基于MVC的適應性超媒體教學系統設計

（連云港師范高等專科學校計算機系，江蘇 連云港222006）

進入互聯網時代以來，計算機網絡技術的飛速發展極大推動了教育教學方法的現代化改革，采用基于計算機網絡的智能化教學系統已成為教育領域中的應用熱點，該系統能夠根據學生自身學習情況和學習特性自動調整學習情景，動態生成教學內容，提供不同的課程學習過程，達到個性化教學和適應性學習的目的。目前在世界范圍內影響比較大的智能化教學系統是智能導師系統(ITS）和適應性超媒體系統（AHAS）等[1]。ITS和AHAS中的適應性學習系統在國內高等院校網絡教學系統中并沒有得到很好的應用，其原因在于上述系統的功能和結構復雜，開發起來費時費力。統一建模語言(Unified Modeling Language，UML）對大規模復雜系統進行建模特別是在軟件架構層次方面已經被驗證是極為有效的。采用UML技術對結構功能復雜的適應性超媒體教學系統建模，引入模型-視圖-控制器(MVC）設計模式，能夠讓系統架構清晰，業務邏輯合理，易于在互聯網環境下開發和實現超媒體教學系統。為此，筆者對基于MVC的適應性超媒體教學系統進行設計。

1 系統分析和設計

適應性超媒體教學系統的網絡教學支撐環境可以分為以下4個部分[4]：①教學內容構件。通過該構件劃定該門課程的教學大綱范圍，包括教學資料和知識點，是教學系統的核心。②學習行為構件。學生通過該構件以互動交互方式來完成相應學習任務，一般包括練習、測試、作業和實驗等。③通訊溝通構件。通過該構件學生與學生、學生與教師以及教師與教師之間能夠進行交流和溝通。④管理構件。該構件用來支持教學過程中必要的管理職能，包括學生管理、課程管理、教學管理、考核管理和評價管理等。因此，應圍繞上述4種構件的功能進行該系統的開發。

1.1 角色用例分析

UML是用來對系統進行可視化建模的一種語言，其適用于數據建模、業務建模、對象建模和組件建模[5]。UML提供多種類型的模型描述圖，其中用例圖可以用來可視化描述系統提供的功能模塊和基于流程的角色關系。

該系統的使用角色包括教師、學生、領域知識專家、課程和教學設計專家、教學資源設計專家、普通管理員、系統功能擴展開發者等(見圖1）。一個用戶可以擁有多個角色身份，可以在多個角色中自由轉換。系統針對不同的角色身份提供功能支持。

圖1 用戶角色圖

1.2 系統架構和技術分析

通過上述分析，對系統架構采用分層思想設計為3個層次(見圖2）。

系統引入MVC設計方法，將教學表示層抽象為視圖(View），將適應性呈現和適應性導航抽象為控制器(Controller），將教學支持層抽象為模型（Model），轉化后的功能架構和技術如圖3所示。

圖2 系統層次圖

1.3 系統功能模塊設計

圖3 功能架構和技術圖

系統根據3層結構設計功能模塊，主要模塊有登陸注冊認證模塊、適應性超媒體呈現模塊、適應性導航模塊、適應性引擎模塊、認知單元管理模塊、教學質量和策略模塊和抽象模型模塊。具體內容如下：①登陸注冊認證模塊。該模塊主要實現用戶注冊功能、用戶登陸功能、角色切換功能、用戶學習跟蹤功能，另外可以記錄用戶學習和教學情況斷點信息，還可以與抽象模型模塊交互信息。②適應性超媒體呈現模塊。該模塊主要實現視圖功能，為用戶呈現教學內容的不同表現形式。③適應性導航模塊主要實現鏈排序、鏈隱藏、鏈注解、鏈導航、鏈刪除、鏈失效功能，實現頁面內外鏈接管理功能。④適應性引擎模塊。該模塊通過控制適應性導航和抽象模型實現頁面組裝，響應請求，執行適應性規則，處理教學業務邏輯功能，實現模型信息交互和存儲優化。⑤認知單元管理模塊。該模塊實現知識點單元化教學管理，包括單元學習、測試和進度控制功能。⑥教學質量和策略模塊。該模塊實現學生單元學習質量評價和教學策略調整和管理功能。⑦抽象模型模塊。該模塊實現各種模型動態生成管理功能和數據操縱持久功能。

2 系統流程

用戶從網絡適應性超媒體教學系統首頁登入系統，根據呈現出的學習模塊選擇相應知識單元來進行單元學習和單元測試，學習過程中引入學習進度控制功能、小組學習協作功能、適應性導航功能和學習交流插件功能。課程教師根據呈現出的課程模塊進行教學單元管理、課程進度管理、課程模型設計、教學策略調整、測試管理、教學插件管理等。領域知識專家根據呈現出的領域模塊管理領域知識模型，通過專題、主題、概念等方式，采用圖或樹結構組織超媒體信息，整理知識點邏輯關系，提供教學策略參考。管理員根據呈現出的管理模塊進行角色管理、抽象模型管理、插件管理、鏈接管理和教學質量管理

3 模型設計

模型層采用抽象類進行設計，分為角色模型、領域模型、課程模型、教學策略模型、試題模型、教學質量模型、通訊交流模型和插件模型，其中角色模型記錄角色的各種信息，包括角色本身基本信息（角色名、角色編號）和系統記錄角色信息(登陸時間、操作日志），角色模型可具體實現為學生模型、教師模型和管理員模型3種基本模型；領域模型采用超媒體方式組織概念、主題和知識點，具體實現為知識概念模型、主題模型、知識點模型；課程模型實現課程管理和單元管理。

MVC的優勢在于為團隊協作開發大型項目提供有效、清晰的代碼分離和管理方法[6]。MVC可實現程序與業務邏輯的分離，使得一部分程序員集中處理業務邏輯，而另一部分人集中處理業務返回數據及頁面的顯示等，這樣提高了系統擴展性。在MVC設計模式下，適應性超媒體系統的用戶界面由視圖顯示。系統的數據和業務邏輯由教學支持層抽象而成的模型表示。控制器負責系統用戶的請求處理和數據同步。用戶界面可采用多種不同技術實現，其變動較大。控制部分變動較小，業務邏輯穩定且便于擴展。在教學模型的設計上采用抽象類進行設計，以下給出角色模型的控制器設計方法：

4 結 語

適應性超媒體教學系統功能繁多，擴展性要求較強。采用MVC模式開發該系統可以大大節省時間和費用，能夠為教師科研提供良好的開發平臺，因而該系統應用前景廣泛。下一步研究重點是在適應性超媒體教學系統中引入鏈優化算法、模型評價體系和知識學習路徑算法，從而使其更加完善。

[1]王永固 .基于Web的適應性學習系統研究 [D].長春：東北師范大學，2003.

[2]曾玲 .基于本體的適應性學習系統功能結構分析與設計 [J].廣州廣播電視大學學報，2007，7（4）：5-9.

[3]柏宏權 .適應性教學系統中個性化教學策略研究 [D].南京：南京師范大學，2006.

[4]岳成慶 .一種基于知識點的適應性導學策略研究 [D].南京：東南大學，2005.

[5]陳晶 .適應性教學系統中教學策略的研究 [J].福建電腦 .2011，27（2）：175-176.

[6]史悅，張宏群 .自適應超媒體學習系統的設計與實現 [J].貴州師范大學學報(自然科學版），2006，24（1）：96-99.