云盤式作業管理平臺的開發與應用

蔣堅

為有效解決目前中小學信息技術教學中文件式作業管理低效的問題，筆者設計構建了云盤式作業管理平臺，采用Flask的Web框架，結合數據庫的便捷數據管理，實現文件上傳、共享、管理、評價等功能，且上傳文件類型和大小可限定，支持多用戶并行訪問，安全性較高。在教學中，該平臺獲得了師生的一致認可，成為教師作業管理的好幫手，為學生數字化學習與創新提供了有利條件。下面，介紹平臺的設計思路與應用方法。

一、需求分析和技術優選

目前，中小學信息技術課堂教學常用軟件，如Lanstar網絡多媒體教學系統、極域電子教室系統等，具有文件式作業的統一收發功能，但學生管理自己作業（如往期作業查看、作業二次編輯、作業評價查看等）并不方便。同時，教師對學生作業的管理（如學生往期作業點對點分發、作業上交情況查看、優秀作業展評等）也不夠便捷。此外，筆者發現學生普遍缺少數字化數據的自主存儲空間，學生之間分享學習資源也鮮有快捷的途徑，教師亦缺少便捷的平臺分享資料（數字化學習資源、課堂作業要求、范例等）。商業云盤，如百度云、阿里云等，雖然可以實現文件的快捷存儲管理，但用戶之間是相互獨立的，不支持教師查看學生文件，并不適用于教學，且注冊登錄比較麻煩，還需要安裝相應軟件。因此，利用多媒體教學軟件的文件收發功能和商業云盤的文件存儲功能，開發一個具有文件上傳、共享、管理、評價等功能的云盤系統，為學生提供數字化學習、分享的平臺，為教師提供便捷的數字化資源和文件式作業管理途徑[1]，是一件很有意義的事情。

要滿足上述需求，需要優先技術構建平臺，確定編程語言和框架。選擇什么編程語言？Python語言貼近自然語言，語法比較簡單、清晰，代碼容易維護，其擁有開源類庫，完全可以覆蓋本平臺開發所需要的網絡、數據庫、文件操作等應用場景。相較于其他的編程語言，Python輕便的語法和豐富的拓展庫可以讓開發者將工作重心放在平臺系統的框架設計和邏輯實現上，開發較為高效。選擇什么Web框架？Flask是一個Python語言設計的輕量型可訂制Web框架，靈活、輕便，具有很強的擴展性和兼容性，可以在短時間內實現中小型網站或Web服務功能。Flask支持對表單數據合法性驗證、文件上傳處理、用戶身份認證和數據庫集成等功能。運用Flask框架進行作業管理平臺開發，其本身可以拓展豐富的功能，響應多用戶同時訪問，同時支持登錄認證、身份緩存，平臺數據的安全性可以得到保證[2]，非常適合課堂內外教學。

二、平臺整體設計

筆者設計了平臺功能框架（如圖1），并在此基礎上完成數據庫的設計工作。

（一）數據庫的設計

此平臺數據量較大，引入數據庫進行管理，需要建立4個數據表，即教師班級對應表、師生用戶信息表、文件信息記錄表、綜合素養課標記表。教師班級對應表，即每位教師和授課班級對應，此表用于教師端查看管理班級作業。師生用戶信息表用于存儲用戶的賬號、密碼、真實姓名。文件信息記錄表用于存儲學生端上傳文件的信息（用戶名、文件名、文件存儲地址、上傳時間、評價結果等）。綜合素養課標記表用于標記學生為綜合素養課（跨班級課程）學生，便于學生查看綜合素養課班級的作業情況。

