基于WebSocket的教学白板设计

基于WebSocket的教学白板设计摘要近年来国家对教育更加重视加大力度推动教育事业的发展，现在我们人类随着互联网技术的发展已经进入了高科技信息化时代，国家大力建设信息化教育。网络教学的稳定发展是信息化教育水平的一项重要参考指标，它是一种新的教育模式，它比传统的教育模式更加灵活，充分发挥了教学资源，同时挣脱了传统教学时间和空间上的束缚，增加人们接收教育的机会和途径，推动了国家的教育的发展，也是现在大家比较接受的一种新型教学模式。网络教学的主题离不开教学白板，教学白板系统是一个既能提供学生与老师教学互动，又能提供同学与老师实时交流的教学平台。本次毕业设计使用的是WebSocket协议作为核心，完成数据的同步传输，教师和学生两端数据的同步，教学白板上的内容显示同步，通过JS技术完成教学白板中各功能的实现和事件触发的控制，同时使用Java中SpringMVC技术完成各个页面的跳转和相关业务处理逻辑，使用MySQL对系统中数据的增删改查，使系统具有更高的适用性。关键词：教学白板；WebSocket协议；实时同步；消息订阅BasedontheWebSocketboarddesignofteachingAbstractInrecentyears,thestateeducationpaymoreattentiontointensifyeffortstopromotethedevelopmentofeducationundertakings,nowwehumanbeingswiththedevelopmentofInternettechnologyhasenteredthehigh-techinformationage,nationalconstructionofinformation-basededucationenergetically.Networkteachingisanimportantsymbolofinformatizationeducation.Itisakindofneweducationmodel.Itismoreflexiblethanthetraditionaleducationmodetogivefullplaytotheteachingresources.Atthesametimeovercometheclosenessandlimitationoftraditionaleducation.Italsoincreasesthechancesofpeoplereceivingeducationandpromotethedevelopmentofnationaleducation.Noweveryoneisreceivinganewteachingmode.Dependsonthethemeofthenetworkteachingteachingwhiteboard.Whiteboardsystemisacannotonlyprovidestudentstointeractwiththeteacherteachingandtoprovidestudentsclosecommunicationwiththeteacher'steachingplatform.ThegraduationdesignusingtheWebSocketprotocolasthecoretocompletedatasynchronoustransmission.Datasynchronizeonbothendsoftheteachersandstudents.TeachingcontentsynchronizationofwhiteboardwithJStechnologycompleteteachingwhiteboardrealizationofeachfunctionandeventtriggercontrol.AtthesametimeuseJavaforSpringMVCtechnologytocompleteeachpagejumpandrelatedbusinessprocesslogic.ItusesMySQLtoaddanddeletedatainthesystemthatmakesystemhigherapplicability.Keywords:Teachingwhiteboard;TheWebSocketprotocol;Real-timesynchronization;Newssubscription;1第一章绪论1.1课题研究背景21世纪社会迅速发展，科学技术蓬勃发展，社会逐步走向信息化。信息化促进了资源的分享，带动了教育事业的迅速发展。如今的教学方式也发生了重大的变化，新的教学模式顺势产生，网络教学逐步兴起。网络教学对传统教学造成了重大的冲击，网络教学现在已经进入了社会的各个领域。传统的教学方式是指在一般的教室中在固有的时间有老师面对面的传授知识，学生被动的接受教育知识。教学资源很有限，老师的资源很大程度上决定了学生的资源广度，教学环境封闭管理人工化。这种教学方式还深深受到时间上，空间上的限制。网络教学是一种传统教学无法比拟的教学方式，它顺应着当今社会互联网技术的蓬勃发展，充分利用了互联网资源实现线上的教学。随着网络教学的发展，当今的教育发生了革命性的变革，人们渐渐的转向线上学习知识。通过网络教学，教师和学生进入一个模拟现实课堂的”网络课堂”中，学生和教师可以进行教学，教师和学生之间可以通过文字，图片，消息等信息实时互动和交流。教学白板是网络教学系统中非常重要的组成部分，他是指利用Java和HTML5技术建立一个网站，主要服务于学校内的所有学生，为他们很好的提供更多元化的学习环境、更方便复习,预习的学习渠道网站，该平台包括教学区和讨论区，使位于全球不同地方只要登录网站就能在公共的教学白板区讨论问题和交流，其中任何一位已经连接的用户在获取权限的情况下在白板上的操作信息（比如画图，输入聊天信息等）都会实时的传输到其他连接上的用户，展示在他们的界面上，从而体现了教学的互动性，实时性，动态性。