网络课程学习导航系统毕业设计论文.doc

20xx 届届毕业设计说毕业设计说明明书书 网络课程学习导航系统 i 摘 要 现代信息技术的发展,使得基于 web 技术的网络教育平台成为现代教育技术改革与 发展的方向。本文就根据现已存在的问题，对网络课程学习系统做了全面的分析和整 体的介绍。介绍了 asp+access 技术开发该系统的子系统的整个过程，即自适应网络课 程学习导航系统。该系统主要利用了 asp 强大的网络数据库访问技术，实现了网络学 习的自适应性。系统设计并实现了模块导航、知识点检索导航、知识点关联导航和帮 助导航等多种导航。这些导航各自发挥了不同的作用与功能。知识点检索导航和知识 点关联导航主要根据知识点之间的联系，动态的显示给用户不同的知识点内容。这在 一定程度上，提高了用户的学习效率和学习积极性。并以 c 语言为实例进行了系统实 现。 论文主要介绍了本课题的开发背景、系统分析、数据库设计和系统的设计与实现。 关键词 asp；access；网络教育；导航；自适应性 abstract with the development of information technology, the web-based education platform has been a direction of modern education. according to the problems existing at present, the paper gives an overall analysis and introduction of internet courseware system. at the same time, it gives all the procession of developing the subsystem using asp+access technology. through the strong ability of asp+access technology, it realizes online studying adaptively. the system designs and realizes different navigation strategies such as module navigation, searching navigation, knowledge classifying navigation and helping navigation. these strategies have different functions. searching knowledge navigation and ii knowledge classifying navigation are mainly based on the relations of the knowledge and then supplies different knowledge to users. so that it improves users learning efficiency and study enthusiasm to a certain extent. the system is also realized using the course example “c programming”. the paper mainly introduces the developments context, system analysis, database design, the system design and implementation. key words asp; access ; wed-based education; navigation; adaptive iii 目 录 1 绪 论1 1.1 课题背景1 1.1.1 网络课程学习导航系统的现状1 1.1.2 网络课程学习对导航系统的新要求.2 1.2 本课题的研究意义3 1.3 相关技术介绍3 1.3.1 浏览器/服务器模型.3 1.3.2 asp 技术的介绍 .4 1.3.3 ado 访库技术介绍4 2 系统分析5 2.1 系统的可行性研究5 2.2 系统需求分析6 2.2.1 用户需求分析6 2.2.2 系统设计目标分析.6 2.3 用户模型的介绍7 2.4 系统导航功能模块介绍8 2.4.1 模块导航介绍.9 2.4.2 检索导航介绍.9 2.4.3 帮助导航介绍10 2.4.4 分类导航介绍.10 2.4.5 自适应学习状态导航介绍.10 2.5 小结11 3 数据库设计12 3.1 数据库的需求分析12 3.2 后台数据库的配置12 3.3 数据库表结构设计12 3.4 e-r 模型.16 4 系统详细设计与实现18 4.1 系统工作原理介绍18 iv 4.2 系统数据流图19 4.3 系统的实现算法20 4.3.1 户信息初始化算法20 4.3.2 检索导航算法21 4.3.3 知识点关联导航算法22 4.3.4 网络课程知识点显示算法23 4.5 前端页面的设计与实现24 4.5.1 系统公用页面.25 4.5.2 用户注册页面.26 4.5.3 分类导航模块.27 4.5.4 检索导航模块.28 4.5.5 推荐学习导航与热点学习导航模块.29 4.5.6 讨论区页面30 5 结束语32 参考文献33 致谢34 附录35 5 1 绪 论 1.1 课题背景 网络技术以及现代教育技术的发展，国家教育政策的扶持等给网络教育带 来了良好的发展契机。