基于.NET的網絡學習平臺設計與應用

向俊 劉鑄德

[摘 要]網絡學習平臺主要是滿足不同時間和區域的學生完成在線選課、在線學習、在線考試、在線評價等過程。文章針對目前已有的各類網絡學習平臺在應用過程中需要適應本地業務發展需求的問題，利用.NET 4.5、Ajax及Html5等相關工具，結合廣西開放大學遠程教育及培訓業務需求，采用三層模式的B/S架構，設計了能部署運行在云服務器上，自適應不同終端的網絡學習平臺，能滿足廣西偏遠地區的遠程教育學生和培訓學員利用碎片化時間進行學習，并為廣西中小學教師信息技術應用能力提升工程和廣西高素質農民培育項目提供在線學習應用服務。

[關鍵詞]網絡學習平臺;.NET;Ajax;遠程教育

[中圖分類號]G434 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-7656（2021）04-0030-08

引言

近年來，在線教育發展迅速，越來越多的行業和領域開展遠程教育和培訓都需要網絡學習平臺進行輔助，在線教育平臺和網絡學習平臺為社會各類學員提供了遠程學習的技術支撐。將網絡在線培訓應用到培訓教育工作中，實現線上、線下培訓相結合的混合模式，提高培訓教育的水平和質量，能實現社會對培訓教育工作更多、更高的要求。根據從開源中國平臺上統計的目前已有的各類網絡學習平臺數量、運行環境和開發架構分析來看，大部分網絡在線學習平臺是使用PHP或者Java語言開發設計，采用通用性公開許可證（GPL），而采用.NET架構開發設計的網絡學習平臺并不多。各種Web開發技術將由原有的面向過程方法逐步轉向面向對象的高級方法，開發人員在反復實踐應用中總結出，使用MVC框架模式使同一程序可以有不同的表現形式，能為應用程序處理很多不同的視圖，靈活適應在線學習環境下不同功能需求[1]，還可有效降低耦合性，提高代碼的重用性，快速部署，降低生命周期成本，Web應用更易于維護和修改，能很好地運行在PC端和移動終端，可廣泛應用于農村偏遠地區開展高素質農民培訓。同時，可為中小學教師信息技術應用能力培訓提供在線培訓平臺，提高中小學教師信息技術應用能力，促進教師專業能力發展，對我國基礎教育和人才培養有重要的促進作用。

一、基本概念

（一）.NET概述

.NET是一個集成開發環境，提供了程序語言設計、軟件代碼編譯、多種組件配置、應用程序運行、人機交互窗口等多個功能，可作為基礎開發平臺支持下一代互聯網的可編程結構，以XML為基礎，Web服務為核心，為建立和部署企業級Web應用程序及服務，提供一個可托管、高效、穩定和安全的運行環境。ASP.NET是在ASP基礎上設計的新一代動態網絡編程語言框架，在Microsoft .NET Framework類庫和公共語言運行庫（CLR）基礎上，以支持C#、J#、VB.NET、JavaScript等語言，為用戶提供面向各種瀏覽器或終端設備的、安全的、可擴展、易升級、更穩定的編程模型和基礎架構等編程資源以及Web應用程序。ASP.NET是編譯型的動態網頁技術，而ASP是解釋型的動態網頁技術，這是二者的最大區別[2]。Visual Studio.NET集成開發平臺近年來也不斷升級，從 1997年發布的Visual Studio 97，發展到了2013年發布的Visual Studio 2013。與此同時，.NET Framework也從2002年發布的1.0版本，發展到了2019年發布的.NET 4.8版本。

（二）Ajax技術

Ajax是Asynchronous JavaScript and XML，稱為異步JavaScript和XML，它不是新的編程語言，而是由現有的HTML、JavaScriptTM 、DHTML和DOM技術進行組合的新方法，創建交互式網頁應用的網頁開發技術。其核心主要包括基于Web標準的XHTML+CSS的表示;使用DOM（Document Object Model）進行動態顯示和交互;使用XML和XSLT進行數據交換及操作;使用XML Http Request進行異步數據查詢及檢索[3]。主要應用優勢：由于是部分網頁數據更新，而不是整個頁面，減少了服務器請求信息的數量;使因特網應用程序更小、更快、更友好;應用程序獨立于瀏覽器和平臺;使用異步模式，用戶體驗效率更高、速度更快。

