基于MVC的实时互动编程教学系统

袁丁逸含 胡瑞芳 易慧媛 董歆雨 陈祺

摘  要：在计算机编程教育普及的当今，如何激发学生学习动机并有效提升课程可理解性成为高校编程类课程的痛点问题。基于传统编程类课程教学模式的固有问题及高校的真实需求，本文提出了新一代针对编程教学的系统——基于MVC的实时互动编程教学系统，基本实现了编程课程跟随授课、即时互动、信息查询等功能。

关键词：实时互动编程;MVC.NET;数据库系统设计

中图分类号：TP311.52      文獻标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）12-0129-03

Abstract：In todays computer programming education，how to stimulate learning motivation and enhance intelligibility of courses become pain points for universities. To solve the inherent problems and meet needs of college programming teaching，a new generation of system for programming teaching——real-time interactive programming teaching system based on MVC is proposed，which basically realizes the functions of following teaching，real-time interaction and information inquiry.

Keywords：real-time interactive programming;MVC.NET，database system design

0  引  言

本文首先介绍了国内外在线教学模式的现状及发展趋势，详细分析了传统编程类课程教学模式的弊端和可优化空间，随后阐述了计算机编程教学系统研究的目的及意义，并对教学系统用户需求进行了分析，说明实时互动编程教学系统开发的优势及重要性，最后从技术层面对本系统的开发计划进行概述。

1  绪论

1.1  国内外研究现状与发展趋势

1.1.1  国内外研究现状

早些年前，部分发达国家就已经开始开发和使用在线教学系统，许多高质量的教育平台逐步涌现，包括与世界顶尖大学和机构合作的Coursera、致力于多领域思想及观念传播的TED、实现交互式在线教学的IBM Learning space，以及基于WEB的教学集成培训应用工具Virtual-U。

随着中国教育技术研究的不断更新，在线教学模式也在国内得到了逐步推广。Vclass系统：北京师范大学现代教育技术研究所专门为基于双向多媒体通信网络的远程教学提供全面服务的线上教学系统;安博教育（AMBO）：“互联网+”人才发展系统的最早发射器;网易公开课：使全世界的用户可以享受各种科目的在线免费公共课程。这些视频课程主要来自哈佛大学、可汗学院和其他世界知名高校，涵盖人文、社会、艺术、科学和金融等广泛领域。

纵观国内外教学体系，许多平台都具有各自的优势和特点，但以下问题仍然不可忽视：部分教学系统必须下载相关的客户端软件才可进行学习;教学平台开发技术落后，用户体验差;平台只提供视频课程和课外练习等，实际应用性不强;教师没有后续教学，学生无法实现与教师的即时沟通，最终导致学生掌握度不高、学习效果不理想等问题。

1.1.2  发展趋势

当前的发展趋势体现在大学课程设计类课程的数量显著增加，在实际就业过程中，各领域对编程技术及其他计算机人才的需求不断上涨。高校当前的编程类教学模式不容乐观，教师缺乏参考材料和案例来准备课程，很难找到高质量的尖端教学资源，且由于与用人单位对人才知识技能需求的信息不对称，高校的部分课程设置是落后且脱离实际的，在实际就业过程中缺乏实用性。在大数据及人工智能相关领域飞速发展的背景下，大量的工作岗位都对从业者的编程能力和计算机软件应用能力提出了更高的要求，高校普及编程及其他计算机类课程并优化传统教学模式成了大势所趋。

此外，受当前留学热潮及就业趋势的影响，大部分学生更关注课程的最终成绩以及课程是否对其职业选择有所助益。因此，学生在课程实用性方面的理解相对欠缺，并且会对“不实用”的内容失去学习动力。同时，在传统的计算机课程教学中，编程类课程通常难度较大，导致学生缺乏学习兴趣，教师与学生之间也缺乏有效的沟通反馈机制，在授课过程中，教师对授课内容讲述不到位或学生对知识点理解欠缺的情况难以避免，传统教学模式难以实现教师与学生的实时有效互动。因此，课堂学习情况的不理想将会导致学生无法从课程学习过程中得到“收获感”与“成就感”，逐步累积过后将会影响课程整体的学习情况，最终令学生厌倦学习甚至放弃学习。在分析现有教学体系和大学程序设计教学实际需要的基础上，本文提出了新一代编程教学系统——实时互动编程教学系统。

