程序設計語言網絡教學平臺的設計與實現

尹燕敏 張亦辰

程序設計語言網絡教學平臺的設計與實現

尹燕敏 張亦辰

河海大學計算機與信息學院 南京 211100

結合程序設計語言教學，提出程序設計語言網絡教學平臺的設計與實現技術，平臺實現課程管理、作業抽題、測試組卷、試卷自動評閱、試卷結果分析等功能，有利于提高本類課程的教學質量。

網絡教學平臺；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模不斷擴大，在校生數量急劇增加，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，研究開發該課程的網絡教學平臺，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 系統功能

程序設計語言網絡教學平臺的主體功能包括：課程管理，如課件的發布和刪除；作業管理，如作業的發布、提交和批改，其中作業自動抽取，使每位學生得到的作業題目相似但不同，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，按課程內容自動組成測試試卷；試卷結果分析，將測試結果進行統計分析等。系統實現集網絡課程教學資源制作、發布與維護以及學生進行網絡學習、完成作業和測試為一體的網絡教學平臺，將原來封閉式課堂教學轉變為開放式課堂教學，引入更多的教學資源。

3 總體架構設計

本系統的用戶為管理員、教師和學主，三者分別管理和使用本系統，根據需求分析和設計，本系統的總體結構如圖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）系統管理，主要是維護系統的正常運行。①常規模塊功能是網絡教學平臺正常運行所包含的如課程、作業、試題、答疑及公告等功能的管理。②抽題模塊實現根據教師教學要求，按照指定策略從題庫抽取形成作業。教師每次布置的作業，都是從保存在數據庫中的各章節作業中抽取形成，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。③組卷模塊實現根據指定策略生成測試試卷?？梢园慈舾烧鹿澔蛉績热輰W生進行測試，試卷可以隨機生成，也可以根據學生平時作業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和答案，學生也可以查看主觀題的答案。③分析模塊實現學生作業和測試結果的統計分析，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）數據管理是對后臺數據庫進行管理和維護。

3.2 教師子平臺主要功能

1）教程管理，包括發布和刪除課件、教學動畫、課程典型程序等。

2）作業管理，包括作業的添加、刪除、發布、瀏覽和批改等。

3）試題管理，包括試題的添加、刪除及發布等。

4）答疑管理，針對學生提出的問題進行網上解答。

5）公告管理，包括信息發布、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）作業練習，包括課外作業練習、提交作業及查看批改結果。

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

4）答疑提問，包括提出問題及查看答疑結果等。

4 功能實現

網絡教學平臺的體系結構采用目前較為通用的B/S應用開發模式。本系統的開發采用J2EE體系結構，使用Struts2+Spring+Hibernate框架，以Tomcat作為Web容器，Eclipse作為開發工具，MySQL作為數據庫服務器。整個頁面布局較為美觀，整個系統呈現出操作簡單、界面友善、靈活性好的特點。

4.1 抽題模塊的實現

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

4.2 組卷模塊的實現

組卷模塊主要用到表1的試題表，生成表2所示的試卷表中內容，組卷方式非常靈活。與通常的考試試卷不同，本系統的用戶可以選擇某幾章進行組卷，避免學生只能到課程結束才能做整套題目。用戶還可以自行規定每種類型題目所占的分數比例及具體分數，選擇完成后系統根據對題目類型及數量的約定，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 試題表結構

表2 試卷表

表3 題目統計表

表4 學生錯題統計表

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，在實現對不同題型組卷時，把組卷策略的內容進行整理、分析，形成試題的抽取要求。具體流程：1）生成試卷編號；2）根據選定的章節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滿足要求則轉入6，若s不滿足難度要求則轉入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??；7）判斷該題型題目個數是否滿足要求，不滿足則轉入4，滿足則結束本類型組卷，轉入2繼續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

分析模塊主要用到數據庫中試題統計表和學生錯題統計表。學生的作業和測試題目形成后，抽題和組卷系統會將抽到的題目次數加一；學生提交后，系統對照答案給出分數的同時，會將出錯的次數計入試題統計表中，同時對每位學生做題時間和出錯的題目也都進行記錄。分析模塊對表中數據進行統計，將每位教師所教學生中出錯率高的題目內容發送給任課教師；對學生出錯的題目進行統計分析，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 結論

本文的設計思想已經成功應用于高校程序設計網絡教學系統中。實際使用效果表明，本文所述的程序設計教學網絡教學平臺設計思想是可行的。該網絡系統較好地實現了課內講解與課后學習相結合，可將程序設計課的教學內容與主要應用完整系統地在網絡中發布，供不同需求的學生在網上進行個性化學習；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的問題給出詳細分析和指導；可以利用網絡提供的條件，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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[3]寧誨濤.如何在網絡教學中提高《C語言程序設計》課程的教學質量[J].科技視界,2012(29):86.

Design and Implementation of Network Teaching Platform for Programming Language

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In this paper, combined with the teaching of programming language, we presents the design and realization of network teaching platform for programming language, including course management, homework management, test paper automatic generation, papers automatic correcting,results analysis etc. The platform improves the teaching qualit y.

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