计算机导论作业-互动式学习系统在校园网上的实现.doc

本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。 专业学位硕士学位论文互动式学习系统在校园网上的实现The Design and Implement of Interactive LearningSystem on Campus Network作 者 姓 名： 涂滨学科、 专业： 软件工程学 号： 40617476指 导 教 师： 王占杰完 成 日 期： 2010年5月大连理工大学Dalian University of Technology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目： 互动式学习系统在校园网上的实现 作者签名： 日期： 年 月 日本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。摘 要计算机信息技术、网络技术及互联网的不断成熟和进步，促进了基于网络技术的教育的发展。为学生创造一个互动式学习的环境，已成为学校教学的必要补充。利用校园网站功能，可以改进许多课程的教学，弥补课堂教学的不足，调动学生学习的积极性、主动性，提高教学效果。网络教学既克服了传统课堂教学受时间、空间限制的缺点，又在一定程度上克服了师生交流不足的缺点，加之网络本身在制造、贮存和递送学习信息方面的特别优势，为个别化学习提供了强有力的支持。实现基于网络的互动式学习是体现现代教育理念的一个重要手段。网络学习中学生的答疑需求也日益凸现，成为基于网络学习中交互的重要环节。答疑是学生进行课后学习的有益补充，特别是针对三本类院校的学生，更具有特殊的意义和作用，而且网络答疑可使更多的学生参与到问题的解答中来，同伴间的互答既可学习互长，也节省了教师在答疑上所花费的时间和精力。所以在基于网络的学习系统中答疑也就成为重要的组成部分。本文首先从设计与实现互动式学习系统的角度出发，分析了当前国内外类似系统的发展状况，阐明了开发和设计本系统所采用的体系结构、相关技术及开发工具，对系统的总体结构、数据库、算法进行了详细描述。本系统采用B/S体系结构，用SQL server做后台数据库，IIS5.0以上做Web服务器，以ASP+Dreamweaver做为开发工具，共同完成本系统的设计。在该系统中，答疑模块的实现需要使用分词技术，本文例举了目前常用的分词方法，并对这些方法的优缺点进行了比较，结合本系统的特点，最终确定使用正向最大匹配法完成该部分的设计。通过对学生及教师的需求分析，确定了本系统的功能模块。本系统由前台和后台两部分组成，前台的主要用户是学生，后台的主要用户是教师。前台包括课件点播，网上作业，多媒体演示， 实验资源，学习论坛，网上答疑六大模块，实现了对各种教学资源的下载、观看及交流。后台的主要功能是对资源进行管理，比如资源的添加、编辑、删除、回复等。确定模块及功能后，开始具体实现该系统的设计。本文对系统用到的数据表及功能进行了描述，对各模块的界面设计进行了截图展示，对每个模块的实现方法进行了简要的说明。本系统的实现，给学生提供了一个良好的学习平台，提高了学生的学习能力，发挥了现代网络技术在教育教学中的优势。运用网络互动模式教学既为学生的个性发展创设适宜的环境，还为学生的合作学习创造良好的空间。互动式学习系统使计算机网络功能与教学目标有机地结合起来，更好的为教育教学服务。关键词：互动式学习系统；网络教学；答疑模块；分词技术The Design and Implement of Interactive Learning System on Campus NetworkAbstractWith the computer information technology, network technology and the Internet continues to mature and progress, promote the development of Web-based education. creating an interactive learning environment for students has become a necessary complement to school teaching.The use of the campus can improve the teaching of many courses, because it can make up for classroom teaching, mobilize the enthusiasm of learning and ultimately improve teaching effect. Network teaching not only to overcome the traditional classroom teaching by the time