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ASP.NET MVC教学诊断系统的设计与实现

添加时间:2020/07/17 来源:浙江工业大学 作者:王桢毅
本文根据现下职业院校教学诊断的现状和面临的问题,结合学校现有的教学诊断数据,采用三位一体(师师评价、师生评教、生师评价)的模式进行分析研究。
以下为本篇论文正文:

摘 要

  近年来,随着国家教育部颁布了《关于建立职业院校教学工作诊断与改进工作制度的通知》,越来越多的学校参与到教学诊断与改进的工作中来。在互联网+的大背景下,传统的评价方式并不能很好地进行教学诊断。一方面由于传统教学诊断各个环节均由人工完成,耗费了大量时间及人力,效率低下且数据的统计和呈现十分困难。另一方面,传统的教学诊断基于单一维度进行,不能满足当下多维度诊断的需要。

  本文根据现下职业院校教学诊断的现状和面临的问题,结合学校现有的教学诊断数据,采用三位一体(师师评价、师生评教、生师评价)的模式进行分析研究。系统开发采用 ASP.NET MVC 模式和 Entity Framework,前端呈现使用bootstrap 框架和百度 Echarts 组件。最终设计并实现了教学诊断系统,该系统已经在嘉兴技师学院应用,增加了该校教学诊断的维度,为该校的教学诊断工作提高了效率。本文的主要工作和成果如下:

  1.针对学校原有教学诊断维度单一、诊断效率低下的问题,根据学校提供的教学诊断数据和学校信息化的业务需求,对系统进行需求分析,将系统分为三个模块进行设计实现,运行效果良好。

  2.根据学校提供的教学诊断数据和学校信息化的业务需求,对系统进行总体需求分析,将系统分为三个模块,其中学生信息、教师信息等基础数据由原有的数字校园接入,作为教学诊断中的基础数据。

  3.根据系统的总体需求分析,进行总体设计,分析了系统的功能结构和逻辑架构,确定系统基于 ASP.NET 的 MVC 设计模式作为框架,并借鉴传统三层架构思路。根据业务需求,对系统的三大模块进行具体设计,同时设计数据库表,并以 E-R 图进行说明。

  4.根据功能需求分析和系统设计,通过 Visual Studio 2012 工具进行系统开发。对三大模块进行了实现,并挑选部分功能进行详细说明。最后通过功能测试验证系统功能,确保系统部署上线后的可靠性。

  最后,本文设计并实现的教学诊断系统,实现了教学诊断的信息化,高效化。

  该系统的开发,简化了数据填报的流程,提升了数据呈现形式,最终为教学改进提供依据。实践证明,该系统能够满足学校进行教学诊断的需求,对于其它院校也具有一定适用性和借鉴性。

  关键词:ASP.NET MVC,教学诊断,实体框架,Echarts

教学诊断系统

ABSTRACT

  In recent years, with the promulgation of the "Notice on Establishing a System for Diagnosing and Improving the Teaching Work of Vocational Colleges", more and more schools have participated in the work of teaching diagnosis and improvement. In the context of the Internet +, traditional evaluation methods are not well diagnosed. On the one hand, because traditional teaching diagnosis is completed manually, it takes a lot of time and manpower, and the efficiency is low and the statistics and presentation of data are very difficult. On the other hand, traditional teaching diagnosis is based on a single dimension and cannot meet the needs of current multi-dimensional diagnosis.

  Based on the current situation and problems of teaching diagnosis in vocational colleges, this paper combines the existing teaching diagnostic data of the school and adopts the model of Trinity (teacher- teacher evaluation, teacher-student evaluation and student-teacher evaluation)。 The system development adopts ASP.NET MVC mode and Entity Framework, and the front-end rendering uses bootstrap framework and Baidu Echarts component. Finally, the teaching diagnosis system was designed and implemented. The system has been applied in Jiaxing Technician College, which increases the dimension of the school's teaching diagnosis and improves the efficiency of the school's teaching diagnosis. The main work and results of this paper are as follows:

  1. In view of the problem of the original teaching diagnosis dimension and low diagnostic efficiency of the school, according to the teaching diagnosis data provided by the school and the business needs of the school informationization, the system is analyzed for needs, and the system is pided into three modules for design and implementation.

  2. According to the teaching diagnosis data provided by the school and the business needs of the school informationization, analyze the overall needs of the system, and pide the system into three modules, in which the basic data such as student information and teacher information are accessed by the original digital campus. As the basic data in teaching diagnosis.

