职业本科专业课程师生互动教学信息系统构建

刘毅?左晓冉

摘要：伴随网络大数据信息平台技术的不断发展，各职业本科院校教师在授课过程中应用在线教学系统取得了良好的效果，但该教学系统还存在诸多问题，例如系统功能不完善，对整个授课的效果无法进行监督和数据采样。为此，提出并设计了一种师生互动交流教学管理平台，该教学系统采用ASP.NET处理的逻辑功能，利用Web Service实现整个用户层、逻辑层、数据层与物理层的四个结构层架构，最终完成业务统计和整体框架搭建工作，基于B/S模式实现了网络拓扑结构，通过登录模块监管学生和教师多项在线应用功能。经过实地测试，结果表明该师生互动教学管理系统具有明显的功能优势，在原有教学系统的基础上，增加了师生互动模式，强化了网络信息的教学实效性，值得各高等院校推广。

关键词：ASP.NET；Web Service技术；师生互动信息系统；在线教学

一、前言

本文利用Web Service技术在系统功能层面设计的管理系统实现了教学任务中的师生互动，将原有的用户服务权限进行了剥离。本系统的开发借助于先进的网络信息化技术，同时完善了原有的教学平台各项功能，对于当前各职业本科院校开展专业课程的教学任务具有极大的促进作用。

二、系统总体设计

（一）系统体系架构

师生互动教学信息化管理系统，通过用户层、逻辑层、数据层与物理层四个结构层来实现各项功能的完善与信息传输，由专业的信息化管理人员对系统进行运行维护及安全体系监管，保证整个教学任务的顺利实施，该系统的总体结构如图1所示。

在整个教学管理系统中，用户层可视化Web界面实现师生互动的信息接收与发送，满足访问客户的各类需求，定向给予客户相关信息结果反馈。整个系统为登录的用户提供了丰富的信息界面和查询储备，内容包括课程安排、在线交流互动、成绩查询、在线考试等多个功能窗口[1]。所有返回的信息结果都是基于HTML编程及XML文件最终发送给访问的客户。

逻辑层在接收到访问客户的各类请求信息后，按照原有制定原则对相关信息内容进行处理，实现了对用户的最终教学评价、课程管理、账户设置等相关业务内容。经逻辑层处理后的数据信息结果将发送给数据层，在数据层中各项逻辑处理内容在ASP.NET基础上进行处理，最终数据通过Web Service技术生成各类数据统计报表。

数据层负责对最终统计的各类数据信息内容进行存储处理，数据层基于ASP.NET构建各项功能模块，这种构建模式的优势在于可以实现对系统各组件部分的快捷访问并对访问数据进行有效准确捕捉处理。逻辑层将处理好的各类数据业务发送给数据层，由数据层进行读取，经数据层处理后，将最终结果又返回给逻辑层。

物理层为整个教学系统的正常运作提供了良好的硬件基础环境，该数据层包括各类网络硬件设施、Web 服务器、数据库等组成部分，所有硬件设施满足整个系统的各类数据信息存储与处理并为系统的正常工作运行营造良好的网络数据传输环境。

除此之外，运行维护系统，通过各个数据层预留的接口，做好相关日常维护工作，在维护过程中要建立好安全防护体系，避免外界非法用户的入侵及访问。在运行维护与安全防护体系双重构建下保证整个教学管理系统的安全稳定。

（二）系统拓扑结构

本系统的拓扑结构基于B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）模式构建，可以满足不同用户登录后的各种业务链处理需求，当用户登录系统中，在保证数据安全传输的情况下可进行资源共享。系统的拓扑结构如图2。

整个数据库在基础硬件上采用大容量存储服务器，整个系统运行过程中要进行庞大的运算处理，同时将处理好的各类数据业务与相关数据库端口进行连接，各类数据信息传输由Web服务器以及相应的服务器按照最初的功能设计承担，这样的设计不但可以保证系统的运行稳定，而且功能上日后可以扩展，相应的日常维护也更加便捷。当系统内部出现各类非法用户业务请求时，由防火墙首先对非法入侵用户进行数据隔离，终止所有数据的接入。该教学系统在正常运行使用过程中，所有信息传输由各接入端口、交换机、网络传输设备、终端路由器得以实现[2]。为了保证校园内外网络资源共享的安全性，整个系统在内外网之间设置了防火墙。

三、系统实现

（一）系统开发环境

师生互动教学管理系统基于ASP.NET技术进行开发，并保证了系统的扩展性及可移植性。整个平台采用Windows10操作系统，安装Framework以及MDAC（Microsoft Data Access Components，微软数据访问组件），采用SQL Server 软件实现了网站服务器数据处理功能，基于Visual Studio 2010和ftp辅助工具软件实现了Web站点和ftp站点之间的各类数据交换。