and space constraints of the shortcomings, but also to a certain extent, overcome the shortcomings of lack of teacher-student exchange, coupled with the network itself in the manufacturing, storage and delivery of information to learn the special advantages of individual learning provides a strong support. Network-based interactive learning is an important tool to embodie the concept of modern education. The growing demand of Q&A, make it becomes an important part of interaction. Q&A is a useful complement to the after-school learning, especially for students of The third category undergraduate. Q&A will enable more students to participate in the answer to the problem, it makes students can learn from each other and also saves teachers time spend on the Q&A. so the Q&A has become an important component in Web-based learning system.This dissertation, from the perspective of designing and realization of interactive learning system, makes an analysis of the current development situation home and abroad. Based on a comparison of involved technology and instrument, the dissertation offers an account of system structure, relevant technology and instrument and also make an analysis of the system function and database, and to the system overall structure, the database, the algorithm have carried on the design. The learning system adapts B/S system structure, SQL server as background database, IIS5.0 as web,ASP+Dreamweaver as development tools. In this system, the Q&A module requires the use of segmentation techniques, the paper describes the used methord, and compares to the advantages and disadvantages of these methods, finally decide to use the technology of dividing words right direction max match for the design.Through the analyse of the needs of students and teachers, identified the functional modules of this system. This system consists of two parts: front and back office, the front provides for students and the back provides for teachers. The front offers six major functions, Courseware on-demand, online operations, multimedia presentations, experimental resources, learning