工程训练是高校理工科大学生必须经历的一个教学环节,可以使学生了解基本生产常识,巩固和丰富已经学过的专业知识,为后续专业课程学习建立感性认识。
目前工程训练中存在一些问题:授课时很多讲解需要在现场针对设备进行,而现场环境嘈杂,学生众多,很难全方位看到操作的全过程,很难达到理想的效果;设备有限,特别是高校的扩招,给工程训练教学带来巨大的压力,无法保证学生人人动手参与,影响学生实习的积极性;工程训练时间短,各工种独立性强,学生消化理解的时间有限,很难把学过的工种知识综合运用;参加工程训练的学生一般是理工科低年级学生,理论知识体系还不够完善,一般只学习过工程制图等专业基础课,机械设计、数控机床等专业课还没有学习。诸多限制使工程训练很难达到预期的效果。
为了提高工程训练效果,我们引进现代教育技术,改变传统的教育方法。现代教育技术是指以计算机为核心的信息技术在教育、教学领域的运用,通过对教学过程和教学资源设计、开发、利用、评价和管理,实现教学最优化的理论和实践,探索如何构建有效的教学信息资源环境和学习空间,是促进教育现代化的重要手段和途径。
为此笔者在工程训练教学过程中,在有效利用多媒体教学的基础上,运用现代教育技术理论和技术,对教学过程和资源进行设计开发和管理,建立了工程训练网络教学系统。此系统有助于提高学生的主动性、灵活性:学生可以不受时间和空间的限制浏览教学资源,在线学习,也可提交问题或反馈意见;教师通过反馈及时了解学生在学习过程中遇到的问题,从而有重点地补充教学内容;同时学生可以发表学习心得与大家分享交流,以此拓展知识面。
1、 工程训练网络教学系统的建立
1.1 网络教学系统的结构
网络教学系统基于Web,采用Java语言编程,整合SSH框架,使用MVC编程思想,采用MySQL作为数据库系统,较好地实现了功能的多样化,系统以网页的形式呈现给用户。
SSH是指Struts2,Spring,Hibernate,是三种被封装的框架。Struts2对视图层进行封装,较好地分离了视图层和控制层。Spring采用依赖注入模式,减少了程序之间的耦合性,并实现了各种Java的设计模式,同时使用户养成了良好的接口编程习惯。Hibernate最大的优点是允许代码以对象模式访问数据库内容,将对数据库的操作面向对象化,并将对数据库的操作进行封装。
MVC〔即Model(模型)—View(视图)—Controller(控制器)模式〕是一种软件架构模式。在MVC中,视图层发出请求,根据所请求的URL首先找到相应的Controller文件,然后由Controller解析用户请求,根据请求调用Model层;Model层负责连接数据库并获取数据,将得到的结果返回Controller层;Controller根据业务逻辑,选择合适的View呈现给客户端。和传统三层架构的不同之处在于,MVC是真正意义上的三层,不可添加或减少任意一层,而传统三层架构只是概念上的三层,可以添加或减少某一层。
M y S Q L 是一个精巧的 S Q L 数据库管理系统,由于体积小、速度快、总体拥有成本较低,具有丰富的应用编程接口及精巧的系统结构,特别是它与Apache的结合,能够为建立基于数据库的动态网站提供强大动力。
1.2 系统的功能设计
本系统提供了丰富的教学资源,实现了学习资源的浏览、作业提交、疑难解答及学术交流等功能。
本系统主要面向教师、学生、管理员3种角色,可以根据登录角色实现不同的功能。3种用户类型对应的功能设计如图1所示。教师可以根据课程进度上传课件并进行管理,可以针对学生提出的问题进行一对一讲解,同时借助学生的提问及反馈了解学生学习中存在的问题,从而在课堂上有重点地补充讲解。教师还可以发帖子,引导学生进行学术上的交流、研究。学生可以下载、浏览各课程课件,对学习中遇到的问题可以寻求教师解惑,也可以发帖子与其他学生交流思想。管理员维护系统的正常运行。除了教师、学生的基础操作外,管理员还拥有对课件、帖子及疑问的修改、删除等功能。同时管理员可以新增、修改、删除用户信息。
1.2.1 登录、注册页面设计
本页面以框架的形式展示,用户只有登录成功才能进入系统,以防非法用户破坏数据。登录须填写3项信息:用户账号、密码及用户类型,若有一项未填,系统将弹出提示框。系统进入数据库查询用户登录信息,若无误则允许用户进入系统。用户使用本系统需要先注册,在登录页面点击注册链接进入用户注册界面。本系统支持教师和学生注册。学生用户注册时需填写所在专业。若注册账号已经存在,页面将显示提示信息。
1.2.2 课件管理模块设计
课件管理模块包括课件上传、我的课件、课件浏览3个菜单,其中课件上传、我的课件仅教师有权限使用,课件浏览面向所有用户。
(1)上传课件
教师通过此功能上传课件。此功能必填项目包括系统课件名称(即展现给用户的课件名称)、所属课程、上传的文件。教师可以为课件添加备注,方便学生了解课件内容。本系统支持在线浏览课件内容功能,该功能限定了3种课件类型:doc,ppt,mp4,因此若教师希望课件支持在线浏览,可以先将其转换成以上指定格式再上传。
