曹连江

摘  要： 设计基于.NET平台的交互式电子技术计算机辅助教学系统，系统硬件结构由用户界面层、业务选择层以及数据管理层三层结构体系构成。教师、学生等用户在用户界面层输入自己身份信息登录系统进入业务选择层后，按照自己的应用需求点击相应的程序，业务选择层将用户选择指令传输至数据管理层，数据管理层按照用户需求选择相应的资源反馈给用户。系统的交互式主要体现在交互性授课、信息交互两方面，交互性授课体现在教师与学生的在线教学;信息交互体现在系统信息交互模型的信息传输。经测试，所设计系统抗压能力强，能够实时响应大量用户的应用指令，且交互式教学效果较好，提升了学生的自我效能感量。

关键词： .NET平台; 交互式设计; 电子技术; 计算机辅助教学系统; 信息交互; 压力测试

中图分类号： TN99?34; TP393                     文献标识码： A                     文章编号： 1004?373X（2020）03?0134?04

Interactive computer aided teaching system based on .NET platform

CAO Lianjiang

（School of Electronic & Electrical Engineering， Shangqiu Normal University， Shangqiu 476000， China）

Abstract： An interactive computer aided teaching system based on .NET platform is designed. The system hardware structure is constructed by three layers， including user interface layer， business selection layer and data management layer. The identity information is entered by the user interface layer by teachers and students themselves to log in the system and enter the business selection layer， and then click on the corresponding program according to their own application requirements. The user selection instructions are transmitted to the data management layer by business selection layer， and the corresponding resources are selected by data management layer to feed back to the users according to the user demands. The interactive of the system is mainly reflected in the two aspects named interactive teaching and information interaction. The former is reflected in the online teaching and learning of teachers and students， while the later is reflected in the information transmission by the information interaction model of the system. According to the test， the designed system has strong anti?pressure ability to respond to the application instructions from a large number of users in real time， the interactive teaching effect is good and the students′ self?efficacy is improved.

Keywords： .Net platform; interactive design; electronic technology; computer aided teaching system; information interaction; pressure test

0  引  言

以往传统式课堂教学主要通过教师在黑板面前授课，不仅课堂时间存在约束，而且教师与学生的交互性也较差，学生的学习积极性较低，如何让教师与学生通过在线交互式教学提高教学质量，让有效的教育資源发挥充分的作用是当下值得思考的问题[1?2]。

.NET平台可理解为联系人、信息和有关设备联系的桥梁。Microsoft.NET也称为Microsoft XML Web services平台。此平台确保系统基于互联网实现通信、交互以及信息共享[3]，不管操作系统和编程语言是否存在差异，XML Web服务均可以让应用程序在互联网中实现数据通信与共享[4?5]。从用户的角度分析，.NET平台具有透明性，用户仅需要输入申请与命令，程序便会快速运转，响应用户的操作指令。时间、空间或者外界环境因素对.NET平台均不存在威胁，操作简单，且数据处理性能优越。本文基于.NET平台设计交互式电子技术计算机辅助教学系统，以期实现交互式电子技术计算机辅助教学[6]。

1  交互式电子技术计算机辅助教学系统设计

1.1  系统硬件设计

基于.NET平台的交互式电子技术计算机辅助教学系统属于Microsoft.NET的Web应用程序，系统结构使用B/S模式，以此可降低开发成本[7]。系统的用户登录界面相同，通过简单的登录方式，不同身份用户都能够在不同的地点，使用符合各自身份的用户名进入系统。通常情况下，客户端不必安装其他软件，仅安装浏览器便能够使用，减少了服务端与客户端的连体性，降低了使用程序代码的危险性，有利于系统数据库的安全[8]。

基于.NET平台的交互式电子技术计算机辅助教学系统由三层结构体系构成，依次是用户界面层、业务选择层以及数据管理层。教师、学生等用户可在用户界面层输入自己的身份信息登录系统进入业务选择层;教师、学生等用户可在业务选择层按照自己的应用需求点击相应的程序，业务选择层将用户选择指令传输至数据管理层;数据管理层按照用户的需求选择相应的教育资源反馈给用户。基于.NET平台的交互式电子技术计算机辅助教学系统的三层架构如图1所示。

