（测试计量技术及仪器专业论文）远程教学系统中几项关键技术的应用研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 现代远程教学系统是在i n t e m e t 背景下出现的一种崭新的教育方式，是现代 教育模式的新发展。本文涉及的是以此为背景立项的教改基金一现代远程教育资 源建设项目：“互换性与技术测量远程教学素材库建设”的部分工作及其扩展舟 本文首先论述了远程教学系统的概念、发展阶段和国内外的发展现状，阐述了课 题提出的目的和意义，然后结合远程教学系统的开发，完成了以下几个方面的主 要研究工作。 ， 关于动态页面技术的研究与应用： 动态页面的设计是现代远程教学实现过程中的一种关键技术，本文在分析了 动态页面技术的发展历史并比较了几种动态页面设计技术的基础上，提出了动态 页面在本课题中的实现模型：同时采用a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e ) 技术完成该模型 在本课题中的具体应用，从而实现用户与教学系统之间动态交互。 、 关于远程教学系统的信息处理和发布： 信息的处理和发布是远程教学系统实现的目的和关键，广本文在详细介绍 w w w 方式的信息处理机制的基础上，结合课题的完成，提出并实现了远程教学 系统处理和发布信息的机制；文中以远程教学系统的“论坛”为例，介绍了信息 处理和发布的实现过程。 关于远程教学系统数据库的建立： 数据库系统设计是远程教学系统中的核心寺本文详细介绍了远程教学系统所 使用的s q ls e r v e r 数据库的特点和体系结构，系统数据库的设计思路及具体设计 方法及其实现，并介绍了用户对远程教学系统数据库的访问过程。 ( 作为建立远程教学系统的重要工作，彳本文论述了远程教学系统的开发方法、 软硬件环境和安全机制。论述了多媒体技术的原理、压缩和传输技术以及远程教 学零统中的多媒馇技苤的实现。 ( 本文的研究工作构建起了一种基于因特网远程教笔重! 绩的主体框架，在“互 换性与技术测量远程教学素材库建设”项目的初步应用中体现出，它能实现教、 学及相应的管理工作的动态交互，实时传递和更新教学信息及教学资源，为实用 化远程教学系统的最终实现打下了基础。l 关键词：a s p 、数据库，a d o 、远程教育、多媒体 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t n o w a d a y sr e m o t ee d u c a t i o ns y s t e mi s an e w t e a c h i n ga p p r o a c hu n d e ri n t e m e t e n v i r o m e m i ti st h ef u r t h e rp r o g r e s so fm o d e mt e a c h i n gm o d e t h i sd i s s e r t a t i o n c o n c e m sa ne d u c a t i o n a lr e f o r mp r o j e c to fh u s t , s t r u c t u r i n gar e m o t et e a c h i n g s c r i p t s b a s eo f t h ec o u r s e i n t e r c h a n g e a b i l i t ya n dm e a s u r e m e n tt e c h n o l o g y ”f i r s to f a 1 1 ，t h i sd i s s e r t a t i o nd i s c u s s e dt h ec o n c e p t so f r e m o t et e a c h i n ga n di t s d e v e l o p i n g s t a g e s t h e nt h ep u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo f t h i sr e s e a r c ha r ee x p a t i a t e d c o m b i n i n g w i t ht h ea p p l i c a t i o no fr e m o t et e a c h i n gs y s t e m ( r t s ) d e v e l o p e db yt h ea u t h o r ，t h e m a i n p o i n t so f t h i sd i s s e r t a t i o na r ed e s c r i b e da sf o l l o w s r e s e a r c h e sa n da p p l i c a t i o n sa b o u td y n a m i ch t m l d y n a m i ch t m l i so n eo fk e yt e