程序設計語言網(wǎng)絡教學平臺的設計與實現(xiàn)

尹燕敏 張亦辰

程序設計語言網(wǎng)絡教學平臺的設計與實現(xiàn)

尹燕敏 張亦辰

河海大學計算機與信息學院 南京 211100

結(jié)合程序設計語言教學，提出程序設計語言網(wǎng)絡教學平臺的設計與實現(xiàn)技術，平臺實現(xiàn)課程管理、作業(yè)抽題、測試組卷、試卷自動評閱、試卷結(jié)果分析等功能，有利于提高本類課程的教學質(zhì)量。

網(wǎng)絡教學平臺；程序設計語言；測試組卷

1 引言

程序設計語言課程是計算機及相關專業(yè)的一門非常重要的基礎課，是大學生學習程序設計的入門課程，也是學生學好后續(xù)課程的基礎。程序設計語言課程在大一開設，很多學生對計算機編程一無所知，普遍存在畏難情緒，加上程序設計語言本身比較抽象，語法繁雜，算法復雜，所以學生普遍反映課程難學，也很難成功編寫有用的程序。

近幾年在高校招生規(guī)模不斷擴大，在校生數(shù)量急劇增加，大班上課的情況下，教師與學主溝通的渠道減少，學生的疑問得不到及時解答，教師也無法從整體上把握學主對知識的掌握狀況，在一定程度上也加大了課程學習的難度。因此，針對程序設計語言課程教學中存在的問題，研究開發(fā)該課程的網(wǎng)絡教學平臺，為學生提供自我學習和檢測的平臺，為教師提供學生學習效果的有用信息，服務課堂教學，是本文的主要任務。

2 系統(tǒng)功能

程序設計語言網(wǎng)絡教學平臺的主體功能包括：課程管理，如課件的發(fā)布和刪除；作業(yè)管理，如作業(yè)的發(fā)布、提交和批改，其中作業(yè)自動抽取，使每位學生得到的作業(yè)題目相似但不同，避免抄襲；答疑指導，包括在線交流和事后回復；試卷自動組卷，按課程內(nèi)容自動組成測試試卷；試卷結(jié)果分析，將測試結(jié)果進行統(tǒng)計分析等。系統(tǒng)實現(xiàn)集網(wǎng)絡課程教學資源制作、發(fā)布與維護以及學生進行網(wǎng)絡學習、完成作業(yè)和測試為一體的網(wǎng)絡教學平臺，將原來封閉式課堂教學轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式課堂教學，引入更多的教學資源。

3 總體架構設計

本系統(tǒng)的用戶為管理員、教師和學主，三者分別管理和使用本系統(tǒng)，根據(jù)需求分析和設計，本系統(tǒng)的總體結(jié)構如圖1所示。通過身份驗證，教師、學生和管理員可以進入各自的子平臺進行相關操作。

圖1 程序設計語言網(wǎng)絡教學平臺架構圖

3.1 管理員子平臺主要功能

管理員登錄后可向系統(tǒng)添加教師和課程，并進行修改和刪除。管理員主要進行后臺管理，管理員子平臺主要功能包括3個方面。

1）系統(tǒng)管理，主要是維護系統(tǒng)的正常運行。①常規(guī)模塊功能是網(wǎng)絡教學平臺正常運行所包含的如課程、作業(yè)、試題、答疑及公告等功能的管理。②抽題模塊實現(xiàn)根據(jù)教師教學要求，按照指定策略從題庫抽取形成作業(yè)。教師每次布置的作業(yè)，都是從保存在數(shù)據(jù)庫中的各章節(jié)作業(yè)中抽取形成，學生練習的是相似而不同的題目，這樣可以有效避免學生之間相互抄襲作業(yè)。③組卷模塊實現(xiàn)根據(jù)指定策略生成測試試卷?？梢园慈舾烧鹿?jié)或全部內(nèi)容對學生進行測試，試卷可以隨機生成，也可以根據(jù)學生平時作業(yè)情況生成針對性試卷。學生完成后，填空選擇部分直接給出分數(shù)和答案，學生也可以查看主觀題的答案。③分析模塊實現(xiàn)學生作業(yè)和測試結(jié)果的統(tǒng)計分析，學生出錯較多的題目及時反饋給教師，便于教師進行統(tǒng)一講解和強化訓練；將學生在某個知識點題目出錯較多的信息反饋給學生，便于學生有針對性地復習和練習。