forums, online Q & A, it offers a method to download, watch and share the teaching resources. The primary function of the back is management for the resources, for example the resources to add, edit, delete, reply, etc. Determine the module and function, we began to concrete realization of the system design. In this paper, the data tables used in the system were described, the system interfaces were shown, it also provides a brief description of the methods to realize each module.The implement of the system, provides students with a good learning platform, improves the ability of learning, plays the advantages of modern network technology in education. Interactive mode of teaching that used in the network not only creates the right environment, but also to creates a good space for students to cooperate learning. Interactive learning system enables the computer network functions and the teaching objectives can organically combine, and better services for the education and teaching.Key Words: Interactive Learning System; Network Education; Model of Answering Questions; Technology of Dividing Words 引 言由于计算机信息技术和网络技术的不断发展，互联网在全国已经得到了推广和普及。互联网不仅影响着我们的生活，对我们的工作和学习也产生了巨大的影响，互联网正在不断改变我们的学习和工作方式。进入信息化的二十一世纪后，传统教育模式暴露出越来越多的弊端，如教学手段落后、知识的开放程度不够、效率低，而且学习要受到时间和空间的限制，传统的教育模式已越来越不能适应现代教育的发展要求。随着通信技术、计算机技术、网络技术和多媒体技术的飞速发展，为基于网络环境下的各类学习型组织提供了充分的物质基础，对现代的教育和学习都带来更为深刻的影响。与传统的教学方式相比，网络教学有其自身的优势，比如，学习不受时间、地点的限制；有利于培养学生的学习积极性和主动性；有利于学生的个性化学习等等。网络教学是课堂教学的延伸和补充，学生可以通过丰富的网络教学资源，深刻理解课堂的教学内容。总之，网络教学已经成为各个院校教学改革的一个重要方向。目前，在一些发达国家，利用网络进行各种模式的学习已得到蓬勃发展，成为学校教育的有力补充。如目前国际上功能完善、广为使用的在线教育系统WebCT(Web Course Tools)和BlackBoard。在国内，网络教学要比西方发达国家晚一些，网络教学的普及率和在线学习系统的功能设计都有很大差距。大多重点院校都有自己的在线学习及答疑系统，而普通院校还没有增加或很好的完善在线学习的功能。不同的网络学习系统，其功能模块各有不同。WebCT包含课程导读、课程内容、交流天地、课前问卷调查、课前水平测试、课后问卷调查等模块；BlackBoard包含教学资源下载、在线考试、在线交流、在线统计等模块。学习系统的功能模块没有统一的要求。在线学习一个主要的优势就是能够在线答疑，解决了师生间交流受时间和空间限制的问题。所以，一个很好的在线学习系统，就必须要有一个完善的答疑模块。该论文的的主要内容就是完成了答疑模块，将答疑模块分为实时答疑和非实时答疑。