基于WEB的數字電路交互式學習平臺設計

張志勇 李海瑞 張建鋒 代媛

【摘要】論文針對數字電路課程學習中實際存在的學習零散、缺乏系統性問題，開發的一套基于B/S模式，用于數字邏輯與數字電路課程教育的交互式學習系統，通過SSH2框架構實現了教師發布作業，學生在線學習，下載相關資料，查看相關教學視頻，在線測試，留言等相關功能。開發過程中使用JSP技術開發界面，數據庫使用MYSQL，達到了理論教學與自主學習的有機融合，提高了學生學習的自主性，有利于數字邏輯電路教學質量的提高。

【關鍵詞】 WEB ?數字電路 ?交互式 ?學習系統

【中圖分類號】G718 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A ? ? ?【文章編號】2095-3089（2015）11-0188-02

隨著信息技術的快速發展，信息化教育克服了時間、 空間等多重障礙，讓教育走向多元化[1]。作為計算機相關的一門重要的專業基礎學科，數字邏輯電路作為是計算機相關專業的必修課程，是學習計算機組成原理的重要基礎。為提高教學質量，加強基礎知識的學習，規范課程教學質量環節，適應學生多元化、個性化發展需求[2]，結合校學科專業發展實際，開發基于WEB的數字電路交互式學習系統，對學生的專業知識學習進行定向提高，彌補課堂教學中的不足。

一、系統需求分析

本系統作為一個交互式教學系統，需要前臺具有查看信息資訊、教師上傳作業、學生下載作業、瀏覽學習資源、在線視頻教學、在線測試、留言，用戶注冊等功能;后臺具有管理教師信息、管理學生信息、發布和管理網站資源、管理留言內容、維護網站等。故對系統需求分析從業務、用戶和功能三個方面的需求著眼。業務需求使用戶對了解系統中數據在各個業務層面間的流動方向。用戶需求使用戶對系統的使用達到了期望，盡量滿足人性化的要求。功能需求可反應該系統要達到的設計要求。

二、運用模塊分析

運用模塊表示參與者、用例以及其之間的關系構成的描述系統功能的一種動態視圖。為更好的表示系統的開發流程，使用統一建模語言來構造系統的結構模型。筆者設計了三種運用模塊即管理員、學生和教師運用模塊。管理員運用模塊描述了管理員進入后臺系統之后可執行的功能。教師運用模塊描述了教師登錄前臺系統之后可進行的操作，包含上傳作業、查看資源、網站留言。學生運用模塊描述了學生登錄前臺系統之后可進行的操作，包含下載作業、查看資源、網站留言。

三、交互式系統設計

考慮到系統的主要功能為在線學習，使系統達到良好的跨平臺能力，選用B/S模型開發以達到前后臺分離。學生通過簡明的前端界面，了解WEB的大體結構和基本功能以利于使用。后臺設計滿足方便管理員管理，簡化操作步驟，提高管理效率目的。從開發設計理念上看，遵循面向對象的原則，將系統設計中的不同模塊抽象化，以對象的形式管理系統信息，保證其穩定性和健壯性[3]。并通過需求分析和運用分析，構建數據庫需包含教師信息、學生信息、新聞公告、信息資訊、在線學習資源、作業信息、資料、視頻信息、試卷、留言。

在數據庫的操作方面，用Hibernate中Session負責完成對象的持久化操作。首先，根據Hibernate配置文件并創建Configuration類的實例，將Hibernate和Spring整合，配置Application.xml文件。通過Configuration類實體創建Session Factory實例。考慮到Session Factory的創建消耗較多的系統資源，以保證整個程序運行中SessionFactory是單例。教師、學生管理模塊通過RegisterAction傳送到數據庫中，在教師、學生管理模塊中讀取數據庫中Teacher表和Student表，將結果顯示到后臺表格中。管理員選中相應用戶信息點擊查看，后臺會調用UserAction中的ViewXXX（）方法，該方法從數據庫中找到相應的用戶信息并返回。點擊編輯按鈕，用戶的信息通過后臺數據庫取出之后顯示在JSP的text文本框中，此時可修改文本框中的用戶信息，修改完成后提交給后臺UserAction的UpdateXXX（）方法，該方法同樣會通過Service層的service方法修改數據庫中對應要修改的用戶信息。點擊刪除按鈕，后臺執行DeleteXXX（）方法，從數據庫中刪除該用戶信息，交互式平臺首頁界面如圖1所示。

圖1 交互式平臺首頁界面圖

四、系統測試

本系統測試包含界面測試和代碼測試代碼。首先，用戶帳號登錄到系統檢測系統各功能是否都能正常使用，作業上傳下載、在線學習、教學視頻觀看、資料下載、在線試題測試等全部功能。在測試中完全不考慮程序內部結構和內部特性的情況下，在程序接口進行測試，僅檢查程序功能是否按照需求規格的規定而正常使用，程序是否能適當地接收輸入數據而產生正確的輸出信息。在概要設計中為每個模塊指定了具體的測試計劃，然后根據此計劃進行測試，在實際測試中分別對各模塊如用戶登錄注冊、信息資訊、作業管理、在線學習、視頻教學、在線測評、留言板、教師管理、學生管理、公告管理、資訊管理、作業管理、在線資源管理、視頻管理、試題庫管理等作了測試，所有結果界面正常顯示，實際與預期結果基本一致。

五、結語

本文根據數字電路課程理論性強，學生較難掌握的特點，從少數學生忽視課堂學習情況入手，設計和開發了基于WEB的數字電路交互式系統。通過該系統教師可和學生進行課外互動，上傳作業，能夠讓鞏固學到的知識。系統采用了Java技術，使用SSH2框架，使學生能能達到學以致用的目的。本交互式系統在實踐中進展順利，取得了較好的教學效果，在學生留言中，92%的同學對數字邏輯課程的教學內容、教學方法和教學態度給予了肯定，不少同學反映通過該系統使自已課程學習能力得到了鍛煉和提高。當然教學改革不可能一勞永逸，應體現課程的基本規律和特點，具備創新性和科學性，需要在實踐中不斷的努力和探索。

參考文獻：

[1]米雁. 2010. 網絡與青少年學生的多元化教育. 現代教育科學，（02）：31-32.

[2]王月明. 2011. 基于Proteus的數字電路的課程建設. 軟件導刊，（06）：186-187.

[3] 張少應，程傳旭. 2014. 基于Hibernate持久化層的設計與實現. 計算機技術與發展，（12）：101-104.

項目名稱：西北農林科技大學2012年本科優質課程建設項目及2013本科教學改革研究項目