(yè)管理流程圖。

3.3.2課后測試與練習(xí)

課后測試與練習(xí)系統(tǒng)提供測試與練習(xí)題供學(xué)生自測,讓學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況。在測試與練習(xí)系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)按學(xué)生的學(xué)習(xí)水平抽取題目，即能夠按學(xué)生的具體情況進(jìn)行抽題，學(xué)習(xí)成績好的學(xué)生做比較難的習(xí)題，成績不好的學(xué)生做難度小的習(xí)題，抽題時(shí)能夠按每個(gè)學(xué)生的具體情況抽取滿足學(xué)生個(gè)性化特點(diǎn)的習(xí)題進(jìn)行測試與練習(xí)。課后測試與練習(xí)系統(tǒng)流程圖如圖5所示。

3.3.3自動(dòng)抽題技術(shù)的設(shè)計(jì)

如何保證生成的試卷能最大程度地滿足學(xué)生的不同需要,并具有隨機(jī)性、科學(xué)性、合理性，而選擇一個(gè)高效、科學(xué)、強(qiáng)壯的算法是自動(dòng)組卷的關(guān)鍵。校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)采用的是多種算法相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)測試與練習(xí)系統(tǒng)的自動(dòng)抽題。

下面介紹自動(dòng)抽題的實(shí)現(xiàn)方法：

(1)按題目難度分類

將題目按難度分類的情況及每種難度題目的抽取比例如表1所列。

2)按題目類型分類

將題目按類型分類的情況及每種類型題目的抽取數(shù)量如表2所列。

3.3.4測試與練習(xí)閱卷技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

按題目難度和題目類型來組卷，應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：

按題目難度

剛開始錄入的題目的難度是按教師的要求來確定的，在練習(xí)過程中，如果“學(xué)生在測試與練習(xí)過程中連續(xù)兩次做對”,則“難度系數(shù)加一”，直到等于很難則不再增加；如果“學(xué)生在測試與練習(xí)過程中連續(xù)兩次做錯(cuò)”，則“難度系數(shù)減一”，直到等于容易則不再減少。

如果題庫中的其中一種難度的題目不夠抽，則按以下條件進(jìn)行抽題：

如果“難度系數(shù)＜3”，則所有抽完，不夠的難度系數(shù)加一后再抽取;

如果“難度系數(shù)＞3”，則所有抽完，不夠的難度系數(shù)減一后再抽取;

如果“難度系數(shù)=3”，則所有抽完，不夠的難度系數(shù)加減一各抽取一半，如果還不夠則再加減一各抽取一半。

按題目類型

抽取各種類型的題目數(shù)量可由學(xué)生自己填寫。測試與練習(xí)系統(tǒng)的閱卷技術(shù)采用的是學(xué)生的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行比較,比較結(jié)果一致則答案正確，否則答案錯(cuò)誤。閱卷完后，學(xué)生可以直接查看正確答案。

3.4在線考試功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在線考試是用于學(xué)生在線考試和成績查詢，以及教師進(jìn)行試題錄入、修改、刪除，進(jìn)行在線閱卷及成績管理的考試系統(tǒng)。教師不僅可以輕松添加、修改和查詢試題，還可在線進(jìn)行閱卷，實(shí)現(xiàn)了真正的無紙化考試，滿足任何授權(quán)考生隨時(shí)隨地考試，減輕了教師的工作量。

圖6所示是其在線考試功能的設(shè)計(jì)流程。

3.4.1在線考試自動(dòng)抽題技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)在線考試實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)抽題功能和測試與練習(xí)的自動(dòng)抽題并不相同，是結(jié)合遺傳算法的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)的。在線考試實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)抽題必須滿足：每個(gè)學(xué)生抽到的試卷結(jié)構(gòu)相同，每種類型的題目成績和題目數(shù)量相同，題目的難易比例相同，而且試卷要按教師的要求來組卷。下面介紹自動(dòng)抽題的實(shí)現(xiàn)方法：

(1)按題目難度

將題目按難度區(qū)分情況及抽取比例如表3所列。

(2)按題目類型

將題目按類型分類情況及抽取題目數(shù)量和抽取題目分?jǐn)?shù)如表4所列。

按題目難度和題目類型來組卷時(shí)，也要滿足按題目難度和按題目類型這兩個(gè)條件。一般的，題目的難度在教師錄入題目時(shí)由教師填寫，然后按比例值進(jìn)行抽??；而抽取各種類型的題目數(shù)量及題目分?jǐn)?shù)則由教師填寫。

3.4.2在線考試閱卷技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在線考試的閱卷技術(shù)采用的是自動(dòng)閱卷與手動(dòng)閱卷相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)的。客觀題采用的是自動(dòng)閱卷的方法來實(shí)現(xiàn),即學(xué)生的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行比較，比較結(jié)果一致則答案正確，否則答案錯(cuò)誤。而主觀題采用的是手動(dòng)閱卷的方法來實(shí)現(xiàn),即教師對照正確答案來判斷成績。

3.5系統(tǒng)維護(hù)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)維護(hù)包括管理員賬號(hào)維護(hù)、教師賬號(hào)維護(hù)、學(xué)生賬號(hào)維護(hù)、系名/專業(yè)維護(hù)、交流園地分類維護(hù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫維護(hù)。系統(tǒng)維護(hù)功能只有管理員模塊才有，學(xué)生模塊與教師模塊都不包含系統(tǒng)維護(hù)功能。

4結(jié)語

本系統(tǒng)不是普通的Web網(wǎng)站，它重在功能的實(shí)現(xiàn)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的綜合應(yīng)用。作為一名計(jì)算機(jī)程序員，不但要有本專業(yè)的知識(shí)，還要與其他知識(shí)相結(jié)合。例如，做一個(gè)有關(guān)銀行金融方面的軟件，那么就必須了解相關(guān)的金融方面的知識(shí)；而做一個(gè)與建筑工程方面的軟件，那么就必須了解相關(guān)的建筑工程方面的知識(shí)。本系統(tǒng)是一個(gè)有關(guān)校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的軟件系統(tǒng)，因此必須對校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的相關(guān)知識(shí)了解得非常透徹，這樣才能將系統(tǒng)做好。實(shí)際上，在今后的工作中，還需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行更深入的研究：

其一是系統(tǒng)功能的擴(kuò)充。本系統(tǒng)目前只能實(shí)現(xiàn)備課、課后學(xué)習(xí)及考試的功能，因此還需要進(jìn)一步完善系統(tǒng)。其二是要對系統(tǒng)開發(fā)過程中的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步研究，以便找到更好的解決方法。

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