張立寶 祁鑫 封皓元

摘要：傳統(tǒng)的教學模式和普通信息化的教學方法因其自身的局限性已無法滿足日益增高的教學需求，云班課系統(tǒng)通過智能手機實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂和課堂互動教學，為師生之間即時互動、資源推送和作業(yè)任務提供了平臺。通過對云班課系統(tǒng)進行研究與實現(xiàn)，開發(fā)一款集智能教學工具、智能教學資源和智能教學管理為一體的全方位服務教學軟件系統(tǒng)，使教師和學生通過手機APP實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂和課堂互動教學，以提高教學的針對性和實效性，達到更加突出的教學效果。

關鍵詞：云課堂;翻轉(zhuǎn)課堂;移動教學;交互平臺;服務軟件

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）01-0112-03

Research and Implementation of Cloud Based Course System

ZHANG Li-bao， QI Xin， FENG Hao-yuan

（Shengli College China University Of Petroleum， Dongying 257061， China）

Abstract： The traditional teaching mode and the general information teaching method can not meet the increasing teaching demand because of its own limitations. The cloud class class system realizes the flipping classroom and classroom interactive teaching through the smart phone， real-time interaction and resources between teachers and students. Push and job tasks provide a platform. Through the research and implementation of the cloud class system， a full-service teaching software system integrating intelligent teaching tools， intelligent teaching resources and intelligent teaching management is developed， which enables teachers and students to realize interactive classroom teaching and classroom teaching through mobile APP. In order to improve the pertinence and effectiveness of teaching， to achieve more prominent teaching effects.

Key words： cloud classes;flip classroom;mobile teaching;interactive platform; service software

1 引 言

現(xiàn)如今，網(wǎng)絡的發(fā)展越來越迅速，智能手機以其功能的全面性和信息交互的快捷與便利性漸漸成了我們生活中不可替代的重要工具[1]。學生的學習方式也伴隨著智能手機的加入逐步發(fā)生改變，移動學習的必要性以及重要性慢慢得到體現(xiàn)。教學發(fā)生了由“以教師為中心”到“以學生為中心”模式的轉(zhuǎn)變，并開始在國內(nèi)外普遍流行[2]。本文設計了一個基于云課堂的教學管理系統(tǒng)，只需在系統(tǒng)中加入相關班課，就可以隨時隨地地查看班課信息、獲得班課資源，具有較高的資源利用率和使用的便捷性。

2云班課系統(tǒng)需求分析

2.1 用例模型描述

2.1.1 教師用例

教師首先創(chuàng)建課程，每個教師管理自己創(chuàng)建的課程，教師可以在某個課程中添加學生，教師可以管理自己課程的學生。同時教師也可以撤銷某個學生的選課。教師可以添加新的課程，并且也可以刪除舊的課程。教師可以在某門課程中建立該課程的試題庫，并且可以對該試題庫進行管理（添加、刪除、新建）。教師可以上傳某門課程的教學資料（如Word、視頻等）。

2.1.2 學生用例

學生的登錄、注冊可在移動端和Web端完成，且需要輸入的信息與所有用戶登錄注冊時需要輸入的信息一致。學生在Android移動端進行登錄，然后瀏覽教師發(fā)布的課程并且可以通過教師發(fā)布的課程碼加入課程、下載資源，當然學生也可以退出某門課程。學生也可以在移動端進行課堂隨機測驗，并且查看自己的成績。

2.2 功能性需求

該系統(tǒng)運行時，可以有兩個身份的用戶進行登錄，分別是教師用戶和學生用戶。其中，教師和學生都可以使用會話管理功能，該功能主要包含登錄、注冊和個人信息管理等子功能。在Web端，當教師用戶登錄進入該系統(tǒng)后，可以使用課程管理模塊下的創(chuàng)建班課、修改班課、刪除班課和加入班課等子功能，而當學生用戶登錄后，只可以使用該模塊下的加入班課功能。進入班課后，作為教師用戶可以使用班課成員管理下的查看班課成員和移除成員等子功能，作為學生用戶只能查看該班課內(nèi)的成員信息;在課程資源管理界面，教師可以上傳資源、下載資源和刪除班課內(nèi)的資源，學生可以下載資源和參與課堂檢測，其中，課堂檢測內(nèi)的題目來自教師在題庫管理模塊中導入或者編輯添加的試題，教師可將試題發(fā)布出來也可刪除相關試題。在移動端，學生用戶可以使用其在Web端的全部功能，而教師用戶只能使用除題庫管理模塊之外的全部功能，這樣，教師可在Web端發(fā)布試題后供學生在移動端在線答題，不僅節(jié)省了教師與學生的時間，更提高了隨堂檢測的效率。

