智能化网络实验教学平台的探究

薛淑敏

（宝鸡文理学院 计算机科学系，陕西 宝鸡 721016）

智能化网络实验教学平台的探究

薛淑敏

（宝鸡文理学院 计算机科学系，陕西 宝鸡 721016）

实验教学是理工科教学中的重要环节之一，相对于理论教学更具有直观性、实践性以及创新性。针对实验教学过程中存在的教学大纲制定、实验内容安排以及实验环境搭配等方面问题，提出了智能化网络实验教学平台的构建。采用Struts和MVC技术结构，并采用SQL Server 2005进行后台数据库管理，为平台今后的功能扩展、数据维护等方面做好了充分的准备。网络实验室的出现能很好地解决传统实验受时间、地点、设备制约的现状，为用户提供了一个自主化的实验教学平台。

智能化；实验教学平台；Struts架构；MVC模式

网络教学实现了教学资源最大范围的整合与共享，增进了学校、教师和学生之间的联系与沟通，弥补了传统课堂教学过程中存在的空白，有效地提高了教学质量，建立网络教学平台己成为一种必然的趋势。实验教学与理论教学具有同等重要的地位，是高校人才培养的重要组成部分，相对理论教学，实践验教学更具有直观性、实践性、综合性和创新性。因此，智能化的网络实验教学体系应与理论教学平行而又相互协调相辅相成，应尽可能为学生提供开放的以及综合性、设计性、创新性比较强的实验教学环境。同时，网络实验室对学生开放，能够最大限度地发挥实验教学资源效益，给学生一个自主发展和锻炼的空间，有利于培养学生实践能力和创新精神，培养学生严谨的科学作风[1]。网络实验教学平台基于数据库和服务器，具有很好的安全性、稳定性、可维护性和可扩充性。另外，网络实验教学平台基于网络数据共享，使教师备课和上课更加灵活，通过有效的虚拟实验平台设计提高学生学习的积极性和主动性，从而达到提高实验教学的效率和质量。

1 Struts框架概述

Struts是基于MVC模式的框架[2]，主要是为了节约开发时间；它继承了MVC设计模式的各种特性，提供了对开发MVC系统的底层支持以及对应用系统的用户界面显示和数据的后端业务逻辑代码进行了抽象，并且整合了Servlet与JSP在Web应用系统开发上的优势。在Struts框架中，视图层由JSP构成，模型层由实现业务逻辑的JavaBean和EJB组件构成，而控制层由ActionServlet和Action来实现。对基于Struts框架开发的Web应用程序来说，在应用程序启动时自动加载、初始化Action Servlet组件，并直接从struts-config.xml中读取配置信息存放到请求的配置对象中。

2 教学策略研究

本网络实验教学平台采用协作教学和探究教学相结合的策略。协作教学策略要求多个学生提供对同一问题用多种不同观点进行观察比较和分析综合的机会，以便集思广益。探究教学策略要求在教学过程中使学生始终处于积极主动的地位，它能有效激发学生学习兴趣和积极的创造性。网络教学平台中的实验课程，很多与实验相关的资料是需要学生自己寻找的，学生根据自己的需要主动获取知识，从而使学生的学习个性化、主动化[3]。还有一些实验需要小组成员之间的合作交流，因此，团结协作的团队意识显得比较重要，网络教学平台中提供的交互讨论功能，就体现了协作教学策略。

在实验教学中所需的信息资源有与实验相关资料、实验设备、仿真实验、系统资料等等。这些信息资源在学生实验课的预习和复习过程中起到辅助的作用。如表1所示。

表1 教学资料表Tab.1 Teaching data sheet

3 平台主要功能

1）教学公告板：在教学过程中，经常需要发布相关教学公告。在本网络教学平台中这部分内容大致分为4部分：教学通知、实验室信息、学习园地、作业专区。各部分内容主要包括：教学通知主要有一些与实验相关的教学信息，比如选课须知、实验安排、时间更改、考试通知等等；实验室信息主要有对学生缺课或缺交实验报告的警告、失物招领等等；学习园地主要有一些实验讲义的上传消息、与实验相关的资料、趣味实验相关读物或一些科学故事等等[4]；作业专区主要有学生实验报告中一些普遍问题的分析、实验后需要思考的问题等等。所有的文章均设为可以回复（评论），且分为普通文章和推荐文章。学生的权限只有浏览和评论。如图1所示。

图1 教学公告板结构图Fig.1 Teaching bulletin board structure

2）实验预约与成绩、实验资料管理：教师在设定实验信息时包括该实验的指导教师、实验名称、实验类型、实验地点、学生数目以及实验的具体开放时间。而学生在选择实验时也只能在该实验容纳的人数未满时才能选择，还限制学生不能够在一天内选择多个实验，如果学生选择的实验不合理或是教师发现学生多次选择重复实验，教师有权删除学生选择的实验。学生在实验未做以前发现错选实验也可进行修改。在成绩管理部分，学生可以查询自己所做的每个实验成绩以及期末教师给出的总评成绩[5]，而教师在给出学生的每个实验成绩后，期末系统自动计算实验的平均成绩，以方便教师给出最后的总评成绩。在实验资料管理部分，学生只有上传和下载的权限。

