宋榮

（江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌 330013）

教育部門對各大院校的實踐教學(xué)體系建設(shè)提出了要求，并強調(diào)線上實踐教學(xué)體系的打造。因此，各大院校開始積極建設(shè)網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)云平臺，利用現(xiàn)代化技術(shù)，確保實踐教學(xué)資源的共享和應(yīng)用。Spring MVC框架具有強大的數(shù)據(jù)集成和共享功能，基于該框架開展云平臺的建設(shè)，通過需求設(shè)計、模塊設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法，確保平臺在網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)中應(yīng)用科學(xué)、穩(wěn)定。

1 平臺需求分析

1.1 用戶需求

高校在實踐教學(xué)模式打造過程中，嘗試將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式與實踐教學(xué)模式相融合，開發(fā)實踐教學(xué)云平臺。平臺需要滿足大量數(shù)據(jù)的集成功能，且需要具備用戶權(quán)限、用戶模塊的分配工作。基于Spring MVC 框架構(gòu)建實踐教學(xué)平臺，主要目標(biāo)用戶分為教師、學(xué)生、管理人員。不同用戶在系統(tǒng)平臺中擁有不同的操作權(quán)限。教師擁有資源創(chuàng)建、資源共享、資源上傳的權(quán)限，經(jīng)過系統(tǒng)后臺審核之后，可以將資源儲存到數(shù)據(jù)庫之中，用于指導(dǎo)學(xué)生開展具體的實踐教學(xué)活動。同時，教師在登錄到平臺之后，可以查看學(xué)生的資源使用情況，根據(jù)課程內(nèi)容、課程模塊，查看具體實踐課程的計劃，建立虛擬實踐課堂。在實踐教學(xué)之中，教師可以提前登錄平臺，設(shè)置平臺錄像功能、學(xué)習(xí)時間要求等，并在平臺之中與學(xué)生之間開展交流[1]。

系統(tǒng)管理人員具備數(shù)據(jù)維護、數(shù)據(jù)審核等權(quán)限，主要負責(zé)系統(tǒng)的安全性管理和拓展性管理。管理人員可以登錄賬號進入到云平臺后臺開展數(shù)據(jù)資源增刪工作，同時可以審查教師和學(xué)生是否存在違規(guī)操作等行為。管理員在系統(tǒng)中擁有最高權(quán)限，具備審核、查閱、權(quán)限配置等。

學(xué)生在系統(tǒng)之中具備信息查詢、資源使用、資源下載、信息反饋等相關(guān)權(quán)限。學(xué)生可以根據(jù)教師發(fā)布的資源信息、建設(shè)的實踐教學(xué)模塊等，按照教師要求將實踐作業(yè)上傳，并完成教師所頒布的實踐學(xué)習(xí)任務(wù)，反饋教學(xué)成果。學(xué)生可以在終端設(shè)備或者PC 端設(shè)備中登錄系統(tǒng)，在輸入學(xué)號、密碼之后，進入界面后可以完成課程查詢、課程實踐等相關(guān)操作。

1.2 功能需求

網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)平臺建設(shè)旨在打造數(shù)字化的教學(xué)資源，實現(xiàn)學(xué)生實踐操作的在線化、虛擬化。教師作為平臺資源的創(chuàng)建者和上傳者，可以根據(jù)實踐課程教學(xué)具體要求，有選擇性地上傳資源。系統(tǒng)配置虛擬化平臺，教師在打開虛擬平臺之后，學(xué)生可以在虛擬場景中使用實踐操作所需的儀器和設(shè)備，并通過在線操作完成實踐過程。因此，通過對平臺系統(tǒng)的總體功能分析，其主要具備以下3 個功能。

第一，平臺具備資源庫管理功能。可以支持相關(guān)人員的資源上傳、增加、修改工作，并可以對資源進行統(tǒng)計和審核，以可視化的方式將資源模塊展現(xiàn)出來。用戶將資源上傳到指定模塊之后，學(xué)生可以在相應(yīng)模塊中檢索和下載實踐學(xué)習(xí)所需的資源。