作为一种新兴的教育形式，网络教育还处在发展初期， 制约网络教育发展的主要因素是网络课程的制作以及学习支持系统的建设。网 络最重要的特点是跨越时空的限制。在设施上达到网络技术的要求越来越不是 一件困难的事情，这为网络教育的扩张创造了极为便利的条件。从目前的情况 来看，试点高校的网络教育已经扩展到全国 31 个省、自治区、直辖市，并正逐 步把覆盖范围扩大到市和县3。 网络教育即基于 web 的教学，是利用包含 www 各种特性和资源的超媒体教 学程序来创造一种有意义的学习环境，在这种学习环境中学习得到促进和支持。 中国的网络教育大致上来讲分为四个阶段：远程开放教育阶段（1980 年至今） 计算机网络和多媒体技术在教学中的应用阶段（1990 年至今）wbi 阶段（1994 年至今）现代远程教育阶段（2000 年至今） 。我国教育部于 1998 年 12 月 24 日 制定、国务院 1999 年 1 月 13 日批转的面向 21 世纪教育振兴行动计划对远 程教育尤其是网络教育的发展作了宏观上的规划，并给予了政策上的支持1。 由此看开网络教育在中国正在不断的发展，并得到了国家的有利支持，我相信 它的前景是光明的。 1.1.1 网络课程学习导航系统的现状 互联网给学习者提供了丰富的超媒体资源，为学习者创造出了一种由他们 自行控制的学习环境，如果缺乏导航系统，就会使一些学习者迷航，产生一种 无从适从的感觉，从而降低学习的效率，久而久之，会使学习者的信心受到影 响。目前有很少一部分课程给出课程单元数、学时数、学习目标，而在以下方 面涉及不多：没有建立帮助学习者了解学习该课程所需要的知识水平、自己的 知识层次、学习进度和学习方法的系统；一门课程的组织是线性的，不是层次 状或网状的，也不支持学习单元之间的查询、检索功能，学习单元之间的切换 只能靠前进、后退或从头开始实现，不便于跳跃性学习；学习者只能靠记忆来 6 确定自己的学习位置，不能记录学习者的学习路径、学习心得，学习者一旦中 断学习进程，只能重新从头开始进入；没有便捷的检索方式来帮助学习者使用 网上课程资料，学习者只能中断学习进程；缺少课程学习的帮助系统，学习者 只能按自己的上网知识来进行操作2。 由上可看，导航系统的好与坏，严重影响了网络课程学习系统的使用程度 与推广程度，同时也影响了系统使用的效率。因此导航系统占了十分重要的地 位，并且还有很大的发展空间。 1.1.2 网络课程学习对导航系统的新要求 导航系统的主要任务是为学习者准确地确定当前的位置，同时能快速、方 便地进入下一个学习内容而不会迷航。所有课程都具备了传统的课程章节的主 目录的线性导航系统，部分的导航系统除了常见的线性结构外，更多地加入了 非线性的结构。如：以知识点为中心的非线性、发散性的导航等等。但随着社 会的进步，人们知识水平的不断提高，导航系统也在随之不断的更新与发展。 概括来说导航应该包括软件使用导航和课程内容导航。在被调查的网络课 程中，基本上都能提供不同程度的课程内容导航，而提供软件使用联机帮助系 统的有 60%，其中只有 33%的课程提供了较为系统、完整、规范的软件使用联机 帮助系统。有 53%的课程使用了路径导航45。 我们认为，导航并不是越细越好，对于界面设计清晰、层次结构简洁的网 络课程，用户无需花很大功夫就能够熟悉和掌握。导航应简洁明了，但必要的 导航是不可或缺的。 由于计算机技术的进步，计算机为时空自由、资源共享、系统开放、便于 协作提供了支撑。但是，目前大量的学习导航还是处于静态的水平上，并没有 实现动态的个性化的服务。存在主要的问题主要有： (1)不能灵活建构学习内容和学习过程。现有各种导航组织是固定的、线 性的，很难做到高层次的学习个性化，学习模式的多样化； (2)导航缺乏足够智能性，一般的课件导航只是方便用户浏览内容，而很 少具有用户行为分析、知识联想、学习推荐等智能导航策略； (3)缺乏个性化服务，大部分的课件在不同的用户面前呈现的内容是一样 的，都是按课程本身的组织方式呈现，没有根据不同用户的学习状况和爱好展 示不同的学习内容，也没有根据个体的不同提供对应的服务； 针对以上存在的问题，本文认为需要在以下几方面开展研究： (1)个性化学习内容的结构的建构方法。个性化的学习内容结构不仅仅是具 有传统的目录结构，而且应该能够根据领域知识结构和学生的认知结构灵活建 7 构； (2)有效的智能导航策略，它不只提供学习单元的状态提示与内容的漫游功 能，还具有用户行为分析、知识联想、学习推荐等多种功能； (3)教学/学习目标的具体化，系统能为每一个需要用户达到的学习目标设 计一定的任务和实施环境并给出相应的测试与评价。 只有达到了这些要求，学习系统才能真正担负起“教”与“学”的双重功 能，为用户通过电子课件学习提供一个良好的环境。 1.2 本课题的研究意义 目前网络学习系统大多存在着知识资源的共享、知识的分类与联想、有限 的信息提示与欠缺智能导航以及个性化服务等问题，而这些问题又是限制网络 课程智能化的关键原因。