辅助教学系统的三层架构示意图

1.1.1  用户界面层

用户界面层主要用于管理用户信息，为用户与系统提供人机交互功能。其中，包含了用户注册模块、登录模块以及管理模块。用户注册时，必须是实名认证[9]，用户注册信息后，用户信息被保存在系统的数据管理层中。用户登录模块存在前后台两个单元，前台单元则为用户登录界面，用户在登录界面的程序中输入自己身份信息，然后点击提交按钮进入系统的业务选择层。后台单元使用.NET技术完成用户操作响应[10]，根据.NET的窗体验证插件，及时、快速地核实用户输入身份的正确性，避免非法用户的盗用与入侵。用户管理模块为用户提供用户信息修改与查看等功能。在用户界面层中包含教师、学生以及系统管理员三种身份，其中系统管理员有权管理教师和学生身份信息。

1.1.2  业务选择层

业务选择层设定在用户界面层与数据管理层中间，属于系统的中间层。业务选择层中包含教学学习、自主测评、提问答疑、作业分配、资源管理等功能。当用户从用户界面层进入业务选择层后，用户可按照自己所需点击相应的程序，业务选择层将用户的选择指令传输至数据管理层。业务选择层主要通过.NET技术完成数据管理层的高效率访问[11]。不同身份用户对业务的选择存在一定的差异性，以资源管理功能为例，教师在业务选择层应用资源管理功能的示意图如图2所示。

图2中，教师在用户界面层输入用户名与密码后进入系统业务选择层，在系统业务选择层进入资源渠道，在资源渠道中可根据自己需求选择课程或者修改课件，还可以将课件上传至课程资源中，以备后续应用。

1.1.3  数据管理层

数据管理层属于系统的核心，数据管理层中不同数据表间的关系，充分体现了总体系统内各应用程序间的关联。数据管理层中的数据都属于教学资源，获取业务选择层的程序选择指令后，数据管理层按照用户需求选择相应的教育资源反馈给用户。数据管理层中存在12张表，详细情况如图3所示。

图3里，数据管理层存在12张表依次为：用来保存用户信息的User表、用来保存院系信息的Departments表、用来保存课程数据的Course data表、用来保存公告信息的Announcement of the information表、用来保存课件的The courseware表、用来保存作业信息的Homework表、用来保存在线沟通交互性信息的Online communication表、用来保存用户回复信息的User response information 表、用来保存用户选取课程情况的Users select courses表、用于保存用户登录信息的User login information表、用来保存用户操作历史信息的Operational history information表、用来保存在线考试试题的Online exam questions表。

1.2  系统交互式设计

系统软件设计主要围绕交互性设计，主要体现在交互性授课、信息交互两方面。

1.2.1  交互式授课

基于.NET平台的交互式电子技术计算机辅助教学系统交互式授课用例图如图4所示。

交互式授课用例图描述了系统的交互式授课功能。从用例图中可看出，教师通过聊天工具、视频、音频、学生管理、教案、程序共享、辅助教学资源以及白板教学实现与学生间的交互式授课。学生与教师最直接的交互式沟通方式为聊天工具。学生是交互式授课中的受体。

1.2.2  信息交互

基于.NET平台的交互式电子技术计算机辅助教学系统软件程序中包含交互管理服务器、数据库服务器、Web服务器、节点程序。交互管理服务器主要用于辅助和管理学习小组中成员与小组间的信息交互，其功能主要包括如下几方面：

課程组管理：例如，用户登录、注册、退出、用户身份管理[12]。

控制信息发布：加入、去除学习小组成员信息，课程停止管理[13]。

讨论管理：将各个用户上传的讨论信息传输到不同组员的客户端中。

节点程序的功能包括：视频、音频数据的获取与收回、压缩和解压、获取和传输[14];组中成员申请学习信息的传输;组成员信息管理;文本讨论下学习信息的传输。

基于上述分析，可得基于.NET平台的交互式电子技术计算机辅助教学系统的信息交互模型如图5所示。

由图5可知，交互管理服务器和节点间的信息交互主要通过UPD/TCP混合连接方式与TCP连接方式实现[15]。

2  系统测试

2.1  模块功能测试

本文系统的用户登录界面如图6所示。

以某高校高二某班级学生为例，在此学校的信息技术课程中应用本文系统，当学生与教师通过用户登录界面进入系统后，设定用户管理、管理员权限测试、学生自主学习、学生课件应用、教师课程管理、教师答疑交互六种模块功能，测试本文系统的相应模块功能是否有效。测试结果如表1所示。根据表1中的测试结果可知，本文系统面向六种不同功能的应用结果与理想效果一致，说明本文系统的模块功能有效性测试通过。

2.2  交互性测试

交互性测试主要从两个方面测试：一是人机交互，通过用户登录系统体现，如图6所示，用户能够根据登录界面访问本文系统;二是教师与学生的交互式教学，本文以学生提交答疑板、教师接收答疑板并回复为例，验证本文系统交互性。本文系统中，学生提交答疑板的示意图如图7所示。教师回复答疑界面如图8所示。

