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      《互換性與技術(shù)測量》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

      2012-11-29 06:02:26王東生
      銅陵學(xué)院學(xué)報(bào) 2012年6期
      關(guān)鍵詞:教學(xué)資源測試老師

      王東生

      (銅陵學(xué)院,安徽 銅陵 244000)

      1.引言

      21世紀(jì)高等教育具有指導(dǎo)性、綜合性、社會性、終生性和創(chuàng)造性五大特征,其中教育的社會性就是指教育的開放性和網(wǎng)絡(luò)化,計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,為建設(shè)一個開放式學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)造了條件,為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)條件保障。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺具有交互性、共享性、開放性、協(xié)作性和自主性等特征[1,2],在課程內(nèi)容的組織、知識的傳授等方面既保持了原課堂教學(xué)的特點(diǎn),又?jǐn)U充和拓展了課程教學(xué);既有利于學(xué)生的學(xué)習(xí),又方便師生交流,因此可以提升課堂教學(xué)、提高教學(xué)效果,有利于對學(xué)生學(xué)習(xí)的正確引導(dǎo),增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、趣味性和對課程內(nèi)容的可接受性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高教學(xué)質(zhì)量,促進(jìn)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的[3,4]。

      雖然經(jīng)過各方面的努力,近年來我國網(wǎng)絡(luò)教育取得了快速的發(fā)展,也獲得了一定的成果和經(jīng)驗(yàn),但在技術(shù)措施和體系結(jié)構(gòu)等許多方面還都存在一些問題,與先進(jìn)國家相比更是有明顯的差距,普遍存在標(biāo)準(zhǔn)缺乏、交互性差、個性化差、系統(tǒng)的智能性不夠、系統(tǒng)能力弱及系統(tǒng)的資源庫內(nèi)容不豐富等缺點(diǎn)。一個理想的網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)不僅應(yīng)該具有廣泛的覆蓋性、高度的交互性、良好的跨平臺性等特點(diǎn),同時也要具有智能型、界面友好、個性化等特征[5]。目前基于系統(tǒng)工程的角度來建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)是研究熱點(diǎn),同時迫切需要采用IEEE LTSC標(biāo)準(zhǔn)和JSP技術(shù)來促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

      《互換性與技術(shù)測量》課程是高等院校機(jī)械類、儀器儀表類和機(jī)電結(jié)合類各專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,是聯(lián)系設(shè)計(jì)系列和工藝系列課程的紐帶,也是架設(shè)在基礎(chǔ)課、實(shí)踐教學(xué)課和專業(yè)課之間的橋梁。課程顯著特點(diǎn)是:概念術(shù)語多、標(biāo)準(zhǔn)原則多、符號代碼多、涉及的知識面廣。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過程中,老師普遍感到課程難上,而學(xué)生對知識也不易很好的掌握。為了充分利用教育資源,提高教學(xué)過程中的交互性和主動性,本文開發(fā)了基于JSP的《互換性與技術(shù)測量》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了老師和學(xué)生的雙向交流,具有動態(tài)交互功能,對提高教學(xué)效果和教學(xué)成績將起到極大的促進(jìn)作用。

      2.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺總體設(shè)計(jì)

      2.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

      網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的教學(xué)資源和用戶的管理、組織及協(xié)同配合是其需要解決的主要問題。系統(tǒng)最基本的功能是把教學(xué)資源放在網(wǎng)絡(luò)平臺上供學(xué)生學(xué)習(xí),而在平臺上老師與學(xué)生以及學(xué)生與學(xué)生之間的便利溝通與交流,即良好的交互性,可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的效果。因此,在平臺設(shè)計(jì)時要充分考慮系統(tǒng)界面的友好性以及動態(tài)交互性,另外在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能時也要同時考慮訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高速性、安全性和穩(wěn)定性。

