辅助教学系统中虚拟教研室的设计与实现Word格式.docx

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虚拟教研是最近几年才兴起的一种新的教研文化，它以网络为依托，不受时间与空间的限制，以一种平等、和谐、自然、自由的交流方式，吸引了越来越多的教师自愿地参与进来，特别是同一个教研室（系、专业）的教师相互交流、相互学习，促进了教师的自我学习和自我提高。

现代高等教育非常重视对学生学习前沿知识的引导，非常重视采用现代多媒体教育手段，对老师的教学也提出了更高的要求。

同时，学生也越来越多地利用多媒体课件进行学习，多媒体教学是对学习方式的一种革命，同时对教师教学方式也是一种革命，其本质是学生更多地利用多媒体教学手段进行自主学习，有利于学生个性的发展，要求教师更多地利用现代教育技术，提供更多的多媒体教学资源，为学生的自主学习进行引导和指导。

这在某种意义上是一种开放教育。

开放教育要求教师由传统的单兵作战的工作方式转变为集体合作的工作方式，可以这样说，不合作，单凭个人的力量很难满足开放教育学生的大量学习资源需求和学科前沿知识需求。

因此，开放教育呼唤教师间的合作和交流，需要一个交流合作的平台［２］。

虚拟教研室就是为了解决这个问题而建立的基于Ｗｅｂ的应用系统。

２需求分析

虚拟教研室系统面采用面向对象方法进行分析和设计。

面向对象（ＯｂｊｅｃｔＯｒｉｅｎｔｅｄ）方法，是一种新颖、具有独特优越性的方法，广泛地应用于各个领域。

面向对象方法是以对象为中心的开发方法。

它强调直接以问题域（客观世界）中的事物为中心来思考问题，认识问题，并根据这些事物的本质特征，把它们抽象地表示为系统中的对象，作为系统的基本单位。

面向对象方法更强调运用人类在日常的逻辑思维中采用的思想方法和原则，例如抽象、分类、继承、聚合、封装等，这使得软件开发者能更有效地思考问题，并以其他人也能看得懂的方式把自己的认识表达出来［３］。

２０世纪９０年代，随着计算机网络技术的发展和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的普及，包括高等学校在内的各类学校逐渐建立了覆盖全校、功能完善的校园网，并和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ高速连接，在校园网上运行着各种各样的管理系统，教学管理、专业课程建设、教师教学、学生学习等活动越来越多地在网上进行，形成了一种全新的教学、学习环境。

无论是教师还是学生都在普遍地接受并运用这种虚拟的学习环境，形成了越来越多的“虚拟学习共同体”。

所谓的“虚拟学习共同体”（ＶｉｒｔｕａｌＬｅａｒｎｉｎｇＣｏｍｍｎｕｉｔｙ），也称为“网络学习共同体”或“在线学习共同体”（Ｅ－ｌｅａｒｎｉｎｇ＆ＯｎｌｉｎｅLｅａｒｎｉｎｇＣｏｍｍｕｎｉｔｙ），是学习者进行网络学习的全新组织形式，就是指在基于网络的虚拟环境里，一个由学习者（群体）及其助学者（包括教师、专家、辅导者等）共同构成的学习团体。

在该共同体中，他们经常进行学习沟通和交流，分享各种学习资源，共同完成一定的学习任务，并在成员之间形成了相互影响的人际关系和某种“共同体文化”。

学习者在其中可以体验到获取知识机会均等、人际关系平等、自主的学习经验，自我情感和个性差异得到极大的保护和发展，体验到一种全新的师生关系和同学关系［４-５］。

虚拟教研室是解决教师共同进行学习，研究学科前沿知识，研究教学方法，接受最新的教研和科研成果，并及时转化为教学内容的一个网络平台。

通过该平台，应能够对教研室的活动进行有效管理，下发通知，召集会议，制订相同或相近的授课计划或进程等；

教师们可以对在教学过程中遇到的问题进行探讨，分享教案、课堂教学设计、作业布置等教学环节的最新成果；

教师们可以对网络资源进行搜索、存储，不断丰富教研室的资源空间。

虚拟教研室为教研室成员提供一个更方便联系的空间，形成一个教研室型的虚拟学习共同体，该共同体是较为稳定的组织，其成员具有相同的专业背景和共同的愿景，是一种高层次的虚拟学习共同体，通过共同体，成员可随时在线进行交流、沟通、辩论、切磋等，具有较高的学习效率。

