“互联网+”模式下的实践教学管理系统设计

吴志明，尹晓琦

(1.淮阴工学院 计算机与软件工程学院，江苏 淮安 223003；2.淮阴工学院 电子信息工程学院，江苏 淮安 223003)



“互联网+”模式下的实践教学管理系统设计

吴志明1，尹晓琦2

(1.淮阴工学院 计算机与软件工程学院，江苏 淮安 223003；2.淮阴工学院 电子信息工程学院，江苏 淮安 223003)

摘要：为了提高实践教学管理的便捷性，采用移动APP开发技术，开发基于手机和平板等移动终端的实践教学管理系统。移动APP提供实践教学中学生签到、实践教学任务布置与提交以及学生评教等功能，优化实践教学管理模式，提高学生实践学习的便利性，改善实践教学管理质量，对“互联网+”模式下的实践教学管理具有较高的实际应用价值。

关键词：互联网+；实践教学；教学管理；系统设计

0引言

随着中国经济的发展，在校大学生手机与移动终端的大量普及，目前有较为低廉的3G、4G流量资费，加上绝大多数高校建成了无线数字化的校园网，移动APP在各行各业中的应用已经越来越普及。目前，中国的所有高校都建设有教务系统，有大量的教学资源在校园网络中被数字化应用。针对实践教学信息化的研究国内外都比较活跃，如基于.NET 2.0框架的实践教学管理系统[1]，在线实验系统研究[2]，工程实践能力培养研究[3]，实践教学模式研究[4]，评价模型研究[5]，基于Android的APP开发[6]。目前国际上在实践教学管理的最新研究热点非常分散，如基于内容管理策略研究[7]，无线环境下的嵌入式课程平台研究[8]，移动短消息在教学中的应用[9]等等。

本文就应用广泛的Android与IOS系统，给出实践教学管理系统的移动APP设计方案，包括教师应用APP，主要为教师提供实践教学任务的学生签到及实践教学任务的作业布置与评分等应用功能，另外可以通过移动端APP或以微信订阅号的方式查看学生的反馈情况。系统的另一功能是学生移动端APP应用程序，学生可以通过APP或者微信订阅号查看自己的签到状况、实践教学任务作业布置情况和各次作业的评分，另外，可以实现对实践教学进行反馈与评价等功能。

1系统功能需求分析

1.1实体关系分析

学生客户端APP的实践教学管理是学生学习任务的查看，通过身份验证后完成相应的功能，包括登录、签到、实践教学任务和评分，以及与教师的互动功能。教师可以通过移动端APP或微信订阅号实时了解学生的实践教学任务完成情况以及学生对实践教学的反馈意见与要求等。系统采用UML建模的E-R图，如图1所示。

图1　系统总体E-R图

(1)移动APP端登录：实现学生的身份认证。移动APP利用手机客户端的3G/4G或者WiFi网络把学生的学号以及密码用网络传给远程服务器，通过服务器的数据库查询操作，如学号与密码是否与数据库存储数据匹配等，可以将学生的信息以及数据库的内容传递给手机端的使用者，如果不匹配，那么就会返回错误的信息，提示使用者出现错误。

(2)学生登录通过验证后，登录移动APP的主界面，通过签到查询菜单提供的签到查询功能来查询自己的每一个实践教学环节和每一次的签到时间，学生可以根据自定义的实践教学环节查询条件，查看符合设定的实践教学环节的考核时间以及相应的签到情况。

(3)反馈功能就是学生向教师提出意见以及建议，学生将想要反馈的意见留言给对应的任课老师，并可以查询、修改以及删除留言，教师也可以利用客户端去查看学生的留言状况。

1.2数据流分析

(1)学生通过移动端APP登录，通过学号和密码验证其身份，数据流图如图2所示。

图2　学生APP身份认证数据流图

(2)移动APP学生签到功能则通过移动APP签到功能菜单中的实践教学任务表来实现。学生通过身份认证后，学号信息会记录在移动端APP设定的加密文件中，学生通过APP端的查询菜单输入当前的查询条件，点击确定后，根据签到任务进入签到的功能，选择签到功能按钮，签到数据自动上传到服务器端；根据学号查询签到情况，选择查询条件，选择实践环节名称，选择签到情况，由远程服务器反馈该学号在该实践教学环节下的考勤数据，该查询功能也可以通过微信订阅号实现。APP端的签到功能数据流图如图3所示。

图3　学生APP签到数据流图

(3) 移动客户端APP身份验证后当选择实践教学任务菜单时，学号信息同样会记录在移动端APP设定的加密文件中，学生通过选择查询条件中的实践教学任务列表，根据学号以及实践教学任务名称来查询数据库中该学生的实践任务内容，显示出查询到的相关实践教学任务，对于学生选择的实践教学任务列表下某一个作业菜单，服务器端则根据学号和实践教学任务列表反馈该学生的实践作业得分情况，并通过APP端的消息框给出，该功能也可以通过微信订阅号实现。实践教学任务中的部分核心功能数据流程如图4所示。

