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基于构件的软件复用技术研究与应用实践

基于构件的软件复用技术研究
谷今杰 　莫继红 （(湖南大学软件学院,长沙41０082)
通常情况下。应用软件系统的开发过程包含以下几个阶段：需求分析、设计、编码、测试、维护等.当每个应用系统的开发都是从头开始时，在系统开发过程中就必然存在大量的重复劳动,如：用户需求获取的重复、需求分析、编码、测试的重复和文档等。探讨应用系统的本质,发现其中通常包含：①通用基本构件:是特定于计算机系统的构成成分，如基本的数据结构、用户界面元素等，它们可以存在于各种应用系统中;②领域共性构件：是应用系统所属领域的共性构成成分，它们存在于该领域的各个应用系统中;③应用专用构件：是每个应用系统的特有构成成分.应用系统开发中重复劳动主要在于前两类构成成分的重复开发.
软件复用是在软件开发中避免重复劳动的解决方案。其出发点是应用系统的开发不再采用一切“从零开始”的模式，而是以已有的工作为基础，充分利用过去应用系统开发中积累的知识和经验，如：需求分析结果、设计方案、源代码、测试计划及测试案例等．从而将开发的重点集中于应用的特有构成成分。
通过软件复用，在应用系统开发中可以充分利用已有的开发成果．消除了包括分析、设计、编码、测试等在内的许多重复劳动，从而提高了软件开发的效率:同时，通过复用高质量的已有开发成果时，避免了重新开发可能引入的错误，从而提高软件的质量。
软件复用指重复使用“为了复用目的而设计的软件”的过程.相应地,可复用软件是指为了复用目的而设计的软件。与软件复用的概念相关，重复使用软件的行为还可能是重复使用“并非为了复用目的而设计的软件”的过程，或在一个应用系统中的不同版本间重复使用代码的过程,这两类行为都不属于严格意义上的软件复用。真正的复用是为了支持软件，使用“为复用而开发的软件（构件)”来更快、更好地开发新的应用系统。
复用技术在整体上对软件产业的影响却并不尽如意.这是由于技术方面和非技术方面的种种因素造成的，其中技术上的不成熟是一个主要原因。近十几年来，面向对象技术出现并逐步成为主流技术，为软件复用提供了基本的技术支持。软件复用研究重新成为热点。被视为解决软件危机.提高软件生产效率和质量的
现实可行途径。
（复用分类）软件复用可以从多个角度进行考察。依据复用的对象，可以将软件复用分为产品复用和过程复用。产品复用指复用已有的软件构件．通过构件集成（组装）得到新系统。过程复用指复用已有的软件开发过程。使用可复用的应用生成器来自动或半自动地生成所需系统。过程复用依赖于软件自动化技术的发展，目前只适应于一些特殊的应用领域。产品复用是目前现实的、主流的途径.
依据对可复用信息进行复用的方式.可以将软件复用区分为黑盒（Ｂlaｃk—bｏx）复用和白盒（Ｗhｉtｅ—ｂox)复用。黑盒复用指对已有构件不需作任何修改，直接进行复用。这是理想的复用方式。白盒复用指已有构件并不能完全符合用户的需求.需要根据用户需求进行适应性修改后才使用。而在大多数应用的组装过程中，构件适应性修改是必需的.

