云盤式作業(yè)管理平臺的開發(fā)與應(yīng)用

蔣堅

為有效解決目前中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中文件式作業(yè)管理低效的問題，筆者設(shè)計構(gòu)建了云盤式作業(yè)管理平臺，采用Flask的Web框架，結(jié)合數(shù)據(jù)庫的便捷數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)文件上傳、共享、管理、評價等功能，且上傳文件類型和大小可限定，支持多用戶并行訪問，安全性較高。在教學(xué)中，該平臺獲得了師生的一致認(rèn)可，成為教師作業(yè)管理的好幫手，為學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新提供了有利條件。下面，介紹平臺的設(shè)計思路與應(yīng)用方法。

一、需求分析和技術(shù)優(yōu)選

目前，中小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)常用軟件，如Lanstar網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)系統(tǒng)、極域電子教室系統(tǒng)等，具有文件式作業(yè)的統(tǒng)一收發(fā)功能，但學(xué)生管理自己作業(yè)（如往期作業(yè)查看、作業(yè)二次編輯、作業(yè)評價查看等）并不方便。同時，教師對學(xué)生作業(yè)的管理（如學(xué)生往期作業(yè)點對點分發(fā)、作業(yè)上交情況查看、優(yōu)秀作業(yè)展評等）也不夠便捷。此外，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍缺少數(shù)字化數(shù)據(jù)的自主存儲空間，學(xué)生之間分享學(xué)習(xí)資源也鮮有快捷的途徑，教師亦缺少便捷的平臺分享資料（數(shù)字化學(xué)習(xí)資源、課堂作業(yè)要求、范例等）。商業(yè)云盤，如百度云、阿里云等，雖然可以實現(xiàn)文件的快捷存儲管理，但用戶之間是相互獨立的，不支持教師查看學(xué)生文件，并不適用于教學(xué)，且注冊登錄比較麻煩，還需要安裝相應(yīng)軟件。因此，利用多媒體教學(xué)軟件的文件收發(fā)功能和商業(yè)云盤的文件存儲功能，開發(fā)一個具有文件上傳、共享、管理、評價等功能的云盤系統(tǒng)，為學(xué)生提供數(shù)字化學(xué)習(xí)、分享的平臺，為教師提供便捷的數(shù)字化資源和文件式作業(yè)管理途徑[1]，是一件很有意義的事情。

要滿足上述需求，需要優(yōu)先技術(shù)構(gòu)建平臺，確定編程語言和框架。選擇什么編程語言？Python語言貼近自然語言，語法比較簡單、清晰，代碼容易維護，其擁有開源類庫，完全可以覆蓋本平臺開發(fā)所需要的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、文件操作等應(yīng)用場景。相較于其他的編程語言，Python輕便的語法和豐富的拓展庫可以讓開發(fā)者將工作重心放在平臺系統(tǒng)的框架設(shè)計和邏輯實現(xiàn)上，開發(fā)較為高效。選擇什么Web框架？Flask是一個Python語言設(shè)計的輕量型可訂制Web框架，靈活、輕便，具有很強的擴展性和兼容性，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)中小型網(wǎng)站或Web服務(wù)功能。Flask支持對表單數(shù)據(jù)合法性驗證、文件上傳處理、用戶身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)庫集成等功能。運用Flask框架進行作業(yè)管理平臺開發(fā)，其本身可以拓展豐富的功能，響應(yīng)多用戶同時訪問，同時支持登錄認(rèn)證、身份緩存，平臺數(shù)據(jù)的安全性可以得到保證[2]，非常適合課堂內(nèi)外教學(xué)。

二、平臺整體設(shè)計

筆者設(shè)計了平臺功能框架（如圖1），并在此基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)庫的設(shè)計工作。