（二）登录模块的实现

在系统的登录模块中，基于Web Service技术构建用户身份识别系统验证，对登录用户的身份进行验证后与登陆用户相匹配的权限进行集中管理。在系统的入口验证其身份合法性后方可登录整个教学系统，根据身份分配相应权限以及登陆的应用服务器。整个系统的用户身份验证按照等级分为管理员、教师和学生三种类型。这三类用户在登录后拥有不同的访问权限，系统会根据原有数据库存储的信息内容，对不同用户进行身份辨别，通过用户的等级区分附属用户不同的功能权限，从而提供差异化的服务端口及类型。

用户登录的关键代码为：

void String login throws Exception

inUscr name==null|".cquals（User name））{

this.addActionError（"Please enter User Name！"）：

return INPUT;

else ii（user password==null|"".equals（user_password））{

this.addActionError（"Plcase entcr Password！"）;

return INPUT;

elsc i（role== null| "".cquals（role））{

this.addActionError（"Please select the Role！"）;

return INPUT;

-

elsc {

LoginUserlD=ncwLgoginDao（）;

adUserList=Id.isLogin（user nameuser passworduser role）;

if（adUscrList==null）{

this.addActionError（"User Name is Wrong！"）：

return fail;

用户登录判断的执行代码为：

public User isUserLogin（String user_name， String userpassword， String

user role）{

String why hql="from User where user.user name=？and

useruser password=？anduseruser role=？".

Session session=HibenateSessionFactorygetSession（）;

session.beginTransaction（）;

MyQuery whyquery=session.createQuery（why_hql）;

whyquerysetString（O，user name）;

whyquery.setString（1user password）;

List list =query.userlist（）;

User user=list.userget（0）;

session.getTransaction（）.commitO：

session.close（）;

return user;

（三）专业课程管理模块的实现

教学管理系统中的课程管理模块是教师用户的主要功能模块，在这一管理单元中，教师可以部署相应的教学任务，上传各类教学资料，与学生进行互动交流进行答疑，对学生提交的作业进行评价，同时也可以发布各类教学考试。课程安排主要用于向学生及时传递授课时间、授课地点、授课班级以及授课任务等相关信息内容，登录的学生用户可通过系统对教学资源模块进行访问。教师也可以利用系统平台将制作好的相关教学课件，视频资料以及教案等上传至系统中，学生可以通过登录系统对相关的资料进行下载观看。该系统的主要创新为答疑模块，在这一模块下教师和学生可以实现真正的互动交流完成各类问题的答疑解惑，在这一模块下，教师也可以对学生完成的各类作业情况进行点评，及时向学生公布作业完成情况和考试成绩等[3]。整个教学信息管理平台详细的记录了每个学生对于美文课程的完成情况，教师在登录系统平台后，可对每个学生的课程完成情况进行信息更新与编辑。当教师需要定期公布抽样考试时，也可利用该系统进行完成，在考试结束后，也可以将学生的考试成绩进行统计，形成数据报表发布。教学资源上传的功能实现代码为：

Protected void shangchuan button elick（object fasong，EventArgs w）

boolfok=false;//设置文件准备标志

string m path=“C：/User/teachersystem/resorece”;//文件存储路径

string path=ServerMapPath（m path）;//设置文件上传路径

If（！Directory.Exitsts（path））/如果上传路径不存在

……

Else iThis.HasFile） //存在上传路径

String filc E=System.IO.Path.GetExtension（this.FlleName）.TLO：

//设置文件后缀变量

Stringl]allow_E = {“.doc”，“.xls”， “.rar”， “zip”， “.ppt”， “pptx”， “.doex”;

For（inti=0：icallow E.Length;i++）

iifile E==allow E[iD//如果上传资源的后缀与允许的相同，则允许上传

（四）学生管理模块的实现

学生管理模块主要满足登录系统的学生用户，了解相关课程的教学资源与内容，同时对偏好的各类教学资源进行下载观看。在学生管理模块的课程表中展示了本门课程的名称，上课地点及时间，教师信息等内容，帮助学生对本门课程的大致情况有一定的了解，课程介绍模块主要对于各类专业课程的相关内容进行介绍，包括了课程规划，课程应用以及课程时间分布等。在学生模块中，当学生完成各类专业课程作业后，可在系统中对应的模块下提交作业，了解教师对作业的批改情况。在课程答疑模块中，学生可以对授课过程中的各类难点疑点提出问题，与教师完成互动交流[4]。当学生发出各类问题请求时，系统首先将提问的信息内容进行提取，通过数据库对比查询到与之匹配的记录内容，以列表的形式展现给学生。如果在列表信息内，学生未找到相应答案，可以将答疑的信息以数据传输的形式将由教师进行解答。这一过程的实现代码为：