（三）MVC框架模式

MVC就是“模式—視圖—控制”，即把一個系統的輸入、處理、輸出流程按照模式、視圖、控制的方式進行分離，這樣一個系統就被分成模型層（Model）、視圖層（View）和控制層（Control）3個層，即MVC模式[4]。模型主要是封裝業務規則和流程，視圖主要是將用戶請求簡單處理后交給模型，并將處理結果呈現給終端用戶，控制器主要是在應用邏輯控制下，接受和轉發用戶的請求，將命令利用視圖轉發給控制層，按設定的邏輯對數據進行處理，并將結果返回給用戶。目前，很多Web應用程序都可以采用MVC架構模式進行開發設計[5]， .Net架構模式也有MVC模式的實現機制[6]，利用Page Controller控件實現MVC模式，使用aspx文件實現視圖功能，由業務邏輯來實現模式，控制器在每一個頁面里，這種機制具有簡單、實用、功能劃分清晰、各層之間的耦合度比較低等優點。

（四）異步計算

異步計算是分布式計算的一種實現方式，開發人員可以不用花費更多的硬件成本，可通過軟件方式降低成本并實現大規模運算的處理能力[7]，將用戶在前端發出的任務請求轉移到其他Web服務器上，同時進行處理或者轉移到后臺異步進行處理，后端有自己的線程在隊列中按照既定規則不斷收集請求任務并執行，前端線程也不用等待當前指令，從后端線程返回結果才繼續執行后面的指令，這能避免由于前端不斷發送任務請求到后端無法及時處理造成服務器資源崩潰。這樣就可以方便、靈活地控制不同服務器，將不同的計算能力組合起來，實現大規模數據運算。

二、網絡學習培訓平臺的功能需求

廣西開放大學網絡學習培訓平臺可為廣西中小學教師信息技術應用能力提升工程、新型職業農民培育及行業人員提供操作簡單、方便實用的培訓服務，將在線視頻課程資源學習和在線課程考試緊密相關，建設“在線學習、在線考試和在線互動交流”于一體的網絡學習培訓平臺，方便學員利用碎片化時間進行隨時隨地學習。為避免各類培訓教學資源存在低水平重復開發情況，提高不同平臺課程資源的可共享性，讓許多數字教學資源在平臺上共享傳輸并匯集，方便學習者讀取任何學習信息和資料，以網絡課程建設方式，實現知識交流。設計時，在.net WebConfig文件中通過設置Access-Control-Allow-Origin實現跨域授權訪問。平臺支持上千人次同時在線學習和在線考試，采用成熟的技術和開發方式，提供統一的開發接口和數據標準，降低系統維護技術難度，保證系統穩定運行，設定統一的課程學習目標和統一的組織管理。采用交流互動和討論研修等學習互動方式，解決教師和學員比例不平衡帶來的在線教學輔導不足的問題，使用開放和可擴展的技術架構滿足系統業務長期性和動態變化，采用模塊化結構滿足廣泛應用范圍、多樣化功能需求和復雜的體系。

（一）平臺架構

平臺主要由支撐平臺、培訓學習平臺和終端三層組成。支撐平臺包括網絡帶寬、存儲空間、負載均衡和功能優化工具，培訓學習平臺包括培訓業務管理系統、培訓業務支撐系統和數據庫集群等，終端平臺包括Web學習終端、平板、移動APP、微信學習終端、微信小程序等，平臺的層次架構如圖1所示。后臺管理模塊主要包括平臺基礎設置、系統設置、機構管理、學員管理、教師管理五個模塊，如圖2所示。

