计算机实验的自助学习平台设计与实现

2016-10-18 07:48李勤师维
现代计算机 2016年16期
关键词:控件习题资料

李勤,师维

(四川大学计算机学院,成都610065)

计算机实验的自助学习平台设计与实现

李勤,师维

(四川大学计算机学院,成都610065)

目前,传统的被动教学方式不能满足高校学生的学习需求。学生对网络为主导的自助学习模式的接受程度越来越高。然而,计算机实验课程环境搭建复杂,学习资料分散,问题个性化。基于这些特点,设计并实现一个信息化自助学习平台,由此提供整合的课程资料、软件工具和习题,重点解决自学过程中针对性问题的解答途径。该平台具有拓展性,能适用于其他相关的学科课程。

自助学习;计算机实验;系统设计

0 引言

传统的高校教学模式主要依赖于教师传授和教材辅助。在整个教学过程中,学生处于被动接受的状态。这打击了其主动性,制约了隐形知识的挖掘,限制了创造性的发挥。随着新媒体技术的发展和网络的普及,当代大学生的学习模式正在变化。一项针对高校学生的调查显示[1]:当学习遇到困难时,42.9%的学生首先想到利用网络寻找问题的答案,29.3%的学生倾向于请教教师和同学,15.2%的学生把教材作为获取知识的首要途径,11.6%的学生认为图书馆查阅资料是解决问题的第一方式,0.4%的学生放弃解决问题。由此可见,自助学习已经成为高校学生广泛接受的一种学习模式。

基于以上现状,系统尝试针对计算机专业的实验课程,设计和实现一个内容整合、交流灵活、信息畅通的自助学习平台。

1 系统分析

自助学习的过程中,学生面临各种阻碍。上述调查发现,70.2%的学生在自主学习的过程中搜索到的可用资源不到50%,只有6.2%的学生得到的可用资源到达80%以上。知识获取是大多数自助学习的学生面临的一个突出问题。目前,各高校已有的自助学习系统主要提供电子教学材料,如教师的课件、教案等。部分系统提供网络资源辅助[2],主要内容为课程相关练习和网站链接。还有部分系统设计了对自助学习结果的测试功能[3],便于教师适时调整教学内容和进度。就计算机专业的实验课程特点而言,工具软件多、环境配置杂、编程错误个体化。常规的自助学习系统导致以下几个问题:第一,灵活知识得不到准确解答;第二,缺乏思路引导,导致知识点生硬难理解;第三,网络资料内容繁多,错误层出不穷。

因此,系统设计为学生和教师共同参与,以学生自主学习为主,教师指导为辅的学习平台。学生自学方式为资料阅读、工具下载、习题练习和求助。学习资料由教师提供,包括教学材料和扩展学习资源。当遇到无法通过教材、网络等解答难题时,学生可向其他同学和教师求助,使得更有效、准确地解答。

2 系统设计

2.1模块设计

计算机专业的实验课程是理论课程后续的实践课程。系统设计为由教师提供相关资源,避免了网络上相同软件版本杂、病毒多的问题,免去学生寻找和拷贝资源的困难。同时,教师配套录入实验习题和拓展思考题,让学生有自主动手的方向,有助于巩固和提高理论课程所学知识。实验课程与其他课程最大的区别在于实验课程注重实践操作,但实践操作中出现的问题往往不能在课本甚至网络上找到答案。并且,很多时候这些问题不单单可以通过文字描述表达清楚的。然而,同一阶段进行实验的同学和教师最能了解学生的问题,系统由此设计基于文字和截图的相互求助的功能。

系统根据课程特点,遵循模块间低耦合、模块内高聚合的原则,按用户类别设计功能模块如图1所示。

图1 

(1)资料模块。它包括课程资料和相关实验工具的上传和下载。教师登录到系统,录入课程信息,并上传课程资料和实验工具;学生根据课程、教师等信息查找所需资源,并实现下载。

(2)习题模块。教师针对课程和章节信息实现习题、提示、答案的录入或批量导入;学生根据教学进度查阅习题和答案。

(3)求助模块。学生可输入求助问题,包括求助题目、关键字、问题描述和实验中的相关截图信息。系统根据关键字查询类似问题,辅助学生解决。学生也可发布新问题,指定同学或教师回答。同学或教师收到求助信息,填写应答信息。应答信息包括文字表述、链接或截图等。学生若不满意应答内容可再次发起提问。

(4)系统模块。该模块供管理员使用。主要功能为用户管理,分别完成对学生、教师和管理员的权限管理。

2.2类的设计

系统的主要类有用户、课程、资料、习题、问题、做题记录、应答信息等,类图如图2所示。用户通过用户ID和密码实现系统登录。管理员、教师和学生继承用户类。管理员通过方法调用实现对用户信息的管理操作。教师和学生由课程进行关联。教师和学生能分别对资料、习题和问题进行操作。教师实现资料和习题录入,以及问题的应答。学生实现资料和习题查找下载,以及求助提问。做题记录和应答信息通过成员变量分别与习题和问题关联。

2.3数据库设计

系统基于关系数据库建立。根据模块的设计,主要创建的数据表为管理员信息表、学生信息表、教师信息表、课程信息表、选课信息表、资料信息表、习题信息表、求助问题表、应答信息表。具体如下:

