基于“互联网+”程序设计类课程教学辅助系统的设计

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摘要：“互联网+”正在颠覆所有传统行业，教育行业也正进入到一场基于信息技术的变革中。本文提出了基于“互联网+”的程序设计类课程教学辅助系统的设计方案，该系统整合了“微课”与在线程序编译检测功能，为学生自主学习提供有力的支持，系统部署在云服务器上，不仅可以享受云服务器为我们带来的高性能、高稳定性、安全性等优势，还能降低系统建设与维护的成本。

关键词：互联网+；云服务器；教学辅助系统；微课；在线编译

中图分类号：TP311；G434

文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.09.016

0 引言

随着3G、4G网络建设与完善，高速移动宽带网络覆盖面越来越广，智能终端普及率也越来越高。据互联网实验室的综合研究显示，2014年全球智能手机市场近13亿部，中国市场达3.6亿部，中国智能手机用户数已超过美国人口总数，标志着中国进入了移动互联网时代。移动互联网才是真正的互联网，其本质是让连接无处不在，无时不在，从而改变人们的信息获取方式、思维模式、行为方式，利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态，这也被称作“互联网+”。2015年3月，“互联网+”写入总理的政府工作报告，这意味着“互联网+”正式被纳入顶层设汁，成为国家经济社会发展的重要战略。“互联网+”正在颠覆所有传统行业，教育行业也正进入到一场基于信息技术的变革中，“互联网+教育”的代表在线教育产物――微课、慕课的出现，对传统教育模式进行了强有力的挑战。

1 “互联网+”教学辅助系统的意义

“互联网+”对教育的影响主要体现在教育资源的重新配置和整合上。一方面，互联网极大地放大了优质教育资源的作用和价值，从传统一个优秀老师只能服务几十个学生扩大到能服务几千个甚至数万个学生。另一方面，互联网联通一切的特性让跨区域、跨行业、跨时间的合作研究成为可能，这也在很大程度上规避了低水平的重复，加速了研究水平的提升。在“互联网+”的冲击下，传统的因地域、时间和师资力量导致的教育鸿沟将逐步被缩小甚至被填平。

面对互联网+对传统教育的冲击，各高校应未雨绸缪，积极投入到“互联网+”浪潮中，把握时代赋予的机遇，能够在“互联网+教育”领域走在前沿的高校，在未来的激烈竞争中，将会占据主动。“互联网+教育”，实际上就是教育信息化在互联网浪潮下的深入发展，我国教育研究人员在教育信息化领域也做过深入的研究，尤其是网络教学平台的架构与设计，如陈仁章等采用缓存技术、集群技术、分布式存储技术，并在现有开源软件系统的基础上，为大型网络教学平台实现了一个低成本、高可用、高并发、高可扩的通用架构；覃艳为解决网络教学资源平台建设中存在的设备重复投入、已有资源无法共享等问题，提出了基于云计算的网络教学资源共享平台（NTRP）的架构；王福成等为基于云计算的网络教学平台提出了设计方案。网络教学平台的建设与应用，能够有效地支撑教学活动的各个环节，但目前各高校的网络教学平台还没有充分利用到移动互联网，也没有针对程序设计类课程的特点而提供相应的服务。

本文基于“互联网+”的程序设计类课程教学辅助系统的设计，就是充分利用移动互联网的优势，促进学生有效地自主学习，从而提高教学质量。该系统核心功能主要有两大模块，微课子模块与作业管理子模块。教师为每个知识点精心录制讲解微视频，做成微课在系统中；学生可以用移动客户端或PC端的浏览器接入系统，随时随地的学习。由于程序设计类的作业以编程题为主，因此我们设计了作业管理子模块，学生可以在线提交源程序，系统在线检测编译评判，并立刻把评判信息返回给学生；学生通过排行榜，可以看到别的同学学习进度，从而增加学生之间的互相竞争。该系统为学生自学提供了充分的支持，也为教学改革比如“翻转课堂”提供了有力的支撑平台。

为了降低系统建设中的软硬件成本，减少系统维护过程的人力资源投入，同时可以随时随地开展教学活动，本系统利用云计算技术，将各种功能与数据部署在云服务器上，从而充分利用云服务器为我们带来的高性能、高稳定性、安全等优势。

2 教学辅助系统的设计

2.1 云服务器

云服务器即云计算三种服务模式中的IaaS，是服务体系中的一项主机产品，是云计算服务的重要组成部分，是面向各类互联网用户提供综合业务能力的服务平台。平台整合了传统意义上的互联网应用三大核心要素：计算、存储、网络，面向用户提供公用化的互联网基础设施服务。云服务器服务包括两个核心产品：面向中小企业用户与高端用户的云服务器租用服务；面向大中型互联网用户的弹性计算平台服务。

目前国内许多互联网公司都提供了云服务器产品，如百度云、阿里云、新浪云等。通过注册用户一>在线支付一>购买云服务器，云服务器就可以实时开通，开通后登录用户管理区，可以给云服务器预装操作系统，完成后就可以通过远程连接进行其他应用操作。云服务器帮助我们快速构建更稳定、安全的应用，降低开发运维的难度和成本。

2.2 教学辅助系统的框架

系统的数据以及各模块功能部署在云服务器上，并开发移动客户端，用户可以通过web浏览器或移动客户端访问系统，系统框架如图1所示。

系统主要包含以下这些功能。

（l）系统管理

主要包括班级管理、教师管理、学生管理、课程管理、教师开课管理等基本数据的管理与维护。

（2）微课平台

教师进入平台可以组织和管理微课内容，包括课程知识点的组织，微视频的上传与管理，教学课件管理。学生可以使用浏览器或通过手机安装客户端，进入系统在线观看视频、微视频、课件，从而实现碎片化、移动化的学习。在移动互联网时代，微课平台营造了一个真实的“微教学资源环境”，为学生的自主学习提供了强有力的支撑，学校也可以利用微课平台，开展各种教学改革，比如“翻转课堂”等。

（3）作业平台

老师可以进入系统为某个班级的某门课程布置作业，查看学生完成作业情况。学生可以进入系统完成老师布置的作业。虽然学生的本地编程环境能够对程序语法、程序逻辑错误给出反馈信息，但是有些逻辑错误与程序中的Bug却是初学者很难发现的。根据程序设计类课程的特点，在本系统中，所有的编程题都能够在线提交源程序，由云服务器对源程序进行在线评分。服务器提供代码的静态检测，比如数组越界、内存泄露、变量在使用前未初始化等初学者容易犯的错误进行检测，并实时将检测结果反馈给学生，学生能快速发现错误。有了能够自动评判程序的作业平台，也大大减轻了老师批改作业的工作量。

（4）排行榜

学生可以查看学习排行榜，排行榜显示学生完成微课学习进度的排名与作业完成进度与分数的排名，从而增加学生之间的竞争。

（5）在线交互系统

通过在线交互系统，学生可以向老师提问，老师上线以后可以对问题进行解答。只要安装并启动了手机客户端，老师在手机通知栏就可以收到学生提问信息，学生可以收到老师解答信息。

3 小结

基于“互联网+”的程序设计类课程教学辅助系统，能够为学生的自主学习提供强有力的支持，也为传统教育基于“互联网+”的改革提供支撑平台。随着互联网教育对传统教育的冲击与融合，教育行业将会发生深刻的变化，如何有效地利用互联网工具为教育行业服务，是业内人员需要认真思考与实践的问题。