（二）平臺設計特點及要求

廣西開放大學網絡學習培訓平臺的角色定位是為社會、社區和行業等提供非學歷教育網絡學習信息服務平臺，以突出先進性、實用性、規范性、便捷易用性、兼容性、可擴展性、安全性、成熟性和重復利用為基本要求。

1.先進性

用主流系統架構設計，實現數據訪問、業務處理、用戶體驗分層次處理，以多線程、異步運算方式，實現快速、高效的運算能力。

2.實用性

在試運行階段，不斷解決高素質農民網絡培訓和中小學教師信息技術應用能力培訓中遇到的疑難問題。

3.規范性

開發過程基于軟件工程標準化開發流程，注重環節質量，成果評測。技術標準基于國家信息化建設規范，前端技術基于國際W3C規范。

4.便捷易用性

課程學習和在線咨詢通過網絡來解決，學員自主選擇學習時間、學習地點進行學習和咨詢，系統采用B/S架構，高效靈活，用戶界面簡單友好，容易掌握，無須培訓即可操作。

5.兼容性

能夠兼容主流的瀏覽器，如IE系列（6/7/8/9/10版本）、Firefox（火狐）、Chrome（Google瀏覽器）、Safari（蘋果瀏覽器）、Opera等。其他瀏覽器，如QQ、360、搜狐、傲游等，只是采用上述瀏覽器作為內核。

6.可擴展性

平臺為在線課程建設設置和預留接口，滿足社會各類有針對性的培訓需求，可與其他平臺進行統一身份認證登錄。

7.安全性

通過采用數據訪問驗證，包括錄入驗證、查詢驗證、內部驗證，有效防范常見的網絡攻擊，如SQL（數據庫查詢語句）注入。

8.成熟性

系統平臺的框架穩定、可靠，經過不同培訓項目的運行實踐，開發技術成熟。

9.重復利用

依照不同的應用和在線教學情形，可以重復使用平臺的課程資源和關鍵基礎數據。

三、網絡學習培訓平臺的功能模塊建設

廣西開放大學網絡學習培訓平臺主要由在線學習培訓、培訓教學資源庫、培訓信息發布、在線培訓評估、公共交流等幾個功能模塊組成，如圖3所示。

（一）在線學習培訓

在線學習培訓模塊由學習培訓平臺的搭建、在線課程設計和學習培訓方案設計組成。

學習培訓平臺集成了在線學習管理和在線課程管理兩個主題，滿足網絡的教和學等活動，提供網絡教學和培訓服務，核心功能是在線學習、在線考試、學習過程管理、教務管理、學員管理、管理員管理和系統管理等。其中，在線學習主要是對學員總體學習情況的管理，涉及我的課程、在線考試、成績統計和錯題回顧四個部分。我的課程是學員根據自己的需要或喜好選擇學習的學科或專業，可單選也可多選，若不想繼續學習可選擇放棄學習。在線考核是學習培訓平臺提供給每一位學員在線考試的真題演練，所有試卷題目都是隨機組合，學員可以根據所學的專業，選擇相應的試卷進行測試以檢驗自己的學習質量，也可進入教師指定的考試試卷進行測試。在試卷較多的情況下，學員可以根據試卷名稱檢索、根據專業檢索和按試題難易程度進行檢索。在線考試包括試卷管理、考試管理和考試三部分，試卷管理的主要功能就是讓培訓專家新建試卷，教師不必一題一題地出題，而是使用“題庫管理”中批量錄入的題目，培訓專家只需要設置試卷的基本信息，試題全部是隨機從題庫中調取，學生每一次測試都是不同的題目，減少了教師的工作量。培訓專家也可以在該模塊下設置試卷的名稱、專業、考試時長、難易程度等，可以根據實際情況設置考試時長、總分數和試題。當有大型的多場考試時，培訓專家可以在考試管理中設置考試的題目以及選擇各科考試所用的靜態試卷。學生關閉或刷新都不會改變試題，學生每做一道題，每做一次修改，數據就會向服務器提交一次，如遇到斷電、關機等意外情況，再次打開試卷還是保存在數據庫中的數據。考試界面包括考生信息、提示信息、答題狀態等。考生信息包括考生姓名、考生科目、考試時間。提示信息包括完成答題數、題目總數、開考時間以及剩余時間。答題狀態是指每個題目是否完成作答;成績統計是學員的每次在線測試的成績記錄，學習平臺對學員每一次的考試成績、試卷名稱、考試時間以及專業都有一個詳細的記錄，學員能更直觀地掌握自己的學習情況和進步情況。錯題回顧記錄了學員每次測試中做錯的試題，包括題目、題型、學科、難度，方便學員重復練習。學員可以根據專業、題型、難度對試題進行檢索。學習過程管理主要是學員或者教師可以實時查看并管理學習進度、課程選擇管理、學習行為數據查詢和學習向導等。教務管理包括教師信息、學員管理、專業設置、知識庫分類、學員分類、教師分類六個模塊，主要是對教師、學員、專業、知識庫進行分類管理。每位學員都擁有獨立的后臺，學員管理分為在線學習、資訊信息、在線交流、個人信息四個模塊，也是指學習培訓平臺下屬機構網站中的所有學員信息，機構管理員可以對該機構中所有的學員進行管理，如新增、刪除、編輯教師信息、設置啟用狀態、修改密碼等。