由于答疑模块的实现，使得该在线学习系统成为一个可以具体实施和操作的系统目录专业学位硕士学位论文- 1 -摘 要- 2 -引 言- 6 -1 正文- 9 -1.1 课题产生的背景- 9 -1.2 互动式学习系统的发展现状- 10 -1.3 本课题的研究内容- 11 -2 互动式学习系统的总体分析- 11 -2.1 需求分析- 11 -2.1.1 教学需求分析- 12 -2.1.2 功能需求分析- 12 -2.2 系统的体系结构- 13 -2.2.1 C/S模式和B/S模式介绍- 13 -2.2.2 C/S模式和B/S模式比较- 13 -2.2.3 B/S模式在本系统中的应用- 14 -2.3 系统开发工具- 14 -2.3.1 Microsoft SQL Server2000数据库管理技术- 14 -2.3.2 ASP和IIS- 15 -2.3.3 ASP与ADO的结合- 15 -2.4 分词技术- 16 -2.4.1 基于词典的中文分词技术- 17 -2.4.2 基于统计的中文分词技术- 17 -2.4.3 基于理解的中文分词技术- 17 -2.4.4 本系统采用的分词技术- 17 -3 互动式学习系统的具体设计- 18 -3.1 系统的总体结构设计- 18 -3.1.1 系统功能结构图- 18 -3.1.2 系统功能的具体描述- 18 -3.1.3 网上答疑模块的设计- 18 -3.2 系统的数据库设计- 19 -3.2.1 数据库需求分析- 19 -3.2.2 数据库概念设计- 19 -3.2.3 数据库逻辑结构设计- 19 -3.3 系统的算法设计- 19 -3.3.1 分词算法- 19 -3.3.2 FAQ查询算法- 20 -3.3.3 搜索准确率- 20 -4 互动式学习系统的具体实现- 20 -4.1 系统实现所需的环境- 20 -4.1.1 硬件环境- 20 -4.1.2 软件环境- 20 -4.2 学生子系统中各模块的设计与实现- 21 -4.2.1 用户主页的设计与实现- 21 -4.2.2 课件下载页面的设计与实现- 21 -4.2.3 多媒体演示页面的设计与实现- 21 -4.2.4 实验资源页面的设计与实现- 21 -4.2.5 网上作业页面的设计与实现- 22 -4.2.6 网上答疑页面的设计与实现- 22 -结 论- 22 -参 考 文 献- 23 -致 谢- 24 -1 正文1.1 课题产生的背景 由于计算机信息技术和网络技术的不断发展，互联网在全国已经得到了推广和普及，我们能够感受到互联网对各行各业产生的积极影响。在校园里，互联网已经成为学生学习必不可少的途径之一，其主要原因是通过互联网学习不受时间、空间的限制，这就对传统意义上的面对面的教学模式提出了新的挑战。为适应时代的发展和需求，网络教学在各级学校已成为教学改革的一个重要方向。网络教学1是指将网络技术作为构成新型学习环境的有机因素，充分体现学习者的主体地位，以探究学习作为主要学习方式的活动。与传统教学相比，网络教学具有开放性、灵活性、交互性和分散性的特点。网络教学打破了传统、封闭的教学模式，学生可以不受时空限制，利用任何时间、任何地点进行学习和交流；网络教学还可以弥补课堂教学的不足，调动学生学习的积极性、主动性，提高教学效果2；网络教学是课堂教学的延伸和补充，学生可以通过丰富的网络教学资源，深刻理解课堂的教学内容。总之，网络教学会逐渐成为支持学生自主式和互动式学习方式的有力工具。我校是省内的一所三本院校，与其他高校的学生相比，学生的基础比较差，导致课堂讲授的内容深度不够，为适应当今社会对高素质应用型人才的要求，需要教师和学生花费更多的时间和精力，加强对专业知识的培养和学习。由于课堂时间有限，教师的时间有限，不能保证充分的辅导和答疑时间，这就需要一种基于校园网的小型的网络辅助学习系统。在该学习系统中，不仅可以让学生重温课堂知识，最重要的是可以提出问题和观点，并得到教师的解答。与传统的师生面对面答疑模式相比，这种网络答疑模式有许多优点：将答疑的场所从固定的教室转移到无所不在的网络；将答疑的时间从有限的固定时段变换成自由随意的时刻；从心理学的角度来看，通过网络进行提问和讨论，消除了面对面的拘束，使学生更能解放思想，轻松自如地进行提问和讨论。可见，网络为答疑带来了新的内涵，研究和开发网络答疑系统具有了较高的教育意义和实际价值。 1.2 互动式学习系统的发展现状目前，在一些发达国家，利用网络进行各种模式的学习已得到蓬勃发展，成为学校教育的有力补充，非常适合个性化学习。如目前国际上功能完善、广为使用的在线教育系统WebCT(Web Course Tools)和BlackBoard3。前者是是由加拿大British Columbia计算机科学系为高校开发的异步课程传递及管理系统，包括一系列可以自动与课程内容紧密集成的强大的学习工具；后者Blackboard在线教学管理平台是目前市场上用户最多的教学平台，拥有美国近50%的市场份额，著名的哈佛大学、普林斯顿大学、斯坦福大学等都在使用其产品。不同的网络学习系统，其功能模块各有不同。WebCT包含课程导读、课程内容、交流天地、课前问卷调查、课前水平测试、课后问卷调查等模块；BlackBoard包含教学资源下载、在线考试、在线交流、在线统计等模块。保利逊（Polyson，et.al, 1996）认为网上教学平台由八个部分组成：通知、个人网页、网上教学大纲、课程管理、课程内容、交互性、测验 、作业4。