图4　学生APP实践教学核心任务数据流图

(4) 学生通过移动端APP登录，通过选择本学期的实践教学任务就可以选择需要反馈的实践教学环节，根据数据库匹配到的相应实践教学任务，进入反馈界面，选择直接对课程信息添加反馈，当然也可以用修改以及同意其他反馈信息来反馈情况，这样就可以完成相关的反馈操作，获得的数据就可以上传至远程数据库。教师通过移动端的APP或通过微信订阅号可以设定实践教学任务查询条件，远程数据库根据查询条件回传所有学生具体的反馈数据。实践教学反馈数据流图如图5所示。

图5　APP实践教学反馈数据流图

2系统设计

2.1数据关系设计

对于实践教学管理系统的学生客户端实体联系的实体对象主要包括学生和班级以及实践教学课程，还有签到记录和实践教学任务的作业，另外主要是互动部分，也就是留言板实体和教师实体。班级、签到记录和学生之间，教师和作业、学生留言、签到记录之间，课程与教师之间，课程和作业之间，学生和留言记录之间都是一对多的关系。由于每个实践教学课程都可以由很多学生来选，所以系统中每个学生可以选不同的实践课程，因此，它们两者之间是多对多的关系；但是由于每个实践教学环节要求每个学生都要评分，所以对于实践教学任务的作业和学生之间也应该有相应的关系，每个实践教学任务的作业是选修该实践教学任务的教学班中所有学生的信息，然而，每个学生也可以有很多实践教学任务的作业，因此，实践教学任务中的作业和学生之间的关系是多对多的。实践教学管理系统的实践教学任务E-R图如图6所示。

图6　学生APP实践教学任务E-R图

(1)签到记录包括学号、班级编号、点击签到按钮的日期及实践教学任务名称四个属性组成。

(2)留言记录包括留言编号、学号、班级编号、日期与时间、实践教学任务名称和反馈内容六个属性组成。

2.2数据表设计

根据图6的实体和属性集就可以建立相关联的数据库表的结构，实践教学管理系统的学生客户端APP主要用到的数据库表结构设计如下。

(1)学生基础信息表(studentBaseInfo)包括学号、姓名、密码和班级编号四个字段。其中，学号是主键，在APP学生客户端需要通过远程服务器的学生基础信息表查询学号来验证学生信息的合法性，并将查询结果反馈到学生APP客户端。学生基础信息表如表1所示。

表1　学生基础信息表

(2)班级基础信息表(classBaseInfo)包括班级编号与班级名称两个字段，其中，班级编号是主键。无论学生APP还是教师APP都需要使用classBaseInfo表。班级基础信息表如表2所示。

表2　班级基础信息表

(3)课程基础信息表(courseBaseInfo)包括实践教学任务编号、实践教学任务名称和课程性质三个字段。无论是查询签到的信息，作业信息还是反馈信息，都需要选择课程，所以课程表是基础表之一。课程基础信息表如表3所示。

表3　课程基础信息表

(4)实践任务选课表(practiceCourseSelect)主要包括学生编号、实践教学任务编号及上课地点三个字段，其中，学生编号与实践教学任务编号都是主键。由于学生和实践教学任务之间是多对多的关系，所以选课表非常重要，它是建立studentBaseInfo表和courseBaseInfo表之间关联的必不可少的因素。实践任务选课表如表4所示。

表4　实践任务选课表

(5)实践教学作业任务表(practiceHomework)包括实践教学作业任务编号、实践教学任务编号、班级编号、截止时间及作业内容五个字段，其中，作业编号是主键。Hwid采用指导编号，编号规则是courseid+五位自增序列号。实践教学作业任务表如表5所示。

表5　实践教学作业任务表

(6) 实践教学作业批改表(homeworkCorrecting)包括实践教学作业编号、学号和分数三个字段，其中，实践教学作业编号和学号是主键。分数可以选择百分制、十分制或者五分制。实践教学作业批改记录如表6所示。

表6　实践教学作业批改记录表

(7)签到记录表(signRecord)学号、实践教学任务名称、时间、班级编号及签到状态等，其中，学号与实践教学任务名称是主键。签到记录表如表7所示。

表7　签到记录表

2.3程序设计与安全措施

(1)全局变量：学生的学号studentid、姓名studentname都是全局变量，在APP端查询功能的实现上是必不可少的数据，学生所在班级编号要传递到classid中。同样，在APP功能菜单中选择查询事件教学任务时，需将时间教学任务的名称传递到coursename变量中，通过接受coursename变量的值来调用其他函数。

