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摘 要：研究开发基于AJAX采用B/S三层结构模式设计的实验开放教学管理系统，介绍了系统的主要功能和多课程混合选课、项目分组选课等创新功能，并分析了系统的实践运行效果以及实验开放教学管理所取得的效果。
关键词：AJAX；大学物理实验；开放教学管理系统
中图分类号:G434文献标识码:A
Exploration of Open Experimental Teaching Based on AJAX
CHEN Xin-yao，CHEN Jin-tai，Chen Ming-shun
(Physical Experiment Center，School of Sciences，Jimei University，Fujian Xiamen 361021)
Key words: AJAX；open experimental teaching；exploration
随着教学改革的推进，各高校都在积极探索并实践适合自身特点的实验开放教学模式，以突破传统实验教学模式的困境和适应学生个性化的自主选课需求。本文就此问题进行探讨。项目开放和时间开放是对开放教学的基本要求[1]；由于不同专业对课程、项目、学时的要求各不相同，且存在一定的交叉，因此还必须实现多课程混合开放、项目分组选课等的要求。
目前的网络开放教学管理系统大多采用传统Web应用模式，即用户每次提交表单就向服务器发送一个请求，服务器接收并处理表单后返回一个新的网页，这种模式效率低、浪费网络带宽资源和时间。AJAX是Web2.0的核心之一，在浏览器和服务器之间，使用异步数据转换，允许客户端浏览器向服务器索取少量数据而非整个网页，使应用程序更加高效、迅捷和人性化。
1 AJAX概述
1.1AJAX定义
AJAX（Asynchronous JavaScript And XML，异步的JavaScript和XML）由Jesse James Garrett在2005年2月首次提出。AJAX不是一种技术，实际上，它是由几种蓬勃发展的技术以新的强大方式组合而成，AJAX包含：
(1)基于Web标准XHTML+CSS的表示；
(2)使用DOM进行动态显示及交互；
(3)使用XML和XSLT进行数据交换及相关操作；
(4)使用XMLHttpRequest进行异步数据查询、检索；
(5)使用JavaScript将所有的内容绑定在一起。[2]
1.2AJAX对比传统Web应用模式的优势
传统的Web应用程序是当用户提交表单时向Web服务器发送一个请求，服务器接收并处理表单，然后返回一个新的HTML网页，如图1“传统Web应用模式”所示。此做法会重新下载大量重复的数据，浪费了网络带宽和服务器资源，并使用户经常处于长时间等待的状态，可交互性和用户体验差。
与传统Web应用模式不同，AJAX异步交互模式在客户端与服务器端之间加了一个AJAX引擎，如图1“AJAX异步交互模式”所示。它使用SOAP或其他一些基于XML的Web Service接口，并在客户端采取JavaScript处理来自服务器的响应。AJAX异步交互模式的主要优势在于：
(1)优化数据传输，减少不必要的数据往返而减少了带宽占用，缩短了等待时间；
(2)通过异步交互模式，不刷新页面的情况下维护数据，实现快速响应，增强了可交互型，提升用户体验；
(3)AJAX引擎在客户端运行，分担了服务器的工作，降低了服务器负载。
将AJAX应用在网络教学管理系统中，将有效地提升系统的可交互性和用户体验、降低服务器负载、提高服务器及网络的安全性，保障系统安全、高效、稳定地运行。
2 基于AJAX的实验开放教学管理系统
2.1系统开发技术特点
本系统软件架构采用基于AJAX的B/S三层结构模式设计。服务器端应用程序采用ASP.NET 2.0编程技术；数据库使用SQL Server2005，数据库操作全部采用存储过程设计；客户端页面设计完全符合XHTML 1.0和CSS 2.0标准，兼容IE6/7/8、Firefox、Opera、Chrome、Safari等所有的主流浏览器。