卡恩（Khan，1997）认为，网上教学平台至少由9部分组成：网络工具、多媒体成分、计算机及储存设备、课程内容建设、网络链接和网络服务提供者、服务器、编程语言和工具、网络浏览器和其它应用程序5。罗斯（Ross，1998）提出，网上教学平台包括七部分：学生工具、测试和记录功能、合作工具、功能性、管理和安全性、非技术特征、用户界面6。菲尔迪维克（Firdyiwek，1999）将网上教学平台分为三大部分：教学（包括界面观感，教学工具，评估工具，课程管理等）、管理（包括建立并维护网上课程、登记注册、登录控制，使用追踪等）、学生使用（包括自我编程，自我评估等）7。在国内，网络教学要比西方发达国家晚一些，网络教学的普及率和在线学习系统的功能设计都有很大差距。大多重点院校都有自己的在线学习及答疑系统，而普通院校还没有增加或很好的完善在线学习的功能。起初，多数高校仅仅推出了课件教学服务功能，个别系统增加了在线考试、在线答疑、视频课堂等模块。在线答疑模块的设计也比较简单，一般都是论坛或邮件的方式，这种方式增加了教师的工作量，对学生的问题要一一解答，即使类似的问题也要回答多次，所以经常会出现初期使用而后期摆设的结果。为了减轻教师的工作量，很多答疑模块进行了改进，对学生普遍提出的问题进行搜集发布，学生可以从中搜索答案。但如何能准确的搜索到相关的正确答案，就成为关键所在。这种智能答疑系统的最大瓶颈是中文的分词技术，该问题仍未能彻底解决，还没有比较完善与权威的语料库，这些都成为中文智能答疑系统发展的制约因素。1.3 本课题的研究内容 基于校园网的互动式学习系统是一个多模块、多功能的学习系统，此处所指的互动性主要体现在两个方面，一方面将与课程内容相关的学习资源以各种方式上传，如格式化的文字、表格、图形、图像、视频、动画等，并提供免费下载功能；另一方面，考虑到网络学习相对于面授教学最大的不足之处是教师和学生之间的互动不是面对面的进行，因此充分利用网络技术的优势，创造交互环境，使教师和学生可以互动交流，如学习论坛、实时答疑、非实时答疑等方式。 本课题主要实现以下几个方面的内容： 完成整个互动式学习系统的分析与设计，包括对系统进行总体分析和设计、数据库分析和设计、主要算法设计、各功能模块的设计。 重点研究系统中的答疑模块，包括中文分词算法分析。对互动式学习系统中的其它模块进行基本功能的实现。 通过本论文设计，可以开发出一个互动式学习系统，它具有以下特点： 实用性：为学生利用网络进行课程的学习提供了方便。 操作简单：适用于不同水平的使用者，包括教师和学生。 交互性好：用户可以在论坛区或答疑区采用实时或非实时方式进行交流。 2 互动式学习系统的总体分析本章主要介绍了三个重要内容。首先，对互动式学习系统进行需求分析，说明开发互动式学习系统的必要性和重要意义；接着跟据具体需求选择合适的体系结构及开发工具，并对所选择的体系结构和开发工作做简要的介绍；最后介绍了答疑模块需要使用的关键技术分词技术，对目前较为流行的分词技术进行了介绍和对比，最终根据本系统的特点确定了一种较为合理的分词技术。本章所作的工作为之后开发互动式学习系统奠定了良好的基础。2.1 需求分析需求分析是开始一个项目首先必须认真完成的一项工作，它是一个项目的基石，该项目能否成功完成，能否符合用户的需要，需求分析是其最关键的工作。2.1.1 教学需求分析随着网络的普及，上网已经成为人们生活中必不可少的项目，在教学中我们发现，年轻的学生群体尤其喜欢上网，在网上花费的时间要比我们想象的多的多。学生也非常喜欢在网上和老师交流，在平时的工作生活中面对面的师生交流反而没有网上交流的时间多。其原因主要是：网上交流不受时间和地点的限制；网上交流对于不善言辞比较内向的学生来说，是很好的沟通方式，没有面对面的顾忌；网上交流相对比较保密，有些学生在学习中不敢向老师提问，其原因是怕自己的基础太差，提出的问题让老师或学生看不起，网上交流就可以打消这种顾虑。可见，网上交流之所以受到学生的欢迎，不是没有道理的。互动式学习系统的出现可以更好的发挥学生自主学习的能力，满足学生随时学习的要求，提供师生间交流更好的场所。我院的课程90%都是多媒体教学，教师制作的课件对学生的学习来说，有很大的价值。给学生提供一个随时随地可以浏览下载的场所，是很必要的；大学课程的课堂任务比较重，既要让学生熟练掌握基本知识，又要让他们熟练应用，课堂的有限时间是远远不够的，为了提高学生的能力，教师往往都会备有很丰富的相关资料、视频等，这些信息需要学生利用空闲时间自己去学习和研究；教师在课堂上组织的讨论只能在很小的范围内进行，能够在课堂上参与的人数和所能花费时间都是很有限的，而讨论和交流又是学好一门课程必不可少的途径之一。针对以上的教学需求，本互动式学习系统的开发是有必要的。 2.1.2 功能需求分析 根据教学需求分析，可以知道互动式学习系统应该能够实现如下的功能：从学生的角度看，该系统应该满足：课件的阅读与下载多媒体资料的在线观看和下载课后作业、自测题等相关练习的下载与教师、同学在线交流，实现实时答疑向老师提出问题，进行非实时答疑从教师的角度看，该系统应满足以下功能：对作业、自测题、多媒体课件等学习资源进行收集、整理、修改、更新、和上传等操作。 