基于Web 的计算机辅助教学系统的设计与实现分析

文/余淑琴

随着网络与信息技术的发展，加快了网络的应用与普及，以多媒体为基础的教学系统在教学中发挥了重要作用。本文对Web环境下的计算机辅助教学系统的设计与实现进行了分析，重点阐述了系统功能、系统业务流程、系统安全、系统优势、系统在教学中的应用等内容。摘 要的影响。1.1 系统用户在Web 应用环境下，CIA 系统是现代课堂教学的关键环节，旨在现有的高校网络环境条件下，辅助教师完成对学生的教学、管理和监督工作，帮助学生在线学习，及时解决疑问，实现教与学的智能化模式。与此同时，为了便于为教学资源的管理，系统设置专用的管理人员，即：学生用户、教师用户、管理员用户。1.2 系统功能计算机教学系统是基于Web 环境下，凭借计算机和网络的优势，完成教与学的互动过程，不受时间、空间的约束，不论是教师教还是学生学的过程，比较灵活多变，有较强的应用性，是现代教育中的一项有效教学措施，帮助学生提高自主学习能力，改善教学效果。为此，可以确定计算机教学系统存在多方面功能，详见图1。1.2.1 学生用户学生使用教学系统主要是为了学习，首先学生要利用个人信息，如姓名、学号、用户名、密码等信息进行注册，有了使用权限进入教学系统，通过学习空间、在线论坛、在线测试等途径进行各种学习。（1）学习空间。学生可以自主的下载所需要的教学资源，根据目录或者关键词浏览教学信息，查阅相关知识点，进行课件学习。系统还可以统计知识点的浏览次数分析知识点的被关注程度，教师可以有针对性的组织教学。（2）在线论坛。学生登陆后可以在系统中以留言的方式提出疑问，系统自动识别类似的问题，通过系统分析，将问题与答案公布在网上，学生还可以在论坛中与他人交流探讨，若答案与数据库中的解答无法匹配，则可以提交教师回答，并将解答过程给予公布，以便日后参考。（3）在线测试。主要分为两种类型：不同章节的单独测试和课程综合测试。试题数据库根据学生的各类要求抽取若干客观试题，学生完成解答后提交系统，系统可以立刻查出检测结果并提供标准答案和评价，方便学生以后改进。对于一些主观性的题目，系统只需要提供答题要点即可，不去限制学生思维，学生在答题过程中可以比较灵活一点，有利于培养学生的分析能力和创新能力。1.2.2 教师用户教师在进入系统之前，需要提供姓名、教师编号、用户名和密码等信息进行注册，之后就可以对数据库进行管理，上传教学资料，还可以与学生进行交流互动等。（1）课程管理。主要包括课程开设管理和课程内容管理。课程开设管理分为课程申请和正式开设两部分，教师若需要添加课程，可以提交相关的课程申请信息，系统管理员进行审批，确认无误后，即可批准开课，然后管理员在后台公布课程资源信息，指定课程代码，生成课程信息记录。课程内容管理主要包含课件信息、课程介绍、实验项目、教学辅助资源等。（2）在线论坛。论坛栏目的版主主要由教师担任，教师可以围绕学校教育教学的要求向学生发起讨论，学生可以将自己的学习心得、学习疑问和生活困难等以发帖子的形式公布出来，生生、师生之间可以相互讨论。（3）教学资源管理。教师将教学资源发CIA系统学生用户 教师用户 管理员用户在线答疑学习空间在线论坛在线测试课程管理在线论坛教学资源管理用户信息管理教学资源管理布到系统上，学生在课余时间利用这些教学资源进行预习、复习和自主学习，还可以随时下载教学资源作为辅助材料。教学资源主要包括：课程教材、实验指导书、教学讲义、试题、教学难点重点、教学目标和教学要求、教学大纲等。（4）题库信息管理。教师利用这一系统对各类试题进行管理。试题类型主要分为：单选题、多选题、主观题、判断题等。1.2.3 管理员用户主要可以修改个人信息、师生信息维护、课程维护等。（1）用户信息管理。管理系统的注册用户，分配权限。（2）教学资源管理。提供教学相关关文件的上传、下载和维护、备份、回复。（3）系统信息管理。相关网站、用户人员的相关信息，相关网站首页、论坛的栏目和栏目版主。2 教学系统业务流程设计在整个系统设计阶段，业务流程体现的是系统的逻辑模型，属于管理信息系统的重要组成结构，直接关系到系统后期的开发和利用，根据前面系统功能和需求分析可以得出，系统主要包括了学生、教师、管理员三个外部实体。为此，教学系统业务流程设计描述如下：首先网络用户要根据自己的姓名、学号等信息进行注册，获得使用权限，然后系统用户在网络应用中输入用户名和密码，稍后登陆信息将提交系统后台，系统后台根据之前用户保存的注册信息，来判别用户权限，再利用用户权限，将用户对应界面的信息和菜单初始化，然后再等待用户的进一步口令。系统会根据不同权限的用户的要求来解析用户命令，接着将信息提交系统数据库，从而获取用户所需要的数据信息和资源，最后将所有信息返还用户界面，将信息显示给用户。在这一操作过程中，若用户没有注销系统或者退出界面，系统会一直等待用户的命令。