智能化網絡實驗教學平臺的探究

薛淑敏

（寶雞文理學院 計算機科學系，陜西 寶雞 721016）

智能化網絡實驗教學平臺的探究

薛淑敏

（寶雞文理學院 計算機科學系，陜西 寶雞 721016）

實驗教學是理工科教學中的重要環節之一，相對于理論教學更具有直觀性、實踐性以及創新性。針對實驗教學過程中存在的教學大綱制定、實驗內容安排以及實驗環境搭配等方面問題，提出了智能化網絡實驗教學平臺的構建。采用Struts和MVC技術結構，并采用SQL Server 2005進行后臺數據庫管理，為平臺今后的功能擴展、數據維護等方面做好了充分的準備。網絡實驗室的出現能很好地解決傳統實驗受時間、地點、設備制約的現狀，為用戶提供了一個自主化的實驗教學平臺。

智能化；實驗教學平臺；Struts架構；MVC模式

網絡教學實現了教學資源最大范圍的整合與共享，增進了學校、教師和學生之間的聯系與溝通，彌補了傳統課堂教學過程中存在的空白，有效地提高了教學質量，建立網絡教學平臺己成為一種必然的趨勢。實驗教學與理論教學具有同等重要的地位，是高校人才培養的重要組成部分，相對理論教學，實踐驗教學更具有直觀性、實踐性、綜合性和創新性。因此，智能化的網絡實驗教學體系應與理論教學平行而又相互協調相輔相成，應盡可能為學生提供開放的以及綜合性、設計性、創新性比較強的實驗教學環境。同時，網絡實驗室對學生開放，能夠最大限度地發揮實驗教學資源效益，給學生一個自主發展和鍛煉的空間，有利于培養學生實踐能力和創新精神，培養學生嚴謹的科學作風[1]。網絡實驗教學平臺基于數據庫和服務器，具有很好的安全性、穩定性、可維護性和可擴充性。另外，網絡實驗教學平臺基于網絡數據共享，使教師備課和上課更加靈活，通過有效的虛擬實驗平臺設計提高學生學習的積極性和主動性，從而達到提高實驗教學的效率和質量。

1 Struts框架概述

Struts是基于MVC模式的框架[2]，主要是為了節約開發時間；它繼承了MVC設計模式的各種特性，提供了對開發MVC系統的底層支持以及對應用系統的用戶界面顯示和數據的后端業務邏輯代碼進行了抽象，并且整合了Servlet與JSP在Web應用系統開發上的優勢。在Struts框架中，視圖層由JSP構成，模型層由實現業務邏輯的JavaBean和EJB組件構成，而控制層由ActionServlet和Action來實現。對基于Struts框架開發的Web應用程序來說，在應用程序啟動時自動加載、初始化Action Servlet組件，并直接從struts-config.xml中讀取配置信息存放到請求的配置對象中。

2 教學策略研究

本網絡實驗教學平臺采用協作教學和探究教學相結合的策略。協作教學策略要求多個學生提供對同一問題用多種不同觀點進行觀察比較和分析綜合的機會，以便集思廣益。探究教學策略要求在教學過程中使學生始終處于積極主動的地位，它能有效激發學生學習興趣和積極的創造性。網絡教學平臺中的實驗課程，很多與實驗相關的資料是需要學生自己尋找的，學生根據自己的需要主動獲取知識，從而使學生的學習個性化、主動化[3]。還有一些實驗需要小組成員之間的合作交流，因此，團結協作的團隊意識顯得比較重要，網絡教學平臺中提供的交互討論功能，就體現了協作教學策略。

在實驗教學中所需的信息資源有與實驗相關資料、實驗設備、仿真實驗、系統資料等等。這些信息資源在學生實驗課的預習和復習過程中起到輔助的作用。如表1所示。

表1 教學資料表Tab.1 Teaching data sheet

3 平臺主要功能

1）教學公告板：在教學過程中，經常需要發布相關教學公告。在本網絡教學平臺中這部分內容大致分為4部分：教學通知、實驗室信息、學習園地、作業專區。各部分內容主要包括：教學通知主要有一些與實驗相關的教學信息，比如選課須知、實驗安排、時間更改、考試通知等等；實驗室信息主要有對學生缺課或缺交實驗報告的警告、失物招領等等；學習園地主要有一些實驗講義的上傳消息、與實驗相關的資料、趣味實驗相關讀物或一些科學故事等等[4]；作業專區主要有學生實驗報告中一些普遍問題的分析、實驗后需要思考的問題等等。所有的文章均設為可以回復（評論），且分為普通文章和推薦文章。學生的權限只有瀏覽和評論。如圖1所示。

圖1 教學公告板結構圖Fig.1 Teaching bulletin board structure

2）實驗預約與成績、實驗資料管理：教師在設定實驗信息時包括該實驗的指導教師、實驗名稱、實驗類型、實驗地點、學生數目以及實驗的具體開放時間。而學生在選擇實驗時也只能在該實驗容納的人數未滿時才能選擇，還限制學生不能夠在一天內選擇多個實驗，如果學生選擇的實驗不合理或是教師發現學生多次選擇重復實驗，教師有權刪除學生選擇的實驗。學生在實驗未做以前發現錯選實驗也可進行修改。在成績管理部分，學生可以查詢自己所做的每個實驗成績以及期末教師給出的總評成績[5]，而教師在給出學生的每個實驗成績后，期末系統自動計算實驗的平均成績，以方便教師給出最后的總評成績。在實驗資料管理部分，學生只有上傳和下載的權限。

