基于PHP技术的数学错题集错系统的设计与实现

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基于PHP技术的数学错题集错系统的设计与实现
摘要：现代信息技术的快速发展和不断更新，引发了教育教学领域的深刻变革。先进的教育理念鼓励教师把现代信息技术与其它学科课程相整合，鼓励教育技术从“支持教师的教”向“支持学生的学”转变。恰当地运用信息技术教辅数学教学，能把抽象的、单调的数学知识生动、鲜活地呈现给学生，给学生带来全新的视听体验，为课堂教学注入新的活力，为数学学科知识的学习和落实提供了新的途径和方法。
该系统是使用 PHP+MYSQL框架为核心技术开发的一个教学网站系统。符合学生的实际情况和学习需求，突出课程整合的实效性，充分发挥动态网站技术交互性强的优势，通过集错系统这个平台，把学生认为枯燥重复的集错过程变成学生积极参与的一个学习落实过程，并通过该系统向学生提供丰富的学习资源，有效地改变了教与学的方式，突出了学生的学习主体地位，调动了学生的学习积极性，提高了学习效率，为学生的自我认知、自我反思、自我提高搭建一个平台。也为师生之间，学生与学生之间的合作学习，互动交流建立一个新渠道，有利于培养学生良好的信息素养和道德品质。
关键词： 数学教学；错题系统；课程整合；PHP语言；MYSQL
一、课题的研究背景
（一） 信息技术与数学学科整合的必要性
新课程标准中指出：现代信息技术的发展对数学教育的价值、目标、内容以及学与教的方式产生了重大的影响[1]。提倡教师积极、恰当地利现代信息技术，大力开发并向学生提供更为丰富的学习资源，把现代信息技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具，不断改进知识的呈现方式，致力于改变学生的学习方式，使学生乐意并有更多的精力投入到现实的、探索性的数学活动中去[2]。
与传统的教学手段相比，信息技术以其直观、生动、交互性等特点确实能体现出了极大的优势，它很容易使抽象的数学问题直观具体化，静态的问题动态化，枯燥的内容趣味化，复杂的数学问题简单化等，应用了多媒体技术的课堂信息元素更加丰富，能够创设更加生动活泼的教学情景，增强学生的参与意识，有助于调动学生的积极性,提高课堂效率。但任课教师使用信息技术辅助教学多是从老师教的层面上进行的，学生真正参与到其中的机会并不多。教育教学活动是师生之间的双向互动活动，学科间的整合过程中仅有老师的参与是不够的。
错题集错系统注重学生的参与和实践。尝试通过一个合适的平台引导学生参与其中，充分突出信息技术学科的操作性、交互性强的特点，把数学集错任务与信息技术密切结合，为数学学科知识的学习和落实提供了一个新的视角和手段，为教师的教学和学生的学习注入了新的活力，也为学生提供了一个展示自我、交流学习的平台。学生在主动参与、操作探究、互助合作中学习到知识与技能，体会成功的快乐。
（二） 数学集错对于学生数学学习的重要意义
学生在平时的作业和测试中，都会有一些错题，每当学生看到自己的错误时，往往会有些许遗憾，因为多数人都觉得自己所犯的错误中有80%是可以避免的，众多学习经验和教学经验告诉我们：弥补知识漏洞，提高学习成绩，最佳的措施就是在学习的过程中及时整理并有效利用“错题集”，学生用心整理的错题集就是自己的学习宝典，提高学习成绩的最佳的方法。

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news_added datetime not null);
ALTER TABLE news ADD CONSTRAINT news_menu FOREIGN KEY (news_menuid) REFERENCES menu (id) ON delete CASCADE;