软件复用按抽象程度的高低, 可以划分为如下的复用级别：
（1） 代码的复用， 包括目标代码和源代码的复用.当前大部分编程语言的运行支持系统都提供了连接（Ｌ ink） 、绑定（Bindiｎｇ） 等功能来支持这种复用; ( 2)　设计的复用,　设计结果比源程序的抽象级别更高, 因此它的复用受到实现环境的影响较少， 从而使可复用构件被复用的机会更多， 并且所需的修改更少; (3）　分析的复用， 可复用的分析成分是针对问题域的某些事物(问题) 的抽象程度更高的解法。

软件复用有三个基本问题.一是必须有可一是必须有可以复用的对象。二是所复用的对象必须是有用的。三是复用者需要知道如何去使用被复用的对象。软件复用包括两个相关的过程：可复用软件（构件）的开发
(Ｄeveｌoｐｍｅnt，　for Ｒｅｕｓｅ)和基本可复用软件（构件）的应用系统构造（集成和组装)（Deｖeｌoｐmｅnt withRｅｕｓe）。解决好这几个方面的问题才能实现真正成功的软件复用。
２构件技术
2．1构件技术模型
构件复用是软件复用的核心问题,因此有关构件的研究得到日益重视并且形成了软件工程学科的一个分支。在产业界正在逐渐形成一种产业模式，即构件生产商负责生产构件，构件销售商负责构件的销售，构件集成商负责构件集成.目前已经商品化的构件有微软的CＯM/ＤＣOM、Suｎ公司的Jａｖａ Bean和对象管理组织（OMG)的CORBA。
构件是一种不透明的功能实现．要通过构件模型进行构造，要能够与第三方进行合成，这样就存在构件模型标准化的问题。构件模型的标准化要能同时满足构件生产者和构件消费者需求,学术界普遍接受的是“3Ｃ"（Concｅpt，Coｎｔeｎt，Context)模型[2],即cｏmｐoｎeｎt=（Concept，Contｅｎt，Ｃｏｎtext),在这个模型中：
Coｎcept：概念．描述软件完成什么功能。描述构件的接口和语义，概念和内容(Coｎtent）能够进行通信;
Conｔent：内容，描述如何实现这个构件，一般情况下,构件的内容信息对临时用户是隐藏的.只有需要对构件作修改的用户才是可知的；
Cｏntext：上下文、组件在其适用领域内的配置，通过对概念、操作和实现特征的详细说明。上下文能够使软件寻找到满足应用需求的组件。
2。2构件的开发
构件的开发技术有多种.其中比较有代表性的是ＣBSD技术。CBＳD是CMＵ／SEI提出的构件设计参考模式，这种设计模式的原则是：组件具的扩充独立性:组件模型必须给出一些标准以保证独立开发的组件能够配置到公共的环境中，而不会出现不可预知的问题；开发时间短，这样会减少整个开发和维护费用;提高可预知性。
基于构件的系统来源于基于构件的设计策略,构件技术包括支持这种设计策略的产品的概念，这种设计策略与组件描述的设计模式和交互模式的构造类型非常相近,组件(即构件)反映的设计模式如图１。
图1中，①构件实现是能够在物理或者逻辑设备中执行的软件实现。一个构件可以有一个或者多个接口②.构件满足一定的规范,这里称为契约,这些契约的作用是保证独立开发的构件符合给定的规则,以便以可预知的方式进行交互并配置到标准的建造环境和运行环境④中。基于构件的系统是建立在少数不同的构件类型上.每一个构件的类型在⑤中扮演的一个特定的角色,由接口②对其进行描述。构件模型⑥是组件类型、接口和组件间相互作用的模式说明书集合.构件构架⑦提供多种服务⑧来支持和加强构件模型.
3 CＯTS构件
当前的软件已不再是一个简单的系统．规模越来越大,通常是一复杂的“系统中的系统"。大型软件尤其如此,从头开始做每一件事情来建造系统几乎是不可能的。于是出现了COTＳ（Ｃommerciａl OｆfThe　Shｅｌｆ）技术.COTS构件是从市场上采购得到的软件组件,它由第三方开发。系统开发者不能访问源代码,相同的CＯTS构件可能有很多用户最后才能得到健壮的系统.
C0码构件有以下的特征:CＯＴS软件不能被修改,这是ＣOTS软件的固有特性.系统集成者购买组件后，不需要对构件作修改：有时为了把所有的构件进行了太多的修改就不再被认为是ＣOＴＳ组件了；系统集成者对COTＳ构件没有升级和维护控制权，软件升级和维护是ＣＯＴS组件开发者的职责。依据
COTＳ组件在系统中所起的作用不同。COTS分为两类:一类是一个COＴＳ系统中，不是单一的CＯTS构件支配整个系统,而是由一组绑定在一起构成的；另一类是在ＣOＴS解决方案中.使用一个主COTS构件作为主解决方案。其他的传统的构件作为辅助的软件或者插件加入到系统中。
使用CＯTS构件突出的优点是能降低软件开发的成本．购买现有的软件比自己开发所需的成本低,软件的健壮性要高,因为市场上提供的COTＳ软件使用的是成熟的技术，使用这样的构件往往比自己开发的构件的可靠性要高.但是CＯTＳ构件的缺点是以“黑盒"提供给用户，没有源代码，维护困难。版本易于变化。不同COTS之间存在潜在的冲突。软件构件提供的功能过少或者过多.