2.3 非功能性需求

2.3.1 性能需求

該云班課系統(tǒng)在使用中具有用戶數(shù)量多、數(shù)據(jù)量大、事物密集等特點，因此，必須考慮并解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和保持長時間使用等性能問題。主要從以下兩個方面做出性能上的需求：

1）較短的系統(tǒng)響應時間

本系統(tǒng)包括基于PHP的Web端和基于Android的移動端，因此必須避免系統(tǒng)可能出現(xiàn)的延遲情況。要求系統(tǒng)的響應時間不能超過2秒，在高峰時段系統(tǒng)的響應時間不能超過4秒。在網(wǎng)絡暢通時，班課的刷新時間不超過1秒、學生在線答題時題目的刷新時間不超過1秒、答案的提交時間不超過1秒。在推薦的配置環(huán)境下，用戶登錄的響應時間不超過1秒，查找班課的相應時間不超過1秒[3]。

2）較強的數(shù)據(jù)處理能力

本系統(tǒng)的運行分為Web端和移動端，在系統(tǒng)的運行過程中，應盡量減少數(shù)據(jù)流量，因此，在Web端，每一個界面的顯示信息不應太多，以保證網(wǎng)絡的暢通;而在移動端，則適當采用緩存機制，對一些不會頻繁改變的數(shù)據(jù)緩存在手機中，從而降低對服務器端的訪問頻率[4]。

2.3.2 安全需求

信息安全性的保證是互聯(lián)網(wǎng)時代人們所面臨的基本挑戰(zhàn)，而本系統(tǒng)在使用前又需要用戶登錄并填寫其個人信息，所以本系統(tǒng)采用嚴格的權(quán)限訪問控制機制是保障安全的基礎保障。用戶在經(jīng)過身份確認后，其只能訪問規(guī)定權(quán)限范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，比如：教師用戶只能看到學生用戶的姓名和學號等。在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，通過數(shù)據(jù)加密服務又可保障數(shù)據(jù)的機密性和完整性，例如通過MD5對用戶密碼進行多次加密后傳輸。而對一些來自互聯(lián)網(wǎng)的一般性惡性攻擊，如病毒攻擊、黑客入侵等，可通過使用服務器商提供的檢測和防御功能做到有效預防。

2.3.3 可靠性需求

一個優(yōu)秀的系統(tǒng)不僅需要提供給用戶強大的服務功能，更需要使系統(tǒng)具有良好的容錯性、健壯性。面對系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的各類異常情況，如：輸入非法數(shù)據(jù)和人為操作失誤等，系統(tǒng)不僅要做出正確的處理，更要進行合理的規(guī)避。本系統(tǒng)要求對輸入的數(shù)據(jù)進行檢查，以防止數(shù)據(jù)異常;要求對用戶權(quán)限進行檢查，并對無權(quán)限的請求做出回應;要求對系統(tǒng)運行時可能出現(xiàn)的異常拋出處理，以防系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)異常甚至崩潰。

3云班課系統(tǒng)設計

3.1 架構(gòu)設計

Web端使用的架構(gòu)是B/S架構(gòu)，其形式是“客戶端-服務器-數(shù)據(jù)庫”，即客戶端向服務器發(fā)起Http請求后，服務器中的Web服務層可以處理該請求，再由服務器應用層部分調(diào)用相關業(yè)務邏輯并指向業(yè)務邏輯上的方法，在必要情況下，服務器還會與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，然后將模板和數(shù)據(jù)渲染成最終的Html返回給客戶端[5]。

