基于SSM框架的電氣類課程在線教育平臺設(shè)計

摘要：為促進(jìn)教育模式革新，滿足電氣類專業(yè)人才培養(yǎng)的多元化需求，文章利用SSM框架（Spring+SpringMVC+MyBatis，SSM），開展電氣類課程在線教育平臺設(shè)計。該平臺在硬件設(shè)備架構(gòu)上依托SSM框架，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而軟件設(shè)計方面聚焦于課程發(fā)布與編輯模塊，打造電氣類在線教育數(shù)據(jù)庫，融入學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤與在線考試評估功能，促使平臺實現(xiàn)在線教育功能。測試結(jié)果顯示，設(shè)計平臺中的各功能模塊均通過驗證，即使在并發(fā)用戶增多的情況下，響應(yīng)速度仍穩(wěn)定在6 Hz以上，應(yīng)用效果較好。

關(guān)鍵詞：SSM框架；電氣類課程；在線；教育

中圖分類號：TP311.52" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

教育信息化是教育改革新趨勢，在線教育憑其資源豐富、靈活自主等優(yōu)勢在全球盛行。電氣類專業(yè)在線教育旨在破地域壁壘，傳播優(yōu)質(zhì)資源，用多媒體使電氣理論生動易懂，激發(fā)學(xué)生熱情與創(chuàng)造力。但現(xiàn)有平臺仍有改進(jìn)空間，學(xué)者正積極研究并已取得成果。例如：蔡增玉等^［1］設(shè)計的教育平臺通過虛擬化技術(shù)將教育資源存儲在云端，實現(xiàn)跨時空訪問與學(xué)習(xí)。然而，該平臺存在網(wǎng)絡(luò)帶寬限制，導(dǎo)致訪問延遲等問題；王冬冬^［2］通過MVC架構(gòu)實現(xiàn)前后端分離，構(gòu)建動態(tài)網(wǎng)站和應(yīng)用，實現(xiàn)在線教育平臺設(shè)計，但該平臺面臨性能瓶頸與大規(guī)模用戶并發(fā)訪問的挑戰(zhàn)，應(yīng)用效果不佳。SSM框架作為Java Web開發(fā)中流行的輕量級框架組合，具有高效、靈活、易于擴(kuò)展的特點^［3］，應(yīng)用該框架構(gòu)建在線教育平臺，能夠提高平臺的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。基于此，本次開展基于SSM框架的電氣類課程在線教育平臺設(shè)計研究，以期可提升電氣類課程的在線教學(xué)質(zhì)量。

1 基于SSM框架設(shè)計在線教育平臺硬件架構(gòu)

在本次設(shè)計的在線教育平臺中，硬件包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及客戶端設(shè)備等，共同支持平臺的穩(wěn)定運(yùn)行和用戶訪問^［4］。其中，服務(wù)器憑借計算處理能力和充足的內(nèi)存資源，應(yīng)對高并發(fā)請求與海量數(shù)據(jù)存儲需求。本次基于SSM框架的強(qiáng)大能力，選定Spring作為核心框架，結(jié)合SpringMVC來構(gòu)建高效、靈活的Web層處理機(jī)制，同時采用MyBatis作為持久層解決方案，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的映射與高效訪問^［5］。由此，構(gòu)建的在線教育平臺硬件架構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，該平臺被劃分為多個獨立的硬件層次，每一層服務(wù)于特定的用戶群體與內(nèi)容需求，優(yōu)化平臺在升級、管理及運(yùn)維方面的效率與質(zhì)量。依據(jù)這一架構(gòu)，面對電氣類課程在線教學(xué)中的突發(fā)狀況與故障，平臺能迅速定位并僅針對受影響的層次進(jìn)行維護(hù)，從而增強(qiáng)其運(yùn)行的可靠性^［6］。本次在開發(fā)實踐中，采用前后端分離的先進(jìn)模式，前端采用Vue. js/React構(gòu)建用戶界面（User Interface，UI），后端依托SSM框架提供高效應(yīng)用程序編程接口（Application Programming Interface，API），以此來保障平臺穩(wěn)定運(yùn)行。