  3. According to the overall demand analysis of the system, the overall design is carried out, the functional structure and logical structure of the system are analyzed, and the MVC design pattern based on ASP.NET is determined as the framework, and the traditional three-tier architecture is used. According to the business needs, the three modules of the system are designed specifically, and the database table is designed and described by E-R diagram.

  4. System development through Visual Studio 2012 tools based on functional requirements analysis and system design. The three modules have been implemented, and some functions are selected for detailed description. Finally, the function of the system is verified by functional tests to ensure the reliability of the system after deployment.

  Finally, the teaching diagnosis system designed and implemented in this paper realizes the informationization and efficiency of teaching diagnosis. The development of the system simplifies the process of data filing, enhances the form of data presentation, and ultimately provides a basis for teaching improvement. Practice has proved that the system can meet the needs of teaching diagnosis in schools, and it has certain applicability and reference for other institutions.

  KEY WORDS: ASP.NET MVC, Teaching diagnosis, Entity Framework, Echarts

目录

  第一章 绪论

  1.1 研究背景和意义

  教学诊断是指通过全面、系统地了解教师的教学信息,发现教师在教学过程中存在的根本问题并提出解决问题的合适方案的一种活动[1].教育部办公厅 2015年 6 月 23 日颁布了《关于建立职业院校教学工作诊断与改进工作制度的通知》(教职成厅[2015]2 号文件,以下简称诊改通知),要求从"理顺工作机制"、"落实实体责任"、"分类指导推进"、"数据系统支撑"、"试行专业诊改"这五个主要任务出发,逐步在全国职业院校推进建立教学工作诊断与改进制度,全面开展教学诊断与改进工作[2].为落实诊改通知、进一步推动并指导地方和职业院校分层开展教学诊断与改进,教育部又发布《关于印发高等职业院校内部质量保证体系诊断与改进指导方案(试行)》启动相关工作的通知(教职成司函[2015]168 号) [3].2017 年 6月,教育部为贯彻《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》,落实诊改通知,发布教职成司函[2017]56 号通知《关于全面推进职业院校教学工作诊断与改进制度建设的通知》[4].一系列密集政策的出台,反映出教育部门对教学诊断与改进工作的高度重视[5].目前职业院校教学诊改工作呈现出以下四个特点:一是要充分发挥学校部门的主体作用。各级教育行政部门要统筹指导学校全面开展教学诊断与改进工作;二是明确重在改进的工作目标。职业院校教学诊改工作的立足点在于发现人才培养过程中存在的短板,探索改进的方法,从而促使培养质量的不断提升;三是强调政府、学校、专业机构和社会等多方参与、多元诊断。诊改通知中明确支持由行业牵头,以企业用人准则为依据设计诊断项目[6];四是更加突出数据系统的支撑作用。诊改通知明确提出要充分利用现代信息技术,加快推进信息化建设项目,为公共信息服务、培养工作分析、教育行政决策和社会舆论监督提供支撑[7].

  信息技术的持续高速发展引发各行各业产生巨大变革,同时为教育事业迎来发展机遇。随着移动互联网、大数据、云计算、物联网、人工智能等技术的不断发展,必将为教学诊改工作注入新活力。对于教学诊改而言,量化数据有利于提升教学诊断的准确性和科学性。通过将数据采集、汇总、整理,再进行统计、分析、提炼和挖掘,才能发现人才培养过程中存在的问题,进而诊断出问题产生的原因,确立改进目标、明确改进途径。利用数据分析、数据挖掘和人工智能等信息技术,还能从中挖掘规律,进一步指导教学诊改实践,从而促进教学质量螺旋上升[8].所以在职业院校教学诊改工作中,建立数据支撑系统和提升教育教学信息化水平是诊改的重要任务。

  教学诊改工作的前提是构建人才培养状态数据平台。虽然现存通用的教学诊断平台,如北京智启蓝墨信息技术有限公司开发的"蓝墨云班课"App、悉尼协议研究院开发教学诊改信息化平台,但是每所学校的办学条件、教学管理体系、人才培养模式、信息化建设水平等均由所不同,而职业院校又有其特殊性,所以亟待开发适合本校校情学情的教学诊断系统。微软公司推出的 ASP.NET MVC 技术是一个优秀的主流 Web 开发框架,广泛用于企业级开发。本文主要研究如何基于ASP.NET MVC 框架开发教学诊断系统,以期为学校开展自主教学诊断与改进工作提供数据支撑,为教育行政部门提供数据参考,为人才培养工作质量报告提供数据基础[9].通过对基础数据设置、学生选课管理、学生成绩管理与分析、教师课堂教学质量监督、学生在线评价等核心子模块自动采集数据、管理数据,对数据进行统计分析,实现对教学质量过程的监测和预警,为科学诊断人才培养工作状况与及时改进提供数据支撑[8],从而构建师生评价(教师对学生)、生师评价(学生对教师)、督导评价(教师对教师)三位一体的教学质量评价体系[10].