本文针对这些问题提出相应的解决方案，使网络学习 系统不仅成为学生学习以及检索的学习资源，同时充分发挥其“教学” 、 “引导” 、 “分析” 、 “推荐”等功能，以实现学习系统真正的智能化6。 具体而言，它主要涉及到以下几个方面：充分挖掘领域知识之间的内在联 系；知识点内容的灵活组合；基于课程知识概念网络与课程知识点的多种智能 导航功能的设计与实现，各导航策略是以表现知识间联系和反映用户需求为宗 旨；适应不同用户的个性化服务，能根据不同用户的学习基础、兴趣以及当前 的学习状态给出有益的提示和提供相适应的学习内容。 本论文就是为了解决或改善这些问题，以更好地满足用户的需求，达到网 络教学的真正目的。其研究意义有以下几点： (1) 用户模型的设计使得根据用户不同特点提供个性化服务成为可能。 (2) 各种智能导航策略充分考虑了用户学习过程中各种需求，体现以人为 本的思想和服务宗旨。 总之，本课题的研究为学习资源的有效组织、知识表示的规范化、学习行 为、学习方法分析、学习导航等各个方面提供了相应的理论指导和实现方法。 1.3 相关技术介绍 1.3.1 浏览器/服务器模型 www 是构建在浏览器/服务器（b/s）模型以及 http 协议的基础上的，其运 作模式可以描述为：请求处理应答。 从浏览器提交的请求通过 web 服务器给应用程序服务器，由它调用相关的 8 网页应用程序进行处理，处理的结果由网页交给 web 服务器，web 服务器把这 个网页作为对请求的应答发还给浏览器。 至于对提交的信息如何处理，就交由网站的开发人员编写相关的网页应用 程序来决定反馈到浏览器的内容；如果需要对数据库进行访问，开发人员还可 以利用应用程序服务器所提供的接口对其进行访问。 网页内容的动态发布是 web 应用程序的主要实现方法，通常这种方法同服 务器端提供的 www 服务技术密不可分。一般来说，在 internet 服务器上可以通 过多种途径实现动态内容的发布，最常见的技术包括 cgi、isapi 和 asp 等10 12。 1.3.2 asp 技术的介绍 asp (active server pages)是未经编译的开放应用软件,它使用户能够利 用 html 和 active 强有利的功能创建,功能强大的,与平台无关的 web 应用系统。 因此,可以充分利用全球所提供的广泛互联。javascrip,vbscrip 都是利用基于 浏览器脚本语言,它们的功能很强大的,能让网页丰富多彩。 script(脚本)是由一组可以在 web 服务器或客户端浏览器运行的命令组合 而成，目前在网页编制上比较流行的脚本语言包括 vbscript,javascript。这 些脚本大都是在客户端运行，因此，客户端可以很清楚的取得脚本的内容。所 以，就安全性而言，这些客户端的脚本语言的确有危险10。asp 虽然具有脚本 语言的方便性，但由于他是在 web 服务器端运行，运行后再将运行结果以 html 格式传送至客户端的浏览器。因此 asp 与一般的脚本语言相比，要安全的多。 1.3.3 ado 访库技术介绍 ado(activex data objects)是一组优化的访问数据库专用对象集,为 asp 提供了完整的站点数据库访问解决方案。它可作用于服务器端,以提供含有数据 库信息的主页内容。通过执行 sql 命令,让用户在浏览器画面中输入、更新和删 除站点服务器的数据库信息。 ado 使用内置的 recordsets 对象作为数据的主要接口。ado 可使用 vbscript、jscrip t 语言来控制对数据库的访问,以及查询结果的输出显示。 ado 可连接多种支持 odbc 的数据库,如 access、sql server、oracle、info rmix 等。 在使用时,首先需在控制面板的 odbc 中建立相应的 dsn(数据源名) 。要选 择系统数据源名,指定所用的驱动程序,如“microsoft access“,在数据来源名称 9 中输入 dsn 名,并选定服务器和数据库10。 10 2 系统分析 2.1 系统的可行性研究 网络课程学习系统是通过计算机使用户与知识之间建立起紧密联系，此系 统在技术方面主要是采用现有的软件 asp、dreamweaver、acess 进行开发和研 究的，这些软件早已被广大用户熟悉和了解。 这个系统能够满足用户学习知识的效率与轻松容易度，同时导航的自适应 性使用户不会在学习的旅途中显的盲目，甚至会迷失方向。大大满足了用户学 习的个性化，这些将会吸引大量用户对本系统的兴趣与爱好。并且此系统操作 简单，在操作方面都会有各种导航进行提示，比如知识点链接导航、帮助导航、 检索导航等，不会使用户不知何处下手，只要是懂得上网和识字的用户都能够 对本系统操作的游刃有余。 同时我们所开发的自适应网络学习系统，它具有以下特点： 实用性：为网上学习提供了方便； 操作简单：本系统适用于不同的使用者，包括教师和学生，同时系统 并不复杂和烦琐，操作简单易行。 代码可读性好：文中的代码都是利用 asp 脚本语言进行编写，简洁易 懂。 本系统有效的实现了用户在网上学习的功能，图 2.1 是本系统应用框架示 意图8。 系统数据库 internet上的用户 网络学习系统 系统服务器 internet 图 2.1 系统应用框架图 11 从各方面的初步调查基础上，从建立新的网络课程学习系统的必要性和可 能性两个方面进行具体分析后，得出结论：开发新的网络课程学习系统是十分 必要和可行的。 