基于云班课系统的研究与实现

张立宝 祁鑫 封皓元

摘要：传统的教学模式和普通信息化的教学方法因其自身的局限性已无法满足日益增高的教学需求，云班课系统通过智能手机实现翻转课堂和课堂互动教学，为师生之间即时互动、资源推送和作业任务提供了平台。通过对云班课系统进行研究与实现，开发一款集智能教学工具、智能教学资源和智能教学管理为一体的全方位服务教学软件系统，使教师和学生通过手机APP实现翻转课堂和课堂互动教学，以提高教学的针对性和实效性，达到更加突出的教学效果。

关键词：云课堂;翻转课堂;移动教学;交互平台;服务软件

中图分类号：TP311        文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2019）01-0112-03

Research and Implementation of Cloud Based Course System

ZHANG Li-bao， QI Xin， FENG Hao-yuan

（Shengli College China University Of Petroleum， Dongying 257061， China）

Abstract： The traditional teaching mode and the general information teaching method can not meet the increasing teaching demand because of its own limitations. The cloud class class system realizes the flipping classroom and classroom interactive teaching through the smart phone， real-time interaction and resources between teachers and students. Push and job tasks provide a platform. Through the research and implementation of the cloud class system， a full-service teaching software system integrating intelligent teaching tools， intelligent teaching resources and intelligent teaching management is developed， which enables teachers and students to realize interactive classroom teaching and classroom teaching through mobile APP. In order to improve the pertinence and effectiveness of teaching， to achieve more prominent teaching effects.

Key words： cloud classes;flip classroom;mobile teaching;interactive platform; service software

1 引 言

现如今，网络的发展越来越迅速，智能手机以其功能的全面性和信息交互的快捷与便利性渐渐成了我们生活中不可替代的重要工具[1]。学生的学习方式也伴随着智能手机的加入逐步发生改变，移动学习的必要性以及重要性慢慢得到体现。教学发生了由“以教师为中心”到“以学生为中心”模式的转变，并开始在国内外普遍流行[2]。本文设计了一个基于云课堂的教学管理系统，只需在系统中加入相关班课，就可以随时随地地查看班课信息、获得班课资源，具有较高的资源利用率和使用的便捷性。

2云班课系统需求分析

2.1 用例模型描述

2.1.1 教师用例

教师首先创建课程，每个教师管理自己创建的课程，教师可以在某个课程中添加学生，教师可以管理自己课程的学生。同时教师也可以撤销某个学生的选课。教师可以添加新的课程，并且也可以删除旧的课程。教师可以在某门课程中建立该课程的试题库，并且可以对该试题库进行管理（添加、删除、新建）。教师可以上传某门课程的教学资料（如Word、视频等）。

2.1.2 學生用例

学生的登录、注册可在移动端和Web端完成，且需要输入的信息与所有用户登录注册时需要输入的信息一致。学生在Android移动端进行登录，然后浏览教师发布的课程并且可以通过教师发布的课程码加入课程、下载资源，当然学生也可以退出某门课程。学生也可以在移动端进行课堂随机测验，并且查看自己的成绩。

2.2 功能性需求

该系统运行时，可以有两个身份的用户进行登录，分别是教师用户和学生用户。其中，教师和学生都可以使用会话管理功能，该功能主要包含登录、注册和个人信息管理等子功能。在Web端，当教师用户登录进入该系统后，可以使用课程管理模块下的创建班课、修改班课、删除班课和加入班课等子功能，而当学生用户登录后，只可以使用该模块下的加入班课功能。进入班课后，作为教师用户可以使用班课成员管理下的查看班课成员和移除成员等子功能，作为学生用户只能查看该班课内的成员信息;在课程资源管理界面，教师可以上传资源、下载资源和删除班课内的资源，学生可以下载资源和参与课堂检测，其中，课堂检测内的题目来自教师在题库管理模块中导入或者编辑添加的试题，教师可将试题发布出来也可删除相关试题。在移动端，学生用户可以使用其在Web端的全部功能，而教师用户只能使用除题库管理模块之外的全部功能，这样，教师可在Web端发布试题后供学生在移动端在线答题，不仅节省了教师与学生的时间，更提高了随堂检测的效率。