（一）數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

此平臺數(shù)據(jù)量較大，引入數(shù)據(jù)庫進行管理，需要建立4個數(shù)據(jù)表，即教師班級對應(yīng)表、師生用戶信息表、文件信息記錄表、綜合素養(yǎng)課標(biāo)記表。教師班級對應(yīng)表，即每位教師和授課班級對應(yīng)，此表用于教師端查看管理班級作業(yè)。師生用戶信息表用于存儲用戶的賬號、密碼、真實姓名。文件信息記錄表用于存儲學(xué)生端上傳文件的信息（用戶名、文件名、文件存儲地址、上傳時間、評價結(jié)果等）。綜合素養(yǎng)課標(biāo)記表用于標(biāo)記學(xué)生為綜合素養(yǎng)課（跨班級課程）學(xué)生，便于學(xué)生查看綜合素養(yǎng)課班級的作業(yè)情況。

（二）平臺用戶端設(shè)計

考慮學(xué)生用戶操作的便捷性，筆者對平臺進行扁平化設(shè)計，主要以表格形式呈現(xiàn)，師生端界面分別如圖2和圖3所示。

（三）平臺運行機制分析

不同于商業(yè)云盤的文件操作權(quán)限配置，筆者開發(fā)的平臺可實現(xiàn)用戶的文件操作權(quán)限的重新分配，以適用于教學(xué)需要。學(xué)生用戶在平臺上傳文件，后臺數(shù)據(jù)庫中的文件信息記錄表會記錄本條文件信息，如班級、用戶名、文件名、上傳時間等，同時也會預(yù)留列空，支持后續(xù)補充。根據(jù)教師班級對應(yīng)表，學(xué)生的任課教師有下載查看其文件的權(quán)限，同時可以補充上傳文件評價、優(yōu)秀作品標(biāo)記等信息至文件信息記錄表內(nèi)對應(yīng)文件信息中。學(xué)生登錄平臺后，平臺界面顯示從數(shù)據(jù)庫中讀取的與該生所上傳文件相關(guān)的信息;按索引檢索文件信息記錄表中的班級和優(yōu)秀作品標(biāo)記，即可獲得班級內(nèi)優(yōu)秀作品列表;按索引檢索教師上傳文件信息記錄表中的年級標(biāo)記，即可查詢教師分享的學(xué)習(xí)資源列表。教師登錄平臺后，按索引檢索文件信息記錄表中的班級、用戶名、綜合素養(yǎng)課標(biāo)記和日期，即可分別獲取班級、個別學(xué)生、綜合素養(yǎng)課的作業(yè)信息。

三、平臺主要模塊分析設(shè)計

（一）登錄認(rèn)證

為保證信息安全和用戶隱私，每個學(xué)生用獨立的賬號登錄，即每個學(xué)生都有自己的獨立存儲空間，可對自己的文件進行存儲、刪除、下載等管理操作。筆者設(shè)計的平臺支持教師賬號批量導(dǎo)入班級學(xué)生賬號，學(xué)生登錄賬號后系統(tǒng)即分配一個獨立的文件存儲空間。此外，平臺引用Flask自帶的登錄認(rèn)證模塊，調(diào)用其User類。用戶登錄后訪問相關(guān)頁面時，后端會先驗證用戶的登錄信息。這樣可以確保訪問某存儲空間并進行相關(guān)操作的用戶是該空間的主人。驗證通過后，平臺才會將相關(guān)頁面返回給請求用戶。

（二）文件管理

1.個人文件上傳下載

平臺用戶一經(jīng)登錄就擁有個人文件管理權(quán)限，可自主進行文件上傳、下載、刪除等操作。此平臺不僅支持用戶上傳作業(yè)，而且可作為普通云盤使用。中小學(xué)生的電腦操作能力不強，為避免煩瑣的鼠標(biāo)操作，筆者參考常用教學(xué)軟件中的拖曳做法，簡化了學(xué)生操作。此外，由于平臺使用時間較為集中，多數(shù)為上、下課時間段，訪問量波動較大，為避免網(wǎng)絡(luò)資源的浪費，保證學(xué)生用戶操作的穩(wěn)定性和平臺數(shù)據(jù)的安全性，筆者設(shè)計的平臺對用戶上傳文件的格式和大小進行分析限定，控制并行文件上傳數(shù)量，通過后臺對教師用戶和學(xué)生用戶的文件上傳操作采取不同的響應(yīng)策略。