表1 

3 系统实现

系统采用B/S结构,将系统功能实现的核心部分集中到服务器上,简化用户使用操作。用户通过终端浏览器发出HTTP请求数据包,系统处理请求并结合浏览器的脚本语言做出响应。它包含三层结构[4-5]:数据服务层、业务逻辑层和表示层。数据服务层处理数据,并提供相应的数据结果;业务逻辑层对事务进行处理,并将处理后的请求交由数据服务层进行数据处理,返回数据封装为应用服务组件;表示层实现系统界面的显示,并对用户提供界面交互。

在开发中,系统基于.NET Framework框架实现。前端集成开发环境选用Visual Studio 2010,后台数据库为SQL Server 2005,基于IIS 6.0发布。

图2 

3.1用户管理模块的实现

系统通过ASP.NET提供的支持用户、角色和配置文件的应用服务程序实现用户管理。ASP.NET包含一个SQL Server Provider,从而允许成员服务与SQL Server数据库通信。通过应用服务程序与Provider的通信,登录的各个控件最终将用户相关数据存储到后台数据库。SqlMembershipProvider处理创建用户、登录和密码重置的成员服务。SqlRoleProvider处理角色相关的任务。

3.2资料模块和习题模块的实现

资料模块包括教师上传和管理,学生查看和下载两个主要部分。数据的更新和显示是该模块的核心部分。数据源控件从数据库检索数据,然后将其提供给数据绑定控件。数据源控件SqlDataSource创建数据驱动的Web功能页面。数据绑定控件DetailView和Grid-View控件指明SqlDataSource控件需要进行的数据操作。DetailView控件实现单项记录的显示,GridView控件实现记录列表的显示、编辑、删除、排序。除此之外,列表还需建立筛选器。例如,当学生从DropDownList里面选择资料类型后,GridView控件只显示所选类型的资料。为了筛选数据,使用SqlDataSource控件的元素,代码如下:

ConnectionString="<%$my_connection_string%>"

SelectCommand="SELECT*FROM[tbl_ressource] WHERE([TypeID]=@TypeID)">

PropertyName="SelectedValue"Type="Int32"/>

习题模块的实现类似于资料模块,都具有显示、编辑、删除、排序和筛选功能。但习题模块需要建立习题答案对应的数据库表,并增加习题作答、查询等相关界面。

3.3求助模块的实现

学生求助模块是系统最重要的一个部分。根据系统设计,该模块要实现学生对教师和其他同学的求助功能。学生在进行求助之前将向系统查询是否存在类似相关问题,再由学生选择决定是否需要进行求助。当求助无人应答或答案不能解决学生的问题时,学生可对问题进行修改,并再次发起求助,直到得到满意答案为止。求助流程如图3所示。

图3 

系统查询是否存在类似相关问题时,将根据录入的关键字自动对解答库进行站内搜索。解答库列表question_list建立以下四个项目:ID(问题ID)、title(问题题目)、keyword(问题关键字)、URL(问题链接地址)。搜索程序对title和keyword进行搜索,代码如下:

发出求助问题后,问题ID和指定求助人ID在表tbl_question中关联。指定人的解答界面查询对应问题ID,予以显示。若无指定求助人,求助人ID将为所有教师和学生的ID段,即教师和学生都将收到求助信息。得到满意解答后,系统将解答的问题录入question_list中,代码如下:

4 结语

本文结合计算机专业的实验课程特点,设计了一个资源集合、师生共筑的自助学习平台。平台采用B/S结构,实现了课程资料和工具的提供,习题和答案的查看,以及问题求助功能。通过求助的方式重点解决了自学中针对性问题的解答途径。该系统旨在解决实际问题,但它不仅适用于单门学科,还具有推广性。系统可以融合所有涉及资源整合的课程,以门户形式供学生查询、下载和交流,对其他学科具有参考和实用价值。

[1]罗林.基于知识管理的网络自主学习平台研究[D].重庆:西南大学,2010.

[2]吴春华.基于Web的英语自助学习系统的设计与实现[D].四川:电子科技大学,2013.

[3]沈建荣.具有自适应功能的学生自助学习系统的设计与实现[D].江苏:苏州大学,2011.

[4]高扬.基于.NET平台的三层架构软件框架的设计与实现[J].计算机技术与发展,2011(21):77-85

[5]陈传波,夏以兵.基于ASP.NET技术及三层网络架构的权限管理系统模型[J].计算机工程,2003(29):101-178

Design and Implementation of Self-Learning Platform for Computer Experiment

LI Qin,SHI Wei
(College of Computer Science,Sichuan University,Chengdu 610065)

Currently,the traditional passive teaching methods can’t meet the learning needs of undergraduate.At the same time,self-learning with network is increasingly accepted by university students.However,building environment for computer experiment course is complex.Also the learning materials are disperse.Moreover,the problems of learning are personalized.Based on these features of computer experiment course,designs and implements an informationized self-learning platform,on which integrated course materials,software tools and exercises are all available.In addition,it offers ways to answer the targeted questions during the self-learning process.Above all,the platform is highly scalable,which means it can be applied to other courses.

Self-Learning;Computer Experiment;System Design

2015年四川大学实验技术立项资助项目(No.2015-110)

1007-1423(2016)16-0063-05DOI:10.3969/j.issn.1007-1423.2016.16.018

李勤(1987-),女,重庆人,硕士研究生,助理实验师,研究方向为计算机网络和信息系统

2016-04-21

2016-05-25

师维(1985-),男,四川成都人,硕士研究生,助理实验师,研究方向为计算机应用

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