3、数据库的连接
数据库生成后就要与网页建立动态链接。本系统为方便起见，将数据库接口语句写在了一个文件里面，凡是涉及到数据库操作的网页只要将此文件包含进来就行了[5]。在建立数据库的链接时，先确定数据库的链接语句，包括数据库的路径及数据库的类型和驱动，然后兴建一个数据库连接，并打开此链接。数据库连接类源代码：
    数据库连接类代码是与数据库连接的最底层类，所有与数据库的连接，对数据的添加删除都会调用这个类，使用率非常高，所以将其保存在一个独立的文件中。在本系统中把它保存在system\includes\class\datebase文件中。
六  总结与展望
（一）论文的创新与总结
本篇论文的工作是以数学错题集错系统开发为依据，使用 PHP+MySQL框架为核心技术开发的一套教学网站系统。尝试寻找一条既能满足学生使用计算机的心理需求，又能切实帮助学生解决学习问题、提高学习效率和成绩的新举措。
本系统的最大创新是满足了学生个性化的学习需求，每个学生的错题不同，需要巩固落实的侧重点也不同，错题系统实现了充分开发利用学生的信息计算潜能，把握学生操作计算的兴趣点，引导他们利用信息技术解决实际的学习问题，利用错题集错系统高效率地建立自己的错题集，并且能方便学生的复习巩固，学生之间只要互换帐号，就能分享彼此的集错成果，可以互相从对方的错题库中抽取习题自测，实现合作学习和互助学习。这个系统目前处于试用阶段，首先在所教班级的计算机上已经安装，现在以班级为单位进行试用，初步组织计算机水平较好的学生每天定期录入当天的错题，在自习课上利用投影仪抽题检测，学生的积极性非常高，参与之踊跃，超出了当初的设想。
（二）系统的完善与展望
    错题集错系统的核心功能是我的错题和我的信息两个模块，主要实现了错题、课件、试题、论坛日志和视频链接等资源的上传，操作简单，使用便捷，目的在于让学生使用此系统能节省集错及复习时间，提高学习效率，为了避免干扰学生的学习，本系统没有使用动画图片，也没有对界面进行过多的修饰美化。所以系统的界面缺少动感和美化，时间一长学生的兴趣会减弱，所以今后需要不断地对系统的界面加入新颖活泼的元素，增强学生的学习兴趣。
由于数学题目的符号很复杂，所以整篇卷子和解答题答案的上传编译工作会非常复杂，在繁忙的教学工作之余，时间和精力非常有限，同时由于长期从事数学教学工作，对计算机编程语言的使用也显得非常业余，在有限的时间和技术能力下，还有很多功能有待改进和完善，此外受教室电脑的存储容量和网络带宽的局限，稍大的文件上传费时费力，大的视频文件需要以视频链接的形式提供给学生学习使用。在试用的一学年里，学生们普遍反映该系统可以应用到语文，英语等其它学科的集错中，尤其对填选题较多的英语学科更适用，学生们的这种积极探索的精神非常值得肯定，随着实践的深入和技术的逐步完善，错题系统一定能不断改进，成为学生提高学习效率有效学习工具。

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equestion 错题
列名        类型        空        键        默认        额外        备注
id        bigint(20)        no        pri        null        auto_increment        错题id
equestion_imgurl        text                                        图片
equestion_content        text        no                                内容
equestion_label        text        no                                标签
equestion_hits        bigint(20)        no                                点击次数
equestion_sort        bigint(20)        no                                排序
equestion_show        bigint(20)        no                                是否显示
equestion_mark        bigint(20)        no                                用户类别
equestion_correct        text        no                                正确答案
equestion_antimes        bigint(20)        no                                答题次数
equestion_cotimes        bigint(20)        no                                正确次数
equestion_authorid        bigint(20)        no                                作者id
equestion_added        datetime        no                null                编辑时间

代码：create table equestion (
id bigint(20) primary key auto_increment,
equestion_imgurl mediumtext,
equestion_content mediumtext not null,
equestion_label mediumtext not null,
equestion_hits bigint(20) not null,
equestion_sort bigint(20) not null,
equestion_show bigint(20) not null,
equestion_mark bigint(20) not null,
equestion_correct mediumtext not null,
equestion_antimes bigint(20) not null,
equestion_cotimes bigint(20) not null,
equestion_authorid bigint(20) not null,
equestion_added datetime not null
);