4 基于Aｇent的软件复用技术
Ａｇｅnt也被称为软件Agｅnｔ或智能Agｅnt．许多研究人员依据不同的研究内容和目标对术语“Agｅnt”赋予了不同含义.Ｗｏodrｉdｇe和Ｊｅnninｇs对“Aｇenｔ”的不同定义进行了总结，认为“Aｇｅnt"按其用法可分为两种.也就是Agent的两种定义［3］:弱定义和强定义.Ａgent的弱定义是指Agｅnｔ具有的自主性、社会性、反应性、能动性、时间连续性以及面向目标的特性。Agenｔ强定义指Agenｔ除了具有弱定义中的特性以外,通常还具有：可移动性、理性、适应性、协作性。
面向对象技术用于对被动实体的抽象较好.但是，它无法实现对活动实体的抽象;而Ａgenｔ技术能够较好地实现对活动实体的抽象.基于Aｇenｔ的软件复用是软件工程的一个新的研究领域，面向Aｇenｔ编程ＡOＰ（Aｇent-Oｒieｎted　Ｐｒogrａmming）的概念是Ｓhohａｍ在１99３年提出的。因此,软件技术的发展经历０0（Oｂject　Orｉenteｄ)技术后。并正在Ageｎｔ技术方向发展。人工智能专家Guｉlfoyle在19９5年就断言：10年后大多数新兴信息技术的发展将接受：Ａgeｎt理论与技术手段是解决2l世纪系统建模和网络化协同的重要手段【４】。
基于构件的复用必须解决的需求有：用户能对所需要的构件进行搜索;需要有对已有复用该构件的用户版本进行升级机制；对应用该组构件生产商和用户提供一种能够用相同的技术语言交流的工具；构件生产者和构件复用者可以灵活地加入系统和从系统中撤销;Internｅｔ上基于构件复用的工具一定是复用者和生产者的环境的集成的部分。
要满足以上需求。基于组件复用的软件开发过程实际上成为被多Agｅnt系统理解和操作的过程，这里称为“面向Aｇｅnt的软件复用”。其基本思想是:在可复用的通用多Ａｇｅｎt机构中，对Ａgent结构中的每一个元素都进行定义,这些元素包括Agent需要的知识、计划、行为和Ａgｅnt之间的交互等,每一个具体Agent都是在基本Aｇｅｎｔ结构的基础上进行创建。
Ｉnterｎet环境下基于Ageｎｔ的软件复用的一般结构如图2所示。
依据上述结构,构建基于构件的软件复用的多Aｇｅnｔ系统结构时，必须要考虑的因素有:选用哪几种类型的Ａgenｔ，多Agent人分工与协作,Ａｇｅnt知识库的建立等。构建的方法和步聚包括：识别Agent。对任务进行提炼，定义本体（Ｏｎtoｌogy），定义行为计划，表示行为和定义交互作用，构造原型。使用Ｊaｖa的ＲＩM能够很好地实现通讯模块的功能,这种结构中需要对每一个实例化的Ａgeｎt定义必需的知识。这些知识概括为:计划、行为、与其他Agenｔ的交互等.
5结论
不同的复用技术，得到复用构件或软件的粒度大小不一样,其设计方法和模式也不一样。比较常用和成熟的是构件复用。对于大型系统需要更大粒度的软件复用一COTS,但其缺点是不能访问源代码，在Inteｒnｅt环境下，本人提出了基于Agent的软件复用和方法由Agｅnt在网络环境下自主地进行构件的寻找和匹配,实现软件的复用.软件复用是解决软件危机的有效途径，促进了软件向产业化和健康化的方向发展.