分析图7，图8可知，当学生在本文系统中提交了答疑板之后，教师能够在线回复学生所提问题，以此可体现本文系统具有较好的交互性。

2.3  压力测试

由于本文系统的用户角色并非只有学生一种，权限设置具有多样化，数据处理量也巨大。当学生、教师使用本文系统进行交互式授课时，將Microsoft Web Application Stress Tool作为测试工具，设定线程数一阶为50，线程数体现的是系统处理数据量的详情，对本文系统进行压力测试，结果如表2所示。

由表2测试结果可知，当线程数从110上升至260后，本文系统的服务器均访问成功，且未出现异常。由此可知，本文系统的抗压能力强，能够实时响应大量用户的应用指令。

2.4  应用效果测试

自我效能感量用于描述学生对自己行为的控制效果，体现学生的自主学习能力。本小节实验采用高自我效能感量组数、一般自我效能感量组数、低自我效能感量组数描述应用本文系统后，学生与教师交互式的学习方式是否对学生产生积极影响，结果如图9所示。

通过图9可知，应用本文系统后，具有高自我效能感量的学生人数从11人增长至21人，比例自21.4%增长至34.8%，则可理解为本文系统的应用让具有高自我效能感量的人数有所增多。一般自我效能感量的学生人数与低自我效能感量的学生人数都略有减少，说明应用本文系统后，交互式教学方式提升了学生的自我效能感量，学生自主学习能力大大提升，本文系统应用效果较好。

3  结  论

伴随着信息通信技术成熟与互联网的快速发展，教育管理智能化、交互化、集成化是目前教育系统研发领域的核心方向。本文设计基于.NET平台的交互式电子技术计算机辅助教学系统，通过用户界面层、业务选择层以及数据管理层，协同实现电子技术计算机辅助教学;通过交互性授课和信息交互实现计算机辅助教学的交互功能。

通过系统测试后可知，某高校高二某班级学生应用本文系统后，具有高自我效能感量的学生人数从11人增长至21人，比例自21.4%增长至34.8%，说明本文系统交互式教学方式提升了学生的自我效能感量，学生的自主学习能力提升;且本文系统面向六种不同功能的应用结果与理想效果一致，系统交互性和抗压能力强。

参考文献

[1] 赵永强.需求视角的高校教学系统顾客满意度改善研究[J].教育科学，2016，32（4）：25?30.

[2] 石晶莹.“理论经济学”教学方法改革之深层分析[J].教学与研究，2016，50（9）：96?103.

[3] 刘振，赵楠，孙艳超，等.基于Web Services的学术会议异构资源集成方法研究[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2016，38（4）：498?502.

[4] 乔得吉，肖卫东.一种基于XML的任务驱动型数据传输与同步方法[J].计算机科学，2016，43（z1）：489?492.

[5] 郭俊霞，郭仁飞，许南山，等.基于Session的Web应用软件EFSM模型构建方法研究[J].计算机科学，2018，45（4）：203?207.

[6] 谷艳华，朱艳萍，杨得军，等.用于网络教学的虚拟仿真交互式课件研究[J].图学学报，2016，37（4）：545?549.

[7] 陈娟，李元，李万国.基于B/S模式的嵌入式系统测试方法与实现[J].电子技术应用，2016，42（2）：50?52.

[8] 赵梁滨，杨家轩，尚斯年.基于B/S的GMDSS仿真系统设计与实现[J].中国航海，2016，39（4）：61?65.

[9] 洪丹丹，罗军峰，冯兴利，等.基于RSA与MD5签名的实名制微门户设计[J].微电子学与计算机，2016，33（9）：36?41.

[10] 谢帅，刘士彬，段建波，等.OSDS注册用户空间分布特征及影响因素分析[J].地球信息科学学报，2016，18（10）：1332?1340.

[11] 仝茵.基于ASP.NET MVC模式的软件开发架构的研究与探讨[J].中国电子科学研究院学报，2016，11（6）：599?602.

[12] 邢变变，张文宁.基于信息交互行为的档案自媒体用户情感体验研究[J].档案与建设，2019（1）：35?38.

[13] 胡如会，张起荣.基于身份的TPM密钥存储管理的研究[J].计算机工程与应用，2017，53（13）：125?128.

[14] 李功丽，戴紫彬，徐进辉，等.基于流体系结构的VLIW二维压缩及并行解压[J].电子学报，2017，45（9）：2256?2262.

[15] 夏羽，廖苹秀，崔雷.数据中心中TCP连接建立过程的优化方法[J].计算机应用，2017，37（8）：2157?2162.