错题系统的第二大功能模块是个人信息区，用户可以通过前台或后台管理界面，上传学习资料，包括课件，试题，日志，视频连接等到系统中，系统会根据上传信息的不同选择不同的引用方式，把这些信息分门别类的保存在个人信息表中。
表5.4用户学习资源信息管理表
news信息表
列名        类型        空        键        默认        额外        备注
id        bigint(20)        no        pri        null        auto_increment        新闻id
news_name        varchar(160)        no                                题目
news_note        varchar(300)        no                                导语
news_content        text        no                                内容
news_imgurl        text                                        图片
news_label        text        no                                标签
news_hits        bigint(20)        no                                点击次数
news_menuid        bigint(20)        no                        外键        菜单id
news_sort        bigint(20)        no                                排序
news_mark        bigint(20)        no                                前台后台
news_authorid        bigint(20)        no                                作者id
news_added        datetime        no                null                编辑时间

create table news (
id bigint(20) primary key auto_increment,
news_name varchar(160) not null,
news_note varchar(300) not null,
news_content text not null,
news_imgurl text,
news_label text not null,
news_hits bigint(20) not null,
news_menuid bigint (20) not null,
news_sort bigint (20) not null,
news_mark bigint (20) not null,
news_authorid bigint (20) not null,

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错题集错系统中数据库的设计结果如表下图所示：
首先是数据库  
system，create database system：
create table menu (
id bigint(20)primarykey auto_increment,
menu_name varchar(200) not null,
menu_note text,
menu_added datetime,
menu_father bigint(20) default 0
);



表5-1创建数据库和表
menu菜单表
列名          类型        空        键        默认        额外        备注
id        bigint(20)        no        pri        null        auto_increment        菜单id
menu_name        varcher(200)        no                null                名称
menu_note        text                        null                备注
menu_added        datetime        no                0000-00-00
00:00:00                 添加时间
menu_father        bigint(20)                        0                父菜单
注册用户主要针对教学网站的使用者（学生），为用户提供个性化的功能，根据用户的使用权限显示不同的页面，所以数据库需要对用户的相关信息进行设置。首先是注册用户数据表，记录每位网站注册用户的信息，根据中学生的年龄特点，设计的注册用户数据表主要包括用户名，登录密码，用户的真实姓名，常用电话，邮箱和QQ号码。根据注册时间的先后顺序系统自动生成注册序号，注册序号不能修改。
表5-2注册用户数据表
manager 用户表
列名        类型        空        键        默认        额外        备注
id        bigint(20)        no        pri        null        auto_increment        管理员id
manager_username        varcher(200)        no                null                用户名
manager_password        varcher(200)        no                null                密码
manager_name        varcher(200)        no                null                名字
manager_phone        varcher(200)                        null                电话
manager_email        varcher(200)                        null                邮箱
manager_qq        varcher(200)                        null                QQ
manager_added        datetime        no                0000-00-00
00:00:00                 添加时间

登录错题系统的每位注册者往数据库里上传错题，需要录入的信息如下表，包括试题的编号，题目的封面引用图片，试题的内容，标签，是否显示，还需要记录试题的答案，点击次数，答题次数及对错情况，试题的编辑修改实践等信息，数据库会这些信息进行归类管理。
表5.3 用户错题数据表

