基于J2EE架构的化工基础课程网络教学平台设计与实现

2015-10-15陈庆标孙丽美

中国现代教育装备 2015年21期

陈庆标孙丽美

内蒙古民族大学内蒙古通辽 028000

化工基础课程是高校化学类专业普遍开设的一门基础课程，在化学专业本科教学中具有举足轻重的地位，是理论基础到工程实际应用的桥梁纽带。尤其是化工基础实验，能够培养和提高学生综合运用知识的能力和解决实际工程问题的能力。随着化工技术的不断创新与发展，社会企业对化工专业人才的要求也越来越高。他们不仅要掌握化工基础知识和化工新技术，还要具备创新意识和综合实践能力。这些变化对化工基础课程的教学模式提出了新的挑战，传统的课堂教学模式已经不适应这种新的要求。[1]

教学过程网络化、信息化是教学模式更新的一条重要途径，它有利于营造“教师主导、学生主体”的立体化教学环境，提供“时时、处处能学”的条件，加快和促进知识的传播和创新。网络教学平台是实现教学过程网络化、信息化的核心技术条件。[2]本文通过分析传统教学模式存在的问题，提出了构建基于网络的化工基础课程教学平台，拓宽学生的知识面，提高学生的动手操作能力以及创新能力。

1 传统教学模式存在的主要问题[3,4]

1.1 教学方法陈旧

传统教学模式采用“教科书+黑板”的教学方式，教师在教学过程中占主导地位，学生只是被动地接受，处于被动地位。教师在讲台上枯燥的讲解，学生在台下昏昏欲睡，教学气氛沉闷，教学效果欠佳，教学效率低下。课后教师答疑的时间有限，不能满足学生的答疑需求。

1.2 不利于创新能力的培养

学生在课堂上被动地接受知识，长时间的课堂教学使得学生产生依赖心理和思维惰性，不能充分调动学生积极地思考问题。由于教学课时的限制，教学内容的深度和广度受到限制，不利于培养学生的应用能力、动手能力和创新能力。

1.3 理论学习与实践脱钩 [1]

传统的化工基础课程教学方法是课堂理论学习后，学生需要到实验室进行实验操作的实践性教学环节。由于时间和实验设备的限制，学生只是在实验员的演示后做简单的操作实验。化工实验设备较复杂，学生无法在短时间内真正掌握实验设备的操作，导致理论学习与实践不能很好地结合。

2 化工基础课程网络教学平台的优势

基于互联网的教学平台作为信息技术与教学实践相结合的一种新的教学模式，改变了传统教学的形式和手段，赋予教学以新的含义，与传统教学相比，具有以下优势。

2.1 借助多媒体技术改变教学方法

网络教学平台借助先进的信息技术与多媒体技术，给学生提供生动有趣的教学课件，多感官刺激学生的学习情绪，提高学习兴趣，降低被动接受的逆反心态。学生借助教学平台与教师实现教学互动，打破了教学时间的限制。网络教学使得教师获得创造的自由，增强教师的效能感和价值感，有利于教师的成长与进步，使教师更好地履行自己的职责。

2.2 加强学生的技能培训培训创新能力

网络教学平台为学生提供开放的学习环境，学生可以根据自己的学习状况，选择与自己学习特点、学习内容相适应的学习资源。遇到难懂的知识点，可以反复的学习，充分发展学生的个性化、开发创新思维。网络教学平台为学生提供更多的动手操作机会，使学生能够充分掌握实验技巧和方法，加深对理论知识的理解和运用，提高学生的主动性和创造性，提高学生综合分析问题和解决问题的能力，并充分挖掘学生的创新潜力。

2.3 深化实践教学环节

由于化工实验设备操作复杂，学生难以通过实验员简单的讲解就掌握实验设备的操作方法。网络教学平台提供实验演示与实验仿真功能，学生提前预习实验的操作步骤与过程，可以反复的学习，做到烂熟于心。掌握操作过程后，学生通过实验仿真功能进行反复操作，充分掌握实验步骤，避免学生真正操作实验设备时手忙脚乱的现象，同时有效避免实验中的安全隐患。

