基于Ｗｅｂ的中學物理輔助教學系統設計與實現

摘要：基于Web的中學物理輔助教學系統采用B/S體系結構，利用ASP技術，對 Web 站點、Web 頁和 Web 應用程序進行設計、編碼和開發，采用Access實現數據庫管理。該教學系統前臺主要由課程介紹、教學大綱、授課教案、電子材料、作業習題、在線留言、在線考試等模塊組成，后臺負責整個系統的維護更新和管理。本系統結構合理，交互性強，為教師和學生之間搭建了一個學習和交流的共享平臺，是一種充分利用現代化技術的教學新形式。

關鍵詞：輔助教學系統；B/S模式；ASP技術；模塊

中圖分類號：G 434 文獻標識碼： B文章編號：1673-8454(2008)02-0042-04

一、引言

當今計算機信息與網絡技術的發展方興未艾，信息與網絡技術的出現，使傳統的教育方式受到挑戰，從而促進了教育思想、教育方法、教育手段的更新，使教育方式發生了巨大的變化。特別是Internet技術的發展，帶來了教育觀念的革新，傳統的以教師、課堂、書本為中心的教學模式不能適應信息社會的需要，而以基于Internet技術的計算機網絡輔助教學為代表的現代教育技術正在深刻地影響著教育。適應這種發展趨勢和現代教育的理念，各高校乃至中小學都紛紛要求建立一個基于Web的輔助教學系統，以此來提高教學質量。[1]

基于Web的中學物理輔助教學系統，就是針對目前物理教學發展的要求，以校園網作為信息資源建設的基礎設施，對物理課程網絡教學系統的關鍵技術進行研究，完成系統總體框架及后臺數據庫的設計，可以解決學生課后復習，上交作業，查找資源等一系列問題，最大限度的發揮學習者的主動性和積極性，補充與充實課堂教學，既可進行個別化教學，又可以進行協作型教學，所以是一種全新的網絡輔助教學模式。

二、輔助教學系統的設計原則

基于Web的中學物理輔助教學系統是為適應學習者利用網絡進行遠程學習而設計的，它是一個由欄目跳轉、導航策略和交互界面組成的教學系統，主要包括結構設計、框面設計、導航設計、反饋設計、交流活動設計等幾個方面。設計時必須遵循教學原則，要符合科學性、藝術性，既要注意教師的教學過程，也要重視學生的認知結構，更要突破簡單的演示型模式，體現課程內容選擇的靈活性，內容組織的交互性。

1.結構設計

結構設計是輔助教學系統設計的重要工作，它包括功能結構設計和知識結構設計。功能設計的基本原則是滿足使用者的需求，使用方便。知識結構設計應有利于體現教學內容的層次體系并有利于實現個別化學習，有利于培養學生的發散思維。

(1)功能設計的基本原則

系統的設計要采用標準化、規范化、模塊化的設計思想；保證數據控制能力，要具有較高的安全性、一致性、并發性；具備完好的互動性與交流性；具有良好的開放性，較好的用戶接口和系統交互界面，力求達到功能和布局上的靈活性。包括系統的欄目和板塊、系統層次結構和鏈接結構；色彩搭配，本系統以冷色調為基調，追求感覺上的寧靜和諧；交互性和親和度；考慮不同的瀏覽器和分辨率；考慮字體的設置和表格的嵌套；新技術的運用取舍等。

(2)知識結構設計的基本原則

媒體表現力求與教學內容的具體生動展示相結合。教學內容的組織要有交互性和生動性，應該考慮教師與學生之間，學生與學生之間的交互。教學內容的選取要有針對性和層次性，不能“一碗水端平”，而是要根據學生認知能力、已有知識水平、個體差異以及參差不齊的現狀對內容進行有針對性的選擇，考慮到哪些內容適合哪些學生學習、內容的難易程度以及以何種方式告知學生所學內容將涉及的相關知識等。教學內容的編排應緊扣教學大綱、講究實用并結合學生的興趣。教學內容要充分全面，教師可以提供更多的資源供學生選擇、分析，有的知識點太多，可以提供一些網站的鏈接。

2.框面設計

設計本模塊時，遵循了以下原則：首頁界面設計要根據教學內容和使用對象的特點，做到界面友好，操作方便，交互性，可控制性強，合理的界面設計可以增強教材的藝術品味，同時會增強學習效果。簡潔明了的文字作為功能模塊按鈕模板，其始終位于屏幕的上部，方便學習者隨時進入任意功能模塊；鏈接的方式作為內容的選擇，并始終位于學習窗口的左側，方便學習者隨時進入任意內容的學習；內容采用新開窗口的形式呈現，兩窗口可以任意切換并可以調整大小。