基于AJAX的B/S三层结构模式如图2所示，程序设计主要思想是：
(1)用户界面层
用户界面层呈现在客户端浏览器，浏览器通过AJAX引擎与服务器层进行数据交换。客户端JavaScript程序执行数据的格式化输入输出。
(2)服务器层
在服务器层由ASP.NET 2.0程序执行接收客户端的请求，与数据库层进行数据交换并返回给客户端AJAX引擎XML数据。
(3)数据库层
数据库层主要完成数据的存储、检索、管理和维护等工作。数据库系统使用SQL Server 2005，数据库的所有操作均通过预编译的存储过程执行，保障了数据完整性及数据安全，提高数据库的执行效率。
采用基于AJAX的B/S三层结构模式设计，使系统程序具有安全、稳定、高效、简便和人性化等特点，降低了服务器的负载，提高了服务器的稳定性和安全性。同时客户端界面也更加友好，操作响应迅速，提升了可交互性和用户体验。
2.2系统体系结构
从用户角色分类，实验开放教学管理系统主要分学生用户、教师用户和管理员用户三类角色，他们对应的功能如图3所示，主要包含课程管理、项目管理、教师任课管理、学生选课及管理、成绩管理与查询、各项统计分析报表功能、考试网上抽签功能等。
2.3系统主要创新功能介绍
由于不同专业对课程、项目、学时的要求各不相同，且存在一定的交叉，系统还实现了多课程混合开放、项目分组选课以及使系统具有广泛普适性的创新功能：
(1)完善的选课参数设置、项目分组选课控制
系统可以设置选课数的范围、选课时间间隔、允许学生选课/取消选课的时间，实现项目分组选课控制，使学生的选课更加科学合理，使学生能够更加全面、深入地掌握实验知识和基本实验技能。如图4所示为系统学生选课界面的截图（网址http://pec.jmu.edu.cn）。
(2)多课程混合选课控制
学校同时为不同层次、不同专业的学生开设不同的实验课程，每个课程的要求各不相同，多课程混合选课控制实现了不同课程的学生能同时选做相同的项目，促进不同层次学生间的学习交流，提高了仪器的利用率。
(3)多种可灵活自定义的功能
可自定义的记分制式（如：百分制、等级制、通过制、及格制等）、特殊分数（可设置表示缺做实验、缺交报告或其他情况的特殊分数）、项目评分细则（如：预习10%、操作40%、报告50%，系统可自动计算总分），使程序具有广泛的普适性。
(4)可直接输入成绩条件判断和成绩计算公式
可使用各项成绩（如：加权平均成绩、考试成绩、总评成绩等）、选课数和特殊分数的数量等变量，通过使用编程语言的条件判断语句（如：if … else …等）直接输入成绩计算公式，实现对学生选课和成绩的奖惩措施计算。
(5)可直接生成如Excel的柱型图表功能
能对学生成绩（每一项目的成绩、平时成绩、考试成绩、总评成绩）、选课、仪器使用情况、教师工作量等进行统计分析并生成柱型图报表。
(6)适用于开放选课的考试网上抽签功能
实施开放教学之后，每个学生的选课各不相同，这为考试抽签带来很大的困难。此功能实现了适用于开放教学的考试网上抽签，即学生抽得的签所代表的实验一定是学生选做过的实验。
2.4系统实践运行效果分析
该系统自2006年2月开始实践运行以来，在集美大学全校范围内对26个专业2600多学生按不同层次要求开设大学物理实验Ⅰ、大学物理实验Ⅱ和大学物理实验Ⅲ等三个课程进行混合开放教学，总共开放30多个项目，将所有开放时间对所有课程开放。如图5所示，对三个课程的学生选课数进行分析，教学大纲要求学生选做8个项目即可，但绝大部分学生都选做了多于8个项目，平均每个学生多做3个项目。促进了学生对物理实验课程的兴趣，激发了学生的学习热情，有效地加强了对学生实验技能的培养。实践表明该系统运行状况良好，运行稳定、安全可靠、管理效能高。
3 结束语
将AJAX应用到实验开放教学管理系统中，提升了系统的可交互性和用户体验。该系统具有用户权限控制完善、数据结构设计合理、程序代码优良、用户界面友好和管理效能高等特点。系统运行安全、稳定、高效。充分展示AJAX作为Web 2.0核心之一的魅力。
参考文献：
[1]陈小凤，孔祥翔，周立新.东南大学物理实验开放教学简介[J].物理实验, 2002，22（4）：22-25.