      根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式的基本要求,本《互換性與技術(shù)測量》課程教學(xué)平臺要實(shí)現(xiàn)基于Web的既可適用于課堂教學(xué),也能滿足遠(yuǎn)程教學(xué)的要求,另外要能夠動態(tài)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,同時要能夠支持windows可識別的一切媒體。就其應(yīng)用特點(diǎn)而言,應(yīng)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主,而老師要主導(dǎo)貫穿始終。

      2.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的結(jié)構(gòu)模式

      本網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺采用瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server,簡稱B/S)結(jié)構(gòu)模式。B/S模式是由客戶機(jī)/服務(wù)器(Client/Server,簡稱C/S)計(jì)算模式和終端-主機(jī)計(jì)算模式發(fā)展而來的,具有跨平臺開發(fā)能力,同時具有費(fèi)用低、擴(kuò)展性強(qiáng),界面友好等優(yōu)點(diǎn)[6]。在傳統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)模式中,客戶機(jī)一方面要負(fù)責(zé)事件輸入和圖形顯示,另外還要把業(yè)務(wù)處理規(guī)則和應(yīng)用邏輯一并(或部分)放在客戶機(jī)上,客戶端需要配置操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件、客戶機(jī)軟件、開發(fā)工具、應(yīng)用程序等幾層軟件,因而變得龐大臃腫[7]。而在B/S結(jié)構(gòu)模式中,客戶端只要安裝操作系統(tǒng)、瀏覽器和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件,而把業(yè)務(wù)處理規(guī)則和應(yīng)用邏輯等放在服務(wù)器,因此,所有的應(yīng)用軟件的開發(fā)和維護(hù)工作都集中在服務(wù)器一側(cè),這樣客戶機(jī)就比較簡單[8]。B/S結(jié)構(gòu)模式具有終端-主機(jī)系統(tǒng)模式的特點(diǎn),同時又具有C/S結(jié)構(gòu)模式分布式計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)。B/S結(jié)構(gòu)模式是一種多層次的平面型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)用戶通過客戶機(jī)上的瀏覽器以動態(tài)交互式學(xué)習(xí)方式訪問服務(wù)器上的各種資源。現(xiàn)階段在B/S結(jié)構(gòu)模式中的采用的主要語言有 Java、Html、VB、Delphi等。 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的結(jié)構(gòu)模式如圖1所示,它主要有服務(wù)器、瀏覽器、數(shù)據(jù)庫以及教學(xué)資源等組成。

      圖1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的結(jié)構(gòu)模式

      2.3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的基本架構(gòu)

      網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)是以Web為載體,開展教學(xué)工作的軟件平臺。它利用Internet技術(shù)實(shí)現(xiàn)了分布式教學(xué),在服務(wù)器上的教學(xué)平臺可以接受許多用戶同時訪問,從而極大的提高了教學(xué)資源的利用效率;同時,在這種網(wǎng)絡(luò)教育模式下,教學(xué)可以不受時間、空間或者地域的限制,為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,同時也強(qiáng)有力的支撐了以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。

      網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的主要作用是可以讓老師利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)高效的教學(xué)資源傳播,促進(jìn)高質(zhì)量的師生互動,從而形成開放、互動的教學(xué)模式,更好地培養(yǎng)學(xué)生的多方面學(xué)習(xí)能力、分析問題、解決問題以及創(chuàng)新能力;同時老師通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺還能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行有效的監(jiān)控和了解,提高教學(xué)資源的利用水平和管理水平。而對學(xué)生而言,通過該教學(xué)平臺可以充分利用學(xué)校的教學(xué)資源,培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)能力,提高學(xué)習(xí)效果。

      網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺總體設(shè)計(jì)框架如圖2所示。

      圖2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺總體功能

      網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)各模塊主要功能如下:

      (1)登錄/注冊模塊:主要是用來注冊不同的用戶,總體上用戶包括學(xué)生、老師、管理員等幾個級別,不同級別的用戶賦予不同的訪問權(quán)限。

      (2)課程學(xué)習(xí)模塊:包括理論課學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、網(wǎng)上作業(yè)及網(wǎng)上考試四部分。