参考文献
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基于构件的软件复用技术应用研究
武伟，张明新
（1.西北师范大学数学与信息科学学院，甘肃兰州730070；
2。山西大同大学数学与计算机科学学院，山西大同0３70０9）
２软件复用的核心技术
构件(Ｃomponent)是指应用系统中可以明确辨识的构成成分.而可复用构件（Reuｓaｂle Ｃompoｎｅnt）是指具有相对独立的功能和可复用价值的构件．软件构件技术（Sｏftware Cｏmｐonenｔ Teｃhnoloｇy）是支持软件复用的核心技术,是近几年来迅速发展并受到高度重视的一个学科分支．其主要研究内容
如下：
２.1建立构件库
简单来说，构件库是一个对软件构件统一进行形式化包装、分类描述、存储管理、检索浏览的场所．软件构件库是大范围内、系统化实施软件复用的必备基础设施．要复用软件构件有两个前提条件，一是所需的构件已经存在，二是复用者能方便地找到所需的构件．由于软件构件蕴涵了大量的信息，对其准确、简洁地描述极其困难，如果没有一个统一的场所对其进行统一的描述包装，大规模的软件复用是不可能实现的，所以建立大规模的公共构件库是必须的.建立自己的构件库是实现复用的基础，可获取的构件有公共构件和商业构件，前者质量无法保障，必须对构件进行测试；后者不能修改源码,只能是黑盒使用．此外，可以自己开发一些简单的构件.这样通过不同途径不断的积累自己的软构件库，开发的复用率会逐渐提高。
2．2构件分类
对于一个应用系统通常包插ｉ类成分:
1)通用基本构件：是特定于计算机系统的构成
成分,如基本数据结构、用户界面元素等，它们可以
存在于各种应用系中；
２)领域共性构件:是应用系统所属领域的共性
构成成分,它们存在于该领域的各个应用系统中;
３）应用专用构件:是应用系统的特有构成成分。
应用系统开发中的重复劳动主要在于前两类构成
成分重复开发。其中通用基本构件层为底层，整个
集成环境和运行环境都使用的构件,通用性好，粒
度最小,可广泛复用,属于黑盒复用；领域共性构件
完成系统主要功能,但通用性不如前者，大部分使
用前须进行修改和测试，复用方式属于白盒复用。
2．3构件管理
构件库随着规模的扩大和应用时间的增长,构件的管理难度也越来越大,作者设计一管理工具，在此管理工具中对入库构件需登记以下信息：构件名称、构件序号、制作日期、修改日期、功能分类、功能描述、使用环境、构件名称、版本、保存位置和复用次数.管理工具提供了添加、删除、修改、检索、统计等功能,实现了构件的系统管理,通过该工具对构件进行管理基本解决了构件保存、版本和筛选的问题，提高了软件复用的效率．
2。4构件组装
构件的组装指将构件库中或能直接使用的构件，或经过适应性修改后的构件以及为当前项目新开发的构件进行整合，最终构成新的目标软件的过程．基于构件的开发通过构件组装得到最终应用系统，构件组装必须以某个框架或架构为蓝图，实际可以看作是用构件实例将软件构架具体化的过程．构件组装技术以构件模型、构件一构架描述盒开放系统技术为基础,成功的组装必须以开放构件模型和规范的构件描述（包括对构件连接和交互协议的严格定义)为基础，构件实例必须符合系统中其他部分的要求．分布式软件总线、事件登记和回调、构架描述语言、脚本语言和代码生成技术都为架构组装指出了希望之路；DCO,ＪavaＢｅan等运行级的分布式构件模型的出现和ＯRB与Ｉｎtｅｒnet的引入，是构件之问的独立性和互操作性变得更强,这些技术为构件组装，尤其是运行级的构件组装提供了有力的支持。
2．5构件标准化
构件模型的标准化和构件库系统的标准化．
3基于构件的软件开发基本思想
基于构件软件开发方法的思路是借鉴传统工业生产模式，首先是分析消费者需求，设计整体结构框架，根据需要到构件库中选择能完成相应功能的构件，之后组装应用系统.如果所需构件不存在，就去购买、定制或自行开发新构件．
构件生产组和系统开发组问严格按照生产者一消费者关系进行任务分工:经验工厂负责生产、提供构件，项目组不再编程,而是通过从经验工厂中请求所需的构件集成组装而得到最终所需的系统.经验工厂的活动分为同步活动和异步活动.同步活动指配合项目组的活动,接收构件查找请求或定制请求，为项目组服务。异步活动指有目的的构件生产或对同步活动中的构件进行再工程以提高构件的可复用性．
４软件复用技术的应用
作者【本文】把软件复用技术应用在管理信息系统中，简介如下：
４．1系统分析
管理信息系统（MIＳ)包括以下模块：
1)信息管理模块.实现各类信息的添加、删除、修改、审核等功能;
2）信息查询模块．实现对各类数据信息的查询功能；
３）信息输出模块．实现数据的显示，报表生成和打印功能;
4）用户管理模块。实现对各类用户信息的输入、修改、删除和用户权限分配功能以及用户相关信息统计功能;
5）部门管理模块。实现各个部门管理的分配、修改,新部门的添加以及老部门的更新功能；
6）访问统计模块．实现系统访问次数的统计,包括日访问量、周访问量、月访问量和年访问量。对来访的IP地址进行统计，并提供查询功能;
7）异常处理模块.异常处理模块继承了Jaｖa自身的异常处理类实现了对自定义异常的处理。
4。2 软件复用技术在系统中的应用
MIS主要是利用已有构件组合集成生成软件产品。它的开发过程与传统方法不同,大体分为以下几个阶段：
1）需求分析和构件的查找。首先要对业务需求进行分析，然后提炼出需要的构件,最后对构件进行检索；
2）构件的裁剪。有些构件不能直接使用，须对其进行扩张或者修改；
3）构件的生成．裁剪后得到的构件和新开发的构件，都必须在构造应用工具上进行测试，保证构件功能及接口规范的实现,称之为构件的生成;
4）构件的组装.构件的组装是把构件装配成一个整体．我们需要用开发工具制作一个应用框架，这个框架是整个应用系统的一个骨架，这个骨架在设计时可以通过领域分析方法设计成在某一领域可复用的构架.