2 電氣類課程在線教育平臺軟件設(shè)計

2.1 課程發(fā)布與編輯

在本次設(shè)計的平臺中，教師可用個人賬號登錄電氣課程在線教育平臺，備齊課程資料，在“課程管理”創(chuàng)新課程，填信息，設(shè)屬性，于課程詳情頁上傳視頻、PPT、習(xí)題等資源，附說明，設(shè)權(quán)限，按照章節(jié)組織資源并確定順序要求后，完成提交審核后進(jìn)行課程發(fā)布，其發(fā)布內(nèi)容需要管理員確保合規(guī)后才可對學(xué)生開放，其課程發(fā)布頁面如圖2所示。

課程發(fā)布后，教師可登錄平臺，在“我的課程”中編輯。點擊課程名或“編輯”按鈕進(jìn)入界面，修改基本信息，更新資源，調(diào)整章節(jié)順序。然后，根據(jù)反饋調(diào)整教學(xué)計劃，編輯完成后保存預(yù)覽，確認(rèn)無誤后再次發(fā)布更新課程。

2.2 建立電氣類課程在線教育數(shù)據(jù)庫

建立電氣類課程在線教育數(shù)據(jù)庫旨在為學(xué)生、教師及行業(yè)專業(yè)人士提供集教學(xué)、學(xué)習(xí)、資源共享于一體的平臺，其數(shù)據(jù)庫設(shè)計的首要任務(wù)就是進(jìn)行概要規(guī)劃，識別并定義核心實體，分析各實體的特征屬性及相互的邏輯聯(lián)系。在此框架下，規(guī)劃數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)包括課程的唯一標(biāo)識符course_id，類型為整數(shù)類型（Integer， INT），課程的名稱course_name，類型為VARCHAR（255），課程的詳細(xì)描述course_description，類型為TEXT、授課教師的唯一標(biāo)識符lecturer_id，類型為INT，課程所屬的分類標(biāo)識符category_id，類型為INT，課程的總時長duration，類型為DECIMAL（10， 2），課程的視頻資源鏈接video_url，類型為VARCHAR（255），課程的先修條件prerequisite，類型為TEXT，課程的報名狀態(tài)enrollment_status，類型為ENUM，如“開放報名”“已結(jié)束報名”等。課程創(chuàng)建時間created_at，類型為DATETIME，課程最后更新時間updated_at，類型為DATETIME，課程的難度級別difficulty_level，類型為ENUM，包含如“初級”“中級”“高級”等難度級別以及與課程相關(guān)的資源文件resource_files，類型為JSON，用于存儲課件、習(xí)題等資源的鏈接或內(nèi)容。在完成數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計后，設(shè)計者可從教材、參考書、網(wǎng)絡(luò)等渠道收集電氣類課程資源，對收集的資源進(jìn)行審核，篩選高質(zhì)量內(nèi)容。資源審核完畢后，可對其進(jìn)行分類并賦予恰當(dāng)標(biāo)簽，將資源上傳至數(shù)據(jù)庫中，確保用戶可安全訪問并下載。

2.3 課程學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤與在線考試評估

課程學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤是在線教育平臺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計者利用在線學(xué)習(xí)平臺收集學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度數(shù)據(jù)，可對收集的學(xué)習(xí)進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，評估學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果。計算本次電氣類課程學(xué)習(xí)進(jìn)度的百分比，公式如下：

Q=（MS/M）×100%（1）

其中，MS為已完成的學(xué)習(xí)量；M為總學(xué)習(xí)量。平臺通過計算學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度百分比，幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。計算學(xué)習(xí)效率指數(shù)公式如下：

δ=（Tp/T）×（Kc/Kr）（2）

其中，Tp為有效學(xué)習(xí)時間；T為總學(xué)習(xí)時間；Kc為學(xué)習(xí)成果；Kr為預(yù)期學(xué)習(xí)成果。通過在線考試評估的方式，全面衡量學(xué)生對該平臺使用效果的掌握程度，從而不斷優(yōu)化教學(xué)效果。

為更全面、公平地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，平臺還設(shè)計了在線考試評估系統(tǒng)。在線考試評估系統(tǒng)通過在線教育平臺，公平地評價學(xué)生學(xué)習(xí)成果。本次設(shè)計平臺在線考試評估用例，如圖3所示。