      1)理論課學(xué)習(xí):主要包括課程介紹,教學(xué)大綱,教學(xué)計(jì)劃,教學(xué)CAI課件,教學(xué)參考資料等內(nèi)容。

      2)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo):包括實(shí)驗(yàn)大綱,實(shí)驗(yàn)全部過程的視頻及動畫等,這樣在實(shí)驗(yàn)之前學(xué)生可以預(yù)先觀看正確的操作演示,一方面可以提前了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、要點(diǎn)和步驟,同時可以減少實(shí)驗(yàn)過程中的盲目性,提高動手操作實(shí)驗(yàn)的效率和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

      3)網(wǎng)上作業(yè):包括老師對作業(yè)的布置和分發(fā),學(xué)生作業(yè)的提交,老師作業(yè)批改和反饋。

      4)網(wǎng)上考試:在網(wǎng)上考試模塊中,對老師身份功能設(shè)計(jì)中主要包括:題庫管理,試卷管理,成績管理,考試監(jiān)控等,而學(xué)生身份功能包括:查看考試公告,在線考試,成績查詢等。網(wǎng)上考試的核心部分是學(xué)生的在線考試和老師的在線閱卷,整個過程如圖3所示。

      圖3 網(wǎng)上考試工作流程圖

      (3)師生交流:包括師生論壇和聊天室。讓每個師生都參與進(jìn)來,讓網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺互動起來,師生論壇包括學(xué)生提問模塊、老師答疑模塊。師生論壇界面采用BBS形式,學(xué)生提問與老師/學(xué)生回答是異步的,學(xué)生提出問題后,管理員把問題放在留言板或BBS論壇上,所有用戶都能對問題進(jìn)行回復(fù),學(xué)生彼此間也能看到老師或別的學(xué)生對這些問題的解答,真正做到了老師與學(xué)生之間的互動以及學(xué)生與學(xué)生之間的互動。另外,通過聊天室或即時通信工具,如MSN、QQ、ICQ、Skype、UC等,可以進(jìn)行更方便的面對面的視頻和語音的實(shí)時交流或答疑。聊天室是一種實(shí)時的網(wǎng)上交流的方式,學(xué)生可以在聊天室內(nèi)對某一問題展開自由討論,相互交流、啟發(fā)。老師也可以加入到聊天室中進(jìn)行答疑、指導(dǎo)等。

      (4)網(wǎng)站管理:主要的功能是對教學(xué)平臺的用戶及系統(tǒng)資源進(jìn)行管理。用戶管理分為學(xué)生、老師和管理員的管理,其中管理員具有最高的權(quán)限,其可以對所有用戶進(jìn)行刪除、查詢、修改等操作(包括對老師“職稱”、學(xué)生“專業(yè)”及用戶名的模糊查詢)。資源管理主要是由管理員實(shí)現(xiàn)一些非教學(xué)資源的上傳、下載和刪除的管理;由老師將課程教學(xué)資源上傳到平臺,方便學(xué)生在線學(xué)習(xí)或下載后的學(xué)習(xí),而學(xué)生能夠?yàn)g覽并下載任課老師上傳的所有資料。

      3.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的實(shí)現(xiàn)

      在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中,采用B/S計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),使用動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)JSP完成瀏覽器頁面設(shè)計(jì)。該結(jié)構(gòu)可將內(nèi)容的生成和顯示進(jìn)行分離,使網(wǎng)絡(luò)開發(fā)人員能專注于應(yīng)用邏輯的處理,從而加快開發(fā)速度,提高系統(tǒng)質(zhì)量,并降低開發(fā)難度[9,10]。通常教學(xué)平臺對可移植性、可管理性、易用性要求很高,同時系統(tǒng)成本不能太高,因此數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用常用的SQL Server 2000,而Web服務(wù)器使用Tomcat Server。