在MＩS中底层的通用基本构件包括基本界面以及常用菜单，这些构件不需要修改直接就可以应用到系统中;报表生成、打印、数据库连接池、异常处理和访问统计这些领域共性构件无需修改，几乎每个系统都能用到；信息、部门和用户的添加构件、删除构件、修改构件以及查询构件等领域共性构件实现系统的主要功能,根据应用的不同,需进行修改和调试才能复用。用户权限分配对不同的应用系统差别较大，是应用系统的特有构成成分，是应用专用构件,需结合应用重新开发。可见随着构件层次的升高，构件的功能越来越强，通用性也越来越差。由于应用系统的多样性,有些功能无法用构件实现，可将其制成专用构件,与复用构件一起集成到应用框架。
参考文献
『1】杨芙清，梅宏,李克勤．软件复用与软件构件技术【J】.电子学报，1９99，27(２）：68—75．
[2】李海东,杨社堂.C/Ｓ模式应用开发中软件复用的研究【J]．太原理工大学学报,2006，37（Ｓ1）:117—118．
【3】张春枝，王弘．基于C／S与B／W／S混合模式的MＩＳ系统设计［Ｊ】.计算机应用研究,２００1(10）:１２３-1２5．
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5构件的选取
构件的选取主要包括获取和评选两项工作。
构件获取是指有目的构件生产和从已有系统中挖掘提取构件.在获取阶段,确定构件的性质，包括构件功能和构件接口，以及构件的可靠性、可用性等质量方面的因素,在某些情况下一些非技术因素也需要考虑,如构件生产厂商的市场份额、过去的商业表现和过程成熟度等。构件提取的主要途径有：1、从现有的构件中获得符合要求的构件,直接使用或作适应性修改，得到可复用的构件;2、”通过遗传工程，将具有潜在复用价值的构件提取出来得到可复用的构件；3、从市场上购买的商用构件；4、开发新的符合要求的构件。
构件的评选是对构件的可靠性、正确性进行验证，从而从候选构件中选择最合适的构件.
基于可复用构件的软件开发过程
曹春萍,龚崇栋)上海水产大学学报 2005年9月 第14卷第3期
(1上海理工大学计算机工程学院，上海200093;）2 上海理工大学现代化教学中心，上海 ２0０0９3)

软件复用技术的优点可总结如下:　（　1） 提高软件生产率,　减少开发时间和费用。生产率的提高不仅体现在代码开发阶段， 在分析、设计及测试阶段同样可以利用复用来节省开销。用可复用的构件构造系统还可以提高系统的性能和可靠性， 因为可复用构件经过了高度优化，　并且在实践中经受过检验； （　2 ）　提高软件质量，　开发出来的软件可靠性高;（3）　降低开发风险;　（4）　简化软件开发流程, 使得软件开发易于管理; (5）　降低维护的难度、工作量和费用, 且有可能延长运行期以提高软件系统的效益。由于使用经过检验的构件， 减少了可能的错误, 同时软件中需要维护的部分也减少；(6） 共享有关关键系统的知识，　便于学习系统结构和建立好的系统， 促进软件开发过程的标准化， 易于提供文档资料等。【本文】
基于软件复用的CRM系统的柔性化设计应用发展研究
袁　琦, 施一明（11浙江旅游职业学院, 浙江杭州 311２３1;
２1浙江大学智能系统与控制研究所, 浙江杭州　3100２7)
科技管理研究 　２０１0年第5期
基于翻转课堂的教学应用研究
一、课题提出的背景
　　我国《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中明确指出:“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。信息技术改变了人类的学习方式和思维方式,深刻影响着教育的各个方面，教育信息化对教育的改革与发展将起着支撑和引领作用。我国教育信息化目前总体处于“初步应用整合”阶段正在向“融合创新"阶段迈进,特别是在课堂教学中如何实现信息技术与教育的全面深度融合，变革教育理念、模式与方法、支撑教育创新发展,实现教育现代化是我们目前研究和探索的主要内容。
