一款應(yīng)用于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)的“教一學(xué)”軟件的研究與實(shí)現(xiàn)

邵永慶　毛玉萃　徐玲玉　曹廣穩(wěn)

摘要：簡(jiǎn)單介紹了“翻轉(zhuǎn)課堂”及其優(yōu)勢(shì)；闡述了開(kāi)發(fā)用于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)的“教一學(xué)”軟件的必要性和可行性；詳細(xì)介紹了采用MVC模型按照面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)方法的開(kāi)發(fā)過(guò)程，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟮母鞣N建模如用例建模、靜態(tài)建模、動(dòng)態(tài)建模，以及數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)；最后對(duì)該軟件進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；“教一學(xué)”軟件；MVC模型；面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）22-0159-03

1背景

“翻轉(zhuǎn)課堂”由英文“Inverting the Classroom”或“Flipped Classroom”翻譯而來(lái)，意思是把傳統(tǒng)教學(xué)方法中的課上和課下的任務(wù)顛倒過(guò)來(lái)，即課下在教師的指導(dǎo)下學(xué)生自主或交流完成課程內(nèi)容學(xué)習(xí)，課上進(jìn)行答疑、交流、做習(xí)題。在開(kāi)展“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)時(shí)，教師要提供相關(guān)的學(xué)習(xí)材料，如帶有學(xué)習(xí)要求的學(xué)習(xí)任務(wù)書(shū)、短小精悍的視頻、腳本文件、PPT課件、教學(xué)案例、習(xí)題等，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自主學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以與教師、同學(xué)進(jìn)行交流，完成學(xué)習(xí)后在規(guī)定的時(shí)間提交必要的文檔資料，教師批閱提交的文檔，提煉出課上交流的內(nèi)容，選出合適的習(xí)題，以便上課之用。

“翻轉(zhuǎn)課堂”是對(duì)于傳統(tǒng)課堂的突破，把將教師從教學(xué)過(guò)程中的灌輸者角色向解惑者身份轉(zhuǎn)變，而學(xué)生變成了教學(xué)過(guò)程中的主動(dòng)學(xué)習(xí)者，并且借助多媒體或者網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備來(lái)完成教與學(xué)的過(guò)程，主要具有以下兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1）有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。這種自主學(xué)習(xí)的模式，通過(guò)課前自主預(yù)習(xí)、課上討論問(wèn)題并實(shí)踐、課后完成任務(wù)的流程，學(xué)生必須在課前認(rèn)真學(xué)習(xí)準(zhǔn)備，才能在課上跟上老師的步伐一同討論重點(diǎn)問(wèn)題，課后也只有重新溫習(xí)所學(xué)知識(shí)才能提交任務(wù)書(shū)完成任務(wù)，這些方式都成為學(xué)生們的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

2）有助于改進(jìn)老師的教學(xué)方式。教師在課前將相關(guān)學(xué)習(xí)材料上傳之后，根據(jù)與學(xué)生的交流情況和課程需要來(lái)準(zhǔn)備課上需要講解的問(wèn)題與練習(xí)題，不用花費(fèi)大量的時(shí)間在枯燥重復(fù)的講解知識(shí)點(diǎn)，而是更有意義的練習(xí)和實(shí)踐，大大提高了課堂質(zhì)量。另外課后的作業(yè)通過(guò)任務(wù)書(shū)的方式在軟件中管理，也大大減輕了教師在課后的負(fù)擔(dān)，有助于教師教學(xué)方式的改進(jìn)。

目前有一些可供教師開(kāi)展“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)的平臺(tái)，如國(guó)內(nèi)的各類(lèi)慕課網(wǎng)、精品資源課網(wǎng)、超星、速客，國(guó)外也有如在線可汗學(xué)院等。教師可以利用這些平臺(tái)進(jìn)行“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，但這些平臺(tái)不是專(zhuān)為“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)開(kāi)發(fā)的，使用時(shí)感覺(jué)有些平臺(tái)大而全，而實(shí)際使用的功能卻比較少，即有“大馬拉小車(chē)”的感覺(jué)；有些平臺(tái)對(duì)資源的管理不是按“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)要求進(jìn)行管理的，即對(duì)資源管理方式不恰當(dāng)。為此有必要開(kāi)發(fā)一款適合在“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)過(guò)程中方便教師添加課程資源并能很好地組織、管理這些資源，也能方便學(xué)習(xí)查找、使用的這些資源，同時(shí)方便溝通的軟件——應(yīng)用于“翻轉(zhuǎn)課堂”的“教一學(xué)”軟件，該軟件不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，自由度大大提高，有助于學(xué)生在一種較為愉塊輕松的條件下學(xué)習(xí)。