在線課程設計是在線學習培訓中的重要組成部分，主要包括課程內容選擇、課程教學設計和課程開發工具。課程內容選擇主要是培訓前期通過調研，了解培訓學員要達到的培訓目標和培訓主題，選擇適當的培訓課程內容。課程教學設計是培訓專家利用先進的教育教學理論設計課程內容和教學方法，整理課程教學所需的素材。使用課程開發工具，用視頻或者動畫等媒體技術，可對課程素材進行二次加工和整合，獲得相對完善的課程資源。

學習培訓方案主要是將學習培訓平臺和培訓課程轉換成培訓成果的方法，從培訓的草擬、預報名、培訓報名審核、培訓的開展、培訓結束到培訓成績檔案的維護，可對用戶的培訓記錄進行系統化、電子化的檔案維護。包括確定培訓對象、制定培訓目標、安排培訓內容、設置培訓時間和方法，設置學員年度培訓目標，如培訓達標學時、達標學分，學員在首頁面可以清晰地了解本年度的目標。

（二）培訓教學資源庫

培訓資源庫模塊主要由培訓專家庫、培訓素材庫和課程題庫組成。

廣泛吸納高校、中小學、研究機構、各行業的專家組成培訓專家庫，根據研究方向、從事領域、側重理論研究或社會實踐等不同分類對專家信息進行分類，方便查詢。機構管理員可以對該機構中所有的培訓專家進行管理，如新增、刪除、編輯教師信息、設置啟用狀態、修改密碼等。一般情況下培訓專家是在網站前臺自己注冊，在特殊情況下才需要管理員后臺添加。這里管理員主要是完成對培訓專家的啟用狀態，修改密碼等操作。培訓專家管理包括課程管理、題庫管理、測試/考試、在線交流、個人信息五個模塊。實現專家資源與學習培訓平臺無縫對接和開放共享，為培訓學員提供優質的專家咨詢服務。

