基于J2EE架構(gòu)的化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計與實現(xiàn)

陳慶標(biāo) 孫麗美

內(nèi)蒙古民族大學(xué) 內(nèi)蒙古通遼 028000

化工基礎(chǔ)課程是高?；瘜W(xué)類專業(yè)普遍開設(shè)的一門基礎(chǔ)課程，在化學(xué)專業(yè)本科教學(xué)中具有舉足輕重的地位，是理論基礎(chǔ)到工程實際應(yīng)用的橋梁紐帶。尤其是化工基礎(chǔ)實驗，能夠培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合運用知識的能力和解決實際工程問題的能力。隨著化工技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，社會企業(yè)對化工專業(yè)人才的要求也越來越高。他們不僅要掌握化工基礎(chǔ)知識和化工新技術(shù)，還要具備創(chuàng)新意識和綜合實踐能力。這些變化對化工基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已經(jīng)不適應(yīng)這種新的要求。[1]

教學(xué)過程網(wǎng)絡(luò)化、信息化是教學(xué)模式更新的一條重要途徑，它有利于營造“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的立體化教學(xué)環(huán)境，提供“時時、處處能學(xué)”的條件，加快和促進(jìn)知識的傳播和創(chuàng)新。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是實現(xiàn)教學(xué)過程網(wǎng)絡(luò)化、信息化的核心技術(shù)條件。[2]本文通過分析傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，提出了構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的化工基礎(chǔ)課程教學(xué)平臺，拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的動手操作能力以及創(chuàng)新能力。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的主要問題[3,4]

1.1 教學(xué)方法陳舊

傳統(tǒng)教學(xué)模式采用“教科書+黑板”的教學(xué)方式，教師在教學(xué)過程中占主導(dǎo)地位，學(xué)生只是被動地接受，處于被動地位。教師在講臺上枯燥的講解，學(xué)生在臺下昏昏欲睡，教學(xué)氣氛沉悶，教學(xué)效果欠佳，教學(xué)效率低下。課后教師答疑的時間有限，不能滿足學(xué)生的答疑需求。

1.2 不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

學(xué)生在課堂上被動地接受知識，長時間的課堂教學(xué)使得學(xué)生產(chǎn)生依賴心理和思維惰性，不能充分調(diào)動學(xué)生積極地思考問題。由于教學(xué)課時的限制，教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度受到限制，不利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力、動手能力和創(chuàng)新能力。

1.3 理論學(xué)習(xí)與實踐脫鉤 [1]

傳統(tǒng)的化工基礎(chǔ)課程教學(xué)方法是課堂理論學(xué)習(xí)后，學(xué)生需要到實驗室進(jìn)行實驗操作的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。由于時間和實驗設(shè)備的限制，學(xué)生只是在實驗員的演示后做簡單的操作實驗。化工實驗設(shè)備較復(fù)雜，學(xué)生無法在短時間內(nèi)真正掌握實驗設(shè)備的操作，導(dǎo)致理論學(xué)習(xí)與實踐不能很好地結(jié)合。

2 化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的優(yōu)勢

基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)平臺作為信息技術(shù)與教學(xué)實踐相結(jié)合的一種新的教學(xué)模式，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的形式和手段，賦予教學(xué)以新的含義，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，具有以下優(yōu)勢。

2.1 借助多媒體技術(shù)改變教學(xué)方法

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺借助先進(jìn)的信息技術(shù)與多媒體技術(shù)，給學(xué)生提供生動有趣的教學(xué)課件，多感官刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒，提高學(xué)習(xí)興趣，降低被動接受的逆反心態(tài)。學(xué)生借助教學(xué)平臺與教師實現(xiàn)教學(xué)互動，打破了教學(xué)時間的限制。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)使得教師獲得創(chuàng)造的自由，增強教師的效能感和價值感，有利于教師的成長與進(jìn)步，使教師更好地履行自己的職責(zé)。

