线上线下混合式智能辅助教学系统设计

罗丽丽

(陕西国际商贸学院 文学与教育学院， 咸阳 712046)

0 引言

随着电脑及移动设备的普及，学习形式不再拘泥于传统的课堂授课模式，逐渐向媒体化、网络化发展，在线教育成为大势所趋，精品资源共享课作为一种网络课程，服务主体为高校教师和学生，同时也面向社会学习者，目的在于推动优质课程教学资源共建共享，其打造的课程资源系统更适合网络传播，促进专业课程教学质量的提升，对基于网络平台的线上线下混合式课程建设进行研究具有重大的实际应用价值，网络辅助教学系统改变了传统的教学模式，对教学质量的提高具有重要作用[1]。

1 混合式教学模式的教育理念

(1) 教师在传统课堂教学和网络教学中发挥教授知识的主导作用，通过多种授课方法(包括填鸭式、启发式、引导式等)引导学生学习，教师在教室课堂上会受到有限的课时等因素的限制。网络课堂则做到了教室课堂的有效延伸和补充，具备教学资源丰富、不受时空限制的优势，学生可通过网络课堂教学资源的使用实现自主学习过程。

(2) 混合式学习融合了多种不同教学方式，除了面对面教学和网络教学的融合，还包括多种学习方式的融合、多种现代教育技术(包括多媒体、计算机、网络和通信等技术)的融合，兼顾了教师的主导作用与学生的主体地位。针对多角度融合，依托网络辅助教学系统，可使学生的主动性和积极性得到有效提升，形成融合理论与实践的教学体系[2]。

1 混合式辅助教学系统设计

1.1 系统总体架构设计

目前可使用多种语言和技术(如.net， asp，php，java，C#)完成网站的开发，设计模式需以合理性为基本原则，完成系统的编写、分类及总结，系统需包含代码、设计模块、升级系统功能等，代码编制则应满足系统功能，完成软件项目有效结构的建立，为解决修订或升级系统时容易被攻击问题，本文业务关系以J2EE为基础，系统基于三层 B/S 体系，三个层次需按照程序中的逻辑关系完成数据分析，提高了系统的智能性，在降低维护或升级成本的基础上使教学辅助系统的稳定性和安全性得以有效提高，系统总体架构如图1所示[3]。

(1) 表示层，用户交互指令在表示层被执行后，系统服务的要求通过在客户端输入相关要求信息即可完成，WEB服务器显示页面后，用浏览器进行同等传输。J2EE平台可满足多元化客户端的需求，可对大多软件的功能实现(如HTMLClient、Java、Application等)进行有效支撑，对于其中的考试系统主要通过应用jsp、js、html等技术实现，有助于系统实现试题管理、智能组卷及对答题过程普遍存在的问题进行分析。

图1 系统总体架构图

(2) 中间业务层，包括 WEB和J2EE两种服务器类型，J2EE属于应用型，当WEB进行页面、数据双层控制时，执行有效的客户端指令需按照服务器的请求进行，若将两种服务器并联，处理结果则可从 WEB 向J2EE进行传递，进而保证多种请求(如增删数据库信息、服务器信息转发等)能够同时处理。精品课程网站采用tomcat作为考试系统的应用服务器，位于 J2EE 应用服务器中的教学辅助系统可使考试系统的业务逻辑得以实现，本文教学辅助系统的中间业务层的设计模式采用了Spring MVC 模式，可进一步提高系统的灵活性。数据层的交互接口通过逻辑 DAO层及数据库连接池(应用服务器管理)等的使用，既能满足功能需求，又兼顾了数据库无关性和系统的扩展性[4]。

(3) 数据库层，这个层面中的服务器可实现精品课程信息的储备与调出，涵盖多个网站的考试系统，为提高系统的安全性，本文将数据库服务器独立，同时为系统维护和安全管理提供极大的便利，可根据不同的操作指令查看数据库内容。

1.2 系统功能设计

1.2.1 功能结构

本系统根据用户的不同需求，将系统使用者划分为不同的用户角色，并在此基础上对用户权限进行限定，系统基本信息等内容由系统管理员负责设置；教师的权限在于对资料、作业、题库、作品分享、论坛等进行管理，对考试参数进行设置并能实现在线考试查看；学生可使用该系统的核心功能主要包括在线学习、提交作业、分享作品、考试及互助交流等，系统通过后台构建的知识图谱,将在线教学,试题训练和学情反馈几个主要功能模块灵活的链接到一起,为教师提供更加智能化的辅导功能。(3)试题训练环境不仅为学生提供自动组卷练习、专项练习等的功能,而且为教师提供了便捷的题库管理工具,减轻了教师的题库管理负担。系统功能结构具体如图2所示[5]。