在这里，教师已转化为学习者，无论是为了提高自己专业水平，还是为了解决教学中的实际问题，他们都是利用虚拟学习共同体进行学习的“学习者”。

虚拟学习共同体为教师突破时空界限的联合提供了可能与手段，他们可在网上相聚在一起，交流心得体会，商讨疑难问题，共享经验，进一步促进教师自身的发展。

网上虚拟教研室是一个基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的应用系统，实现对教研室日常教学、教研工作进行管理，方便教师对教学和专业问题进行探讨，能够记载教师的成长历程，为教师提供一个学习的环境。

在虚拟教研室系统中，角色有：

系统管理员、授权用户（教研室成员或其他享受教研室待遇的成员）、未授权用户。

在确认角色的基础上，确认用例。

各类用户角色的功能分析如下：

２．１未授权用户

未授权用户进入系统后可以浏览系统内的公共资源，如查看信息、各类公开的资料、论坛中的相关内容等；

以游客的身份参与相关问题的讨论和互动；

注册系统，待批准后成为系统的授权用户。

２．２授权用户

具有未授权用户的所有功能；

选择进入一个或多个教研室；

查看通知；

下载常用文件；

接受或发送信息；

上传或查看教研资料；

参与视频会议、主题讨论、课题研究等教研活动；

参与教研互动；

查看和管理教师个人信息。

２．３系统管理员

系统设置；

用户管理；

各种资料的上传、修改、删除；

主持会议、主题讨论、课题研究；

审批、统计其他用户的申请；

信息群发。

根据对用户角色和功能的分析，构建系统的用例图，如图１所示。

３系统设计

设计阶段的任务是通过综合考虑所有的技术限制和要求，扩展和细化分析阶段的模型，选择一种易转化成代码的工作方案。

因此，系统设计是对分析工作的细化，即进一步细化分析阶段所提取的类（包括其属性和操作），并且增加新类以处理诸如数据库、用户接口、通信、设备等技术领域的问题。

系统设计包括设计系统的总体结构，创建系统包图，分析和设计系统的类，对每一个功能模块进行详细设计。

通过各类用户的分析，可以得出虚拟教研室系统的子系统和主要功能模块。

３．１子系统

（１）前台管理子系统：

主要包括用户注册、教研室日常管理、教研室资料管理、教研活动组织、教研互动社区、教师个人空间等。

（２）后台数据处理子系统：

用户管理，系统设置，权限设置，信息群发，各类资料上传、修改和删除等。

３．２系统功能框图

图２给出了系统的功能结构图。

系统分为前台系统和后台系统，系统主要模块的功能为：

（１）用户管理：

系统根据不同的用户设置不同的权限，教研室成员需要实名注册，成为授权用户后方能使用系统的功能，系统管理员可以进行用户的增加、删除，查看用户信息，统计用户在虚拟教研室系统中的活动情况，并在教研室成员之间进行比较，为教师评优、评先提供依据。

（２）教研室日常管理：

教研室成员可以查看通知，下载常用教学文件，可以在成员之间进行信息交流，系统管理员可以通过消息的方式向教研室每个成员传递信息（比如教师教学评价结果信息）。

（３）教研资料管理：

教研室是进行专业建设、课程建设、教学方法与手段改革的场所，需要大量的资料积累，教研室成员通过本功能模块上传相关的材料，供同行之间交流，同时系统记录每个成员上传信息的次数，教研室成员上传的信息需要系统管理员确认后方能显示出来。

