基于WEB的數(shù)字電路交互式學習平臺設(shè)計

張志勇 李海瑞 張建鋒 代媛

【摘要】論文針對數(shù)字電路課程學習中實際存在的學習零散、缺乏系統(tǒng)性問題，開發(fā)的一套基于B/S模式，用于數(shù)字邏輯與數(shù)字電路課程教育的交互式學習系統(tǒng)，通過SSH2框架構(gòu)實現(xiàn)了教師發(fā)布作業(yè)，學生在線學習，下載相關(guān)資料，查看相關(guān)教學視頻，在線測試，留言等相關(guān)功能。開發(fā)過程中使用JSP技術(shù)開發(fā)界面，數(shù)據(jù)庫使用MYSQL，達到了理論教學與自主學習的有機融合，提高了學生學習的自主性，有利于數(shù)字邏輯電路教學質(zhì)量的提高。

【關(guān)鍵詞】 WEB ?數(shù)字電路 ?交互式 ?學習系統(tǒng)

【中圖分類號】G718 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A ? ? ?【文章編號】2095-3089（2015）11-0188-02

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息化教育克服了時間、 空間等多重障礙，讓教育走向多元化[1]。作為計算機相關(guān)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)學科，數(shù)字邏輯電路作為是計算機相關(guān)專業(yè)的必修課程，是學習計算機組成原理的重要基礎(chǔ)。為提高教學質(zhì)量，加強基礎(chǔ)知識的學習，規(guī)范課程教學質(zhì)量環(huán)節(jié)，適應(yīng)學生多元化、個性化發(fā)展需求[2]，結(jié)合校學科專業(yè)發(fā)展實際，開發(fā)基于WEB的數(shù)字電路交互式學習系統(tǒng)，對學生的專業(yè)知識學習進行定向提高，彌補課堂教學中的不足。

一、系統(tǒng)需求分析

本系統(tǒng)作為一個交互式教學系統(tǒng)，需要前臺具有查看信息資訊、教師上傳作業(yè)、學生下載作業(yè)、瀏覽學習資源、在線視頻教學、在線測試、留言，用戶注冊等功能;后臺具有管理教師信息、管理學生信息、發(fā)布和管理網(wǎng)站資源、管理留言內(nèi)容、維護網(wǎng)站等。故對系統(tǒng)需求分析從業(yè)務(wù)、用戶和功能三個方面的需求著眼。業(yè)務(wù)需求使用戶對了解系統(tǒng)中數(shù)據(jù)在各個業(yè)務(wù)層面間的流動方向。用戶需求使用戶對系統(tǒng)的使用達到了期望，盡量滿足人性化的要求。功能需求可反應(yīng)該系統(tǒng)要達到的設(shè)計要求。

二、運用模塊分析

運用模塊表示參與者、用例以及其之間的關(guān)系構(gòu)成的描述系統(tǒng)功能的一種動態(tài)視圖。為更好的表示系統(tǒng)的開發(fā)流程，使用統(tǒng)一建模語言來構(gòu)造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。筆者設(shè)計了三種運用模塊即管理員、學生和教師運用模塊。管理員運用模塊描述了管理員進入后臺系統(tǒng)之后可執(zhí)行的功能。教師運用模塊描述了教師登錄前臺系統(tǒng)之后可進行的操作，包含上傳作業(yè)、查看資源、網(wǎng)站留言。學生運用模塊描述了學生登錄前臺系統(tǒng)之后可進行的操作，包含下載作業(yè)、查看資源、網(wǎng)站留言。

三、交互式系統(tǒng)設(shè)計

考慮到系統(tǒng)的主要功能為在線學習，使系統(tǒng)達到良好的跨平臺能力，選用B/S模型開發(fā)以達到前后臺分離。學生通過簡明的前端界面，了解WEB的大體結(jié)構(gòu)和基本功能以利于使用。后臺設(shè)計滿足方便管理員管理，簡化操作步驟，提高管理效率目的。從開發(fā)設(shè)計理念上看，遵循面向?qū)ο蟮脑瓌t，將系統(tǒng)設(shè)計中的不同模塊抽象化，以對象的形式管理系統(tǒng)信息，保證其穩(wěn)定性和健壯性[3]。并通過需求分析和運用分析，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫需包含教師信息、學生信息、新聞公告、信息資訊、在線學習資源、作業(yè)信息、資料、視頻信息、試卷、留言。