c h n i q u e si nt h er t s b a s e do nd i s c u s s i n gt h e h i s t o r yo f t h ed h t m lt e c h n i q u ea n dc o m p a r i n g s o m ed e s i g nm e t h o d so f d h t m l ，t h e m o d eo fd h t m la n di t sr e a l i z a t i o nu s i n gt h et e c h n i q u eo fa s pi nt h er t sh a v eb e e n g i v e n i nt h i sd i s s e r t a t i o n t h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n dd i s t r i b u t i o n ： i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n dd i s t i l b u t i o na r et h eo b j e c ta n dk e ye l e m e n t so ft h e r t s o nt h eb a s i so fd i s c u s s i n gt h em e c h a n i s mo fi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n d d i s t r i b u t i o nb yw w wm a n n e r , t h a tb yt h er t sh a sb e e nb r o u g h tf o r t hb yt h ea u t h o r a c c o r d i n gt ot h ep r o j e c t ；a l s ot h er e a l i z a t i o nc 0 1 l r s eo fi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n d d i s t r i b u t i o nb yt h er t sh a sb e e nd e s c r i b e dw i 血f o r u mo nr t sa sa n e x a m p l e c r e a t i o no fd a t , a b a s eo f r t s ： d a t a b a s ei st h ek e r n e lo fr t s ，a n dt h e r e f o r eh o wt od e s i g ni t sd a t a b a s eb e c o m e s c r u c i a l t h ef e a t u r e sa n ds t r u c t u r e so f s q ls e r v e r , a k i n do fd a t a b a s eu s e df o rr t s ， h a v eb e e nd e s c r i b e d t h ec o n s i d e r a t i o n sa n da p p r o a c h e so fd e s i g n i n gt h ed a t a b a s e b a s e do ns q ls e r v e rh a v eb e e ng i v e n ，a n dt h ep r o c e d u r ef o ru s e r st oa c c e s st h e d a t a b a s eo fr t sh a sa l s ob es h o w ni nt h ed i s s e r t a t i o n a si m p o r t a n tj o b sf o r s t r u c t u r i n g ar e m o t e t e a c h i n gs y s t e m ，t h ea u t h o r h a s i n 口o d u c e dt h em e t h o d st od e v e l o pr t s ，t h eh a r d w a r ea n ds o r w a r ef o rt h er t s ，t h e s e c u r i t ym e c h a n i s m o f t h er t s ，a sw e la st h e a p p l i c a t i o n so f m u l t i m e d i at e c h n i q u e si n t h e r t s t h ea u t h o r sw o r kh e r es h o w st h a tt h em a i ns t r u c t u r eo fr t s b a s e du p o ni