2.2 系统需求分析 2.2.1 用户需求分析 随着信息时代的到来，素质教育的呼声越来越高，教学中普遍强调要把过 去的以教师传授知识为主的教学模式转变为以“学生”为中心的教学模式，即 教学是围绕学习为中心来展开，学习已经成为教学过程中的主体。同理网络教 学的任务是指导用户如何获取信息，帮助用户解决学习过程中的问题，并帮助 用户形成一套有效的学习方法和解决问题的方法,使用户能够在网络学习过程中 不断进步和发展。网络学习系统使用户在学习时可以自己制定学习目标，选择 学习内容和学习路径，按照自己的意愿去了解和学习课程知识。这有利于用户 进行发散思维，有利于用户对学习的兴趣，有利于用户问题解决能力、思维能 力的培养，有利于培养新世纪创造性人才。 信息迷航现象的出现会给网络学习带来诸多危害，它不仅给用户增加了不 必要的认识负担，而且使教学活动效率低下直至停滞不前。因此，减少和消除 学习中的信息迷航现象对网上教学至关重要。这就要求网络学习系统既要发挥 超媒体的作用和特长，让用户主动地、创造性地进行学习，同时又要减少用户 的认识负担。这就需要认真考虑向用户提供引导措施，这个措施就是“导航” 6。导航能为网状知识结构中的用户提供即时有效的引导，它是一种避免用户 偏离教学目标，引导用户进行有效学习，提高用户效率的策略。导航的具体作 用体现在：让用户了解当前学习内容在学习过程中、在课程的知识结构体系中 所处的位置；让用户能根据学习过的知识、走过的路径，确定下一步的前进方 向和路径；让用户在使用网络课程遇到困难时，能寻求到解决困难的方法，找 到达到学习目标的最佳学习路径；让用户能快速而简捷地找到所需的信息，并 以最佳的路径找到这些信息；让用户能清楚地了解教学内容的结构概况，产生 整体性结构。目前，有许多网络课程只是简单地把书本教材的内容稍加改变以 超媒体的信息组织结构放在网上，缺少应有的导航策略。导航策略用于网络课 程，实际上是教学策略的体现，是一种避免用户偏离教学目标，引导用户进行 有效学习，提高学习效率的策略，它是决定网络课程质量的关键因素。 12 2.2.2 系统设计目标分析 自适应网络课程学习系统主要提供了网上学习的平台，其主要功能如下： 通过用户注册可以对用户的基本情况和信息有一个初步的了解，同时初 始化用户学习状态与用户学习记录。 进入系统，系统通过用户记录展现用户学习级别与文章难度相匹配的知 识点，从而实现了用户进行网上学习的个性化与自适应性特征，同时通过教学 大纲导航，用户可以进行学习自己所要掌握的知识点，并可进行相应的在线测 试来了解自己对知识点的掌握程度。 通过测试结果改变用户的学习状态与学习记录，对用户的状态进行管理。 当用户再次登录时，系统会自动进行更新，实现用户学习的个性化。 通过知识点链接导航使用户轻松的在页面之间进行跳转，不至于在浏览 过程中迷失方向，从而提高学习效率，促进学习进度。 在用户进行某一知识点的学习时，还有相应的知识点分类导航对用户进 行指导。这些知识点和用户所学知识具有相同的关键字，它们之间可能存在某 些关联与联系。这样便于用户对此类知识的查找，同时也会扩大用户的知识面。 通过知识点搜索导航，用户可以直接进行所要学习知识点的查找。当你 对所要查找的知识点了解比较少时，你可以进行模糊查找，而你知道的比较详 细的话，可以进行精确查找。 通过讨论区使用户之间进行实时讨论与交流，便于知识的互相传播，同 时调用用户的学习积极性，交接更多学习的朋友 。 2.3 用户模型的介绍 对于网络学习用户来说，他们的年龄、知识层次、学习基础、学习目标、 学习方式都有着很大不同，而且具体的用户特征对于网络教学来说是未知的， 它不象传统的面对面的课堂教学，教师可以通过观察或与学生交流等多种形式 了解学习者的情况而采取相对应的教学策略。所以网络学习用户的不同行为和 特征分析对网络用户的学习效率有很大的影响，同时就要要求学习系统具有足 够的智能性并能对不同的用户提供自适应学习的条件，这是本课题研究目的之 一。 用户模型则可以记录所有不同用户的特征以及在学习中的不同学习行为信 息。设计用户模型的目的就是为了给用户提供自适应的个性化服务。本系统的 用户模型的特点是模型分为动态和静态两部分，两部分相互作用共同完成建构 13 个性化的学习内容和动态导航的任务。用户模型可分为以下四部分，如图 2.2 所示： 个人信息互动信息学习记录 用户模型 图 2.2 用户模型 个人信息是用户登录系统的前提条件，通过对用户个人信息的管理，使系 统对用户有个整体的了解，同时根据不同的用户信息来显示不同的知识点学习 内容；互动信息的记录，便于导航的正确指引以及实现其个性化的学习目的； 用户的学习记录，它用来记录学生的掌握情况，主要目的是为智能导航服务的， 为以后的个性化知识导航提供基础。 2.4 系统导航功能模块介绍 在系统分析的基础上，结合用户的学习特征和学习状态，以及对现有网络 课程学习系统的观察，得出本系统的功能模块结构图，此模块共分为三层结构， 各结构之间紧密相连，共同建构了自适应网络课程学习导航系统。具体功能模 块如图 2.3 所示。 