Private OleDbConnection MyCon;//连接对象

PrivateOleDbCommadMyCom;//命令对象

Private OleDbDataAdapter MyDataAdapter;//数据适配器对象

Private DataSet myDataSet;

Private DataTable myDataTable

Private void SourceReserch Click（object sender， EventArgs e）

问题提交关键代码：

myCommand.Parameters[““@a_strTitle]Value=n_Topic.Title;

myCommand.Parameters.Add

（new

SQLParameter（““@a strAuthor”.

SQLDataType.VarChar， 50））;

myCommand.Parameters[“@a strAuthor）.Value= n Topic.Author

myCommand.Parameters.Add

（new

SQLParameter（“a strContent”，

SQLDataType.VarChar， 2000））;

myCommand.Parameters[“a strContentValue=nTopic.Content：

四、系统应用测试

（一）功能测试

教师可通过上传各类教学资源信息对整个系统的功能模块进行测试。在上传过程中系统首先展现给教师当前已有的各类教学资源，教师点击相应模块后会弹出对应对话框，提示教师输入相关搜索信息或资源标题，教师通过搜索或选取相应的资源标题从本地选择可完成各类资料的上传。

在课程的学习中，教师也可以通过答疑模块与学生完成相应的课程教学互动交流，在答疑互动过程中，教师可以通过关键词的查询与检索了解学生疑点难点问题，为了提高整个系统的运行效率，整个教学资源以科目列表的形式进行汇总，如果搜索的结果不能匹配到相关的数据资源，学生可输入相关问题的文字描述，通过应用测试来查看结果。

（二）性能测试

鉴于教学管理系统中存储了大量的教学资源信息，在系统运行过程中，由于多用户同时登录或者上传下载，因此在对系统性能测试时，主要以疲劳强度测试作为系统运行稳定性的考核依据。测试过程以1000名教师同时上传不同教学案例为基础，同时选择1000名学生对不同资源学习内容进行下载，再有1000名学生利用教学管理系统实现在线的各类功能，当3000名用户同时在线完成各类操作需求时观察整个系统的响应时间变化，测试结果如图3。

由图3可知，当伴随用户访问量不断增加时，系统的在线响应时间延长，学生在线观看教学资源以及下载等内容时周期均缓步增加。由此可知，师生互动教学管理系统能够承受一定的压力测试，完成日常教学工作。如果在运行过程中，教师上传的教学资源时间过长，系统则会出现明显的延迟性。出现这一问题的主要原因在于服务器上传过程中带宽不同所导致的数据传输阻碍，通过调整或更换相应网络设备，能让这一问题得到有效改善。

为了验证师生互动教学系统的优越性，与相关院校正在使用的教学管理平台系统进行了对比测试，在测试过程中在线人数均为3000人，要求学生同时下载大小为162Mb的相关课件，整个测试的CPU占用率及系统响应时间如图4。通过对比图不难发现，本文所设计的师生互动教学管理平台，不论是在CPU占有率还是响应时间上均优于以往的教学平台，具有明显的优势性。

五、结语

针对当前职业本科院校专业课程教学系统功能过于单一的问题，本文设计了一种新型的师生互动教学管理信息系统。本系统在四层结构的总体框架下，利用网络拓扑结构，实现了用户管理，课程管理和学生管理的三大功能模块设计，在对系统进行疲劳强度测试时，功能完善性表现良好。在教学管理系统的使用过程中，教师用户和学生用户均能通过自己的身份权限来完成日常教学内容，并且在师生互动板块功能性上得以增强，改善了原有的网络教学效果，为后期教学管理系统的开发提供了更为先进的技术思路。

参考文献

[1]岳威.信息化教学管理系统的应用案例分析[J].集成电路应用，2022，39（11）：88-89.

[2]谌颃，张袖斌，钟贵，等.智慧实训室智能教学管理系统设计与应用研究[J].信息记录材料，2022，23（11）：157-159.

[3]黄琳.数据可视化技术在教学管理系统中的应用[J].数字技术与应用，2022，40（05）：177-179.

[4]史太波，童悦，阮宜杰，等.高校实验教学管理系统的建设与应用[J].实验室科学，2021，24（06）：92-96+99.

基金项目：1.河北工业职业技术大学校级项目资助“职业本科专业课程体系构建与实践——以生态环境工程技术专业为例”（课题编号：bk202202）；2.职业本科课程思政教学模式探究——以生态环境工程技术专业为例（课题编号：YB20220312）