（４）教研活动组织：

召开教研室会议，确定若干专题，邀请其他教师参与讨论，对教研室承担的课题进行管理，不定期公布中间研究结果。

（５）教研互动社区：

开设网上交流论坛，所有用户均可在论坛上发表意见。

管理员可以定时管理论坛，删除“无效帖”，保留“有效帖”。

（６）教师个人空间：

如实地记录教师个人的基本信息、学习信息、参与活动信息、个人收藏资料等。

其基本功能类似于当前比较流行的Bｌｏｇ（博客），主要不同之处在于它包含了教师个人学习、提高的过程，融入了档案袋的基本理念。

（７）消息管理：

平台嵌入了一个类似邮件系统的个人消息系统，主要功能是收发信息、好友管理等。

在后续的开发中，该模块将增加无线通讯部分，在平台中可以向用户手机发送短信。

（８）系统维护：

用于系统的设置和维护，包括数据库的备份和恢复，数据的统计等功能。

４系统的技术实现

４．１系统开发环境

开发平台采用ＷＡＭＰ（Ｗｉｎｄｏｗｓ＋Ａｐａｃｈｅ＋ＭｙＳＱＬ＋ＰＨＰ）组合来构建，Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统环境下，工具软件比较齐全，符合程序员习惯，可以加快系统开发的进程，Ｗｅｂ服务器采用Ａｐａｃｈｅ，后台网络数据库为ＭｙＳＱＬ，服务器端脚本语言采用ＰＨＰ，这是一个被称为黄金组合的搭配［６］。

４．２系统运行环境

采用自由软件系统构建运行平台，即ＬＡＭＰ组合（操作系统平台采用Ｌｉｎｕｘ，Ｗｅｂ服务器采用Ａｐａｃｈｅ，后台网络数据库为ＭｙＳＱＬ，服务器端脚本语言采用ＰＨＰ）这一当前较为流行的网络开发的低成本解决方案，将系统的运行环境软件成本降至最低，而且运行效率高，安全性好。

采用开放源代码方式发布系统，便于开发、协作、调试、升级及资源共享。

４．３系统的组织

系统采用了基于角色的权限访问模型，支持角色树形结构和角色分组［７］。

具体来说，包含如下权限控制需求：

（１）父级角色可以访问甚至是修改其子级的数据，包含直接子级直到最终子级。

（２）角色可以访问其所在组的数据。

（３）父级角色可以访问其所有子级（从直接子级到最终子级）所在组的数据。

在虚拟教研室管理系统中，有如下需求。

（１）兼容多种数据库产品。

只能用简单的表、视图、存储过程和函数等实现。

（２）同时兼容单条数据处理和批量数据处理的需求。

一个相对比较简单但是较为完善的内容管理的权限访问模型（ＲＢＡＣ），包含3个要素：

用户、权限、角色。

角色是一个组织或任务中的工作或位置，代表一个资格、权利和责任（这里的用户组），角色具有继承关系（这个模型中因为有角色继承文件夹所以具有自包含关系，能够实现继承关系）。

注册用户就是用户，在虚拟教研室系统中它包括管理员、教师、匿名用户。

权限控制列表对受保护资源的访问许可权限继承是为了加快查询速度，简化存储权限控制数据量，根据内容管理为树状结构来进行优化的表。

基于角色的权限控制，核心思想是将权限控制通过用户所属角色来实现，用户本身并不直接绑定权限。

设计思路是这样的：

首先在系统开发时登记注册所有功能模块及代码，系统运行时由系统管理员来维护角色列表，并为每一种角色设定可访问的模块（角色和模块相关联）。

教研室业务人员登录系统后，系统递归读取当前用户所属的全部角色，并再次递归读取这些角色能够访问的所有模块资源，形成一个模块代码列表，存储为ＢＳ系统的Ｓｅｓｓｉｏｎ。

