面向翻轉課堂的網(wǎng)絡學習系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

關玉兵

摘 要 網(wǎng)絡學習系統(tǒng)是實現(xiàn)翻轉課堂教學模式必不可少的支持平臺。從系統(tǒng)結構、功能、數(shù)據(jù)庫三個方面闡述基于Java Web的網(wǎng)絡學習系統(tǒng)的設計過程，并簡要介紹幾個關鍵技術的實現(xiàn)。

關鍵詞 翻轉課堂；網(wǎng)絡學習系統(tǒng)；Java Web

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）22-0038-03

Design and Implementation of Online Learning System Oriented

Flipped Classroom//GUAN Yubing

Abstract Online learning system is an essential support platform to realize flipped classroom. This paper expounded the design process of the online learning system based on Java web from the system structure， function， database aspects， and introduced briefly the implementation of several key technologies.

Key words flipped classroom； online learning system； java web

1 前言

隨著高校教育信息化的普及，以數(shù)字化為主要特征的非正式學習成為大學生重要的學習方式。傳統(tǒng)課堂教學因其時空限制和有限的學時，難以實現(xiàn)教師的因材施教和學生的個性化學習。翻轉課堂作為新型的教學模式，實現(xiàn)了教師的教育傳播行為從單純的知識傳授逐步向?qū)W生學習活動的組織、引導以及學習資源的設計、開發(fā)與呈現(xiàn)轉變，在一定程度上克服了傳統(tǒng)教學模式的不足，而網(wǎng)絡學習系統(tǒng)是實現(xiàn)翻轉課堂教學模式必不可少的支持平臺。本文介紹基于Java Web技術的網(wǎng)絡學習系統(tǒng)的設計與開發(fā)過程。

2 系統(tǒng)的結構與功能設計

結構設計 網(wǎng)絡結構上采用B/S，即瀏覽器/服務器模式。客戶端通過瀏覽器實現(xiàn)，業(yè)務邏輯代碼在服務器上運行。此結構具有開發(fā)成本小、維護和升級方式簡單和操作簡易的優(yōu)點。開發(fā)模式采用三層結構：Web層、業(yè)務層和數(shù)據(jù)層。

1）Web層主要實現(xiàn)人機交互、請求發(fā)送和頁面跳轉。

2）作為系統(tǒng)核心的業(yè)務層實現(xiàn)了系統(tǒng)的業(yè)務邏輯，既為Web層提供方法調(diào)用，又調(diào)用數(shù)據(jù)層方法來訪問數(shù)據(jù)庫。

3）數(shù)據(jù)層在關系對象模型映射的基礎上實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的CRUD操作。

功能設計 功能上采用“二元模塊”，其優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，數(shù)據(jù)冗余小。二元對應教學中的兩個主體：教師和學生。兩個模塊在角色上各有分工又互相轉換。對于系統(tǒng)上的各類教學信息，教師是發(fā)布者和把關人，學生是接受者；學生也可以發(fā)布學習反饋信息，教師及時接收并對教學行為做適當調(diào)整。

教師模塊主要有以下具體功能。

1）活動通知與公告。該功能與課堂教學活動的組織實現(xiàn)對接。教師在公告中及時通知學生教學進度和安排，以及學習活動的主題和內(nèi)容，以組織、督促學生做好課前的學習和準備。

2）資源發(fā)布與管理。學習資源是學生課前進行自主學習的主要材料，主要由教師負責篩選、整理、發(fā)布和管理，類型包含授課講義、電子課件、微視頻教程、相關文獻、資源鏈接等，發(fā)布前需進行必要的編輯和整理，使其能有效支持學生的學習。發(fā)布的學習資源可以被重新編輯或者刪除。

3）學習輔導與答疑。該功能是系統(tǒng)的核心功能，通過輔導答疑，教師可以掌握學生的自主學習情況，以安排課堂教學活動的內(nèi)容。教師可以在發(fā)帖版塊或作業(yè)練習版塊對學生在學習過程中所遇到的問題進行同步或異步的輔導和答疑。

學生模塊主要包括以下功能。

1）資源瀏覽與下載。學生可以在教學內(nèi)容、課程資源板塊在線瀏覽教師提供的各種學習資源，瀏覽文本、圖片內(nèi)容，在線播放視頻教程，下載電子課件和相關論文資料，進行課前的預習和課后對所學知識的鞏固和強化。

2）在線討論與反饋。學生之間、師生之間可以在該功能模塊中實現(xiàn)多向的互動。課前、課后學生都可以在發(fā)帖版塊對學習過程中所遇到的問題、困難以及學習心得進行師生、生生間的交流互動，實現(xiàn)知識鞏固、共享和共生。

