江頡 董天陽 陳鐵明 王小號

摘要： 為了解決通用教學(xué)信息系統(tǒng)在面向工程類課程的教學(xué)服務(wù)中缺乏教學(xué)過程設(shè)計(jì)問題，在信息系統(tǒng)中增加教學(xué)過程管理功能，以高校軟件工程課程在教學(xué)過程中所體現(xiàn)出的特點(diǎn)為例擴(kuò)展了傳統(tǒng)的教學(xué)信息系統(tǒng)。系統(tǒng)增設(shè)了教學(xué)進(jìn)度安排和自動監(jiān)控、以流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)的案例資源多媒體展示、word格式的軟件工程文檔在線填寫以及與學(xué)習(xí)過程相結(jié)合的教學(xué)質(zhì)量檢測和教學(xué)成績評定功能。論文概述了系統(tǒng)增設(shè)模塊中所采用的主流技術(shù)，并展示了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要原型界面。

關(guān)鍵詞： 教學(xué)過程管理； 軟件工程； 流媒體； 教學(xué)信息系統(tǒng)

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2012）03-15-02

Process management in the teaching information system

Jiang Jie, Dong Tianyang, Chen Tieming, Wang Xiaohao

（College of Computer Science & Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou, Zhejiang 310023， China）

Abstract： To solve the problem that traditional teaching information systems lack the design of teaching process for the engineering-oriented courses, this paper presents a new information system increasing process management function. By considering the characteristics of Software Engineering courses in the teaching process, this paper extends the traditional teaching information systems and adds some new functions, such as the teaching schedule arrangement and automatic monitoring, multimedia presentations of case based on the streaming media technology, the online filling of software engineering documents in word format and teaching quality testing and teaching performance evaluation combined with the learning process.

Key words： teaching process management； Software Engineering； streaming media； teaching information system

0 引言

現(xiàn)在很多高校通過網(wǎng)上教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源數(shù)字化，突破了傳統(tǒng)教學(xué)方式在授課時間和場地上的限制，是對傳統(tǒng)教學(xué)的一個有益補(bǔ)充。

對于教學(xué)信息系統(tǒng)，研究較多的是從技術(shù)出發(fā)[1],例如采用Web技術(shù)[2]、多媒體技術(shù)[3]、Blog[4]技術(shù)等來支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通用性的教學(xué)平臺往往也只是設(shè)置了一些課件共享、作業(yè)批改、教學(xué)郵箱互動、教學(xué)成績統(tǒng)計(jì)等功能來輔助教學(xué)活動和教學(xué)管理。實(shí)際上，作為教學(xué)的一種促進(jìn)手段，教學(xué)信息系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要符合教學(xué)者和學(xué)習(xí)者實(shí)施教學(xué)過程的特點(diǎn)。在教學(xué)活動中，教育者對一門課程具有引導(dǎo)、管理和評價功能；學(xué)習(xí)者在合理的教學(xué)過程指導(dǎo)和監(jiān)督下，完成課程學(xué)習(xí)，接受教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)成果檢查，并對施教者給予一定的評價。在一些通用的課程管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)的功能設(shè)置往往過多注重教學(xué)階段成果檢查、教學(xué)材料共享和教學(xué)手段的多樣化，而會忽略對課程整個教學(xué)過程的設(shè)計(jì)、管理和監(jiān)督。

本文將以工程性課程—軟件工程為例，分析在建立教學(xué)信息系統(tǒng)時應(yīng)考慮的問題，并給出該課程教學(xué)信息管理系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

1 軟件工程教學(xué)過程特點(diǎn)

軟件工程課程是一門綜合性很強(qiáng)的課程，主要介紹軟件工程、軟件工程過程、軟件管理的方法學(xué)、基本知識和基本技能[5]。該課程的教學(xué)實(shí)踐的目標(biāo)是，使授課對象了解和掌握開發(fā)軟件項(xiàng)目所使用的方法和工具。本課程可以采用“工學(xué)結(jié)合、強(qiáng)化實(shí)踐”的原則來組織教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)實(shí)踐活動。作為工程類的課程，軟件工程的教學(xué)過程具有以下特點(diǎn)。

⑴ 學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了逐步求精原則

逐步求精是軟件工程實(shí)施中需要遵循的一個基本原則，它可以體現(xiàn)在每個工作流過程中的迭代和遞增[6]。對于軟件工程的教學(xué)實(shí)踐來說，也需要遵循這一重要的原則。從授課對象最初接觸到課程的理論概念直至可以以小組形式完成的一個項(xiàng)目產(chǎn)品，其學(xué)習(xí)過程本身就是循序漸進(jìn)的。從項(xiàng)目實(shí)踐的角度，軟件工程課程實(shí)驗(yàn)成果也不可能在短時間內(nèi)獲得。學(xué)生需要在一段持續(xù)時間逐漸建立起工程思維方式，并經(jīng)過反復(fù)幾次修改和擴(kuò)展，最終形成可驗(yàn)收的成果。軟件工程的工程特性需要我們按照軟件工程過程要求來進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，對整個教學(xué)過程進(jìn)行監(jiān)督，引導(dǎo)和掌控。在這個過程中，教師發(fā)揮著引導(dǎo)，分配和教導(dǎo)的作用。對教學(xué)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格實(shí)施意味著對授課對象軟件工程實(shí)踐起到更好的指導(dǎo)和管理作用。