　翻转课堂作为一种新的教学方式，在过去的几年受到了教育研究者、一线教师和媒体的大量关注。翻转课堂起源于2007年美国科罗拉多州落基山林地公园高中的两名化学老师乔纳森•伯尔曼和亚伦•萨姆斯在化学课上的尝试.2011年，萨尔曼•罕和他创立的可汗学院将翻转课堂推向了世界。
自2013以来，肥城进行教育教学改革，明确提出,信息技术改变课堂教学的目标。我校一直以来高度重视通过信息技术改进教育教学的方式,20１５开始,我校对网络进行了升级改造,并购入了一个实验班的平板电脑,如何充分利用现有的环境、资源以及应用（包括教、学、管理、服务、办公等)，构建一个数字空间,以拓展现实校园的时间和空间维度,实现课堂的翻转，提升学生的自主学习能力则有更重要意义！鉴于此,我们提出了基于翻转课堂的教学应用研究的课题。
二、国内外研究的现状
目前，翻转课堂在美国受到很多学校的欢迎.200７年,有15％的观众利用在线教育视频进行学习,2０10年增至3０％。在线网络课程不仅涉及历史等文科领域而且扩展至数学、物理学和经济学等领域。据不完全统计，截止20１2年初,美国已经有20个州30多个城市在开展翻转课堂的教学改革实验。国外比较典型案例有:加拿大大不列颠哥伦比亚内部高中数学课的翻转课堂实践,伟谷州立大学数学实验课的翻转课堂实践和美国马里兰州波托马克市布里斯学校微积分课的翻转课堂教学实践。
　在我国，翻转课堂的具体实践方面,还在起步阶段，有部分学校开始认识到翻转课堂的价值所在，并试图将其本土化。比如:重庆市江津聚奎中学随机选取两个实验班,在语文、数学、英语、物理、化学、政治、历史、地理等8门学科开展“翻转课堂”实验.深圳市南山实验教育集团在开展翻转课堂的研究,上海市曹杨实验小学和卢湾一中心小学等在开展了“云课堂”的研究。
数字化校园的研究国内外多有涉及,且研究成果比较丰硕，数字化技术五花八门,各家争鸣。在当前已建好的数字化校园的中，大多以行政管理，教学管理功能为重，学生在数字化校园中是被管理被服务的被动角色，学生感受到数字化带给他们的变化并不明显。偶有基于数字化校园的视频材料、试卷习题，也与课堂教学的密切度不大，对提升学生的自主学习能力不明显。
三、课题研究的价值
　 1、充分利用现有的数字化校园软硬件，部署翻转课堂内容支撑系统。当前数字化校园的各项功能在教学的实际使用和效果上，却不尽人意，技术只是停留在表面上，并没有真正与学科教学“融合"在一起.为此,我们瞄准“基于数字化校园平台的翻转课堂模式构建”这一研究方向,目的是,充分利用现有的数字化校园已具有的环境（包括设备,教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）以及应用(包括教、学、管理、服务、办公等)，构建翻转课堂，以拓展现实校园的时间和空间维度,提升学生的自主学习能力,将对我校教学质量的提高和学校的长足发展产生深远的意义。
2、推动学校教育教学课堂结构的变革。翻转课堂的教学模式正在引起一场史无前例的课堂教学结构的变革，开展基于数字化校园的翻转课堂教学模式研究,是重视资源积累、节约硬件投入、全面实施素质教育、培养创新人才的重要措施.本课题将探讨翻转课堂及其资源对学生学习和教师教学的的双重变革，探析学生学习方式、教师教学方式的转变.翻转课堂教学资源将更加充分满足学生及教师的多样化和个性化需求,大大提升了学生学习的积极性、主动性、创造性,在促进教育教学创新的同时极大促进了创新人才的培养。
　3、提升教师专业发展。本课题探索多个学科基于数字化校园的翻转课堂教学模式研究，组织研究者自发形成教学实践共同体,探索不同学科课堂翻转教学资源的构建方法，促进资源的共建共享，通过不同的教师的参与来促进教师的专业发展,提升教学队伍能力.同时,教师在所提供的平台中进行自我创作，通过教学创新来促进教师自身的发展。