3.導航設計

要有良好的導航性能，學生能夠通過按鈕、超鏈接等交互元素非常方便的選擇內容和查詢信息，有助于學生理清思路，提高效率，方便查找。

(1)位置導航條：導航條可以幫助學習者明確自己所處的位置，例如在課程介紹頁面中，在課程介紹的最上面有：“您現在所在的位置：>>首頁>>課程介紹”字樣，表明學習者在課程介紹的頁面中。同時，單擊帶下滑線的文字，還可以進入各自對應的頁面，如圖1所示。

(2)菜單導航：在課件下載頁面中位于頁面左側導航欄就是菜單導航。學員單擊教學課件下載的超級鏈接，就可以進入課件的下載，如圖2所示。

4.反饋設計

在網絡環境下，學習者對學習內容做出反應、表現出行為之后，應及時讓學習者知道學習結果。反饋有利于強化學習者的學習效果。這種反饋可以有多種方式，目前常用在線考試，還有聊天方式與BBS方式，各有其特點。在線考試系統可以針對不同的形式給予不同的反饋方式，對于一些測驗學習者對知識掌握程度的測試，本系統采用學生自主查看成績，對于做錯的試題系統給出標準答案的方式進行；對于無精確答案的主觀題，學習者可以通過問題討論與在線教師和學生進行交流，共同探討學習結果。而聊天方式與BBS方式中，學生可以將自己所分析的結果公布在網上，供同學之間、師生之間進行交流，然后取各取所長，實現資源共享，促進思維能力的培養以及創新能力的提高。

三、輔助教學系統的功能模塊

中學物理輔助教學系統主要由前臺顯示系統和后臺管理系統兩個子系統組成。前臺顯示系統主要包括課程介紹、教學大綱、授課教案、電子材料、作業習題、在線留言、在線考試等模塊，后臺管理系統主要負責整個系統的維護更新和管理（如圖3）。

中學物理輔助教學系統功能模塊介紹如下。

1.文章發布

課程介紹、教學大綱、授課教案、電子材料這四個模塊用于文章發布，屬于課程主題模塊部分，課程模塊為靜態頁面，主要鏈接幾個交互式模塊。其中授課教案可以用Flash動畫的形式生動表示出來，主要設計思想是在后臺設計文章類別的添加修改，這樣可以隨意更改大類別和小類別，在添加文章的時候使用UBB，這樣可以對所添加的文章格式進行排版，可以插入圖片等，使文章更具生動性，插入Flash標簽，能使文章在線播放Flash格式的課件，大大地增強了演示的效果。

2.網上課件

網上課件模塊可以提供教案和有關資料的PDF、PPT、DOC等格式的文檔下載;還可以提供PPT、Flash等格式的教學課件下載。這個版塊主要是設計一個下載版塊，能實現文件的上傳，存放到指定的目錄，這樣添加下載時顯得更為方便，設計難點是在實現文件的上傳。它可通過后臺管理系統自由上傳所需要的各種格式的課件，豐富教學內容，也可作為學生課后學習的參考資料。

3.在線留言

在線留言模塊是為教學公告及留言討論設計，本系統無需登錄，無需用戶注冊，可隨時進行留言等操作。主要是作為學習者和學習者之間，學習者和老師之間交流的一個平臺，學習者在沒有老師同步答疑的情況下可將問題提交到此留言板，由同學或老師進行討論或答復。

4.在線答疑和作業

在線答疑和作業模塊是以BBS的形式交流，以形成在線答疑的功能，其中，分為討論區和作業布置區。在討論區，同學可以以論壇的方式對某些問題進行討論，老師可以給以評論。使用了心情圖片和頭像設計，并且設置了級別，使整個版塊生動活潑，并且老師可以在作業布置區留下作業題，學生通過給老師發短信的形式上交作業。老師能在自己的收件箱里看到同學上交的作業，并能給予回復，指出學生答題的問題。

5.在線考試

在線考試模塊主要實現學生在線考試及管理，教師可以據此掌握學生考試信息。也可以自由出題，更新或刪除題庫。它是一個交互的考試系統，學生可以根據所學的章節和題目難易程度自行選題，題目從題庫里隨機選出，分為選擇題、填空題和問答題，然后自行生成試卷，學生在限定的時間做題，答完題后提交，能看到正確答案和自己所做答案，對比可以得出自己的成績。整個系統操作簡單，實用性強，便于學生自學和摸底。它的試題可以通過后臺管理系統自由添加和刪除。

