劉毅?左曉冉

摘要：伴隨網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)技術(shù)的不斷發(fā)展，各職業(yè)本科院校教師在授課過程中應(yīng)用在線教學(xué)系統(tǒng)取得了良好的效果，但該教學(xué)系統(tǒng)還存在諸多問題，例如系統(tǒng)功能不完善，對(duì)整個(gè)授課的效果無法進(jìn)行監(jiān)督和數(shù)據(jù)采樣。為此，提出并設(shè)計(jì)了一種師生互動(dòng)交流教學(xué)管理平臺(tái)，該教學(xué)系統(tǒng)采用ASP.NET處理的邏輯功能，利用Web Service實(shí)現(xiàn)整個(gè)用戶層、邏輯層、數(shù)據(jù)層與物理層的四個(gè)結(jié)構(gòu)層架構(gòu)，最終完成業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)和整體框架搭建工作，基于B/S模式實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過登錄模塊監(jiān)管學(xué)生和教師多項(xiàng)在線應(yīng)用功能。經(jīng)過實(shí)地測(cè)試，結(jié)果表明該師生互動(dòng)教學(xué)管理系統(tǒng)具有明顯的功能優(yōu)勢(shì)，在原有教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了師生互動(dòng)模式，強(qiáng)化了網(wǎng)絡(luò)信息的教學(xué)實(shí)效性，值得各高等院校推廣。

關(guān)鍵詞：ASP.NET；Web Service技術(shù)；師生互動(dòng)信息系統(tǒng)；在線教學(xué)

一、前言

本文利用Web Service技術(shù)在系統(tǒng)功能層面設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)任務(wù)中的師生互動(dòng)，將原有的用戶服務(wù)權(quán)限進(jìn)行了剝離。本系統(tǒng)的開發(fā)借助于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)，同時(shí)完善了原有的教學(xué)平臺(tái)各項(xiàng)功能，對(duì)于當(dāng)前各職業(yè)本科院校開展專業(yè)課程的教學(xué)任務(wù)具有極大的促進(jìn)作用。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)體系架構(gòu)

師生互動(dòng)教學(xué)信息化管理系統(tǒng)，通過用戶層、邏輯層、數(shù)據(jù)層與物理層四個(gè)結(jié)構(gòu)層來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的完善與信息傳輸，由專業(yè)的信息化管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)及安全體系監(jiān)管，保證整個(gè)教學(xué)任務(wù)的順利實(shí)施，該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在整個(gè)教學(xué)管理系統(tǒng)中，用戶層可視化Web界面實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)的信息接收與發(fā)送，滿足訪問客戶的各類需求，定向給予客戶相關(guān)信息結(jié)果反饋。整個(gè)系統(tǒng)為登錄的用戶提供了豐富的信息界面和查詢儲(chǔ)備，內(nèi)容包括課程安排、在線交流互動(dòng)、成績(jī)查詢、在線考試等多個(gè)功能窗口[1]。所有返回的信息結(jié)果都是基于HTML編程及XML文件最終發(fā)送給訪問的客戶。

邏輯層在接收到訪問客戶的各類請(qǐng)求信息后，按照原有制定原則對(duì)相關(guān)信息內(nèi)容進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶的最終教學(xué)評(píng)價(jià)、課程管理、賬戶設(shè)置等相關(guān)業(yè)務(wù)內(nèi)容。經(jīng)邏輯層處理后的數(shù)據(jù)信息結(jié)果將發(fā)送給數(shù)據(jù)層，在數(shù)據(jù)層中各項(xiàng)邏輯處理內(nèi)容在ASP.NET基礎(chǔ)上進(jìn)行處理，最終數(shù)據(jù)通過Web Service技術(shù)生成各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)對(duì)最終統(tǒng)計(jì)的各類數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行存儲(chǔ)處理，數(shù)據(jù)層基于ASP.NET構(gòu)建各項(xiàng)功能模塊，這種構(gòu)建模式的優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各組件部分的快捷訪問并對(duì)訪問數(shù)據(jù)進(jìn)行有效準(zhǔn)確捕捉處理。邏輯層將處理好的各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)送給數(shù)據(jù)層，由數(shù)據(jù)層進(jìn)行讀取，經(jīng)數(shù)據(jù)層處理后，將最終結(jié)果又返回給邏輯層。

