互动教学系统的设计与开发研究
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第35卷第9期 宜春学院学报 V01.35.No.9 2013年9月 Journal of Yichun College SepL 2013 互动教学系统的设计与开发研究 徐洲 (广东石油化工学院科研处,广东 茂名 525000) 摘要:随着Internet的蓬勃发展,网上教学模式越来越得到人们的认可,互动教学系统作为教学模式的一 种形式正以其高效、低成本的优势,逐步成为一种新的教学理念。由于教学系统的用户量大,在这种的环境下更 注重的是系统的稳定性、可用性和高性能以及便于操作性。针对广东石油化工学院教学与工作的需要,设计并实 现了一个多元化互动功能的教学系统。系统使用缓存技术和高效的算法,提高系统的性能,利用iBatis本身的缓 存机制对频繁访问的页面进行合理的数据缓存;在数据层使用iBafis进行持久化,以面向对象的设计开发思想映 射数据库。 关键词:互动教学系统;iBatis:MVC 中图分类号:TP73文献标识码:A文章编号:1671—380X(2013)09—0064—05 Design and Recreation of the Interactive Teaching System XU Zhou (Department ofScience&Technology,Guangdong Unwe ̄ity of Petrochemical Technology,Maoming 525000,China) Abstract:With the rapid development of the Internet,online teaching is increasingly being recognized by the public.The interactive learning system,as a teaching model with high efifciency and low cost,is gradually becoming a new teaching idea.Because of its large number of the users,the teaching system should pay more attention to its stability,availability,hihg performance and feasibility.Out of the need of the teaching and work of Guangdong University of Petrochemical Technology,this thesis desings and accomplishes a di— versiifed interactive teaching system.The system uses caching technology and high efifcient algorithm to improve its performance,the caching mechanism of iBatis for reasonable data cache of frequently accessed pages,iBatis to keep the persistence in the data tier, and’develops the thought mapping database by means of object—oriented desing. Key words:Interactive Teaching System;iBatis;MVC 互动教学平台是一种新兴的教学模式。随着Internet的 出经济而又实用的价值。 蓬勃发展,网上教学模式越来越得到人们的认可,互动教 1国内外现状及可行性分析 、 学平台作为教学模式的一种形式正以其高效、低成本的优 网络教学已经成为我国高校一种非常重要的教学手段。 势,逐步成为一种新的教学理念。由于教学系统的用户量 有条件的各大高校都已建立了自己的网络教学平台。这些网 大,在这种环境下更注重的是系统的稳定性、可用性和高 络教学平台的建设大都基于传统Web技术的网络互动教学平 性能,还有就是可操作性强…。 台,一般采用ASP、JSP或者PI{P技术实现用户界面内容, 传统方式的网络教育模式中,交互作为教与学相互作 服务器端进行业务逻辑和数据处理的开发模式。20o2年3 用的过程通常被误用或者忽视。其中比较突出的问题有: 月,Marcomedia公司提出了RIA概念,主要技术有Adobe公 片面重视开发网络互动功能,忽视实际教学需要;缺乏交 司的Flex技术、Laszlo技术、XUL技术、微软的Silverlihgt 互活动的科学设计。