3）練習與作業(yè)上傳。學生可以在練習板塊在線完成課后的習題并得到即時反饋；在作業(yè)展示板塊上傳電子作業(yè)、設計作品等，教師和學生可以對其進行評價。

數(shù)據(jù)庫設計 本系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫，根據(jù)不同功能模塊的需求，設計盡可能少的數(shù)據(jù)庫表來存儲系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中所包含的數(shù)據(jù)表主要有3個。

表1為用戶表，存儲網(wǎng)絡學習系統(tǒng)中所有注冊用戶的信息，包括用戶名、密碼及用戶級別，規(guī)定用戶級別grade值為0時為學生登錄，為1時為教師登錄。教師充當系統(tǒng)的管理員，與學生用戶比，有更高的操作權，包括對數(shù)據(jù)的刪改、編輯、用戶的管理等。

表2為系統(tǒng)中發(fā)布的資源表，用于存儲系統(tǒng)中教師或?qū)W生發(fā)布和上傳的各類學習資源內(nèi)容。學習資源類型包括圖文內(nèi)容、視頻內(nèi)容，可下載的電子課件、學術論文等。該表主要包括內(nèi)容的所屬板塊、內(nèi)容的標題、內(nèi)容的主體（文本）、內(nèi)容發(fā)布者的id、發(fā)布時間、上傳附件的名稱（含擴展名）。其中發(fā)布者的id是用戶表id的外鍵。

表3是交流互動板塊中用于存儲師生發(fā)布留言的帖子表，包括帖子的id號，發(fā)帖者的id（外鍵于用戶表id），

標題、內(nèi)容及發(fā)布時間等。實際使用時處理成主帖和回帖兩個表，兩者結構相似，區(qū)別在于前者含有標題字段，后者含有所回復主帖的id字段。

3 關鍵技術的實現(xiàn)

框架技術的應用 本系統(tǒng)使用了兩個常用的Java Web開發(fā)框架：Struts和Hibernate。

Struts為Web層框架，它實現(xiàn)了頁面數(shù)據(jù)輸入的獲取、處理及頁面的跳轉功能。它將輸入數(shù)據(jù)封裝在form表單中，由Action對象接收和處理，最后確定瀏覽器頁面的顯示內(nèi)容。通過form表單中的FormFile類，可以實現(xiàn)文件的上傳。

Hibernate為持久層框架，它實現(xiàn)了關系模型與對象模型的映射，簡化了數(shù)據(jù)庫的操作，使程序員可以完全專注于業(yè)務代碼的開發(fā)。

圖文編輯與存儲 系統(tǒng)中發(fā)布的內(nèi)容通常包含文字、圖片等多種媒體形式，需要對其進行編輯后存入數(shù)據(jù)庫中。CKEditor是一款由JavaScript編寫的富文本網(wǎng)頁編輯器，它可以填寫文字，插入圖片、視頻、Excel等富媒體信息，在網(wǎng)站中應用廣泛。該編輯器的引入步驟如下。

1）引入ckeditor.js文件：

2）替換原textarea標簽：

視頻的在線播放 本系統(tǒng)上傳的視頻統(tǒng)一為flv格式，其特點是形成的文件小、加載速度快，使得在線觀看視頻文件成為可能。具體的實現(xiàn)步驟如下。

1）下載Flvplayer.swf插件，將其放置在服務器Webapps文件夾中。

2）在播放視頻的頁面添加以下代碼：

4 結語

翻轉課堂等新的教與學的方式在高校中愈加完善和普及，有效的網(wǎng)絡教學系統(tǒng)是必不可少的支持平臺。實踐表明，本文介紹的學習系統(tǒng)運行穩(wěn)定，安全性能好，界面友好，應用于在翻轉課堂教學模式中，增強了學生自主學習的效果。但由于本系統(tǒng)開發(fā)及使用周期較短，一些功能（如師生交互模式和效率）還需進一步加以完善和改進。參考文獻

[1]張新明，何文濤.支持翻轉課堂的網(wǎng)絡教學系統(tǒng)模型探究[J]，現(xiàn)代教育技術，2013（8）：21-25.

[2]高振國，劉彥文.Java網(wǎng)絡學習系統(tǒng)的設計與開發(fā)[J]，實驗室科學，2011（5）：116-119.

[3]焦建利.微課與翻轉課堂中的學習活動設計[J].中國教育信息化，2014（24）：4-6.

[4]熊頻.面向智慧校園的學習環(huán)境建設研究[J].電化教育研究，2015（3）：64-69.