1.2  研究目标及意义

本文立足于大学编程教学课程的实际需求，为开阔编程教学思路，方便教师教学授课、学生学习及实际运用，设计出了一套符合教师和学生需求的操作简便的实时互动编程系统。其意义在于开创了新一代“互联网+教育”的编程教学模式。实时互动编程教学系统自带编程实践环境，为学生打造全新的实境编程学习体验。重点增加交互、即时反馈等功能。

2  系统概述

实时互动编程系统面向教师和学生，重点在于满足教师和学生在编程课程中的学习与互动的需求，以及在课程管理方面的查询申请需求，提供可以同步显示教师端输入代码程序的学生端，并且有在页面跟随输入代码的功能。主要功能包括：系统管理、个人信息管理、课程开设管理、学生申请课程管理、课程互动、课程签到查询等。对系统设置不同的角色：课程管理员、教師、学生，并且为不同的用户分配不同的角色。未登录用户可快速实现课程情况查询;课程管理员可对个人信息及课程信息实现增删查改等功能;教师可通过教师系统界面管理个人信息、申请开设课程、进行实时授课及即时课堂互动等，查询签到情况并快速共享文件;学生可通过学生系统界面管理个人信息、申请加入课程、课堂签到、界面跟随编程、即时互动留言、下载文件等;以上功能基本满足了高校编程类课程教学需求，并在流程及使用便捷性方面从多个维度进行了优化，相比于传统编程教学模式实用性更高，在开发及推广成本方面都能快速运用到高校编程教学课程中去。

3  系统设计

本系统基于NET的MVC.NET框架进行开发，以数据库与数据结构、信息系统分析与设计知识为基础，以Visual Studio2015和SQL Server2014作为开发工具，完成整个系统的分析、设计与开发、测试、实现。基本能够实现编程课程开课、跟随授课、互动、信息查询等功能。

MVC框架采用三层结构相互调用模式，前端后端分开，通过模型层连接，更加容易理解与编写。系统整体采用B/S架构钢架方便管理者管理与使用，各种设备均可访问，使用方便，且有效地节约了成本。MVC.NET的代码结构更加简洁明了，并且有更多的多平台CSS，HTML的选项不需要大量加载第三方库。通过面向组件的方式，保证每个独立的片段都能够进行单元测试，能大大增加开发过程中发现问题、解决问题的效率。

3.1  系统架构设计

实时互动编程教学系统采用B/S系统架构，具有较强的分布性，客户端可以通过Web服务器访问数据库，以获取必要的信息。

3.2  系统功能结构设计

根据系统总体目标和功能，将系统划分为5个功能模块，系统功能结构图如图1所示。

4  结  论

在当前大数据时代背景下，编程及其他计算机软件应用开发技术因其强大的技术支持及广泛的应用领域体现了不可取代的优势及发展潜力，程序设计、统计分析、系统开发甚至是商业研究等相关行业都要求学生在大学阶段具备基本的程序编写能力甚至是更高层次的程序开发能力，本系统以满足课程的需求为导向，抓住信息技术高速发展的机遇，结合“互联网+”的理念，可以帮助编程教学更好地发展。

通过系统分析、系统设计以及系统实施，立足于当下高校编程类课程教学的需求，分角色、分权限，成功开发出一个具有个人信息管理模块、课程信息管理模块、学生申请管理模块、教学管理模块和文件共享管理模块的实时互动编程教学系统，提供一个更加便捷的师生学习交流的授课平台，通过优化系统页面设计，使其简单直观，操作便捷。

本系统开发基于NET的MVC.NET框架，以数据库与数据结构、信息系统分析与设计知识为基础，利用Visual Studio2015和SQL Server2014作为开发工具进行开发，完成整个系统的分析、设计与开发、测试、实现。基本实现编程课程开课、跟随授课、互动、信息查询等功能。系统中也存在一些不足之处，例如文件共享模块不能支持所有文件格式，无法在教学模块实现所有编程语言的运行等亟待解决。

参考文献：

[1] 杨晔.基于.NET的社区医疗健康档案系统设计与实现 [J].重庆教育学院学报，2009，22（6）：61-64.

[2] 覃开贤，卢澔.基于MVC模式的在线作业系统的设计 [J].计算机与现代化，2011（2）：160-163.

[3] 刘经纬，张宇豪，冀昊悦，等.“互联网+实践教学”模式研究 [J].科教文汇（中旬刊），2018（6）：3-5.

作者简介：袁丁逸含（1997-），女，汉族，河北人，本科在读，研究方向：信息管理与信息系统。