李勤，師維

（四川大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，成都610065)

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的自助學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李勤，師維

（四川大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，成都610065)

目前，傳統(tǒng)的被動(dòng)教學(xué)方式不能滿足高校學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)為主導(dǎo)的自助學(xué)習(xí)模式的接受程度越來(lái)越高。然而，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程環(huán)境搭建復(fù)雜，學(xué)習(xí)資料分散，問(wèn)題個(gè)性化?；谶@些特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)信息化自助學(xué)習(xí)平臺(tái)，由此提供整合的課程資料、軟件工具和習(xí)題，重點(diǎn)解決自學(xué)過(guò)程中針對(duì)性問(wèn)題的解答途徑。該平臺(tái)具有拓展性，能適用于其他相關(guān)的學(xué)科課程。

自助學(xué)習(xí)；計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0　引言

傳統(tǒng)的高校教學(xué)模式主要依賴于教師傳授和教材輔助。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生處于被動(dòng)接受的狀態(tài)。這打擊了其主動(dòng)性，制約了隱形知識(shí)的挖掘，限制了創(chuàng)造性的發(fā)揮。隨著新媒體技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的普及，當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)模式正在變化。一項(xiàng)針對(duì)高校學(xué)生的調(diào)查顯示[1]：當(dāng)學(xué)習(xí)遇到困難時(shí)，42.9%的學(xué)生首先想到利用網(wǎng)絡(luò)尋找問(wèn)題的答案，29.3%的學(xué)生傾向于請(qǐng)教教師和同學(xué)，15.2%的學(xué)生把教材作為獲取知識(shí)的首要途徑，11.6%的學(xué)生認(rèn)為圖書館查閱資料是解決問(wèn)題的第一方式，0.4%的學(xué)生放棄解決問(wèn)題。由此可見(jiàn)，自助學(xué)習(xí)已經(jīng)成為高校學(xué)生廣泛接受的一種學(xué)習(xí)模式。

基于以上現(xiàn)狀，系統(tǒng)嘗試針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)容整合、交流靈活、信息暢通的自助學(xué)習(xí)平臺(tái)。

1　系統(tǒng)分析

自助學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生面臨各種阻礙。上述調(diào)查發(fā)現(xiàn)，70.2%的學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過(guò)程中搜索到的可用資源不到50%，只有6.2%的學(xué)生得到的可用資源到達(dá)80%以上。知識(shí)獲取是大多數(shù)自助學(xué)習(xí)的學(xué)生面臨的一個(gè)突出問(wèn)題。目前，各高校已有的自助學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要提供電子教學(xué)材料，如教師的課件、教案等。部分系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)資源輔助[2]，主要內(nèi)容為課程相關(guān)練習(xí)和網(wǎng)站鏈接。還有部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)了對(duì)自助學(xué)習(xí)結(jié)果的測(cè)試功能[3]，便于教師適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度。就計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)而言，工具軟件多、環(huán)境配置雜、編程錯(cuò)誤個(gè)體化。常規(guī)的自助學(xué)習(xí)系統(tǒng)導(dǎo)致以下幾個(gè)問(wèn)題：第一，靈活知識(shí)得不到準(zhǔn)確解答；第二，缺乏思路引導(dǎo)，導(dǎo)致知識(shí)點(diǎn)生硬難理解；第三，網(wǎng)絡(luò)資料內(nèi)容繁多，錯(cuò)誤層出不窮。

因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為學(xué)生和教師共同參與，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔的學(xué)習(xí)平臺(tái)。學(xué)生自學(xué)方式為資料閱讀、工具下載、習(xí)題練習(xí)和求助。學(xué)習(xí)資料由教師提供，包括教學(xué)材料和擴(kuò)展學(xué)習(xí)資源。當(dāng)遇到無(wú)法通過(guò)教材、網(wǎng)絡(luò)等解答難題時(shí)，學(xué)生可向其他同學(xué)和教師求助，使得更有效、準(zhǔn)確地解答。

2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1模塊設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程是理論課程后續(xù)的實(shí)踐課程。系統(tǒng)設(shè)計(jì)為由教師提供相關(guān)資源，避免了網(wǎng)絡(luò)上相同軟件版本雜、病毒多的問(wèn)題，免去學(xué)生尋找和拷貝資源的困難。同時(shí)，教師配套錄入實(shí)驗(yàn)習(xí)題和拓展思考題，讓學(xué)生有自主動(dòng)手的方向，有助于鞏固和提高理論課程所學(xué)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)課程與其他課程最大的區(qū)別在于實(shí)驗(yàn)課程注重實(shí)踐操作，但實(shí)踐操作中出現(xiàn)的問(wèn)題往往不能在課本甚至網(wǎng)絡(luò)上找到答案。并且，很多時(shí)候這些問(wèn)題不單單可以通過(guò)文字描述表達(dá)清楚的。然而，同一階段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同學(xué)和教師最能了解學(xué)生的問(wèn)題，系統(tǒng)由此設(shè)計(jì)基于文字和截圖的相互求助的功能。