2.2 加強學(xué)生的技能培訓(xùn) 培訓(xùn)創(chuàng)新能力

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為學(xué)生提供開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)狀況，選擇與自己學(xué)習(xí)特點、學(xué)習(xí)內(nèi)容相適應(yīng)的學(xué)習(xí)資源。遇到難懂的知識點，可以反復(fù)的學(xué)習(xí)，充分發(fā)展學(xué)生的個性化、開發(fā)創(chuàng)新思維。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為學(xué)生提供更多的動手操作機會，使學(xué)生能夠充分掌握實驗技巧和方法，加深對理論知識的理解和運用，提高學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力，并充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。

2.3 深化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

由于化工實驗設(shè)備操作復(fù)雜，學(xué)生難以通過實驗員簡單的講解就掌握實驗設(shè)備的操作方法。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供實驗演示與實驗仿真功能，學(xué)生提前預(yù)習(xí)實驗的操作步驟與過程，可以反復(fù)的學(xué)習(xí)，做到爛熟于心。掌握操作過程后，學(xué)生通過實驗仿真功能進(jìn)行反復(fù)操作，充分掌握實驗步驟，避免學(xué)生真正操作實驗設(shè)備時手忙腳亂的現(xiàn)象，同時有效避免實驗中的安全隱患。

3 化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺功能設(shè)計

基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)平臺以資源為核心，為教師和學(xué)生提供一個開放的教學(xué)環(huán)境，實現(xiàn)教學(xué)資源共享，方便學(xué)生實時在線學(xué)習(xí)，方便教師與學(xué)生之間進(jìn)行討論和答疑，同時提供實驗課的視頻演示和實驗仿真功能，方便學(xué)生提前了解和掌握實驗課的操作步驟，提高學(xué)生在實驗課上的動手能力?；せA(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計遵循以下原則：合理性功能需求、穩(wěn)定的體系架構(gòu)、易使用和維護性。系統(tǒng)的功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

根據(jù)化工基礎(chǔ)課程的特點，該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺包括以下功能模塊(如圖2所示)。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

3.1 理論教學(xué)管理

包括課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度、參考教材、課表等信息的發(fā)布和修改。學(xué)生可以瀏覽這些信息。

3.2 資源管理

包括教學(xué)課件、教學(xué)視頻、習(xí)題作業(yè)、考試題庫、課外資源等上傳。學(xué)生可以下載、瀏覽這些資源。

3.3 實驗課程管理

(1)實驗演示：教師使用Flash，Authware等多媒體軟件制作實驗操作的演示視頻，并上傳到該教學(xué)平臺，學(xué)生可以通過該平臺反復(fù)的學(xué)習(xí)與瀏覽，為實驗課動手實踐做準(zhǔn)備。實驗演示視頻允許學(xué)生下載，可以通過智能手機隨時觀看學(xué)習(xí)。(2)實驗仿真：學(xué)生通過實驗仿真軟件，提前模擬實驗的整個過程，為實驗課提前做好準(zhǔn)備。學(xué)生可以反復(fù)模擬操作，不存在損壞實驗設(shè)備以及安全隱患。(3)實驗課安排：教師將實驗課分組情況、每組上課時間發(fā)布到教學(xué)平臺，學(xué)生可以查詢自己的上課時間已經(jīng)分組。(4)實驗課預(yù)約：學(xué)生可以通過實驗課預(yù)約功能提前預(yù)約實驗課上課時間，教師在安排實驗課時根據(jù)預(yù)約情況進(jìn)行安排。

3.4 師生互動

教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間可以通過該功能模塊進(jìn)行問題討論和答疑。學(xué)生課后有問題，可以在該功能模塊上提出，教師在方便的時候就可以進(jìn)行答疑，其他學(xué)生也可以一起討論，從而增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及對知識的理解深度。

3.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理員通過該功能模塊審核注冊用戶的 有效性、為注冊用戶分配權(quán)限等。

4 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)技術(shù)