4 实现平台的关键技术

4.1 随机验证码技术

后台在登录的时候提供一个随机数字，用户通过输入正确的随机数才能进入自己的操作权限，然后通信时就进行此随机数的验证传递就不会出现复制地址栏信息就能在别的地方不用登录就能进入登录用户的页面了。

考虑用户权限的安全，将教师信息和学生信息分开为两张表单：教师信息表和学生信息表。教师信息表中又加入类型列以确定此教师是管理员权限还是普通权限，当系统进行教师登录时，就在教师信息表中查询数据；学生登录时就在学生信息表中查询数据，这样两种用户分开管理增强了权限的安全管理，简化了后台程序的复杂度，也方便了教务管理模块的编写工作。

4.2 数据安全性

由于教师上传的数据包括实验指导、实验大纲、演示程序等大型数据，所以必须建立数据库来存储这些数据。然而这些数据总的能够归纳为两种：文本型数据和非文本型数据两类。文本型数据就是教师上传的实验指导、实验大纲还有教学通知等文字图片性质的数据，在存入这类数据时会把一些标点符号视为数据库操作字符进行相关操作，从而使得数据存入不完整的问题[6]。为了解决这一问题，可以将存入数据库的数据先进行二进制转换后存入数据库，读出时将二进制转换回来显示既解决了数据入库问题，又增强了数据的安全性。非文本数据是教师上传的实验演示程序，由于数据量比较大，可以直接上传到服务器的硬盘，然后在数据库中写入数据存储的具体位置。但是对于存储位置又会出现相对地址和绝对地址冲突的问题，因此，数据入库时用相对地址，修改时由后台程序将其相对地址改写为绝对地址输出就可以解决此问题。

5 结束语

通过近年来的实践与探索，以教师灌输，学生接受的教学模式已经被以教师辅助，以学生探索为主体的教学模式所取代。因此，智能化网络实验教学平台[7]有力地推动了学生自主学习、协作学习、探究创新性学习，锻炼了学生创新思维和实践能力，真正体现出以人为本、重在人才培养的高等教育核心内涵。

[1]徐静年，郭奋，何予.高校实验室网络化管理的探讨[J].实验室技术与管理，2005，22（7）:106-108.

XU Jing-nian，GUO Fei，HE Mao.Discussion on the network management of university laboratory[J].Laboratory Technique and Management，2005，22（7）:106-108.

[2]孙凌燕，陆保岚，孙健.基于Struts的Web应用框架设计与研究[J].计算机工程，2005，31（8）:57-60.

SUN Ling-yan，LU Bao-nan，SUN Jian.The Web of application framework design and research based on struts[J].Computer Engineering，2005，31（8）:57-60.

[3]王军，潘举玲.基于WEB的开放实验教学管理系统的设计与实现[J].微型电脑应用，2000（11）：27-29，32.

WANG Jun，PAN Ju-ling.Open experimental teaching management system based on WEB design and implementation[J].Microcomputer Application，2000（11）：27-29，32.

[4]窦轶洋.基于网络的开放式实验教学平台的设计与研究[D].广州：华南师范大学，2003.

[5]洪波.基于Web的高校开放式实验教学系统的设计[D].贵州：贵州大学，2007.

[6]吕文戈，张春亮，杨吉湍，等.郑州大学基础课实验教学中心信息平台建设与应用[J].实验技术与管理，2007，24（5）:97-100.

LV Wen-ge，ZHANG Chun-liang，YANG Ji-run.Fundamental curriculum experimentalteaching centerin Zhengzhou university information platform construction and application[J].Experimental Technology and Management，2007，24（5）:97-100.

[7]路全贺，冯莉，苗方.网络工程专业教学科研网络平台的设计研究[J].现代电子技术，2013（24）:32-34.

LU Quan-he，FENG Li，MIAO Fang.Design and research of network engineering teaching and research network platform[J].Modern Electronics Technique，2013（24）:32-34.

Study of intelligent network experimental teaching platform

XUE Shu-min
（Department of Computer Science， Baoji University of Arts and Sciences， Baoji 721016， China）

Experiment teaching is one of the important link of teaching in science and engineering，Compared with the theoretical teaching is more intuitive，practical and innobative.In view of the existed in the course of the experiment teaching syllabus formulation，experimental content and experimental environment collocation，Put forward the construction of intelligent network experimental teaching platform.Using Struts and MVC structure technology，And carries on the backend database management using SQL Server 2005，Platform for the future of the functional extension，be ready to take data maintenance，etc.The emergence of network laboratory can well solve the traditional experiment is conditioned by time，place，equipment status，Provides users with a customized experimental teaching platform.

intelligent； experiment teaching platform； struts structure； MVC mode

TN 710.9

A

1674-6236（2014）15-0057-02

2013-12-18 稿件编号：201312140

宝鸡文理学院硕士启动项目（ZK14086）

薛淑敏（1984—），女，陕西兴平人，硕士，讲师。研究方向：计算机应用。

book=109,ebook=540