14 自适应网络课程学习导航系统 模 块 导 航 帮 助 导 航 检 索 导 航 自 适 应 学 习 状 态 导 航 用 户 登 录 导 航 教 学 大 纲 学 习 方 法 在 线 测 试 讨 论 区 学 习 状 态 导 航 推 荐 学 习 导 航 热 点 学 习 导 航 使 用 帮 助 信 息 提 示 课 程 特 点 相 关 插 件 要 求 分 类 导 航 主 题 分 类 知 识 点 关 联 图 2.3 系统的功能模块结构图 2.4.1 模块导航介绍 模块导航是指由一些标志性短语建立起的超链接，如“教学大纲” 、 “学习 方法” 、 “讨论区” 、 “在线测试”等，每个短语连接一个子模块，完成特定的功 能，将一系列这样的超链接排列于每个页面的固定位置，以便随时进入各个子 模块。还可以设置下拉式列表框，学生可以选择列表内所列内容。 模块导航帮助学生进入系统后，对系统结构有一个整体的认识，清晰的模 块导航可以帮助学生容易的找到自己所要了解的知识，因此模块导航是本系统 设计的基础。模块导航的超链接实现了界面与界面之间的跳转，将各界面之间 有效的联系起来，为用户提供了方便。部分模块的简单介绍如下： 教学大纲模块：教学大纲是网络课程学习系统所要进行传教内容的主要 提纲，任何一个网络学习系统，都会有自己的教学大纲，这是系统所包含的主 要内容也是用户所要学习的主要课程。通过此模块，用户可以根据自己的所需 来选择学习内容，达到因人而议的学习目的，而不必局限于课堂上循规蹈矩的 教学方案。教学大纲模块中会涉及到一定的关系，如：父子关系或是兄弟关系、 前提后续的关系等，这些关系主要体现了课程章节的相互联系。 学习方法模块：学习方法模块是一个静态模块，静态的显示给用户某一 课题的学习方法与最佳的学习途径。 15 讨论区模块：讨论区模块会在一定程度上调动用户的积极性，同时可以 通过讨论区，用户之间可以相互认识，互相学习。有时还可以及时解决在学习 过程中遇到的问题与困难。讨论区的设计分为上下两帧来实现，其中上一帧显 示当前讨论信息，而下边一帧为接收用户内容的发布区。用户提交谈话内容的 时候，上面一帧的谈论信息将会被更新。更新的方法采用让客户端定时刷新的 方法。 用户登录导航模块：用户登录导航模块是用户进入系统的直接入口，它 指引用户的注册与登录，模块中的各种信息是对用户进行验证的凭据。登录导 航使用户成为注册用户，享受更多的服务。 2.4.2 检索导航介绍 检索导航拥有多种检索功能，用户可以根据知识点名称、知识点内容、知 识点作者以及编辑姓名进行检索，并且用户还可以根据知识点的分类（具体知 识点）进行检索，同时还可以加入关键字，缩小检索范围，更确切的找到用户 想要了解的内容。在检索导航中，多种种类的限制使用户在检索时可以进行模 糊搜索和精确搜索两种搜索方案。当用户对所要查找的东西不太了解时，即可 进行模糊搜索，相反如果用户对所要查找的东西十分确定，即可进行精确搜索。 检索导航在系统中作为一种有效的途径帮助用户搜索各种知识点。在每个页面 下都有个知识点搜索，即：检索导航，这样方便用户的使用，减少了返回某一 特定页面的麻烦。检索导航在任何系统中都占了举足轻重的地位，它是系统不 可缺少的功能模块，使用户可以更清楚的了解系统里所包含的内容 2.4.3 帮助导航介绍 在任何系统中，同样也都会有一个帮助导航，帮助导航对初次使用本系统 的用户有一个指导作用，系统设置有专门学习帮助选项，其中包含对课程特点 的介绍、相关插件的要求以及课件的使用特点等。还有一些课件会在适当的位 置给出信息提示帮助等。 2.4.4 分类导航介绍 分类导航包括主题分类导航和知识点关联导航，主题分类导航主要是根据 基础知识、基本概念、程序设计、函数、学习方法进行分类。主题分类的目的 是将知识整体化，具体算法和思想概念分类显示，达到所见即所需的目的，同 时主题分类的栏目导航中还给出了各知识点的章节分类，给用户的学习提供更 16 多的方便。知识点关联导航是根据知识点标题的关键字进行分类，即当我们添 加某些文章时，我们同样添加了这些文章标题的关键字，方便的是，当用户阅 览某篇文章时，那么关键字中包含此文章标题内容的文章都将显示在相关知识 点关联导航中。知识点关联导航是用户学习过程中不断扩展知识面的有利助手， 而主题分类是用户在学习过程中遇到模糊问题查询的有效途径，两者相辅相成， 互相帮助，共同达到帮助用户学习的目的。 2.4.5 自适应学习状态导航介绍 对每个用户来说，学习状态各不相同，根据用户的学习状态，系统中会显 示相应状态的知识点，学习状态分为初级、中级、高级。用户可以在注册时自 己选择自己的学习状态，同时在学习过程中，根据用户对所学知识点的测试得 分，对用户的学习状态有一个调整。当用户在次登录时，系统将会调用用户表 中的状态信息，从而显示用户相应的状态知识点。这种自适应的学习状态导航 使用户直接投入到学习中去，避免了许多不必要的查找与选择。当然系统中， 还有一些推荐学习知识点和热点学习知识点，这也看用户对知识点的学习兴趣 来自行安排，方便了用户的学习过程。 系统根据测试得分与知识点通过域值的比较自动更新知识点理解程度字段 内容。然后，该字段值又用于更新知识点学习状态的值。此外，为充分尊重用 户自我评价的权利，如用户不想通过知识点的测试但又自认为已掌握该知识便 可修改理解程度字段的值，但不可以修改测试得分的值，这样一来既保证了数 据的真实一致性，又确保了用户模型的灵活性。