海洋地理信息系统教学资源平台的设计和实现.pdf

海洋信息服务 摘要：针对海洋地理信息系统课程的教学情况，为克服课程学习的资源限制，开发构建了 海洋地理信 息系统教学资源平台 。该网络课程是以 现代远程教育规范 的指标体系为参照，以计算机网络技术和 多媒体技术为手段，采用三维动画技术、在线交互技术及在线组题等多种技术，基于.NET 平台，用 Visual C# 语言开发和构建而成，实现了在线答疑、在线组题和测试、视频教学、特色实验以及学生带赛 案例分析等其它教学资源展示和共享功能，内容丰富，是具有重要意义的互动式教学资源平台。着重介绍 了平台的具体设计及其关键技术的实现。 关键词：海洋地理信息系统；教学资源平台；网络课程；在线答疑；在线组题 海洋地理信息系统教学资源平台 的设计和实现 柳诚, 柳林, 李嘉靖, 王小鹏, 李万武 (山东科技大学 测绘科学与工程学院青岛市266590) 收稿日期： 2014-08-25 海洋地理信息系统是地理信息系统的一门分 支学科1， 是以海底、水体、海表面、大气及海岸 带人类活动为研究对象， 通过开发利用地理信息 系统的空间海洋数据处理、GIS 和制图系统集成、 三维数据结构、海洋数据模拟和动态显示等功 能， 为各种来源的数据提供协调坐标、存储和集 成信息等工具， 其在海洋科学上的使用可大大提 高海洋数据的使用率和工作效率， 并改善海洋数 据的管理方式2-3。随着该学科的发展，迫切需要 培养相关方面的人才，而在人才培养过程中，如 何更快更好地帮助学习者学习海洋地理信息系统 这门课程，成为了我们研究的内容，一个高效且 具有创新性的教学资源平台的建设成为了一种新 的需求。 传统海洋地理信息系统学习方式，主要以学 生课本学习以及教师课堂授课为主，但课本内容 无法达到很全面，例如作品案列、视频展示等教 学资源有限，且受教师课上讲解时间的限制，所 以学生学习该门课程的效果也会受到一定的限 制，因此，我们研发了海洋 GIS 教学资源平台， 目的是为教师提供教学资源，为学生提供在线自 主学习平台4。 1教学资源平台设计 1.1总体设计 平台总体设计分为 3 部分，用户层、逻辑层 及数据层，总体设计图如图 1 所示。 1.2功能设计 海洋地理信息系统 网络课程平台的主体 包含 11 个主菜单，31 个子菜单，教学课件 13 个，教学视频 9 个，动静态专用教学图片 200 余 个，11 个课程实验，实验数据 100 余兆，模拟 试题 3 套，单元测试 4 套，题型测试 150 套。 网站数据量大，可以在网站上学到的内容相比 于课堂要更加丰富生动,平台功能架构设计图如 图2 所示。 1 海 洋 信 息海 洋 信 息 2关键技术 2.1动画制作技术 平台动画采用 Flash 技术制作，利用 Adobe Flash CS3 Professional 软件将静态图片一帧一帧在 短时间内连接起来，更能充分体现出动态效果和 抽象原理，适合于抽象教学内容为主的课程。图 3 所示为动画展示模块。 2.2在线交互技术 平台在线交互功能采用 Microsoft SQL Server 2008 管理试题库和在线答疑数据，通过 ADO 技 术实现用户与数据服务器的交互，实现题库的录 入、管理、输出，以及用户的注册、登录、管理 员的管理等。图 4 为在线交互技术实现的在线交 流功能展示图。 2.3在线组题技术 平台的在线组题是利用异步回调技术，实现 服务器与客户端的数据交互，完成对数据服务器 的访问。根据题库的题量以及客户所需的题型、 题量，采用随机算法生成满足限制条件的试题， 在客户访问页面显示。试题生成后，系统提供打 印功能，通过特定算法实现网页页面格式到 word 模式的转换，建立生成一个按标准试卷格式排版 完成的 word 文档，方便用户打印使用5。