高校课堂应答系统的分析与设计毕业设计Word文档格式.docx

1、1 绪论绪论 1.1 研究背景研究背景 当前，国内外的各项研究表明，在课堂中绝大多数学生不愿意主动提出或思考课堂上遇到的问题，即便课堂气氛十分活跃，也仅仅有少数学生能够真正投入到课堂教学活动中来。这种现象直接导致许多学生不能深入理解所学到的知识，囫囵吞枣，不求甚解。随着手持终端的发展日新月异，智能手机的使用使得我们看到了简便的方法来试图解决课堂教学的问题。本文针对上述问题所给出的解决方案高校课堂应答系统。目前我国的高校课堂是一种比较特殊的地方，学生自主性较高，课堂氛围较为宽松。相较中小学而言，高校学生被允许可以在上课时间携带并使用手机对所学知识进行自主解疑，这使得我们的基于 web的高校课堂应

2、答系统有了使用前提。而高校课堂应答系统的发展在国内也有着巨大的前景，应答系统能够直接让使用高校课堂应答系统的教学活动被绝大多数学生主动参与进来，直接提高了教师的教学质量，提升了学生课堂中学习的自主性。1.2 研究意义研究意义 高校课堂应答系统的研究已经有了多年历史，为改善高校课堂的教学效率与质量，提高高校学生的课程掌握程度，从而达到用户需求与高校课堂的基本要求。研究意义主要如下几点：（1）本系统主要通过互联网实现高校课堂的教学效率化，学习高效化，促进高校教学的革新。（2）本系统可以使教师有效的获得学生课堂习得知识质量与程度，并能在课后对教学成绩进行总结分析，便于教师教学水平的提高与教学心得的总

3、结。1.3 研究现状研究现状 国外的课堂应答系统已经研究许多年，较为成熟，其中具有代表性的系统有clicker、CMS 等。国内也在近年来陆续展开高校课堂应答系统的探索和应用，例如扬大在 2015年自主研发了一款课堂应答系统，开发出相应的设备，学生使用反响较好。此外,学术界对高校课堂应答系统的研究较侧重于基于 Android 智能机和无线通信设备的，基于 web框架的系统。主要有：其中文献1详细描述了国内外课堂应答系统的特点，覆盖范围和发展历程，从多方面对国外课堂应答系统进行了分析，并围绕Android 智能机与 PC 机通信两者的前提条件与局限性提出技术方案，解决在现实网络情况时主机通信时存

4、在的问题。文献2是针对当前国内课堂应答系统大部分基于国外clicker的研究情况下，开发出一套能在互联网或本地局域网络中运行的基于 Spring的框架的 CRSCloud，以对现有的传统课堂进行革新。文献3开发了基于无线通信的功能稳定、可靠、抗干扰的课堂答题系统，并按需设计了相应的无线课堂课堂答题数据通讯协议。并详细介绍了无线课堂答题系统的功能与优点。文献4基于 Android 平台、Apache Web 服务器和 MySQL 数据库，采用 JSON 和 HTTP 协议作为客户端和服务器数据交互方法的课堂应答系统，同时系统使用了最新的 Support-V4技术设计，从而具备了较好的界面交互和用

5、户体验。文献5采用当前最流行的 CMS 之一 Moodle将课堂应答系统系统化集成为课程需要的管理系统。同时结合实例详细讲解了该系统的具体操作流程，突出其系统化、快捷、科学的优点。文献6介绍了采用 Blog平台作为系统的载体，该方式构成的系统较为操作简便快捷，维护方便，只需要有一台连接互联网的电脑即可。文献7该系统详细描述了基于 WEB 技术的第三代课堂应答系统Socrative课堂在大学英语大班教学中的实际效果，并在文章前面介绍了相关的国外课堂应答系统的发展历史和现状。文献8 结合了 ARM 单片机与短信收发模块 M22，通过丰富的计算机接口应用在多媒体教室中。同时也提出了当前现有的一些基于