关键词：AJAX；大学物理实验；开放教学管理系统
中图分类号:G434文献标识码:A
Exploration of Open Experimental Teaching Based on AJAX
CHEN Xin-yao，CHEN Jin-tai，Chen Ming-shun
(Physical Experiment Center，School of Sciences，Jimei University，Fujian Xiamen 361021)
Key words: AJAX；open experimental teaching；exploration
随着教学改革的推进，各高校都在积极探索并实践适合自身特点的实验开放教学模式，以突破传统实验教学模式的困境和适应学生个性化的自主选课需求。本文就此问题进行探讨。项目开放和时间开放是对开放教学的基本要求[1]；由于不同专业对课程、项目、学时的要求各不相同，且存在一定的交叉，因此还必须实现多课程混合开放、项目分组选课等的要求。
目前的网络开放教学管理系统大多采用传统Web应用模式，即用户每次提交表单就向服务器发送一个请求，服务器接收并处理表单后返回一个新的网页，这种模式效率低、浪费网络带宽资源和时间。AJAX是Web2.0的核心之一，在浏览器和服务器之间，使用异步数据转换，允许客户端浏览器向服务器索取少量数据而非整个网页，使应用程序更加高效、迅捷和人性化。
1 AJAX概述
1.1AJAX定义
AJAX（Asynchronous JavaScript And XML，异步的JavaScript和XML）由Jesse James Garrett在2005年2月首次提出。AJAX不是一种技术，实际上，它是由几种蓬勃发展的技术以新的强大方式组合而成，AJAX包含：
(1)基于Web标准XHTML+CSS的表示；
(2)使用DOM进行动态显示及交互；
(3)使用XML和XSLT进行数据交换及相关操作；
(4)使用XMLHttpRequest进行异步数据查询、检索；
(5)使用JavaScript将所有的内容绑定在一起。[2]
1.2AJAX对比传统Web应用模式的优势
传统的Web应用程序是当用户提交表单时向Web服务器发送一个请求，服务器接收并处理表单，然后返回一个新的HTML网页，如图1“传统Web应用模式”所示。此做法会重新下载大量重复的数据，浪费了网络带宽和服务器资源，并使用户经常处于长时间等待的状态，可交互性和用户体验差。
与传统Web应用模式不同，AJAX异步交互模式在客户端与服务器端之间加了一个AJAX引擎，如图1“AJAX异步交互模式”所示。它使用SOAP或其他一些基于XML的Web Service接口，并在客户端采取JavaScript处理来自服务器的响应。AJAX异步交互模式的主要优势在于：
(1)优化数据传输，减少不必要的数据往返而减少了带宽占用，缩短了等待时间；
(2)通过异步交互模式，不刷新页面的情况下维护数据，实现快速响应，增强了可交互型，提升用户体验；
(3)AJAX引擎在客户端运行，分担了服务器的工作，降低了服务器负载。
将AJAX应用在网络教学管理系统中，将有效地提升系统的可交互性和用户体验、降低服务器负载、提高服务器及网络的安全性，保障系统安全、高效、稳定地运行。
2 基于AJAX的实验开放教学管理系统
2.1系统开发技术特点
本系统软件架构采用基于AJAX的B/S三层结构模式设计。服务器端应用程序采用ASP.NET 2.0编程技术；数据库使用SQL Server2005，数据库操作全部采用存储过程设计；客户端页面设计完全符合XHTML 1.0和CSS 2.0标准，兼容IE6/7/8、Firefox、Opera、Chrome、Safari等所有的主流浏览器。
基于AJAX的B/S三层结构模式如图2所示，程序设计主要思想是：
(1)用户界面层
用户界面层呈现在客户端浏览器，浏览器通过AJAX引擎与服务器层进行数据交换。客户端JavaScript程序执行数据的格式化输入输出。
