高校在线教学与评测平台的设计与实现

梁瑞仕++魏铮淑++陈光琳

摘 要：高校智能化在线教学与评测平台是基于B/S架构的教、学、测一体化的WEB系统，主要实现了学生在线学习课程、在线提交作业、浏览多媒体文件、智能记录学习状态、在线评测与考试等功能，以及教师通过后台进行在线课程管理、在线作业批阅与评分、自动监控学生学习进度和状态等功能。系统采用HTML5、CSS3、AJAX、Bootstrap等新颖的前端开发技术构建和设计WEB页面和交互功能，采用ASP.NET三层架构和C#程序语言进行系统逻辑业务和后台功能开发。基于该校软件工程系的本科教学实践，此平台为学生和教师提供了便捷高效的学习和评测方式，促进了师生之间学习过程中的交流与沟通，提升了教学效果。

关键词：在线教学；在线评测；三层架构；ASP.NET；Bootstrap

中图分类号：TP315 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）11-0082-03

一、引言

随着互联网的广泛应用、信息技术的发展，传统的“教材+黑板+试卷”的课堂模式已经难以满足高校工程学科的教学需要，不利于应用型人才的培养。利用互联网和移动终端，快速获取最新教学资源，掌握更多新知识、新技能，将学习过程在线记录并进行在线交流与分享，已是当前高校教学的必然需求和发展趋势。[1]

基于这种现状，我们对高校在线教学进行了深入研究和分析，运用前沿的WEB前端开发技术和后台服务器端开发理论，包括HTML5、CSS3、AJAX、Bootstrap等WEB前端技术[2]，ASP.NET三层架构[3]，C#程序语言，ADO.NET与LINQ数据访问框架[4]等后台服务器端开发技术，构建集教、学、测一体化的WEB在线教学与评测平台，为高校的教学提供一种新的思路和解决方案。

二、ASP.NET三层体系架构

三层体系架构是指WEB项目开发的一种项目代码组织方式，一般包括表现层、业务逻辑层和数据访问层。图1是ASP.NET 三层体系架构示意图。三层架构层次清晰，功能上分工明确，需求上互不干涉，每层的主要功能和作用分别如下所述：

（1）表现层（UI）是把各个需求功能展现给用户，同时接受来自用户输入操作的数据，再将处理完的结果显示给用户。

（2）业务逻辑层（BLL）是连接表现层和数据访问层的桥梁。实现业务逻辑——验证、计算、业务规则等。

（3）数据访问层（DAL）主要是对用户输入进来的数据进行处理，体现是增删改等操作，同时将业务层处理的数据保存到数据库。

本项目采用ASP.NET三层架构进行开发，在Visual Studio IDE中根据三层不同的功能分别创建了多个工程项目，极大地便利了开发过程及后期的维护。图2是本项目在Visual Studio 2013中的解决方案视图。

三、系统分析

1.平台设计

本平台分为四大模块，分别包括基本数据维护模块、基本业务模块、数据管理模块、信息查询模块。

2.系统功能需求

根据系统需求分析，系统的角色应该包括学生用户、教师用户、管理员三种角色。图3是本项目的系统用例图。

3.学生功能需求

根据对学生用户的需求进行分析，学生用户用例包括订阅课程、课程学习、查看学习状况、讨论区提问、我的答案、我的笔记、提交作业、在线考试等功能。图4是学生角色的用例图。

学生用户只有加入该门课程学习才可以拥有观看课程视频、查看课程教学PPT的功能，同时学生有浏览学习状况的功能，可以进一步了解自己的学习情况。为了了解自己的学习效果学生还可以在线参加考试，此功能更能帮助学生清晰地掌握自己的学习情况。本系统提供讨论区的开放功能，方便学生与教师、学生与学生的沟通，及时解决学生在学习过程中出现的问题。

4.教师功能需求

根据对教师用户的需求进行分析，教师用户用例包括新增课程功能、修改课程内容、管理上传资料，查看学生学习状况、讨论回复、查看作业等，教师可以根据自己的需求开课程供给学生学习，新开课程后可以上传跟课程相关的視频或者演示文件，也可以上传作业的内容以便学生在线提交作业。学生提交作业后，教师可在相应的作业功能区查看学生的作业提交情况并对其进行评分。教师可以在线编辑测试题目，在规定的时间内提供给学生在线测试自己的学习情况，同时也可以对测试题目进行编辑，测试时间结束后，教师可以在线查阅学生的试卷和给出适当的分数。教师有权限查看学生的学习状况，更进一步了解学生的学习动态。图5是教师角色的用例图。

四、系统设计

在该系统中，需要用相关数据库来存储用户相关数据信息，使用到的数据库主要有 SQL Server 2012。用实体-关系图（Entity- Relation Diagram，E-R 图）进行数据库设计，该设计模型提供属性、实体性和实体型，用来描述相关概念模型。[5]图6是本系统的高层E-R图。

各个实体之间的关系有一对一、一对多、多对多三种。一对一实体关系是指实体间的关系是一对一；一对多是指第一个关系实体中从属于第二个实体，然后第二个实体塔又包括第一个实体；多对多是指实体间的关系为多对多。

根据实体-关系概念，对学生用户、教师用户及用户所操作的功能，在各个实体和实体间设计实体-关系图，在数据库中创建数据表。

数据库表包括用户登录表、权限表、学生笔记表、课程表、课程章节表、课程评论表、课程分数表、课程子节表、课程视频表、课程文件资源表、用户关注表、学生作业表、学习状况表等等。图7是本系统的数据库部分表结构示意图。

五、WEB程序的具体实现

前台WebUI与后台数据库间的交互：使用JQuery、AJAX和一般处理程序（ashx）的方法，将客户端用户提交的参数值以“Post”的方式回传到服务器，服务器验证逻辑或与数据库交互后返回给客户端的浏览器，最终以HTML形式呈现给用户。

课程多媒体视频的播放：PC端Web程序使用了HTML5技术来实现Flash视频的播放。使用轻量级的