基于PHP語言的操作系統教學網站的開發

基于PHP語言的操作系統教學網站的開發

孫增國，楊柳

(華僑大學計算機科學與技術學院，福建廈門361021)

摘要：針對傳統課堂教學的缺陷，開發了操作系統的教學網站。依次對網站進行了需求分析、概要設計、詳細設計和代碼設計，采用PHP語言，最終完成網站的設計與實現。操作系統教學網站界面美觀，操作方便，實用性強，具有算法演示、資料共享、疑問解答和作業在線提交與批改等功能。該網站能夠滿足教師和學生的實際需求，顯著提高教學效率，可以作為課堂教學的輔助工具。

關鍵詞：PHP語言；操作系統教學網站；需求分析；概要設計；詳細設計；代碼設計

收稿日期:2014-08-09

基金項目:國家自然科學

作者簡介:孫增國(1980-)，男，陜西西安人，副教授，博士，主要從事雷達信號及圖像處理的研究。

中圖分類號：TP311文獻標志碼：A

操作系統是計算機專業的主干課程，包含大量的算法，涉及到很多抽象的概念和原理。[1～3]傳統的課堂教學會遇到很多挑戰，比如，算法講解不夠形象，教師答疑受時間和空間的很大限制，紙質作業提交與批改效率低下等等。另一方面，網絡的應用已經非常普及，如果能將教學內容集成于網絡，必然會擴大課堂教學的影響。因此，有必要建立操作系統的教學網站，使基本的教學環節能夠在網站上實現，彌補傳統課堂教學的缺陷，提高教學質量，使學生更加高效的掌握操作系統的內容。[4～6]本文按照軟件工程的一般步驟，由網站的需求分析、概要設計、詳細設計到代碼設計，采用PHP編程語言，從而完成操作系統教學網站的開發。本網站集成常見的教學手段，如算法演示、資料共享、疑問解答和作業在線提交與批改等等，可以作為操作系統課堂教學的有效輔助工具。

1需求分析

需求分析的目的在于從用戶的角度分析網站應該具有哪些功能。[7～9]本網站的主要用戶包括教師與學生。對于教師，應該具有資料共享、課程互動、作業中心、后臺管理等功能。其中，資料共享包括教學資源的上傳和下載功能，課程互動包括提出問題、回答問題和查看問題三個子功能，作業中心包括布置作業、批改作業、查看作業、編輯作業和刪除作業等功能，后臺管理包括班級信息管理、學生信息管理，可以進行班級的添加、刪除以及學生密碼的重置等操作。對于學生，應該具有資料共享、課程互動、作業中心等功能。其中，資料共享包括和課程相關的資源的上傳和下載功能，課程互動包括提出問題、回答問題和查看問題三個子功能，作業中心包含查看作業、書寫完成和提交作業等功能。為了提高網站的安全性，教師和學生必須登錄后才能提出問題、回答問題、布置作業和書寫作業。為了提高網站的實用性，網站還應該提供不需要登錄可以直接查看的功能，如課程內容介紹、教師簡介、課堂教學資源、公告欄和常見問題等等，其中課堂教學資源包括教學課件、教學視頻和算法演示。總之，在對網站進行需求分析的基礎上，本網站合理組織功能模塊，適當劃分用戶類別，從而保證了網站的實用性和安全性。

2概要設計

在需求分析的基礎上，本節對操作系統教學網站進行概要設計，其目的在于確定網站的結構框架和功能模塊。[7～9]操作系統教學網站包括課程內容、教師風采、課堂教學、資料共享、課程互動、作業中心、常見問題、公告欄和后臺管理等功能模塊，其結構圖如圖1所示。其中，“課程內容”和“教師風采”主要介紹課程和任課教師的基本情況，“課堂教學”主要為學生提供教學課件、教學視頻和算法演示功能，便于學生自學，幫助他們掌握經典的算法。“資料共享”提供文件的上傳和下載功能，便于教師和學生共享有用的資料。“課程互動”提供在線提問和回答功能，便于教師和學生及時溝通，而不受時間和空間的限制。“作業中心”提供布置作業、完成作業和批改作業等功能，使作業的布置、提交與批改這一教學基本環節完全在網上實現，既簡化了流程，又提高了效率。“常見問題”單獨羅列出學生在課程學習中經常遇到的共性問題，便于學生查閱，盡量減少同類錯誤的發生。“公告欄”提供課程教學的最新通知，如上課時間調整、考試時間和實驗安排等等。“后臺管理”包括班級管理、學生管理和重置密碼等功能，便于教師宏觀管理所教的班級和學生的信息。