每当用户试图进入一个功能模块前，系统都判断一下当前模块代码是否包含在“模块代码列表”中。

如果包含，判断其是否存在“拒绝”属性，“拒绝”优先于“授予”。

如果没有“拒绝”属性，只有“授予”属性，说明该用户有权限，允许进入；

否则，说明该用户无权操作此功能模块，程序给出权限不足的提示，并退出。

以此实现权限控制。

４．４模板的实现

表现层的实现：

利用Ｄｒｅａｍｍｖｅｒ做出框架，表现为系统的静态显示。

业务层的实现：

采用标签嵌入的方式。

采用了ＰＨＰ模板技术，即ＰＨＰｌｉｂ的Ｔｅｍｐｌａｔｅ技术，是ＰＨＰｌｉｂ程序库中的一个主要模块，发展自Ｐｅｒｌ的Ｔｅｍｐｌａｔｅ。

ＰＨＰｌｉｂ是在ＰＨＰ上的一个扩展，提供了很多类库，能够方便地实现一些基本功能，如用户认证，数据库封装等。

４．５系统登录

该模块主要实现教研室一般用户、教师、教研室管理员、系统管理员登录功能。

登录时需要输入自己的用户名和密码，只有当用户名和密码与数据库中已存的信息相符时，登录才能成功，否则登录失败。

用户名被开通的用户，可以登录，同时可以修改密码，并且根据用户本身归属的教研室不同，拥有不同的权限，可以进入权限允许范围内的教研室，进行相关的操作。

教研室管理员、系统管理员通过输入用户名和密码，经过验证后，根据权限的不同，进入含有不同功能模块的后台页面，进行相应的管理和维护工作。

系统登录过程如图３所示。

４．６权限控制

虚拟教研室系统前台系统供教研室成员一般用户使用，后台管理系统供教研室管理人员及超级管理人员使用。

建立完整的用户管理和权限分级控制体系是十分重要的。

（１）系统管理员拥有全部权限，主要负责整个系统的用户管理和权限管理；

（２）教研室室管理员只拥有管理本教研室的全部权限，如：

管理本教研室公告信息的发布、本教研室用户管理、信息管理、系统管理等，教研室室管理员之间管理的范围也不尽相同；

（３）教师只拥有本教研室管理员赋予的部分权限，如添加、管理自己的公告信息、查看本教研室其他的相关信息，同时可以参与本教研室的互动讨论，开通并使用个人空间。

教师的权限主要在前台管理系统中体现。

５结束语

教师能力和水平的高低是影响高等学校教育教学质量的关键因素，高等学校越来越重视教师的成长，创造条件促进其提高自身素质。

虚拟教研室系统克服了传统教研室的缺点，应用网络技术和数据库技术的发展成果，为教师之间共同协作进行教研活动提供一个平台，提高教师进行教研活动的兴趣，记录教师个人成长经历。

主要参考文献

［１］焦建利，桑新民．虚拟教研的几点思考［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：

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［２］陈红云．培养开放教育的核心竞争力［Ｊ］．新疆广播电视大学学报，２００３，６（２）：

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［３］ＪｅｆｆｒｅｙＬＷｈｉｔｔｅｎ，ＬｏｎｎｉｅＤＢｅｎｔｌｅｙ，ＫｅｖｉｎＣＤｉｔｔｍａｎ．ＳｙｓｔｅｍｓＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈｏｄｓ［Ｍ］．５ｔｈＥｄｉｔｉｏｎ．Ｎｅｕｙｏｒｋ，ＮＹ：

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［６］曹衍龙，赵斯思．ＰＨＰ网络编程技术与实例［Ｍ］．北京：

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［７］丁振国，陈敏．基于角色的访问模型分析及实现［Ｊ］．微计算机信息，２００７（２１）：

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