移動端使用的架構(gòu)是C/S架構(gòu)，其可以主要分為客戶機和服務器兩層，其中客戶機不僅可以顯示界面與相關業(yè)務邏輯，也可以做一些簡單的業(yè)務邏輯的運算和處理等，而第二層主要是通過結(jié)合了數(shù)據(jù)庫服務器完成數(shù)據(jù)的管理和控制。

3.2 系統(tǒng)ER圖

在數(shù)據(jù)庫的概念設計階段，需要將應用需求轉(zhuǎn)換為與計算機硬件無關的、與各個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品無關的概念模型（E-R圖），以確定各實體集之間的聯(lián)系。

通過對本文的數(shù)據(jù)進行建模分析，設計出了系統(tǒng)的E-R圖，如下圖所示。

4 云班課系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 架構(gòu)設計

4.1.1 登錄注冊模塊

本系統(tǒng)提供登錄注冊功能，新用戶進入Web端系統(tǒng)后可根據(jù)界面鏈接進入注冊界面;新用戶進入移動端后直接進入登錄界面。為簡化系統(tǒng)注冊操作，Web端用戶僅需輸入手機號，密碼，驗證碼，系統(tǒng)將自動對用戶輸入格式進行實時檢驗，并進行提示;移動端用戶需輸入姓名，手機號，密碼，郵箱可完成注冊。注冊成功即進入登錄界面。

4.1.2 班課管理模塊

本系統(tǒng)提供對班課的管理功能。用戶登錄成功后，系統(tǒng)展示該用戶當前參加的班課列表，用戶可以通過點擊班課進入班課內(nèi);通過點擊不同的按鈕選擇創(chuàng)建班課、加入班課。班課列表展示功能向用戶展示該班課的創(chuàng)建者名稱、班課圖片、班級名稱、課程名稱、班課邀請碼等信息。

點擊創(chuàng)建班課即可進入創(chuàng)建班課界面，用戶輸入班課名稱，填寫或者選擇已有科目，學術要求等班課信息。點擊確定按鈕，界面檢驗數(shù)據(jù)合法性并進行創(chuàng)建。

點擊加入班課，進入加入班課界面，用戶輸入班課邀請碼，點擊查找或下一步按鈕，即可顯示該班課相關信息，用戶點擊下方加入班課按鈕即可加入班課。

4.1.3 題庫管理模塊

本系統(tǒng)提供與班課協(xié)同的題庫管理系統(tǒng)，方便教師對于課程對應的試題進行管理。在Web端用戶主頁點擊上方導航欄我的題庫按鈕即可進入題庫管理界面，該模塊功能包括了課程章節(jié)管理，試題手動添加，試題編輯等功能。

課程章節(jié)管理功能為用戶提供了科目的創(chuàng)建、刪除、編輯功能，同時為每個科目下的各個章節(jié)提供了創(chuàng)建、刪除、編輯功能。用戶在科目/章節(jié)樹形列表中選中科目/章節(jié)激活上面按鈕，選擇需要進行的操作。

除了能夠批量導入試題，系統(tǒng)還提供了單個試題的錄入、編輯功能，以便于用戶對單個試題進行更加精確、細化的編輯。用戶可使用Ueditor（富文本編輯器），按照格式錄入試題。

4.1.4 資源管理模塊

本系統(tǒng)為用戶提供了上傳班課資源功能，能夠上傳的資源包括視頻、文檔、圖片等類型。Web端用戶在班課列表界面通過點擊班課縮略圖即可進入該班課的資源管理界面，上傳資源后即可在移動端進行瀏覽、下載;移動端用戶進入班課后可選擇手機內(nèi)的資源上傳，上傳資源后可進行瀏覽、下載。

本地文件上傳為用戶提供了豐富的可供選擇資源，以班課為單位，用戶填寫學習要求，即可選擇文件進行上傳。

4.1.5 成員管理模塊

本系統(tǒng)成員管理模塊包括用戶本人信息的查看與編輯，班課成員信息的查看與編輯。Web端用戶可以通過點擊班課列表縮略圖進入班課成員管理，查看班課成員列表，查看成員信息，同時用戶可以通過點擊系統(tǒng)導航欄右上角用戶名稱，進入用戶個人信息維護界面，查看并編輯本人信息;移動端用戶可以進入班課后查看成員列表，進而查看成員信息成員，同時也可以在APP首頁進入個人界面編輯個人信息。

