王越超

（廣州城市職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510405）

0 引 言

近年來(lái)，隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)校大力推動(dòng)教育信息化建設(shè)項(xiàng)目，促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，支持學(xué)校充分利用信息技術(shù)開(kāi)展人才培養(yǎng)模式和教學(xué)方法改革，逐步實(shí)現(xiàn)信息化教與學(xué)應(yīng)用師生全覆蓋。學(xué)校創(chuàng)新信息時(shí)代教育治理新模式，開(kāi)展大數(shù)據(jù)支撐下的教育治理能力優(yōu)化行動(dòng)，推動(dòng)以互聯(lián)網(wǎng)等信息化手段服務(wù)教育教學(xué)全過(guò)程。作者針對(duì)本校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過(guò)程缺乏跟蹤監(jiān)控手段、學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的時(shí)間空間受限等問(wèn)題，提出通過(guò)建設(shè)智慧實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，利用信息化手段創(chuàng)新改革實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教法，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)全程信息化管理，支持多終端數(shù)據(jù)互通，課前、課中、課后無(wú)縫銜接，教師實(shí)時(shí)有效監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，支持師生線上互動(dòng)答疑，全面突破時(shí)間、空間限制，學(xué)生可隨時(shí)隨地做實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做、邊做邊學(xué)、邊學(xué)邊做”的教法改革，提升實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐動(dòng)手能力。作者負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的整體技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)部分模塊的核心代碼實(shí)現(xiàn)的工作任務(wù)。該系統(tǒng)已經(jīng)上線使用，已獲得良好的應(yīng)用效果。

1 系統(tǒng)的功能分析

智慧實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)可以劃分為3個(gè)功能模塊：教務(wù)管理平臺(tái)、教師教學(xué)平臺(tái)、學(xué)生實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

1.1 教務(wù)管理平臺(tái)的功能模塊設(shè)計(jì)

權(quán)限管理：可管理維護(hù)賬號(hào)權(quán)限，可設(shè)置用戶的角色權(quán)限，包含子功能：查詢數(shù)據(jù)、添加用戶、修改用戶信息、刪除用戶、設(shè)置角色、查看全部數(shù)據(jù)。需包括的數(shù)據(jù)項(xiàng)：用戶名、姓名、用戶角色、狀態(tài)、用戶類型?？上螺d導(dǎo)入模板，可批量導(dǎo)入教師數(shù)據(jù)。

基本配置：可配置維護(hù)院系、專業(yè)、課程的基礎(chǔ)信息?？膳繉?dǎo)入院系、專業(yè)、課程基礎(chǔ)信息。

課程資源管理：可添加教材，可錄入實(shí)訓(xùn)課程的PPT課件、實(shí)訓(xùn)任務(wù)、課程習(xí)題等。

班級(jí)管理：可維護(hù)管理實(shí)訓(xùn)班級(jí)信息、學(xué)生信息，可查看學(xué)生實(shí)訓(xùn)報(bào)告。

1.2 教師教學(xué)平臺(tái)的功能模塊設(shè)計(jì)

智慧課堂：支持教師開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)授課、遠(yuǎn)程授課，支持教師布置課程預(yù)習(xí)任務(wù)、隨堂練習(xí)、課后實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)任務(wù)。包括的子功能：我的班級(jí)、開(kāi)始上課、班級(jí)活躍排行榜，可下發(fā)課件、布置隨堂練習(xí)、布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)等。

教學(xué)互動(dòng)：支持開(kāi)展課堂搶答，支持在線答疑，可設(shè)置精選問(wèn)答，可查詢學(xué)生答卷等。

統(tǒng)計(jì)空間：可查看各班級(jí)的預(yù)習(xí)統(tǒng)計(jì)情況、問(wèn)答統(tǒng)計(jì)情況、習(xí)題統(tǒng)計(jì)情況、實(shí)訓(xùn)統(tǒng)計(jì)情況等。

系統(tǒng)設(shè)置：可設(shè)置附件下載目錄、錄屏的存儲(chǔ)目錄、PPT同步授課功能等。

1.3 學(xué)生實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的功能模塊設(shè)計(jì)

學(xué)生登錄：包括登錄本地及遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，支持“本地實(shí)驗(yàn)”和“遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)”模式。可選擇“遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)”模式，直接登錄到遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)環(huán)境做實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，一鍵登錄到遠(yuǎn)程云端實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，隨時(shí)隨地做實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效率。也可選擇“本地實(shí)驗(yàn)”模式，使用本地電腦做實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。

我的實(shí)訓(xùn)：支持查看教師分配的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，點(diǎn)擊“開(kāi)始實(shí)訓(xùn)”，進(jìn)入實(shí)訓(xùn)界面?？刹榭磳?shí)訓(xùn)任務(wù)名稱、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)、實(shí)訓(xùn)環(huán)境要求、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)附件文檔。點(diǎn)擊繼續(xù)實(shí)訓(xùn)，可進(jìn)入向?qū)降膶?shí)訓(xùn)任務(wù)界面，左側(cè)顯示實(shí)訓(xùn)步驟，右側(cè)顯示實(shí)訓(xùn)步驟的具體內(nèi)容，點(diǎn)擊提交實(shí)訓(xùn)步驟，則自動(dòng)依據(jù)平臺(tái)教師設(shè)定的實(shí)訓(xùn)規(guī)則，檢測(cè)學(xué)生是否已經(jīng)按要求完成了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)步驟的內(nèi)容。支持自動(dòng)截取實(shí)訓(xùn)過(guò)程的關(guān)鍵步驟截圖。支持自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告書(shū)。