  1.2 国内外研究现状

  教学诊改工作的前提是建立教学诊断数据管理平台。相关调查研究表明,国内各高职院校在进行教学诊断与改进工作时遇到的最大困难是没有便捷的在线诊断平台[11].

  国外教学诊断研究比较重视科学化、现代化的诊断工具的开发。从二十世纪二、三十年代将课堂观察技术引入教育教学开始,国外教学诊断研究就一直致力于诊断工具的研制[12].美国教育部于 2012 年开展了一项耗资 2 亿美元的教育大数据行动,该行动旨在通过大数据分析来对教育进行改善。美国教育部门采用大数据技术完成了"学习分析系统"的制作。"学习分析系统"集数据挖掘、模化和案例运用于一身,旨在向教育工作者提供学生怎样的状态才能够学习的更多、更好、更精确的信息。例如学生成绩不好的原因是否源于周围环境分心;期末考试不合格,是因为学生没有掌握本学期学习内容还是因为病假太多的缘故等等。

  加拿大教育科技公司"渴望学习"面向加拿大和美国共计 1000 多万名高校学生推出"学生成功系统".该系统通过监控学生阅读数字材料、提交数字作业、在线完成测验,能够让该程序有效、系统地分析学生的数据,老师透过数据分析就能及时诊断问题产生的原因,提出改进建议,预测学生课程成绩[13].

  国内运用信息技术辅助教学诊断也不乏其例。北京智启蓝墨信息技术有限公司研发了移动教学平台"蓝墨云班课"App."云班课"App 的功能与特点符合教学诊断与改进中强调的要对学生学习过程进行评价,将定量评价与定性评价相结合。随着优质校和教学诊改工作的全面深入,由悉尼协议研究院和北京中唐方德联合开发的教学诊改平台已上线。诊改平台将整合学校现有资源,融合管理流程,发挥学校教师梯队的积极性,建设 "学校、专业、课程、教师、学生"等全方面网络化的,具有诊断和预警功能的数字化质量管理数据平台[14].同时可以分析诊改中五横、五纵的工作数据,为五横、五纵全员诊改提供数据分析与改进平台。

  一些地方职业院校也在组织校内力量积极开发教训诊断评价系统。如重庆城市职业学院基于 PHP 技术开发出学生职业能力与教学质量评价平台,从构建"三全一多"教学质量监控体系,实现了教学效果、学生职业能力评价的适时、动态的数据采集,对人才培养全过程进行适时监控,保障了教学规范运行[15].

  由此可见,国外发达地区已经采用大数据分析技术进行教学诊断,诊断依据涵盖了学生阅读、作业、测试等多个维度,实现了教学诊断的信息化、数据化。

  而国内教学诊断受制于信息技术,起步较晚。现有的信息技术辅助教学诊断的平台大多数应用于课堂教学,或者在线测试,对于教学诊断仅仅依靠课堂或者考试是远远不够的。虽然已经有专家提出三位一体的评价模式,但目前并没有与此对应落地的教学诊断系统。

  1.3 研究目的

  由于我国信息技术起步较晚,用于教育的信息技术起步更晚,教学诊断基本依靠传统的听评课模式进行。随着现代信息技术的飞速发展,国家对于信息化、数字化的大量人力、物力投入和支持,传统的教学诊断模式已经无法适应现下的教育。现在虽然也有一些公司与学校设计了各类教学诊断系统,但基本都以在线考试或者课堂教学诊断为主。这些系统的出发点都是为教学服务,而不是为诊断服务。而且每个学校都有不同的教学诊断方式和方法,普教类的学校诊断方式和方法相对来说共性较强,而职业院校或者高校有其特有的诊断模式。也就是说,现有的教学诊断系统并没有多维度的综合评价,也没有一套系统能够对所有学校具有普适性。

  为学校能够更好地进行教学诊断,教学诊断系统是信息化、大数据时代下为学校教学提供诊断服务的必然产物,它不仅能够为教学进行数据化、科学化的诊断,还能够减少大量的人力和物力损耗,它较强的数据分析和报表呈现给教学诊断提供了科学化的依据,进一步落实教育部对于教学诊断的要求,最终促进教学质量的提高。