交互不能帮助学生解决实际问题;重 技术、Sun公司的JavaFX技术、aja)【技术等 J。这些技术, 视操作性的交互功能,忽视内容的交互性。因此传统的教 对一些采用CIS架构的胖客户端技术运行复杂应用系统的机 学模式缺少了教学之后的互动。为了使教学的效率有个质 构和采用基于BIS架构的瘦客户端技术部署Web应用系统的 的飞跃,开发和研究一种能合理管理教学资源和教学资源 机构来说,确实提供了一种廉价的选择,但也存在着用户界 共享的教学平台——多元化互动教学平台,不仅有利于提 面不够丰富的问题。Moodle平台是近年来教学行业使用的一 高刚上的教学效率,而且有利于健全教学管理机制,体现 种网络工具。它可以对教学起到一个很好的管理作用。它的 收稿日期:2013—05—27 作者简介:徐洲(1979一),女,江西丰城人,研究实习员,硕士,主要从事教科研管理研究,Emall:2413968134@qq.tom。 ・64・ 第9期 徐洲:互动教学系统的设计与开发研究 9)教师开放课程 10)学生可以查看课程 11)教师布置作业 12)学生在线完成作业 l3)教师布置实验 第35卷 名称叫Moodle课程管理系统。目前国内外对于Moodle平台 的研究主要局限于Moodle平台的安装与功能介绍以及如何 利用Moodle平台管理课程和开展培训等。《互动教学系统的 设计与开发研究》一文采用了MVC(Model—View—Contro1. 1er)模式,它将各层的代码合理分开,使代码具有低耦合 性、高重用性和可适用性。为了实现MVC模式,选用了开 源的Spring框架、Struts框架和iBATIS框架,使用SQL Serv. er 2000作为数据库保存数据。相对Hibernate和Apache OJB 等“一站式”ORM解决方案而言,ibatis是一种“半自动 14)学生在线完成实验 15)学生提出答疑问题 16)教师回答答疑的问题 17)教师的课件参加评比 l8)评比较好的课件在平台主页显示 化”的ORM实现,iBatis更容易对SQL进行优化,可以进行 更细粒度的控制。这样开发出的一种能合理管理教学资源和 教学资源共享的教学平台,在网上的教学不仅教学效率高, 而且更加经济实用。 2互动教学系统需求分析 2.1系统概述 为了改变传统的教学模式,改善教学的质量和效率, 提出了“互动教学平台”总体构思和开发方向,以加强教 师和学生之间的互动,提高教学质量。 互动教学平台分为6个大模块:数据同步模块、教师 模块、学生模块、网络课程模块、在线答疑和公告通知。 1)数据同步模块是同步教务系统的数据,现在可以同 步的数据有学院信息、专业代码信息、学院部门信息、教 师信息、班级代码信息、学生信息、课程信息和开课信息。 2)教师模块是提供给教师的功能模块,主要功能有: 课程制作、网络课堂、通知管理、作业管理、实验管理、 资源管理、在线答疑、平台管理和课程管理。 3)学生模块是给学生和教师互动的平台,主要功能 有:网络课堂、课程作业、课程实验、课程资源、在线答 疑和公告通知。 4)网络课程模块是提供给具体课程显示的主页,教师 可以动态自定义功能,一般都包括:主讲教师、学习指导、 实践指导、网络课堂、课程作业、课程实验、学习资源、 在线答疑、教学资源库。 5)在线答疑模块主要是加强学生和教师之间沟通和交 流的模块,对每门的网络课程都会开设一个在线答疑,进 去答疑就可以很快找到该课程的所有答疑资料,学生和教 师都可以很方便快捷的获取想要的资料。 6)公告通知模块是一个公告通知发布模块,在该平台 上发布的动态信息,只要进入该平台的用户都可以很快的 了解学校的动态信息。 2.2功能描述 1)管理员同步教务系统的排课 2)管理员同步教务系统的班级 3)管理员发布公告新闻 4)管理员管理平台 5)管理员管理课程 6)教师根据排课创建课件 7)教师将创建的课件挂到班级 8)教师管理教学资源 2.3用户角色 互动教学平台包括三个角色。有学生、教师和管理员。 学生的用例包括:网络课堂、课程作业、课程实验、 课程资源、在线答疑、公告通知。 教师的用例包括:课件制作、网络课堂、系统通知、 学生通知、作业管理、实验管理、资源管理、在线答疑。 管理员的用例包括:同步平台和教务系统之间的数据、 管理平台栏目、管理平台的管理员、管理平台课程。 2.4系统流程图 一 t 图1 系统流程图 3互动教学系统的设计 _l3.1系统架构 互动教学系统在实际开发的时候划分为四个子系统: 数据同步子系统、教师模块子系统、学生模块子系统、网 络课程子系统。 平台和子系统之间的关系如图2: 在开发该平台的时候采用了Spring框架、Struts框架和 iBatis框架,结合框架本身的MVC优势,所以将该系统分 为三层,即表现层、控制层和业务逻辑层。表现层主要由 HTML标签和JSTL来实现,里面又分为控制、视图和用户 数据三大层次;业务层主要由Spring控制,数据模型层主 要用iBatis实现。