第二，平臺具備虛擬化的設(shè)備管理功能。平臺可以通過部署虛擬機、構(gòu)建虛擬機的方式，統(tǒng)一開展虛擬機的開關(guān)操作、更新操作。同時，平臺具備虛擬機檢測功能，可以根據(jù)課程教學(xué)任務(wù)實現(xiàn)個性化的虛擬場景建設(shè)，滿足教學(xué)實踐中虛擬分配、虛擬建設(shè)的要求。

第三，系統(tǒng)具備教學(xué)功能?？梢杂糜趯嵺`教學(xué)活動的管理，并組織實踐教學(xué)活動的開展，學(xué)生的基本信息和課程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可以儲存到云平臺之中，并根據(jù)用戶的操作需求，將平臺系統(tǒng)中的資源分配給用戶，確保資源分配的合理性。用戶在完成實踐操作的同時，確保訪問的安全性。

2 系統(tǒng)平臺架構(gòu)設(shè)計

基于平臺所應(yīng)具備的相應(yīng)功能，設(shè)計系統(tǒng)平臺架構(gòu)。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計采用三層設(shè)計方法，應(yīng)用MVC 結(jié)構(gòu)方式，確?？梢詽M足不同學(xué)科、不同課程的實踐教學(xué)要求。同時，設(shè)計的架構(gòu)具有強大的適應(yīng)性和拓展性，在穩(wěn)定性上也需要得到保障，基于MVC 架構(gòu)及中間技術(shù)的應(yīng)用，整個平臺架構(gòu)共計分為3 個層級：第一個層級為視圖層，主要負責(zé)資源展示、模塊展示；第二個層級為業(yè)務(wù)層，主要負責(zé)業(yè)務(wù)權(quán)限操作及業(yè)務(wù)整合；第三個層級為數(shù)據(jù)層，主要負責(zé)資源儲存、分配和管理。

在系統(tǒng)平臺架構(gòu)設(shè)計過程中，通過定義層級結(jié)構(gòu)的方式，實現(xiàn)層級之間的耦合，確保平臺中的資源具有重用性。用戶基于平臺可拓展性，根據(jù)課程的開發(fā)打造模塊。使用MVC 框架可以確保實踐教學(xué)中業(yè)務(wù)要求的快速響應(yīng)，且功能模塊構(gòu)建更加靈活。具體框架中各層級模塊如下。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，用于儲存學(xué)生的基本信息數(shù)據(jù)、實踐教學(xué)資源數(shù)據(jù)、課程資源數(shù)據(jù)等，具備數(shù)據(jù)訪問日志儲存功能。數(shù)據(jù)層主要為實踐教學(xué)中的數(shù)據(jù)資源傳輸、上傳、處理提供相應(yīng)的服務(wù)，并通過數(shù)據(jù)封裝的方式，管理各類數(shù)據(jù)。例如，數(shù)據(jù)層可以提供儲存數(shù)據(jù)訪問功能，教師封裝上傳的課程實踐資源數(shù)據(jù)，學(xué)生在相應(yīng)的模塊中下載和使用。針對平臺虛擬操作功能，將虛擬設(shè)備數(shù)據(jù)、訪問組件數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、接口數(shù)據(jù)等進行封裝處理，確保數(shù)據(jù)的可應(yīng)用性和安全性[2]。

業(yè)務(wù)層：業(yè)務(wù)層則采用落實控制的方式實現(xiàn)實踐教學(xué)業(yè)務(wù)的建設(shè)與打造。業(yè)務(wù)層是實踐教學(xué)云平臺設(shè)計的中間層，是連接視圖層和數(shù)據(jù)層的中間環(huán)節(jié)，根據(jù)實踐教學(xué)邏輯，為用戶提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)。課程業(yè)務(wù)組件會根據(jù)課程類型、課程性質(zhì)，為用戶提供相應(yīng)的課程資源服務(wù)。用戶業(yè)務(wù)組件根據(jù)用戶的權(quán)限，分配不同的模塊，配置不同的功能按鈕，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的合理分配。任務(wù)組件、報表組件、管理資源、參數(shù)組件等應(yīng)用根據(jù)用戶的實際訪問需求，實現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)功能，輔助開展實踐課程教學(xué)工作的開展。