網站概要設計的另一個任務是合理確定教師和學生的訪問權限，既保證網站使用的方便性，又保證網站操作的安全性。對于課程內容、教師風采、課堂教學和常見問題等模塊以及資料共享中的下載文件功能，教師和學生不需要登錄，可以直接查看和使用。除此之外，學生必須注冊登錄后才能上傳文件、提出問題、回答問題、查看作業以及完成作業，教師必須注冊登陸后才能上傳文件、提出問題、回答問題、布置作業、批改作業、上傳公告、管理公告以及管理后臺班級和學生信息。

圖1　操作系統教學網站的結構圖

3詳細設計

根據網站的概要設計，本節對網站進行詳細設計，其任務是確定每個功能模塊的具體實現流程。[7-9]本網站最關鍵的功能在于資料共享、課程互動和作業中心，因此，本節以這三個模塊為例，具體說明模塊的設計思路和實現流程，它們的流程圖如圖2所示。對于資料共享模塊，教師和學生無需登錄，可以直接瀏覽資料列表并下載資料。如果教師和學生希望上傳資料，則必須先登錄，否則顯示登陸提示信息。對于課程互動模塊，教師和學生無需登錄就可以瀏覽最新問題列表，查看問題內容。如果要查看本人提出的問題，并且希望提出新的問題和回復問題，則必須進行登錄，未登錄的情況下會顯示登陸提示信息。對于作業中心模塊，教師和學生必須登錄后才能訪問該模塊，否則顯示登錄提示信息。登陸后，判斷登錄用戶是教師還是學生。如果是教師，可以進行作業的布置、查看、修改和批改等作業管理功能。如果是學生，則可以進行作業的查看、完成和提交。

(a)資料共享模塊

(b)課程互動模塊

(c)作業中心模塊 圖2　功能模塊流程圖

本網站涉及很多數據庫，因此，詳細設計的另一個任務是數據庫的設計和建立。本網站數據庫使用到的表如表1所示。合理設置這些表的功能和屬性，同時建立不同表之間的關系，是網站能夠正常運行的關鍵問題。這里以作業中心為例，詳細說明表的設計。教師通過作業中心布置作業，所有作業信息放在一張表中，如表2所示。作業表包含作業id、作業標題、所在章節、作業題目、所屬班級、創建日期、開始做作業的時間以及作業提交的截止時間。作業id作為主鍵，唯一標識本次作業，避免不同作業的混淆。所屬班級作為外鍵，反映了作業和班級之間的聯系。學生通過作業中心完成并提交作業，學生作的答案以及教師的批改結果放在另一張表中，如表3所示。作業答案表包含用戶id、作業id、學生作的答案、成績、評語和創建日期。用戶id和作業id同時作為主鍵和外鍵，既唯一標識學生作的答案，又反映了作業答案和用戶及作業之間的聯系。

