中學(xué)物理自主學(xué)習(xí)平臺(tái)開(kāi)發(fā)

郭超元

【摘 要】物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，自主學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)物理知識(shí)的理解，符合深度學(xué)習(xí)特征。本文針對(duì)中學(xué)物理的特點(diǎn)，遵循軟件工程的思想和方法，以技術(shù)框架為基礎(chǔ)，進(jìn)行了功能設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和核心功能設(shè)計(jì)。研究?jī)?nèi)容解決了軟件開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵問(wèn)題，能夠提高軟件開(kāi)發(fā)的效率和質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理；自主學(xué)習(xí)平臺(tái)；開(kāi)發(fā)；功能設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)；流程設(shè)計(jì)；關(guān)鍵技術(shù)

新課程改革以建構(gòu)主義理論和人本主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，遵循人類學(xué)習(xí)過(guò)程的認(rèn)知規(guī)律，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)激發(fā)學(xué)生潛能和自我實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)。重視學(xué)生的興趣和經(jīng)驗(yàn)，挖掘?qū)W生的自主學(xué)習(xí)潛力，培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力。在課程的實(shí)施過(guò)程中，加強(qiáng)信息技術(shù)教育，培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)的意識(shí)和能力。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在現(xiàn)代生活、社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。通過(guò)中學(xué)階段的物理教學(xué)，使學(xué)生比較全面地理解物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及其實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)思維能力。在物理教學(xué)中，要重視基本概念和規(guī)律，加強(qiáng)演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，密切聯(lián)系實(shí)際，不斷提升知識(shí)能力和綜合能力，適應(yīng)新世紀(jì)對(duì)人才的需求。

終身學(xué)習(xí)既是一種積極的生活態(tài)度，又是新世紀(jì)基本的生存素質(zhì)。隨著信息時(shí)代來(lái)臨，學(xué)生依靠課堂獲得的信息已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，終身學(xué)習(xí)成為時(shí)代主題，學(xué)校是培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)能力的主陣地。終身學(xué)習(xí)能力的核心是自主學(xué)習(xí)能力，自主學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，符合深度學(xué)習(xí)的特征。“未來(lái)的文盲不再是不識(shí)字的人，而是不會(huì)學(xué)習(xí)的人”，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，以及會(huì)學(xué)習(xí)和想學(xué)習(xí)的思想意識(shí)，是學(xué)校教育義不容辭的責(zé)任。自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式依賴于自主學(xué)習(xí)平臺(tái)來(lái)實(shí)施，自主學(xué)習(xí)平臺(tái)以知識(shí)點(diǎn)為中心，以能力測(cè)試為手段，提供集教、學(xué)、練、考、評(píng)等功能于一體的網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)平臺(tái)。本文針對(duì)中學(xué)物理的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，為提高中學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量、推進(jìn)素質(zhì)教育實(shí)施和培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力服務(wù)。

1 技術(shù)框架

JAVA和MS.NET是目前最為流行的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)框架，本平臺(tái)選擇MS.NET框架。MS.NET框架（Microsoft .NET Framework）是基于Windows操作系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)工具，是集軟件開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)發(fā)布和網(wǎng)絡(luò)集成于一體的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。MS.NET框架封裝了操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了與其他平臺(tái)的顯示技術(shù)、組件技術(shù)和數(shù)據(jù)技術(shù)的高度集成，便于開(kāi)發(fā)人員建立Web應(yīng)用程序和Web服務(wù)，開(kāi)發(fā)Internet應(yīng)用程序就像開(kāi)發(fā)桌面程序一樣簡(jiǎn)單。MS.NET框架主要由三個(gè)部分構(gòu)成：公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)（Common Language Runtime）、服務(wù)框架（Services Framework）和上層的兩類應(yīng)用模板——傳統(tǒng)的Windows應(yīng)用程序模板（Win Forms）和基于ASP.NET的面向Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序模板（Web Forms和Web Services）。MS.NET框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 MS.NET技術(shù)架構(gòu)

圖1中，.NET Framework類庫(kù)是生成.NET應(yīng)用程序、組件和控件的基礎(chǔ)，是基于命名空間（Namespace）的組織方式，提供了數(shù)據(jù)訪問(wèn)操作功能，確保在短時(shí)間內(nèi)完成應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)；公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)（Common Language Runtime）主要負(fù)責(zé)運(yùn)行時(shí)的一些服務(wù)，包括內(nèi)存管理、即時(shí)編譯、公共類型系統(tǒng)和版本管理等。

2 功能設(shè)計(jì)