物理層為整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)的正常運(yùn)作提供了良好的硬件基礎(chǔ)環(huán)境，該數(shù)據(jù)層包括各類網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施、Web 服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)等組成部分，所有硬件設(shè)施滿足整個(gè)系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)與處理并為系統(tǒng)的正常工作運(yùn)行營(yíng)造良好的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境。

除此之外，運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)，通過各個(gè)數(shù)據(jù)層預(yù)留的接口，做好相關(guān)日常維護(hù)工作，在維護(hù)過程中要建立好安全防護(hù)體系，避免外界非法用戶的入侵及訪問。在運(yùn)行維護(hù)與安全防護(hù)體系雙重構(gòu)建下保證整個(gè)教學(xué)管理系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

（二）系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基于B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）模式構(gòu)建，可以滿足不同用戶登錄后的各種業(yè)務(wù)鏈處理需求，當(dāng)用戶登錄系統(tǒng)中，在保證數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)那闆r下可進(jìn)行資源共享。系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2。

整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)在基礎(chǔ)硬件上采用大容量存儲(chǔ)服務(wù)器，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中要進(jìn)行龐大的運(yùn)算處理，同時(shí)將處理好的各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)端口進(jìn)行連接，各類數(shù)據(jù)信息傳輸由Web服務(wù)器以及相應(yīng)的服務(wù)器按照最初的功能設(shè)計(jì)承擔(dān)，這樣的設(shè)計(jì)不但可以保證系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，而且功能上日后可以擴(kuò)展，相應(yīng)的日常維護(hù)也更加便捷。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)各類非法用戶業(yè)務(wù)請(qǐng)求時(shí)，由防火墻首先對(duì)非法入侵用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)隔離，終止所有數(shù)據(jù)的接入。該教學(xué)系統(tǒng)在正常運(yùn)行使用過程中，所有信息傳輸由各接入端口、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、終端路由器得以實(shí)現(xiàn)[2]。為了保證校園內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)資源共享的安全性，整個(gè)系統(tǒng)在內(nèi)外網(wǎng)之間設(shè)置了防火墻。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

師生互動(dòng)教學(xué)管理系統(tǒng)基于ASP.NET技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，并保證了系統(tǒng)的擴(kuò)展性及可移植性。整個(gè)平臺(tái)采用Windows10操作系統(tǒng)，安裝Framework以及MDAC（Microsoft Data Access Components，微軟數(shù)據(jù)訪問組件），采用SQL Server 軟件實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)站服務(wù)器數(shù)據(jù)處理功能，基于Visual Studio 2010和ftp輔助工具軟件實(shí)現(xiàn)了Web站點(diǎn)和ftp站點(diǎn)之間的各類數(shù)據(jù)交換。

（二）登錄模塊的實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)的登錄模塊中，基于Web Service技術(shù)構(gòu)建用戶身份識(shí)別系統(tǒng)驗(yàn)證，對(duì)登錄用戶的身份進(jìn)行驗(yàn)證后與登陸用戶相匹配的權(quán)限進(jìn)行集中管理。在系統(tǒng)的入口驗(yàn)證其身份合法性后方可登錄整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)身份分配相應(yīng)權(quán)限以及登陸的應(yīng)用服務(wù)器。整個(gè)系統(tǒng)的用戶身份驗(yàn)證按照等級(jí)分為管理員、教師和學(xué)生三種類型。這三類用戶在登錄后擁有不同的訪問權(quán)限，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)原有數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的信息內(nèi)容，對(duì)不同用戶進(jìn)行身份辨別，通過用戶的等級(jí)區(qū)分附屬用戶不同的功能權(quán)限，從而提供差異化的服務(wù)端口及類型。