这也是自适应学习状态导航的 一个优点所在。 2.5 小结 本章主要分析系统的各个组成部分，并给出了具体的逻辑设计。用户模型 主要是简单的介绍了用户的特征与智能学习状态的相关关系。系统导航主要描 述了各导航系统的用途，设计方法以及一些相应的策略。该章主要是以全局的 整体的角度描述整个系统的功能和框架，它所涉及的理论分析和设计为后面的 算法设计和实现打下基础。 17 3 数据库设计 3.1 数据库的需求分析 根据系统需求，可以列出以下数据项和数据结构： 用户信息管理：包括用户名称、密码、注册时间、登录次数、电子邮箱等； 用户学习记录：包括测试得分、学习状态、理解程度等； 学习状态：包括学习状态、知识点编号、用户编号等； 知识点：包括栏目 id、父栏目 id、栏目链接、相关导航等； 文章知识：包括文章名称、文章内容、作者、关键字等； 3.2 后台数据库的配置 本系统的开发是在 windows xp 下开发的，开发数据库使用的是 access xp。具体配置步骤如下： 新建几个空数据库，分别取名为 boob8u8.mdb，yslmv4.mdb，bbs.mdb。 在 boob8u8.mdb 中建表 article,articleclass,special,status, userstudy 等数据库表。在 yslmv4.mdb 中建表 user,topic,admin 等数据库表。 在 bbs.mdb 中建表 bbs 数据库表。 完成数据初始化工作，将表中各字段与域值添加进去。 由于考虑到程序移植后的路径问题，所以本系统利用 server 对象的 mappath 方法，将虚拟路径转化为实际的物理路径。从而进行数据库的连接。 这种连接方法的好处就是程序移植到别的服务器上后，不必在设置数据源，马 上就可以使用。 具体的表结构设计如下描述所示。 3.3 数据库表结构设计 数据库表结构设计如以下各表所示14： 18 表 3.1 user 表（用户信息管理表） 列名意义描述数据类型 大 小 可否为空默认值备注 userid用户编号自动编号4主键 username用户昵称文本10 useremail邮箱 文本16 userpassword密码文本10 learnstate学习状态文本10 sex性别文本50 adddate注册时间时间/日期50 logins登录次数数字20 oicqqq数字20 lastlogin最后登录时间时间/日期 question密码提问文本50 answer问题回答文本50 注：用户信息管理表记录了用户的各种信息，用户昵称和密码是用户登录 时的身份验证机制学习状态描述将为用户提供有效的学习路径，这不仅有利于 管理员对用户的管理，同时也利于用户自己的管理与维护。 表 3.2 status 表（学习状态表） 列名意义描述数据类型大小可否为空默认值备注 userid用户编号数字4主键 classid栏目编号数字4 learnstate学习状态文本10 注：提示图表是为用户提供一种自适应的学习状态提示信息。 表 3.3 userstudy(用户学习记录表) 列名意义描述数据类型大小可否为空默认值备注 userid用户编号数字4主键 username用户昵称文本10 classid栏目编号数字4 scores测试得分数字4 19 underslevel理解程度文本10 注：用户学习记录表记录了用户的一些学习情况，这将成为用户学习状态 变化的前提依据。理解程度记录了用户对知识点的理解难易情况，这有利于管 理员对知识点的添加，删除与修改。 表 3.4 article 表（文章知识表） 列名意义描述数据类型 大 小 可否为空默认值备注 artileid文章 id自动编号10主键 specialid所属专题 id数字10 title文章标题文本10 content文章内容文本 author作者文本10 key关键字文本10 hits点击次数数字50 updatetime更新时间时间/日期 hot是否是热点文章是/否 ontop是否固顶是/否 classid所属栏目 id数字10 difficute难度级别文本10 test测试题文本 注：文章知识表贯穿了整个系统，文章标题，文章内容，作者，关键字将 作为搜索导航的前提条件，同时系统可以在表中搜索文章标题来显示文章内容， 热点文章和固顶在系统的相应位置将会有所显示。 表 3.5 articleclass(知识点表） 列名意义描述数据类型大小 可否为 空 默认值备注 classid栏目 id数字10主键 parentid父栏目 id数字10 parentpath栏目路径文本20 depth栏目层次数字10 rootid根栏目 id数字10 child子栏目数数字10 previd同级的上一栏目 id数字10 nextid同级的下一栏目 id数字10 20 iselite是否为推荐栏目是/否 showontop是否顶部导航显示是/否 注：知识点表对各知识点以及知识点之间的关系有了一个系统的统计和管 理，同时根据各种 id 可以方便的查找个知识点，父知识点和子知识点。从而在 系统中形成树型结构与父子结构。这使用户对知识点有一个整体的逻辑概念， 此表与文章知识表相互联系从实现文章与知识点的对应。 