信息化背景下多元網絡教學平臺的設計與實現

王雨陽

摘 要： 提出在教育信息化背景下設計并實現高校網絡教學平臺。首先，利用基于B/S模式的體系結構建立由Web瀏覽器、Web服務器和數據庫服務器組成的網絡教學平臺，利用Struts框架的MVC三層結構原理在平臺架構上設計出平臺視圖層、控制層、邏輯層，采用上述步驟初步完成網絡教學平臺的總體設計；其次，以B/S結構的數據庫服務器為基礎，將系統詳細分為若干功能模塊，平臺功能模塊設計系統主要依據對管理員子模塊、教師子模塊和學生子模塊等主要功能進行設計來實現，即完成了在信息化背景下的多元網絡教學平臺設計。實驗證明所提出的設計方案可以更優秀地完成網絡教學互動過程。

關鍵詞： B/S結構； 網絡教學平臺； 功能模塊設計； 信息化技術

中圖分類號： TN911?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）19?0037?04

Design and implementation of multi?element network teaching platform

based on information technology

WANG Yuyang

（Changchun Guanghua University， Changchun 130033， China）

Abstract： The college network teaching platform based on information technology was designed and implemented. The architecture based on B/S mode is used to establish the network teaching platform composed of Web browser， Web server and database server， and then the MVC three?layer structure principle of Struts framework is used to design the view layer， control layer and logic layer in the platform architecture. According to the above steps， the overall design of network teaching platform was accomplished preliminarily. On the basis of the database server of B/S structure， the system is subdivided into several functional modules. The design system of the platform functional modules was implemented by means of the design of the main functions of the administrator submodule， teacher submodule and student submodule， which can accomplish the design of multi?element network teaching platform based on information technology. The experimental results show that the design scheme can realize the interactive process of network teaching perfectly.

Keywords： B/S structure； network teaching platform； function module design； information technology

0 引 言

隨著無線網絡技術的迅速發展，計算機、智能手機、iPad等通信設備日益成熟，應用廣泛網絡技術和4G無線網絡技術，讓人們在衣食住行等各個領域中受益，并享受著網絡給人們帶來的便捷生活方式，例如，網上購物、網上點餐、網上酒店票務預訂以及實時在線地圖更新等[1]。預示著人們的生活已進入了信息多元化時代，它改變了人們的生活方式、學習方式，因此教育方式也將不可避免地在信息化背景下發生巨變[2?4]。文獻[5]將計算機技術、網絡媒體技術與先進的教育理念相結合，建立以網絡為基礎的信息化教學平臺，形成新教學模式并強烈沖擊著傳統的“粉筆+黑板”的授課教學模式，這種融入先進教學理念的信息化、網絡化學習模式改變了老師以往的填鴨式授課方式[6]。

文獻[7]中提出參與者的活動狀態可以在網絡教學平臺上完整地記錄下來，利用查看日志了解參與者的活動軌跡，可以對教學過程實現監督與管理，對規范教學、提高教學質量非常有利。平臺提供教師備課、創設教學情境等多項功能，合理利用平臺能夠實現豐富教學內容與形式的目的。教師也可以通過該平臺對學生進行問卷調查、布置作業及課業測試等功能，以便更好地了解學生對課程的掌握情況。

鑒于網絡教學的優勢，提出在信息化背景下對高校網絡教學平臺進行設計并實現。首先，通過B/S模式的體系結構建立網絡教學平臺，網絡教學平臺由Web瀏覽器、Web服務器和數據庫服務器組成，以Struts框架的MVC三層結構原理為基礎，在平臺架構上完成平臺視圖層、控制層、邏輯層的設計，利用上述步驟完成網絡教學平臺的總體設計；其次，以B/S結構的數據庫服務器為基礎，將系統詳細分成若干功能模塊，根據對管理員子模塊、教師子模塊和學生子模塊等主要功能的設計實現平臺各功能模塊系統的具體設計，從而實現信息化背景下多元網絡教學平臺的設計[8?9]。

1 多元網絡教學平臺設計與實現過程

1.1 基于B/S體系結構的平臺框架設計

基于Web數據庫系統的網絡教學平臺，如何充分發揮Internet技術優勢，高效共享教學資源、實現動態管理，并使教學資源的利用率有效提升是該平臺建立的根本目的。

通過系統需求設計多元網絡教學平臺的基本架構，將平臺分成若干功能模塊，各功能模塊的具體內容要詳細闡述。為使網絡教學平臺的可擴展性與可維護性得到更好地滿足，網絡教學平臺的基本框架選擇B/S體系結構。具體系統框架圖如圖1所示。