6.系統管理

后臺管理系統是系統管理員對整個網站進行維護的平臺。后臺管理有一個登陸界面，管理賬號和管理密碼都是admin。后臺管理系統包括賬戶管理，文章管理，下載管理，留言管理，試題管理等模塊。用戶管理模塊負責學生、教師、管理員的信息注冊、修改、刪除等。文章管理模塊負責對課程介紹、教學大綱、授課教案、電子材料的文章管理，可以對以前添加的文章進行添加，修改和刪除等操作。文章版塊的類別可以編輯和添加。下載管理模塊負責對網上課件資源的添加和刪除，包括PPT、Flash，Doc等格式的課件下載，還可以修改下載地址。留言管理模塊負責對過期的留言進行刪除，減少系統空間占用。試題管理模塊負責完成對在線考試的試題的編輯，包括試題刪除和試題添加，管理員可以根據不同的科目和類別，進行填加試題的操作，同樣還可以對試題進行刪除的操作，對過期的和作廢的試題進行處理。

四、輔助教學系統的實現

1.系統實現的關鍵技術

系統實現的開發平臺可選用服務器端：Windows XP Professional操作系統，IIS 5.1Web服務器，ACCESS數據庫。

開發工具可選用：Dreamweaver MX實現網站的整體布局，以及完成CSS表單的設計。FlashMX制作最能突出主題的logo背景動畫。用Photoshop軟件制作導航條和各個使用按鈕及logo圖和圖標設計的處理。

在開發過程中還使用網頁特效語言JavaScript做一些簡單的計算和事件處理。通過與HTML對象做交互，改變對象屬性，使得網頁畫面及內容更加活潑、生動。ＡＳＰ實現后臺數據庫的訪問以及動態網頁的開發。采用的關鍵技術有：

(1)IIS服務技術

IIS是Ｍicrosoft公司開個的一種集Ｗeb、FTP和Gopher服務于一身的服務器，IIS提供Internet信息服務器應用程序接口擴展Ｗeb服務器的功能，并可通過ASP實現Ｗeb程序的快速開發，IIS的管理功能是基于Windows NT的，可充分利用Windows NT提供的安全服務和目錄服務。它的安全模型是以NTFS安全機制為基礎的，這樣利用資源管理器可以容易地管理使用IIS建立的Ｗeb站點的安全性。[2]

(2)基于Web的B/S開發技術

系統采用B/S結構，主要是利用了不斷成熟的WWW瀏覽器技術，結合瀏覽器的多種Script語言（VBScript、JavaScript等）和ActiveX技術，使得用通用瀏覽器就實現了原來需要復雜專用軟件才能實現的強大功能，并節約了開發成本，是一種全新的軟件系統構造技術。

(3)ASP數據庫訪問技術的應用

基于Web的數據庫是系統必不可少的組成部分，本系統采用的是ASP(Active Server Page)數據庫訪問技術，使用ADO訪問數據庫的ASP腳本程序使Connection對象建立并管理與遠程數據庫的連接；使用Command對象實現靈活的查詢；使用Recordset對象訪問數據庫查詢所返回的結果。其優勢是采用將網頁嵌入服務器腳本(Vbscript或JavaScript)機制，并應用A S P內置的數據庫存取軟件ADO實現對數據庫表的直接訪問，從而實現網上Web信息的發布。ASP與ADO結合使得Web開發變得更加簡單、快速、高效。

(4)安全控制技術

由于網上教學系統的數據庫中存儲的是有關教學的重要資源，所以系統的安全性也非常重要。在系統的設計中，需考慮實現一些安全技術，如：身份認證、使用權限矩陣防止非法操作、數據庫加密、災難恢復與備份、源代碼安全等。[3]

2.系統各功能模塊實現的主頁面

（1）中學物理輔助教學系統主頁。

（2）在線答疑和布置作業主頁面。

（3）在線考試主頁面。main.asp是在線考試主界面，選題采用隨機抽題形式。

（４） 后臺管理員登陸主頁面。

五、結束語

信息技術的飛速發展正越來越深刻地影響著教育發展，教育信息化的發展方向需要我們在基礎教育課程改革中充分發揮信息技術的巨大優勢，讓我們的教育能更好地適應當前科學知識迅速膨脹的客觀現實，同時也促進教育品質的不斷提升。

建立課程學習系統是信息化教育資源建設的一種有效形式，具有資源豐富，自主性強、交互性好的特點。本學習系統采用的是B/S架構，頁面的開發選用的是Dreamware MX，后臺管理系統采用的是ASP動態網站開發技術，選用Javascript語言撰寫編碼，數據庫采用的是Access數據庫，并用到少量SQL語言查詢數據庫。本系統的功能還有待更進一步的完善，可以在此基礎上再擴展，來滿足不同教學階段的需求，更好地實現中學物理的教學目標。

參考文獻:

[1]韓立毛.基于Web的網絡輔助教學系統的設計與實現[J].鹽城工學院學報(自然科學版)，2007，(6)：41-43.

[2]楊雪濤.基于B/S的大學計算機基礎輔助教學系統設計與實現[J].中國教育信息化，2007，(6)：29-30.

[3]余森平.基于Web的課程教學系統的設計與實現[J].科技廣場，2007，(1)：176-177.