2）用戶管理包括添加刪除用戶、設置用戶權限。

3）數(shù)據(jù)管理是對后臺數(shù)據(jù)庫進行管理和維護。

3.2 教師子平臺主要功能

1）教程管理，包括發(fā)布和刪除課件、教學動畫、課程典型程序等。

2）作業(yè)管理，包括作業(yè)的添加、刪除、發(fā)布、瀏覽和批改等。

3）試題管理，包括試題的添加、刪除及發(fā)布等。

4）答疑管理，針對學生提出的問題進行網(wǎng)上解答。

5）公告管理，包括信息發(fā)布、更新、刪除等。

3.3 學生子平臺主要功能

1）課程學習，包括瀏覽與下載教程課件、相關的動畫演示、典型程序等。

2）作業(yè)練習，包括課外作業(yè)練習、提交作業(yè)及查看批改結(jié)果。

3）試題測試，學生可以根據(jù)教學情況選擇章節(jié)進行測試，查看測試結(jié)果和標準答案。

4）答疑提問，包括提出問題及查看答疑結(jié)果等。

4 功能實現(xiàn)

網(wǎng)絡教學平臺的體系結(jié)構采用目前較為通用的B/S應用開發(fā)模式。本系統(tǒng)的開發(fā)采用J2EE體系結(jié)構，使用Struts2+Spring+Hibernate框架，以Tomcat作為Web容器，Eclipse作為開發(fā)工具，MySQL作為數(shù)據(jù)庫服務器。整個頁面布局較為美觀，整個系統(tǒng)呈現(xiàn)出操作簡單、界面友善、靈活性好的特點。

4.1 抽題模塊的實現(xiàn)

抽題模塊主要用到數(shù)據(jù)庫中試題表，作業(yè)題按類型、知識點及難度系數(shù)分類，教師留作業(yè)時選中某一題目，則抽題模塊會在數(shù)據(jù)庫中查詢和教師作業(yè)相同類型、同一知識點、相同難度的不同題目隨機發(fā)給學生，并記錄每道題的抽取次數(shù)。

4.2 組卷模塊的實現(xiàn)

組卷模塊主要用到表1的試題表，生成表2所示的試卷表中內(nèi)容，組卷方式非常靈活。與通常的考試試卷不同，本系統(tǒng)的用戶可以選擇某幾章進行組卷，避免學生只能到課程結(jié)束才能做整套題目。用戶還可以自行規(guī)定每種類型題目所占的分數(shù)比例及具體分數(shù)，選擇完成后系統(tǒng)根據(jù)對題目類型及數(shù)量的約定，采取先對不同題型分別組卷，最后再組合成一份完整試卷的方法。

表1 試題表結(jié)構

表2 試卷表

表3 題目統(tǒng)計表

表4 學生錯題統(tǒng)計表

一個完善的組卷算法應滿足題目具有隨機性、知識點無重復等特點。為保證生成試卷的隨機性和科學性，在實現(xiàn)對不同題型組卷時，把組卷策略的內(nèi)容進行整理、分析，形成試題的抽取要求。具體流程：1）生成試卷編號；2）根據(jù)選定的章節(jié)范圍選擇某題目類型的全部題目，得到一記錄集R，試題序號記為1；3）R中根據(jù)知識點進行分組；4）隨機從每組中選中一道題目s；5）判斷s是否滿足試卷難度要求，若s滿足要求則轉(zhuǎn)入6，若s不滿足難度要求則轉(zhuǎn)入4重新隨機抽??；6）將s加入試卷中，題目順序號加1，s的使用標志為已使用，下次不會再抽?。?）判斷該題型題目個數(shù)是否滿足要求，不滿足則轉(zhuǎn)入4，滿足則結(jié)束本類型組卷，轉(zhuǎn)入2繼續(xù)其他類型題目的組卷，直到按要求組卷完成；8）生成參考答案。

4.3 分析模塊的實現(xiàn)

分析模塊主要用到數(shù)據(jù)庫中試題統(tǒng)計表和學生錯題統(tǒng)計表。學生的作業(yè)和測試題目形成后，抽題和組卷系統(tǒng)會將抽到的題目次數(shù)加一；學生提交后，系統(tǒng)對照答案給出分數(shù)的同時，會將出錯的次數(shù)計入試題統(tǒng)計表中，同時對每位學生做題時間和出錯的題目也都進行記錄。分析模塊對表中數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，將每位教師所教學生中出錯率高的題目內(nèi)容發(fā)送給任課教師；對學生出錯的題目進行統(tǒng)計分析，得到學生對某些知識點出錯較多的信息，提醒學生進行該知識點的專項復習。

5 結(jié)論

本文的設計思想已經(jīng)成功應用于高校程序設計網(wǎng)絡教學系統(tǒng)中。實際使用效果表明，本文所述的程序設計教學網(wǎng)絡教學平臺設計思想是可行的。該網(wǎng)絡系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了課內(nèi)講解與課后學習相結(jié)合，可將程序設計課的教學內(nèi)容與主要應用完整系統(tǒng)地在網(wǎng)絡中發(fā)布，供不同需求的學生在網(wǎng)上進行個性化學習；可以使用多媒體的手段形象生動地講解典型例題；測試組卷模塊可供學生重復學習；分析模塊對學生出現(xiàn)的問題給出詳細分析和指導；可以利用網(wǎng)絡提供的條件，引導有興趣的學生進行相關問題的討論和答疑等。

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