如果使用用户是教师，系统初始化为其对应的功能菜单和界面主要包括以下功能：学生答疑、在线互动、教学资源管理、作业批阅、教学效果评估、音视频资源点播等；如果使用用户是学生，系统初始化为其对应的菜单功能和界面主要包含：在线作业、最新资讯信息、课件资源、课程信息浏览、教学资源浏览与下载等；如果用户是管理员，系统将会进入后台管理页面，主要功能是：用户权限管理、教学资源管理、课程信息管理、音视频资源管理等。3 教学系统安全设计计算机教学系统主要是通过校园网进行传输，其涵盖面比较广，为保证教学资源的安全共享和校园网的安全性，对系统安全也要进行设计。在系统服务器端设置过滤IP 地址，防止非法用户或者非IP 用户的越级访问，还可以利用IP 地址跟踪技术，记录用户的IP，以便以后的审查工作。另外，用户角色权限安全认证也是一项有利保护措施，系统可以对学生用户、教师用户、管理员用户的权限进行判别，初始化相应的系统功能菜单，这样系统拒绝匿名登陆，必须通过身份认证，在一定程度上避免了非法用户的访问。4 教学系统的优势分析从实际教学角度分析，计算机辅助教学系统具有一定的优点：安全性比较高；简单便于操作；系统维护和管理方便快捷；教学内容以Web 页面的形式展现，有利于教学内容的更新；学生可以通过教学系统自主学习，并下载和上传教学内容，实现教学资源的共享；通过网络平台的谈论与交流，增强了师生与生生之间的交互性。5 基于Web环境下的计算机教学系统的应用随着教学体制的深入改革，推动了计算机教学系统的实现，对优化教学结构，改善教学内容、教学方法有着重要的意义。而其最终目的就是辅助教师教学，为国家和社会培养更多的具备知识与技能的双重人才，从而适应科学研究和生产实践的需要。计算机教学系统在教学中的应用主要表现在以下方面：5.1 多媒体课件的浏览和下载教师用户通过多媒体下载课件，节约了板书时间，将课堂的主动权交到学生手上，给学生留出更多的时间进行交流互动，另外，教师可以通过远程教育的方式随时为学生解决疑问，通过网络搜索丰富教学资源，拓宽教师的知识视野。学生用户可以通过教学系统从查询和获取自己需要的信息，有利于实现教学资源的共享，还能培养学生的自主学习能力，启发学生思维，有利于学生创新能力的形成。5.2 虚拟实验环境教学对于实践性较强的科目，多以实验课程为主，实验是培养学生实际操作能力的重要措施。通过网络技术与虚拟技术的结合，计算机可以在网络中模拟一些实验现象，可以使得很多现象更为逼真，学习可以观察的更为细致，从而提高学生的学习效果。5.3 建立教学公共信息区域将教学内容及时在网上公告，并根据教学进度进行调整和更新，使得教师和学生在网络公共信息区域随时获得最新的教学信息，从而方便按照要求进行下一步教学活动。例如：计算机等级考试信息、四六级英语考试信息、本学期教学计划信息、教学进度等。5.4 师生通过交流平台沟通师生可以通过电子布告栏系统，在公共电子板上，每个人都可以发布个人看法或者其他信息，还可以下载一些教学资料上传到系统平台，这样不但可以促进师生、生生之间的互动，还能最大限度的发挥资源共享。5.5 网络在线考试在线测试主要包括平时练习与测试、模拟试卷、试题库。学生登录网站后，根据需要的考点选择练习题，系统会提供标准的试题，学生操作后将答案提交服务器，系统会立即给出分数和答案，并会对案例进行详细分析，给出答题思考和考试要点。对答错的试题，学生可以根据考点再次选择类似的试题进行反复练习，帮助学生加强对知识的理解和记忆。6 结束语计算机技术的蓬勃发展，网络信息与应用的普及，使得人们的生活、学习和工作产生了重大的变化。计算机辅助教学系统是实现现代教育教学目标的重要措施，为教师和学生提供了一种个性化、实用化的辅助教学平台，弥补了传统教学手段的不足，为高校普遍存在的教学辅助问题提供了一种全新的自助式教学模式，同时其网络异地资源共享的功能，提高了高校教学质量。计算机辅助教学系统经济可行，在部分高校中已经实施，对今后类似教学系统的开发与设计有很好的借鉴意义。参考文献[1] 杜诗研, 李慎. 基于Web 的计算机辅助教学系统[J]. 兵工自动化,2004(04).[2] 朱兴宇. 基于Web 的教学辅助系统设计与实现[J]. 现代计算机,2009(09).[3] 王永恒. 基于WEB 计算机辅助教学系统研究与设计. 南京信息工程大学硕士学位论文,2008(06).[4] 黄俊英. 基于Web 的计算机辅助教学系统的开发与设计[J]. 科技信息,2009(10).[5] 柯建波. 基于WEB 的计算机教学系统研究与设计[J]. 南昌教育学院学报,2013(04).[6] 熊华东, 莫华, 李登峻. 基于Web 环境下教学资源平台的研发[J]. 江西电力职业技术学院学报,2009(04).[7] 孟庆新, 马玲. 基于Web 的网络教学平台的分析与设计[J]. 电脑开发与应用,2008(09).[8] 别文群, 郑远强. 基于Web 的网络教学平台的设计与实现[J]. 计算机技术与发展,2007(08).作者单位西南交通大学信息网络中心　四川省成都市610031