教學過程支撐系統的設計與實現

王奇志，劉后勝

（安慶職業技術學院 電子信息系，安徽 安慶 246005）

教學過程支撐系統的設計與實現

王奇志，劉后勝

（安慶職業技術學院 電子信息系，安徽 安慶 246005）

通過對“理實一體”化課堂教學中學生和教師的需求分析，提出了教學過程支撐系統的系統架構設計和角色功能模塊設計，詳細闡述了教學過程支撐系統中關鍵問題并提出了相應的解決方案。

課堂教學模式；教學過程支撐系統；文件分片上傳；在線壓縮；XLS格式數據導出

0 引言

目前高職院校專業課的課堂教學大多采用“理實一體”化的課堂教學模式，這種模式對課程資源、學生作業、簽到等互動管理的要求教高；在“理實一體”化課堂教學中，多媒體投影、筆記本、手機、校園無線網等設備資源等都可能使用到，有效整合這些設備資源，實現對教學過程的系統化管理有著迫切的需求，為解決這些需求，針對性開發了教學過程支撐系統（Teaching process support system，以下簡稱TPSS），TPSS是基于.NET和HTML5技術開發，實現對“理實一體”化課堂教學全方位支撐服務的信息化管理。

1 需求分析

1.1 學生的需求

學生是“理實一體”化課堂教學的主體角色，學生在課堂學習中，通常有以下幾個方面的需求：

（1）簽到功能：通常每次課都要求課堂簽到，并且以手機簽到方式最為便捷，同時也允許學生通過筆記本聯網簽到；

（2）資源下載：學生要能很方便的下載教師的課件、教案、教學視頻、課程補充資料等課程資源；

（3）作業提交：學生課堂練習、作業等要很方便的提交給授課教師。

1.2 教師的需求

教師是“理實一體”化課堂教學的主導者，承擔知識技能傳授、答疑解惑、課堂管理等角色，通常有以下幾個方面的需求：

（1）課堂考勤：設置上課課表，查看學生到課簽到情況，點名，記錄遲到、曠課等需求；

（2）課程管理：建立新課程，上傳課件、教案、案例、教學視頻等課程資源，并能管理控制這些資源的分享功能；

（3）作業管理：可以查看、下載學生作業，記錄作業成績，班級作業打包下載等功能；

（4）成績管理：可以導入作業成績，平時課堂成績記錄，學期成績自動計算，匯總，導出 Excel格式成績匯總表等；

（5）開課管理：在課程管理的基礎上，設定開課班級，設定開發的課程資源等功能；

（6）授課手冊：指定授課計劃，記錄上課日期，管理授課進度。

2 設計與實現

2.1 系統架構設計

TPSS采用B/S模式，B/S模式應用在客戶端無需安裝部署軟件，方便用戶通過手機，電腦通過瀏覽器直接使用系統；基于B/S模式開發TPSS不僅可以部署到互聯網，也可以部署到校園網，甚至一個教室內的無線局域網（需要將教師機配置為WEB服務器），圖1是TPSS在校園網上部署的一個典型拓撲圖。

圖1 TPSS系統部署拓撲圖Fig.1 TPSS system deployment topology

2.2 技術路線分析

TPSS采用B/S模式，WEB服務端設計重點要解決好課程資源、學生作業的文件上傳、下載壓力；WEB前端設計要求界面友好，有良好的設備適配能力，自動適應電腦，手機等不同分辨率的屏幕。

后端開發使用ASP.NET技術，ASP.NET支持構建健壯、高效的Web應用程序，實現敏捷開發[1]；數據庫采用Microsoft SQL Server 2012，SQL Server 2012具備安全性和高可用性，方便易用，具備集成化開發環境。

前端開發使用HTML5+CSS3技術，引入Bootstrap框架；HTML5是一系列用于開發網絡應用的最新技術的集合，包括HTML、CSS和Java Script以及一系列全新API[2]，目前主要瀏覽器都對新標準提供了良好的支持；Bootstrap是目前最受歡迎的WEB前端框架之一，多用于開發響應式布局、移動設備優先的WEB項目[3]。

2.3 角色功能設計

通過需求分析，在 TPSS中設置了學生、授課教師、系統管理員三種用戶角色。學生角色主要有信息維護、資源下載、作業、簽到功能；授課教師角色主要有課程資源、開課、成績、作業、考勤管理等功能；管理員角色主要有系統配置、部門、班級管理等功能。

三種用戶角色及其重要功能設計見圖2所示。

圖2 用戶角色及功能Fig.2 User roles and functions

2.4 技術難點分析與實現

1、大文件上傳

TPSS的資源管理模塊和學生作業模塊都涉及到大文件上傳問題，上傳文件大小可能達到 GB級別；大文件上傳的主要問題有，一是上傳時間長，中途出錯會導致整個上傳失敗，二是服務端情況復雜，可能不能接收超大表單。

目前比較理想的方案是分片上傳，即把大文件分片，一片一片的傳到服務端，再在服務端合并成一個大文件；百度上傳組件“WebUploader”是由Baidu FEX團隊開發的一款以HTML5為主，FLASH為輔的現代文件上傳組件[4]，對目前各主流瀏覽器有極好的兼容性，通過改造該組件，實現大文件分片上傳。

