《iStudy教学平台的设计与实现》-工学论文，计算机论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

iStudy教学平台的设计与实现

范文

胡康程虞歌

摘? 要：近年来，“互联网+教育”的教学模式已得到广泛应用，而教学平台作为实现“互联网+教育”的重要载体更是备受关注。文章从高校师生的实际需求出发，设计开发了iStudy教学平台，它集教学、实践、评价、考试于一体，将题库管理与综合教学管理体系紧密结合在一起，既重组整合了高校教学资源，又推动了教学方法、教学手段和教学评价等方面的改革，深受广大师生的喜爱。

关键词：互联网+教育; 教学平台; ASP.NET MVC; 一体化

中图分类号：TP311? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ?文章编号：1006-8228（2021）02-29-05

Abstract： In recent years， the teaching mode of "Internet plus education" has been widely adopted， and the teaching platform as an important carrier of "Internet plus education" is paid close attention to. Starting from the actual needs of teachers and students in colleges and universities， iStudy teaching platform is designed and developed in this paper， which integrates teaching， practice， evaluation and examination as one to combine the question bank management system with the comprehensive teaching management system closely. It not only reorganizes and integrates teaching resources in colleges and universities， but also promotes the reform of teaching methods， teaching means and teaching evaluation， which is deeply loved by teachers and students.

Key words： “Internet plus education”; teaching platform; ASP.NET MVC; integration

0 引言

隨着《教育信息化2.0行动计划》的出台，标志着我国教育信息化建设进入新的历史时期，教育信息化已经成为推动我国教育系统性变革的内生变量[1]。而在教育信息化的时代背景下，研究支持混合式教学的信息化手段成为课程教学面临的一个问题[2-3]。教学平台的发展恰好为该问题的解决提供了良好契机。一个功能齐全、性能稳定的教学平台，不仅可以满足学生在线自主学习的个性化需求，还能在极大程度上缓解教师的教学压力，让教师能有更多的精力致力于构建优秀的教学资源和开展个性化教学。

本文提出一种基于现代教学理念的iStudy教学平台。iStudy是集教学、实践、评价、考试和题库管理于一体的高校教学平台，适用于高校各类课程。iStudy还提供了移动端App，兼顾了Android和iOS不同系统用户的实际需求。目前，该平台已在高校教学中投入使用，辅助师生更好的开展教学工作，深受广大师生的喜爱，获得一致好评。

1 平台实现的关键技术

1.1 ASP.NET MVC框架

MVC（Model View Controller）是一种软件设计模式，用一种业务逻辑、数据、界面显示分离的方法组织代码，它把应用程序的输入、处理、输出按照Model、View、Controller三个核心部分进行分离，使得他们各司其职，任一部分的修改都不会影响其他部分，便于构造良好松耦合的构件。

ASP.NET MVC是微软官方提供的以MVC模式为基础的ASP.NET Web应用程序框架[4]。ASP.NET包含WebForms、Web Pages和MVC三种开发模式。ASP.NET MVC框架[5]是一个可扩展的轻量级框架，具有良好的可移植和定制功能，便于灵活测试，并且支持现有ASP.NET特性。ASP.NET MVC架构图如图1所示。

1.2 Hybrid App开发

Hybrid App（混合模式移动应用）是指介于Web App、Native App这两者之间的App，兼具“Native App良好交互体验的优势”和“Web App跨平台开发的优势”。跨平台混合开发的优点就在于只需一次编写和开发，就可以实现多平台互通，简单易学，并适应于大多场景[6]。混合开发允许开发者充分利用移动设备提供的各样特性和功能，并且让程序的开发和维护变得更集中、简便和高效。

1.3 Token身份验证

教学平台采用前后端分离的设计模式，前后端联通时利用token进行身份验证，JWT很好的实现了这个功能。JWT就是JsonWebToken，是一种基于JSON对象形式，用于通信双方之间传递安全信息的声明规范，是目前最流行的跨域身份验证解决方案[7]。当用户访问服务器时，通过用户名和密码发起登录请求，服务器验证身份后，返回一个签名的token给客户端，此后客户端每次发起请求，服务器都会对其携带的token进行身份校验。Token身份验证流程如图2所示。

2 教学平台的设计与实现

iStudy教学平台采用B/S（浏览器/服务器）架构，

.NET平台，基于Asp.net MVC框架利用C#语言进行开发。平台采用前后端分离的设计模式，使用IIS的Web服务器，流媒体服务器为FlashMediaServer（简称FMS）。前后端通信数据格式采用JSON格式。数据库选择了性能高、扩展能力强的SQLServer，便于课程资源和信息的存储。

2.1 平台设计理念

⑴ 实现教学与考试的融合：教学与考试是教育必不可少的环节，是不可分割的统一体。该平台提倡课程学习与考试相结合的教学模式，在课程学习过程中提供相应的测试，实现教学与考试相融合的设计理念。此外，还需实现课程测评活动，为课程管理和反馈提供可靠补充，进一步让教学质量得以保证。