為此，筆者在個人文件上傳下載模塊引入Dropzone.js插件，實現(xiàn)拖曳上傳文件的功能，即文件被拖曳到網(wǎng)頁的設(shè)定區(qū)域內(nèi)便可自動上傳。Dropzone.js是一個開源類庫，具有文件拖曳上傳功能，并且支持用戶預(yù)覽圖片，可訂制，限定上傳的文件擴展名、大小。同時，為了保證文件上傳功能的完備性，筆者在頁面上同時添加一個備用上傳入口，采用html中標(biāo)簽（支持絕大部分瀏覽器），同時添加對文件格式、大小判斷和控制程序，設(shè)定上傳文件的格式和大小。

2.個人文件刪除

為避免出現(xiàn)賬號被他人登錄而導(dǎo)致數(shù)據(jù)損失的問題，筆者進一步保障用戶的文件安全，在平臺中引入“回收站”機制，即刪除文件可找回。平臺設(shè)置了兩道文件保護措施：措施一，設(shè)置刪除文件時彈出警告窗口，確認(rèn)后才可移除文件，避免誤操作刪除文件;措施二，刪除的文件并未立即在電腦中移除，而是將文件移動到平臺“回收站”文件夾中，同時平臺后端可自定義設(shè)置“回收站”保留文件時間。

3.教師（管理員）用戶功能

出于教學(xué)考慮，學(xué)生用戶賬號是班級統(tǒng)一設(shè)置的，密碼可自定義設(shè)置，故筆者將重置賬號密碼的功能集成在教師用戶下以應(yīng)對學(xué)生忘記密碼的情況。此外，教師賬號主要用于管理學(xué)生文件式作業(yè)，如作業(yè)查看、評價，設(shè)置優(yōu)秀作業(yè)展評等。為便于教師進行作業(yè)查看和評價，平臺將教師與任課班級對應(yīng)，兼顧綜合素養(yǎng)課等跨班級上課的需求。評價不僅是評分或者評級，而且有教師對學(xué)生作品的文字點評或者指出其存在問題，以方便學(xué)生改進。同時，平臺集成數(shù)字化學(xué)習(xí)功能，實現(xiàn)師生間數(shù)字化資料的共享，如教師端可以上傳學(xué)習(xí)資料，學(xué)生端可以查看相關(guān)資料，自主學(xué)習(xí)。平臺具有學(xué)習(xí)資料共享功能，賦予教師對不同班級或者年級的查看權(quán)限，即教師可以自主設(shè)定上傳資料對應(yīng)的可查看班級或者年級。筆者設(shè)計了三種查看作業(yè)方式，教師登錄后可在“作業(yè)管理”欄選擇查看方式。

方式一，班級作業(yè)批量下載查看：教師選擇班級和日期后，平臺批量打包該班級學(xué)生在當(dāng)天上傳的文件，可選班級為該教師的任教班級。為方便教師評價作業(yè)，筆者打包下載的班級學(xué)生文件中設(shè)計了班級作業(yè)信息記錄表，同時，為避免出現(xiàn)班級學(xué)生文件重名的情況，打包下載時平臺會自動對各個學(xué)生文件重命名，添加用戶名前綴。班級作業(yè)文件名批量重命名、打包、生成匯總表部分代碼如圖4所示，班級作業(yè)下載操作界面如圖5所示。

方式二，學(xué)生作業(yè)下載抽查：教師輸入要抽查的學(xué)生賬號，選擇查看日期，平臺批量打包該學(xué)生當(dāng)天上傳的文件（包含系統(tǒng)生成的學(xué)生作業(yè)信息記錄表）。