系統(tǒng)根據(jù)課程特點(diǎn)，遵循模塊間低耦合、模塊內(nèi)高聚合的原則，按用戶類別設(shè)計(jì)功能模塊如圖1所示。

圖1　

（1）資料模塊。它包括課程資料和相關(guān)實(shí)驗(yàn)工具的上傳和下載。教師登錄到系統(tǒng)，錄入課程信息，并上傳課程資料和實(shí)驗(yàn)工具；學(xué)生根據(jù)課程、教師等信息查找所需資源，并實(shí)現(xiàn)下載。

（2）習(xí)題模塊。教師針對(duì)課程和章節(jié)信息實(shí)現(xiàn)習(xí)題、提示、答案的錄入或批量導(dǎo)入；學(xué)生根據(jù)教學(xué)進(jìn)度查閱習(xí)題和答案。

（3）求助模塊。學(xué)生可輸入求助問(wèn)題，包括求助題目、關(guān)鍵字、問(wèn)題描述和實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)截圖信息。系統(tǒng)根據(jù)關(guān)鍵字查詢類似問(wèn)題，輔助學(xué)生解決。學(xué)生也可發(fā)布新問(wèn)題，指定同學(xué)或教師回答。同學(xué)或教師收到求助信息，填寫應(yīng)答信息。應(yīng)答信息包括文字表述、鏈接或截圖等。學(xué)生若不滿意應(yīng)答內(nèi)容可再次發(fā)起提問(wèn)。

（4）系統(tǒng)模塊。該模塊供管理員使用。主要功能為用戶管理，分別完成對(duì)學(xué)生、教師和管理員的權(quán)限管理。

2.2類的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的主要類有用戶、課程、資料、習(xí)題、問(wèn)題、做題記錄、應(yīng)答信息等，類圖如圖2所示。用戶通過(guò)用戶ID和密碼實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)登錄。管理員、教師和學(xué)生繼承用戶類。管理員通過(guò)方法調(diào)用實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶信息的管理操作。教師和學(xué)生由課程進(jìn)行關(guān)聯(lián)。教師和學(xué)生能分別對(duì)資料、習(xí)題和問(wèn)題進(jìn)行操作。教師實(shí)現(xiàn)資料和習(xí)題錄入，以及問(wèn)題的應(yīng)答。學(xué)生實(shí)現(xiàn)資料和習(xí)題查找下載，以及求助提問(wèn)。做題記錄和應(yīng)答信息通過(guò)成員變量分別與習(xí)題和問(wèn)題關(guān)聯(lián)。

2.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)建立。根據(jù)模塊的設(shè)計(jì)，主要?jiǎng)?chuàng)建的數(shù)據(jù)表為管理員信息表、學(xué)生信息表、教師信息表、課程信息表、選課信息表、資料信息表、習(xí)題信息表、求助問(wèn)題表、應(yīng)答信息表。具體如下：

表1　

3　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡(jiǎn)化用戶使用操作。用戶通過(guò)終端瀏覽器發(fā)出HTTP請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，系統(tǒng)處理請(qǐng)求并結(jié)合瀏覽器的腳本語(yǔ)言做出響應(yīng)。它包含三層結(jié)構(gòu)[4-5]：數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層。數(shù)據(jù)服務(wù)層處理數(shù)據(jù)，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果；業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)事務(wù)進(jìn)行處理，并將處理后的請(qǐng)求交由數(shù)據(jù)服務(wù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，返回?cái)?shù)據(jù)封裝為應(yīng)用服務(wù)組件；表示層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)界面的顯示，并對(duì)用戶提供界面交互。

在開發(fā)中，系統(tǒng)基于.NET Framework框架實(shí)現(xiàn)。前端集成開發(fā)環(huán)境選用Visual Studio 2010，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)為SQL Server 2005，基于IIS 6.0發(fā)布。

圖2　

3.1用戶管理模塊的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)通過(guò)ASP.NET提供的支持用戶、角色和配置文件的應(yīng)用服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)用戶管理。ASP.NET包含一個(gè)SQL Server Provider，從而允許成員服務(wù)與SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)通信。通過(guò)應(yīng)用服務(wù)程序與Provider的通信，登錄的各個(gè)控件最終將用戶相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。SqlMembershipProvider處理創(chuàng)建用戶、登錄和密碼重置的成員服務(wù)。SqlRoleProvider處理角色相關(guān)的任務(wù)。

3.2資料模塊和習(xí)題模塊的實(shí)現(xiàn)

資料模塊包括教師上傳和管理，學(xué)生查看和下載兩個(gè)主要部分。數(shù)據(jù)的更新和顯示是該模塊的核心部分。數(shù)據(jù)源控件從數(shù)據(jù)庫(kù)檢索數(shù)據(jù)，然后將其提供給數(shù)據(jù)綁定控件。數(shù)據(jù)源控件SqlDataSource創(chuàng)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的Web功能頁(yè)面。數(shù)據(jù)綁定控件DetailView和Grid-View控件指明SqlDataSource控件需要進(jìn)行的數(shù)據(jù)操作。DetailView控件實(shí)現(xiàn)單項(xiàng)記錄的顯示，GridView控件實(shí)現(xiàn)記錄列表的顯示、編輯、刪除、排序。除此之外，列表還需建立篩選器。例如，當(dāng)學(xué)生從DropDownList里面選擇資料類型后，GridView控件只顯示所選類型的資料。為了篩選數(shù)據(jù)，使用SqlDataSource控件的元素，代碼如下：