本文介紹的“教一學(xué)”軟件是按照面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。

2“教一學(xué)”軟件的分析

“教—學(xué)”系統(tǒng)是針對(duì)高校教學(xué)設(shè)計(jì)的一款應(yīng)用于“翻轉(zhuǎn)課堂”的軟件，其主要用戶(hù)包括教師用戶(hù)和學(xué)生用戶(hù)兩類(lèi)。教師用戶(hù)可完成課程資源如視頻、課程信息、人員信息等方面的管理；學(xué)生用戶(hù)完成個(gè)人信息的管理、通過(guò)教師上傳的資料（視頻、課件、腳本等）進(jìn)行在線學(xué)習(xí)、也可以下載后進(jìn)行離線學(xué)習(xí)，下載上傳學(xué)習(xí)任務(wù)書(shū)等。從三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行可行性分析：

1）技術(shù)可行性分析：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)支持都日趨成熟，利用Asp.net技術(shù)與SQL Server 2010數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常用模式，所以技術(shù)成熟，安全性強(qiáng)。因此，從技術(shù)角度上考慮，本系統(tǒng)是可行的；

2）經(jīng)濟(jì)可行性分析：“教一學(xué)”軟件主要的成本集中在軟件開(kāi)發(fā)上，但是系統(tǒng)投入使用之后可以為教師和學(xué)生大大節(jié)省時(shí)間和精力，豐富教與學(xué)的手段，為高校教學(xué)帶來(lái)的收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成本。因此，從經(jīng)濟(jì)角度上考慮，本系統(tǒng)是可行的；

3）操作可行性分析：系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了教師與學(xué)生的需求，人機(jī)交互界面友好，操作流程簡(jiǎn)單；數(shù)據(jù)處理迅速、準(zhǔn)確、可靠；可用性強(qiáng)；容易擴(kuò)充。所以對(duì)于用戶(hù)的使用水平要求并不高，因此，從操作角度上考慮，本系統(tǒng)是可行的。

對(duì)“教一學(xué)”軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，得出系統(tǒng)的需求：建立一個(gè)較為完善的“教一學(xué)”軟件，在此軟件中相關(guān)信息應(yīng)該表達(dá)準(zhǔn)確、顯示方式恰當(dāng)、布局合理，保存的資源準(zhǔn)確、方便使用，軟件能夠保證信息的安全，功能較全，能夠方便一般用戶(hù)完成相關(guān)使用的操作，并且各種操作合乎用戶(hù)的一般習(xí)慣，使用此軟件能夠提高教學(xué)效率。

對(duì)上述需求進(jìn)行進(jìn)一步分析、整理，提出了具體的系統(tǒng)目標(biāo)為：梳理出方便、規(guī)范的資源管理流程；快速、準(zhǔn)確的信息處理，能真正幫助老師改進(jìn)教學(xué)方法；通過(guò)該軟件，能逐步提高教學(xué)水平；加強(qiáng)系統(tǒng)流程控制，保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全；實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺(tái)化、一般化。

為了到達(dá)上述目標(biāo)，系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：

2.1教學(xué)功能需求

1）課程管理課程管理主要包括三方面的功能。

①新建課程：可以添加新課程（教師專(zhuān)有）；

②編輯課程：可以更改課程信息、刪除課程（教師專(zhuān)有）；

③查看課程：可以查看課程內(nèi)容。

2）個(gè)人信息管理個(gè)人信息管理主要包括三方面的功能。

①修改個(gè)人信息：可以修改個(gè)人相關(guān)信息，如名稱(chēng)；

②選取課程：可以根據(jù)個(gè)人愛(ài)好或是教學(xué)計(jì)劃選取課程（針對(duì)學(xué)生）；

③修改密碼：可以通過(guò)驗(yàn)證后修改自己原來(lái)的用戶(hù)密碼。

3）資源管理

資源管理主要包括四方面的功能。

①上傳各類(lèi)課程資源：可以上傳課程所需要的資源，包括課件、視頻、腳本、習(xí)題、案例以及學(xué)習(xí)任務(wù)書(shū)（教師操作）endprint