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1、管理员身份登录
错题系统设置了管理员角色，可以有效保护系统的数据安全和便于维护管理，所以管理员对系统信息的处理权限高于普通用户。因而对管理员登录设置了一定的安全检验机制，普通用户无法进入系统后台，在一定程度上保护了系统的安全。 图4-2-2 管理员登录界面
图-2-2-2  管理员登录界面
2、系统后台管理
管理员通过管理员登录界面，进入管理界面主页。管理界面主页在左侧有导航栏，导航栏自上而下分别为：站点信息，用户后台信息，站外链接，留言信息，新闻信息，管理员个人信息，退出系统等几个条目。点击导航栏的每个选项，主窗口的显示区里会显示出该项目的详
细内容，管理员可根据系统提示进行信息的全面管理。
3、系统用户管理
    系统用户管理界面，显示用户的注册序号，用户名，真实名字，电话，注册邮箱，QQ号码，注册时间，修改和删除操作按钮等信息。点击删除按钮直接删除用户所有信息，点击修改按钮可以对用户的注册信息进行修改或补充。
4、 系统学习资料管理
                点击左侧导航栏中的信息管理，进入学习资源管理总界面，在这个界面里能看到视频连接材料、上传课件、试题、论坛日志等文件的信息，包括名称标题，资源类别，显示信息，发布时间和修改删除操作提示。图4-2-3是学习资源管理主界面。
                 图4-2-3 学习资源管理主界面
                以课件库为例，点击删除按钮可以直接从数据库中删除该课件，如果点击修改按钮，则进入对此信息上传或链接的编辑界面，可以更改资源的引用封面，超链接导航提示文字，资源内容，资源简介内容等信息。图4-2-4是资源的上传编辑界面。
图4-2-4资源的上传编辑界面
5、 错题信息管理
   点击左侧导航栏中的错题信息，进入错题管理主界面，在这里可以看到题目的编号，答案，显示情况，上传时间，修改和删除操作选项。点击删除按钮，试题直接从数据库中删除，点击修改按钮，可以再次对试题信息进行修改，包括试题内容，答案，答题次数等信息进行修改设置。
五  教学网站的基本技术
（一） WAMP 构架的服务与应用
WAMP（Windows、Apache、MYSQL和Perl/Python/PHP）是由LAMP演化出的一种中间路线，和LAMP一道成为应用范围最广的WEB框架应用系统。W所指的是WINDOWS 服务器操作系统，A所指的是APACHE网站服务的服务器应用系统，M所指的是MYSQL轻量级的数据库系统，P所指的是PERL语言、PHP语言或 PYTHON语言，这些服务或产品都是免费的开源软件，是国际上得到认可及比较成熟的开发环境，非常多的网站采用这样的应用环境，它具有开发速度快、通用性强、执行效率高、开发成本低等优势。
（二） 错题系统数据库设计
1、 数据库的作用和选择
数据库是实现错题系统的基础技术之一，它主要用于实现网络各种信息数据的存储，如用户信息的存储，错题、资源库中课件、试题等各种学习素材的存储。并将各种数据有序的管理起来，并为其他应用程序提供统一的接口和服务。MYSQL是一个开放源码的小型关联式数据库管理系统，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，许多中小型网站为了降低网站总体拥有成本而选择了MYSQL作为网站数据库。由于其社区版的性能卓越，搭配PHP和Apache可组成良好的开发环境。
2、 数据库的设计

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1、网站登录
首次登录此系统需要先注册用户名和密码，再次登录会提示用户输入用户名和密码。点击“个人中心”标签，在下面会出“现个人中心”模块的四个操作，分别是修改密码，我的错题，我的信息和退出系统。
2、错题的上传及抽题检测
        用户注册并登录后，点击我的错题，可以看到添加，查看、抽题做答三个操作提示，选择添加就弹出添加错题操作界面，目前支持以jpg，png和gif三种格式的图片上传习题，首先点击上传图片，则弹出打开查找本地文件的对话框，找到相关图片点击确定，图片就被引用并自动生成一个数字代码名称，将此代码复制到下面的题目文本框中，并可以添加必要的文字说明，然后录入试题的答案，填写试题的标签，录入多个标签时需报关键词用#号分隔开，点击保存，则错题上传完成。图4-1-4是上传后错题显示效果。
上传错题之后，可以点击查看错题，浏览上传题目的效果，点击错题，可以查看该题的正确答案，若点击抽题回答，系统则会从你所上传的习题中随机抽取10道习题，并为每道题提供答题文本框，答题结束可以点击提交，查看答题的对错情况，如果一道题目录入题库后抽测中不再出错，则该题显示为一般错题，再次出错的显示为易错题，多次反复出错的显示为疑难题。图4-1-5是随机抽题检测结果界面图。
3、学习信息资源       
点击我的信息，进入添加、删除信息界面，在这个操作界面上可以上传jpg，gif，png，word、excel、powerpoint、pdf等类型小于2M的文件，在上传界面的第一项可以选择上传信息的分类：课件、试题、论坛或视频链接，可以编辑所传文件的简要说明和文件的下载链接，在最后一项可以为上传文件添加标签，标签可以有多个关键词，需用“#”隔开，然后点击保存，则学习资源上传成功。图4-1-6是查看上传视频资源界面。
4、错题系统的主要文件构成
错题系统的主页面index.php:用来显示系统的主要结构；
管理者界面login.php: 用来实现管理者登陆页面；
提交错题操作界面equestion_answer.php:用来上传提交错题；
查看错题答案界equestion_show.php:用来查看错题的正确答案；
添加学习资源界面news_info_add.php:用来上传课件，试题等学习资源；
密码管理界面password_infot.php:用来修改用户密码；
查看学习资源界面news_show.php:用来查看学习资源列表；
站内搜索界面search_keyword_list.php:通过关键字进行站内资源搜索；
抽题回答界面 equestion_answerep.php :抽取错题在线自测；
删除学习资源界面news_info_del.php：用来删除学习资源；
删除用户信息界面personal_info_del.php：用来删除用户信息资源；
用户退出系统 logout.php：用户退出系统。
本章只对论坛的主要模块为例说明实现过程，其它的辅助页面的开发过程基本类似。
（二） 网后台管理
错题系统初级开发使用阶段面向的对象是学生个体，在上传错题和学习资料模块没有刻意的去区别管理员和注册用户的权限，但为了便于系统信息的管理和对系统功能的进一步开发利用，系统也开发了后台管理模块，用户的个人学习资料是通过后台来进行管理的，管理员的权限是全面的对数据进行管理。后台管理模块包括管理员登录、站点信息管理、注册用户信息管理、错题管理和个人学习资源的管理。

