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中学物理自主学习平台开发

2017-08-21郭超元

科技视界 2017年10期
关键词:功能设计中学物理开发

郭超元

【摘 要】物理学是以实验为基础的自然科学,自主学习能够促进物理知识的理解,符合深度学习特征。本文针对中学物理的特点,遵循软件工程的思想和方法,以技术框架为基础,进行了功能设计、数据库设计和核心功能设计。研究内容解决了软件开发的关键问题,能够提高软件开发的效率和质量。

【关键词】中学物理;自主学习平台;开发;功能设计;数据设计;流程设计;关键技术

新课程改革以建构主义理论和人本主义学习理论为基础,遵循人类学习过程的认知规律,强调以学生为中心,强调激发学生潜能和自我实现的学习动机,强调学生对所学知识意义的主动建构。重视学生的兴趣和经验,挖掘学生的自主学习潜力,培养学生的终身学习能力。在课程的实施过程中,加强信息技术教育,培养学生利用信息技术的意识和能力。物理学是一门以实验为基础的自然科学,在现代生活、社会生产和科学技术中有着广泛的应用。通过中学阶段的物理教学,使学生比较全面地理解物理学基础知识及其实际应用,培养学生的观察实验能力和科学思维能力。在物理教学中,要重视基本概念和规律,加强演示和学生实验,密切联系实际,不断提升知识能力和综合能力,适应新世纪对人才的需求。

终身学习既是一种积极的生活态度,又是新世纪基本的生存素质。随着信息时代来临,学生依靠课堂获得的信息已经不能适应社会发展,终身学习成为时代主题,学校是培养终身学习能力的主阵地。终身学习能力的核心是自主学习能力,自主学习能够促进对学习内容的理解,符合深度学习的特征。“未来的文盲不再是不识字的人,而是不会学习的人”,培养学生的自主学习能力,以及会学习和想学习的思想意识,是学校教育义不容辞的责任。自主学习教学模式依赖于自主学习平台来实施,自主学习平台以知识点为中心,以能力测试为手段,提供集教、学、练、考、评等功能于一体的网络课程学习平台。本文针对中学物理的特点,开发自主学习平台,为提高中学物理教学质量、推进素质教育实施和培养学生的终身学习能力服务。

1 技术框架

JAVA和MS.NET是目前最为流行的软件开发技术框架,本平台选择MS.NET框架。MS.NET框架(Microsoft .NET Framework)是基于Windows操作系统的软件开发工具,是集软件开发、系统发布和网络集成于一体的软件开发平台。MS.NET框架封裝了操作系统,实现了与其他平台的显示技术、组件技术和数据技术的高度集成,便于开发人员建立Web应用程序和Web服务,开发Internet应用程序就像开发桌面程序一样简单。MS.NET框架主要由三个部分构成:公共语言运行时(Common Language Runtime)、服务框架(Services Framework)和上层的两类应用模板——传统的Windows应用程序模板(Win Forms)和基于ASP.NET的面向Web的网络应用程序模板(Web Forms和Web Services)。MS.NET框架结构如图1所示。

图1 MS.NET技术架构

图1中,.NET Framework类库是生成.NET应用程序、组件和控件的基础,是基于命名空间(Namespace)的组织方式,提供了数据访问操作功能,确保在短时间内完成应用程序开发;公共语言运行库(Common Language Runtime)主要负责运行时的一些服务,包括内存管理、即时编译、公共类型系统和版本管理等。

2 功能设计

中学物理自主学习平台主要由学生用户、教师用户、管理员用户和家长用户等四类用户构成,其中,学生用户主要是使用资源进行自主学习,教师用户主要是管理资源并指导学生学习,管理员用户主要是系统维护和配置管理,家长用户主要是了解和监督学生学习。平台由资源学习资源、学习空间、公共信息和系统维护等四大功能模块构成,其中,学习资源,用于管理各类中学物理学习资源,主要面向教师用户;学习空间,用于实施自主学习的相关功能,主要面向学生用户;公用信息,提供各种信息以及信息发布和交流等,面向所有用户;系统维护,用于保障系统运行,面向管理员用户。平台功能构成如图2所示。

3 数据库设计

数据库设计是软件开发的重要工作,用于构造最优的数据结构,保证数据存储和访问的有效性。通常的数据库设计以需求分析为基础,核心工作是数据存储表的逻辑结构设计。逻辑结构依赖于数据库管理系统,本平台基于MS.SqlServer数据库管理系统。

图2 中学物理自主学习平台功能结构

由于涉及的数据存储表较多,限于文章篇幅,本文以学习资源存储为例进行逻辑结构设计,如图3所示。

图3 物理学习资源的逻辑结构关系

图3所示的物理学习资源的逻辑结构关系,由资源类别(ResourceCategory)和资源文件(ResourceFile)两个表构成,两个表之间是“一对多”的联系,即一个“资源类别”存在多个“资源文件”,但一个“资源文件”只能对应一个“资源类别”。两个表之间的一对多联系通过建立外关键字“FK_CategoryFile”维护,“资源类别代码”是一端的主关键字和多端的外关键字。“资源类别”表由“资源类别代码、资源类别名称、资源类别说明”等三个字段构成,“资源文件”表由“资源文件编码、资源文件标题、资源类别代码、上传日期时间、资源上传人员、物理资源来源、搜索关键字、资源存储路径、资源使用工具、资源内容简介”等10个字段构成。

4 核心功能流程

中学物理自主学习平台的核心功能是在线学习模块,学生使用平台的大部分时间都是使用该模块,该模块的功能和性能直接影响学生的学习效率,间接影响平台的推广和应用前景。处理流程如图4所示。

图4 在线学习处理流程

对于图4所示的在线学习处理流程,用户进入“学习平台主页”后,输入“用户名和密码”,如果不正确,提示重新输入,如果正确,显示“系统主菜单”,用户选择“在线学习功能”后,进入“在线学习页面”,用户选择“在线学习方式”,搜索“在线学习资源”,选择“在线学习资源”后,开始“物理在线学习”。在学习过程中和学习完成后,用户可以重新在“系统主菜单”选择其他功能,或退出系统。

5 开发关键技术

本系统实现,主要涉及以下三项关键技术:

(1)数据访问。ADO.NET是MS.NET提供的数据访问模型,本平台基于ADO.NET设计数据访问类,通过重载,节省代码,减少函数或过程名;通过封装,可以不受代码或程序的影响,只与当前实例有关。

(2)页面设计。页面设计使用HTML设计页面格式及链接信息。ASP.NET提供HTML控件和Web控件。HTML控件用于信息显示,不具有方法和事件;Web控件在服务器端被解释,创建了更高级别的抽象。

(3)报表输出。报表输出可以是屏幕预览、文件存储或打印机输出。PrintDocument是MS.NET内置的打印组件,但不适合于数据项太多的打印。本平台使用水晶报表Crystal Report,提供灵活的功能。

【参考文献】

[1]周鹏.中学物理教学中学生自主学习能力培养[J].才智,2016,16(23):199-199.

[2]赵莹,薛猛,石书英.《中学物理教学法》自主学习平台的设计及评价[J].中国教育信息化,2007,13(2):66-68.

[3]骆霞权.基于ASP.net的自主学习系统的设计与实现[D].青岛理工大学硕士学位论文,2016.

[4]杨翎.NET平台的实践教学管理系统设计分析[J].赤峰学院学报(自然科学版),2017,33(10):32-33.

[责任编辑:朱丽娜]

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