  通过本文研究,可以实现部分职业院校对于教学诊断所采用的三位一体评价模式,同时将学校原有的数字校园系统数据库进行连接,实现数据互联互通,服务于教学诊断。

  1.4 研究内容及论文结构

  本文是在嘉兴技师学院数字校园项目的基础上,根据该校的业务需求研究并开发的教学诊断系统。系统采用 ASP.NET MVC 的框架,进行 B/S 架构[16],通过Entity Framework 实体框架与数据库交互。在系统的呈现模式上,使用百度的Echarts 图表,通过图表进行直观呈现。

  本文研究的主要内容有:

  1)依据学校的教学诊断现状,对诊断业务进行深入研究和探讨,对系统的需求不断分析和明确。从系统的功能性需求和非功能性需求两个方面进行,特别采用了三位一体的评价模式(教师评学生、学生评教师、教师评教师)进行评价,从各个维度采集数据形成图表。

  2)从系统设计方面,对系统进行整体规划,从系统的架构、安全性、易实现性等方面分析后,确定采用 ASP.NET MVC 框架[17],并采用 B/S 的架构模式。对三个子系统分别进行分析设计,明确各子系统的功能需求,彼此的相关性。同时,在原有数字平台已经有了相应基础数据库的基础上,对于教学诊断功能所使用的数据库进行详细设计。

  3)从技术层面来说,采用 SQL Server2012 数据库,与数据库的交互使用 EntityFramework.再往上分析了系统的技术架构,包括持久层、控制层、模型层和视图层。在系统最表的视图层,采用了百度的 Echarts 图表设计插件,对数据更好地进行呈现。最后对系统进行各方面的测试。

  本文的结构安排如下:

  第一章绪论,简要介绍教学诊断系统的研究背景及意义,国内外研究现状,以及从业务分析、系统设计、技术层面明确本文主要的研究内容,对本文的整体结构进行简要说明。

  第二章关键技术,就教学诊断系统所用到的相关技术知识进行简要介绍,主要包含 ASP.NET MVC 框架,Entity Framework 实体框架,百度 Echarts 图表制作插件。

  第三章需求分析,从功能性需求和非功能性需求两方面进行分析,功能性需求主要是跟业务部门沟通明确后确定的系统功能分析,系统包含哪些功能,哪些模块等。非功能性需求主要考虑系统的界面、性能、安全三个方面,简单来说就是安全是基础、性能是保障、操作简便是提升。

  第四章系统设计,明确了需求之后,限于篇幅原因,对三个子系统中相关性较强的模块进行详细的设计分析,分析结果通过流程图、时序图等进行说明。最后对数据库进行详细设计,配以实体关系图和 E-R 图说明,并给出部分关键性的数据表和结构。

  第五章系统实现,设计完成后,对系统进行实现,配以相关实现后的界面截图和关键类接口进行说明。最后对系统完成后的测试结果简单描述,对于测试后发现的问题作为下一步改善的目标。

  1.5 本章小结

  本章从政策文件到现实意义,分析了教学诊断与改进工作对于职业院校确保人才培养质量所起的重要作用。互联网+背景下,开发校本教学诊断系统对院校开展自主教学诊断的支撑作用。同时,对本文的研究内容进行说明,并介绍本文的整体结构。










  第二章 系统关键技术介绍
  2.1 ASP.NET MVC 框架
  2.1.1 MVC 设计模式介绍
  2.1.2 ASP.NET MVC 概述
  2.1.3 ASP.NET MVC 运行原理
  2.1.4 ASP.NET MVC 特色和优势

  2.2 实体框架
  2.2.1 实体框架概述
  2.2.2 实体框架的工作原理
  2.2.3 实体框架优缺点分析
  2.3 百度 Echarts
  2.3.1 Echarts 概述
  2.3.2 Echarts 优缺点分析
  2.4 本章小结

  第三章 系统需求分析
  3.1 需求概述
  3.2 需求分析
  3.2.1 功能需求分析
  3.2.2 系统非功能性需求分析
  3.3 可行性分析
  3.4 本章小结

  第四章 教学诊断系统设计
  4.1 系统总体设计
  4.1.1 系统总体设计目标
  4.1.2 系统体系架构设计
  4.1.3 网络拓扑结构设计

  4.2 系统详细设计
  4.2.1 师师评价模块
  4.2.2 师生评价模块
  4.2.3 生师评价模块

  4.3 数据库设计
  4.3.1 数据库概念设计
  4.3.2 数据逻辑结构设计
  4.3.3 实体关系图设计
  4.4 本章小结

  第五章 教学诊断系统的实现
  5.1 系统实现总体概述
  5.1.1 系统开发环境
  5.1.2 系统运行环境
  5.1.3 系统总体架构
  5.2 系统持久层实现