4 實現平臺的關鍵技術

4.1 隨機驗證碼技術

后臺在登錄的時候提供一個隨機數字，用戶通過輸入正確的隨機數才能進入自己的操作權限，然后通信時就進行此隨機數的驗證傳遞就不會出現復制地址欄信息就能在別的地方不用登錄就能進入登錄用戶的頁面了。

考慮用戶權限的安全，將教師信息和學生信息分開為兩張表單：教師信息表和學生信息表。教師信息表中又加入類型列以確定此教師是管理員權限還是普通權限，當系統進行教師登錄時，就在教師信息表中查詢數據；學生登錄時就在學生信息表中查詢數據，這樣兩種用戶分開管理增強了權限的安全管理，簡化了后臺程序的復雜度，也方便了教務管理模塊的編寫工作。

4.2 數據安全性

由于教師上傳的數據包括實驗指導、實驗大綱、演示程序等大型數據，所以必須建立數據庫來存儲這些數據。然而這些數據總的能夠歸納為兩種：文本型數據和非文本型數據兩類。文本型數據就是教師上傳的實驗指導、實驗大綱還有教學通知等文字圖片性質的數據，在存入這類數據時會把一些標點符號視為數據庫操作字符進行相關操作，從而使得數據存入不完整的問題[6]。為了解決這一問題，可以將存入數據庫的數據先進行二進制轉換后存入數據庫，讀出時將二進制轉換回來顯示既解決了數據入庫問題，又增強了數據的安全性。非文本數據是教師上傳的實驗演示程序，由于數據量比較大，可以直接上傳到服務器的硬盤，然后在數據庫中寫入數據存儲的具體位置。但是對于存儲位置又會出現相對地址和絕對地址沖突的問題，因此，數據入庫時用相對地址，修改時由后臺程序將其相對地址改寫為絕對地址輸出就可以解決此問題。

5 結束語

通過近年來的實踐與探索，以教師灌輸，學生接受的教學模式已經被以教師輔助，以學生探索為主體的教學模式所取代。因此，智能化網絡實驗教學平臺[7]有力地推動了學生自主學習、協作學習、探究創新性學習，鍛煉了學生創新思維和實踐能力，真正體現出以人為本、重在人才培養的高等教育核心內涵。

[1]徐靜年，郭奮，何予.高校實驗室網絡化管理的探討[J].實驗室技術與管理，2005，22（7）:106-108.

XU Jing-nian，GUO Fei，HE Mao.Discussion on the network management of university laboratory[J].Laboratory Technique and Management，2005，22（7）:106-108.

[2]孫凌燕，陸保嵐，孫健.基于Struts的Web應用框架設計與研究[J].計算機工程，2005，31（8）:57-60.

SUN Ling-yan，LU Bao-nan，SUN Jian.The Web of application framework design and research based on struts[J].Computer Engineering，2005，31（8）:57-60.

[3]王軍，潘舉玲.基于WEB的開放實驗教學管理系統的設計與實現[J].微型電腦應用，2000（11）：27-29，32.

WANG Jun，PAN Ju-ling.Open experimental teaching management system based on WEB design and implementation[J].Microcomputer Application，2000（11）：27-29，32.

[4]竇軼洋.基于網絡的開放式實驗教學平臺的設計與研究[D].廣州：華南師范大學，2003.

[5]洪波.基于Web的高校開放式實驗教學系統的設計[D].貴州：貴州大學，2007.

[6]呂文戈，張春亮，楊吉湍，等.鄭州大學基礎課實驗教學中心信息平臺建設與應用[J].實驗技術與管理，2007，24（5）:97-100.

LV Wen-ge，ZHANG Chun-liang，YANG Ji-run.Fundamental curriculum experimentalteaching centerin Zhengzhou university information platform construction and application[J].Experimental Technology and Management，2007，24（5）:97-100.

[7]路全賀，馮莉，苗方.網絡工程專業教學科研網絡平臺的設計研究[J].現代電子技術，2013（24）:32-34.

LU Quan-he，FENG Li，MIAO Fang.Design and research of network engineering teaching and research network platform[J].Modern Electronics Technique，2013（24）:32-34.

Study of intelligent network experimental teaching platform

XUE Shu-min
（Department of Computer Science， Baoji University of Arts and Sciences， Baoji 721016， China）

Experiment teaching is one of the important link of teaching in science and engineering，Compared with the theoretical teaching is more intuitive，practical and innobative.In view of the existed in the course of the experiment teaching syllabus formulation，experimental content and experimental environment collocation，Put forward the construction of intelligent network experimental teaching platform.Using Struts and MVC structure technology，And carries on the backend database management using SQL Server 2005，Platform for the future of the functional extension，be ready to take data maintenance，etc.The emergence of network laboratory can well solve the traditional experiment is conditioned by time，place，equipment status，Provides users with a customized experimental teaching platform.

intelligent； experiment teaching platform； struts structure； MVC mode

TN 710.9

A

1674-6236（2014）15-0057-02

2013-12-18 稿件編號：201312140

寶雞文理學院碩士啟動項目（ZK14086）

薛淑敏（1984—），女，陜西興平人，碩士，講師。研究方向：計算機應用。

book=109,ebook=540