通过聊天工具与学生进行实时交流和答疑。 管理非实时答疑所用到的问题及题库。进入学习论坛进行经验交流和发布课程相关信息。 进行系统管理及维护工作。 2.2 系统的体系结构目前比较流行的研发模式有两种，C/S模式和B/S模式。C/S是Client/Server的缩写，即客户机/服务器模式，B/S是Browser /Server的缩写，即浏览器/服务器模式。2.2.1 C/S模式和B/S模式介绍C/S模式8是指计算机的工作任务分别由客户端和服务器端共同完成，采用这种模式，就要编写一个客户端程序给客户使用，然后在服务器那边再写一个服务器程序提供支持，比如我们用QQ，那就是客户端程序，那是给我们直接使用的；QQ号和密码检验还有消息转发都是在服务器端进行的。C/S模式的客户端具有一定的数据处理和数据存储能力，通过把应用软件的计算和数据合理地分配在客户机和服务器两端，可以有效地降低网络通信量和服务器运算量。B/S模式9是随着网络技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进。在这种结构下，用户工作界面是通过浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现，主要事务逻辑在服务器端(Server)实现。很多办公管理软件就是B/S结构的。2.2.2 C/S模式和B/S模式比较C/S模式与B/S模式相比，各有优缺点9。C/S结构的优点是能充分发挥客户端计算机的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器，这就使得客户端的响应速度非常快。但是C/S模式下系统软件升级非常麻烦，每台客户机都需要重新安装，维护成本非常高。B/S模式大大简化了客户端计算机的工作客户端只是个浏览器，多数工作都是由服务器完成，这就使得客户机“瘦”而服务器“胖”，这样的好处是系统维护与升级的工作量减少，成本降低。从安全方面来看，B/S模式下客户端不保存任何业务数据和数据库连接信息，比C/S模式更为安全。综上所述，本系统采用B/S模式。2.2.3 B/S模式在本系统中的应用本系统通过网络来提供互动学习服务，学生端只需要一台普通的电脑即可。成功连接到服务器后，学生可以浏览页面并进行相关的操作，这里的网页据有一定的交互能力，可以对服务器提出处理请求；服务器在接受到申请后运行相关程序模块来进行服务，并动态生成嵌入处理结果的页面返回给客户机的浏览器；如果客户端的请求含有数据的处理，则需要连接数据库端，对数据进行查询、更改、删除等操作。具体流程图2.1所示。客户端浏览器HTMLIISASP用户服务数据服务业务服务数据数据DBMSADOS图2.1 B/S模式系统结构图Figure2.1 System structure of B/S model2.3 系统开发工具从图2-1可以看出，如果客户端的请求含有数据处理，需要创建数据库，数据库也是交互式系统的关键技术。本系统以SQL Server2000建立数据库，通过ASP进行查询、提交、删除等数据库操作。 2.3.1 Microsoft SQL Server2000数据库管理技术 Microsoft SQL Sevrer2000是微软公司推出的大型关系数据库管理系统，它通过对高端硬件平台以及最新网络和存储技术的支持，可以为最大的Web站点和企业级的应用提供可扩展性和高可靠性。目前比较常用的数据库软件有Microsoft SQL Sevrer2000、Access、Oracle等。Access是小型数据库，当数据库过大时，其性能会急剧下降，若网站访问频繁，在线人数过多，也会影响其性能。Oracle是现在大型企业的主流数据库，性能比较优秀，但价格昂贵。相比之下，Microsoft SQL Sevrer2000功能也比较全面，易于安装和部署，且价格便宜。所以本系统使用Microsoft SQL Sevrer2000数据库。2.3.2 ASP和IISASP是Active Server Pages的缩写10，及活动服务器页面。它是一个编程环境，在其中，可以混合使用HTML代码、脚本语言以及组件来创建服务器端功能强大的Internet应用程序。当在Web站点中融入ASP功能后，网页页面的扩展名是.asp。ASP的优点在于11：（1）可以直接嵌入到HMTL代码中，与HMTL/SCRIPT等达到完美的结合；（2） 程序无需编译和链接就可以执行；（3） 程序在服务器端解释，与浏览器无关；（4）用ADO组件轻松实现数据库的存取；（5）通过服务器动态的处理，不在存在潜在的脚本兼容的问题。IIS是Intemet Information Server的缩写，即网络信息服务。