（二）平臺用戶端設計

考慮學生用戶操作的便捷性，筆者對平臺進行扁平化設計，主要以表格形式呈現，師生端界面分別如圖2和圖3所示。

（三）平臺運行機制分析

不同于商業云盤的文件操作權限配置，筆者開發的平臺可實現用戶的文件操作權限的重新分配，以適用于教學需要。學生用戶在平臺上傳文件，后臺數據庫中的文件信息記錄表會記錄本條文件信息，如班級、用戶名、文件名、上傳時間等，同時也會預留列空，支持后續補充。根據教師班級對應表，學生的任課教師有下載查看其文件的權限，同時可以補充上傳文件評價、優秀作品標記等信息至文件信息記錄表內對應文件信息中。學生登錄平臺后，平臺界面顯示從數據庫中讀取的與該生所上傳文件相關的信息;按索引檢索文件信息記錄表中的班級和優秀作品標記，即可獲得班級內優秀作品列表;按索引檢索教師上傳文件信息記錄表中的年級標記，即可查詢教師分享的學習資源列表。教師登錄平臺后，按索引檢索文件信息記錄表中的班級、用戶名、綜合素養課標記和日期，即可分別獲取班級、個別學生、綜合素養課的作業信息。

三、平臺主要模塊分析設計

（一）登錄認證

為保證信息安全和用戶隱私，每個學生用獨立的賬號登錄，即每個學生都有自己的獨立存儲空間，可對自己的文件進行存儲、刪除、下載等管理操作。筆者設計的平臺支持教師賬號批量導入班級學生賬號，學生登錄賬號后系統即分配一個獨立的文件存儲空間。此外，平臺引用Flask自帶的登錄認證模塊，調用其User類。用戶登錄后訪問相關頁面時，后端會先驗證用戶的登錄信息。這樣可以確保訪問某存儲空間并進行相關操作的用戶是該空間的主人。驗證通過后，平臺才會將相關頁面返回給請求用戶。

（二）文件管理

1.個人文件上傳下載

平臺用戶一經登錄就擁有個人文件管理權限，可自主進行文件上傳、下載、刪除等操作。此平臺不僅支持用戶上傳作業，而且可作為普通云盤使用。中小學生的電腦操作能力不強，為避免煩瑣的鼠標操作，筆者參考常用教學軟件中的拖曳做法，簡化了學生操作。此外，由于平臺使用時間較為集中，多數為上、下課時間段，訪問量波動較大，為避免網絡資源的浪費，保證學生用戶操作的穩定性和平臺數據的安全性，筆者設計的平臺對用戶上傳文件的格式和大小進行分析限定，控制并行文件上傳數量，通過后臺對教師用戶和學生用戶的文件上傳操作采取不同的響應策略。

為此，筆者在個人文件上傳下載模塊引入Dropzone.js插件，實現拖曳上傳文件的功能，即文件被拖曳到網頁的設定區域內便可自動上傳。Dropzone.js是一個開源類庫，具有文件拖曳上傳功能，并且支持用戶預覽圖片，可訂制，限定上傳的文件擴展名、大小。同時，為了保證文件上傳功能的完備性，筆者在頁面上同時添加一個備用上傳入口，采用html中標簽（支持絕大部分瀏覽器），同時添加對文件格式、大小判斷和控制程序，設定上傳文件的格式和大小。

2.個人文件刪除

為避免出現賬號被他人登錄而導致數據損失的問題，筆者進一步保障用戶的文件安全，在平臺中引入“回收站”機制，即刪除文件可找回。平臺設置了兩道文件保護措施：措施一，設置刪除文件時彈出警告窗口，確認后才可移除文件，避免誤操作刪除文件;措施二，刪除的文件并未立即在電腦中移除，而是將文件移動到平臺“回收站”文件夾中，同時平臺后端可自定義設置“回收站”保留文件時間。

3.教師（管理員）用戶功能

出于教學考慮，學生用戶賬號是班級統一設置的，密碼可自定義設置，故筆者將重置賬號密碼的功能集成在教師用戶下以應對學生忘記密碼的情況。此外，教師賬號主要用于管理學生文件式作業，如作業查看、評價，設置優秀作業展評等。為便于教師進行作業查看和評價，平臺將教師與任課班級對應，兼顧綜合素養課等跨班級上課的需求。評價不僅是評分或者評級，而且有教師對學生作品的文字點評或者指出其存在問題，以方便學生改進。同時，平臺集成數字化學習功能，實現師生間數字化資料的共享，如教師端可以上傳學習資料，學生端可以查看相關資料，自主學習。平臺具有學習資料共享功能，賦予教師對不同班級或者年級的查看權限，即教師可以自主設定上傳資料對應的可查看班級或者年級。筆者設計了三種查看作業方式，教師登錄后可在“作業管理”欄選擇查看方式。