該框架設計結構的優勢在于能夠使網絡教學平臺擁有更加優良的開放性與擴展性，并且使外部用戶無法通過瀏覽器對數據庫服務器直接訪問，要想查詢訪問相關后臺數據庫內容，只能通過訪問Web服務器才能實現，系統安全性得到充分保護，且增強了網絡教學平臺與學生、教師間的交互性。

B/S結構是一種Web興起后的新型網絡結構模式，也就是瀏覽器/服務器模式，便于維護，并且適合與其他系統集成是其主要特點。B/S結構主要由客戶機（一個裝有瀏覽器的遠程客戶終端）、Web服務器（連接客戶端與后臺數據庫服務的紐帶，處理瀏覽器請求的應用程序）以及數據庫服務器（安裝有各類程序的服務器軟件）三部分組成。所以客戶機利用瀏覽器，通過Web服務器實現與后臺數據庫服務器的數據交互。

Web瀏覽器作為B/S結構中最主要的客戶端應用軟件，它能夠利用B/S結構統一客戶端，然后在服務器上聚集系統實現其功能的核心部分，在系統的開發和維護成本方面也較低，是實用性較強的系統。具體B/S結構體系圖如圖2所示。

分層設計原則作為B/S結構運用過程中必須遵循的一個關鍵原則，它指的是在邏輯上運用結構化方式完成系統設計與實現。文中運用該結構的網絡教學平臺，以Struts框架MVC三層結構原理為基礎，實現體系分層設計。系統結構通過Struts框架MVC模式區分為數據訪問層、業務控制層、系統表現層三個部分。具體三層間的關系如圖3所示。

在系統設計中數據庫至關重要，整個多元網絡教學平臺系統中它是最重要的部分之一，因此以B/S結構設計框架為基礎對數據庫設計進行了詳細描述。

課程信息表、資源信息表、用戶信息表等許多數據都存儲在網絡教學平臺的數據庫中。當多個用戶同時讀取與寫入數據時，需遵循以下規則進行數據庫設計：

（1） 數據庫需求分析。為滿足用戶需求，需求分析是數據庫設計的第一步；

（2） 數據信息的正確性、一致性原則。平臺經常出現多個用戶同時發送訪問數據的情況，為保證數據的有效性，因此需要按照一定原則保證關聯數據的一致性；

（3） 數據庫安全性原則。課程資源、教學活動等網絡教學平臺中的主要數據如果被破壞，就會出現丟失數據的情況，造成不必要的損失，因此為保護數據庫安全，要采用相應措施從數據庫系統每個層次對數據進行保護；

（4） 數據庫完整性原則。為確保數據庫中的信息表在傳遞過程中數據不變，可以通過建立表間聯系來實現；

（5） 可擴展性。由于存儲在網絡教學平臺中的數據每年都會遞增，因此在數據庫設計時相應的伸縮性和擴容性必需考慮。

具體用戶、課程相對應的數據結構如圖4所示。

根據系統的需求分析，文中基于B/S結構對以信息化為背景的多元網絡教學平臺進行了初步的總體框架設計。

1.2 網絡教學平臺功能模塊設計

為了進一步完善多元網絡教學平臺的整體功能系統，可將平臺功能模塊劃分為管理員管理子模塊、教師管理子模塊、學生管理子模塊三個子模塊，具體模塊功能流程圖如圖5所示。

1.2.1 管理員子模塊

該模塊為多元網絡教育平臺的管理負責者，它的主要責任就是平臺維護及網站管理，確保系統的穩定運行和教師教學互動的有效開展，該模塊是整個系統平臺的核心部分，具體功能描述如下：

（1） 角色劃分。初次利用瀏覽器登錄網絡教學平臺時需提供新用戶的E?mail等聯系方式，根據用戶提供的資料對新用戶實現角色匹配及權限劃分。例如新用戶為教師，則新用戶可以使用的權限包括申請添加或刪除課程、向網絡平臺上傳教學資源等；若新用戶為學生，則該用戶包括的權限為在線選課、在線測試、查看成績等，同時管理員具有增減用戶及管理用戶等級權限的功能。

（2） 課程管理。在該功能內，管理員通過教學實際情況對系統內的功能類別進行添加或刪除，同時也對各功能具有移動、修改或者導入新課程的權利，也具備恢復課程及備份課程的權限。

（3） 網絡頁面設置。網站管理員可選擇安裝不同皮膚插件使平臺布局及外觀設計實現更加美化的效果。

（4） 其他設置及信息查詢。網站管理員可對用戶在此平臺的在線時間、離線時間及選課聽課等活動進行查看；可在平臺內發布通知及公告等，利用該模塊能夠對多項信息實現準確管理。具體管理員子模塊操作流程圖如圖6所示。

1.2.2 教師管理子模塊

該網絡教學平臺的主要使用者之一為教師，通過該平臺提供給教師各種權限及功能，可以較好地完成教學活動，利用網絡平臺的特點可以生動地設計教學過程，開展有效的互動活動，以實現寓教于樂的目的。具體功能描述如下：