1.2国内外研究现状随着Internet突飞猛进地发展，网络教学已经渐渐成为当今教育的主流模式。经过大量研究调查表明，教学白板可以增加学生学习的热情和参与的积极性，还可以提供更多的教学资源。例如，在英国的《教学白板对学生教学质量的报告》指出：“自从学生使用了教学白板后，学生增加了学习热情，积极地参与教学，主动与老师交互，汇报课程进度，及时解决课程疑问，成绩迅速提高”。现在许多国家许多学校都在大力发展网络教学，充分使用教学白板，让学生在有网的条2件下随时学习相关课程，拓宽了学习渠道，增加了与老师的沟通，教师可以及时知道学生的学习状况。例如，近年来，墨西哥政府为了促进国家教育事业的发展斥资大量资金为他们学校购买大量教学白板技术支持包。在教学白板的应用上，国内外主要集中在教学上的应用，并且国内外主要研究方向是交互式电子白板，而在基于WebSocket网络教学白板的设计上相对研究较少，对于网络教学白板的投入和实施相对较少。英国教育通信技术总署在基于教育技术对教学影响的研究报告中陈述：教学白板用于教学优势非常明显，它增加了学生对学习的积极性，让学生更加投入学习，提高学生的交流能力。现在在欧美和东南亚等国家在教育教学中大量投入使用教学白板。1.3研究的意义本课题主旨研究研究并设计出一个同步网络教学的教学白板，这个教学白板系统提供了新的文化传播途径，带来了学习上的革命，以计算机多媒体和网络通信技术为支撑，以互联网为基础的现代远程教育，打破了时空、地域和对象的限制，能直接有效地伸向社会各个角落，面向社会全体人员，真正实现人人学习、处处学习，时时学习，为每个人提供了更多的接受教育的机会，为人们视线终身学习提供了保障，并有利于教育的均衡发展。另外随着时代的发展，网络教学慢慢将成为教学主流，网络教学会发展的更加迅速。1.4系统优势和特点教学白板现在用的地方越来越多，涉及的领域越来越广因为教学是每时每刻都存在，互联网技术的蓬勃发展，人们更加专注互联网学习，网络教学中都使用了教学白板系统，就连互联网巨头腾讯也在腾讯QQ上增加了白板功能，可想而知教学白板在我们生活的各个领域都充分发挥出了他的优势，从各个方面来说，教学白板优势明显，与人们生活和教育息息相关。教学白板系统其实就是一个网络应用，他是由网页技术开发的，通过WebSocket协议的消息订阅机制实现数据的实时传输，达到用户数据的实时同步，相比传统教育中的黑板它具有以下几点重大的优势：1.它突破了时间和空间的限制，只要有电脑有网就能实时的学习，而不再受传统教育中时间和空间的限制。2.它突破了传统教学的封闭性，学生可以在教学白板上自由发挥，与老师教学互动，与同学实时交流。33.它突破了传统教学资源的局限性，它可以获取网络教学资源，不在是单单的从老师那里和书本中获取知识。4.它正在逐渐地成为当今教育的主流模式，也更为人们所接受的教学模式。5.它突破了传统教育的管理局限性，它不在需要这么多教育工作者，只需要教师和管理员就可以实现教育的有序性，减少了人力物力，促进社会的可持续性发展。正因为以上这些突出的优势，教学白板无处不在，只要教学不息，教学白板将不会淡出人们视线。它渐渐渗透到人们生活的每一个区域。1.5系统设计目标教学白板主要用于各个教学领域，主要是为学生提供更多的接受教育的机会和让学生可以不再受时间和空间的限制实时学习知识，同时学生和教师可以实时互动的教学平台，在实现这些功能的前提下，系统设计需要克服以下困难，达到一个理想的教育平台：1.学生和教师在该平台上学习，每个用户都是同步的，保障用户数据的实时性传输和数据传送的完整性。2.学生和教师在该平台上学习，提高教学的方便性，增加教学白板的功能，保证功能的完整性。3.提高系统的交互性和用户的视觉效果，以及用户操作的便利性，提高用户使用的方便性。4.提高系统的灵活性和弹性管理，减少人力和物力的投入，减少资源的消耗。该平台提供用户在线学习和教学使用需要提高系统的稳定性，改善系统的流畅性，使用户使用更加稳定和流畅。1.6内容结构第一章是绪论。第二章是系统设计的技术的相关背景，这部分将介绍系统设计中用到的相关技术的总结。第三章是系统的需求分析部分包括性能上的需求分析，功能上的需求分析，以及系统维护上的需求分析。第四章是系统的概要设计部分，这部分将概括性的介绍本系统的设计思路和方法。4第五章是详细设计部分，这部分将详细介绍系统在设计时的思路和设计方法以及在设计系统时遇到的困难和解决方案。第六部分是系统开发完后的最关键的一步，它将真实反应系统的安全性和稳定性，找出在开发中遗落的技术死角和开发时的偶然错误。第七章是设计完成本系统后对系统的总结、对自己在设计时的总结，以及对自己未来的就业规划的展望的总结。5第二章相关技术2.1后台技术后台功能的实现主要依靠Java技术，涉及的主要技术有：JSP，JavaBeen，SpringMVC。2.1.1JSP技术JSP全名是JavaServerPage，JSP是基于服务器编程，它用于展示用户界面，显示后台提供的内容，它在传统的HTML页面中嵌入了响应后台的Java代码因此它是动态的而HTML是静态的。JSP可以动态加载后台发送的内容信息。它具有很多技术优点，它是支持多种平台的，可以在任意平台下部署系统。它支持很多不同的基于服务器的组件。JSP的语法中添加了对JSP动作支持的XML标签，XML很容易扩展，易于维护因此JSP也具有良好的扩展性，在编码中可以根据需求进行项目代码的扩展。2.1.2JavaBeanJavaBean是一种对对象数据进行封装的技术，一个类具有很有属性，当在不让外界知道这个类的数据结构类型时，可以采取JavaBean对类的属性进行打包，它通过使用set和get方法把对象的属性进行设值和取值，然后结合内部的JSP、Servlet技术来使用这些对象。它是由Java语言构成的因此他就有跨平台的特性。它易于编写和维