基于MVC的适应性超媒体教学系统设计

（连云港师范高等专科学校计算机系，江苏 连云港222006）

进入互联网时代以来，计算机网络技术的飞速发展极大推动了教育教学方法的现代化改革，采用基于计算机网络的智能化教学系统已成为教育领域中的应用热点，该系统能够根据学生自身学习情况和学习特性自动调整学习情景，动态生成教学内容，提供不同的课程学习过程，达到个性化教学和适应性学习的目的。目前在世界范围内影响比较大的智能化教学系统是智能导师系统(ITS）和适应性超媒体系统（AHAS）等[1]。ITS和AHAS中的适应性学习系统在国内高等院校网络教学系统中并没有得到很好的应用，其原因在于上述系统的功能和结构复杂，开发起来费时费力。统一建模语言(Unified Modeling Language，UML）对大规模复杂系统进行建模特别是在软件架构层次方面已经被验证是极为有效的。采用UML技术对结构功能复杂的适应性超媒体教学系统建模，引入模型-视图-控制器(MVC）设计模式，能够让系统架构清晰，业务逻辑合理，易于在互联网环境下开发和实现超媒体教学系统。为此，笔者对基于MVC的适应性超媒体教学系统进行设计。

1 系统分析和设计

适应性超媒体教学系统的网络教学支撑环境可以分为以下4个部分[4]：①教学内容构件。通过该构件划定该门课程的教学大纲范围，包括教学资料和知识点，是教学系统的核心。②学习行为构件。学生通过该构件以互动交互方式来完成相应学习任务，一般包括练习、测试、作业和实验等。③通讯沟通构件。通过该构件学生与学生、学生与教师以及教师与教师之间能够进行交流和沟通。④管理构件。该构件用来支持教学过程中必要的管理职能，包括学生管理、课程管理、教学管理、考核管理和评价管理等。因此，应围绕上述4种构件的功能进行该系统的开发。

1.1 角色用例分析

UML是用来对系统进行可视化建模的一种语言，其适用于数据建模、业务建模、对象建模和组件建模[5]。UML提供多种类型的模型描述图，其中用例图可以用来可视化描述系统提供的功能模块和基于流程的角色关系。

该系统的使用角色包括教师、学生、领域知识专家、课程和教学设计专家、教学资源设计专家、普通管理员、系统功能扩展开发者等(见图1）。一个用户可以拥有多个角色身份，可以在多个角色中自由转换。系统针对不同的角色身份提供功能支持。

图1 用户角色图

1.2 系统架构和技术分析

通过上述分析，对系统架构采用分层思想设计为3个层次(见图2）。

系统引入MVC设计方法，将教学表示层抽象为视图(View），将适应性呈现和适应性导航抽象为控制器(Controller），将教学支持层抽象为模型（Model），转化后的功能架构和技术如图3所示。

图2 系统层次图

1.3 系统功能模块设计

图3 功能架构和技术图

系统根据3层结构设计功能模块，主要模块有登陆注册认证模块、适应性超媒体呈现模块、适应性导航模块、适应性引擎模块、认知单元管理模块、教学质量和策略模块和抽象模型模块。具体内容如下：①登陆注册认证模块。该模块主要实现用户注册功能、用户登陆功能、角色切换功能、用户学习跟踪功能，另外可以记录用户学习和教学情况断点信息，还可以与抽象模型模块交互信息。②适应性超媒体呈现模块。该模块主要实现视图功能，为用户呈现教学内容的不同表现形式。③适应性导航模块主要实现链排序、链隐藏、链注解、链导航、链删除、链失效功能，实现页面内外链接管理功能。④适应性引擎模块。该模块通过控制适应性导航和抽象模型实现页面组装，响应请求，执行适应性规则，处理教学业务逻辑功能，实现模型信息交互和存储优化。⑤认知单元管理模块。该模块实现知识点单元化教学管理，包括单元学习、测试和进度控制功能。⑥教学质量和策略模块。该模块实现学生单元学习质量评价和教学策略调整和管理功能。⑦抽象模型模块。该模块实现各种模型动态生成管理功能和数据操纵持久功能。

2 系统流程

用户从网络适应性超媒体教学系统首页登入系统，根据呈现出的学习模块选择相应知识单元来进行单元学习和单元测试，学习过程中引入学习进度控制功能、小组学习协作功能、适应性导航功能和学习交流插件功能。课程教师根据呈现出的课程模块进行教学单元管理、课程进度管理、课程模型设计、教学策略调整、测试管理、教学插件管理等。领域知识专家根据呈现出的领域模块管理领域知识模型，通过专题、主题、概念等方式，采用图或树结构组织超媒体信息，整理知识点逻辑关系，提供教学策略参考。管理员根据呈现出的管理模块进行角色管理、抽象模型管理、插件管理、链接管理和教学质量管理

3 模型设计

模型层采用抽象类进行设计，分为角色模型、领域模型、课程模型、教学策略模型、试题模型、教学质量模型、通讯交流模型和插件模型，其中角色模型记录角色的各种信息，包括角色本身基本信息（角色名、角色编号）和系统记录角色信息(登陆时间、操作日志），角色模型可具体实现为学生模型、教师模型和管理员模型3种基本模型；领域模型采用超媒体方式组织概念、主题和知识点，具体实现为知识概念模型、主题模型、知识点模型；课程模型实现课程管理和单元管理。

MVC的优势在于为团队协作开发大型项目提供有效、清晰的代码分离和管理方法[6]。MVC可实现程序与业务逻辑的分离，使得一部分程序员集中处理业务逻辑，而另一部分人集中处理业务返回数据及页面的显示等，这样提高了系统扩展性。在MVC设计模式下，适应性超媒体系统的用户界面由视图显示。系统的数据和业务逻辑由教学支持层抽象而成的模型表示。控制器负责系统用户的请求处理和数据同步。用户界面可采用多种不同技术实现，其变动较大。控制部分变动较小，业务逻辑稳定且便于扩展。在教学模型的设计上采用抽象类进行设计，以下给出角色模型的控制器设计方法：

4 结 语

适应性超媒体教学系统功能繁多，扩展性要求较强。采用MVC模式开发该系统可以大大节省时间和费用，能够为教师科研提供良好的开发平台，因而该系统应用前景广泛。下一步研究重点是在适应性超媒体教学系统中引入链优化算法、模型评价体系和知识学习路径算法，从而使其更加完善。

[1]王永固 .基于Web的适应性学习系统研究 [D].长春：东北师范大学，2003.

[2]曾玲 .基于本体的适应性学习系统功能结构分析与设计 [J].广州广播电视大学学报，2007，7（4）：5-9.

[3]柏宏权 .适应性教学系统中个性化教学策略研究 [D].南京：南京师范大学，2006.

[4]岳成庆 .一种基于知识点的适应性导学策略研究 [D].南京：东南大学，2005.

[5]陈晶 .适应性教学系统中教学策略的研究 [J].福建电脑 .2011，27（2）：175-176.

[6]史悦，张宏群 .自适应超媒体学习系统的设计与实现 [J].贵州师范大学学报(自然科学版），2006，24（1）：96-99.