（1） 申請課程。教師收到任課通知后，通過平臺可申請增添新課程，并對新課程進行簡單設計，同時能夠實現添加、刪除、修改、移動等功能。在管理員將學生實現批量導入系統后，可依據學生情況對其實現分組教學。

（2） 教學設計及組織活動。依據課程內容及各課程所具備的特性，教師可將教案、教學資料、教學動態視頻及教學課件等資源上傳至網絡教學平臺內，以方便教學過程。以上述教學資源為基礎，達到預先設計好的教學目的，從而提高教學質量，促使學生有效獲取知識。

（3） 在線測試管理。此功能模塊內，教師可利用模塊內具備的題庫選題功能，在題庫中采取隨機抽取或者人工選擇的方式對試題進行選擇后形成測試卷，同時教師還可以設定試卷測試時間、能否重新答題及答題次數等，并對試題擁有刪除、添加和改變順序的權限。在學期教學課程結束后，還可以利用該網絡平臺準備期末考試卷，其中客觀試題部分可通過該系統平臺自行評判。

（4） 個人資料管理。教師可查看、更改個人信息，也擁有設置個人微博，傳送個人消息等功能。具體教師管理子模塊操作流程如圖7所示。

1.2.3 學生管理子模塊

在網絡教學平臺中，另一主要使用者為學生，為了方便學生瀏覽該網絡平臺，在學生管理子模塊中增添了選擇課程學習、課程互動活動、在線測試答題、設置個人資料等功能，具體功能描述如下：

（1） 課程學習。學生通過瀏覽器注冊新用戶成功后即可查看教學簡介、課程及本學期內的全部學習課程等信息。

（2） 教學互動。在網絡教學平臺中，根據教師對課程設置的場景，學生可以與教師及其他學生進行相關問題的研討，實現一系列的互動活動，從而提升學生的學習能力。

（3） 在線答題。為了方便了解學生對知識的掌握程度，在單元課程結束后，學生可根據教師提供的單元測試進行在線自我評測。在完成測試后也可進入平臺實現成績查詢功能，該功能可以實現知識的鞏固與復習。

（4） 個人資料管理。學生在網絡教學平臺中可更改個人基本信息，同時可根據興趣愛好建立個人學習空間。具體學生管理子模塊操作流程如圖8所示。

綜上所述，通過基于B/S結構采用MVC三層結構原理對多元網絡教學平臺的總體框架實現初步設計，在該框架的基礎上分別對各功能模塊進行詳細的分析與設計。

2 仿真實驗與結果分析

文中設計的多元網絡教學平臺是基于B/S結構，用戶只需通過瀏覽器即可實現對教學平臺的訪問及操作，為驗證該平臺是否能有效實現其優良的教學功能，現對平臺內的各功能模塊進行測試實驗，具體實驗步驟如下：

管理員子模塊測試：新注冊用戶需要提供注冊的相關信息如賬戶名、登錄密碼、郵箱、姓名，填寫完成后將以電子郵件的形式發送給管理員，在獲取管理員同意后，新注冊用戶可登錄至網絡平臺。實驗給定100名新用戶，其中包括85名學生用戶和15名教師用戶，分別利用文中多元網絡教學平臺及Moodle教學平臺對100名用戶進行角色準確劃分，具體劃分結果如表1所示。

由表1可觀察出實驗給出100名用戶進行測試，運用文中多元網絡教學平臺可以成功地將100名用戶進行角色準確劃分；而Moodle教學平臺則未能正確將用戶角色實現準確分類，因此文中平臺該模塊為有效設計。

由表2數據可看出利用Moodle教育平臺500名學生未能全部進行課程選擇學習，其中只有230名實現了課程選擇學習，200名學生實現了在線測試操作，表明該系統平臺在線學習成功率較低；而利用文中多元網絡教學平臺進行的學生課程選擇學習及在線測試，全部500名學生都實現了以上兩個步驟操作，顯然文中網絡教學平臺的設計可行性較高。

3 結 論

伴隨網絡技術的不斷發展，傳統教育方式已經不能滿足現代化教育的需求，因此文中以信息化背景為前提，對多元網絡教育平臺進行設計并實現。首先，基于B/S結構，通過該結構中的Web瀏覽器、服務器及數據庫服務器實現平臺與數據庫間的關聯，并運用MVC三層結構原理對平臺的總體框架進行初步設計；然后，在該系統框架內對各個功能模塊進行劃分，包括管理員子模塊、教師管理子模塊及學生管理子模塊，并對以上模塊分別進行詳細分析設計。實驗結果表明，本文設計的多元網絡教學平臺的可行性較高。

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