⑵ 实现资源库的共建共享：教学资源共享是促进教育信息化的基础工程和核心环节。目前，以实时互动和网络教育过程为特征的网络教育2.0能够更好地实现优质教育资源的共享，更大程度上实现教育的公平[8]。为了响应时代需求，平台需要实现资源库的共享机制，即支持用户间资源共享，开放教师资源，让有限的资源释放无限的价值。

⑶ 实现多维度组卷：教学过程中，练习和测试是检验学习成果的必要手段，但习题的出设却是件十分繁琐的工作。我们希望平台能够帮助教师解决这个繁琐、耗时的过程，打破教师到处找题的模式，实现多维度组卷，根据实际需求调控组卷参数，优化组卷的过程，从而让教学过程更为简便智能。

⑷ 实现智能诊断和个性化反馈：智能诊断在教学平台中有着重要的作用，该平台旨在建立有效诊断学生问题并提供反馈的智能系统。分析反馈学生知识点掌握情况，并据此对用户进行个性化推荐，提供专项训练以强化知识掌握，方便学生及时了解自身的学习情况并得到专项指导意见。

2.2 功能模块分析设计

根据iStudy的设计理念，用图3所示功能模块结构图设计了iStudy教学平台。①资源库管理。资源库的建设和维护是教学平台得以良性发展的基石，包括题库的建立共享、知识库的建设管理。②教学管理。课程的建设和管理是教学平台的重要组成部分，包括课程管理和学生管理。③考试管理。高质量的考试是平台教学成果得以检验的重要方法。包括考试组织和监督管理。④智能反馈。及时反馈用户学习情况是学习平台良性发展的重要保障，包括学情分析和个性化推荐。⑤个人中心。维护个人信息。⑥交互中心。良好的交互是平台得以个性化保障的前提。包括站内信箱和综合讨论区。

A. 资源库管理模块

资源库管理模块的建设遵循平台设计理念，实现资源库的共建共享。除了自建外，教师还可以使用他人共享的资源并进行重建。该模块主要包含知识点管理和题库管理。

在知识点管理中，iStudy平台利用树状结构存储使用知识脉络，基于知识节点进行资源的梳理，并可通过知识节点进行子节点的构建。有效解决了目前基于教材章节编写试卷存在的难更新、难管理等问题，让知识结构得以清晰体现，提高工作效率的同时实现了一次构建多次重用的优势。

题库管理主要体现在多维度组卷中。平台综合考虑了组卷的出发点和目的，实现了多维度组卷。①按套数组卷。根据题目套卷进行选择性组合，适用于平时的章节习题、实验和综合考试;②根据题目所属知识点组卷。主要适用于知识点的专项练习;③手工组卷。用户可设置各种参数，如知识点、难度和章节提取问题的比例等，这种组卷方法具有高度的自主性并且贴近真实组卷环境，具有广泛的适用性。

B. 教学管理模块

教学管理模块是平台的核心模块。教师通过开设课程启动教学过程。开课时可以根据自身实际情况建设或导入课程资源。将课程相关学生关联到课程中后，课程便更新同步到学生端页面中，就此正式开放使用，后续也可对课程和学生进行相关管理操作。

教师可以根据知识点脉络在具体节点上进行相关教学资源的传载，编辑管理课程公告，在线灵活组卷并布置作业、练习和实验，开展系列常规教学活动;学生可在具体的知识节点使用学习资源，对老师布置的作业、实验、练习进行操作。学生的学情会在第一时间以图表的形式反馈给老师。此外，iStudy平台还专门开设了综合讨论区，支持在线讨论，使课堂头脑风暴和实时交流成为可能。具体的教学管理流程图如图4所示。

C. 考试管理模块

考试管理模块在iStudy平台教学过程中占据着举足轻重的地位。该模块将教学管理、题库组卷、学情反馈紧密的联动在一起，彻底盘活了整个教学过程。该模块允许四种用户角色存在：考试管理人员，任课老师，监考老师和学生。

考试管理人员负责考情安排，包括考试时间地点和监考老师等考务安排、考试的最终数据验收，并负责考试信息的发布和成绩的汇总通知;任课老师负责必要的考题组卷、阅卷以及考生管理。监考老师负责维护考场秩序，解决考试异常，为考生提供必要帮助。iStudy平台提供了强有力的考场监管功能。教师可以监控所有考生的实时答题情况，并根据IP地址对考生的考试权限进行控制，有力的保障了考场的秩序和安全。

考试管理模块中各角色各司其职，分工明确，做到考试有序，实现教学考核一体化。

D. 智能反馈模块

学而不思则罔，思而不学则殆。及时掌握自身学习情况是在线教学中进行有效学习的必要保证，智能反馈模块正是为此而设置。模块包含学情反馈和个性化练习推荐。

根据学生的学习情况及作业、练习、实验的完成情况，平台会对用户提供学情反馈，将实际学习情况和知识点掌握情况，以图表的形式展現给用户，分析知识点漏洞并提供指导意见，便于用户开展后续针对训练。此外，平台会针对用户的实情进行相关个性化推荐。其中，练习推荐流程图如图5所示。