表1　網站使用到的表

表2　作業表

表3　作業答案表

4代碼設計

根據詳細設計的結果，就可以對網站進行代碼設計。[7～9]本網站采用PHP語言進行編碼。PHP語言是一種服務器端HTML嵌入式腳本描述語言，其最大特色在于在網頁上對數據庫操作的方便性。此外，PHP語言具有支持多種系統平臺、版本更新速度快、容易與現有網頁整合、幾乎完整的包括所有網站所需要的功能以及系統移植速度快等特點。[10～12]因此，采用PHP語言實現網站功能是可行的并且是方便的。本網站最大的特色在于作業中心模塊，教師可以在網上布置并修改作業，學生可以在網上完成，最后教師在網上批改，整個過程完全在線處理。本節以教師布置及修改作業為例，詳細說明如何利用PHP語言進行編碼。教師布置及修改作業的代碼如下：首先進行權限檢查，只有教師才能布置作業；其次輸入作業的相關信息，如作業標題、所在章節、班級、作業內容和完成時限等等，系統自動獲取當前時間。作業布置及修改成功后，學生登錄網站點擊我的作業，就會看到新的作業。

//教師布置、修改作業代碼

case "create" :

//判斷用戶權限，不是教師不能布置作業，并提示警示信息

if ($user ["power"] < 1) {

echoInfoPage("只有教師才能布置作業", "權限不足");

} else {

//布置作業

$homework_model = new Homework($base);

if (!isset($_POST ["hwid"])) {

//系統自動獲取當前時間作為布置作業時間

$edate = date("Y-m-d", strtotime("+". $_POST ["time_limit"]. " day"));

//編輯所布置作業的標題、所屬章節、分配班級、作業內容等

$homework_model->add($_POST ["title"], $_POST ["chapter"], getPostContent(), $_POST ["class"], $edate);

echoInfoPage("作業布置成功", "添加完成");

} else {

//修改作業

//系統自動獲取當前時間作為修改所布置作業時間

$edate = date("Y-m-d", strtotime($homework ["edate"]. "+". $_POST ["time_limit"]. " day"));

$homework = $homework_model->get_by_hwid($_GET ["hwid"]);

//修改所布置作業的標題、所屬章節、分配班級、作業內容等

$homework_model->update($_POST ["hwid"], $_POST ["title"], $_POST ["chapter"], getPostContent(), $_POST ["class"], $edate);

echoInfoPage("修改完成");

}

(1)菌株。菌株CEH-ST79分離自察爾汗鹽湖湖水樣品，保存于本實驗室，并于2016年保存于廣東省微生物菌種保藏中心，保藏編號為GDMCC NO.： 60079。3株馬鈴薯干腐病病原菌Fusarium sp.由本實驗室分離保存，其中馬鈴薯干腐病病原菌青9A-4-13和青9A-5-2分離自馬鈴薯青薯9號，病原菌65B-2-6分離自下寨65號。供試馬鈴薯品種為青薯2號。

}

break;

5界面展示

使用與PHP編程語言相對應的高效服務器配置工具phpStudy 2013在本機搭建服務器，本節展示操作系統教學網站的首頁及重要的功能模塊，包括算法演示、資料共享、課程互動和作業中心。

5.1網站首頁

網站首頁如圖3所示。在首頁中，可以直接瀏覽課程介紹、教師簡介、最新通知、最新話題以及常見問題，可以直接下載講義等教學資料，可以通過登錄進入資料共享、課程互動和作業中心等模塊，實現資料上傳、交流答疑以及作業在線提交與批改等功能，也可以通過鏈接進入其它常用網站。可見，本網站界面美觀，操作方便，功能全面，能夠實現基本的教學環節。

圖3　操作系統教學網站首頁

圖4　算法演示模塊界面

5.2算法演示模塊

算法演示模塊的界面如圖4所示。在該界面中，教師和學生可以演示操作系統的經典算法，如進程調度算法、基于時間片的進程調度算法、預防進程死鎖的銀行家算法、動態分區分配算法、頁面置換算法和磁盤調度算法。演示過程具體形象，交互性強，可以設置不同的參數，觀察相應的實驗結果，便于教師講解算法原理，也便于學生理解和掌握操作系統的基本概念和方法。

5.3資料共享模塊

資料共享模塊界面如圖5所示，包括資料列表、上傳文件和下載文件。所有資料根據其類別放在資料列表中的不同文件夾中，便于上傳、下載和整理。教師和學生登錄后可以把有用資料上傳至資料列表中；教師和學生無需登錄，可以直接下載資料列表中的文件。登錄后使用上傳功能便于資料的管理，而不需登錄直接下載則方便教師和學生使用資料。