中學(xué)物理自主學(xué)習(xí)平臺(tái)主要由學(xué)生用戶、教師用戶、管理員用戶和家長(zhǎng)用戶等四類用戶構(gòu)成，其中，學(xué)生用戶主要是使用資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師用戶主要是管理資源并指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，管理員用戶主要是系統(tǒng)維護(hù)和配置管理，家長(zhǎng)用戶主要是了解和監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)。平臺(tái)由資源學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)空間、公共信息和系統(tǒng)維護(hù)等四大功能模塊構(gòu)成，其中，學(xué)習(xí)資源，用于管理各類中學(xué)物理學(xué)習(xí)資源，主要面向教師用戶；學(xué)習(xí)空間，用于實(shí)施自主學(xué)習(xí)的相關(guān)功能，主要面向?qū)W生用戶；公用信息，提供各種信息以及信息發(fā)布和交流等，面向所有用戶；系統(tǒng)維護(hù)，用于保障系統(tǒng)運(yùn)行，面向管理員用戶。平臺(tái)功能構(gòu)成如圖2所示。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是軟件開(kāi)發(fā)的重要工作，用于構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)的有效性。通常的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以需求分析為基礎(chǔ)，核心工作是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。邏輯結(jié)構(gòu)依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，本平臺(tái)基于MS.SqlServer數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

圖2 中學(xué)物理自主學(xué)習(xí)平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)

由于涉及的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表較多，限于文章篇幅，本文以學(xué)習(xí)資源存儲(chǔ)為例進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖3所示。

圖3 物理學(xué)習(xí)資源的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系

圖3所示的物理學(xué)習(xí)資源的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，由資源類別（ResourceCategory）和資源文件（ResourceFile）兩個(gè)表構(gòu)成，兩個(gè)表之間是“一對(duì)多”的聯(lián)系，即一個(gè)“資源類別”存在多個(gè)“資源文件”，但一個(gè)“資源文件”只能對(duì)應(yīng)一個(gè)“資源類別”。兩個(gè)表之間的一對(duì)多聯(lián)系通過(guò)建立外關(guān)鍵字“FK_CategoryFile”維護(hù)，“資源類別代碼”是一端的主關(guān)鍵字和多端的外關(guān)鍵字。“資源類別”表由“資源類別代碼、資源類別名稱、資源類別說(shuō)明”等三個(gè)字段構(gòu)成，“資源文件”表由“資源文件編碼、資源文件標(biāo)題、資源類別代碼、上傳日期時(shí)間、資源上傳人員、物理資源來(lái)源、搜索關(guān)鍵字、資源存儲(chǔ)路徑、資源使用工具、資源內(nèi)容簡(jiǎn)介”等10個(gè)字段構(gòu)成。

4 核心功能流程

中學(xué)物理自主學(xué)習(xí)平臺(tái)的核心功能是在線學(xué)習(xí)模塊，學(xué)生使用平臺(tái)的大部分時(shí)間都是使用該模塊，該模塊的功能和性能直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，間接影響平臺(tái)的推廣和應(yīng)用前景。處理流程如圖4所示。

圖4 在線學(xué)習(xí)處理流程

對(duì)于圖4所示的在線學(xué)習(xí)處理流程，用戶進(jìn)入“學(xué)習(xí)平臺(tái)主頁(yè)”后，輸入“用戶名和密碼”，如果不正確，提示重新輸入，如果正確，顯示“系統(tǒng)主菜單”，用戶選擇“在線學(xué)習(xí)功能”后，進(jìn)入“在線學(xué)習(xí)頁(yè)面”，用戶選擇“在線學(xué)習(xí)方式”，搜索“在線學(xué)習(xí)資源”，選擇“在線學(xué)習(xí)資源”后，開(kāi)始“物理在線學(xué)習(xí)”。在學(xué)習(xí)過(guò)程中和學(xué)習(xí)完成后，用戶可以重新在“系統(tǒng)主菜單”選擇其他功能，或退出系統(tǒng)。

5 開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，主要涉及以下三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

（1）數(shù)據(jù)訪問(wèn)。ADO.NET是MS.NET提供的數(shù)據(jù)訪問(wèn)模型，本平臺(tái)基于ADO.NET設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)類，通過(guò)重載，節(jié)省代碼，減少函數(shù)或過(guò)程名；通過(guò)封裝，可以不受代碼或程序的影響，只與當(dāng)前實(shí)例有關(guān)。

（2）頁(yè)面設(shè)計(jì)。頁(yè)面設(shè)計(jì)使用HTML設(shè)計(jì)頁(yè)面格式及鏈接信息。ASP.NET提供HTML控件和Web控件。HTML控件用于信息顯示，不具有方法和事件；Web控件在服務(wù)器端被解釋，創(chuàng)建了更高級(jí)別的抽象。

（3）報(bào)表輸出。報(bào)表輸出可以是屏幕預(yù)覽、文件存儲(chǔ)或打印機(jī)輸出。PrintDocument是MS.NET內(nèi)置的打印組件，但不適合于數(shù)據(jù)項(xiàng)太多的打印。本平臺(tái)使用水晶報(bào)表Crystal Report，提供靈活的功能。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]