表 3.6 special（主题分类表） 列名意义描述数据类型大小可否为空默认值备注 specialid主题编号数字4主键 specialname主题名称数字4 orderid排序 id数字4 readme主题说明文本50 注：主题分类表是为了在页面中根据不同主题显示具体内容而建立的数据 表，数据表中的主题名称将连接各种属于本主题的知识点。方便用户的查找与 使用。 表 3.7 temporary（中间临时表） 列名意义描述数据类型大小可否为空默认值备注 userid用户编号数字4主键 classid知识点编号数字4 scores测试得分数字10 注：临时表是为了保存用户对知识点学习的一些记录，以便在达到某种要 求时来改变用户的学习状态。临时表只是一个暂时性的表，它根据不同用户的 学习情况在不断的变化。 表 3.8 bbs（讨论记录表） 列名意义描述数据类型大小可否为空默认值备注 bbs_id讨论文章编号数字4主键 title讨论文章主题文本100 body讨论内容备注 layer层数数字4 parent_id父文章编号数字4 child回复文章数数字4 hits点击数数字4 21 username讨论者昵称文本20 submit_date讨论时间日期/时间 注：讨论记录表主要是为了保存用户讨论时的一些相关记录。存储了用户 的名字，讨论主题，讨论内容以及讨论时间等。同时也方便了用户对讨论内容 的读取。 3.4 e-r 模型 为了把用户的数据要求清晰明确地表达出来，通常要建立一个概念性的数 据模型（也称为信息模型） 。概念性数据模型是一种面向问题的数据模型，是按 照用户的观点来对数据和信息建模。它描述了从用户角度看到的数据，它反映 了用户的现实环境，且与在软件系统中的实现方法无关。 最常用的表示概念性数据模型的方法，是实体联系方法（entity relationship approach）16。这种方法用 er 图描述现实世界中的实体，而不 涉及这些实体在系统中的实现方法。用这种方法表示的概念性数据模型又称为 er 模型。er 模型中包含“实体” ， “联系”和“属性”15。在本系统中，用户 信息与学习状态信息、学习记录信息之间是一对一联系（1：1） ，而用户信息与 知识点信息，知识点信息与教学策略信息之间的关系是一对多联系（1：n）如 图 3.1、3.2 所示。在本系统数据表中用到的主键有： 用户信息管理表中的 userid 字段（用户编号） ； 知识点表中的 classid 字段（栏目编号） ； 文章知识表的 articleid 字段（文章编号） ； 其他表中的主键均为 userid 字段（用户编号） ； 用户 学习状态学习记录 从属 用户编号 邮箱密码 学习状态 用户昵称 注册时间 密码提问 问题回答 用户编号 学习状态 栏目编号 学习状态 用户编号 理解程度 测试得分 用户昵称 栏目编号 1 11 22 图 3.1 一对一联系的 er 图 知识点 用户文章知识 获取 栏目编号 问题回答 学习状态 栏目层次子栏目数 栏目链接地址 父栏目编号 上一栏目编号下一栏目编号 根栏目编号 密码 邮箱 用户昵称 密码提问 用户编号 注册时间 文章编号 关键字 是否固顶 难度级别 作者 文章标题 文章内容 点击次数 1 n n 1 图 3.2 一对多联系的 er 图 参照完整性是保证在主键（被参照表中）和外键之间的关系总是得到维护。 对两个相关联的表（主表和从表）进行操作数据的插入和删除的时候，通过参 照完整性保证它们之间的数据的一致性。 用户自定义完整性，不同的数据库系统根据起数据应用环境的不同，往往 还需要一些特殊的约束条件。它反应某一具体应用所涉及的数据必须满足的语 义要求。对于用户自定义完整性可以通过数据库设计，也可以通过程序代码来 实现。由于程序设计的灵活性和便捷性，在整个系统的调试过程中对于不完善 的地方只需对代码进行修改而不用更改数据库，因此在系统中采用了程序代码 来实现数据库用户自定义完整性的约束。 23 4 系统详细设计与实现 4.1 系统工作原理介绍 本系统采用 b/s 结构(browser/server,浏览器/服务器结构)和基于 web 服 务两种模式，是一个适用于 internet 环境下的模型结构。只要用户能连上 internet,便可以在任何时间、任何地点学习课程的内容。系统工作原理图如 图 4.1 所示： 用户注册 用户信息验 证 用户登陆 个性化学习内容 自动生成 用户信息 知识点树 素材 概念网 导航搜索 在线浏览 动态更新用户浏览 页面及导航提示 中间层数据层用户层 图 4.1 系统工作原理图 系统的工作流程包括以下一些关键环节： (1)用户注册。在每一个用户使用该课件之前需要注册，系统会将用户输入 的信息记录到用户模型中。 (2)用户登陆。用户输入用户名和密码后，系统验证是否正确并决定用户是 否能进入课件进行学习。 (3)个性化学习内容自动生成。根据用户注册时输入的学习特征和学习过程 24 中的学习记录，从用户模型和知识领域模型中读取相应信息合成网页内容。 (4)用户信息管理。其中包括对用户信息的查询和修改，系统会根据修改后 的用户信息重新自动合成网页内容。 (5)在线浏览。这是用户学习课件内容的主要方式，浏览中的动作主要是点 击网页中的超链接，系统会动态跟踪用户的行为更新网页内容和导航提示。 (6)导航搜索。