(2)类设计：一个activity的package内包括所有的Activity类，DAO的package包含所有的数据库调用函数， model的package中是结构类。

(3)必须遵循软件工程的理论，函数和类的注释必须通俗易懂，执行行业规范。

(4)APP端存储的学号数据必须以加密方式与文件方式存储，且文件的目录层次要足够深。

(5)数据库中密码信息采用MD5或其他方式加密，并注意数据的冗余。

(6)函数的参数传递控制在3～5层，增加代码的可读性。

(7)服务器端接收APP客户端请求或者发送数据或者指令的端号应采用保留端口号，建议使用4500～8000之间的2个数值。

3系统实现

移动APP主要实现的功能是信息数据的装箱传出，包括下载与更新数据表的记录数据。通过身份认证程序检查系统当前请求登录的用户是否为合法用户，如果认证数据不正确就必须反馈提示错误的信息，而且客户端Toast就会给出错误提示，如果身份认证数据正确，应提示登陆成功，这时客户端APP应把学号加密后存储在移动端的加密文件中，同时传递给studentid参数，然后将学生姓名传递给studentname，接着还会把班级号传递给classid，之后才可以调用APP应用程序的功能界面并进行相应的功能操作。

Socket是用来建立并传输移动端APP与远程服务器端的信息数据。但在移动APP端要有Socket对象信息，而远程服务器端也同样需要ServerSocket类对象，远程服务器端的ServerSocket通过查看应用层所设定的端口号(如6666)，监听到移动端APP通过连接到服务器端的网络发送的请求Socket，移动端与服务器端建立的是双向数据通道，他们实现双向的数据传输。移动端发送需要用到I/O流中的OutputStream，然后通过OutputStream将数据发送给远程服务器，远程服务器端通过InputStream来读取移动端中调用OutputStream所写入的数据内容，服务器端接着使用OutputStream输出信息，然后移动端通过InputStream把远程服务器端通过OutputStream所写入的信息读取出来。

实践教学任务的作业模块主要功能是管理合法用户的实践任务完成情况，学生可以通过移动APP端相应的功能菜单，通过选择相应的实践教学任务，查看对应实践教学教师所留作业内容和截止时间，并在完成后查看分数。通过检索数据库得到已经成功登陆的学生当期所学课程，找到学生得分后显示question和score的内容。

远程服务器通过检索学生当期所学实践教学任务的课程名称，并将其传递给ComboBox，选择相应的实践教学任务，在数据库执行查询完成后再进行页面的刷新操作，服务器将检索到的结果通过APP与远程服务器预先建立的信道输出到APP对应的实践教学任务作业得分页面，如图7所示。

图7　实践教学作业查询页面

4结束语

为了适应“互联网+”环境下的实践教学管理，本文系统地设计了学生移动客户端APP的相关核心功能。学生用户可以通过移动客户端APP借助3G/4G或者WiFi等网络实现身份认证后登录、查看当前学期的实践教学课程的签到情况，查询每个实践教学任务教师所布置的作业和各实践教学任务作业自己的得分情况，以及对学生与教师进行反馈信息的添加，删除和修改等。系统实现采用了C/S和B/S混合模式，并且所有的查询功能也可以通过关注微信公众号实现，另外，系统设计在数据库安全性等方面需要进一步考虑。

参考文献:

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(责任编辑：孙文彬)

System Design for Practice Teaching Management on "Internet Plus"

WU Zhi-ming1，YIN Xiao-qi2

(1.Faculty of Computer and Software Engineering, Huaiyin Institute of Technology,Huai'an Jiangsu 223003,China;2.Faculty of Information Engineering, Huaiyin Institute of Technology,Huai'an Jiangsu 223003,China)

Abstract:In order to improve the convenience of practical teaching management and facilitate the implementation of practical teaching of teachers and students everywhere as well, depending on the development of mobile APP technology, a convenient and efficient teaching practice management system was proposed, which could be used on mobile phones or tablets, becoming inevitable in "internet plus" today. The proposed APP provided many functions such as practical teaching middle school attendance, practice teaching assignments and students' evaluation of teaching, and it optimized the management mode of practice teaching, enhanced the convenience of the students' practical learning, and improved the management quality of practical teaching. It has a high reference value for practice teaching management on the "internet plus" mode.

Key words:internet plus;practical teaching;teaching management;system design

收稿日期：2016-03-29

基金项目：江苏省高等教育教改研究立项课题(2015JSJG130)

作者简介：吴志明(1959-),男,江苏淮安人，实验师,主要从事计算机应用技术研究。

中图分类号：TP311.1

文献标识码：A

文章编号：1009-7961(2016)03-0014-05