5 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試是軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中一項非常重要的工作，不僅可有效檢查軟件系統(tǒng)的運行漏洞和運行錯誤等不正?，F(xiàn)象，也可以有效監(jiān)測該系統(tǒng)是否符合客戶需求，是否滿足相關運行的性能指標等。

5.1 測試方案

首先針對每個管理模塊進行單元測試，之后進行集成測試。

該云班課系統(tǒng)分為Web端和移動端，主要包括班課管理、題庫管理、資源管理、以及成員管理四大模塊，在對每個模塊的測試過程中將針對每個模塊的需求、特點分別采用不同的方法，具體測試過程中將采用以下方法：

1）班課管理

班課管理模塊主要對用戶創(chuàng)建的班課進行管理。用戶輸入班課信息進行班課的創(chuàng)建，創(chuàng)建成功后會得到該班課的邀請碼。通過網(wǎng)絡渠道，線下渠道分享給其他同學，用戶可以通過邀請碼查找班課，并點擊參加。針對這些情況，在進行測試分析和設計時，按照上面提到的內(nèi)容，根據(jù)現(xiàn)成的校園用戶進行分析和設計的測試數(shù)據(jù)。

2）題庫管理

題庫管理是與課程相協(xié)同的模塊，用戶首先選擇或者創(chuàng)建科目，科目下面可以選擇或者創(chuàng)建章節(jié)，在相應的科目或者章節(jié)下面選擇批量導入題目或者手動錄入題目。通過選擇題目列表中的題目，可以進行編輯和刪除題目。根據(jù)這一工作流，將做如下測試：

創(chuàng)建科目、章節(jié)：創(chuàng)建科目需要注意該科目名稱是否已經(jīng)存在;錄入試題：手工單個導入錄入試題。

3）成員管理

成員管理主要是班課成員信息的查看，包括姓名，學號;用戶本人信息的查看與編輯。根據(jù)這些特點，成員管理測試需要注意以下幾點：

用戶信息編輯接口測試：測試移動端接口能否對用戶信息進行讀取和編輯;班課成員測試：班課成員列表是否正常顯示。

5.2 測試用例

主要的測試對象包括程序功能以及MySQL數(shù)據(jù)庫各類操作的測試，為驗證本文系統(tǒng)的可行性，分別進行多種功能測試。

6 結(jié)論

本文設計和介紹了基于Web端和Android移動端的云班課系統(tǒng)，并經(jīng)測試表明，該系統(tǒng)的設計滿足要求、運行穩(wěn)定流暢、功能細致全面，符合產(chǎn)品預期的需求，可以為教師和學生提供實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂和課堂互動教學的平臺，具有較高的便捷性和可期的利用率。該系統(tǒng)極具創(chuàng)新特色，是一款集智能教學工具、智能教學資源和智能教學管理為一體的全方位服務教學軟件系統(tǒng)，在其提供的支持保障下會使教學效果更加突出。

參考文獻：

[1] 甘偉，徐淑瓊.基于移動微課的高職院校翻轉(zhuǎn)課堂教學模式研究[J]. 學校黨建與思想教育，2017（6）： 30-31.

[2] 張蕾.藍墨云班課APP教學應用與實踐[J]. 中小企業(yè)管理與科技，2017（12）： 92-94.

[3] 牛雪.高校教務管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 天津：天津大學軟件學院，2015.

[4] 崔聰，楊鈴，魏松杰. 基于安卓移動技術的計算機科學課程實踐云平臺的設計與實現(xiàn)[J].中國高等教育學會教育信息化分會第十二次學術年會論文集， 2014（00）：1-8.

[5] 咸魚老弟.作為前端需要了解的B/S架構(gòu)[DB/OL].（2016-10-23）[2018-10-28] http：//www.cnblogs.com/xianyulaodi/p/5986748.html.