我要預(yù)習(xí)：需支持學(xué)生在線預(yù)習(xí)的功能，支持PPT課件、視頻課件，增強(qiáng)課堂效果。

我的題庫(kù)：需支持學(xué)生在線做習(xí)題，鞏固課程的學(xué)習(xí)效果。

我的提問(wèn)：需支持學(xué)生在線提問(wèn)，需支持上傳文檔附件、截圖、視頻，學(xué)生端需自帶截圖功能、一鍵視頻錄制的功能，需支持靜音錄屏、錄音錄屏的錄制模式，方便學(xué)生操作。

精選問(wèn)答：教師精選的問(wèn)答記錄，可共享給班級(jí)學(xué)生查看，提升教學(xué)資源利用率。

我的答卷：支持查看我的答題記錄，支持按教材名稱、試卷名稱、教師名稱查詢。

系統(tǒng)設(shè)置：可設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，包括：附件下載的臨時(shí)目錄，錄制視頻的臨時(shí)存放目錄。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)主要采用B/S技術(shù)架構(gòu)，使用Java、SpringMVC、Struts2、Mybatis、Ext4Js、C#、HTML5、JavaScript等新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。容器采用Tomcat、Nginx做負(fù)載均衡，滿足高并發(fā)訪問(wèn)量的業(yè)務(wù)需求，采用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL，結(jié)合Memcache、分布式緩存等技術(shù)，提高了系統(tǒng)性能，如圖1所示。

圖1 平臺(tái)總體技術(shù)架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃椋航虅?wù)管理平臺(tái)、教師教學(xué)平臺(tái)、學(xué)生實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。各模塊還有子功能，分別為：權(quán)限管理、基本配置、課程資源管理、班級(jí)管理、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)、智慧課堂、教學(xué)互動(dòng)、實(shí)訓(xùn)監(jiān)督、統(tǒng)計(jì)空間、系統(tǒng)設(shè)置、學(xué)生本地實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健W(xué)生遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、在線預(yù)習(xí)的功能、在線做習(xí)題、在線提問(wèn)、系統(tǒng)設(shè)置等，如圖2所示。

圖2 應(yīng)用架構(gòu)總圖

2.3 系統(tǒng)編碼實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用Java編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)功能模板，采用MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)。教務(wù)管理后臺(tái)的實(shí)訓(xùn)課件資源管理模塊，支持zip格式的文件上傳，系統(tǒng)自動(dòng)解壓并形成課件章節(jié)目錄。該功能的核心代碼如下：

3 核心技術(shù)要點(diǎn)

本項(xiàng)目的核心技術(shù)及創(chuàng)新性有以下幾點(diǎn)：

（1）采用新一代的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)及現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)安全通信技術(shù)，應(yīng)用Java、C#、SpringMVC、Struts2、Mybatis、Ext4Js等技術(shù)；

（2）容器采用Tomcat，Nginx做負(fù)載均衡技術(shù)，滿足高并發(fā)訪問(wèn)量的業(yè)務(wù)需求；采用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL，結(jié)合Memcache、分布式緩存等技術(shù)，提高了系統(tǒng)的性能；

（3）使用WebSocket技術(shù)跟服務(wù)器通信，支持實(shí)時(shí)反饋使用狀態(tài)、減少通信量；

（4）學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的學(xué)習(xí)過(guò)程留痕，便于教師、學(xué)校教務(wù)管理人員追查學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的過(guò)程記錄；

（5）支持實(shí)體環(huán)境做實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，包括但不限于支持軟件開(kāi)發(fā)編程課程、軟件工具使用課程等，支持線上遠(yuǎn)程虛擬環(huán)境做實(shí)驗(yàn)；

（6）支持通過(guò)Web瀏覽器方式直接訪問(wèn)遠(yuǎn)程云端實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境做實(shí)驗(yàn)，支持自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告，并支持實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過(guò)程的輔助判卷；

（7）支持教師實(shí)時(shí)有效監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，包括跨周跨月實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，方便監(jiān)督及指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；

（8）依據(jù)課前預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過(guò)程數(shù)據(jù)、習(xí)題完成數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可自動(dòng)生成課程成績(jī)；

（9）支持師生線上互動(dòng)答疑，包括系統(tǒng)內(nèi)置一鍵截圖工具、內(nèi)置一鍵錄屏工具等，方便師生溝通。

4 系統(tǒng)特色及功能演示

課程資源管理界面，可添加、修改、刪除課程資源數(shù)據(jù)，如圖3所示。

圖3 課程資源管理界面

教材錄入界面，可添加章節(jié)目錄、添加課件文檔，可添加實(shí)訓(xùn)任務(wù)，如圖4所示。

圖4 教材錄入界面

實(shí)訓(xùn)任務(wù)錄入界面，可添加實(shí)訓(xùn)步驟，設(shè)置標(biāo)題、添加附件、設(shè)置實(shí)訓(xùn)任務(wù)的具體要求，如圖5所示。

圖5 實(shí)訓(xùn)任務(wù)錄入界面

5 結(jié) 論

通過(guò)開(kāi)發(fā)應(yīng)用智慧實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生實(shí)訓(xùn)的學(xué)習(xí)過(guò)程留痕，便于教師、學(xué)校教務(wù)管理人員追查學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的過(guò)程記錄。系統(tǒng)支持教師實(shí)時(shí)有效監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，包括跨周、跨月的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，方便教師監(jiān)督及指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐動(dòng)手能力，提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。