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摘要：當(dāng)前的線上教學(xué)系統(tǒng)兼容性較差，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。由于互聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)發(fā)展中起著很重要的作用，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可有效提高課堂與互聯(lián)網(wǎng)融合教學(xué)能力，因此文章設(shè)計(jì)高等數(shù)學(xué)課程改革線上教學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)了B/S結(jié)構(gòu)器、Nokia對(duì)接器以及Web接口，軟件部分基于高等數(shù)學(xué)線上教學(xué)需求設(shè)計(jì)了教學(xué)平臺(tái)的客戶端與用戶權(quán)限模塊。通過構(gòu)建高等數(shù)學(xué)線上教學(xué)功能模塊，設(shè)計(jì)線上教學(xué)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫，從而實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)與線下教學(xué)雙結(jié)合的目的。根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文設(shè)計(jì)的線上教學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；高等數(shù)學(xué)；線上教學(xué)；Web接口

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的完善，為了提高教學(xué)效果，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[1]。設(shè)置新范式的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與高數(shù)課程教育的緊密結(jié)合，讓系統(tǒng)的教學(xué)功能更加清晰?；ヂ?lián)網(wǎng)與高等數(shù)學(xué)教學(xué)的融合可以幫助學(xué)生跨越時(shí)間和空間的距離，可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況隨時(shí)、隨地學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)不再局限于課堂中[2-3]。教學(xué)系統(tǒng)主要利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重塑和優(yōu)化課程，促進(jìn)高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式改革。在互聯(lián)網(wǎng)思維中，用戶至上，用戶對(duì)產(chǎn)品的體驗(yàn)感是產(chǎn)品的生命線，因此教學(xué)系統(tǒng)以教師和學(xué)生的使用體驗(yàn)及使用效果為主導(dǎo)。

1硬件設(shè)計(jì)

1.1B/S結(jié)構(gòu)器

B/S結(jié)構(gòu)器指的是Browser/Server，其可以平衡Web服務(wù)器的負(fù)載，大大降低客戶端的負(fù)載。通過該結(jié)構(gòu)器，用戶可以訪問界面并處理信息。在B/S結(jié)構(gòu)器中，為了保證系統(tǒng)的各個(gè)部分可以實(shí)現(xiàn)有效連接，使用指定的軟件來降低研發(fā)成本[4]。該結(jié)構(gòu)器以B/S架構(gòu)為基礎(chǔ)，提供了系統(tǒng)維護(hù)和修復(fù)問題的解決方案。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。對(duì)于系統(tǒng)來說，B/S結(jié)構(gòu)器降低了維護(hù)和開發(fā)的成本。其中，Web服務(wù)器負(fù)責(zé)B/S結(jié)構(gòu)的所有應(yīng)用邏輯，這種模式不需要任何客戶端開發(fā)。

1.2Nokia對(duì)接器

Nokia對(duì)接器是終端平臺(tái)研究的基礎(chǔ)，實(shí)際Symbian對(duì)接設(shè)備采用32位操作系統(tǒng)，具有低內(nèi)存、低功耗的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過使用和多次改進(jìn)，該對(duì)接器不僅可以支持藍(lán)牙、通用分組無線業(yè)務(wù)（GeneralPacketRadioService，GPRS）和3G技術(shù)，還可以支持一些附加功能[5]。就本系統(tǒng)而言，主要問題在于版本落后和兼容性不足，利用該對(duì)接器都可以解決。WindowsMobile系列操作系統(tǒng)是在微軟電腦所使用的Windows操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上經(jīng)過變革發(fā)展而來的，具有非常友好的開發(fā)環(huán)境，兼具視頻播放、電子郵件收發(fā)等功能。最重要的是，Nokia對(duì)接器可以兼容不同版本、不同格式的文件，對(duì)于視頻文件的導(dǎo)入和播放更有利[6-7]。1.3Web接口系統(tǒng)共包括3個(gè)部分，分別是服務(wù)部分、請(qǐng)求部分以及注冊(cè)部分，各部分在Web接口和組件模塊的相關(guān)環(huán)境中協(xié)同工作。這3部分可以通過Web接口實(shí)現(xiàn)信息交互，有利于信息的發(fā)布與處理。在一般情況下，服務(wù)器可以使用網(wǎng)絡(luò)為其關(guān)鍵模塊提供服務(wù)，也可以使用搜索功能并進(jìn)行綁定來完成對(duì)Web接口的調(diào)用。完成基礎(chǔ)操作后，可通過后臺(tái)服務(wù)綁定向?qū)磉M(jìn)行后臺(tái)業(yè)務(wù)員處理對(duì)象的綁定，使得用戶可以使用相應(yīng)的后臺(tái)資源來更新本地資源狀態(tài)。

2高等數(shù)學(xué)線上教學(xué)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

線上教學(xué)系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如何提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，例如教學(xué)視頻播放需設(shè)定緩沖時(shí)間來避免在線視頻卡頓等。

2.1客戶端及用戶權(quán)限模塊

以常規(guī)系統(tǒng)為例，應(yīng)用程序的主要組成部分包括用戶界面類、用戶活動(dòng)類、程序?qū)ο箢愐约百Y源管理類。其中，用戶界面類是應(yīng)用程序的線程類，該模塊可以實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)信息，確認(rèn)系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。租用一個(gè)活動(dòng)類作為程序執(zhí)行的基本單位，既控制應(yīng)用程序的生命周期，也控制了程序的循環(huán)狀態(tài)、程序的啟動(dòng)和暫停方式以及執(zhí)行和終止動(dòng)作等。應(yīng)用程序?qū)ο髮?duì)應(yīng)著程序的每個(gè)元素，這些組件之間的行為和轉(zhuǎn)換通過消息傳遞進(jìn)行控制。系統(tǒng)中通常有兩種類型的消息，即設(shè)備硬件信息和系統(tǒng)軟件消息。軟件消息是指程序?qū)ο笊傻南ⅲ?dāng)程序執(zhí)行時(shí)，程序?qū)ο笮枰獓?yán)格按照邏輯來操作。對(duì)于客戶端程序的功能，主要包括注冊(cè)用戶、修改用戶信息、登錄和獲取服務(wù)器列表等。相較于傳統(tǒng)規(guī)范的桌面軟件開發(fā)的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)都更有優(yōu)勢(shì)。