(2)服务器层
在服务器层由ASP.NET 2.0程序执行接收客户端的请求，与数据库层进行数据交换并返回给客户端AJAX引擎XML数据。
(3)数据库层
数据库层主要完成数据的存储、检索、管理和维护等工作。数据库系统使用SQL Server 2005，数据库的所有操作均通过预编译的存储过程执行，保障了数据完整性及数据安全，提高数据库的执行效率。
采用基于AJAX的B/S三层结构模式设计，使系统程序具有安全、稳定、高效、简便和人性化等特点，降低了服务器的负载，提高了服务器的稳定性和安全性。同时客户端界面也更加友好，操作响应迅速，提升了可交互性和用户体验。
2.2系统体系结构
从用户角色分类，实验开放教学管理系统主要分学生用户、教师用户和管理员用户三类角色，他们对应的功能如图3所示，主要包含课程管理、项目管理、教师任课管理、学生选课及管理、成绩管理与查询、各项统计分析报表功能、考试网上抽签功能等。
2.3系统主要创新功能介绍
由于不同专业对课程、项目、学时的要求各不相同，且存在一定的交叉，系统还实现了多课程混合开放、项目分组选课以及使系统具有广泛普适性的创新功能：
(1)完善的选课参数设置、项目分组选课控制
系统可以设置选课数的范围、选课时间间隔、允许学生选课/取消选课的时间，实现项目分组选课控制，使学生的选课更加科学合理，使学生能够更加全面、深入地掌握实验知识和基本实验技能。如图4所示为系统学生选课界面的截图（网址http://pec.jmu.edu.cn）。
(2)多课程混合选课控制
学校同时为不同层次、不同专业的学生开设不同的实验课程，每个课程的要求各不相同，多课程混合选课控制实现了不同课程的学生能同时选做相同的项目，促进不同层次学生间的学习交流，提高了仪器的利用率。
(3)多种可灵活自定义的功能
可自定义的记分制式（如：百分制、等级制、通过制、及格制等）、特殊分数（可设置表示缺做实验、缺交报告或其他情况的特殊分数）、项目评分细则（如：预习10%、操作40%、报告50%，系统可自动计算总分），使程序具有广泛的普适性。
(4)可直接输入成绩条件判断和成绩计算公式
可使用各项成绩（如：加权平均成绩、考试成绩、总评成绩等）、选课数和特殊分数的数量等变量，通过使用编程语言的条件判断语句（如：if … else …等）直接输入成绩计算公式，实现对学生选课和成绩的奖惩措施计算。
(5)可直接生成如Excel的柱型图表功能
能对学生成绩（每一项目的成绩、平时成绩、考试成绩、总评成绩）、选课、仪器使用情况、教师工作量等进行统计分析并生成柱型图报表。
(6)适用于开放选课的考试网上抽签功能
实施开放教学之后，每个学生的选课各不相同，这为考试抽签带来很大的困难。此功能实现了适用于开放教学的考试网上抽签，即学生抽得的签所代表的实验一定是学生选做过的实验。
2.4系统实践运行效果分析
该系统自2006年2月开始实践运行以来，在集美大学全校范围内对26个专业2600多学生按不同层次要求开设大学物理实验Ⅰ、大学物理实验Ⅱ和大学物理实验Ⅲ等三个课程进行混合开放教学，总共开放30多个项目，将所有开放时间对所有课程开放。如图5所示，对三个课程的学生选课数进行分析，教学大纲要求学生选做8个项目即可，但绝大部分学生都选做了多于8个项目，平均每个学生多做3个项目。促进了学生对物理实验课程的兴趣，激发了学生的学习热情，有效地加强了对学生实验技能的培养。实践表明该系统运行状况良好，运行稳定、安全可靠、管理效能高。
3 结束语
将AJAX应用到实验开放教学管理系统中，提升了系统的可交互性和用户体验。该系统具有用户权限控制完善、数据结构设计合理、程序代码优良、用户界面友好和管理效能高等特点。系统运行安全、稳定、高效。充分展示AJAX作为Web 2.0核心之一的魅力。
参考文献：
[1]陈小凤，孔祥翔，周立新.东南大学物理实验开放教学简介[J].物理实验, 2002，22（4）：22-25.