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电子集错系统开发目的主要是让集错和复习落实疑难题这个学习中的关键环节能充分利用信息技术手段，提高学习的效率，减轻学生书写量，达到减负增效的目的，同时使用手机，电脑等现代信息技术手段去集错，符合学生的年龄特点和心理需求，能激发起学生学习实践的兴趣，提高学生学习的积极性和主动性。电子集错系统的主要功能是辅助学生积累错题，方便复习落实，并未学生提供实时而又有针对性的学习资源，为学生的自主学习、合作学习搭建平台，因此需求比较集中单一。
（三）技术可行性
（1）开发工具的可行性
PHP几乎可以运行在任何的操作系统中，如WINDOWS/LINUX/UNIX等，出色的跨平台的特性，使其开发一次即可应用在任意平台中，PHP是WEB设计中最容易上手的语言。PHP 开放源代码、优异的性能，简单的使用，低廉的价格，成开发教辅网站系统的首选工具。在开放源代码许可下，并且不打算发布应用程序（适用于大多数WEB应用程序），错题系统只是对自己教学手段一种完善和改进，所以使用MYSQL也是免费的，因此选用PHP和MYSQL WEB开发是最佳的选择。
（2）学生使用的可行性
现在学生的家中都有电脑，学生日常使用的手机也几乎都具有高分辨率的摄像功能，所以能非常方便的把纸质的错题图片化，高效快捷地传入电子集错系统中，避免了大量的手写工作，试题的调阅方便，便于及时的复习巩固，提高了学习效率。
（四）网站功能需求
系统参数的设置：首先要求能够自定义系统名称并能自动更改网站LOGO 名称，其次可以自定义网站系统管理员，第三、能对网站各模块功能的基本控制。（如：用户注册与删除、上传错题是否显示，论坛、课件库、视频库内容的上传及内容的显示，上传及显示图片、视频文件的大小、格式等）。
信息管理：可以对错题图片文件、试题库、课件、视频链接、论坛发帖等信息进行增加、删除、查看、下载等系列操作。通过本系统，可以让管理员直接再后台系统添加相关信息并在前台显示出来。通过后台系统管理员还具备在线编辑、超级链接添加和附件下载等功能。        用户管理：管理员可以从前台或后台登录管理用户用户信息。
文件下载：文件上传下载功能，学生或家长根据需要，可以通过前台上传试题、课件或链接视频到错题系统中，也可以用管理员的身份通过后台上传或删除文件。
四、客户界面的总体设计
（一）前台用户界面的总体结构
本错题系统的开发来源于教学实践的需要，可根据学校教学内容同步进行调整，可根据学情和学习需求对模块分类不断地完善和补充。在学生操作的前台界面上是导航性质的目录列表，点击目录列表中的链接即可跳到到相应的具体模块。网站的前台主要结构图，如图4-1-1所示。
查看教学资源：包括浏览、查看个人已上传的错题及答案，课件，试卷，通过视频链接观看视频，查看个人发表的日志和学习心得，其中课件库和试题库支持文件下载。个人中心：包括修改个人密码，我的错题，我的信息和退出四个操作模块，其中通过我的错题模块可以上传错题，删除错题，在线抽题做答，点击提交后能看到自己的答题对错情况。我的信息模块支持上传或删除课件，试卷，引用视频链接等功能。站内搜索：支持在文本框中输入关键词搜索或点击热门标签搜索某一专题内容。
（二）主要模块设计与实现