教師可用平臺通過班級群等方式發(fā)通知。考生憑學(xué)號、密碼或人臉識別登錄考試平臺。電氣類課程可設(shè)多套試卷，學(xué)生選卷自測后，系統(tǒng)計時追蹤軌跡，結(jié)束后提交答案。平臺立即反饋成績并分析錯題，幫助學(xué)生定位盲點復(fù)習(xí)。

3 測試分析

3.1 研究對象

為驗證設(shè)計平臺的先進(jìn)性，本次先選取3種平臺用戶角色。一為學(xué)生用戶，選取500名，覆蓋不同年級、不同專業(yè)背景的電氣工程專業(yè)學(xué)生；二為教師用戶，選取50名，具備電氣工程專業(yè)背景，負(fù)責(zé)教授不同課程；三為管理員用戶，選取3名，負(fù)責(zé)平臺整體運(yùn)營與維護(hù)。

將用戶角色作為此次平臺測試的研究對象，為SSM框架的電氣類課程在線教育平臺的測試提供明確的范圍，確保測試的全面性和有效性。

3.2 測試環(huán)境

為確保平臺測試順利進(jìn)行，完成如下測試環(huán)境配置，具體如表1所示。

通過配置和準(zhǔn)備，確保基于SSM框架的電氣類課程在線教育平臺測試的順利進(jìn)行，提高測試效率和準(zhǔn)確性。

3.3 測試結(jié)果

在上述配置的測試平臺中，對在線教育平臺的部分功能測試，測試結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2可知，采用SSM框架構(gòu)建的電氣類課程在線教育平臺，所有功能模塊均通過測試驗證，表明該平臺在性能上表現(xiàn)優(yōu)異，展現(xiàn)出顯著的應(yīng)用潛力。文章采用對比分析法，將本文的基于SSM框架的在線教育平臺（平臺A）與云存儲的在線教育平臺（平臺B）、基于Django框架的在線教育平臺（平臺C）進(jìn)行性能對比。通過模擬不同規(guī)模的并發(fā)用戶訪問場景，設(shè)定為100至600人的遞增區(qū)間，進(jìn)行使用測試。利用矩陣實驗室（Matrix Laboratory， MATLAB）作為數(shù)據(jù)分析工具，量化各平臺在不同并發(fā)量下的響應(yīng)速度。在模擬的并發(fā)訪問場景下，本文的SSM框架的在線教育平臺（平臺A）展現(xiàn)出顯著的響應(yīng)速度優(yōu)勢。隨著并發(fā)用戶數(shù)量的逐步攀升，平臺A的響應(yīng)速度非但未減，其可達(dá)到6 Hz以上的高效區(qū)間，表現(xiàn)明顯優(yōu)于對比的另2種平臺。由此證明平臺A在設(shè)計上具備出色的響應(yīng)速度與擴(kuò)展能力，即便在面臨高并發(fā)訪問挑戰(zhàn)時，也能有效擴(kuò)容并維持高效運(yùn)行，確保用戶體驗的流暢性。

4 結(jié)語

在電氣類課程教育領(lǐng)域，基于SSM框架的在線教育平臺設(shè)計不僅是一次技術(shù)創(chuàng)新的嘗試，更是推動教育模式轉(zhuǎn)型升級的重要一步。通過本文的研究，該平臺實現(xiàn)高度的模塊化、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，為電氣類專業(yè)知識的傳播與學(xué)習(xí)搭建堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

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（編輯 王永超）

Design of online education platform for electrical courses based on SSM framework

YU" Xiuming， SONG" Dan， SHA" Sha

（School of Electronic Engineering， Changchun Electronic Science and Technology Institute， Changchun 130012， China）

Abstract： In order to promote educational model innovation and meet the diversified needs of talent cultivation in electrical engineering， this article uses the SSM framework to design an online education platform for electrical courses. The platform relies on the SSM framework in hardware device architecture to ensure stable system operation， while software design focuses on course publishing and editing modules， creating an electrical online education database， and integrating learning progress tracking and online exam evaluation functions to enable the platform to achieve online education functionality. The test results show that all functional modules in the design platform have been validated， and even with an increase in concurrent users， the response speed remains stable at above 6 Hz， indicating good application effectiveness.

Key words： SSM framework; electrical courses; online; education