線上線下混合式智能輔助教學系統設計

羅麗麗

(陜西國際商貿學院 文學與教育學院， 咸陽 712046)

0 引言

隨著電腦及移動設備的普及，學習形式不再拘泥于傳統的課堂授課模式，逐漸向媒體化、網絡化發展，在線教育成為大勢所趨，精品資源共享課作為一種網絡課程，服務主體為高校教師和學生，同時也面向社會學習者，目的在于推動優質課程教學資源共建共享，其打造的課程資源系統更適合網絡傳播，促進專業課程教學質量的提升，對基于網絡平臺的線上線下混合式課程建設進行研究具有重大的實際應用價值，網絡輔助教學系統改變了傳統的教學模式，對教學質量的提高具有重要作用[1]。

1 混合式教學模式的教育理念

(1) 教師在傳統課堂教學和網絡教學中發揮教授知識的主導作用，通過多種授課方法(包括填鴨式、啟發式、引導式等)引導學生學習，教師在教室課堂上會受到有限的課時等因素的限制。網絡課堂則做到了教室課堂的有效延伸和補充，具備教學資源豐富、不受時空限制的優勢，學生可通過網絡課堂教學資源的使用實現自主學習過程。

(2) 混合式學習融合了多種不同教學方式，除了面對面教學和網絡教學的融合，還包括多種學習方式的融合、多種現代教育技術(包括多媒體、計算機、網絡和通信等技術)的融合，兼顧了教師的主導作用與學生的主體地位。針對多角度融合，依托網絡輔助教學系統，可使學生的主動性和積極性得到有效提升，形成融合理論與實踐的教學體系[2]。

1 混合式輔助教學系統設計

1.1 系統總體架構設計

目前可使用多種語言和技術(如.net， asp，php，java，C#)完成網站的開發，設計模式需以合理性為基本原則，完成系統的編寫、分類及總結，系統需包含代碼、設計模塊、升級系統功能等，代碼編制則應滿足系統功能，完成軟件項目有效結構的建立，為解決修訂或升級系統時容易被攻擊問題，本文業務關系以J2EE為基礎，系統基于三層 B/S 體系，三個層次需按照程序中的邏輯關系完成數據分析，提高了系統的智能性，在降低維護或升級成本的基礎上使教學輔助系統的穩定性和安全性得以有效提高，系統總體架構如圖1所示[3]。

(1) 表示層，用戶交互指令在表示層被執行后，系統服務的要求通過在客戶端輸入相關要求信息即可完成，WEB服務器顯示頁面后，用瀏覽器進行同等傳輸。J2EE平臺可滿足多元化客戶端的需求，可對大多軟件的功能實現(如HTMLClient、Java、Application等)進行有效支撐，對于其中的考試系統主要通過應用jsp、js、html等技術實現，有助于系統實現試題管理、智能組卷及對答題過程普遍存在的問題進行分析。

圖1 系統總體架構圖

(2) 中間業務層，包括 WEB和J2EE兩種服務器類型，J2EE屬于應用型，當WEB進行頁面、數據雙層控制時，執行有效的客戶端指令需按照服務器的請求進行，若將兩種服務器并聯，處理結果則可從 WEB 向J2EE進行傳遞，進而保證多種請求(如增刪數據庫信息、服務器信息轉發等)能夠同時處理。精品課程網站采用tomcat作為考試系統的應用服務器，位于 J2EE 應用服務器中的教學輔助系統可使考試系統的業務邏輯得以實現，本文教學輔助系統的中間業務層的設計模式采用了Spring MVC 模式，可進一步提高系統的靈活性。數據層的交互接口通過邏輯 DAO層及數據庫連接池(應用服務器管理)等的使用，既能滿足功能需求，又兼顧了數據庫無關性和系統的擴展性[4]。

(3) 數據庫層，這個層面中的服務器可實現精品課程信息的儲備與調出，涵蓋多個網站的考試系統，為提高系統的安全性，本文將數據庫服務器獨立，同時為系統維護和安全管理提供極大的便利，可根據不同的操作指令查看數據庫內容。

1.2 系統功能設計

1.2.1 功能結構

本系統根據用戶的不同需求，將系統使用者劃分為不同的用戶角色，并在此基礎上對用戶權限進行限定，系統基本信息等內容由系統管理員負責設置；教師的權限在于對資料、作業、題庫、作品分享、論壇等進行管理，對考試參數進行設置并能實現在線考試查看；學生可使用該系統的核心功能主要包括在線學習、提交作業、分享作品、考試及互助交流等，系統通過后臺構建的知識圖譜,將在線教學,試題訓練和學情反饋幾個主要功能模塊靈活的鏈接到一起,為教師提供更加智能化的輔導功能。(3)試題訓練環境不僅為學生提供自動組卷練習、專項練習等的功能,而且為教師提供了便捷的題庫管理工具,減輕了教師的題庫管理負擔。系統功能結構具體如圖2所示[5]。