      網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺用戶界面是用戶和系統(tǒng)環(huán)境之間的接口。用戶界面主要提供友好、高效的工作環(huán)境,使操作輕便快捷。系統(tǒng)程序運(yùn)行于服務(wù)器端,網(wǎng)頁視圖界面都采用技術(shù)實(shí)現(xiàn),在設(shè)計(jì)中遵循網(wǎng)頁設(shè)計(jì)原則。

      其中用戶登錄身份驗(yàn)證主要通過判斷用戶名和密碼是否匹配。把輸入的用戶名和密碼與數(shù)據(jù)庫中的個人資料進(jìn)行對比,如果存在相應(yīng)的記錄,登錄有效,否則登錄錯誤,這樣可以有效的限制未注冊用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的各個功能點(diǎn)。這個模塊的主要處理流程如圖4所示。

      圖4 平臺登錄/注冊模塊處理流程

      4.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺測試

      網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺測試是平臺開發(fā)過程中必不可少的一個重要環(huán)節(jié),其可以保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性和穩(wěn)定性,通常測試工作始終貫穿于平臺開發(fā)的整個過程[11]。在系統(tǒng)的各個功能模塊設(shè)計(jì)完成之后,要根據(jù)實(shí)際需求,對各個子模塊分別進(jìn)行測試。在整個網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開發(fā)結(jié)束之后,還要對系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行測試。教學(xué)平臺測試的主要目的包括:測試系統(tǒng)的功能,評價是否滿足具體的技術(shù)要求;測試平臺運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性,衡量系統(tǒng)的質(zhì)量;測試平臺的安全性;發(fā)現(xiàn)平臺中存在的不足與缺陷,并進(jìn)行完善和解決;測試平臺的性能,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性能的瓶頸,并提出應(yīng)對措施。

      在系統(tǒng)測試過程中通常采用自下而上,分步驗(yàn)證的方法,通過單元、組合、確認(rèn)、系統(tǒng)、驗(yàn)收等測試階段,從不同的方向、不同的側(cè)重點(diǎn)對系統(tǒng)進(jìn)行全面的測試[12]。本網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是基于Web的系統(tǒng),其測試與傳統(tǒng)的系統(tǒng)測試有明顯的區(qū)別,它即需要檢查和驗(yàn)證平臺能否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求,測試平臺在不同等級用戶瀏覽器端的實(shí)際使用效果,也要從用戶的角度進(jìn)行系統(tǒng)的安全性和可用性測試。

      通過對該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的頁面、鏈接、表單、功能性、安全性及壓力等多方面的測試和試用,證明該系統(tǒng)總體上功能比較完整、人機(jī)界面友好,使用方便,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,同時具有優(yōu)異的跨平臺性和良好的安全性,基本達(dá)到預(yù)期的目標(biāo),初步使用效果反映良好,可以交付使用。該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的開發(fā),立足于《互換性與技術(shù)測量》課程建設(shè)和教學(xué)改革的需要,可進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自主性,提高教學(xué)效果。但是在測試過程中也發(fā)現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺存在一些問題,這將在后續(xù)的開發(fā)中進(jìn)行逐步修改完善。

      5.結(jié)論

      本網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺以JSP這一較為成熟的動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)行交互式的《互換性與技術(shù)測量》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)開發(fā),實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的動態(tài)更新和維護(hù),良好的交互性促進(jìn)學(xué)生與老師之間的交流與溝通,提高教學(xué)的效果,實(shí)現(xiàn)資源的有效共享。同時,課件的設(shè)計(jì)以學(xué)生為主體,貫徹體現(xiàn)個性化主動學(xué)習(xí)和為學(xué)生服務(wù)的基本理念。通過在線學(xué)習(xí)使學(xué)生自主學(xué)習(xí)這門課程,通過課程學(xué)習(xí)欄目中的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),了解實(shí)驗(yàn)練習(xí)的目的、要求、要準(zhǔn)備的相關(guān)知識、實(shí)驗(yàn)的步驟、注意事項(xiàng)等,通過在線答疑,老師可及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的困難,通過網(wǎng)絡(luò)快速的實(shí)現(xiàn)學(xué)生與老師在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信息交流。

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