E. 个人中心模块

个人中心模块是体现用户个性化需求的模块。用户可以根据实际需求对个人信息进行编辑完善，包括头像设置和密码修改。个人信息的完整是平台交互得以保障的前提。方便用户交互的同时更是满足了用户的个性化需求。

F. 交互中心模块

交互模块的主要内容是站内信箱和综合讨论区。站内信箱分为收件箱、发件箱、通讯录和回收站四个站点。收件箱中的信件被删除后会先到回收站中，但若在回收站中被删除，则该信件会被彻底删除。发件箱中存放着用户发出的所有信件，且信件会显示自身的浏览状态，以便于用户及时掌握所发邮件的阅读状态。通讯录则包含所有教师和班级同学信息，便于交互。而综合讨论区的存在更是在充分推动用户课程学习的基础上加强了师生、生生间的交流互动。

3 iStudy移动端的实现

随着iStudy教学平台在高校教学过程中的普及，单一的网页端教学平台已很难满足广大高校师生的需求，为了更好服务师生的教育教学工作，我们开发了iStudy移动端。iStudy移动端采用C/S（客户端/服务器）架构模式，利用前后端分离的设计模式，基于Windows系统进行混合App开发，极大的拓宽了iStudy教学平台的应用前景，为iStudy教学平台的发展提供了更广大的空间。

移动端的服务端基于.NETCORE框架开发，采用了ASP.NET Web API的模式，它是一种REST[9]风格的Web服务程序的框架，用于创建连接浏览器、移动设备等多种客户端的HTTP服务。在REST架构中，通过HTTP的GET、POST、PUT、DELETE四种方法实现对资源的操作，简单灵活，已成为目前最主要的Web服务设计模式。使用ASP.NET Web API开发了一套统一的后台业务逻辑接口，通过这套接口为多客户端提供相应业务逻辑操作，成功实现前后端分离。

移动端采用HybirdApp进行开发，通过调用封装好的API接口实现数据交互，前后端通信数据格式仍采用JSON格式。采用的HybirdApp开发框架是Ionic+Cordova+AngularJs组合。Ionic是一个强大的HTML5应用程序框架，主要用于应用的界面搭建;Cordova是Apache的开源框架，是由PhoneGap演化而来的一套核心代码，是应用的壳;AngularJs则是应用的核心，主要用于界面的数据绑定和逻辑处理。

在当今时代，智能终端设备的普及已经颠覆了传统的生活模式。iStudy移动端的实现，顺应了时代的发展，贴合了用户不断增进的需求，在带给用户舒适体验的同时更是给iStudy教学平台的未来注入了无限可能。

4 结束语

iStudy教学平台的实现，将移动网络教学的优势和传统教学的优势结合在一起，实现了高校资源的共建共享，顺应了时代发展，响应了学生的个性化学习需求，让高校课程变得“有深度、有高度、有温度”。在解决高校课程难度大、练习少、课时不灵活等问题的基础上，建设了更多内容实用、趣味性强、跨平台的教学资源，提高了师生对于课程的热情和兴趣，更好地促进了學习效果，极有力地支持了广大高校师生的教育教学工作。未来，平台将在此基础上不断地优化算法，丰富功能，增强用户体验，让iStudy教学平台的服务更加人性智能化。

参考文献（References）：

[1] 任友群，冯仰存，郑旭东.融合创新，智能引领，迎接教育信息化新时代[J].中国电化教育，2018.1：7-14，34

[2] 黄莉.信息化背景下大学多元混合式教学模式改革研究[J].教育教学论坛，2019.31：82-83

[3] 刘淑婷.基于微信公众平台与翻转课堂的混合式教学改革[J].微型电脑应用，2018.34（4）：27-29，62

[4] 吴春艳.基于ASP.NETMVC模式的高校志愿服务信息系统的设计与实现[J].福建电脑，2017.33（9）：15-16，28

[5] Jon Galloway， Phil Haack，Brad Wilson， et al.ASP.NET MVC 4高级编程（第4版）[M].清华大学出版社，2013.

[6] 李丽平，薛玉倩.基于HTML5跨平台移动应用开发的研究与实践[J].河北软件职业技术学院学报，2017.19（2）：35-38

[7] Ben Ali I， Basly M， Ben Jemaa S， et al. JSON Web Token（JWT） Profile for OAuth 2.0 Client Authentication and Authorization Grants[J]，2015.54（6）：641-644

[8] Jenna Ross. U Signs on to Offer Free Online Classes[J].Star Tribune，2013.2.

[9] 潘冰.面向资源的RESTfulWeb应用研究[J].微计算机应用，2010.31（7）：38-43

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。