计算机辅助教学网站设计与实现

唐坚刚++张沈兵

摘要：计算机辅助教学网站以课外辅助教学过程需求为依据而设计。分析了课外辅助教学过程中教与学的流程，从软件工程角度对系统进行了功能性的需求分析，并利用UML建模技术对系统进行了详细设计。采用MVC设计模式，基于PHP语言和MySQL数据库技术，设计开发了B/S架构下的交互式课外辅助教学网站的客户端应用系统。系统可以分为用户管理模块、课程管理模块、在线聊天模块、在线测试模块等，搭建了符合实践应用需求的网站平台。系统的开发和应用使得计算机专业课程的教学资源具有了开放性，同时扩展了学生自主学习途径，增加了师生间教学交流机会，为提高计算机专业课程教学质量起到了良好作用。

关键词：计算机辅助教学；MySQL；MVC框架；UML

DOIDOI：10.11907/rjdk.161527

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2016）009011103

基金项目基金项目：

作者简介作者简介：唐坚刚（1962-），男，上海人，上海理工大学光电信息与计算机工程学院副教授、硕士生导师，研究方向为数字图像处理、网络安全、计算机科学与技术；张沈兵（1990-），男，江苏南京人，上海理工大学光电信息与计算机工程学院硕士研究生，研究方向为数字图象处理、计算机科学与技术。

0引言

由于上课时段和地点不灵活，学生的自主学习和创新思维能力被限制[1]，并且，大学教师任务繁重，与学生课后接触较少，因此，要重视大学课外辅助教学平台构建。网络教学实现了教学资源的整合与共享，增进了学生与教师之间的联系和沟通，有效地提高了教学质量[2]。构建基于网络平台的课外辅助教学系统，使得计算机专业课程教育资源共享变为现实，有利于计算机专业课程教育方式改革的发展[3]。

1国内外研究现状

网络教学起源于西方，与国内相比，国外网络教学发展迅速，已在英国、德国、美国广泛开展，欧盟、加拿大、日本、瑞典及其它国家的网络教学也呈现出强劲发展势头。

目前，国外影响较大的网络辅助教学平台有[4]：①WEBCT（WEB Course Tools）：它是一个服务器程序，负责课程开发和教学内容发布；②Blackboard：它是在线教学管理平台，以课程为中心集成了网络“教”与“学”的过程，为教师和学生进行不同课程的学习和交流提供了网上虚拟环境。

与西方发达国家相比，我国计算机网络教学起步较晚。目前，我国基于网络教学平台的发展建设，总结起来主要有3个特点[5]：①网站平台已具一定规模，以高校的精品课程建设为首，带动专业课程教学网站的发展；②适合自主学习的教学平台在不断丰富和完善；③辅助教学平台注重与常规教学资源相互融合，降低成本，提高质量。

2网站总体设计

为更好地满足广域网络环境下开展网络教学的需求，并更好地体现计算机课程助学网站的便捷性，本网站总体架构采用B/S模式，再加上网站是搭建在开源平台LAMP基础之上，因此效率高、成本低、资源消耗少。

网站总体逻辑结构采用MVC模式，其MVC模式主要针对应用型网站的开发过程，分为表现层、业务逻辑层和数据服务层。网站总体架构如图1所示。

3网站开发平台简介

网站基于LAMP[6]（Linux操作系统、Apache[6]服务器、MySQL数据库、PHP[7]编程语言）平台开发，总体架构设计采用MVC[8]模式，并通过应用领域非常广泛的UML[9]统一建模语言对网站的功能模块进行建模。

4网站功能需求分析

网站按照用户角色分为：匿名、管理员、教师和学生4类用户。为了实现课外助学的目标，系统功能主要有：课程管理、在线聊天、讨论区、资源设置、公告发布、在线测试等。本文将应用UML统一建模语言对上述4种角色的用户进行分析，并以学生用户为例建立用例图。

4.1匿名用户功能

匿名用户能够直接访问网站的门户主页，并且能够浏览平台首页相关开放信息，主要信息包括课程列表、主页公告、课程简介、本站概况等。然而，匿名用户不可以进行用户信息查看、课程选修、在线测验等操作，必须注册后才能拥有相关权限。

4.2管理员功能

系统管理员在登录网站管理界面之后，能够对使用网站的用户进行管理，设定网站各用户的使用权限；能完成对网站的基本框架设计，如建立教学活动区域，分别设置讨论区、作业版块、测试版块和聊天室等；对专业课程和资源设置进行管理；同时管理员还能在网站中发布相应公告，并对网站各部分进行相应维护。

4.3教师功能

教师在登录网站后，能够浏览教学活动区、资源管理、课程管理等版块。在课程管理中，教师可以对课程信息、公告信息、课程教学文件、试题库、作业信息进行相关操作；还能向学生推荐学习资源，以对不同层次的学生进行分层教学，达到循循善诱、因材施教的效果；可以进行发回作业操作，让学生能够在已经被教师批改过的作业上进行订正和完善；具备组织学生答疑与讨论的权限；能够在学生学习一段时间之后组织在线考试，网站系统可以辅助实现自动评卷，并将成绩生成报表形式，教师能及时了解学生对知识点的掌握和学习情况。