用戶登錄的關(guān)鍵代碼為：

void String login throws Exception

inUscr name==null|".cquals（User name））{

this.addActionError（"Please enter User Name！"）：

return INPUT;

else ii（user password==null|"".equals（user_password））{

this.addActionError（"Plcase entcr Password！"）;

return INPUT;

elsc i（role== null| "".cquals（role））{

this.addActionError（"Please select the Role！"）;

return INPUT;

-

elsc {

LoginUserlD=ncwLgoginDao（）;

adUserList=Id.isLogin（user nameuser passworduser role）;

if（adUscrList==null）{

this.addActionError（"User Name is Wrong！"）：

return fail;

用戶登錄判斷的執(zhí)行代碼為：

public User isUserLogin（String user_name， String userpassword， String

user role）{

String why hql="from User where user.user name=？and

useruser password=？anduseruser role=？".

Session session=HibenateSessionFactorygetSession（）;

session.beginTransaction（）;

MyQuery whyquery=session.createQuery（why_hql）;

whyquerysetString（O，user name）;

whyquery.setString（1user password）;

List list =query.userlist（）;

User user=list.userget（0）;

session.getTransaction（）.commitO：

session.close（）;

return user;

（三）專業(yè)課程管理模塊的實(shí)現(xiàn)

教學(xué)管理系統(tǒng)中的課程管理模塊是教師用戶的主要功能模塊，在這一管理單元中，教師可以部署相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，上傳各類教學(xué)資料，與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流進(jìn)行答疑，對(duì)學(xué)生提交的作業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)也可以發(fā)布各類教學(xué)考試。課程安排主要用于向?qū)W生及時(shí)傳遞授課時(shí)間、授課地點(diǎn)、授課班級(jí)以及授課任務(wù)等相關(guān)信息內(nèi)容，登錄的學(xué)生用戶可通過系統(tǒng)對(duì)教學(xué)資源模塊進(jìn)行訪問。教師也可以利用系統(tǒng)平臺(tái)將制作好的相關(guān)教學(xué)課件，視頻資料以及教案等上傳至系統(tǒng)中，學(xué)生可以通過登錄系統(tǒng)對(duì)相關(guān)的資料進(jìn)行下載觀看。該系統(tǒng)的主要?jiǎng)?chuàng)新為答疑模塊，在這一模塊下教師和學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)真正的互動(dòng)交流完成各類問題的答疑解惑，在這一模塊下，教師也可以對(duì)學(xué)生完成的各類作業(yè)情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，及時(shí)向?qū)W生公布作業(yè)完成情況和考試成績(jī)等[3]。整個(gè)教學(xué)信息管理平臺(tái)詳細(xì)的記錄了每個(gè)學(xué)生對(duì)于美文課程的完成情況，教師在登錄系統(tǒng)平臺(tái)后，可對(duì)每個(gè)學(xué)生的課程完成情況進(jìn)行信息更新與編輯。當(dāng)教師需要定期公布抽樣考試時(shí)，也可利用該系統(tǒng)進(jìn)行完成，在考試結(jié)束后，也可以將學(xué)生的考試成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成數(shù)據(jù)報(bào)表發(fā)布。教學(xué)資源上傳的功能實(shí)現(xiàn)代碼為：

Protected void shangchuan button elick（object fasong，EventArgs w）

boolfok=false;//設(shè)置文件準(zhǔn)備標(biāo)志

string m path=“C：/User/teachersystem/resorece”;//文件存儲(chǔ)路徑

string path=ServerMapPath（m path）;//設(shè)置文件上傳路徑

If（！Directory.Exitsts（path））/如果上傳路徑不存在

……

Else iThis.HasFile） //存在上傳路徑

String filc E=System.IO.Path.GetExtension（this.FlleName）.TLO：

//設(shè)置文件后綴變量

Stringl]allow_E = {“.doc”，“.xls”， “.rar”， “zip”， “.ppt”， “pptx”， “.doex”;