6、射频和红外的专用终端 CRS 系统的较多缺点，并提出改进方法。文献9通过分析教育信息化与教学模式的改革与数字原生代和数字移民之间的代沟问题，提出了针对上述问题已解决的基于 CRS 的课堂应答系统，切入点较为独特。文献10 开发了基于 Android 客户端和 Apacheweb 服务器的课堂互动应用系统，采用 JSON 和 HTTP 协议为数据通信的方法。该系统拥有 Android 开放性、完备性以及创造性优点，具备 PHP 语言的灵活稳定性，同时在运用 HTTP 协议叠加 JSON 协议，在 server 和 client 之间交互数据时，HTTP 协议不易被限制，因而增强了整个系统的拓展性

7、。在上述文献中，除了有关高校课堂应答系统的探索研究，其他开发出来的系统都需要采用特定设备来使用系统或者系统过于落后，没有与时俱进，与智能手机迅猛的发展趋势不符，功能较少，使用也不够简便，不能令广大教师学生群体真正体会简洁快速互动高效的高校课堂氛围。因此，基于上述情况，我们设计了以当前高校教学的实际需求为基础的系统，有着更加快捷方便的使用方式与更加完善的功能模块，满足了学生对课堂的互动氛围要求，也能为教师提供最快捷的了解学生掌握知识的进度和授课的教学效果，希望开发的系统对后续的研究有一定价值。2 系统规划系统规划 2.1 系统调查系统调查 经过对部分大学生的抽样调查后可以了解高校课堂出勤率需要老

8、师监管才能保证，学生出勤但上课并不认证听讲的也不在少数，这造成了高校课堂教学效率比较低下的现状。教师在授课的同时如果没有学生的认证听讲和积极学习态度的话也会影响到他的教学热情，失去了最基本的动力，照本宣科而让学生更加拒绝接受知识，这样的恶性循环继续打破。因此，我们急需一个能够让教师和学生在课堂上对知识变得热情的解决方案。我们需要作出一个能够让教师和学生交互无碍，双方能够及时了解对方学习授课进程，同时还要能够适当调动课堂学习氛围的系统。2.2 需求分析需求分析 经过调查发现，高校课堂应答系统的基本功能应该包括学生系统功能部分与教师系统功能部分：其中学生系统功能有：（1）签到功能：该模块设计功能为

9、为学生上课签到与登录学生系统设计，学生输入正确无误的学号、密码与课程编号后成功签到并登录学生系统。（2）投票功能：教师在课堂上令学生回答问题或进行小测验时，学生可利用投票模块选择客观题答案，核对后提交答案。（3）抢答功能：教师在课堂上利用提问模块根据学号、姓名对指定学生进行提问时，学生可使用此系统对问题进行现场回答；学生还可以对教师提出的问题进行现场抢答；学生还能通过应答模块进行举手，在教师应许后对疑惑进行现场提问。而教师系统功能包括：（1）登录功能：该模块设计功能为教师在教师系统端使用工号、密码进行登录，登陆成功后进入高校课堂应答教师系统并选择正在进行的课程。（2）题库功能：教师使用该模块可

10、进行题库的导入与应用。该系统可从其他文件中导入题库；教师可对题库进行部分或全部问题的输出，即设置学生系统的投票模块题库内容；教师可通过题库系统立刻获得学生上传的答案，并进行审阅。（3）提问功能：有提问功能与抢答功能两个部分：提问功能为教师利用该模块通过学号、姓名进行单独提问；抢答功能为教师提出问题后使用该功能可令学生进行问题抢答。（4）分析功能：教师在课后与期末可通过查询与分析学生应答系统数据库进行学生平时成绩的评估。2.3 开发目标开发目标 在分析上述功能之后，可以确定的开发目标有如下两点：（1）教师能够使用系统进行课堂活动的辅助管理，包括查阅学生出勤率、课堂测验、课堂提问、设置抢答、课后分