选用Spring框架的原因是为了利用Spring 容器能控制程序之间的(依赖)关系;选用iBatis的是因 为作为一个教务系统,更注重的性能,iBatis是介于JDBC 直接操作和全自动ORM之间,使用的时候需要开发人员手 动写SQL语句,加上其缓存功能之后。其性能有可能优予 Ba一 ・65・ JDBC,所以在能使用ORM而且不失性能的情况下,用i第9期 徐洲:互动教学系统的设计与开发研究 第35卷 在该系统中业务主要作为数据模型层的人口,由iBatis 问题。 实现对数据库的操作,具体是在业务里面使用SQL语句对 7)课件表(courseware)。 数据库操作。iBatis是通过配置XML文件来保存SQL语句 4互动教学系统配置与实现 的,这些XML配置文件全部都保存在corn.course.online. 4.1 环境设置。用于开发该系统的计算机配置如下: mode1.mapping包中o 1)操作系统:Windows XP 3.5数据库设计 2)数据库:SQL Server 2000 3.5.1数据关系描述。本系统使用SQL Server 2000,使用 3)Java环境:JavaJDK 1.6 该数据库是为了以后学校维护人员的维护操作的方便性。 4)服务器:Tomcat 5.5 ‘ 互动教学平台的数据主要有教师信息、学生信息、开 5)IDE平台:MyEclepse 6.5 课、课件、班级、答疑、个人通知、精品课程、实验、作 6)浏览器:IE7.0 业、学期、附件、系统配置、课件权限等。具体的逻辑关 4.2系统配置。配置该系统首先安装Java环境,需要安装 系如图4所示: 国一一一JDK,接着安装SQI_Server2000数据库,最好安装Tomcat服务器。 T厂] 修改配置文eo urseonline\WEB—INF\classes\resources 、con_ifg\jdbc.properties,这个文件包含jdbc.driverClassName、 jdbc.url、jdbc.usemame、jdbc.password,分别是连接数据库的 驱动、连接数据库的地址、连接数据库的用户名和连接数 据库的密码。修改好这个配置文件就将项目打包成 courseonline.war并复制到%TOMCAAT—HOME%\webapps 目录下,启动服务器就可以通过浏览器输入http://<URL >:<PORT>/courseonline访问到互动教学平台。 图4数据库主要关系图 4。3系统实现 3.5.2数据表设计。本系统设计数据库表的时候,考虑到 4.3.1首页。这个平台现在包括11个模块,平台登录、 数据库表的维护性,采用了excel和VBA进行管理数据库 友情链接、平台资料、网络课程评比、新闻通知、平台相 表,输人数据库名称和描述,用VBA自动生成字段名,为 册、院级网络课程、网络课程、相关下载、精品课程和政 了避免数据库的大小写敏感性,所有的字段统一采用大写。 策文件,这些模块都是可以动态在后台布局的,在后台布 1)班级代码表(class—message)。该表保存了班级的 局提供了可拖动的方式设置,极大的方便了管理员的操作, 基本信息,其中CLASS—CDE是主键。其中DEPT—CDE、 管理员拖动出效果之后保存就将页面布局的数据写入缓存 SCIE—CDE、CLASS—DIRTR—CDE都是夕 键,CLASS— 和数据库,接下的首页布局就是按照拖动的效果展现了。 STATE是班级状态。 4.3.2教师视图。由需求分析可知,教师有课程制作、网 2)学生信息表(student—message)该表保存了学生 络课堂、通知管理、作业管理、实验管理资源管理、在线 信息,主要关联班级代码表。 答疑等这些功能。 3)开课表(start—course)。该表保存了开课表,这个 4 3.3学生视图。根据对学生的需求,学生应该能进行网络 表是关联学生,教师和课件的纽带。START—COSE—IDN- 课堂、课程作业、课程实验、在线答疑和公告通知等功能。 TY是主键。 4.3.4网络课程视图。主要公告所开设的网络课程及其通 4)教师信息表(teacher—message)。该表保存了教师 知等内容(如通知学生递交作业等)。 的基本信息。 5互动教学系统的性能测试 5)学期表(term)。该表保存了所有的学期。 5.1测试功能点 6)答疑问题表(query—question)。该表保存了答疑的 互动教学系统的主要功能点如表1所示。 表1主要功能点 功能点 描述 主页 用户首次必须要访问的页面、查看新闻通知、登录的人口 教师管理 教师登录、注销、教师添加、查看、修改、删除信息 学生管理 学生登录、注销、学生查看、修改信息 课件查看 查看课件信息、需要生成课件目录树、查看课件相关下载文件、查看课件作业、查看课件实验 网络课程 查看网络课程质量、查看网络课程上课动态信息 (下转第95页) ・67・ 第9期 黄水根:垂直传播与非垂直传播慢性乙肝患者对拉米夫定片抗病毒疗效的对比研究 第35卷 明非垂直传播组对拉米夫定片抗病毒治疗的早期病 于非垂直传播组。 