方式三，綜合素養(yǎng)課作業(yè)下載查看：在查看綜合素養(yǎng)課作業(yè)之前，教師先要上傳綜合素養(yǎng)課學(xué)生名單，即在文件信息記錄表中對選課學(xué)生賬號進行標(biāo)記。教師選擇綜合素養(yǎng)課年級和日期，與方式一相同，打包下載學(xué)生文件，生成作業(yè)信息記錄表，對各個學(xué)生文件名添加用戶名前綴避免重名。綜合素養(yǎng)課作業(yè)下載操作界面如圖6所示。

4.學(xué)生用戶功能

學(xué)生使用本平臺，應(yīng)該獲得兩個方面的功能，反饋和分享。除了平臺用戶通用功能以外，針對教學(xué)方面，學(xué)生端應(yīng)該要實現(xiàn)作業(yè)反饋的接收，即查看本人作業(yè)的評價，根據(jù)教師評價，調(diào)整完善自己的作業(yè)作品，繼續(xù)上傳，形成正向循環(huán)。同時，學(xué)生端應(yīng)該擁有下載查看班級優(yōu)秀作品和下載學(xué)習(xí)任課教師上傳的數(shù)字學(xué)習(xí)資源的功能權(quán)限。此外，為便于教師查看作業(yè)情況，教師端也集成了各班級優(yōu)秀作品的查看功能。

四、平臺應(yīng)用效果

目前，新平臺已在三所學(xué)校使用，反響良好，學(xué)生在課堂上使用平臺的意愿強烈，使用率在90%左右。登錄云平臺，逐漸成了很多學(xué)生走進信息教室的第一件事。平臺便捷豐富的功能也激發(fā)了學(xué)生保存上傳文件的熱情。經(jīng)統(tǒng)計，使用平臺后，學(xué)生課堂作業(yè)文件提交率提高了5%～10%，自主存儲除課堂作業(yè)外，其他創(chuàng)作文件的學(xué)生占比由原來的5%提高至15%左右。

一方面，學(xué)生使用平臺，自主管理自己的賬號和文件空間，既可以上傳自己的作品、素材，又可以下載已存儲的文件繼續(xù)創(chuàng)作，同時，學(xué)生可以下載查看班級內(nèi)的優(yōu)秀作業(yè)，通過欣賞、學(xué)習(xí)，他們的信息素養(yǎng)得到了提升。另一方面，學(xué)生在平臺上，自主進行作業(yè)上傳、下載、編輯、再上傳的循環(huán)迭代操作，有效保證了創(chuàng)作的延續(xù)性，再加上“他山之石”展示學(xué)習(xí)的正反饋，學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)作得到了很好的連續(xù)開展。

筆者設(shè)計開發(fā)了基于Flask和SQL的云盤式作業(yè)管理平臺，支持用戶自定義文件并進行上傳、管理。借助平臺，教師可以下載、評價學(xué)生作業(yè)，上傳數(shù)字化學(xué)習(xí)資源;學(xué)生可以查看作業(yè)評價和班級優(yōu)秀作品，獲取數(shù)字化學(xué)習(xí)資源。平臺功能完備，安全性較高，有較好的拓展性和可移植性，得到用戶認(rèn)可，逐步成為教師課堂教學(xué)中作業(yè)管理方面的得力助手。同時，筆者將根據(jù)師生的意見、建議，對平臺功能和界面不斷迭代優(yōu)化，助力學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)、創(chuàng)作。

參考文獻

[1] 李唯.基于SpringBoot的作業(yè)管理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].電腦編程技巧與維護，2020（2）：73-74.

[2] 田洪云.在線作業(yè)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國教育信息化，2009（19）：40-41.

（作者系寧波大學(xué)附屬學(xué)校教師）

責(zé)任編輯：祝元志