4.1 架構(gòu)設(shè)計

化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺基于B/S模式設(shè)計，使用者只要有瀏覽器就可以方便地使用該教學(xué)平臺，無須在本機做任何設(shè)置。系統(tǒng)采用MVC(模型-視圖-控制器)設(shè)計模式，把系統(tǒng)的輸入、輸出及操作分開，將應(yīng)用程序分為模型、視圖和控制器，分別擔(dān)負(fù)不同的功能，提高系統(tǒng)的可重用性、可擴展性及系統(tǒng)開發(fā)效率。[5]該教學(xué)平臺的客戶端對應(yīng)體系結(jié)構(gòu)中的View層，在瀏覽器中由Jsp視圖和Html視圖實現(xiàn)，負(fù)責(zé)人機交互界面，處理用戶的輸入、輸出、提交請求及顯示返回的運算結(jié)果。Controller層在體系結(jié)構(gòu)中處于核心地位，控制整個系統(tǒng)的運行流程，是View層與Model層的中轉(zhuǎn)站，由Servlet實現(xiàn)。Controller層首先接收到View層的HTTP請求并進(jìn)行分析，然后決定調(diào)用Model層的具體業(yè)務(wù)處理邏輯和返回給客戶端的Jsp視圖或Html視圖。Model層實現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯，由EJB與JavaBean實現(xiàn)，根據(jù)Controller層轉(zhuǎn)發(fā)過來的用戶請求進(jìn)行相應(yīng)的處理并返回結(jié)果集?；せA(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。[6]

圖3 平臺技術(shù)架構(gòu)

4.2 實現(xiàn)技術(shù)

化工基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺采用“Struts+Spring+Hibernate”的組合技術(shù)實現(xiàn)整個應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。Struts作為該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺視圖層的住框架，通過JSP頁面以及各種標(biāo)簽庫動態(tài)顯示各種數(shù)據(jù)信息。Spring是該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的業(yè)務(wù)層主框架，通過業(yè)務(wù)接口、業(yè)務(wù)模型以及配置文件實現(xiàn)整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯。Hibernate實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問層的接口和模型，由Hibernate Api實現(xiàn)數(shù)據(jù)對象的持久化和事務(wù)管理。已有大量的文獻(xiàn)對SSH組合技術(shù)框架進(jìn)行過報道，在此不作過多的介紹，僅列出部分程序代碼。

以下是數(shù)據(jù)訪問公共接口實現(xiàn)源代碼：

5 教學(xué)效果

化工基礎(chǔ)課程實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式后取得了非常明顯的教學(xué)效果。通過多媒體教學(xué)課件提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，掌握了理論知識，學(xué)生學(xué)習(xí)不再只是為了拿學(xué)分；還可以通過仿真軟件，提前預(yù)習(xí)實驗課操作步驟，提高了化工設(shè)備操作技能，更深入地理解了化工過程的各個單元操作，化工知識面得到拓展。

[1]安婭,陳卓,秦好麗.《化工基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的探索與實踐[J].化學(xué)試劑,2010,32(8):762-764.

[2]李曉鋒,王忠華.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺在高校課程教學(xué)中的應(yīng)用調(diào)查研究[J].中國遠(yuǎn)程教育,2012(2):67-70.

[3]閆廣軍.傳統(tǒng)講授式教學(xué)的利弊及改進(jìn)[J].中國遠(yuǎn)程教育,2012(12):73-75.

[4]努娜,莫日根.傳統(tǒng)有機化學(xué)實驗教學(xué)模式的弊端及其改革[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報,2009,15(4):45-46.

[5]孫衛(wèi)琴.精通sturts:基于MVC的Java Web設(shè)計與開發(fā)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.

[6]陳慶標(biāo),褚淑杰,李風(fēng).基于讀者決策采購(PDA)模式的高校圖書館文獻(xiàn)采選系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)圖書情報學(xué)刊,2013,25(8):49-52.