For（inti=0：icallow E.Length;i++）

iifile E==allow E[iD//如果上傳資源的后綴與允許的相同，則允許上傳

（四）學(xué)生管理模塊的實(shí)現(xiàn)

學(xué)生管理模塊主要滿足登錄系統(tǒng)的學(xué)生用戶，了解相關(guān)課程的教學(xué)資源與內(nèi)容，同時(shí)對(duì)偏好的各類教學(xué)資源進(jìn)行下載觀看。在學(xué)生管理模塊的課程表中展示了本門課程的名稱，上課地點(diǎn)及時(shí)間，教師信息等內(nèi)容，幫助學(xué)生對(duì)本門課程的大致情況有一定的了解，課程介紹模塊主要對(duì)于各類專業(yè)課程的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹，包括了課程規(guī)劃，課程應(yīng)用以及課程時(shí)間分布等。在學(xué)生模塊中，當(dāng)學(xué)生完成各類專業(yè)課程作業(yè)后，可在系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的模塊下提交作業(yè)，了解教師對(duì)作業(yè)的批改情況。在課程答疑模塊中，學(xué)生可以對(duì)授課過程中的各類難點(diǎn)疑點(diǎn)提出問題，與教師完成互動(dòng)交流[4]。當(dāng)學(xué)生發(fā)出各類問題請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)首先將提問的信息內(nèi)容進(jìn)行提取，通過數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比查詢到與之匹配的記錄內(nèi)容，以列表的形式展現(xiàn)給學(xué)生。如果在列表信息內(nèi)，學(xué)生未找到相應(yīng)答案，可以將答疑的信息以數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问綄⒂山處熯M(jìn)行解答。這一過程的實(shí)現(xiàn)代碼為：

Private OleDbConnection MyCon;//連接對(duì)象

PrivateOleDbCommadMyCom;//命令對(duì)象

Private OleDbDataAdapter MyDataAdapter;//數(shù)據(jù)適配器對(duì)象

Private DataSet myDataSet;

Private DataTable myDataTable

Private void SourceReserch Click（object sender， EventArgs e）

問題提交關(guān)鍵代碼：

myCommand.Parameters[““@a_strTitle]Value=n_Topic.Title;

myCommand.Parameters.Add

（new

SQLParameter（““@a strAuthor”.

SQLDataType.VarChar， 50））;

myCommand.Parameters[“@a strAuthor）.Value= n Topic.Author

myCommand.Parameters.Add

（new

SQLParameter（“a strContent”，

SQLDataType.VarChar， 2000））;

myCommand.Parameters[“a strContentValue=nTopic.Content：

四、系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試

（一）功能測(cè)試

教師可通過上傳各類教學(xué)資源信息對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行測(cè)試。在上傳過程中系統(tǒng)首先展現(xiàn)給教師當(dāng)前已有的各類教學(xué)資源，教師點(diǎn)擊相應(yīng)模塊后會(huì)彈出對(duì)應(yīng)對(duì)話框，提示教師輸入相關(guān)搜索信息或資源標(biāo)題，教師通過搜索或選取相應(yīng)的資源標(biāo)題從本地選擇可完成各類資料的上傳。

在課程的學(xué)習(xí)中，教師也可以通過答疑模塊與學(xué)生完成相應(yīng)的課程教學(xué)互動(dòng)交流，在答疑互動(dòng)過程中，教師可以通過關(guān)鍵詞的查詢與檢索了解學(xué)生疑點(diǎn)難點(diǎn)問題，為了提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，整個(gè)教學(xué)資源以科目列表的形式進(jìn)行匯總，如果搜索的結(jié)果不能匹配到相關(guān)的數(shù)據(jù)資源，學(xué)生可輸入相關(guān)問題的文字描述，通過應(yīng)用測(cè)試來查看結(jié)果。