視圖層：視圖層主要是實踐教學(xué)平臺的可視化展示，按照功能頁面劃分可以將視圖層分為登錄界面、管理界面、課程界面、報表界面、交互界面等。不同界面展示不同類型的數(shù)據(jù)資源，并配置相應(yīng)的功能性按鈕，用戶在點擊按鈕后可以切換至其他視圖界面之中。其中課程管理視圖將不同的課程名稱、課程編號、課程圖像等進行展示，用戶管理視圖界面主要用于顯示用戶權(quán)限、信息，任務(wù)管理視圖主要用于課程的設(shè)計和實踐教學(xué)場景的生成。視圖層是用戶實現(xiàn)相應(yīng)操作功能的基礎(chǔ)，具有顯示、交互等作用。

3 系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計流程

數(shù)據(jù)庫是資源儲存和資源共享關(guān)鍵。實踐教學(xué)平臺設(shè)計與開發(fā)應(yīng)合理利用數(shù)據(jù)庫，確保系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，保障實踐教學(xué)資源檢索功能、共享功能的實踐。數(shù)據(jù)庫建設(shè)共計分為以下5 個階段：①需求分析階段。根據(jù)實踐教學(xué)云平臺的功能需求、用戶需求，建設(shè)數(shù)據(jù)庫框架，用于相應(yīng)用戶的相關(guān)操作。②根據(jù)數(shù)據(jù)抽象，建立系統(tǒng)概念模型。③明確實體與虛擬之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，構(gòu)建轉(zhuǎn)化體系。④優(yōu)化數(shù)據(jù)儲存結(jié)構(gòu)和儲存方法，設(shè)定數(shù)據(jù)存取模式。⑤根據(jù)平臺實際功能需求，導(dǎo)入數(shù)據(jù)信息資源。⑥數(shù)據(jù)庫日常運維管理。

數(shù)據(jù)庫主要用戶包括教師、學(xué)生、管理員3 類。在實體權(quán)限分配上，將實體屬性、虛擬屬性之間的關(guān)系進行分配，構(gòu)建關(guān)系模型，并使用數(shù)據(jù)表的方式表達出來[3]。

3.2 數(shù)據(jù)庫E-R 圖

在數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程中，主要基于E-R 圖實現(xiàn)實體間的信息聯(lián)系。通過E-R 構(gòu)建的方式，明確了事物之間的相互聯(lián)系，使得用戶可以更加快速、便捷地理解信息描述內(nèi)容。目前，E-R 實體關(guān)系圖的建設(shè)主要應(yīng)用DBMS 形式，以此保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和穩(wěn)定性。實踐教學(xué)云平臺中的實體包括課程信息實體、用戶實體、實踐實體、課表實體、文檔實體等，不同信息實體之間的E-R 模型圖存在一定的差別。以交流內(nèi)容信息實體為例，構(gòu)建的E-R 模型圖中包括教師編號、學(xué)生編號、信息記錄3 個部分。課程實體信息則包括課程編號、課程名稱、課程類型、課程簡介、課程時間等幾部分?；贓-R 圖構(gòu)建各數(shù)據(jù)信息之間的實體關(guān)系，從而建立課程信息表。本平臺數(shù)據(jù)庫使用SQL 數(shù)據(jù)庫，并在數(shù)據(jù)庫之中輸入和建立數(shù)據(jù)信息表，用于具體的權(quán)限分配和數(shù)據(jù)提取。數(shù)據(jù)信息表包括課程資源信息表、教師基本信息表、學(xué)生基本信息表、管理信息表等。明確數(shù)據(jù)庫中不同信息表中的字段名稱、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度、類型等。例如，教師信息表中的字段名稱為Teachearbh，數(shù)據(jù)類型為VARCHAR，長度為10，鍵型為主鍵。課程資源信息表中的課程編號及課程名稱的字段為Contestid 和Contesname，兩者的數(shù)據(jù)類型均為VARCHAR，數(shù)據(jù)長度均為10[4]。