組件前端編程中，主要考慮設定分片的小，出錯嘗試重傳的次數，并發上傳的進程數，以及對單個文件大小的限制和資源文件的類型，關鍵代碼摘要如下：

var uploader = WebUploader.create({

//…

chunked: true, //設置要采用分片處理

chunkSize: 4*1024*1024,//每片大小不超過4MB

chunkRetry:3,//網絡問題出錯，允許自動重傳多少3次

threads:3, //允許同時最大上傳進程數位3

//…

}

服務端編程中，主要解決好文件分片接收和組裝，關鍵代碼如下：

//獲得上傳的分片數據流

BinaryReader brReader = new BinaryReader(streamPost); //將上傳的分片追加到臨時文件末尾

intCurChunkSize

=Convert.ToInt32(streamPost.Length) ; //獲得當前分片大小

brCurChunk-

Writer.Write(brReader.ReadBytes(intCurChunkSize));

//…

//文件分片的組裝

for (int i = 0; i < intChunks; i++)

combineFiles[i] = strTempPath + "\" +i.ToString() + ".tmp";

strServerTempFileFullPath = strBasePath +strGUID + "." + strClientFileExt;

if (WQZ.FileCombine.Combine(combineFiles,strServerTempFileFullPath, out intCombineFileSize,out MSG))

{

Directory.Delete(strBasePath +"\"+ strGUID,true);

//…

}

2、數據導出

教師和管理員后臺管理模塊常要涉及到 Excel格式數據的導出問題，如授課教師將學生成績導出為一個XLS文件，管理員導出班級學生花名冊等。實現對導出XLS文件的格式的精確控制，以及兼容性的要求，采用了優秀開源項目“MyXls”[5]，導出生成XLS格式文件的關鍵代碼如下：

Cells cells = sheet.Cells;XF xfTH = xls.NewXF();xfTH.VerticalAlignment = VerticalAlignments.Centered;

xfTH.PatternColor = Colors.White;

xfTH.Font.ColorIndex = 8;

xfTH.BottomLineStyle = 1;

xfTH.BottomLineColor = Colors.DarkRed;

for (int i = 0; i < xlsFieldCount; i++)

cells.Add(1, i + 1, dt.Columns[i].ToString(),xfTH);

sheet.Rows[1].RowHeight = 28 * 20;

xls.Send();//發送到客戶端

3、后臺數據文件壓縮

教師后臺學生作業管理中，經常要將選定的學生作業文件壓縮打包下載，以提高作業下載效率，由于要下載的文件不是全部集中在某個文件夾中，因此不能通過將某個文件夾下文件批量打包，需要按需添加到打包文件，另外要考慮到壓縮速度和使用方便等問題，在開源的C#壓縮庫“SharpZipLib”[6]基礎上，封裝了一個壓縮類“ZipClass”。

“ZipClass”類中封裝了三個靜態的方法，“ZipFile”用于將單個文件添加到壓縮包中，“ZipFileDictory”用戶將某個文件夾下全部文件添加到壓縮包，“ZipFiles”用于將一組文件添加到壓縮包中，有了這3個方法，可以很方便的將任意的學生的任意作業添加到壓縮包中，下面為“ZipFileDictory”方法的關鍵代碼：

Crc32 crc = new Crc32();

ZipOutputStream s = new ZipOutput-Stream(File.Create(args[1]));

s.SetLevel(6);

foreach (string file in filenames)

{

//……

ZipEntry entry = new ZipEntry(file);

entry.DateTime = DateTime.Now;

entry.Size = fs.Length;

fs.Close();

crc.Reset();

crc.Update(buffer);

entry.Crc = crc.Value;

s.PutNextEntry(entry);

s.Write(buffer, 0, buffer.Length);

}

3 結論

TPSS已經在實際課堂教學管理中使用了 3年多，能夠為高職“理實一體”化課堂提供全方位的教學支撐服務，其資源共享、簽到考勤、作業管理、成績管理、授課管理等一系列的管理功能充分滿足日常課堂教學管理的需要；系統開發中采用移動框架，可以最大限度的滿足手機、電腦等各種終端，極大的方便了師生使用；基于B/S模式的TPSS，架設在一個教室內的無線局域網上，可滿足一個班級的教學，架設于校園網，可以滿足校內學生隨時隨地的學習需要，架設于互聯網，可以滿足遠程學習的需要，顯示出TPSS具有良好的適應性。

[1] William Penberthy. ASP. NET入門經典(第9版)[M]. 李曉峰,高巍巍譯. 北京: 清華大學出版社, 2016.

[2] 黃永慧, 陳程凱. HTML5在移動應用開發上的應用前景[J].計算機技術與發展, 2013, 23(7): 207-210.

[3] Bootstrap V4[EB/OL]. https://v4.bootcss.com/, 2017.

[4] Web Uploader[EB/OL]. http://fex.baidu.com/webuploader/,2017.

[5] MyXls[EB/OL]. https://sourceforge.net/projects/myxls/, 2013.

[6] .NET Zip Library[EB/OL]. http://www.icsharpcode.net/opensource/sharpziplib/default.aspx, 2012

The Design and Implementation of the Teaching Support System

WANG Qi-zhi, LIU Hou-sheng
(Department of electronic information, Anqing Vocational and Technical College, Anhui Anqing 246005, China)

Based on the need analysis of students and teachers practicing “theory-practice-integrated” classroom teaching, this paper introduces the designing of architecture and role function module in teaching support system,elaborates the key issues, and suggests the corresponding solutions.

: Classroom instruction model; Teaching support system; File section-uploading; Online file compression; XLS format data export.

TP319

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.10.021

本文著錄格式：王奇志，劉后勝. 教學過程支撐系統的設計與實現[J]. 軟件，2017，38（10）：114-116

安徽省教育廳質量工程項目(項目編號：2014GXK115)；安徽省教育廳高等職業教育創新發展行動計劃2015-2018任務-RW12(項目編號：443)

王奇志(1970-)，男，碩士，副教授，研究領域：WEB安全，NET應用與安全；劉后勝(1975-)，男，博士，中級職稱，研究領域：數據挖掘，人工智能。