2.2線上教學(xué)功能模塊

功能實(shí)現(xiàn)模塊主要包括課程資源、系統(tǒng)維護(hù)、考試及聊天室、公告欄等輔助系統(tǒng)。線上數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)不能完全替代傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，可以為教學(xué)提供輔助，是課堂教學(xué)的補(bǔ)充。該系統(tǒng)是針對(duì)學(xué)生和教師的真實(shí)情況而設(shè)計(jì)的，利用校園網(wǎng)建立線上教學(xué)體系，可以實(shí)現(xiàn)基于課堂教育的主動(dòng)拓展和互補(bǔ)作用，已成為師生交流和學(xué)習(xí)的重要平臺(tái)之一[8-10]。在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，教師不僅要負(fù)責(zé)組織人員，還要負(fù)責(zé)資源的整理，建立的線上教學(xué)模塊示意圖如圖2所示.從圖2可以看出，學(xué)生在注冊(cè)并登錄子模塊時(shí)，需要查看信息認(rèn)證設(shè)備中的賬號(hào)信息，才能登錄教育平臺(tái)的分類站點(diǎn)。學(xué)生完成登錄任務(wù)后，可以通過主題自測(cè)、討論區(qū)等子模塊瀏覽教師提供的在線課程信息，找到包括教育課件和課后練習(xí)在內(nèi)的許多學(xué)習(xí)內(nèi)容。完成的作業(yè)可以通過互聯(lián)網(wǎng)提交，學(xué)生將作業(yè)傳遞給對(duì)應(yīng)的老師，并根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行測(cè)試。如果在學(xué)習(xí)中遇到困難或問題，可以通過聊天室或留言的形式與其他人進(jìn)行交流和討論。

2.3線上教學(xué)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用SQLServer、ASP動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)用戶信息可以由管理員從服務(wù)器導(dǎo)入，也可以由用戶自行注冊(cè)。設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫如圖3所示。此外，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)還需要設(shè)計(jì)課程信息表的相關(guān)信息，以此來為平臺(tái)后續(xù)的調(diào)度和統(tǒng)計(jì)奠定基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)庫后臺(tái)，只有合法的用戶可以登錄服務(wù)器計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)庫，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫用戶需要通過身份驗(yàn)證的方法來進(jìn)行登錄。在前臺(tái)程序開發(fā)中，需要為每一個(gè)用戶建立ID號(hào)、用戶名和密碼等。當(dāng)用戶登錄該系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)其身份進(jìn)行驗(yàn)證，只有用戶身份合法才可進(jìn)入該系統(tǒng)。用戶使用密碼登錄系統(tǒng)，且密碼輸入時(shí)處于加密狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的安全性。運(yùn)用MD5算法對(duì)用戶輸入的密碼進(jìn)行加密處理，將計(jì)算出的MD5值和系統(tǒng)中被保護(hù)的已設(shè)置的MD5值進(jìn)行對(duì)比，以此提升密碼的安全性。為了保護(hù)用戶信息，應(yīng)設(shè)置信息查詢權(quán)限，即僅限于用戶本人可見，其余用戶無查看權(quán)限。此外，用戶可以實(shí)時(shí)更改自己的數(shù)據(jù)信息，并保留修改痕跡，便于后期查詢。

3對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的高等數(shù)學(xué)線上教學(xué)系統(tǒng)的性能，開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

3.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

將本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在Windows7實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫選用SQL，將系統(tǒng)的CPU設(shè)置在符合目前運(yùn)行狀態(tài)的范圍內(nèi)。此外，將檢測(cè)平臺(tái)顯示器設(shè)置為OperaMobileClassic，閃存選擇2GB以上。

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

根據(jù)系統(tǒng)非功能性需求，對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試過程中，可以創(chuàng)建虛擬用戶進(jìn)行測(cè)試。選取典型的測(cè)試場(chǎng)景，在測(cè)試環(huán)境下分別創(chuàng)建虛擬用戶并進(jìn)行訪問，通過監(jiān)控每秒點(diǎn)擊次數(shù)測(cè)試結(jié)果來了解系統(tǒng)客戶端對(duì)服務(wù)器的訪問頻率并測(cè)試并發(fā)用戶平均事務(wù)響應(yīng)時(shí)間。測(cè)試結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，本文設(shè)計(jì)的高等數(shù)學(xué)線上教學(xué)系統(tǒng)性能良好，在多個(gè)用戶同時(shí)點(diǎn)擊使用時(shí)仍可保持穩(wěn)定運(yùn)行，可以滿足用戶的使用需求。

4結(jié)語

綜上所述，本文在仔細(xì)分析教學(xué)現(xiàn)狀和傳統(tǒng)線上教學(xué)系統(tǒng)的不足后建立了新的線上教學(xué)系統(tǒng)。經(jīng)過測(cè)試證明，該系統(tǒng)的性能良好且具有可靠性，有一定的應(yīng)用價(jià)值。但由于測(cè)試時(shí)使用的學(xué)生人數(shù)有限，未來還需在實(shí)踐中進(jìn)行調(diào)試。

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作者：王俊彥 單位：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院