11、析数据，从而对学生课堂的知识掌握程度更好的把握。（2）学生能够在系统上登录签到、进行课堂测验、回答提问、进行抢答，从而更好地实现提高学生课堂投入率的目标，更好的习得知识。2.4 开发技术及工具开发技术及工具 本系统采用 B/S（Browser/Server，即浏览器/服务器架构）开发模式。使用 Visual Studio.NET 作为系统开发的开发环境，服务器端采用 IIS 服务器。使用了 SQL Server数据库，CSS 网页设计技术等。2.4.1 B/S 模式模式 B/S 结构又名浏览器和服务器结构。使用 B/S 模式能够有更加灵活生动的用户界面使得用户使用感受更加美好；同时 B/S 结

12、构模式有着较为成熟的安全技术以顺应用户的不断变化的需求，还无需维护客户端。教师与学生使用应答系统能够直观的方便课堂教学活动，增加课堂的学习效率，因此该模式更适合高校课堂应答系统。2.4.2 ASP.NET 4.0 技术技术 ASP.NET（Active Server Page.NET）4.0 是基于.NET4.0框架的由微软公司推出的新一代网络编程语言，是当前最新的 Web 技术之一。因为课程的在线教学主要是面向学生用户，而 ASP.NET客户端配置的要求不高，刚好符合这种需求。除此之外，由于该系统上传课程的视频、课件、习题多且杂，ASP.NET 能更好的保持其的安全性和兼容性。因而该系统采用

13、了 ASP.NET技术。2.4.3 SQL Server 数据库技术数据库技术 Microsoft SQL Server 是关系数据库管理系统。本系统中使用了 SQL Server 以建立系统中表结构和录入的系统数据。SQL Server 许多功能有益于表功能的完整；同时SQL Sever 功能直观，操作简便，方便系统中表格的管理。2.4.4 CSS 网页设计技术网页设计技术 CSS 是层次样式表或是风格样式表。本系统的布局、字体、颜色、背景等其他效果较多，设计成一个独立样式文件可以和内容分离，干净利落，减少无效网页的可能；同时，网站的外部布局大多一致，CSS 文件可以方便排版或改版风格格式即

14、一改则全改，方便、高效。2.5 可行性分析可行性分析 2.5.1 技术上的可行性技术上的可行性 本系统主要使用适用范围广且功能强大的 ASP.NET 技术，采用 IIS 服务器，并利用比较成熟的 SQL Server 数据库。这些技术都是目前 web开发比较流行的技术，方便可靠，因此技术上是可行的。2.5.2 经济上的可行性经济上的可行性 高校课堂应答系统是一个基于网络与手持终端的课堂教学辅助系统，教师和学生只要利用校内现有的校园网和教师机台式电脑，学生自有的手机及其移动数据即可运行浏览器访问系统。同时，由于本高校课堂应答系统为学生和教师一同开发和维护更新的，学校不再需要对系统进行大额投入，因

15、此经济上具有可行性。2.5.3 实施上的可行性实施上的可行性 由于高校课堂应答系统只需在服务器中安装即可使用，无需更多的硬件投入。从用户的使用来看，本系统有效提高教师的课堂教学质量和学生课堂投入程度，界面简洁干净，操作方便。从维护来看，系统的维护和更新，由于是老师和学生共同进行的，在增加师生互动的同时提高了教学效果。综上所述，本系统的开发是具有可行性的。3 系统分析系统分析 3.1 业务流程分析业务流程分析 经过分析，高校课堂应答系统业务流程图如图 3.1 所示：在该门课程开始前，教师在个人账户中添加本节课的课程名、参与班级和上课下课时间，同一个教师只能在同一时间添加一门课程，防止误操作。在课