4.4学生功能

如图2所示，学生登录系统后，可以申请课程，但是需要被教师授权后才可进行学习。学生能够浏览和下载该课程环境下的所有教学资源；在课后的空闲时间里，不但可以参与教师或其他同学发起的讨论，而且能够在聊天室中向教师提问，与教师进行在线实时交流；学生可按不同的方式选择在线提交作业；学生能参加任课教师组织的在线测验并且能够实时查看到自己的成绩。最后，通过用户管理功能可对自己的个人密码进行设置和修改。

5系统静态和动态模型创建

5.1系统类图创建

类图是UML建模语言中静态图的一种，能够显示模型的静态结构，特别是在模型中出现过的类、类的内部结构以及类与类之间的关系等。通过对上述系统的功能模块分析，系统中应创建用户类、课程类、资源类等多个类，如图3所示。

5.2系统时序图创建

时序图通过叙述各对象之间进行消息发送时的先后次序，显示的是为实现某个目标一组对象之间进行交互的行为。本文将简单介绍新用户注册、教师添加试题及教师添加课程功能模块的时序图分析过程，并以其中一个功能模块为例，作出时序图。

新用户注册的对象和边界类为：新用户、注册界面、超级管理员、数据库、激活账号界面；教师添加试题的对象和边界类为：教师、选择类型界面、试题内容界面、数据库，如图4所示，教师添加课程的对象和边界类为：被授权用户（教师）、添加/修改课程界面、编辑课程设定界面、数据库。

5.3系统活动图创建

活动图是一种动态的UML图中，用来说明业务用例的实现过程。本文简单介绍3个业务活动图的分析过程，并说明其各自任务及活动过程，3个业务分别是新用户注册、教师添加试题及教师添加课程。

新用户注册主要完成游客的注册功能，通过录入和验证用户名，来记录更多个人注册信息，若成功通过验证则结束操作，反之则需要重新进行用户名的录入和验证；教师添加试题主要完成试卷题目的添加工作，通过新建试题并选择试题类型，来记录题目详细信息，若验证成功，并保存试题信息后，结束操作，否则要再次进行新建试题操作；如图5所示，教师添加课程主要完成课程的添加工作，并记录课程详细信息。

6数据结构ER图设计

数据库[10]是整个网站的核心部分，网站所有功能的实现都依赖于数据库。在对数据库进行设计时要理清各个关系间的逻辑关系，合理组织数据，构造优化的数据逻辑模式和物理结构，并构建数据库及其应用网站，使得网站可以对数据进行有效存储及管理，以便满足用户的不同使用需求，包括信息管理及数据操作方面的需求[11]。本文给出了与网站超级管理员有关的所有实体间数据库结构关系，对网站超级管理员、学生和教师实体间数据库的结构进行简要分析，并作出与教师相关的各实体间数据库结构的ER图。

网站超级管理员在网站运行中会调用教师、学生等其它实体的数据库，并且对这些实体的数据库拥有修改权限。学生作为网站的主要使用者，涉及的数据库主要有课程数据库、个人信息数据库、课程资料数据库等。如图6所示，教师调用学生、班级、课程等多个数据库，其中包括教师的个人信息数据库。

7结语

网站根据用户功能需求，通过UML统一建模语言进行分析建模，接着使用PHP编程语言设计并实现相关功能界面，最终完成整个网站系统的搭建。网站的成功建立，使得计算机的课程教学内容得到了延伸和拓展，增加了学生自主学习的途径。希望能美化网站页面，提高网站的扩展性，并加强不同浏览器下的兼容性，最终目标是网站能够朝着智能型、界面友好型辅助教学网站的方向发展。

参考文献参考文献：

[1]姚国章.中国社区电子管理发展战略[M].北京：北京大学出版社，2001.

[2]田姗.网络教学平台中学生认知水平测定的研究与实现[D].天津：天津师范大学，2010.

[3]薛华成.管理信息网站[M].第3版.北京：清华大学出版社，1999.

[4]吴海燕.机电职高英语网络辅助教学平台设计与实现[D].成都：电子科技大学，2011.

[5]张金波.基于Web的交互式辅助教学网站的研究与开发[D].长春：吉林大学，2009.

[6]高络峰.细说PHP[M].第2版.北京：电子工业出版社，2012.

[7]刘增杰，姬远鹏.精通PHP+MySQL动态网站开发[M].北京：清华大学出版社，2013.

[8]杨习伟.HTML 5+CSS 3网页开发实战精解[M].北京：清华大学出版社，2013.

[9]杨文龙，姚淑珍，吴芸.软件工程[M].北京：电子工业出版社，2002.

[10]袁玫.网络数据库应用教程[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[11]梁文新，宋强.Ajax+PHP程序设计实战详解[M].北京：清华大学出版社，2010.

责任编辑（责任编辑：孙娟）