在數(shù)據(jù)庫的操作方面，用Hibernate中Session負責完成對象的持久化操作。首先，根據(jù)Hibernate配置文件并創(chuàng)建Configuration類的實例，將Hibernate和Spring整合，配置Application.xml文件。通過Configuration類實體創(chuàng)建Session Factory實例。考慮到Session Factory的創(chuàng)建消耗較多的系統(tǒng)資源，以保證整個程序運行中SessionFactory是單例。教師、學生管理模塊通過RegisterAction傳送到數(shù)據(jù)庫中，在教師、學生管理模塊中讀取數(shù)據(jù)庫中Teacher表和Student表，將結(jié)果顯示到后臺表格中。管理員選中相應(yīng)用戶信息點擊查看，后臺會調(diào)用UserAction中的ViewXXX（）方法，該方法從數(shù)據(jù)庫中找到相應(yīng)的用戶信息并返回。點擊編輯按鈕，用戶的信息通過后臺數(shù)據(jù)庫取出之后顯示在JSP的text文本框中，此時可修改文本框中的用戶信息，修改完成后提交給后臺UserAction的UpdateXXX（）方法，該方法同樣會通過Service層的service方法修改數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)要修改的用戶信息。點擊刪除按鈕，后臺執(zhí)行DeleteXXX（）方法，從數(shù)據(jù)庫中刪除該用戶信息，交互式平臺首頁界面如圖1所示。

圖1 交互式平臺首頁界面圖

四、系統(tǒng)測試

本系統(tǒng)測試包含界面測試和代碼測試代碼。首先，用戶帳號登錄到系統(tǒng)檢測系統(tǒng)各功能是否都能正常使用，作業(yè)上傳下載、在線學習、教學視頻觀看、資料下載、在線試題測試等全部功能。在測試中完全不考慮程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特性的情況下，在程序接口進行測試，僅檢查程序功能是否按照需求規(guī)格的規(guī)定而正常使用，程序是否能適當?shù)亟邮蛰斎霐?shù)據(jù)而產(chǎn)生正確的輸出信息。在概要設(shè)計中為每個模塊指定了具體的測試計劃，然后根據(jù)此計劃進行測試，在實際測試中分別對各模塊如用戶登錄注冊、信息資訊、作業(yè)管理、在線學習、視頻教學、在線測評、留言板、教師管理、學生管理、公告管理、資訊管理、作業(yè)管理、在線資源管理、視頻管理、試題庫管理等作了測試，所有結(jié)果界面正常顯示，實際與預(yù)期結(jié)果基本一致。

五、結(jié)語

本文根據(jù)數(shù)字電路課程理論性強，學生較難掌握的特點，從少數(shù)學生忽視課堂學習情況入手，設(shè)計和開發(fā)了基于WEB的數(shù)字電路交互式系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)教師可和學生進行課外互動，上傳作業(yè)，能夠讓鞏固學到的知識。系統(tǒng)采用了Java技術(shù)，使用SSH2框架，使學生能能達到學以致用的目的。本交互式系統(tǒng)在實踐中進展順利，取得了較好的教學效果，在學生留言中，92%的同學對數(shù)字邏輯課程的教學內(nèi)容、教學方法和教學態(tài)度給予了肯定，不少同學反映通過該系統(tǒng)使自已課程學習能力得到了鍛煉和提高。當然教學改革不可能一勞永逸，應(yīng)體現(xiàn)課程的基本規(guī)律和特點，具備創(chuàng)新性和科學性，需要在實踐中不斷的努力和探索。

參考文獻：

[1]米雁. 2010. 網(wǎng)絡(luò)與青少年學生的多元化教育. 現(xiàn)代教育科學，（02）：31-32.

[2]王月明. 2011. 基于Proteus的數(shù)字電路的課程建設(shè). 軟件導(dǎo)刊，（06）：186-187.

[3] 張少應(yīng)，程傳旭. 2014. 基于Hibernate持久化層的設(shè)計與實現(xiàn). 計算機技術(shù)與發(fā)展，（12）：101-104.

項目名稱：西北農(nóng)林科技大學2012年本科優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項目及2013本科教學改革研究項目