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摘 要：为了解决通用教学信息系统在面向工程类课程的教学服务中缺乏教学过程设计问题,在信息系统中增加教学过程管理功能,以高校软件工程课程在教学过程中所体现出的特点为例扩展了传统的教学信息系统.系统增设了教学进度安排和自动监控、以流媒体技术实现的案例资源多媒体展示、word格式的软件工程文档在线填写以及与学习过程相结合的教学质量检测和教学成绩评定功能.论文概述了系统增设模块中所采用的主流技术,并展示了系统实现的主要原型界面.
关 键 词：教学过程管理；软件工程；流媒体；教学信息系统
中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：1006-8228（2012）03-15-02
Procesanagementintheteachinginformationsystem
JiangJie,DongTianyang,ChenTieming,WangXiaohao
（CollegeofComputerScience&Technology,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou,Zhejiang310023,China）
Abstract：Tosolvetheproblemthattraditionalteachinginformationsystemslackthedesignofteachingprocesortheengineering-orientedcourses,thispaperpresentsanewinformationsystemincreasingprocesanagementfunction.ByconsideringthecharacteristicsofSoftwareEngineeringcoursesintheteachingprocess,thispaperextendsthetraditionalteachinginformationsystemsandaddssomenewfunctions,suchastheteachingschedulearrangementandautomaticmonitoring,multimediapresentationsofcasebasedonthestreamingmediatechnology,theonlinefillingofsoftwareengineeringdocumentsinwordformatandteachingqualitytestingandteachingperformanceevaluationbinedwiththelearningprocess.
Keywords：teachingprocesanagement；SoftwareEngineering；streamingmedia；teachinginformationsystem
0引言
现在很多高校通过网上教学平台实现了教学资源数字化,突破了传统教学方式在授课时间和场地上的限制,是对传统教学的一个有益补充.
对于教学信息系统,研究较多的是从技术出发[1],例如采用Web技术[2]、多媒体技术[3]、Blog[4]技术等来支持系统设计.通用性的教学平台往往也只是设置了一些课件共享、作业批改、教学互动、教学成绩统计等功能来辅助教学活动和教学管理.实际上,作为教学的一种促进手段,教学信息系统功能设计要符合教学者和学习者实施教学过程的特点.在教学活动中,教育者对一门课程具有引导、管理和评价功能；学习者在合理的教学过程指导和监督下,完成课程学习,接受教学质量、教学成果检查,并对施教者给予一定的评价.在一些通用的课程管理系统中,系统的功能设置往往过多注重教学阶段成果检查、教学材料共享和教学手段的多样化,而会忽略对课程整个教学过程的设计、管理和监督.
本文将以工程性课程―软件工程为例,分析在建立教学信息系统时应考虑的问题,并给出该课程教学信息管理系统中关键部分的设计和实现.
1软件工程教学过程特点
软件工程课程是一门综合性很强的课程,主要介绍软件工程、软件工程过程、软件管理的方法学、基本知识和基本技能[5].该课程的教学实践的目标是,使授课对象了解和掌握开发软件项目所使用的方法和工具.本课程可以采用“工学结合、强化实践”的原则来组织教学内容、教学方法和教学实践活动.作为工程类的课程,软件工程的教学过程具有以下特点.
⑴学习和实验体现了逐步求精原则
逐步求精是软件工程实施中需要遵循的一个基本原则,它可以体现在每个工作流过程中的迭代和递增[6].对于软件工程的教学实践来说,也需要遵循这一重要的原则.从授课对象最初接触到课程的理论概念直至可以以小组形式完成的一个项目产品,其学习过程本身就是循序渐进的.从项目实践的角度,软件工程课程实验成果也不可能在短时间内获得.学生需要在一段持续时间逐渐建立起工程思维方式,并经过反复几次修改和扩展,最终形成可验收的成果.软件工程的工程特性需要我们按照软件工程过程要求来进行教学环节设计,对整个教学过程进行监督,引导和掌控.在这个过程中,教师发挥着引导,分配和教导的作用.对教学环节的严格实施意味着对授课对象软件工程实践起到更好的指导和管理作用.
⑵过程的实施和管理使其有别于其他课程教学内容
软件工程与其他计算机课程,如程序设计语言、数据库、软件测试和软件设计模式等课程是互为基础,相互影响的.它在软件工程的课程体系中起着承上启下的作用,是对程序设计课程、数据库课程的综合应用,也是软件工程测试、设计模式等课程的基础.在一些学校的课程安排上可能在讲授软件工程课程的同时,相关的其他课程授课也在同一学期同步进行.要使得软件工程课程与其他课程有所区别,需要将授课对象的注意力引导到实验实施过程中的软件生命周期中各个环节的把握.需要强调的是作好软件过程的实施和管理,才能处理好和其他课程所教授内容的衔接和深化.
⑶软件工程教学案例内容的多样性
软件工程系列课程的教学培养目标是以市场需求为导向,使课程的授课对象真正能够在软件行业中发挥作用.因此,教师在授课时不应拘泥于教材的内容.在讲解基本原理、基本概念和基本方法的同时应介绍一些新方法、新技术.教师可以从案例的分析过程中提炼出理论知识,然后用类似案例对授课对象进行课堂模拟实践来验证已经阐述的理论观点,使授课对象体会到理论来源于实践,而又指导实践的这一过程.案例可以来源于实际的项目,也可以来源于网上的一些资源.