⑵ 過程的實(shí)施和管理使其有別于其他課程教學(xué)內(nèi)容

軟件工程與其他計(jì)算機(jī)課程，如程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)庫、軟件測試和軟件設(shè)計(jì)模式等課程是互為基礎(chǔ)，相互影響的。它在軟件工程的課程體系中起著承上啟下的作用，是對程序設(shè)計(jì)課程、數(shù)據(jù)庫課程的綜合應(yīng)用，也是軟件工程測試、設(shè)計(jì)模式等課程的基礎(chǔ)。在一些學(xué)校的課程安排上可能在講授軟件工程課程的同時，相關(guān)的其他課程授課也在同一學(xué)期同步進(jìn)行。要使得軟件工程課程與其他課程有所區(qū)別，需要將授課對象的注意力引導(dǎo)到實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中的軟件生命周期中各個環(huán)節(jié)的把握。需要強(qiáng)調(diào)的是作好軟件過程的實(shí)施和管理，才能處理好和其他課程所教授內(nèi)容的銜接和深化。

⑶ 軟件工程教學(xué)案例內(nèi)容的多樣性

軟件工程系列課程的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)是以市場需求為導(dǎo)向，使課程的授課對象真正能夠在軟件行業(yè)中發(fā)揮作用。因此，教師在授課時不應(yīng)拘泥于教材的內(nèi)容。在講解基本原理、基本概念和基本方法的同時應(yīng)介紹一些新方法、新技術(shù)。教師可以從案例的分析過程中提煉出理論知識，然后用類似案例對授課對象進(jìn)行課堂模擬實(shí)踐來驗(yàn)證已經(jīng)闡述的理論觀點(diǎn)，使授課對象體會到理論來源于實(shí)踐，而又指導(dǎo)實(shí)踐的這一過程。案例可以來源于實(shí)際的項(xiàng)目，也可以來源于網(wǎng)上的一些資源。

⑷ 軟件工程文檔撰寫的標(biāo)準(zhǔn)化

軟件工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，它是各種經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與提煉。在軟件工程中，會涉及到軟件制品的撰寫。在教學(xué)活動中往往可采用“項(xiàng)目小組”的形式，通過小組成員的組合以及每個成員的分工，組織實(shí)施軟件開發(fā)。在開發(fā)過程中需要遵照軟件開發(fā)的工作流程，做好可行性研究、需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測試環(huán)節(jié)，以及編制產(chǎn)品文檔。文檔的撰寫需要符合一定的格式與標(biāo)準(zhǔn)。提供文檔編寫模版，可以起到一定的撰寫約束和規(guī)范化作用。

⑸ 評價學(xué)習(xí)成果與實(shí)施過程緊密結(jié)合

由于軟件工程課程具有一定的理論性，但更多體現(xiàn)出的是其工程性，需要授課對象通過課程學(xué)習(xí)積累一定的經(jīng)驗(yàn)。因此對授課者教學(xué)質(zhì)量的評價和授課對象學(xué)習(xí)成果評價不能只看可運(yùn)行的項(xiàng)目成果和筆試成績，需要和課程教學(xué)環(huán)節(jié)的具體實(shí)施過程相結(jié)合。對過程的評價體現(xiàn)出了對授課對象發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的一個綜合評價。

2 基于過程管理的綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)

[軟件工程課程教學(xué)管理系統(tǒng)][教學(xué)進(jìn)度安排與監(jiān)控][案例資源多媒體展示][軟件工程規(guī)范文檔生成][教學(xué)成績評定][授課計(jì)劃安排][教學(xué)日歷制定][實(shí)驗(yàn)安排][文檔類資源上傳][案例資源瀏覽][音視頻資源制作][文檔模板定制][文檔在線生成][文檔查看][成績評定配置][作業(yè)統(tǒng)計(jì)][成績評定][教學(xué)質(zhì)量評價]

圖1基于過程管理的軟件工程課程教學(xué)管理系統(tǒng)

基于以上的分析，我們設(shè)計(jì)了軟件工程課程管理系統(tǒng)，如圖1所示。為實(shí)現(xiàn)軟件工程課程的過程管理目標(biāo)，我們在傳統(tǒng)課程管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上增設(shè)了教學(xué)進(jìn)度安排與監(jiān)控、案例資源多媒體展示、規(guī)范文檔生成、教學(xué)成績評定等功能。