2.3 非功能性需求

2.3.1 性能需求

该云班课系统在使用中具有用户数量多、数据量大、事物密集等特点，因此，必须考虑并解决系统数据处理和保持长时间使用等性能问题。主要从以下两个方面做出性能上的需求：

1）较短的系统响应时间

本系统包括基于PHP的Web端和基于Android的移动端，因此必须避免系统可能出现的延迟情况。要求系统的响应时间不能超过2秒，在高峰时段系统的响应时间不能超过4秒。在网络畅通时，班课的刷新时间不超过1秒、学生在线答题时题目的刷新时间不超过1秒、答案的提交时间不超过1秒。在推荐的配置环境下，用户登录的响应时间不超过1秒，查找班课的相应时间不超过1秒[3]。

2）较强的数据处理能力

本系统的运行分为Web端和移动端，在系统的运行过程中，应尽量减少数据流量，因此，在Web端，每一个界面的显示信息不应太多，以保证网络的畅通;而在移动端，则适当采用缓存机制，对一些不会频繁改变的数据缓存在手机中，从而降低对服务器端的访问频率[4]。

2.3.2 安全需求

信息安全性的保证是互联网时代人们所面临的基本挑战，而本系统在使用前又需要用户登录并填写其个人信息，所以本系统采用严格的权限访问控制机制是保障安全的基础保障。用户在经过身份确认后，其只能访问规定权限范围内的数据，比如：教师用户只能看到学生用户的姓名和学号等。在数据的传输过程中，通过数据加密服务又可保障数据的机密性和完整性，例如通过MD5对用户密码进行多次加密后传输。而对一些来自互联网的一般性恶性攻击，如病毒攻击、黑客入侵等，可通过使用服务器商提供的检测和防御功能做到有效预防。

2.3.3 可靠性需求

一个优秀的系统不仅需要提供给用户强大的服务功能，更需要使系统具有良好的容错性、健壮性。面对系统运行过程中出现的各类异常情况，如：输入非法数据和人为操作失误等，系统不仅要做出正确的处理，更要进行合理的规避。本系统要求对输入的数据进行检查，以防止数据异常;要求对用户权限进行检查，并对无权限的请求做出回应;要求对系统运行时可能出现的异常抛出处理，以防系统在运行过程中出现异常甚至崩溃。

3云班课系统设计

3.1 架构设计

Web端使用的架构是B/S架构，其形式是“客户端-服务器-数据库”，即客户端向服务器发起Http请求后，服务器中的Web服务层可以处理该请求，再由服务器应用层部分调用相关业务逻辑并指向业务逻辑上的方法，在必要情况下，服务器还会与数据库进行数据交换，然后将模板和数据渲染成最终的Html返回给客户端[5]。

移动端使用的架构是C/S架构，其可以主要分为客户机和服务器两层，其中客户机不仅可以显示界面与相关业务逻辑，也可以做一些简单的业务逻辑的运算和处理等，而第二层主要是通过结合了数据库服务器完成数据的管理和控制。

3.2 系统ER图

在数据库的概念设计阶段，需要将应用需求转换为与计算机硬件无关的、与各个数据库管理系统产品无关的概念模型（E-R图），以确定各实体集之间的联系。

通过对本文的数据进行建模分析，设计出了系统的E-R图，如下图所示。

4 云班课系统实现

4.1 架构设计

4.1.1 登录注册模块

本系统提供登录注册功能，新用户进入Web端系统后可根据界面链接进入注册界面;新用户进入移动端后直接进入登录界面。为简化系统注册操作，Web端用户仅需输入手机号，密码，验证码，系统将自动对用户输入格式进行实时检验，并进行提示;移动端用户需输入姓名，手机号，密码，邮箱可完成注册。注册成功即进入登录界面。

4.1.2 班课管理模块

本系统提供对班课的管理功能。用户登录成功后，系统展示该用户当前参加的班课列表，用户可以通过点击班课进入班课内;通过点击不同的按钮选择创建班课、加入班课。班课列表展示功能向用户展示该班课的创建者名称、班课图片、班级名称、课程名称、班课邀请码等信息。

点击创建班课即可进入创建班课界面，用户输入班课名称，填写或者选择已有科目，学术要求等班课信息。点击确定按钮，界面检验数据合法性并进行创建。

点击加入班课，进入加入班课界面，用户输入班课邀请码，点击查找或下一步按鈕，即可显示该班课相关信息，用户点击下方加入班课按钮即可加入班课。

4.1.3 题库管理模块

本系统提供与班课协同的题库管理系统，方便教师对于课程对应的试题进行管理。在Web端用户主页点击上方导航栏我的题库按钮即可进入题库管理界面，该模块功能包括了课程章节管理，试题手动添加，试题编辑等功能。

