氣象海洋保障課程案例教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建及其應(yīng)用

李 娜，李昀英，黎 鑫，張 潮

（國防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院 湖南 長沙 410073）

案例教學(xué)系統(tǒng)是案例教學(xué)的有力支撐，案例教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)是實(shí)施案例教學(xué)的有利條件。為了更好地實(shí)現(xiàn)氣象海洋保障課程案例教學(xué)的效果，必須研究如何構(gòu)建案例教學(xué)系統(tǒng)，解決案例教學(xué)信息化的問題。目前主流的教學(xué)互動(dòng)類系統(tǒng)有雨課堂、學(xué)習(xí)通、騰訊課堂等，視頻會(huì)議類系統(tǒng)有騰訊會(huì)議、Zoom 會(huì)議、釘釘視頻會(huì)議等，均能夠解決傳統(tǒng)課程的線上展示問題，并借助白板、麥克風(fēng)等設(shè)備進(jìn)行討論和協(xié)作交互，但不利于氣象海洋保障案例的管理和教學(xué)過程的管理[1]。因此，需要自主研發(fā)適合氣象海洋保障課程的案例教學(xué)系統(tǒng)，加強(qiáng)案例教學(xué)全過程信息化管理，從而提高案例教學(xué)質(zhì)量。

1 案例教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 功能設(shè)計(jì)

氣象海洋保障課程案例教學(xué)系統(tǒng)的功能需求是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和先進(jìn)的開發(fā)平臺上，利用現(xiàn)有的軟件，結(jié)合打分算法，開發(fā)一個(gè)具有開放體系結(jié)構(gòu)的、易擴(kuò)充、易維護(hù)、具有良好人機(jī)交互界面的案例教學(xué)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)氣象海洋保障課程案例管理和教學(xué)管理。此系統(tǒng)的使用者分為管理員、教員和學(xué)員三種不同的角色。管理員角色具有案例管理和系統(tǒng)管理功能，可以錄入和修改案例，并可以對教員信息、學(xué)員信息、專業(yè)期班、案例角色、案例類型以及系統(tǒng)自動(dòng)打分算法進(jìn)行管理操作[2]。教員角色具有案例管理和教學(xué)管理功能，可以錄入和修改案例，并可以設(shè)置教學(xué)任務(wù)、教學(xué)階段、教學(xué)進(jìn)度、查看學(xué)員分組、布置案例作業(yè)、批改案例作業(yè)、案例打分、查詢成績等。學(xué)員角色具有任務(wù)查詢功能，可以進(jìn)行案例查詢、案例作業(yè)查詢、提交案例作業(yè)、臺長打分、成績查詢等。總體來講，案例教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是功能完善、界面友好、運(yùn)行穩(wěn)定，為氣象海洋保障課程案例教學(xué)實(shí)施提供良好的支撐條件，提升課程管理效率、教學(xué)效率、學(xué)習(xí)效率[3]。

1.2 功能指標(biāo)

基于氣象海洋保障課程案例教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，其主要功能指標(biāo)設(shè)計(jì)如下：①具有氣象海洋保障案例（庫）管理功能，能夠按照設(shè)計(jì)的氣象海洋保障案例庫模板添加、修改、刪除、查詢、使用案例，配置案例基本信息與相關(guān)資源；②具有課程管理功能，能夠添加、修改、刪除課程，配置課程教員、學(xué)員等基本信息；③具有案例作業(yè)管理功能，能夠添加、修改、刪除、提交、批改作業(yè)，配置案例作業(yè)基本信息與成績統(tǒng)計(jì)，支持上傳與下載WORD、PPT、EXCEL、JPEG、PNG 等格式的作業(yè)資源；④具有引導(dǎo)用戶進(jìn)行下一步操作的信息提示功能，能夠在瀏覽器頁面提示用戶下一步如何操作本機(jī)指定的軟件進(jìn)行后續(xù)作業(yè)；⑤具有用戶管理功能，能夠添加、修改、刪除、分組用戶，填寫修改用戶信息，初始化密碼，分配角色等；⑥具有用戶權(quán)限管理功能，包括對不同課程、案例推進(jìn)過程的操作許可，不同角色的模塊操作權(quán)限等。支持對權(quán)限進(jìn)行單獨(dú)、批量授權(quán)和批量取消授權(quán)。⑦具有日志管理功能，能夠建立用戶日志以及系統(tǒng)日志，用戶日志記錄用戶名、操作、操作對象、操作時(shí)間以及登錄IP，系統(tǒng)日志記錄系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行的情況，包括內(nèi)部信息、警告、異常等；⑧支持同時(shí)在線人數(shù)不少于200 人[4]。