2.1 案例資源多媒體展示

案例資源多媒體展示模塊為學(xué)生提供在線閱讀文檔資源和在線點(diǎn)播視頻資源的功能。系統(tǒng)提供教師對展示案例資源的訪問控制，支持教師將上傳的文檔資源轉(zhuǎn)換成SWF格式[7]的文件，以統(tǒng)一的界面供用戶瀏覽。同樣教師上傳的教學(xué)視頻資源則統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)播放器支持的視頻格式，支持在線點(diǎn)播。

為了在教學(xué)過程中讓學(xué)生可以更清晰地瀏覽和觀看案例演示結(jié)果，系統(tǒng)提供互動的教學(xué)課堂功能，包括教師發(fā)送和授課對象接收兩部分，主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程語音、視頻、文本等多媒體信息的實(shí)時傳播和同步演示功能。

系統(tǒng)采用Flash Media Serve[8，9]的流媒體技術(shù)與數(shù)據(jù)同步構(gòu)建web服務(wù)，提供即時音視頻播出功能。以FMS平臺為核心，實(shí)現(xiàn)了主播端（教師端）的音視頻多媒體信息有效采集、編碼、轉(zhuǎn)換，向客戶端進(jìn)行有效傳輸?shù)墓δ堋＝處熗ㄟ^該功能在實(shí)施音視頻在線授課同時，可通過在線錄制將授課內(nèi)容錄制儲存起來，以便在授課結(jié)束后，學(xué)生可以繼續(xù)學(xué)習(xí)。教師在授課過程中用到的某些具有版權(quán)保護(hù)的教學(xué)課件，可以向授課對象演示，但拒絕學(xué)生下載要求（如圖2所示）。

圖2在線文檔查看

2.2 教學(xué)進(jìn)度安排和監(jiān)控

圖3授課計(jì)劃安排

教學(xué)進(jìn)度安排和監(jiān)控模塊主要是用于教師安排教學(xué)進(jìn)度并監(jiān)控教師教學(xué)活動的完成進(jìn)度。每學(xué)期的開學(xué)初，教師都會根據(jù)課程大綱要求制定一份詳細(xì)的授課計(jì)劃，如圖3所示。

教師確認(rèn)提交進(jìn)度安排后，系統(tǒng)會根據(jù)教師生成的進(jìn)度安排，在相應(yīng)的時間提醒教師發(fā)布作業(yè)或批閱作業(yè)。課程模塊中的課內(nèi)作業(yè)模塊與教學(xué)日歷模塊關(guān)聯(lián)。教學(xué)日歷模塊根據(jù)授課計(jì)劃里的授課起止時間來安排具體的教學(xué)日歷內(nèi)容，并啟動后臺程序?qū)γ總€教師作相應(yīng)的進(jìn)度監(jiān)督，對教師的發(fā)布作業(yè)情況和批閱作業(yè)情況，系統(tǒng)可給出相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以為評定教師的教學(xué)質(zhì)量提供依據(jù)。

2.3 軟件工程文檔的模版定制和生成

軟件工程規(guī)范文檔生成功能包括添加規(guī)范文檔模板和生成規(guī)范文檔兩部分。教師可以根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范，添加各種軟件工程的規(guī)范文檔模版，如軟件需求規(guī)格說明文檔，軟件設(shè)計(jì)說明文檔等。學(xué)生根據(jù)作業(yè)進(jìn)度安排可以在線填寫，按照模版定義的格式最終生成一份包括字體、行距、標(biāo)注都一致的規(guī)范文檔。文檔可以保存在授課對象本地。由于該模塊和教師布置作業(yè)進(jìn)行了時效性相關(guān)，超期的作業(yè)將不允許被修改和提交。

文檔自動生成及教學(xué)進(jìn)度表生成主要利用了JACOB和iText[10]開源組件。相應(yīng)的操作步驟為：利用open函數(shù)打開Word文檔模板，查找模板中要替換的內(nèi)容；成功找到后，將用戶輸入的內(nèi)容替換模板中的內(nèi)容，并將文檔光標(biāo)下移一個位置；重復(fù)操作至所有內(nèi)容替換完整，利用save函數(shù)保存文檔；最后，用close函數(shù)關(guān)閉Word。

2.4 與學(xué)習(xí)過程相結(jié)合的成績評定

授課對象學(xué)習(xí)水平的評估關(guān)聯(lián)到課程作業(yè)的模塊和成績評定標(biāo)準(zhǔn)。教師可以進(jìn)行評估標(biāo)準(zhǔn)配置，系統(tǒng)根據(jù)教師選擇的標(biāo)準(zhǔn)獲取所有已交作業(yè)的授課對象信息，并列出授課對象總提交作業(yè)次數(shù)、正常提交次數(shù)和延遲提交次數(shù)等。系統(tǒng)預(yù)設(shè)一些基本的算法，按照教師選擇的算法來提供對學(xué)習(xí)過程的總體評價。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)可以為滿足綜合性課程中理論與實(shí)踐相結(jié)合的要求提供過程監(jiān)控和評價。在未來的工作中我們將進(jìn)一步研究教學(xué)過程的信息化管理問題，著重通過建立教學(xué)過程模型來實(shí)施教學(xué)過程的管理。

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