16、程开始后，学生可以使用自己的个人信息登录账户进行签到，学生的签到情况教师可以在课后进行查看。在课堂中，教师可以在随机自主选择与学生进行交流的方式，如设置投票环节，编辑并发布客观题题库到学生端，让学生选择选项进行回答，并在结束投票环节后查看每个选项的得票数以检验学生对当堂教学内容的理解情况；或是设置抢答环节，教师当堂提问或是在系统中编辑并发布题干，让学生在系统中输入对问题所理解出的答案，然后教师在系统中查看每个学生的回答情况并进行点评以活跃课堂气氛，增加师生交流。同时，教师可以在课后通过系统对课上学生参与回答问题、参与投票环节、到课签到的各项数据进行分析以便对学生对本次课堂教学的参与情况与对本门

17、课程知识的掌握程度进行详细评估并给出大致评价。图 3.1高校课堂应答系统业务流程图 3.2 数据流程分析数据流程分析 经如上系统业务流程图分析，高校课堂应答系统数据流程图如图 3.2 所示，首先系统管理员应当录入学生、教师及课程信息表供教师及学生使用。然后，学生签到涉及上课时间、下课时间信息及学生签到情况等方面，主要流程是教师设置该节课上课课程、班级和上下课时间等，供学生签到形成记录。再次，在投票模块中，教师发布题干库给学生投票，各个学生参与投票统计出学生参与投票次数和各个选项投票总数的记录，便于教师在课堂中及时调整教授方式和进度，在课后分析投票数据和学生参与度。在抢答模块中，教师发布抢答题干

18、给学生抢答，抢答学生信息和答案则是该部分主要数据，便于教师在课堂中及时调整教授方式和进度。课后，在签到、投票和抢答三部分的结合下，教师登录个人账户进行课后的分析评估，输出最终的学生平时成绩评估表。学生教师投票抢答学生信息表题库设置教师提问课后分析投票结果抢答结果数据教师信息表学生平时成绩数据学生登录教师登录 图 3.2高校课堂应答系统数据流程图 4 系统设计系统设计 4.1 系统总体结系统总体结构设计构设计 经分析，高校课堂应答系统的功能模块如图 4.1 所示：图 4.1高校课堂应答系统功能模块图 高校课堂应答系统分为学生子系统、教师子系统与管理员子系统三大模块，学生与教师通过两个模块双方可实

19、现课堂中应答与互动。本系统包含管理员、教师与学生三个主要系统：三种用户在登录个人账户后可以按照相应的权限对系统进行操作，教学生教师教师登录P2学生个人信息学生签到信息签到课程信息学生进行抢答学生进入投票提出问题题干教师账户信息教师个人信息学生抢答信息学生投票信息投票题库提问信息相关课程信息教师相关课程学生信息表学生签到表学生投票学生抢答抢答信息表签到信息表教师信息表教师设置题库教师提问学生平时成绩表学生签到学生登录学生账户信息学生投票表教师课后分析参考学生参与投票参考学生参与签到分析得出学生课堂学习水平评估课后分析抢答信息表参考学生参与抢答高校课堂应答系统 学生子系统 教师子系统 投票模块 抢

20、答模块 登录模块 题库模块 提问模块 登录模块 分析模块 管理员子系统 学生签到管理 学生登录管理 学生账户信息管理 学生投票信息管理 学生抢答 教师账户信息管理 教师登录管理 教师课程管理 题库编辑管理 题库发布管理 题库投票管理 题干发布管理 学生抢答管理 学生成绩评估 基本信息管理 教师信息管理 课程信息管理 学生信息管理 班级信息管理 师子系统包含了登录、题库、提问和分析等模块；学生子系统包括登录、投票、抢答等模块；管理员子系统包括学生、教师、班级、课程信息管理。4.2 系统功能模块设计系统功能模块设计 4.2.1 教师子系统教师子系统 教师子系统有教师登录、课程发布、题库导入发布、提