②查看各類(lèi)教學(xué)資源：可以查看教師上傳的各類(lèi)教學(xué)資源；

③可以下載各類(lèi)教學(xué)資源：可以下載教師上傳的各類(lèi)教學(xué)資源；

④上傳任務(wù)書(shū)：可以上傳填寫(xiě)完成的學(xué)習(xí)任務(wù)書(shū)（學(xué)生操作）。

4）學(xué)生管理（教師可操作）學(xué)生管理主要包括三方面的功能。

①查看學(xué)生信息：可查看所有學(xué)生信息和學(xué)生具體信息；

②注銷(xiāo)學(xué)生：可以注銷(xiāo)學(xué)生的資料；

③修改密碼：可以修改所管理的學(xué)生密碼。

5）在線交流

2.2非教學(xué)功能需求

1）界面需求：用戶(hù)界面友好、簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)單，方便。

2）性能需求：資源的上傳下載要快捷，穩(wěn)定性要強(qiáng)，安全性要高。

3）權(quán)限需求：在用戶(hù)進(jìn)行登錄時(shí)，只有授權(quán)的賬號(hào)和密碼才能進(jìn)入。

3基于面向?qū)ο蟮摹敖桃粚W(xué)”軟件的設(shè)計(jì)

該軟件的設(shè)計(jì)主要采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)過(guò)程。

3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該軟件采用MVC模型的分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將軟件分為Model層、View層、Controller層，將“教—學(xué)”軟件的所有用戶(hù)可見(jiàn)的部分放人View層，View層負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)和顯示結(jié)果，Model層是軟件的邏輯以及功能模型，在View層和Model層之間的Con-troller層負(fù)責(zé)溝通Model層和View層，接收View層傳來(lái)的數(shù)據(jù)，之后把數(shù)據(jù)交給Model層，再把Model層的處理結(jié)果返回給View層。軟件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)

1）用例建模

用例包括角色用例、模塊用例。角色用例包括教師用例和學(xué)生用例。教師用戶(hù)的權(quán)限主要分為個(gè)人管理權(quán)限、資源管理權(quán)限、課程管理以及學(xué)生管理權(quán)限，具體用例如下圖2所示。其他用例在此不詳細(xì)介紹。

2）靜態(tài)建模

系統(tǒng)類(lèi)圖的一部分如圖3所示。

3）功能設(shè)計(jì)

依據(jù)上面的分析和設(shè)計(jì)，以及未來(lái)的拓展，設(shè)計(jì)了軟件擁有如表1所示的功能。

4）動(dòng)態(tài)建模

編輯課程模塊只有教師權(quán)限才可以使用，學(xué)生權(quán)限是不能編輯課程的，學(xué)生用戶(hù)只能查看課程。編輯課程模塊時(shí)序圖如圖4所示。

4基于面向?qū)ο蟮摹敖桃粚W(xué)”軟件的實(shí)現(xiàn)

“教一學(xué)”軟件采用MVC架構(gòu)，在.net環(huán)境中Asp.net技術(shù)結(jié)合SQL Server 2010數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的?！敖桃粚W(xué)”軟件數(shù)據(jù)庫(kù)是基于sOL SERVER 2010數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行搭建的。數(shù)據(jù)庫(kù)中的主要表如表2所示。

5結(jié)束語(yǔ)

“教一學(xué)”軟件是為開(kāi)展“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)而開(kāi)發(fā)的一款軟件，短小精悍，運(yùn)行效率高，它組織、管理一門(mén)課程的相關(guān)資源，方便教師組織、上傳、管理課程的相關(guān)資源，方便學(xué)生查找、瀏覽課程資源，目前在學(xué)校進(jìn)行了初步應(yīng)用，基本達(dá)到了開(kāi)發(fā)的最初目的。后續(xù)應(yīng)做的工作，首先有些功能還要進(jìn)一步完善；其次在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)移動(dòng)客戶(hù)端的應(yīng)用程序。endprint