方式一，班級作業批量下載查看：教師選擇班級和日期后，平臺批量打包該班級學生在當天上傳的文件，可選班級為該教師的任教班級。為方便教師評價作業，筆者打包下載的班級學生文件中設計了班級作業信息記錄表，同時，為避免出現班級學生文件重名的情況，打包下載時平臺會自動對各個學生文件重命名，添加用戶名前綴。班級作業文件名批量重命名、打包、生成匯總表部分代碼如圖4所示，班級作業下載操作界面如圖5所示。

方式二，學生作業下載抽查：教師輸入要抽查的學生賬號，選擇查看日期，平臺批量打包該學生當天上傳的文件（包含系統生成的學生作業信息記錄表）。

方式三，綜合素養課作業下載查看：在查看綜合素養課作業之前，教師先要上傳綜合素養課學生名單，即在文件信息記錄表中對選課學生賬號進行標記。教師選擇綜合素養課年級和日期，與方式一相同，打包下載學生文件，生成作業信息記錄表，對各個學生文件名添加用戶名前綴避免重名。綜合素養課作業下載操作界面如圖6所示。

4.學生用戶功能

學生使用本平臺，應該獲得兩個方面的功能，反饋和分享。除了平臺用戶通用功能以外，針對教學方面，學生端應該要實現作業反饋的接收，即查看本人作業的評價，根據教師評價，調整完善自己的作業作品，繼續上傳，形成正向循環。同時，學生端應該擁有下載查看班級優秀作品和下載學習任課教師上傳的數字學習資源的功能權限。此外，為便于教師查看作業情況，教師端也集成了各班級優秀作品的查看功能。

四、平臺應用效果

目前，新平臺已在三所學校使用，反響良好，學生在課堂上使用平臺的意愿強烈，使用率在90%左右。登錄云平臺，逐漸成了很多學生走進信息教室的第一件事。平臺便捷豐富的功能也激發了學生保存上傳文件的熱情。經統計，使用平臺后，學生課堂作業文件提交率提高了5%～10%，自主存儲除課堂作業外，其他創作文件的學生占比由原來的5%提高至15%左右。

一方面，學生使用平臺，自主管理自己的賬號和文件空間，既可以上傳自己的作品、素材，又可以下載已存儲的文件繼續創作，同時，學生可以下載查看班級內的優秀作業，通過欣賞、學習，他們的信息素養得到了提升。另一方面，學生在平臺上，自主進行作業上傳、下載、編輯、再上傳的循環迭代操作，有效保證了創作的延續性，再加上“他山之石”展示學習的正反饋，學生的數字化學習與創作得到了很好的連續開展。

筆者設計開發了基于Flask和SQL的云盤式作業管理平臺，支持用戶自定義文件并進行上傳、管理。借助平臺，教師可以下載、評價學生作業，上傳數字化學習資源;學生可以查看作業評價和班級優秀作品，獲取數字化學習資源。平臺功能完備，安全性較高，有較好的拓展性和可移植性，得到用戶認可，逐步成為教師課堂教學中作業管理方面的得力助手。同時，筆者將根據師生的意見、建議，對平臺功能和界面不斷迭代優化，助力學生數字化學習、創作。

參考文獻

[1] 李唯.基于SpringBoot的作業管理系統設計與開發[J].電腦編程技巧與維護，2020（2）：73-74.

[2] 田洪云.在線作業管理系統的設計與實現[J].中國教育信息化，2009（19）：40-41.

（作者系寧波大學附屬學校教師）

責任編輯：祝元志