  5.3 系统数据层实现
  5.3.1 师师评价模块实体类
  5.3.2 师生评价模块实体类
  5.3.3 生师评价模块实体类
  5.4 系统控制器层实现
  5.4.1 路由控制

  5.4.2 功能模块控制器实现
  5.5 视图层设计与实现
  5.6 系统测试
  5.6.1 测试方法
  5.6.2 功能测试
  5.7 本章小结

第六章 总结与展望

  6.1 结 论

  本文设计的教学诊断系统已经初步开发完成,且功能达到了预期效果,各方面运行良好。教学诊断系统的设计和实现,对于学校的教学诊断和改进具有十分重要的意义。本文在教学诊断系统的设计与实现过程中,首先对学校的需求进行分析,之后从技术上和功能上对整个系统框架进行架构,接着进行各具体模块的设计以及数据库的设计,最后实现系统并进行功能测试。

  针对本次开发,介绍了所用到的技术和使用环境,并对关键性技术进行了分析。本系统采用的是 ASP.NET 技术,使用 MVC 框架,用到的 Visual Studio2012编辑器,最大优点在于开发界面的友好性以及功能的可操作性。在与数据库的交互中,采用了 Entity Framework,尽量做到敏捷开发,大量地节省了对数据库的开发时间。在前端界面中采用了 bootstrap 框架和百度 Echarts,能够在较短的时间里形成对用户相对友好的界面,实现操作便利性。在开发中分析需求并设计时,画了一系列的拓扑图、用例图、流程图、实体关系图、时序图等,限于篇幅原因仅展现了一小部分。设计时将整个教学诊断系统划分为 3 个模块,通过合理的设计在一定程度上降低了系统间的耦合度。在整个设计过程中,提升了本人对系统的整体设计能力以及开发过程中的编程能力,积累了开发经验。

  6.2 展 望

  虽然本系统的设计开发取得了良好的效果,业务需求得到了较好的满足,但还存在着一些问题,这里对以下几个方面的问题进行分析:

  1)前期需求调研时,学校教师不能很好地给出确定需求,在分析时由于时间精力管理也没有再次进行沟通,导致开发后部分功能并不能满足校方要求。这部分的功能,需要在后期版本更迭中去进行修正。

  2)系统在开发过程中,限于技术水平和开发时间等因素,有些模块中的算法优化做得不够好,特别是大量并发访问出现时不能很好地应对。在后续优化过程中,要特别注意异步并发等技术的使用,尽量优化短时间内大量访问的情况。

  3)在系统开发初期明确 MVC 框架,严格将三层分离开来,但在后期的持续开发中,有时候图便捷,部分模块中出现了 VIEW 直接调用数据库的情况,非常不利于二次开发扩展,也提高了系统的耦合性,在以后的开发中要引以为鉴。

  在该诊断系统的后期改进中,将逐步加入大数据分析功能,进行数据清洗,去除掉无效数据,让评价诊断更加客观。

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致 谢

  经过五年的学习和研究,在职研究生学习已经接近了尾声。在浙工大上课学习的两年时间里,接触到了很多本科时期未涉及的知识,也结识了许多优秀的老师和同学。虽说在工作的同时要放弃休息时间去参加研究生课程的学习比较辛苦,但收获良多是不言而喻的。在后两年的系统设计,论文撰写过程中,得到了导师以及许多同事朋友的帮助。在论文完成之际,对这四年时间里,给予我帮助的老师同学朋友们表示最衷心的感谢!

  在此,我要深深感谢钱丽萍教授。钱老师平日里工作繁忙,休息时间还要照顾小孩,但都尽量挤出时间为我答疑解惑,从开始选题,到开题报告,再到中期检查,以及后期的论文审核,整个过程中都给予我悉心的指导。钱老师的学术造诣颇深,在指导过程中往往能够一针见血指出问题所在。接受钱老师的指导往往能够让我茅塞顿开,再次感谢钱老师!

  同时还要感谢浙工大这四年里所有的老师,为我打下了计算机专业的基础知识。还有班主任王炳忠老师以及方蕾老师,都能够及时提醒同学们上交材料,悉心指导。最后还要感谢在论文撰写过程中帮助我的同学们和同事们,让我少走了很多弯路。正是有了大家的帮助、支持和鼓励,我才能顺利完成此次论文设计。

  最后,感谢参与评审的专家和答辩老师们,你们的意见令本文更加完善,向你们的专业水平和辛勤劳动致敬!

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