⑷软件工程文档撰写的标准化
软件工程是一门实践性很强的课程,它是各种经验的总结与提炼.在软件工程中,会涉及到软件制品的撰写.在教学活动中往往可采用“项目小组”的形式,通过小组成员的组合以及每个成员的分工,组织实施软件开发.在开发过程中需要遵照软件开发的工作流程,做好可行性研究、需求分析、总体设计、详细设计、编码、测试环节,以及编制产品文档.文档的撰写需要符合一定的格式与标准.提供文档编写模版,可以起到一定的撰写约束和规范化作用.
⑸评价学习成果与实施过程紧密结合
由于软件工程课程具有一定的理论性,但更多体现出的是其工程性,需要授课对象通过课程学习积累一定的经验.因此对授课者教学质量的评价和授课对象学习成果评价不能只看可运行的项目成果和笔试成绩,需要和课程教学环节的具体实施过程相结合.对过程的评价体现出了对授课对象发现问题、分析问题、解决问题能力的一个综合评价.
2基于过程管理的综合系统设计
[软件工程课程教学管理系统][教学进度安排与监控][案例资源多媒体展示][软件工程规范文档生成][教学成绩评定][授课计划安排][教学日历制定][实验安排][文档类资源上传][案例资源浏览][音视频资源制作][文档模板][文档在线生成][文档查看][成绩评定配置][作业统计][成绩评定][教学质量评价]
图1基于过程管理的软件工程课程教学管理系统
基于以上的分析,我们设计了软件工程课程管理系统,如图1所示.为实现软件工程课程的过程管理目标,我们在传统课程管理系统基础上增设了教学进度安排与监控、案例资源多媒体展示、规范文档生成、教学成绩评定等功能.
2.1案例资源多媒体展示
案例资源多媒体展示模块为学生提供在线阅读文档资源和在线点播视频资源的功能.系统提供教师对展示案例资源的访问控制,支持教师将上传的文档资源转换成SWF格式[7]的文件,以统一的界面供用户浏览.同样教师上传的教学视频资源则统一转换成系统播放器支持的视频格式,支持在线点播.
为了在教学过程中让学生可以更清晰地浏览和观看案例演示结果,系统提供互动的教学课堂功能,包括教师发送和授课对象接收两部分,主要实现远程语音、视频、文本等多媒体信息的实时传播和同步演示功能.
系统采用FlashMediaServe[8,9]的流媒体技术与数据同步构建web服务,提供即时音视频播出功能.以FMS平台为核心,实现了主播端（教师端）的音视频多媒体信息有效采集、编码、转换,向客户端进行有效传输的功能.教师通过该功能在实施音视频在线授课同时,可通过在线录制将授课内容录制储存起来,以便在授课结束后,学生可以继续学习.教师在授课过程中用到的某些具有版权保护的教学课件,可以向授课对象演示,但拒绝学生下载要求（如图2所示）.
图2在线文档查看
2.2教学进度安排和监控
图3授课计划安排
教学进度安排和监控模块主要是用于教师安排教学进度并监控教师教学活动的完成进度.每学期的开学初,教师都会根据课程大纲要求制定一份详细的授课计划,如图3所示.
教师确认提交进度安排后,系统会根据教师生成的进度安排,在相应的时间提醒教师发布作业或批阅作业.课程模块中的课内作业模块与教学日历模块关联.教学日历模块根据授课计划里的授课起止时间来安排具体的教学日历内容,并启动后台程序对每个教师作相应的进度监督,对教师的发布作业情况和批阅作业情况,系统可给出相应的统计.统计结果可以为评定教师的教学质量提供依据.
2.3软件工程文档的模版和生成
软件工程规范文档生成功能包括添加规范文档模板和生成规范文档两部分.教师可以根据计算机软件文档编制规范,添加各种软件工程的规范文档模版,如软件需求规格说明文档,软件设计说明文档等.学生根据作业进度安排可以在线填写,按照模版定义的格式最终生成一份包括字体、行距、标注都一致的规范文档.文档可以保存在授课对象本地.由于该模块和教师布置作业进行了时效性相关,超期的作业将不允许被修改和提交.
文档自动生成及教学进度表生成主要利用了JACOB和iText[10]开源组件.相应的操作步骤为：利用open函数打开Word文档模板,查找模板中要替换的内容；成功找到后,将用户输入的内容替换模板中的内容,并将文档光标下移一个位置；重复操作至所有内容替换完整,利用se函数保存文档；最后,用close函数关闭Word.
2.4与学习过程相结合的成绩评定
授课对象学习水平的评估关联到课程作业的模块和成绩评定标准.教师可以进行评估标准配置,系统根据教师选择的标准获取所有已交作业的授课对象信息,并列出授课对象总提交作业次数、正常提交次数和延迟提交次数等.系统预设一些基本的算法,按照教师选择的算法来提供对学习过程的总体评价.
3结束语
本系统可以为满足综合性课程中理论与实践相结合的要求提供过程监控和评价.在未来的工作中我们将进一步研究教学过程的信息化管理问题,着重通过建立教学过程模型来实施教学过程的管理.
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[5]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算
机科学与技术专业人才专业能力构成与培养[M].机械工业出版社,2010.
[6]StephenR.Schach著,邓迎春,韩松邓等译.软件工程面向对象和传
统的方法[M].机械工业出版社,2007.
[7]AdobeSystemsIncorporated.MacromediaFlash(SWF)andFlashVideo(FLV)FileFormatSpecificationVersion8[S].SanFrancisco.CA94103.
[8]AdobeSystemsIncorporated.FlashMediaServerUsersGuide[EB/OL]..省略,2005-3-7
[9]AdobeSystemsIncorporated.FlashMediaServerProduct[EB/OL].Introduce..省略,2005-3-7
[10]DanAdler.JAcOBdocument[EB/OL].jacobproject.省略,2007.