21、问抢答和分析统计模块组成。教师在登录页面使用工号、密码进行登录，登陆成功后进入高校课堂应答教师子系统并修改个人信息。教师能够编辑发布本人需要进行的课程的信息，包括上下课时间，学科，班级等信息。教师可以根据课堂实时需求使用题库与提问功能实时跟进学生对课程进度的理解。教师能通过题库功能编辑或导入题干，并发布题目后让学生进行投票，并在结束投票后及时获取学生对各个选项的投票以便及时调整授课进度和针对训练。教师通过提问模块在对学生现场提问或发布题干后发起抢答，学生在学生端抢答题目后教师能够查阅各学生的回答内容和时间。教师在课后与期末可通过查询分析学生在签到、投票和抢答的统计进行学生平时成绩的评估。该子系

22、统包括题库发布回收信息流程图与提问抢答流程图。（1）课程发布：教师在登录系统后，能够对需要进行的课程选择相关班级和学科、上下课时间的发布。该部分主要涉及到相关签到、投票与抢答模块具体基本信息（课程、教师、时间、班级、学生），有关该子系统的题库发布回收信息流程图如图4.2 所示：图 4.2教师课程发布流程图（2）题库发布：教师在登录系统后，在上课时间能够对需要进行投票的题目进行编辑录入，并对题库进行投票选项管理，在对题库的题干与选项进行编辑或删除。在发布该投票后，学生完成投票后教师能够主动结束投票状态对投票信息进行回收，查看相关题库的学生参与度和投票选项投票数目等信息。有关该子系统的题库发布回收

23、信息流程图如图 4.3所示：程序开始录入课程信息是否发布否是程序结束学生签到 图 4.3题库发布回收信息流程图（3）提问抢答：教师在课堂中需要提问让学生回答时，可以在现场进行提问或在提问模块进行输入题干后让学生进行抢答。学生在对提问抢答后提交的答案等信息可以返回到教师系统，使得教师能够实时查看学生的抢答情况。该部分提问抢答流程图如图 4.4所示：程序开始录入题库信息是否发布否是学生投票管理学生进行投票获得投票信息反馈程序结束是否结束是否 图 4.4提问抢答流程图 4.2.2 学生子系统学生子系统 学生子系统分为学生签到、投票、抢答子模块。（1）学生签到：学生上课时在输入正确无误的学号、密码后成

24、功登录后能够对正在进行的课程进行签到并进入学生子系统。（2）学生投票：教师在课堂上使用个人账户登录系统发布投票题干后，学生可利用投票功能选择客观题答案，并在核对后提交答案。在课堂上学生可使用抢答功能对教师现场提出的问题进行抢答或回答。有关该子系统的投票流程图如图 4.5 所示：程序开始发布问题学生抢答信息是否抢答是未参与抢答学生否程序结束 图 4.5学生投票流程图（3）学生抢答：学生在教师发布提问后，对自己的回答进行编辑后提交，此时教师端会出现该学生学号、回答的问题、答案、回答时间等。关该子系统的投票流程图如图 4.6所示：图 4.6学生抢答流程图 4.2.3 管理员子系统管理员子系统 管理员

25、子系统由系统管理员登录，系统管理员能够对整个系统的基本信息，包括教师、学生、班级、课程进行基础信息的建设和管理维护。程序开始接受题库选择选项回答问题是否提交否是程序结束程序开始接受提问编辑答案是否提交否是程序结束4.3 数据库设计数据库设计 4.3.1 E-R 图图 高校课堂应答系统总 E-R 如图 4.6所示：图 4.5高校课堂应答系统总 ER 图 4.3.2 数据表结构数据表结构 根据系统总的 E-R 图，建立如下的数据库表结构:表 4.1系统管理员信息表（Admin）列名 数据类型 长度 主键 外键 允许空 默认值 说明 id Int 是 否 ID username Nvarchar 20 否 管理员账户名 Pwd Nvarchar 20 否 管理员账户密码 学生教师课堂教学投票发布投票发布回答抢答问题学生成绩分析构成n1n