　4、有助于提升学生自主学习的能力。利用“翻转课堂”引领课堂结构变革,鼓励学生主动发现问题、自主与合作探究思考、处理问题，培养学生的科学素养,提升自主学习能力,从而带动其他学科学习的积极性。
四、课题的核心概念及其界定
　翻转课堂也称颠倒课堂，它的出现颠覆了传统的教学模式,其实质是将“知识传递”与“知识内化”进行了翻转,它将“知识传递”的过程放到了课外，学生通过观看相关的教学视频、通过适当的评价系统进行检测可以自主完成知识的构建,而回到课堂上，教师则根据评价系统反馈设计探究活动、根据学生的疑问进行个性化的指导,引导学生完成“知识的内化”.在翻转课堂中，师生的地位发生了变化，教师由“知识传授者”变为“学习引导者”，学生由“被动接受者"变为“主动探究者"，课堂也由封闭转向开放，更有利于培养学生终生学习的能力。在翻转课堂中学生是全过程的主体:自主预习、自主探究、自主概念形成、自主评价,通过不断的自主活动将对知识的认识推向深远。
五、研究的目标、内容和重点
1、研究的目标
　　（1)根据翻转课堂的内涵实质，基于我校数字化校园的具体实施经验，结合翻转课堂的内涵与评价及建构主义理论,构建出如下翻转课堂教学模型。该翻转课堂模式主要分为课
前自主学习、问题构建、课上点拔教学三大模块.整个系统由任务单系统、资源支撑系统、答疑系统、反馈评价系统等所构成。
　　（２）通过课题研究，转变传授为主的课堂教学模式，以“任务单"文本为指导，把“翻转课堂”的“教学视频”作为一种“新概念"教材的引入，从时间和空间的维度重构课堂。借助学案和微视频引发学生的自主学习以促使学生进行主动的知识建构的教学模式,探索主体性和自主性的培养得到教学过程结构的保证,最大程度的优化课堂,提高教育教学质量。
　（3)培训我校教师尝试进行翻转课堂授课，通过点拔式教学，培养学生搜集、整理、提炼知识的能力,帮助学生进行自主探究性学习,以及协作学习,实现信息技术与教育教学的整合，从而实现学习方式的根本转变。
(4）通过课题研究，使教学内容组合、教学活动方式、教学评价贴近学生生活,研究增强学生主体意识、优化学习方式，养成良好的习惯,提高自主学习的能力等策略方法,激发学生学习的兴趣,提高学生的学科素养，促进学生整体素质的主动发展。
　 (5）在本课题研究过程中，着力培养一批勤于实践探索、善于反思总结、乐于奉献的科研型骨干教师，从而提高整体教学水平，推进学校的课程改革.
2、研究的内容
　　（1）　基于翻转课堂学科微视频资源的制作研究.
　 (2)　基于翻转课堂学生学习方式研究.
　　（３) 基于翻转课堂学科实施策略研究。
　六、研究的思路、过程与方法
１、理论学习阶段(20１７年10月—-2017年12月）
　 （1）文献查阅，课题组成员进行学习、研讨相关理论。课题组成员进一步认识研究的意义,明确研究目标,在广泛查阅文献的基础上认真学习胡铁生、关中客、夏仲文、李玉平等人的著作，研讨翻转课堂理念、《课程标准》 、主体教育论、素质教育理论、多元智力论、课堂教学组织形式理论。通过学习翻转课堂和微视频的相关理论和著作,更新教育观念，以新的教育理念指导教学实践.
　(2）开展课题研究前期的调查工作,从教师、学生、社会各方面广泛地收集信息，并深入分析学科资源开发的现状,分析原因。通过开展校内外的问卷调查、教师访谈、学生座谈、课堂观察等途径,了解翻转课堂教学的现状和存在的问题.课题组成员结合自身教学实际,深入探讨进行微视频研究的必要性。
(３)组织教师学习翻转课堂理论、翻转课堂实施的动态,结合自身教学实际,课题组成员话教改，谈困惑，讨论并明确课题的研究方案。开展课题研究的导师讲座,对课题组成员进行专业的引领，提高研究的水平.