图 5 为 在线组题功能展示图 图 1平台总体设计图 学生用户 在线组题 算法 教师用户 用户层 Internet 网络 普通用户 .Net Framework SQL Server 教学资源数据 用户信息数据 在线交流数据 逻辑层 数据层 三维动画 展示方法 在线交流 技术 图 2平台功能架构设计图 课 程 概 况 网 络 课 程 教 学 资 源 理 论 教 学 实 验 教 学 实 践 教 学 课 程 建 设 教 师 风 采 考 试 考 核 学 习 论 坛 后 台 登 录 海洋 GIS 教学资源平台 图 3动画展示模块 2 图 4在线交流功能实现 图 5在线组题功能实现 海洋信息服务3 海 洋 信 息海 洋 信 息 图 6平台主界面图 3教学资源平台的实现 海洋 GIS 教学资源平台是按照时下比较流行 的 DIV+CSS+Ajax 建立网站的方法进行设计6， 整 个网络课程的拓展和升级易于实现，配合应用于 前台的 JavaScript 脚本语言，使得客户端的响应 速度较快7， 也能够适应大部分运行平台，采用了 三维动画技术、在线交互技术、在线组题、 VS2010 等诸多新技术，基于.NET 平台，用 Vi sual C# 语言通过 VS2010 开发和构建，实现了在 线答疑、在线组题和测试、视频教学、特色实验 以及学生带赛案例分析等其它教学资源展示和共 享功能。 ASP.NET 是一种面向对象的编程，是微软对 ASP 的升级。它将程序代码和 HTML 代码分开， 从而使网页设计和程序编写独立出来，使得程序 的编写更加清晰。同时 ASP.NET 支持 C#、VB. net 等高级语言，并提供了大量的服务器控件， 从而使程序的编写更加简单、灵活8。 本系统基于 ASP.NET 技术按照严格的三层架 构实现。在数据层，借助 ASP.NET 强大的数据访 问功能实现用户信息、教学资源数据、在线交流 数据的查询、存储等操作。在表现层，ASP.NET 灵活的服务器控件以及 JavaScript 技术完美的结 合，为不同角色用户提供不同的用户界面9-10， 实 现的界面如图 6 所示。平台部分代码如下： public class dalselections 4 （下转第 12 页） SqlConnection conn = null； public List getall1 （ ） string connstr = ConfigurationManager. ConnectionStrings “constr” .ConnectionString； conn = new SqlConnection （ connstr ） ； SqlCommand cmd = new SqlCommand （ “” ， conn ） ； cmd.CommandText = “SELECT * FROM Table_Choice ” ； try conn.Open （ ） ； SqlDataAdapterap=newSql DataAdapter （ ） ； ap.SelectCommand = cmd； DataSet st = new DataSet （ ） ； ap.Fill （ st ） ； cmd.Parameters.Clear （ ） ； List list = ConvertHelper.ConvertToList （ st.Tables 0 ） ； return list； finally conn.Close （ ） ； 4平台功能特色及效果评价 海洋地理信息系统教学资源平台与以往教学 平台相比具有以下功能及特色： （ 1 ） 海洋地理信息系统教学资源平台的课程 涵盖广泛、内容丰富、体系完整、立体感较强。 （ 2 ） 海洋地理信息系统教学资源平台从“空 间分析”和“三维可视化”着眼，将重点知识内 容寓于动画和视频中，形象直观、简单易懂。 （ 3 ） 海洋地理信息系统教学资源平台提供了 师生之间在线交流平台，互动性好、方便快捷。 （ 4 ） 海洋地理信息系统教学资源平台实现了 在线组题和在线测试功能，根据试卷的题型要求 编程实现了基于题库的在线随机组题功能。 （ 5 ） 海洋地理信息系统教学资源平台增加特 色实验和项目演示等功能，就重点实验及科研项 目成果进行演示，演示效果生动流畅，体现了理 论和实践相结合、教学和科研相结合的新理念。 该平台以“海洋地理信息系统网络课程”形 式参赛，获第十三届全国多媒体课件大赛一等 奖。平台中“GIS 空间分析”的视频教学获全国 微课赛三等奖和最佳人气奖，以该平台为主体的 教学成果获山东科技大学教学成果一等奖及山东 省教学成果二等奖。 5结语 海洋地理信息系统网络课程是一款教学资源 性平台网站，平台从理论教学设计、PPT 课件设 计、讲课实况录像、实验指导视频、学生带赛案 例分析、在线组题和测试、师生交互等方面对地 理信息系统原理与应用展开教学活动，并提供相 关下载。与以往教学平台相比，添加了相关课程 的视频、动画库、特色实验、学生作品展示板、 随机组题及在线测试等多种教学模块，教学内容 科学完整，教学设计新颖有创意，技术性艺术性 水平高。该平台还实现了师生之间的远程在线互 动以及论坛留言功能，更高效地辅助学生学习海 洋地理信息系统课程，具有较高的应用价值。今 后将不断完善平台内容，提供更多教学资源，使 该平台成为海洋地理信息系统课程的主导教学资 源平台。 参考文献： 1黄杏元. 地理信息系统发展趋势J. 地理学报， 1989， 44 （2） ： 230-236. 2周海燕， 苏奋振， 艾廷华， 等. 海洋地理信息系统研究进展J. 测绘信息与工程， 2005， 30 （3） ： 25-27. 海洋信息服务5 海 洋 信 息海 洋 信 息 （上接第 5 页） 3王红梅， 朱振海. 海洋地理信息系统国内外研究进展J. 遥感 技术与应用， 1999， 14 （3） ： 49-55. 4肖晓梅. 网络教学平台在高校教学中的应用研究J. 中国教育 信息化， 2008， 14 （17） ： 67-68. 5蒋东兴， 张继才， 罗念龙. 高校网络教学现状与对策J. 计算机 教育， 2004， 3 （9） ： 44-46. 6管恩京， 李静， 郑海峰. 促进高校网络教学与教学资源应用的 对策研究J. 现代教育技术， 2009， 19 （12） ： 126-129. 7赵海兰， 孔素真， 张淋江. 高职高专院校网络教学资源的建设 与研究J. 教育信息化， 2006， 12 （1） ： 31-33. 8龙银香. B/S 模式的个性化交互式网络教学平台的结构与设 计J. 计算机与现代化， 2005， 21 （6） ： 23-29. 9张跃延， 苏宇， 贯伟红. ASP.NET 程序开发范例宝典 （C#） （第 2 版） M. 人民邮电出版社， 2009： 59-110. 10 刘斌， 张军. ASP.NET+SQL Server 动态网站开发案例精选M. 清华大学出版社， 2006： 29-68. 灿 海防要览 、姚莹 康輶纪行 ，丁日昌 创 建轮船水师条款 （ 筹办夷务始末 同治朝 ） 、 李鸿章 筹议海防折 、郭嵩焘 使西纪程 等 醒世之作相继面世。尽管各自处境与影响不尽相 同，但在总体上还是为洋务运动的兴起和近代海 权观的树立播下了启蒙的种子，起到了唤醒民 族、向海自强的推动作用，奠定了近代海军建设 的理论基础。 近代海权论的竭力倡导者莫过于伟大的革命 先行者孙中山，他倾其一生为倡导海权、振兴中 华而奋斗。他说：“自世界大势变迁，国力之盛 衰强弱，常在海而不在陆，其海上权力优胜者， 其国力常占优胜” 。他生前撰写的 建国方略 、 建国大纲 充满了“海权思想、海防战略和振 兴海洋经济构想” ；他曾“伤心问东亚海权” 。并 于 1919 年 9 月在为姚伯麟 战后太平洋问题 一书作序时，特别指出：“何谓太平洋问题？即 世界之海权也。海权之竞争，由地中海而移于大 西洋，今后则由大西洋而移于太平洋矣。昔时之 地中海问题、大西洋问题，我可付诸不知不问 也；惟今后之太平洋问题，则实关于我中华之生 存，中华国家之运命者也。