2 氣象海洋保障案例教學(xué)系統(tǒng)研發(fā)

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

氣象海洋保障課程案例教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行編程開發(fā)的各功能模塊要求使用組件式開發(fā)模式，各功能模塊單獨(dú)分開，互不影響程序運(yùn)行過程，業(yè)務(wù)邏輯聯(lián)系緊密的業(yè)務(wù)在程序設(shè)計(jì)上不相互級聯(lián)，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的健壯性。系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)和mybatis-plus 框架（總體架構(gòu)如圖1 所示），分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)傳輸層和數(shù)據(jù)層5 層，系統(tǒng)信息顯示、業(yè)務(wù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)庫操作完全分離；利用ORM 技術(shù)和element-UI 組件庫，以及富文本框等功能，提供了ActiveRecord 的支持，支持跨平臺運(yùn)行的需要，具備可分布性強(qiáng)、維護(hù)升級簡單且成本相對較低等優(yōu)點(diǎn)[5]。

2.2 系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行

氣象海洋保障課程案例教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行需求，在硬件環(huán)境方面，服務(wù)器CPU 不低于英特爾酷睿主頻3.40GHz，內(nèi)存不小于16GB RAM，硬盤為1TB 3.5 英寸SATA（7,200 Rpm）或以上，客戶機(jī)不低于英特爾酷睿主頻3.40GHz，內(nèi)存不小于8GB RAM，硬盤為1TB 3.5 英寸 SATA（7,200 Rpm）或以上；在軟件環(huán)境方面，服務(wù)器操作系統(tǒng)為Windows7、Windows10、Windows Server2012或以上，運(yùn)行環(huán)境為JDK1.8、Idea2020.2，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為MySQL5.7.30 或以上，客戶機(jī)操作系統(tǒng)為Windows7、Windows10 或以上，瀏覽器推薦使用Chrome 最新版[6]。

氣象海洋保障課程案例教學(xué)系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的登錄賬戶判斷出用戶的角色類型，從而打開相對應(yīng)的角色（管理員、教員、學(xué)員三種類型）界面。在登錄界面輸入賬號和密碼，點(diǎn)擊登錄按鈕即可進(jìn)入相應(yīng)的操作系統(tǒng)，不同的角色可訪問的權(quán)限不同，不同的角色能夠操作的功能也不同。下面分別介紹管理員、教員和學(xué)員的權(quán)限和具體操作[7]。

管理員權(quán)限與操作。管理員賬戶包含案例管理和系統(tǒng)管理兩大權(quán)限，其中案例管理包括氣象海洋保障案例的添加、查看詳情、預(yù)覽、修改的操作；系統(tǒng)管理分為教員管理、學(xué)員管理、專業(yè)期班、角色管理、案例類型和配置等操作，其中教員管理功能有數(shù)據(jù)的添加、教員批量注冊、修改教員信息和密碼的操作，學(xué)員管理功能有數(shù)據(jù)的添加、批量注冊、修改信息和密碼的操作，專業(yè)期班功能有數(shù)據(jù)的添加、修改的操作，角色管理功能有數(shù)據(jù)的添加、修改的操作，案例類型功能有數(shù)據(jù)的添加、修改的操作，配置功能有案例考核打分算法的管理操作[8]。

