基于MVC的實時互動編程教學(xué)系統(tǒng)

袁丁逸含 胡瑞芳 易慧媛 董歆雨 陳祺

摘 ?要：在計算機編程教育普及的當(dāng)今，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機并有效提升課程可理解性成為高校編程類課程的痛點問題。基于傳統(tǒng)編程類課程教學(xué)模式的固有問題及高校的真實需求，本文提出了新一代針對編程教學(xué)的系統(tǒng)——基于MVC的實時互動編程教學(xué)系統(tǒng)，基本實現(xiàn)了編程課程跟隨授課、即時互動、信息查詢等功能。

關(guān)鍵詞：實時互動編程;MVC.NET;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP311.52 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）12-0129-03

Abstract：In todays computer programming education，how to stimulate learning motivation and enhance intelligibility of courses become pain points for universities. To solve the inherent problems and meet needs of college programming teaching，a new generation of system for programming teaching——real-time interactive programming teaching system based on MVC is proposed，which basically realizes the functions of following teaching，real-time interaction and information inquiry.

Keywords：real-time interactive programming;MVC.NET，database system design

0 ?引 ?言

本文首先介紹了國內(nèi)外在線教學(xué)模式的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，詳細(xì)分析了傳統(tǒng)編程類課程教學(xué)模式的弊端和可優(yōu)化空間，隨后闡述了計算機編程教學(xué)系統(tǒng)研究的目的及意義，并對教學(xué)系統(tǒng)用戶需求進(jìn)行了分析，說明實時互動編程教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)的優(yōu)勢及重要性，最后從技術(shù)層面對本系統(tǒng)的開發(fā)計劃進(jìn)行概述。

1 ?緒論

1.1 ?國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1.1.1 ?國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

早些年前，部分發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)開始開發(fā)和使用在線教學(xué)系統(tǒng)，許多高質(zhì)量的教育平臺逐步涌現(xiàn)，包括與世界頂尖大學(xué)和機構(gòu)合作的Coursera、致力于多領(lǐng)域思想及觀念傳播的TED、實現(xiàn)交互式在線教學(xué)的IBM Learning space，以及基于WEB的教學(xué)集成培訓(xùn)應(yīng)用工具Virtual-U。

隨著中國教育技術(shù)研究的不斷更新，在線教學(xué)模式也在國內(nèi)得到了逐步推廣。Vclass系統(tǒng)：北京師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所專門為基于雙向多媒體通信網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程教學(xué)提供全面服務(wù)的線上教學(xué)系統(tǒng);安博教育（AMBO）：“互聯(lián)網(wǎng)+”人才發(fā)展系統(tǒng)的最早發(fā)射器;網(wǎng)易公開課：使全世界的用戶可以享受各種科目的在線免費公共課程。這些視頻課程主要來自哈佛大學(xué)、可汗學(xué)院和其他世界知名高校，涵蓋人文、社會、藝術(shù)、科學(xué)和金融等廣泛領(lǐng)域。

縱觀國內(nèi)外教學(xué)體系，許多平臺都具有各自的優(yōu)勢和特點，但以下問題仍然不可忽視：部分教學(xué)系統(tǒng)必須下載相關(guān)的客戶端軟件才可進(jìn)行學(xué)習(xí);教學(xué)平臺開發(fā)技術(shù)落后，用戶體驗差;平臺只提供視頻課程和課外練習(xí)等，實際應(yīng)用性不強;教師沒有后續(xù)教學(xué)，學(xué)生無法實現(xiàn)與教師的即時溝通，最終導(dǎo)致學(xué)生掌握度不高、學(xué)習(xí)效果不理想等問題。

1.1.2 ?發(fā)展趨勢

當(dāng)前的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在大學(xué)課程設(shè)計類課程的數(shù)量顯著增加，在實際就業(yè)過程中，各領(lǐng)域?qū)幊碳夹g(shù)及其他計算機人才的需求不斷上漲。高校當(dāng)前的編程類教學(xué)模式不容樂觀，教師缺乏參考材料和案例來準(zhǔn)備課程，很難找到高質(zhì)量的尖端教學(xué)資源，且由于與用人單位對人才知識技能需求的信息不對稱，高校的部分課程設(shè)置是落后且脫離實際的，在實際就業(yè)過程中缺乏實用性。在大數(shù)據(jù)及人工智能相關(guān)領(lǐng)域飛速發(fā)展的背景下，大量的工作崗位都對從業(yè)者的編程能力和計算機軟件應(yīng)用能力提出了更高的要求，高校普及編程及其他計算機類課程并優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)模式成了大勢所趨。

此外，受當(dāng)前留學(xué)熱潮及就業(yè)趨勢的影響，大部分學(xué)生更關(guān)注課程的最終成績以及課程是否對其職業(yè)選擇有所助益。因此，學(xué)生在課程實用性方面的理解相對欠缺，并且會對“不實用”的內(nèi)容失去學(xué)習(xí)動力。同時，在傳統(tǒng)的計算機課程教學(xué)中，編程類課程通常難度較大，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，教師與學(xué)生之間也缺乏有效的溝通反饋機制，在授課過程中，教師對授課內(nèi)容講述不到位或?qū)W生對知識點理解欠缺的情況難以避免，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以實現(xiàn)教師與學(xué)生的實時有效互動。因此，課堂學(xué)習(xí)情況的不理想將會導(dǎo)致學(xué)生無法從課程學(xué)習(xí)過程中得到“收獲感”與“成就感”，逐步累積過后將會影響課程整體的學(xué)習(xí)情況，最終令學(xué)生厭倦學(xué)習(xí)甚至放棄學(xué)習(xí)。在分析現(xiàn)有教學(xué)體系和大學(xué)程序設(shè)計教學(xué)實際需要的基礎(chǔ)上，本文提出了新一代編程教學(xué)系統(tǒng)——實時互動編程教學(xué)系統(tǒng)。