培訓素材庫主要是按專業和課程對培訓動畫視頻、教學音頻、學習文檔、在線題庫以及疑難問題查詢進行分類檢索。其中課程資源主要由課程列表、創建課程、課程編輯、知識庫管理四個部分組成。課程列表包含培訓專家提供的所有課程，培訓專家可進行選擇課程的顯示、隱藏或刪除等操作，也可創建課程和對課程內容進行添加“課件、視頻、附件”等編輯操作。知識庫分類是對機構網站的專業知識進行一個大的歸類，比如Word、Excel、Visio等不同文件類型。管理員可以在知識庫分類中添加一個大分類，也可以在已有的分類下添加一個下級分類，修改分類信息。知識庫里存放的是培訓專家提供所有課程的相關知識點內容，類似于學校的圖書館。學員可以在知識庫中查閱與所學專業相關的資料。知識庫還與題庫相互關聯，培訓專家在編輯試題的時候可以選擇相關知識點，學員在“錯題回顧”中學習某一試題時雙擊該試題，在頁面下方會出現與試題相關的知識點講解。分享者經過相應的上傳機制和授權機制，通過審核后，將該資源加入到平臺共享機制中，對培訓資源用標簽技術和數據庫技術進行分類并保存，將標題、關鍵詞、內容等信息保存到數據庫中，供所有學員學習檢索利用。

課程題庫包括填空題、單選題、多選題、判斷題、簡答題五個部分，試卷里的題目都是從題庫中根據專業課程隨機調取，不同題型通過Excel試題模版批量導入數據庫，都有添加、刪除、修改、檢索等功能。

（三）培訓信息發布

培訓信息發布主要有三部分內容：通知公告、新聞資訊和新聞欄目。

培訓新聞發布很容易理解成發布新聞，但該模塊不僅是發布新聞，也可以管理新聞。機構管理員可以在該功能模塊上從“基本信息、詳細信息、附件、發布設置、自定義信息”五個子項發布新聞也可以對新聞進行管理，例如刪除、設置新聞狀態（顯示/隱藏）等。當作出安排與調整時（如考試時間、課程內容調整等），主要通過網站消息通知的形式告知學員。學員可以便捷地在自己的后臺看到相關信息。主要操作包括對通知公告的新增、刪除、顯示、隱藏、編輯等。新聞欄目主要是對新聞進行分類，在前面的“新聞發布”中就已經提到，在編輯一則新聞時需要選擇新聞的欄目分類，新聞欄目的主要功能就是添加/刪除分類。

（四）在線培訓評估

在線培訓評估包括在線學習評估、線下培訓評估、考試評估和培訓總結四個部分。

線上學習評估，可以對學員在線學習的學習效果、課程學習質量、課件質量進行評估。線下培訓評估，可以對已開展的線下培訓課程、授課老師、授課質量進行調查，同時學員可以反饋學習意見及建議，改進培訓效果。考試評估，可以對在線考試的考試效果、考試難度、知識點掌握情況進行評估。培訓總結，在年末對學員個人的年度培訓進行評估，對整體的培訓效果進行總結性評價。

（五）公共交流

公共交流包括在線答疑、實時互動輔導、問卷調查三個功能模塊。師生之間或者學員之間使用該平臺交互功能進行一對一、一對多及多對多的交流互動。

在線答疑主要是學員可以按章節對疑難問題進行在線提問并留言，輔導教師對提問進行回復答疑。實時互動輔導主要是學員之間、學員與教師之間可在視頻章節中進行實時互動和輔導交流，也可以通過在線直播進行遠程交流互動。問卷調查可針對具體的某個調查主題設置調查問卷，用戶可在線參與回答問卷;對于用戶返回的回答，可經系統分析后進行更直觀的解讀，可形成報表，能更好地了解學習、培訓、考試的需求，包括問卷管理、問卷查詢、問卷統計。問卷管理支持問卷的創建修改、設置問題、設置調查項、設置權限范圍內參與人員、問卷預覽等，支持以分組形式組織問卷（一份問卷設置不同的調研目標及問題）;問卷查詢支持對問卷各參與人數的答題情況進行查詢，支持對某一個問卷題目進行單獨查詢;問卷統計支持對問卷的各個問題的調查結果進行分析統計，支持對整個問卷進行評估。

