基于.NET平臺的交互式電子技術(shù) 計算機輔助教學系統(tǒng)

曹連江

摘? 要： 設(shè)計基于.NET平臺的交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)由用戶界面層、業(yè)務選擇層以及數(shù)據(jù)管理層三層結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成。教師、學生等用戶在用戶界面層輸入自己身份信息登錄系統(tǒng)進入業(yè)務選擇層后，按照自己的應用需求點擊相應的程序，業(yè)務選擇層將用戶選擇指令傳輸至數(shù)據(jù)管理層，數(shù)據(jù)管理層按照用戶需求選擇相應的資源反饋給用戶。系統(tǒng)的交互式主要體現(xiàn)在交互性授課、信息交互兩方面，交互性授課體現(xiàn)在教師與學生的在線教學;信息交互體現(xiàn)在系統(tǒng)信息交互模型的信息傳輸。經(jīng)測試，所設(shè)計系統(tǒng)抗壓能力強，能夠?qū)崟r響應大量用戶的應用指令，且交互式教學效果較好，提升了學生的自我效能感量。

關(guān)鍵詞： .NET平臺; 交互式設(shè)計; 電子技術(shù); 計算機輔助教學系統(tǒng); 信息交互; 壓力測試

中圖分類號： TN99?34; TP393? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）03?0134?04

Interactive computer aided teaching system based on .NET platform

CAO Lianjiang

（School of Electronic & Electrical Engineering， Shangqiu Normal University， Shangqiu 476000， China）

Abstract： An interactive computer aided teaching system based on .NET platform is designed. The system hardware structure is constructed by three layers， including user interface layer， business selection layer and data management layer. The identity information is entered by the user interface layer by teachers and students themselves to log in the system and enter the business selection layer， and then click on the corresponding program according to their own application requirements. The user selection instructions are transmitted to the data management layer by business selection layer， and the corresponding resources are selected by data management layer to feed back to the users according to the user demands. The interactive of the system is mainly reflected in the two aspects named interactive teaching and information interaction. The former is reflected in the online teaching and learning of teachers and students， while the later is reflected in the information transmission by the information interaction model of the system. According to the test， the designed system has strong anti?pressure ability to respond to the application instructions from a large number of users in real time， the interactive teaching effect is good and the students′ self?efficacy is improved.

Keywords： .Net platform; interactive design; electronic technology; computer aided teaching system; information interaction; pressure test

0? 引? 言

以往傳統(tǒng)式課堂教學主要通過教師在黑板面前授課，不僅課堂時間存在約束，而且教師與學生的交互性也較差，學生的學習積極性較低，如何讓教師與學生通過在線交互式教學提高教學質(zhì)量，讓有效的教育資源發(fā)揮充分的作用是當下值得思考的問題[1?2]。

.NET平臺可理解為聯(lián)系人、信息和有關(guān)設(shè)備聯(lián)系的橋梁。Microsoft.NET也稱為Microsoft XML Web services平臺。此平臺確保系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)通信、交互以及信息共享[3]，不管操作系統(tǒng)和編程語言是否存在差異，XML Web服務均可以讓應用程序在互聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與共享[4?5]。從用戶的角度分析，.NET平臺具有透明性，用戶僅需要輸入申請與命令，程序便會快速運轉(zhuǎn)，響應用戶的操作指令。時間、空間或者外界環(huán)境因素對.NET平臺均不存在威脅，操作簡單，且數(shù)據(jù)處理性能優(yōu)越。本文基于.NET平臺設(shè)計交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)，以期實現(xiàn)交互式電子技術(shù)計算機輔助教學[6]。

1? 交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)設(shè)計

1.1? 系統(tǒng)硬件設(shè)計

基于.NET平臺的交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)屬于Microsoft.NET的Web應用程序，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用B/S模式，以此可降低開發(fā)成本[7]。系統(tǒng)的用戶登錄界面相同，通過簡單的登錄方式，不同身份用戶都能夠在不同的地點，使用符合各自身份的用戶名進入系統(tǒng)。通常情況下，客戶端不必安裝其他軟件，僅安裝瀏覽器便能夠使用，減少了服務端與客戶端的連體性，降低了使用程序代碼的危險性，有利于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的安全[8]。