编码实现:UserAction层根据页面选择的文件路径获取文件,同时创建实例维护课件信息,通过UserSevice层传递到UserDao层,实现类UserDaoImp负责连接数据库操作;UserDaoImp获取课件信息及上传文件,根据文件获得其大小及类型,将课件信息保存入数据库。为了减轻数据库压力,文件可存放在服务器本地硬盘中。
(2)我的课件
教师通过此功能可以查询自己上传的课件。此功能支持模糊查询:教师输入课件名称,系统根据输入参数查询相同名称课件以及包含该参数值的课件。对查询的课件,教师可以进行修改、删除操作。页面支持翻页功能,每页限定20条信息。翻页功能需定义一个页面类“Pager”:教师可以点击课件名称查询详细信息并下载。
(3)课件浏览
用户登录后主页导航部分列出9个实习项目,点击课程名称显示当前所选课程及3种课件类型(电子文档、幻灯片、视频),选中课件类型即可查询该课程指定文件类型下的所有课件。选择要查看的课件名称后,右侧框架内将展示课件内容。
3类文件的浏览方式不同,因此用户在页面中点击文件名称时调用的方法也不同。
电子文档浏览功能实现:首先确定计算机上已经安装了Microsoft office;而后,电子文档浏览需要将word文档转换为htm文件,因此需要给项目web-info/lib加载一个jar包(jacob.jar),同时在tomcat的bin文件夹和jre的bin文件夹下分别添加一个dll文件(jacob-1.17-M2-x86.dll);接下来,UserAction获取用户选择的课件路径(该路径path通过表单中的隐藏标签传递),调用UserService接口传递给UserServiceImp实现类,该实现类调用UserDao层接口将路径参数传递给UserDaoImp实现类;该类中方法获取该路径下对应文件,加载Microsoft office 2003,打开该文件,使用Microsoft office 2003本身的doc转htm文件的功能将该doc文件另存为一份htm文件,并将其存放在项目中的file路径下;转换完成后返回生成的htm在项目中的相对路径;页面获取该路径直接显示对应文件。
幻灯片浏览功能实现与电子文档浏览功能实现类似。用户可以根据大纲查看对应幻灯片,也可以使用底部箭头上下翻页;点击右下角幻灯片放映可进入全屏播放模式。
视频播放功能:UserAction获取用户选择的课件路径(该路径path通过表单中的隐藏标签传递)调用UserService接口传递给UserServiceImp实现类,该实现类调用UserDao层接口将路径参数传递给UserDaoImp实现类;该类中方法根据path路径获取对应视频文件,直接将视频文件拷贝至项目file路径下,保存后返回该备份路径;页面获取后展示。
1.2.3 帖子管理模块设计
查看帖子明细:用户根据帖子名称链接进入帖子明细界面,页面展示帖子详细内容以及各用户的回复内容;页面支持翻页功能,每页最多展示20条回复内容;回复内容是从查询出的回复信息列表中逐条取出后,放入表格进行展示的。
2、 系统的应用效果及展望
(1)该系统目前已经成为工程训练教学的一个有效补充。在课堂之外,学生可以进行预习,并根据自己的兴趣点深入学习,通过向教师提问解决心中的疑难问题。
(2)该系统可以配合工程训练项目教学法组织教学。学生在课余时间利用该平台提供的资料,可以深入理解短时间内未能顺利掌握的内容,做到各实习工种的融会贯通;可以利用多个工种共同完成一个项目。
(3)该系统是一个开放系统,教师可以根据学生学习的难点、兴趣点进行内容的修改、添加,使平台更加切合实际需要。
(4)该系统支持虚拟仿真技术,将来添加该模块后,学生可以远程模拟操控数控机床,有效解决设备不足的问题。
3、 结束语
工程训练网络教学平台的建立是现代教育技术在实践教学中的一个重要应用。它是对课堂教学的一个补充,有效解决了工程训练时间短、项目多、学生多设备少、实践与实际生产脱节等问题。通过该平台进行问题交流,教师可更深入地了解学生对所学问题的理解程度,根据实际情况调整自己的授课内容,调动学生学习的积极性,增强教学互动,提高工程训练质量。
参考文献:
[1] 赵春晖,张宝枚.浅谈虚拟数控技术在工程训练中的应用[J].高教论坛,2009(27):92,77.
[2] 张树仁,刘薇娜.现代教育技术在基础课程教学中应用研究.
[3] 萨师煊,王珊.数据库系统概论[M].第三版.北京:高等教育教育出版社,2000.
[4] 黄理.JSP轻松开发WEB网站[M].北京:希望电子出版社,2003.
[5] 张涛,孔祥盛.基于JAVA EE的MVC模式访问控制的实现[J].新乡学院学报,2009,26(4):57-58.
[6] [美]Kalen Delaney. Microsoft SQL Server 2000技术内幕[M].英文印影版.北京:北京大学出版社,2001.
[7] 钱俊 . 工程训练教务管理系统的设计与实现 [ J ] . 信息与电脑,2011(2):61.
[8] 于兆勤,张湘伟.工程训练资源共享的研究与实践[J].实验室技术与管理,2009(11):5-9.
[9] 李兆延,傅建.网络教学平台的设计与实现[J].高等教育研究,2008(3):45-48.
[10] 夏新恩.多媒体网络实验教学平台研究与实施[J].实验室研究与探索,2005(12):53-57.