3.3 類庫設(shè)計

實踐教學(xué)平臺類庫封裝了相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作，方便在實踐教學(xué)之中靈活應(yīng)用。核心類庫的建設(shè)將邊界類庫、業(yè)務(wù)類庫、數(shù)據(jù)類庫融合，用于數(shù)據(jù)庫的訪問控制。3 個類庫在結(jié)構(gòu)上與平臺框架層級之間相互對應(yīng)。業(yè)務(wù)類庫主要對應(yīng)平臺系統(tǒng)之中的數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層，響應(yīng)用戶在系統(tǒng)之中的操作行為，當(dāng)用戶在平臺上點擊相應(yīng)的模塊之后，邊界類庫會收到用戶的命令請求，處理相關(guān)的業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)類庫主要用于訪問控制，通過對訪問權(quán)限的調(diào)度、配置，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的調(diào)整，并根據(jù)業(yè)務(wù)指令處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

4 平臺功能設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 整體功能設(shè)計

系統(tǒng)平臺設(shè)計將實踐課程教學(xué)作為主要依據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)的功能需求、用戶需求，完成教學(xué)平臺的功能設(shè)計。云平臺系統(tǒng)的角色包括教師、學(xué)生、管理員3種，在功能實現(xiàn)上，管理員主要開展平臺中的項目資源管理，負責(zé)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作，其中包括教師和學(xué)生在業(yè)務(wù)操作過程中所產(chǎn)生的日志數(shù)據(jù)等。教師主要負責(zé)實踐項目資源的發(fā)布與管理，將數(shù)據(jù)資源應(yīng)用到具體課程的實踐教學(xué)之中，并綜合管理學(xué)生所完成的實踐作品。每個用戶在功能模塊的操作中均基于平臺預(yù)設(shè)的邏輯流程。按照功能模塊框架開展實踐項目建設(shè)、任務(wù)分配和任務(wù)安排等工作，并對學(xué)生完成的實踐作品進行評價。學(xué)生在登錄到云平臺之后，可以在對應(yīng)課程的模塊之中獲取相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)及項目任務(wù)，提交實踐項目的紀(jì)要，并在平臺之中討論和總結(jié)項目的成果。根據(jù)云平臺對學(xué)生實踐成果的評價，學(xué)生可以了解自身的實踐技能掌握情況，判斷自身能力是否勝任相應(yīng)的崗位。

4.2 功能模塊設(shè)計

系統(tǒng)平臺配置相應(yīng)的模塊，用于支持實踐教學(xué)項目的開展。系統(tǒng)主要功能模塊包括資源管理模塊、課程管理模塊、文檔管理模塊、信息交流模塊、教學(xué)模塊等幾個部分。教師在平臺中主要進行相應(yīng)功能模塊的操作。例如，在資源管理模塊中，教師在界面輸入賬號、密碼登錄到系統(tǒng)之中后，點擊課程模塊按鈕之后，可以將文本資源、圖像資源、視頻資源等上傳至對應(yīng)的模塊之中，進行相應(yīng)信息的編輯、刪除、上傳等。在課程管理模塊之中，不同課程教師負責(zé)不同模塊的建設(shè)，根據(jù)本校的實踐教學(xué)要求和實踐課程內(nèi)容，組織開展專項實踐課程教學(xué)工作，設(shè)置課程的開放時間、開放對象等。信息交流模塊主要根據(jù)不同實踐課程的要求，在對應(yīng)課程下設(shè)置討論區(qū)，學(xué)生可以在該模塊之中表述自己在實踐項目參與中所遇到的問題，與教師在平臺中進行雙向溝通。

5 系統(tǒng)測試

5.1 功能測試

建設(shè)完成系統(tǒng)平臺之后，需要結(jié)合實際教學(xué)情況及平臺功能設(shè)計要求，測試平臺的功能是否可以滿足實踐教學(xué)活動開展的需要，測試平臺中存在的問題，并通過代碼修正、關(guān)系修正的方式，對網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)平臺進行功能完善。在開展功能測試過程中，主要評價功能界面是否正常顯示、平臺系統(tǒng)架構(gòu)是否安全穩(wěn)定、各功能模塊是否對應(yīng)業(yè)務(wù)關(guān)系。根據(jù)平臺設(shè)計目標(biāo)，采用針對性用例測試方法，對各功能用例開展評價。當(dāng)測試階段發(fā)現(xiàn)用例功能顯示為無效數(shù)據(jù)，或者顯示出現(xiàn)錯誤信息時，則需找出影響功能的相應(yīng)節(jié)點，采取修補措施確保功能的完善。測試過程中輸入有效數(shù)據(jù)后，會獲得實際結(jié)果，通過對比預(yù)期結(jié)果的方法，開展功能性測試工作，確保系統(tǒng)平臺功能可以滿足用戶的實際要求[5]。