基于.NET平臺的交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)由三層結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成，依次是用戶界面層、業(yè)務選擇層以及數(shù)據(jù)管理層。教師、學生等用戶可在用戶界面層輸入自己的身份信息登錄系統(tǒng)進入業(yè)務選擇層;教師、學生等用戶可在業(yè)務選擇層按照自己的應用需求點擊相應的程序，業(yè)務選擇層將用戶選擇指令傳輸至數(shù)據(jù)管理層;數(shù)據(jù)管理層按照用戶的需求選擇相應的教育資源反饋給用戶?；?NET平臺的交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)的三層架構(gòu)如圖1所示。

輔助教學系統(tǒng)的三層架構(gòu)示意圖

1.1.1? 用戶界面層

用戶界面層主要用于管理用戶信息，為用戶與系統(tǒng)提供人機交互功能。其中，包含了用戶注冊模塊、登錄模塊以及管理模塊。用戶注冊時，必須是實名認證[9]，用戶注冊信息后，用戶信息被保存在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理層中。用戶登錄模塊存在前后臺兩個單元，前臺單元則為用戶登錄界面，用戶在登錄界面的程序中輸入自己身份信息，然后點擊提交按鈕進入系統(tǒng)的業(yè)務選擇層。后臺單元使用.NET技術(shù)完成用戶操作響應[10]，根據(jù).NET的窗體驗證插件，及時、快速地核實用戶輸入身份的正確性，避免非法用戶的盜用與入侵。用戶管理模塊為用戶提供用戶信息修改與查看等功能。在用戶界面層中包含教師、學生以及系統(tǒng)管理員三種身份，其中系統(tǒng)管理員有權(quán)管理教師和學生身份信息。

1.1.2? 業(yè)務選擇層

業(yè)務選擇層設(shè)定在用戶界面層與數(shù)據(jù)管理層中間，屬于系統(tǒng)的中間層。業(yè)務選擇層中包含教學學習、自主測評、提問答疑、作業(yè)分配、資源管理等功能。當用戶從用戶界面層進入業(yè)務選擇層后，用戶可按照自己所需點擊相應的程序，業(yè)務選擇層將用戶的選擇指令傳輸至數(shù)據(jù)管理層。業(yè)務選擇層主要通過.NET技術(shù)完成數(shù)據(jù)管理層的高效率訪問[11]。不同身份用戶對業(yè)務的選擇存在一定的差異性，以資源管理功能為例，教師在業(yè)務選擇層應用資源管理功能的示意圖如圖2所示。

圖2中，教師在用戶界面層輸入用戶名與密碼后進入系統(tǒng)業(yè)務選擇層，在系統(tǒng)業(yè)務選擇層進入資源渠道，在資源渠道中可根據(jù)自己需求選擇課程或者修改課件，還可以將課件上傳至課程資源中，以備后續(xù)應用。

1.1.3? 數(shù)據(jù)管理層

數(shù)據(jù)管理層屬于系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)管理層中不同數(shù)據(jù)表間的關(guān)系，充分體現(xiàn)了總體系統(tǒng)內(nèi)各應用程序間的關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)管理層中的數(shù)據(jù)都屬于教學資源，獲取業(yè)務選擇層的程序選擇指令后，數(shù)據(jù)管理層按照用戶需求選擇相應的教育資源反饋給用戶。數(shù)據(jù)管理層中存在12張表，詳細情況如圖3所示。

圖3里，數(shù)據(jù)管理層存在12張表依次為：用來保存用戶信息的User表、用來保存院系信息的Departments表、用來保存課程數(shù)據(jù)的Course data表、用來保存公告信息的Announcement of the information表、用來保存課件的The courseware表、用來保存作業(yè)信息的Homework表、用來保存在線溝通交互性信息的Online communication表、用來保存用戶回復信息的User response information 表、用來保存用戶選取課程情況的Users select courses表、用于保存用戶登錄信息的User login information表、用來保存用戶操作歷史信息的Operational history information表、用來保存在線考試試題的Online exam questions表。

1.2? 系統(tǒng)交互式設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計主要圍繞交互性設(shè)計，主要體現(xiàn)在交互性授課、信息交互兩方面。