圖2 功能結構圖

1.2.2 輔助教學系統關鍵功能模塊

(1) 新增課堂(資料管理)便于教師開設多門不同的課堂，內容主要包括：可根據實際需要完成課堂名稱的修改或新增(更改的格式為年級，專業，課程)；

可完成課堂開始與結束時間的設置；設置使用者的加入和使用權限(如允許或不允許)；為便于學生了解課程還可對課堂的相關介紹進行設置，列出需要提前預習的內容，增加新預習內容，學生按照預習列表提前預習，教師查看預習結果。

(2) 在線教學，將教材分為知識點庫(章節—知識點—試題題目)和作業題庫(二級結構：章節—作業)進行管理。試題題目可以直接轉化為該章節下的作業，方便教師對學生的疑難問題進行及時解答，有助于學生與老師進行實時互動，在線教學模塊主要包括切換知識點、切換演示和練習等功能，并對教師及學生編碼區、在線學生名單進行管理。

(3) 作業管理及分值設置，教師通過該智能輔助教學系統完成對應課堂作業的布置及管理；通過點擊發布作業題和試題，主要包括試題名稱及類型、用途、試題描述等；作業及查看答案設置，默認開始時間和結束時間分別為當前時間和七天后，超過時限則無法提交作業且不允許學生查看答案；批改作業，在作業列表頁面完成對應批次作業的批改(默認手動批改)[6]。

2 智能輔助教學系統的實現

該系統的實現關鍵在于數據的錄入、存儲及修改和管理，這些都以數據庫的設計作為基礎，數據庫作為系統的核心部分，本文主要從E-R概念模型出發完成數據表邏輯結構及數據庫關系模型的設計，進而完成數據庫的設計。

2.1 數據庫E-R圖設計

數據庫實體主要由教師、學生、作業、教學資料、試題及試卷等組成，本文用“n”表示多層關系，學生可多次參與考試，如教師可添加多份考題，系統E-R關系設計如圖3所示[7]。

2.2 表結構設計

(1) 用戶信息表主要包括主鍵，用戶賬號、類型及昵稱，登錄密碼，手機號，電子郵箱，具體如表1所示。

圖3 系統E-R關系圖

名稱字段類型長度含義IdVarChar255主鍵userAccountVarChar255用戶賬號userNameVarChar255用戶昵稱pwdVarChar255登錄密碼mobileVarChar255手機號emailVarChar255電子郵箱userTypeInt19用戶類型

(2) 教學資料表主要由主鍵(Id)，用戶名，外鍵(用戶 id)，題目，更新日期，詳細描述等組成，具體如表2所示。

表2 教學資料表

(3) 作業表主要包括Id，用戶 id，用戶名，作業編號、名稱、日期及狀態，在線預覽路徑，批改人姓名及批改信息和日期，詳細描述，具體如表3所示。

(4) 考試表主要由Id，用戶 id，用戶名，考試狀態、名稱、開始及結束時間，題目總數(正確和不正確的數目)，分數組成，具體如表4所示。

(5) 留言信息表主要包括Id，發布者id(外鍵)、名稱，題目，時間，內容，回復及查看數，具體如表5所示。

2.3 數據表關系模型

用戶數據是數據設計的核心，代表系統功能的數據表與用戶表直接或間接關聯；系統類通用功能(如附件、系統設置等)與業務功能表無直接關系，設置為獨立表，具體的數據表關聯模型如圖4所示。

表3 作業表

表4 考試表

表5 留言信息表

3 網絡輔助教學系統應用測試

為進一步檢測本文所設計的智能輔助教學系統的功能，通過對計算機專業的兩個班級：A班58人，B班55人，將該輔助教學系統應用到實際教學過程當中，一學期課程結束后，通過教師反饋及與學生座談、調查等方式，統計結果表明75%的學生對該輔助教學系統非常滿意，使用該系統可滿足自主學習的要求，且由該專業教師開發的課程更具針對性和系統性，學生通過系統中豐富的教學資料能夠隨時隨地完成相應學習，自主積累知識，在教師教學及批改作業、試卷過程中能夠及時糾正錯誤。同沒有使用該系統的計算機專業學生相比，這兩個實驗班學生的自學能力和學習積極性得到顯著提高；同時專業教師在教室課堂教學中發現使用該系統的班級的課堂表現比其他班級的課堂表現要好很多，學生在完成系統預習模塊后思考和學習更加積極，顯著提高了教師的教學效果。

圖4 數據表關聯模型

4 總結

隨著高校信息化應用的普及，現代信息化技術為傳統教學模式的優化提供了支撐，本文以計算機網絡為主要手段，對線上線下混合式智能輔助教學系統的設計進行研究，以學生為主體，增進師生交流，有效的融合了網絡教學和傳統教學模式，完成了系統架構的設計，闡述了關鍵模塊的功能，結合數據庫的設計實現該輔助教學系統的功能，并通過實際教學應用驗證了本系統的功能，該混合式輔助教學系統通過對各方面教學資源的整合，能夠對學生的學習提供多角度指導，可有效的滿足教學需求，實際應用價值較大。