1.2 ?研究目標(biāo)及意義

本文立足于大學(xué)編程教學(xué)課程的實際需求，為開闊編程教學(xué)思路，方便教師教學(xué)授課、學(xué)生學(xué)習(xí)及實際運用，設(shè)計出了一套符合教師和學(xué)生需求的操作簡便的實時互動編程系統(tǒng)。其意義在于開創(chuàng)了新一代“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的編程教學(xué)模式。實時互動編程教學(xué)系統(tǒng)自帶編程實踐環(huán)境，為學(xué)生打造全新的實境編程學(xué)習(xí)體驗。重點增加交互、即時反饋等功能。

2 ?系統(tǒng)概述

實時互動編程系統(tǒng)面向教師和學(xué)生，重點在于滿足教師和學(xué)生在編程課程中的學(xué)習(xí)與互動的需求，以及在課程管理方面的查詢申請需求，提供可以同步顯示教師端輸入代碼程序的學(xué)生端，并且有在頁面跟隨輸入代碼的功能。主要功能包括：系統(tǒng)管理、個人信息管理、課程開設(shè)管理、學(xué)生申請課程管理、課程互動、課程簽到查詢等。對系統(tǒng)設(shè)置不同的角色：課程管理員、教師、學(xué)生，并且為不同的用戶分配不同的角色。未登錄用戶可快速實現(xiàn)課程情況查詢;課程管理員可對個人信息及課程信息實現(xiàn)增刪查改等功能;教師可通過教師系統(tǒng)界面管理個人信息、申請開設(shè)課程、進(jìn)行實時授課及即時課堂互動等，查詢簽到情況并快速共享文件;學(xué)生可通過學(xué)生系統(tǒng)界面管理個人信息、申請加入課程、課堂簽到、界面跟隨編程、即時互動留言、下載文件等;以上功能基本滿足了高校編程類課程教學(xué)需求，并在流程及使用便捷性方面從多個維度進(jìn)行了優(yōu)化，相比于傳統(tǒng)編程教學(xué)模式實用性更高，在開發(fā)及推廣成本方面都能快速運用到高校編程教學(xué)課程中去。

3 ?系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)基于NET的MVC.NET框架進(jìn)行開發(fā)，以數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、信息系統(tǒng)分析與設(shè)計知識為基礎(chǔ)，以Visual Studio2015和SQL Server2014作為開發(fā)工具，完成整個系統(tǒng)的分析、設(shè)計與開發(fā)、測試、實現(xiàn)。基本能夠?qū)崿F(xiàn)編程課程開課、跟隨授課、互動、信息查詢等功能。

MVC框架采用三層結(jié)構(gòu)相互調(diào)用模式，前端后端分開，通過模型層連接，更加容易理解與編寫。系統(tǒng)整體采用B/S架構(gòu)鋼架方便管理者管理與使用，各種設(shè)備均可訪問，使用方便，且有效地節(jié)約了成本。MVC.NET的代碼結(jié)構(gòu)更加簡潔明了，并且有更多的多平臺CSS，HTML的選項不需要大量加載第三方庫。通過面向組件的方式，保證每個獨立的片段都能夠進(jìn)行單元測試，能大大增加開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的效率。

3.1 ?系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

實時互動編程教學(xué)系統(tǒng)采用B/S系統(tǒng)架構(gòu)，具有較強的分布性，客戶端可以通過Web服務(wù)器訪問數(shù)據(jù)庫，以獲取必要的信息。

3.2 ?系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)總體目標(biāo)和功能，將系統(tǒng)劃分為5個功能模塊，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

4 ?結(jié) ?論

在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時代背景下，編程及其他計算機軟件應(yīng)用開發(fā)技術(shù)因其強大的技術(shù)支持及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域體現(xiàn)了不可取代的優(yōu)勢及發(fā)展?jié)摿Γ绦蛟O(shè)計、統(tǒng)計分析、系統(tǒng)開發(fā)甚至是商業(yè)研究等相關(guān)行業(yè)都要求學(xué)生在大學(xué)階段具備基本的程序編寫能力甚至是更高層次的程序開發(fā)能力，本系統(tǒng)以滿足課程的需求為導(dǎo)向，抓住信息技術(shù)高速發(fā)展的機遇，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，可以幫助編程教學(xué)更好地發(fā)展。

通過系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計以及系統(tǒng)實施，立足于當(dāng)下高校編程類課程教學(xué)的需求，分角色、分權(quán)限，成功開發(fā)出一個具有個人信息管理模塊、課程信息管理模塊、學(xué)生申請管理模塊、教學(xué)管理模塊和文件共享管理模塊的實時互動編程教學(xué)系統(tǒng)，提供一個更加便捷的師生學(xué)習(xí)交流的授課平臺，通過優(yōu)化系統(tǒng)頁面設(shè)計，使其簡單直觀，操作便捷。

本系統(tǒng)開發(fā)基于NET的MVC.NET框架，以數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、信息系統(tǒng)分析與設(shè)計知識為基礎(chǔ)，利用Visual Studio2015和SQL Server2014作為開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)，完成整個系統(tǒng)的分析、設(shè)計與開發(fā)、測試、實現(xiàn)。基本實現(xiàn)編程課程開課、跟隨授課、互動、信息查詢等功能。系統(tǒng)中也存在一些不足之處，例如文件共享模塊不能支持所有文件格式，無法在教學(xué)模塊實現(xiàn)所有編程語言的運行等亟待解決。

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作者簡介：袁丁逸含（1997-），女，漢族，河北人，本科在讀，研究方向：信息管理與信息系統(tǒng)。