ConnectionString="<%$my_connection_string%>"

SelectCommand="SELECT*FROM[tbl_ressource] WHERE([TypeID]=@TypeID)">

PropertyName="SelectedValue"Type="Int32"/>

習(xí)題模塊的實(shí)現(xiàn)類似于資料模塊，都具有顯示、編輯、刪除、排序和篩選功能。但習(xí)題模塊需要建立習(xí)題答案對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表，并增加習(xí)題作答、查詢等相關(guān)界面。

3.3求助模塊的實(shí)現(xiàn)

學(xué)生求助模塊是系統(tǒng)最重要的一個(gè)部分。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該模塊要實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)教師和其他同學(xué)的求助功能。學(xué)生在進(jìn)行求助之前將向系統(tǒng)查詢是否存在類似相關(guān)問(wèn)題，再由學(xué)生選擇決定是否需要進(jìn)行求助。當(dāng)求助無(wú)人應(yīng)答或答案不能解決學(xué)生的問(wèn)題時(shí)，學(xué)生可對(duì)問(wèn)題進(jìn)行修改，并再次發(fā)起求助，直到得到滿意答案為止。求助流程如圖3所示。

圖3　

系統(tǒng)查詢是否存在類似相關(guān)問(wèn)題時(shí)，將根據(jù)錄入的關(guān)鍵字自動(dòng)對(duì)解答庫(kù)進(jìn)行站內(nèi)搜索。解答庫(kù)列表question_list建立以下四個(gè)項(xiàng)目：ID（問(wèn)題ID）、title（問(wèn)題題目）、keyword（問(wèn)題關(guān)鍵字）、URL（問(wèn)題鏈接地址）。搜索程序?qū)itle和keyword進(jìn)行搜索，代碼如下：

發(fā)出求助問(wèn)題后，問(wèn)題ID和指定求助人ID在表tbl_question中關(guān)聯(lián)。指定人的解答界面查詢對(duì)應(yīng)問(wèn)題ID，予以顯示。若無(wú)指定求助人，求助人ID將為所有教師和學(xué)生的ID段，即教師和學(xué)生都將收到求助信息。得到滿意解答后，系統(tǒng)將解答的問(wèn)題錄入question_list中，代碼如下：

4　結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)資源集合、師生共筑的自助學(xué)習(xí)平臺(tái)。平臺(tái)采用B/S結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了課程資料和工具的提供，習(xí)題和答案的查看，以及問(wèn)題求助功能。通過(guò)求助的方式重點(diǎn)解決了自學(xué)中針對(duì)性問(wèn)題的解答途徑。該系統(tǒng)旨在解決實(shí)際問(wèn)題，但它不僅適用于單門學(xué)科，還具有推廣性。系統(tǒng)可以融合所有涉及資源整合的課程，以門戶形式供學(xué)生查詢、下載和交流，對(duì)其他學(xué)科具有參考和實(shí)用價(jià)值。

[1]羅林．基于知識(shí)管理的網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)研究[D]．重慶：西南大學(xué)，2010.

[2]吳春華．基于Web的英語(yǔ)自助學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．四川：電子科技大學(xué)，2013.

[3]沈建榮．具有自適應(yīng)功能的學(xué)生自助學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．江蘇：蘇州大學(xué)，2011.

[4]高揚(yáng).基于.NET平臺(tái)的三層架構(gòu)軟件框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011(21):77-85

[5]陳傳波，夏以兵.基于ASP.NET技術(shù)及三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的權(quán)限管理系統(tǒng)模型[J].計(jì)算機(jī)工程，2003(29):101-178

Design and Implementation of Self-Learning Platform for Computer Experiment

LI Qin,SHI Wei
（College of Computer Science,Sichuan University,Chengdu 610065）

Currently,the traditional passive teaching methods can’t meet the learning needs of undergraduate.At the same time,self-learning with network is increasingly accepted by university students.However,building environment for computer experiment course is complex.Also the learning materials are disperse.Moreover,the problems of learning are personalized.Based on these features of computer experiment course,designs and implements an informationized self-learning platform,on which integrated course materials,software tools and exercises are all available.In addition,it offers ways to answer the targeted questions during the self-learning process.Above all,the platform is highly scalable,which means it can be applied to other courses.

Self-Learning;Computer Experiment;System Design

2015年四川大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)立項(xiàng)資助項(xiàng)目（No.2015-110）

1007-1423（2016）16-0063-05DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.16.018

李勤（1987-），女，重慶人，碩士研究生，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)

2016-04-21

2016-05-25

師維（1985-），男，四川成都人，碩士研究生，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用