图2 功能结构图

1.2.2 辅助教学系统关键功能模块

(1) 新增课堂(资料管理)便于教师开设多门不同的课堂，内容主要包括：可根据实际需要完成课堂名称的修改或新增(更改的格式为年级，专业，课程)；

可完成课堂开始与结束时间的设置；设置使用者的加入和使用权限(如允许或不允许)；为便于学生了解课程还可对课堂的相关介绍进行设置，列出需要提前预习的内容，增加新预习内容，学生按照预习列表提前预习，教师查看预习结果。

(2) 在线教学，将教材分为知识点库(章节—知识点—试题题目)和作业题库(二级结构：章节—作业)进行管理。试题题目可以直接转化为该章节下的作业，方便教师对学生的疑难问题进行及时解答，有助于学生与老师进行实时互动，在线教学模块主要包括切换知识点、切换演示和练习等功能，并对教师及学生编码区、在线学生名单进行管理。

(3) 作业管理及分值设置，教师通过该智能辅助教学系统完成对应课堂作业的布置及管理；通过点击发布作业题和试题，主要包括试题名称及类型、用途、试题描述等；作业及查看答案设置，默认开始时间和结束时间分别为当前时间和七天后，超过时限则无法提交作业且不允许学生查看答案；批改作业，在作业列表页面完成对应批次作业的批改(默认手动批改)[6]。

2 智能辅助教学系统的实现

该系统的实现关键在于数据的录入、存储及修改和管理，这些都以数据库的设计作为基础，数据库作为系统的核心部分，本文主要从E-R概念模型出发完成数据表逻辑结构及数据库关系模型的设计，进而完成数据库的设计。

2.1 数据库E-R图设计

数据库实体主要由教师、学生、作业、教学资料、试题及试卷等组成，本文用“n”表示多层关系，学生可多次参与考试，如教师可添加多份考题，系统E-R关系设计如图3所示[7]。

2.2 表结构设计

(1) 用户信息表主要包括主键，用户账号、类型及昵称，登录密码，手机号，电子邮箱，具体如表1所示。

图3 系统E-R关系图

名称字段类型长度含义IdVarChar255主键userAccountVarChar255用户账号userNameVarChar255用户昵称pwdVarChar255登录密码mobileVarChar255手机号emailVarChar255电子邮箱userTypeInt19用户类型

(2) 教学资料表主要由主键(Id)，用户名，外键(用户 id)，题目，更新日期，详细描述等组成，具体如表2所示。

表2 教学资料表

(3) 作业表主要包括Id，用户 id，用户名，作业编号、名称、日期及状态，在线预览路径，批改人姓名及批改信息和日期，详细描述，具体如表3所示。

(4) 考试表主要由Id，用户 id，用户名，考试状态、名称、开始及结束时间，题目总数(正确和不正确的数目)，分数组成，具体如表4所示。

(5) 留言信息表主要包括Id，发布者id(外键)、名称，题目，时间，内容，回复及查看数，具体如表5所示。

2.3 数据表关系模型

用户数据是数据设计的核心，代表系统功能的数据表与用户表直接或间接关联；系统类通用功能(如附件、系统设置等)与业务功能表无直接关系，设置为独立表，具体的数据表关联模型如图4所示。

表3 作业表

表4 考试表

表5 留言信息表

3 网络辅助教学系统应用测试

为进一步检测本文所设计的智能辅助教学系统的功能，通过对计算机专业的两个班级：A班58人，B班55人，将该辅助教学系统应用到实际教学过程当中，一学期课程结束后，通过教师反馈及与学生座谈、调查等方式，统计结果表明75%的学生对该辅助教学系统非常满意，使用该系统可满足自主学习的要求，且由该专业教师开发的课程更具针对性和系统性，学生通过系统中丰富的教学资料能够随时随地完成相应学习，自主积累知识，在教师教学及批改作业、试卷过程中能够及时纠正错误。同没有使用该系统的计算机专业学生相比，这两个实验班学生的自学能力和学习积极性得到显著提高；同时专业教师在教室课堂教学中发现使用该系统的班级的课堂表现比其他班级的课堂表现要好很多，学生在完成系统预习模块后思考和学习更加积极，显著提高了教师的教学效果。

图4 数据表关联模型

4 总结

随着高校信息化应用的普及，现代信息化技术为传统教学模式的优化提供了支撑，本文以计算机网络为主要手段，对线上线下混合式智能辅助教学系统的设计进行研究，以学生为主体，增进师生交流，有效的融合了网络教学和传统教学模式，完成了系统架构的设计，阐述了关键模块的功能，结合数据库的设计实现该辅助教学系统的功能，并通过实际教学应用验证了本系统的功能，该混合式辅助教学系统通过对各方面教学资源的整合，能够对学生的学习提供多角度指导，可有效的满足教学需求，实际应用价值较大。