5.2 集成測試

平臺集成測試則主要針對系統(tǒng)及功能模塊開展，根據(jù)設(shè)計目標(biāo)、目標(biāo)對象，判斷各接口之間的數(shù)據(jù)傳遞是否良好，是否存在丟包的情況，各集成模塊之間的整體功能是否完善。通過功能結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)的劃分，可以采用分解描述、接口描述、關(guān)系描述的方法，判斷需求與模塊之間的連接是否良好。

6 平臺設(shè)計重點及要點總結(jié)

6.1 授權(quán)機制設(shè)計

在對本校網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)平臺進行設(shè)計的過程中，平臺設(shè)計的核心重點在于如何根據(jù)目標(biāo)對象配置不同的訪問權(quán)限。管理員具備后臺數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，教師具備資源上傳權(quán)限，學(xué)生具備業(yè)務(wù)操作、作業(yè)上傳等權(quán)限。在用戶權(quán)限分配過程中，主要根據(jù)用戶的登錄名稱、賬號信息等驗證結(jié)果，配置不同的用戶權(quán)限。數(shù)據(jù)庫中儲存教師、學(xué)生、管理員的基本信息，并配置相應(yīng)的信息表，用戶在登錄界面中輸入賬號、密碼之后，會根據(jù)用戶角色類型，驗證輸入賬號密碼是否正確，驗證成功之后會跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的界面。用戶在訪問平臺數(shù)據(jù)庫中的資源時，可以根據(jù)用戶角色跳轉(zhuǎn)到不同的界面。例如，教師和學(xué)生在系統(tǒng)中擁有的權(quán)限不同，在登錄課程資源模塊時，教師跳轉(zhuǎn)的授權(quán)界面具備資源上傳模塊，學(xué)生則不會出現(xiàn)該模塊按鈕。因此，平臺設(shè)計的重點和要點是對授權(quán)機制的完善，應(yīng)用數(shù)據(jù)信息表，可以解決該問題，確保網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)項目的有序開展。

6.2 功能模塊設(shè)計

功能模塊的設(shè)計是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實踐平臺設(shè)計的核心內(nèi)容，考慮到不同課程教師、學(xué)生對平臺功能需求差異。需結(jié)合高校的實踐課程類型及實踐課程項目內(nèi)容，有針對性地打造教育模式。因此，平臺功能模塊設(shè)計需要同時考慮到實踐課程教學(xué)的共性與個性需求，結(jié)合高校的實際工作綜合處理，并確保功能模塊的可拓展性。這就需要維護人員在長期實踐中不斷對功能屬性進行調(diào)研，不斷修正功能模塊。

6.3 功能集成測試

功能集成測試的目的是判斷平臺開發(fā)建設(shè)是否可以滿足安全性、穩(wěn)定性、功能性的要求，通過問題查詢的方式不斷完善系統(tǒng)。采用用例測試的方法，在功能測試和集成測試過程中，找出是否存在問題。并利用自動化程序開展壓力測試工作，構(gòu)建長效壓力測試用例機制，這是課題研究接下來需要重點考慮的內(nèi)容。

7 結(jié)束語

綜上所述，本課題研究開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)平臺主要目標(biāo)用戶包括教師、學(xué)生和管理員3 種，各登錄窗口人員擁有不同的操作權(quán)限。經(jīng)過功能測試和集成測試之后顯示良好，測試結(jié)果科學(xué)、可靠。系統(tǒng)基于MVC 框架形成了業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層、視圖層，各層之間的耦合性良好，業(yè)務(wù)響應(yīng)迅速，數(shù)據(jù)庫則使用類庫設(shè)計方法，建設(shè)訪問控制類庫，確保數(shù)據(jù)庫切實響應(yīng)用戶需求。