毒学应答明显优于垂直传播组,长期治疗后的病毒 因此,垂直传播方式感染的慢性乙肝患者对拉 学应答效果也优于垂直传播组。(3)6个月疗程以 米夫定片抗病毒治疗的疗效应答(生化学、病毒 后,无论哪个疗程阶段,垂直传播组的HBeAg血 学、免疫学应答)差于非垂直传播者,长期治疗 清学转换病例数均低于非垂直传播组,说明非垂直 产生病毒变异耐药的可能性大于非垂直传播。 传播组对拉米夫定片抗病毒长期治疗的长期免疫学 参考文献: 应答效果优于垂直传播组。(4)6个月疗程以后, [1]彭文伟.传染病学(第四版)[M].北京:人民卫生出版 无论哪个疗程阶段,垂直传播组发生病毒变异耐药 社,1998 的病例数均高于非垂直传播组,说明疗程越长,垂 [2]龙振洲.医学免疫学(第二版)[M].北京:人民卫生出 直传播组对拉米夫定产生病毒变异耐药的比例越高 版社,1998 (上接第67页) 平均值;maximum指执行某事务的最大时问; 5.2测试设计 std.diviation是标准差;包含一个“90percent”列, 测试该系统的时候采用负载测试和压力测试。 指示90%的事务的平均响应时间;pass、fail和 负载测试主要是考察软件系统在既定负载下的性能 stop分别指通过、失败和停止(手动停止场景时事 表现。压力测试是为了考察系统在极端条件下的表 务状态)的事务个数。 现,极端条件可以是超负荷的交易量和并发用户 6结束语 数。由此,测试该系统的时候就采用LoadRunner 在以上所讨论的MVC(Model—View—Contro1. 工具对系统进行负载测试和压力测试。 1er)模式可行性分析、系统需求分析、系统的设 根据性能测试标准即高访问量、对响应时间要 计、系统详细配置与实现、系统的i贝0试中,系统需 求高和占用系统资源多,分别对系统的主页、登录 求分析是软件生存周期中最关键的一步,是建立软 以及课件查看三个模块进行测试。总设计两个测试 件开发的基础。经过需求分析要得到系统将要 场景:第一个场景是让:50个虚拟用户并发的不断 “做什么”,同时理解在做什么的基础上抽取出其 的访问系统一个小时,测试系统在高压情况下是否 “怎么做”的本质。系统的设计给出了互动教学平 仍能正常的稳定的运行;第二个场景是有500个虚 台系统构架,说明了各子系统的之间的联系。此 拟用户,其中有100个并发执行,直到用户全部运 外,还详细地介绍开发系统所涉及的技术要点,说 行完为止,以测试系统的并发情况以及响应速度。 明了数据库由概念结构设计转换成逻辑结构设计的 表2测试场景 过程,并把各个物理数据模型结合起来形成了一个 名称 持续时间 并发虚拟用户 整体的关系数据库模型。系统的测试是互动教学系 场景一 1小时 ‘50 统开发过程中预先设计功能能否得到具体实现的一 场景二 500用户全部执行完成 100 种重要手段。在项目管理过程中,强调的是每个过 设置好场景之后就使用LoadRunner录制测试 程的每一个环节都要进行测试,保证系统在每个阶 脚本,VirtualUser通过录制用户在网页上的操作来 段可以控制。因此,开发出一种能合理管理教学资 直接生成脚本。该系统是B/S结构的互动教学平 源和教学资源共享的教学互动平台,不仅可以提高 台,测试的时候选用Web(HTrP/HTML)协议。 网上教学效率,而且更加经济实用,可满足教学与 5.3测试结果 教学管理的实际需要。 用Controller执行脚本并记录测试结果后,就 参考文献: ・ 可以用Analysis统计和分析测试结果了,主要是对 [1]刘艺,李波.大学英语教学平台多元化互动功能的开 测试概要总结,记录吞吐量,响应时间和资源利用 发与应用研究[J].英语教师,2012,(3):19—23 等情况进行分析。 [2]MVC模式的介绍[EB/OL].http://baike.baidu.com/ 表2是对主页模拟5O个用户持续一小时访问 view/31.htm 的概要总结,概要报告列出关于场景或会话步骤运 [3]向宏,唐旭,胡海波,等.大量并发环境下的缓冲异步 行的统计信息,包含场景或会话步骤的事务数据的 处理模型[J].重庆工学院学报(自然科学版),2009,23 (1):89—92 表。该数据中,transaction name指包括所有的事务 [4]Clinton Be百n,Brandon Goodin,Larry Meadors,et a1.iBATIS 名;minimum指执行某事务的最小时间,也就是最 in Action[M].Maning Publication Co,2007快的;average是所有事务执行时消耗时间的算术 [5]Clinton Begin.iBatis SQL Maps开发指南[M].2004:17 ・95・