目前最流行的建立WWW服务工具就要属Apache与IIS了，虽然IIS在很多方面的性能不如Apache，但IIS对ASP运行很稳定，且不需要安装其他软件，所以本系统选用IIS和asp协同工作完成网页的交互。2.3.3 ASP与ADO的结合 ADO(ActiveX DataObject即Active数据对象) 12是微软公司以OLE DB标准为基础定义的一种面向对象、与语言无关的数据库应用系统的接口技术，具有容易使用、开发执行快速、消耗系统资源较少，和占用磁盘空间小等优点。ASP正是微软公司基于ActiveX技术的一种Web服务器端的开发和运行环境，支持多用户。利用ADO结合ASP开发Web DB应用系统，可以与HTML完全结合，以建立提供数据信息的网页内容，可以使用任何脚本语言，易于开发、便于维护。可以充分利用现存的ActiveX组件，易于Server端的功能扩展。 2.4 分词技术 对于非实时答疑模块，其操作方式是：学生输入问题，然后用此问题与数据库问题库中的内容进行匹配，问题资源中含有的相同词，系统就认为两个问题更为相似，然后把该问题显示输出到屏幕上。因此，对问题的理解就成为答疑的关键所在。当用户输入一段自然语言进行查询时，不能用整句话到数据库资源中进行匹配，这样几乎查询不到结果。此时，需要分析用户输入的整句话，讲句子切割成词语，用词语到数据库中匹配。由于计算机没有人的思维，它如何认识一个词，又该怎样去切割词语呢？这就需要使用分词技术。2.4.1 基于词典的中文分词技术 基于词典的中文分词技术又叫机械分词技术，其工作原理是：按照一定的算法将输入到搜索栏的汉字串与一个“庞大的机器词典”中的词进行匹配，若在词典中找到某个字符串，则匹配成功，认为该字符串是一个词；如果匹配的结果不唯一，说明存在歧义，再按照一定的算法选择一种最有可能正确的结果；对于分词后得到的结果，按照一定的算法对词典中不存在的词及未登录词进行添加，从而不断实现分词词典的自动扩充14。工作过程如图2.2所示。2.4.2 基于统计的中文分词技术 基于统计的分词技术又称为无词典分词算法15，它不像机械分词，分词结果的正确性依赖于分词词典的设计。基于统计的分词技术不依赖于词典，它的主要思想是：把词看成一个一个汉字的组合，统计文中的两个汉字组合出现的频率，出现的次数越多，即频率越高，认为这两个字成为一个词的可能性越大。当频率达到某一设定的值时，就将其作为一个词进行搜索。与基于词典的分词技术相比，基于统计的分词技术可以很好的处理未登录词，提高了分词的准确性，据统计，其分词的正确率可以到达96%。但基于统计的分词技术分词速度比较慢，分词的正确性很大程度上依赖于统计语言模型的精度，这需要大量的训练文本作为建立模型的参数，工作量比较大。2.4.3 基于理解的中文分词技术 基于理解的中文分词技术是企图“让计算机有人的思维”，能够正确理解句子的意思，达到识别词的效果。它通常包括三部分：分词系统、句法语义系统、总控部分。在总控部分的协调下，分词系统和句法语义系统共同工作，达到计算机对人思想的模拟。这种分词技术可以很好的消除歧义15。人工智能中机器人的研究与制作就需要用到分词技术。我们知道，机器人的语言理解能力目前处于研究阶段，关键就是分词技术不够完善。所以，基于理解的分词技术目前尚不成熟，仍然处于试用完善阶段。2.4.4 本系统采用的分词技术本系统答疑模块中，学生提出的问题一般具有下特点：3 互动式学习系统的具体设计本章首先根据之前的需求分析，确定了该系统的总体结构，并对各个模块的具体功能进行了详细描述；由系统的功能结构确定了数据库结构，对数据库中的表及表间关系进行了阐述；最后对系统所采用的一些算法进行了介绍，为下一步系统的具体实现做了充分的准备。 3.1 系统的总体结构设计 本系统的设计目的是使学生通过系统可以对所学知识的相关学习资源进进行复习、练习、浏览、下载，通过多种途径解决学习中遇到的问题，而这些学习资源需要系统管理者进行组织、上传及管理，其中重点要解决非实时答疑模块的功能设计及所用技术。 3.1.1 系统功能结构图 根据使用对象的不同，互动式学习系统主要分为前台和后台两部分，如图3.1所示，前台主要针对用户即学生，学生可以在通过该系统进行相关知识的学习和下载；后台主要针对教师，教师可以在后台对系统资源进行上传、修改、删除、回复等操作。3.1.2 系统功能的具体描述 下面对系统各个模块的功能进行详细描述。前台（学生）功能介绍： （1）课件点播。该模块为每个层次的学生提供了一套完整的课件，学生可以按层次下载适合自己的课件。3.1.3 网上答疑模块的设计 网上答疑模块是本系统重点要解决设计的模块，在此，对本模块的具体功能进行更为详细描述。整个答疑模块要完成浏览、查询和提问、回答、完善问题库、管理等功能。所以可以将答疑模块按如图3.2所示进行功能划分。 答疑模块的具体功能介绍如下3.2 系统的数据库设计 数据库是互动式学习系统实现的基础。数据库设计的是否合理直接影响到整个系统的开发和维护。（数据库设计的原则和重要性）3.2.1 数据库需求分析 互动式学习系统的数据库功能主要体现在对各种信息的提供、保存、更新和查询操作上。