(a)資料列表

(b)上傳文件

(c)下載文件

5.4課程互動模塊

課程互動模塊的界面如圖6所示，包括問題列表、提出問題和回復問題。學生可以在這里提出問題，教師可以在線解答。點擊“我要提問”，當前登錄用戶就可以提出問題。如果沒有登錄，系統會提示先登錄然后才能提問。點擊“我的問題”，會顯示當前登陸用戶提出的所有問題，并按時間降序排列顯示。如果沒有登錄，系統會提示先登錄然后才能查看自己提出的問題。點擊“最新問題”，不需登錄直接顯示教師和學生提出的所有問題，并按時間降序排列。用戶登錄后，可以對問題進行回復。可見，課程互動模塊既能瀏覽問題，又能提出問題，還能針對某一問題做出回復，便于學生之間的交流，也便于教師及時了解學生的學習動態，有針對性的給出解答和輔導。

(a)問題列表

(b)提出問題

(c)回復問題

5.5作業中心模塊

作業中心模塊界面如圖7所示，包括教師布置作業、學生提交作業和教師批改作業三部分。為便于管理，并保證作業的安全性，作業中心模塊的所有功能必須在登錄后才能完成。只有教師才能布置作業，布置作業時需要填寫作業標題、內容、章節、班級以及時限等信息。教師布置作業完畢后，學生可以在我的作業中進行查看。學生在我的作業列表中點擊未提交的作業后，就可以看到作業的詳細信息，可以直接在界面上編輯進行回答，編輯完畢后點擊提交按鈕，將作業提交給教師。學生完成作業提交后，教師在作業列表中選擇要批改的作業批次，點擊批改按鈕，進行作業批改，并給出評語和分數。可見，作業中心模塊可以在線實現作業的布置與批改，縮短了作業反饋的周期，提高了作業環節的效率，方便教師及時發現教學中存在的問題并進行改進。

(a)布置作業

(b) 提交作業

(c) 批改作業

6結語

本文開發了操作系統的教學網站，作為傳統教學方式的有益補充。本文按照軟件工程的一般步驟，依次對網站進行了需求分析、概要設計、詳細設計和代碼設計。需求分析從用戶的角度分析了網站應具有的功能，概要設計從宏觀角度確定了網站的結構框架、功能模塊和不同用戶的訪問權限，詳細設計明確了每個模塊的具體實現流程以及網站數據庫的設計細節，代碼設計則使用高效的PHP語言完成網站的編碼。最后，本文給出了算法演示、資料共享、課程互動和作業中心等主要功能模塊的實現界面，并簡要說明了各個模塊的使用方法。操作系統教學網站界面美觀，操作方便，實用性強，具有算法演示、資料共享、疑問解答和作業在線布置、提交與批改等功能，能夠滿足教師和學生的實際需求，彌補傳統教學手段的不足，提高教學效率，可以作為課堂教學的有效輔助工具。操作系統教學網站的開發，為課程的遠程在線教學提供了必要的準備工作。

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責任編輯：劉琳

Development of Operation System Teaching Website Based on PHP Language

SUN Zengguo, YANG Liu

(College of Computer Science and Technology, Huaqiao University, Xiamen 361021, China)

Abstract：Aiming at the drawbacks of traditional classroom teaching, this paper develops a operation system teaching website, the design and implementation of which are completed by requirement analysis, summary design, detailed design and code design successively based on PHP language. This website with the beautiful interface, convenient operation and strong practicability has the functions of algorithm demonstration, resource sharing, question solution and homework on-line submit and correction, which can satisfy the practical needs of teachers and students and improve the teaching efficiency obviously, so it can be regarded as an assistant tool for classroom teaching.

Keywords：PHP language; operation system teaching website; requirement analysis; summary design; detailed design; code design