n t e r a c t u 华中科技大学硕士学位论文 h a sb e e ne s t a b l i s h e d t h ee l e m e n t a r ya p p l i c a t i o no fr t si nt h ep r o j c o t ，s t r u c t u r i n ga r e m o t et e a c h i n gs c r i p t s - b a s eo ft h ec o u p e “i n t e r e h a n g e a b i l i t ya n dm e a s u r e m e n tt e c h n o l o g y “， i n d i c a t e st h a tr t sd e v e l o p e db yt h ea u t h o rc o u l dr e a l i z ed y n a m i ci n t e r a c t i o n sa m o n gt e a c h e r s , s t u d e n t sa n da d m i n i s t r a t o r s ，b e t i m e st r a n s f e rt h ei n f o r m a t i o no n t e a c h i n ga n dl e a r n i n g ，a n dr e n e w t h e r e s o u n d so ft e a c h i n gm a t e r i a l si nt i m e t h er t sg i v e n h e r eh a sg r o u n d e di t s e l fi nf i n a l r e a l i z a t i o n k e y w o r d s ：a s p , d a t a b a s e ，a d o ，r e m o t et e a c h i n gs y s t e m ，m u l t i m e d i a i l i 华中科技大学硕士学位论文 i i 远程教学系统简介 i 绪论 远程教学分为传统远程教学和现代远程教学两大类，经历了函授教学、广播 电视教学和现代远程教学三个历史阶段，是科技发展的产物。 传统远程教学利用电台和电视台作为传播教学内容的载体，教师通过电台把 教学内容传授给学生，学生通过收听广播和收看电视独立学 - - 3 ，并将自己在自学、 收听广播和收看电视及作业中遇到的问题以信函的方式与教师交流，教师又以信 函的方式对学生进行辅导和答疑。这种远程教学方式，最大的问题是师生联络不 方便，导致教师与学生之间无法及时沟通，以及媒体的传递速度低，学生很难在 学习过程中实时交流信息以随时调整自己的学习状态：另外一个重要问题是学生 学习孤立性，学生很少有机会加入学习群体，和教师及其他学生之间交流思想和 感情。在这种情况下。导致教学过程的不完整，这就很难保证远程教学的教学质 量。 现代远程教学体系是建立在现代远程教学网络之上，利用现代的各种技术、 媒体和网络等资源把各种教学资源有效利用起来，从而把教与学有效地结合起来 的一种教学方法。 现阶段，根据我国的实际情况已经建立的远程教学网络有四种“3 ： ( 一) 卫星广播电视、有线广播电视网和计算机网相结合的远程教学网络 利用卫星广播电视、有线广播电视网和计算机网开展的远程教学是卫星广播 电视技术、有线电视技术、有线电视网络技术、计算机技术和计算机网络技术在 远程教育中的一种应用。这种教学网络首先在教学中心录制教学录像带，通过卫 星上行站播出学生通过有线广播电视台或卫星接收站收视，学生将在学习中遇 到的问题通过计算机网络反馈到教学中心，主讲教师通过计算机网络对学生进行 辅导和答疑。 ( 二) v s a t 远程教学网络或v s a l 网与计算机网相结合的远程教学网络 v s a t 是英文“v e r ys m a l la p e r t u r et e r m i n a l ”四个词的首字母缩写，中文 意思是“甚小口径终端”，也就是常说的“小型卫星地球站”。v s a t 技术诞生于 本世纪7 0 年代，8 0 年代得到蓬勃发展，v s a t 系统能广播和分发数据、图像、音 频和视频，能采集和监视数据、图像和视频，能进行计算机间的双向交互、数据 库查询和语音通讯等业务。 v s a t 远程教学系统包括如下两种结构： 华中科技大学硕士学位论文 1 、双向v s a t 远程教学网络 这种教学网络首先在教学中心实时播出教师在课堂上的讲课内容，通过 卫星上行站( h u b ) 发射到v s a t 接收站，学生在v s a t 接收站收视，学生将 在听课过程中遇到的问题实时反馈到教学中心，在教学中心教师通过v s a t 网络实时对学生进行辅导和答疑。 2 、单向v s a t 网与计算机网相结合的远程教学网络 这种教学网络首先在教学中心实时或录像播出教师在课堂上的讲课内 容，通过卫星上行站( h u b ) 发射到v s a t 接收站，学生在v s a t 接收站收视， 学生通过计算机网将在学习中遇到的问题反馈到教学中心，教师通过计算机 网对学生进行辅导和答疑。 ( 三) 会议电视系统远程教学网络“1 本世纪7 0 年代，由于各种非语音业务的发展，人们构建了一种网络，把语 音业务和非语音业务综合在一个网络内进行传送和处理。在这种网络上，用户只 需提出一次申请，仅用一条电话线就可以将多种业务终端接入同一个网络，也就 是现在所说的综合业务数字网，英文全称是“i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a l n e t w o r k ”，缩写为i s d n 。 租用综合业务数字网开展远程教学，考虑到图像传输的连续性，在点与点之 间最低要租用3 条2 b + d 线路。这种教学网络首先在教学中心实时播出教师在课 堂上的讲课内容，通过i s d n 网传输，学生在多媒体教室收视，学生将在学习中 遇到的问题及时反馈到教学中心，在教学中心老师通过i s d n 网络实时对学生进 行辅导和答疑。 ( 四) 计算机远程教学网络 这是一种利用计算机网络开展的远程教学，是计算机技术、计算机多媒体技 术和计算机网络技术在现代远程教学的具体应用。系统要求在教学中心建立一个 计算机局域网，并接入因特网，同时在因特网上建立网页。教师将教学要求、教 学内容等资源编制成h t m l 文件，存放在f e b 服务器上，学生通过游览这些页面 进行学习。这种教学方式要求有一套能充分体现学习者特点，并能适合网上教学 信息表达与传输的图、文、声并茂的优秀电子教材。同时各地教育机构可通过因 特网与教学中心计算机局域网相连，访问教学中心计算机局域网上的教学资源。 在教学中心的计算机局域网上可以开发教学数据库、教学管理数据库、虚拟 实验室和教学课件等教学资源供学生利用。其中数据库是整个系统的核心，它包 括各种作业题、作业题提示、作业题答案、测试题、测试题答案和有关课程的教 2 华中科技大学硕士学位论文 学课件等。学生不仅可以利用这个数据库在自学的基础上加深对教学内容的理 解，而且可以进行自测和完成作业。 同时远程教学系统涉及到许多教学设备，所以可在教学中心计算机局域网开 设虚拟教学实验室，学生可以通过计算机网络进行系统仿真。开展并完成远程教 学实验。 在上述四种远程教学方式中，卫星广播电视教学和v s a t 网络教学在教学的 交互性和实时性方面较差。而会议电视教学的交互性和实时性均很好，但建设会 议教学需建设专网，费用很高。随着电脑的普及以及网络速度的提高，上网费用 迅速下降，同时建立计算机网络教学的费用相对是较少的，可在教学局域网建立 网上聊天室、教学答疑区等以实现教学的实时性和交互性。因此计算机网络教学 已成为现代远程教学的主要方式。 随着科学技术的飞速发展，全球经济一体化的逐步实现，2 1 世纪人类将进入 以信息为主要竞争对象的信息社会。信息社会的发展，对人的素质提出愈来愈高 的要求。在信息社会中，知识的产生愈来愈多，知识更新愈来愈快，对知识的学 习和创新的要求也愈来愈高。换句话说，由于在信息竞争、科技竞争、经济竞争 等众多综合国力的竞争中，对人才的竞争是最根本的关键所在，由此人们对知识 的依赖将更迫切而持久，这就提出了更高水准的人才终身教育的问题。然而，现 有的传统教学愈来愈不适应社会发展的新需求，有限的教学经费，无法大量培养 出各方面发展所需要的人才，也无法面对全民教育和终身教育的问题。因此发展 现代远程教学成为新时代的要求，符合世乔现代教学的发展潮流。现代远程教学 采用最新的教学思想和科学技术，最合理的资源配置，并将最终解决全民教育和 终身教育的问题。 1 2 国内外研究的概况和预测 1 2 1 国内外发展及研究现状 远程教学是随着科学技术的进步及计算机、网络和通信等信息技术的发展而 出现的一种新的教学方式，它在全世界正逐渐得到广泛的普及。它经出现便对 人们生活的各个方面起到重大影响，并逐步引起政治、经济、文化、教育等各个 领域的深刻变革。作为新技术应用的先驱，高等教育界已毫不例外地发生了许多 变革。 3 华中科技大学硕士学位论文 目前，无论是发达国家还是发展中国家，都不同程度存在教育滞后于现实需 要的问题，第三世界国家尤其严重。普及远程教学，尤其是网络教学，不仅是解 决这一问题的有效途径，而且将成为革新传统教育模式的重要动力。随着信息技 术的不断应用，新的教学观念在不断形成，新的教学方法在不断产生在未来的 远程教学即网络教学中，以教师和课堂为中心的传统教学方式将逐步过渡到学生 为中心的现代教学方式；同时教师的主要职责传道授业和解惑，将更多地通 过培养学生掌握信息处理的工具及方法来分析、解决问题的过程体现。 目前，发达国家和地区纷纷制定了基于i n t e r n e t 的教学发展战略，这正是 由于与传统教学手段相比计算机远程教学有着如下一些不可比拟的优势：首先， 远程教学主要通过网络办学，只需要很少的教室和实验室等硬件条件；对于- - i 3 课程，所有学生可以同时共享一位优秀教师和一套优秀计算机教学软件库的教 学；学生可通过众多的相关教育网站享受更多的教学资源；远程教学可以建立网 上教师培训机制，以解决教师培训的不连续性以及教学方法及内容的交流和更 新。