课程章节管理功能为用户提供了科目的创建、删除、编辑功能，同时为每个科目下的各个章节提供了创建、删除、编辑功能。用户在科目/章节树形列表中选中科目/章节激活上面按钮，选择需要进行的操作。

除了能够批量导入试题，系统还提供了单个试题的录入、编辑功能，以便于用户对单个试题进行更加精确、细化的编辑。用户可使用Ueditor（富文本编辑器），按照格式录入试题。

4.1.4 资源管理模块

本系统为用户提供了上传班课资源功能，能够上传的资源包括视频、文档、图片等类型。Web端用户在班课列表界面通过点击班课缩略图即可进入该班课的资源管理界面，上传资源后即可在移动端进行浏览、下载;移动端用户进入班课后可选择手机内的资源上传，上传资源后可进行浏览、下载。

本地文件上传为用户提供了丰富的可供选择资源，以班课为单位，用户填写学习要求，即可选择文件进行上传。

4.1.5 成员管理模块

本系统成员管理模块包括用户本人信息的查看与编辑，班课成员信息的查看与编辑。Web端用户可以通过点击班课列表缩略图进入班课成员管理，查看班课成员列表，查看成员信息，同时用户可以通过点击系统导航栏右上角用户名称，进入用户个人信息维护界面，查看并编辑本人信息;移动端用户可以进入班课后查看成员列表，进而查看成员信息成员，同时也可以在APP首页进入个人界面编辑个人信息。

5 系统测試

系统测试是软件系统开发过程中一项非常重要的工作，不仅可有效检查软件系统的运行漏洞和运行错误等不正常现象，也可以有效监测该系统是否符合客户需求，是否满足相关运行的性能指标等。

5.1 测试方案

首先针对每个管理模块进行单元测试，之后进行集成测试。

该云班课系统分为Web端和移动端，主要包括班课管理、题库管理、资源管理、以及成员管理四大模块，在对每个模块的测试过程中将针对每个模块的需求、特点分别采用不同的方法，具体测试过程中将采用以下方法：

1）班课管理

班课管理模块主要对用户创建的班课进行管理。用户输入班课信息进行班课的创建，创建成功后会得到该班课的邀请码。通过网络渠道，线下渠道分享给其他同学，用户可以通过邀请码查找班课，并点击参加。针对这些情况，在进行测试分析和设计时，按照上面提到的内容，根据现成的校园用户进行分析和设计的测试数据。

2）题库管理

题库管理是与课程相协同的模块，用户首先选择或者创建科目，科目下面可以选择或者创建章节，在相应的科目或者章节下面选择批量导入题目或者手动录入题目。通过选择题目列表中的题目，可以进行编辑和删除题目。根据这一工作流，将做如下测试：

创建科目、章节：创建科目需要注意该科目名称是否已经存在;录入试题：手工单个导入录入试题。

3）成员管理

成员管理主要是班课成员信息的查看，包括姓名，学号;用户本人信息的查看与编辑。根据这些特点，成员管理测试需要注意以下几点：

用户信息编辑接口测试：测试移动端接口能否对用户信息进行读取和编辑;班课成员测试：班课成员列表是否正常显示。

5.2 测试用例

主要的测试对象包括程序功能以及MySQL数据库各类操作的测试，为验证本文系统的可行性，分别进行多种功能测试。

6 结论

本文设计和介绍了基于Web端和Android移动端的云班课系统，并经测试表明，该系统的设计满足要求、运行稳定流畅、功能细致全面，符合产品预期的需求，可以为教师和学生提供实现翻转课堂和课堂互动教学的平台，具有较高的便捷性和可期的利用率。该系统极具创新特色，是一款集智能教学工具、智能教学资源和智能教学管理为一体的全方位服务教学软件系统，在其提供的支持保障下会使教学效果更加突出。

参考文献：

[1] 甘伟，徐淑琼.基于移动微课的高职院校翻转课堂教学模式研究[J]. 学校党建与思想教育，2017（6）： 30-31.

[2] 张蕾.蓝墨云班课APP教学应用与实践[J]. 中小企业管理与科技，2017（12）： 92-94.

[3] 牛雪.高校教务管理系统设计与实现[D]. 天津：天津大学软件学院，2015.

[4] 崔聪，杨铃，魏松杰. 基于安卓移动技术的计算机科学课程实践云平台的设计与实现[J].中国高等教育学会教育信息化分会第十二次学术年会论文集， 2014（00）：1-8.

[5] 咸鱼老弟.作为前端需要了解的B/S架构[DB/OL].（2016-10-23）[2018-10-28] http：//www.cnblogs.com/xianyulaodi/p/5986748.html.