为帮助用户更快更方便的找到所要了解的知识点，系统根据 知识点不同的特征，比如说作者的不同，主题的不同或是关键字的不同等进行 搜索，使用户一步到位，直接找到自己所学知识点。 以上各个环节相互联系，前后影响。对于用户的每一项操作，系统都会自 动读取数据并更新其中用户模型的数据，并将更新后的数据通过课程学习系统 网页呈现出来。 4.2 系统数据流图 数据流图（data flow diagram，简称 dfd）能精确地在逻辑上描绘系统的 功能、输入、输出和数据存储等，摆脱了物理内容，是描绘系统逻辑模型的最 主要的工具。 经过系统详细调查分析以及用户需求分析，我们得到了新系统的数据流图。 如图 4.2 用户登录数据流图17： 用户名和密码 用户注册 登录成功 用户信息管理表 用户信息 是 否 用户信息 身份验证 图 4.2 登录数据流图 图 4.3 学习状态改变数据流图： 25 学习状态 在线测试 状态信息 测试结果 状态信息 学习状态表 用户学习记录表 测试结果 更新信息 更新学习状态 图 4.3 学习状态改变数据流图 4.3 系统的实现算法 4.3.1 用户信息初始化算法 通过前面几章的分析，我们已经知道用户信息是个性化学习导航的基础。 由用户模型可以了解，个人信息是用户登陆个性化学习系统的入口；用户学习 特征则是确定适合用户学习目标的课件网页内容（包括素材的类型和难度）的 基础；学习记录则是根据用户的学习进度动态更新提供内容、学习状态提示的 必要条件。所以设计好用户信息输入算法对后面的课件智能导航有着重要作用。 用户信息是在第一次使用课件注册时输入的。 该算法中牵涉的数据有：用户数据库中的用户信息管理表、用户特征表、 用户学习表。算法主要功能是通过接收用户输入或选择的信息初始化用户模块 中有关信息，以下便是该算法16所涉及的数据结构和详细过程。 输入：1）用户输入的信息，如姓名，密码等。 2）用户选择的信息，如用户学习状态等。 输出：用户模块信息初始化。 算法的主要步骤如下： (1)初始化，包括打开数据库 user、建立相关控件与数据库的连接等； (2)将用户信息管理表、用户状态表各添加一条记录； (3)读取各文本控件或列表控件中用户输入或选择的信息到各表中对应的字 26 段中； (4)结束。 算法流程图如图 4.4 所示： 开始 是否合法 写入数据库 结束 n y用户管理信息表 和学习记录表中 各加入一条信息 用户输入 信息 图 4.4 用户信息初始化算法流程图 4.3.2 检索导航算法 在用户登录系统后，用户可以根据知识点搜索进行所要学习知识点的检索。 知识点搜索主要是从三方面进行查找，一是根据知识点主题，二是根据知识点 类别，三是根据知识点的关键字。三方面的共同限制可以使用户查找到比较精 确的知识点。 检索导航最重要的步骤就是要知道从何处抽取数据，如何判断检 索条件，又是怎样在检索条件的基础上将信息显示给用户。在该导航实现过程 中，用到的数据有文章知识表，显示的内容是从文章知识表数据库中调取出来。 具体算法如下： (1) 用户选取搜索内容，如知识点名称、知识点类别、关键字等，并进行 提交； (2) 从提交表单中提取数据，并进行相应判断； (3) 连接数据库，建立记录集，用查询语句对表中数据进行查询； (4) 将结果显示给用户； (5) 结束； 算法流程图如图 4.5 所示： 27 开始 是否满足 搜索条件 结束 yn 系统初始化 选择搜索主题 ： 如知识点 名称 、知识点内容等 选择知识点类别 ： 如c语言 的特点 、 常量 、 变量等 在文章知识表中搜索 输入关键字 显示此文 章内容 不显示此 文章内容 图 4.5 搜索导航流程图 4.3.3 知识点关联导航算法 知识点关联导航是分类导航的一个重要部分，当用户浏览某一知识点时， 与此知识点相关的知识点将显示在相关知识点栏目中。这些知识点的相关性是 根据它们所拥有的关键字进行判断的。无论用户点击哪一知识点，只要与此知 识点具有相同关键字的知识点都会显示在页面上。这种自适应性方便了用户对 一些相关知识点的查找与阅读。 知识点关联导航的主要步骤如下： (1) 用户点击所要阅读的知识点。 (2) 建立数据库连接和记录集，在文章知识表中查询与当前文章具有一个 或多个相同关键字的文章。 28 (3) 根据具有相同关键字这一条件显示相应文章标题。 (4) 将此文章标题链接到相应的文章。 (5) 结束。 算法流程图如图 4.6 所示： 开始 选择某一知识点 系统初始化 显示其它文章 知识点链接 丢弃 结束 显示此知识点内容 判断其 它知识点与本知 识点关键字是否 相同 ny 图 4.6 知识点关联导航算法流程图 4.3.4 网络课程知识点显示算法 用户登录成功后，页面中各知识点的显示内容是根据用户的学习级别进行 判断的，用户学习级别的不同决定了不同的知识点内容。这种根据用户学习情 况自适应的显示，有利于用户对知识点的掌握程度，同时随着学习的不断推进， 用户可以相应的改变自己的学习级别，来学习更高一级的知识点文章，直到对 整个课程的知识点有了深刻的了解与认识。 自适应网络课程知识点显示的具体算法如下： (1) 用户登录系统。 (2) 建立数据库连接，查询数据库，读取用户信息管理表中的学习级别和 29 文章知识表中的文章难度级别。 (3) 根据用户学习级别和文章难度级别进行判