3 化工基础课程网络教学平台功能设计

基于网络的教学平台以资源为核心，为教师和学生提供一个开放的教学环境，实现教学资源共享，方便学生实时在线学习，方便教师与学生之间进行讨论和答疑，同时提供实验课的视频演示和实验仿真功能，方便学生提前了解和掌握实验课的操作步骤，提高学生在实验课上的动手能力。化工基础课程网络教学平台的设计遵循以下原则：合理性功能需求、稳定的体系架构、易使用和维护性。系统的功能架构如图1所示。

图1 系统功能架构

根据化工基础课程的特点，该网络教学平台包括以下功能模块(如图2所示)。

图2 系统功能模块

3.1 理论教学管理

包括课程介绍、教学大纲、教学进度、参考教材、课表等信息的发布和修改。学生可以浏览这些信息。

3.2 资源管理

包括教学课件、教学视频、习题作业、考试题库、课外资源等上传。学生可以下载、浏览这些资源。

3.3 实验课程管理

(1)实验演示：教师使用Flash，Authware等多媒体软件制作实验操作的演示视频，并上传到该教学平台，学生可以通过该平台反复的学习与浏览，为实验课动手实践做准备。实验演示视频允许学生下载，可以通过智能手机随时观看学习。(2)实验仿真：学生通过实验仿真软件，提前模拟实验的整个过程，为实验课提前做好准备。学生可以反复模拟操作，不存在损坏实验设备以及安全隐患。(3)实验课安排：教师将实验课分组情况、每组上课时间发布到教学平台，学生可以查询自己的上课时间已经分组。(4)实验课预约：学生可以通过实验课预约功能提前预约实验课上课时间，教师在安排实验课时根据预约情况进行安排。

3.4 师生互动

教师与学生、学生与学生之间可以通过该功能模块进行问题讨论和答疑。学生课后有问题，可以在该功能模块上提出，教师在方便的时候就可以进行答疑，其他学生也可以一起讨论，从而增强学生的学习积极性以及对知识的理解深度。

3.5 系统管理

系统管理员通过该功能模块审核注册用户的有效性、为注册用户分配权限等。

4 网络教学平台架构设计与实现技术

4.1 架构设计

化工基础课程网络教学平台基于B/S模式设计，使用者只要有浏览器就可以方便地使用该教学平台，无须在本机做任何设置。系统采用MVC(模型-视图-控制器)设计模式，把系统的输入、输出及操作分开，将应用程序分为模型、视图和控制器，分别担负不同的功能，提高系统的可重用性、可扩展性及系统开发效率。[5]该教学平台的客户端对应体系结构中的View层，在浏览器中由Jsp视图和Html视图实现，负责人机交互界面，处理用户的输入、输出、提交请求及显示返回的运算结果。Controller层在体系结构中处于核心地位，控制整个系统的运行流程，是View层与Model层的中转站，由Servlet实现。Controller层首先接收到View层的HTTP请求并进行分析，然后决定调用Model层的具体业务处理逻辑和返回给客户端的Jsp视图或Html视图。Model层实现具体的业务逻辑，由EJB与JavaBean实现，根据Controller层转发过来的用户请求进行相应的处理并返回结果集。化工基础课程网络教学平台的技术架构如图3所示。[6]

图3 平台技术架构

4.2 实现技术

化工基础课程网络教学平台采用“Struts+Spring+Hibernate”的组合技术实现整个应用系统的开发。Struts作为该网络教学平台视图层的住框架，通过JSP页面以及各种标签库动态显示各种数据信息。Spring是该网络教学平台的业务层主框架，通过业务接口、业务模型以及配置文件实现整个系统的业务逻辑。Hibernate实现数据访问层的接口和模型，由Hibernate Api实现数据对象的持久化和事务管理。已有大量的文献对SSH组合技术框架进行过报道，在此不作过多的介绍，仅列出部分程序代码。

以下是数据访问公共接口实现源代码：