针对该系统的数据特点，可以总结出以下需求：3.2.2 数据库概念设计依据数据库的需求分析可以得知，该系统中所存在的实体有：登录用户实体、课件信息实体、作业信息实体、实验信息实体、实验答案实体、视频信息实体、论坛信息实体、问题目录实体、问题信息实体和层次信息实体。它们之间的关系如图3.33.12所示。3.2.3 数据库逻辑结构设计通过以上的数据库概念设计，可以完成该系统的数据库设计。该系统的数据存放在名为studb的数据库中，由10张表构成，各表的表名及功能如图3.13所示。数据库中的表及表中的字段名称如表3.1表3.10所示。3.3 系统的算法设计 3.3.1 分词算法分词算法流程在本系统中，中文分词技术主要使用正向最大匹配法。先将词典中的词按它们在文本中的出现频度的大小排列，高频度的词排在前，频度低的词排在后，从而提高词语匹配的速度17。3.3.2 FAQ查询算法在答疑系统中，关键问题就是如何理解学生输入的自然语言，并能够让系统自动返回让学生最满意的答案。查询处理流程图3.3.3 搜索准确率 目前中文的问答系统没有一个合适的评判标准，只能在系统中通过输入大量的测评数据来检验其准确率。在此把准备的问题实例共260个问句输入到系统中进行检测，最后结果表明本系统寻找的结果准确率在70%左右。产生错误的原因可能是分词的准确率问题，即由于有些词语不能被分词算法正确划分，产生的错误分词对最后的结果有影响。4 互动式学习系统的具体实现根据前面几章的分析，本系统的总体架构分为两个子系统，即教师子系统和学生子系统，每个子系统又包括多个功能模块。本章将详细说明基于校园网的互动式学习系统中几个主要功能模块的具体设计与实现。互动式学习系统的开发目标是以最经济的方式和适合的技术提供一种科学、高效的教学手段。为了达到这一目标，系统必须具备一定的实用性、可扩展性、易维护性和使用便捷性。所以在软硬件方面有如下要求。4.1 系统实现所需的环境 4.1.1 硬件环境 服务器端4.1.2 软件环境 服务器端操作系统：Windows NT Server4.0 或Windows2000/WindowsXP Web服务器：Internet Information Server 5.0或以上数据库：Microsoft SQLServ4.2 学生子系统中各模块的设计与实现 从第二章的系统分析及第三章的总体设计中可知，要实现学生子系统中相应的功能，应该建立以下一些主要的.asp文件： 用户主页：index.asp ，用于展现本系统的主要模块及各模块的最新信息。课件下载：kjxz.asp，各个级别的学生可以在该页面中下载教师课件，给学生提供复习、自学的好资源。4.2.1 用户主页的设计与实现 功能及页面描述 本页面是整个互动式学习系统的主页，也是学生用户进入系统各主要功能模块的入口。在此页面中，展示了本系统所具有的所有功能，并对最新的信息进行展示，当用户单击某标题时，可以通过链接的方式跳转到相应的子页面。4.2.2 课件下载页面的设计与实现 功能与页面描述 课件下载页面提供了教师的课堂课件，可供学生下载学习，页面效果如图4.2所示。按照教学大纲的要求，不同系别的学生对网络基础课程掌握的程度有所区别，分为3个层次。因此课件下载提供了3个层次的课件。当单击某一课件的名称时，弹出下载对话框，如图4.3所示，单击打开按钮，可在线阅读，打开页面如图4.4所示。4.2.3 多媒体演示页面的设计与实现 该页面展示了与教学相关的视频资源，页面风格与课件下载页面相似，如图4.5所示。当单击某一视频名称时，打开4.6所示页面，可以在线观看视频，也可以在视频名称上右击，选择“另存为”下载观看。该页面的主要代码设计与课件下载页面类似，在此不再赘述。4.2.4 实验资源页面的设计与实现 试验资源页面提供了与教学相关的实验及实验操作的讲解，该模块的设置可以提高学生的动手能力，通过实验操作更加深刻的理解课堂内容，尤其是实验讲解部分，详细而生动，降低了学生自学的难度。该页面效果如图4.7所示。单击实验名称或实验讲解名称时，会弹出“文件下载”对话框，用户可以在线观看或下载观看。4.2.5 网上作业页面的设计与实现 该页面提供了每章习题的答案和自测题。页面效果如图4.8所示，当单击习题标题时，可供学生在线做题或下载做题，页面效果如图4.9所示。4.2.6 网上答疑页面的设计与实现 网上答疑页面的设计网上答疑页面由两部分组成，实时答疑部分和非实时答疑部分，页面效果如图4.10所示。结 论本论文主要论述了基于校园网的互动式学习系统的研究与开发工作。互动式学习系统是现代教育改革的一个重要内容，也是当前Internet应用的一个热点，因而本课题的研究具有重要的理论意义和现实意义。通过本论文的研发，可以为我院的教学改革提供一个新的思路，为三本类院校的人才培养模式提供了新方法，促进了学校教育改革的发展。经过系统的试运行，该学习系统可以推广到其它类型院校甚至中小学中使用，只需对系统中