（二）性能測(cè)試

鑒于教學(xué)管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)了大量的教學(xué)資源信息，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于多用戶同時(shí)登錄或者上傳下載，因此在對(duì)系統(tǒng)性能測(cè)試時(shí)，主要以疲勞強(qiáng)度測(cè)試作為系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的考核依據(jù)。測(cè)試過程以1000名教師同時(shí)上傳不同教學(xué)案例為基礎(chǔ)，同時(shí)選擇1000名學(xué)生對(duì)不同資源學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行下載，再有1000名學(xué)生利用教學(xué)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線的各類功能，當(dāng)3000名用戶同時(shí)在線完成各類操作需求時(shí)觀察整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間變化，測(cè)試結(jié)果如圖3。

由圖3可知，當(dāng)伴隨用戶訪問量不斷增加時(shí)，系統(tǒng)的在線響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，學(xué)生在線觀看教學(xué)資源以及下載等內(nèi)容時(shí)周期均緩步增加。由此可知，師生互動(dòng)教學(xué)管理系統(tǒng)能夠承受一定的壓力測(cè)試，完成日常教學(xué)工作。如果在運(yùn)行過程中，教師上傳的教學(xué)資源時(shí)間過長(zhǎng)，系統(tǒng)則會(huì)出現(xiàn)明顯的延遲性。出現(xiàn)這一問題的主要原因在于服務(wù)器上傳過程中帶寬不同所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸阻礙，通過調(diào)整或更換相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，能讓這一問題得到有效改善。

為了驗(yàn)證師生互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)越性，與相關(guān)院校正在使用的教學(xué)管理平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，在測(cè)試過程中在線人數(shù)均為3000人，要求學(xué)生同時(shí)下載大小為162Mb的相關(guān)課件，整個(gè)測(cè)試的CPU占用率及系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間如圖4。通過對(duì)比圖不難發(fā)現(xiàn)，本文所設(shè)計(jì)的師生互動(dòng)教學(xué)管理平臺(tái)，不論是在CPU占有率還是響應(yīng)時(shí)間上均優(yōu)于以往的教學(xué)平臺(tái)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)性。

五、結(jié)語

針對(duì)當(dāng)前職業(yè)本科院校專業(yè)課程教學(xué)系統(tǒng)功能過于單一的問題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的師生互動(dòng)教學(xué)管理信息系統(tǒng)。本系統(tǒng)在四層結(jié)構(gòu)的總體框架下，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了用戶管理，課程管理和學(xué)生管理的三大功能模塊設(shè)計(jì)，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，功能完善性表現(xiàn)良好。在教學(xué)管理系統(tǒng)的使用過程中，教師用戶和學(xué)生用戶均能通過自己的身份權(quán)限來完成日常教學(xué)內(nèi)容，并且在師生互動(dòng)板塊功能性上得以增強(qiáng)，改善了原有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)效果，為后期教學(xué)管理系統(tǒng)的開發(fā)提供了更為先進(jìn)的技術(shù)思路。

參考文獻(xiàn)

[1]岳威.信息化教學(xué)管理系統(tǒng)的應(yīng)用案例分析[J].集成電路應(yīng)用，2022，39（11）：88-89.

[2]諶頏，張袖斌，鐘貴，等.智慧實(shí)訓(xùn)室智能教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].信息記錄材料，2022，23（11）：157-159.

[3]黃琳.數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在教學(xué)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2022，40（05）：177-179.

[4]史太波，童悅，阮宜杰，等.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2021，24（06）：92-96+99.

基金項(xiàng)目：1.河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)校級(jí)項(xiàng)目資助“職業(yè)本科專業(yè)課程體系構(gòu)建與實(shí)踐——以生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)專業(yè)為例”（課題編號(hào)：bk202202）；2.職業(yè)本科課程思政教學(xué)模式探究——以生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)專業(yè)為例（課題編號(hào)：YB20220312）