1.2.1? 交互式授課

基于.NET平臺的交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)交互式授課用例圖如圖4所示。

交互式授課用例圖描述了系統(tǒng)的交互式授課功能。從用例圖中可看出，教師通過聊天工具、視頻、音頻、學生管理、教案、程序共享、輔助教學資源以及白板教學實現(xiàn)與學生間的交互式授課。學生與教師最直接的交互式溝通方式為聊天工具。學生是交互式授課中的受體。

1.2.2? 信息交互

基于.NET平臺的交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)軟件程序中包含交互管理服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、Web服務器、節(jié)點程序。交互管理服務器主要用于輔助和管理學習小組中成員與小組間的信息交互，其功能主要包括如下幾方面：

課程組管理：例如，用戶登錄、注冊、退出、用戶身份管理[12]。

控制信息發(fā)布：加入、去除學習小組成員信息，課程停止管理[13]。

討論管理：將各個用戶上傳的討論信息傳輸?shù)讲煌M員的客戶端中。

節(jié)點程序的功能包括：視頻、音頻數(shù)據(jù)的獲取與收回、壓縮和解壓、獲取和傳輸[14];組中成員申請學習信息的傳輸;組成員信息管理;文本討論下學習信息的傳輸。

基于上述分析，可得基于.NET平臺的交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)的信息交互模型如圖5所示。

由圖5可知，交互管理服務器和節(jié)點間的信息交互主要通過UPD/TCP混合連接方式與TCP連接方式實現(xiàn)[15]。

2? 系統(tǒng)測試

2.1? 模塊功能測試

本文系統(tǒng)的用戶登錄界面如圖6所示。

以某高校高二某班級學生為例，在此學校的信息技術(shù)課程中應用本文系統(tǒng)，當學生與教師通過用戶登錄界面進入系統(tǒng)后，設(shè)定用戶管理、管理員權(quán)限測試、學生自主學習、學生課件應用、教師課程管理、教師答疑交互六種模塊功能，測試本文系統(tǒng)的相應模塊功能是否有效。測試結(jié)果如表1所示。根據(jù)表1中的測試結(jié)果可知，本文系統(tǒng)面向六種不同功能的應用結(jié)果與理想效果一致，說明本文系統(tǒng)的模塊功能有效性測試通過。

2.2? 交互性測試

交互性測試主要從兩個方面測試：一是人機交互，通過用戶登錄系統(tǒng)體現(xiàn)，如圖6所示，用戶能夠根據(jù)登錄界面訪問本文系統(tǒng);二是教師與學生的交互式教學，本文以學生提交答疑板、教師接收答疑板并回復為例，驗證本文系統(tǒng)交互性。本文系統(tǒng)中，學生提交答疑板的示意圖如圖7所示。教師回復答疑界面如圖8所示。

分析圖7，圖8可知，當學生在本文系統(tǒng)中提交了答疑板之后，教師能夠在線回復學生所提問題，以此可體現(xiàn)本文系統(tǒng)具有較好的交互性。

2.3? 壓力測試

由于本文系統(tǒng)的用戶角色并非只有學生一種，權(quán)限設(shè)置具有多樣化，數(shù)據(jù)處理量也巨大。當學生、教師使用本文系統(tǒng)進行交互式授課時，將Microsoft Web Application Stress Tool作為測試工具，設(shè)定線程數(shù)一階為50，線程數(shù)體現(xiàn)的是系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)量的詳情，對本文系統(tǒng)進行壓力測試，結(jié)果如表2所示。

由表2測試結(jié)果可知，當線程數(shù)從110上升至260后，本文系統(tǒng)的服務器均訪問成功，且未出現(xiàn)異常。由此可知，本文系統(tǒng)的抗壓能力強，能夠?qū)崟r響應大量用戶的應用指令。

2.4? 應用效果測試

自我效能感量用于描述學生對自己行為的控制效果，體現(xiàn)學生的自主學習能力。本小節(jié)實驗采用高自我效能感量組數(shù)、一般自我效能感量組數(shù)、低自我效能感量組數(shù)描述應用本文系統(tǒng)后，學生與教師交互式的學習方式是否對學生產(chǎn)生積極影響，結(jié)果如圖9所示。