四、網絡學習培訓平臺業務流程

在總結分析傳統集中培訓、面對面交流的基礎上，結合國內外比較成熟的網絡培訓平臺優勢，創新培訓模式及方法，充分利用現代信息技術和協作理念進行設計。平臺的設計遵循適用性、高效性、可擴展性和安全性，更好地服務廣大中小學教師和新型職業農民培育，通過學習培訓掌握基本的教育技術知識、信息化教學技能和農業致富技能。其中，培訓對象是廣大中小學教師和新型職業農民，以任務驅動為核心，在線學習和主講教師輔導為主線。分為前期、中期和后期三個階段，前期的主要任務是通過網上調查問卷，初步掌握學員對本期培訓的需求和期望，了解學員通過培訓最想自己在哪些方面得到提升和掌握哪些必要的技能。通過調查與反饋，主管培訓的決策者就可以有針對性地制定培訓計劃、重點強調某些培訓子模塊及任務，學員在培訓前期需要了解、掌握培訓平臺提供的功能，在前期集中培訓過程中，了解培訓過程中注意的事項、培訓環節、培訓流程、任務分工、考核要求等。正式進入培訓后，在培訓專家的指導下，按理論與實踐相結合，通過在線學習，任務分割實驗，完成各項任務。培訓專家對培訓學員的學習過程進行全程跟蹤指導，學員通過完成子任務、相互之間的交流，融入新的思想和方法。在最后階段，培訓專家通過集中培訓的方式，對各個學員的培訓成績及效果進行評估、討論方法和經驗總結。檢驗學員的培訓是否達到預期目標，滿足考核基本要求，再發放培訓結業證書給學員。培訓業務流程如下頁圖4所示。

五、網絡學習培訓平臺實現（見圖5）

平臺基于.NET4.5開發環境，使用C#語言和Ajax技術對算法和頁面交互數據進行編碼，開發工具為Microsoft Visual Studio 2010。運行環境：服務器端是Windows 2008 R2版本操作系統，數據庫是SQL Server 2008數據庫管理系統，IIS7.5配置，數據層采用ORM，使用Mysoft.Data，業務層和表現層之間使用Spring.net的IOC組件，表現層采用了Vtemplate組件進行模型、控制和視圖的分離。同時利用代碼隱藏開發方法，頁面的代碼就是一組事件處理程序和幫助器方法，它將頁面所需的代碼封裝到一個單獨的C#或Microsoft Visual Basic.NET類中，用于實際創建該頁面的行為。為了實現更友好的人機界面和更靈活的數據顯示，服務器程序對數據計算后，將處理結果使用Ajax異步請求技術，實現瀏覽器與Web服務器之間異步數據傳輸（HTTP請求），這樣就可使網頁從服務器請求少量的信息，提高了數據傳輸效率。目前該平臺已經穩定運行，開發了支付接口、第三方登錄接口、短信驗證接口和單點登錄等主流技術的接口，支持微信掃碼支付、微信公眾號支付、微信Html5支付和支付寶支付等，學員也可通過QQ或者微信從第三方平臺進行登錄學習，也可以從其他應用平臺利用單點登錄進入到廣西開放大學學習培訓平臺。該平臺已經建設完成的課程數量有33個，注冊的培訓學員達到2329人，在線學員峰值可以達到2000人，平臺運行穩定，應用效果良好。

六、結語

平臺在.NET環境下，使用C#和Ajax技術，對培訓平臺的相關模塊進行開發設計，同時引入了數據分析技術對學員的培訓數據進行分析，為培訓管理決策者制定更科學的培訓計劃提供參考。基于網絡平臺的培訓，是以前期調查、集中輔導、教學實踐和訓練、虛擬實踐等步驟為基礎，以視音頻點播和傳輸技術、遠程交互、學習過程與學習結果相結合的評價手段、學習行為數據分析等為支撐，以信息反饋和過程評價為輔助手段，實現網絡環境下的個性化學習，促進中小學教師培訓和新型職業農民培育項目更好地開展。

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[作者簡介]向俊，廣西開放大學教育技術中心工程師，碩士，研究方向：空間數據分析、教育信息技術;劉鑄德，廣西開放大學教育技術中心工程師，研究方向：計算機網絡技術、移動學習資源建設。

[責任編輯 肖志明]