2、实施阶段（20１8年1月——２0　19年 ６月）
　(１)根据课题总方案进行具体研究。
（2）充分利用智慧教室组织教师针对实施片断反复演练研讨,提高教师课堂教学技术，并应用于课堂教学实践。
①课题组成员在课堂教学中改革，实践翻转课堂,上研究课。在实践过程中不断加强理论学习,运用理论不断加以实践、 反思、学习、探讨、改进、再实践,推动课题研究的顺利进展。
②学校为课堂教学改革创设有利条件,在学校网站上建课题研究专栏，不定期上传微视频教学片断，组织课题成员进行研讨，加强教研学习的力度，同时在专栏中增添学习资料,为课题成员的研究提供理论和经验支持等。
③研究改变课堂教学评价方式，变“以教定学”为　“以学定教"　，初步制定出能指导翻转课堂教学的新的课堂教学评价方式。
　(3）有计划组织听课评课交流，从实践中论证微课程开发策略的可行性。
①围绕研究专题，课题组成员经常性地进行互听互评活动.课题组每周要推出至少一节学科模式研究课,课题组负责人带头上模式研究课，并及时组织评课、总结、找问题，想措施，及时调整、改进。
②学校组织校级公开研讨课,不断提高课题组成员的研究水平,改进实践过程中存在的问题，追求课堂教学优质高效的教学设计。
③对学生的学习方式和学习成果进行对比研究、总结交流,从实践中论证微课题开发策略的可行性.
(４)有计划地组织各项课题交流活动，定期组织策略研讨与展示活动。
①课题组及时总结教学改革中的成功经验,每周开展一次交流研讨会，推广改革经验，改进不足。
②每周组织一次实验课,对实验课进行评议，对教师的微视频设计以及对通过此项研究活动学生在学习方式的转变、知识的掌握、思维的进步等方面进行分类归纳、分析和总结。
③加强学习和交流，积累经验.学校每周组织一节校级示范课，推广研究的最新成果,使学校老师依据翻转课堂理念不断完善自己的课堂教学设计，人人都能上达标课，全面推进课堂教学模式改革，提高学校的整体教学质量.
④积极开展微视频教学设计研究活动，对优秀教学设计进行编辑出版。
　　（５）对课题进行阶段性总结，搜集阶段成果材料（论文、案例、视频、微课开发等)。
3、测评、总结阶段(2019 年7月——201９年12月)
　 (1)对微视频开发策略和实效进行总结分析。
　　　（2）及时总结翻转课堂教学改革中的成功经验，推广翻转课堂教学设计中的亮点，以专题讲座、专栏展示，研讨会、汇报会等形式进行交流推广，供教师学习借鉴。
　 （3）对全校翻转课堂教学设计情况进行总结,结合学校实际,总结出具有我校特色的翻转课堂理念下的微视频教学设计模式。
（4）全面搜集和整理资料，对整个实验进行总结，撰写课题结题报告.这一阶段既是对课题研究成果的一个总结,又为后期教学研究工作指明了方向。
(５）汇总研究过程中形成的教学经验和课题研究成果(论文、教学设计、案例、著作等)。课题组汇编课题研究中的论文集、微视频教学设计集,案例集以及相关的著作,形成《基于数字化校园平台的翻转课堂模式构建》成果集，将课题的研究成果以文字的形式记录下来。
　（5)接受上级主管部门对课题的结题鉴定。
４、研究方法
　 (1）文献资料法。通过学习了解国内外相关的研究成果、现状及趋势,研究借鉴相关的实践经验，学习研究大量教育理论,从中汲取优秀的研究成果，汲取综合一些鲜活的理念与信息，增强理论研究上融会贯通的能力，提高对本课题相关问题的认识，促进课题研究的发展.
　 （2）行动研究法.在实践中研究策略，在研究中策划实践。根据学校教师微视频设计和研究的具体情况，所发生的教育现象进行分析和研究，从中寻找问题所在,提出合理改革意见或方案,调整研究计划和目标,使研究者在不断地调整过程中得到启示。
(3)调查法.采用问卷及走访这两种调查方法,对目前课堂教学中存在的不足进行调查,对影响课堂教学的非智力因素进行调查,对实验班级的学生进行跟踪调查，为课题提供必要的数据和文字资料。
　(4）总结法。根据研究计划，对每个阶段都进行分析概括,总结工作，用阶段性研究的经验为后面的研究提供指导，使课题的研究得到更快、更好的发展。最终形成课题的研究成果。
（5）实践验证法.通过实践对课题研究中的一些构想进行验证，对构想给予相应的总结、纠偏与调节,在实践中验证，在验证中调节,在调节中发展，再在新的发展与实践中进一步去验证、调节,形成良性循环。
七、本课题可能的创新之处
１、基于我校数字化校园的现有软硬件资源（充分考虑农村学校经费紧张的现状）,构建出翻转课堂教学模型,便于同类型学校快速复制构建。
　2、探索农村学生在不增加投入的情况下翻转课堂的学习方式，重视学生在学习过程中的交互体验、知识生成，培养和发展学生的思考探究能力、沟通协作能力和创造能力.
　 3、拓展课堂的时空，为教与学策略的深入开展提供新的视角.为增效减负,提高课堂教学实