通過圖9可知，應用本文系統(tǒng)后，具有高自我效能感量的學生人數(shù)從11人增長至21人，比例自21.4%增長至34.8%，則可理解為本文系統(tǒng)的應用讓具有高自我效能感量的人數(shù)有所增多。一般自我效能感量的學生人數(shù)與低自我效能感量的學生人數(shù)都略有減少，說明應用本文系統(tǒng)后，交互式教學方式提升了學生的自我效能感量，學生自主學習能力大大提升，本文系統(tǒng)應用效果較好。

3? 結(jié)? 論

伴隨著信息通信技術(shù)成熟與互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，教育管理智能化、交互化、集成化是目前教育系統(tǒng)研發(fā)領(lǐng)域的核心方向。本文設(shè)計基于.NET平臺的交互式電子技術(shù)計算機輔助教學系統(tǒng)，通過用戶界面層、業(yè)務選擇層以及數(shù)據(jù)管理層，協(xié)同實現(xiàn)電子技術(shù)計算機輔助教學;通過交互性授課和信息交互實現(xiàn)計算機輔助教學的交互功能。

通過系統(tǒng)測試后可知，某高校高二某班級學生應用本文系統(tǒng)后，具有高自我效能感量的學生人數(shù)從11人增長至21人，比例自21.4%增長至34.8%，說明本文系統(tǒng)交互式教學方式提升了學生的自我效能感量，學生的自主學習能力提升;且本文系統(tǒng)面向六種不同功能的應用結(jié)果與理想效果一致，系統(tǒng)交互性和抗壓能力強。

參考文獻

[1] 趙永強.需求視角的高校教學系統(tǒng)顧客滿意度改善研究[J].教育科學，2016，32（4）：25?30.

[2] 石晶瑩.“理論經(jīng)濟學”教學方法改革之深層分析[J].教學與研究，2016，50（9）：96?103.

[3] 劉振，趙楠，孫艷超，等.基于Web Services的學術(shù)會議異構(gòu)資源集成方法研究[J].武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2016，38（4）：498?502.

[4] 喬得吉，肖衛(wèi)東.一種基于XML的任務驅(qū)動型數(shù)據(jù)傳輸與同步方法[J].計算機科學，2016，43（z1）：489?492.

[5] 郭俊霞，郭仁飛，許南山，等.基于Session的Web應用軟件EFSM模型構(gòu)建方法研究[J].計算機科學，2018，45（4）：203?207.

[6] 谷艷華，朱艷萍，楊得軍，等.用于網(wǎng)絡教學的虛擬仿真交互式課件研究[J].圖學學報，2016，37（4）：545?549.

[7] 陳娟，李元，李萬國.基于B/S模式的嵌入式系統(tǒng)測試方法與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應用，2016，42（2）：50?52.

[8] 趙梁濱，楊家軒，尚斯年.基于B/S的GMDSS仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國航海，2016，39（4）：61?65.

[9] 洪丹丹，羅軍峰，馮興利，等.基于RSA與MD5簽名的實名制微門戶設(shè)計[J].微電子學與計算機，2016，33（9）：36?41.

[10] 謝帥，劉士彬，段建波，等.OSDS注冊用戶空間分布特征及影響因素分析[J].地球信息科學學報，2016，18（10）：1332?1340.

[11] 仝茵.基于ASP.NET MVC模式的軟件開發(fā)架構(gòu)的研究與探討[J].中國電子科學研究院學報，2016，11（6）：599?602.

[12] 邢變變，張文寧.基于信息交互行為的檔案自媒體用戶情感體驗研究[J].檔案與建設(shè)，2019（1）：35?38.

[13] 胡如會，張起榮.基于身份的TPM密鑰存儲管理的研究[J].計算機工程與應用，2017，53（13）：125?128.

[14] 李功麗，戴紫彬，徐進輝，等.基于流體系結(jié)構(gòu)的VLIW二維壓縮及并行解壓[J].電子學報，2017，45（9）：2256?2262.

[15] 夏羽，廖蘋秀，崔雷.數(shù)據(jù)中心中TCP連接建立過程的優(yōu)化方法[J].計算機應用，2017，37（8）：2157?2162.