教員權(quán)限與操作。教員賬戶包含案例管理和教學(xué)管理兩大權(quán)限，其中案例管理功能跟管理員界面中一致，包括氣象海洋保障案例的添加、查看詳情、預(yù)覽、修改的操作；教學(xué)管理負(fù)責(zé)對教學(xué)任務(wù)的添加、修改、教學(xué)階段管理、新建教學(xué)階段、查看任務(wù)詳情、新增教學(xué)子階段、子階段操作提示、修改子階段、進(jìn)度控制、分組查詢、案例作業(yè)查詢、布置案例作業(yè)、查看案例作業(yè)詳情、修改案例作業(yè)、批改案例作業(yè)、期班總體成績查詢、個(gè)人成績的操作等方面進(jìn)行信息化管理[9]。

學(xué)員權(quán)限與操作。學(xué)員賬戶包含任務(wù)查詢權(quán)限，負(fù)責(zé)對教學(xué)階段、學(xué)員分組、修改分組、分組查詢、分組詳情、作業(yè)查詢、臺長打分、作業(yè)詳情、個(gè)人上傳案例作業(yè)、小組提交案例作業(yè)、成績詳情等方面進(jìn)行信息化管理。

3 案例教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用

依托氣象海洋保障課程案例教學(xué)系統(tǒng)，管理員、教員和學(xué)員根據(jù)對應(yīng)權(quán)限協(xié)同開展案例教學(xué)。教員根據(jù)氣象海洋專業(yè)人才培養(yǎng)方案和氣象海洋保障課程教學(xué)計(jì)劃新建教學(xué)案例，構(gòu)建若干個(gè)不同知識點(diǎn)教學(xué)需要的氣象海洋保障案例教學(xué)資源庫，包括案例簡介、案例圖片、案例過程和參考資料等教學(xué)資源，并根據(jù)授課期班新建教學(xué)任務(wù)，可選擇使用一個(gè)或多個(gè)案例，分配不同的權(quán)重開展案例教學(xué)準(zhǔn)備，課前提前推送案例學(xué)習(xí)計(jì)劃及學(xué)習(xí)內(nèi)容供學(xué)員進(jìn)行預(yù)習(xí)，課中講解案例、指導(dǎo)與監(jiān)督案例討論、發(fā)布案例作業(yè)、組織匯報(bào)交流并總結(jié)講評，課后評閱案例作業(yè)、成績匯總和發(fā)布，并根據(jù)學(xué)員學(xué)習(xí)效果和反饋意見對案例資源進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整；學(xué)員課前查詢案例和分組情況，了解案例背景和任務(wù)，掌握相關(guān)資源，提前分析案例中的問題，課中以組為單位集中討論、案例作業(yè)及匯報(bào)交流，課后查詢案例成績；管理員進(jìn)行用戶管理、權(quán)限管理、日志管理、數(shù)據(jù)字典、統(tǒng)計(jì)分析、教學(xué)材料歸檔等任務(wù)。

4 結(jié)語

案例教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了氣象海洋保障課程管理、案例（庫）管理、案例作業(yè)管理、引導(dǎo)用戶、用戶管理、用戶權(quán)限管理、日志管理、多用戶同時(shí)在線、匯報(bào)課件上傳與下載等多種功能，對教學(xué)全過程實(shí)施一體化集成管理，降低了教員的工作量，提高了案例教學(xué)的效率和管理精度；對學(xué)員學(xué)習(xí)進(jìn)程進(jìn)行有效記錄，及時(shí)督促學(xué)員按時(shí)保質(zhì)保量完成案例作業(yè)，調(diào)動(dòng)學(xué)員案例學(xué)習(xí)的積極性和案例討論的參與度。系統(tǒng)界面簡潔、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡便，有效提高了氣象海洋保障課程案例教學(xué)環(huán)節(jié)的信息化水平。