不言而喻，远程网络教学能克服方言障碍，师生均能灵活有效地利用时间并 最大限度地压缩地域空间。 美国是目前远程教学规模最大的国家。4 4 的高等学校向全社会提供各种远 程教育，接受远程高等教育的学生约占全日制在校学生的3 2 ，此外，还有2 l 的高校计划在今后3 年内开展远程教学。”“ 在美国，远程教学开设的学历、学位课程数达到4 9 万个，基本覆盖了美国 高等学校的所有学科和专业。到1 9 9 8 年，以互联网为主要手段开展远程教学的 高校占6 0 左右，比3 年前增长了3 倍，其余学校也将在3 年内开始利用互联网 开展远程教学。”1 在美国，几乎每所大学都建立了校园网，并联上i n t e r n e t 。 这些大学和政府部门、大型组织一起，已经为中小学的师生提供了许多教学、学 习、讨论和交流的园地、提供了大量的网络资源。与此同时，美国已经开始把注 意力放到校园基础设施的建设上来。 英国在这方面采取的行动也令人瞩目，从1 9 8 9 年开始，英国在全国范围内 的所有高等学习中实施一项称之为“计算机用于教学创新”( c o m p u t e r s i n t e a c h i n gi n i t i a t i r e ，简称c r l ) 的庞大项目，“”其目标是要通过计算机、多媒 体与远程通讯技术相结合( 在当前就是通过i n t e r n e t ) ，实现对高等院校所有学 科( 包括文科、理科、医学、环境等各个领域) 从教学模式、教学内容到教学 组织形式的彻底变革。 4 华中科技大学硕士学位论文 在我国，由于信息网络技术的快速发展以及在各行业的渗透和应用，网上教 学已逐步成为我国一种速度更快、传播空间更大的新型教学形式，与课堂教学、 广播教学、电视教学一同构成了我国多元的教学手段体系 我国现代远程教学工程的目标是形成开放式教学网络，构建终身教学体系和 学习社会化。为此，教育部在清华大学等4 所学校试点的基础上，今年将这个数 字增加到3 1 所。招生时既可以通过高考、成人高考录取，也可以自行组织考试。 各学校根据学生考试成绩颁发毕业证书。，除国家承认的上述3 1 种网上大学外， 基础教学、教学培训、继续教育等各个层次的教学网站数量不可小视。 发达国家的远程教学发展，其各种创建动态页面、数据库的技术已得到很大 的发展和应用，例如使用c g i 、j a v a ，a p i 等与数据库连接以实现动态访问站点 的技术得到广泛的应用，新出现的a s p 、p h p 技术也得到很大程度的使用。然而 我国的远程教学刚刚起步，各种技术的应用还不成熟，正待进一步完善。 在我国，远程教学得到很大程度的发展。其中，与网络有关的相关技术，如 多媒体、数据库、数据传输等互联网应用技术不断成熟发展，我国的网络环境不 断改善，特别是在最近的一两年时间内。在带宽、网络选择、传输的状况都大大 改善( 总带宽已经达到了2 7 9 9 m ) 。 但是网络远程教育技术有待进一步的突破和发展。包括数据的压缩、传输技 术、多媒体视像技术、大型数据库技术、教学的动态访问以及课件制作系统技术 等，都还存在瓶颈。虽然我国的远程教学已经有了一定的发展规模，但现在已出 现的远程教学在很大程度上只是将课本上的知识简单地放在服务器上，访问者进 入教学课堂后，枯燥地阅读文本或图片来学习课程，学生有学习上的问题只能通 过e 唿i l 方式与教师联系，无法实现同学间的交流，这使得远程教学枯燥无味而 一 且学生不能参与学习团体。因此，在远程教学中实现多媒体和动态页面以能生动 地显示教学内容已经成为远程教学中的重要问题。 ， 数据库是动态页面访问的主要对象之一。在现有的远程教学中所使用的数据 库主要是m i c r o s o f t 公司的a c c e s s 数据库，其自身的安全性和并发访问等方面 都不好。使用一种更好的数据库来存储远程教学中的信息能够优化远程教学的效 果，规范化的数据库设计有利于信息的优化访问。 因此，在本课题的研究中，主要着重于动态页面的研究和多媒体的开发、创 建数据库的技术的研究。 1 2 2 现代远程教学的设计方案 华中科技大学硕士学位论文 l 、总体设计 对于因特网远程教学，从硬件角度来说，必然以因特网为基础。采用t c p i p 的通信协议，应用于局域网、校园因特网i n t r a n e t 、因特网远程教学。这三者应 采用统一的技术标准，进行一体化设计。当前主要以第一代因特网的应用为主， 但也要设想到第二代因特网的应用扩展。从站点设备来说，目前主要以p c 个人 电脑为主，同时在软件设计时也要兼顾未来许多能上网的其他信息设备，象机顶 盒、掌上电脑等。 从软件角度来说，首先应该选择在因特网上具有开放性的跨平台系统。目前 有许多这种平台，对于j a v a ，由于用户可以很容易地下载其a p p l e t 程序，安全 性较差，目前并不使用；对于l i n u x 和u n i x ，虽然发展前景十分光明，但应用软 件目前还较少，只能暂时放弃；而对于w i n d o w sn t4 0 系统环境，是一个开放 的计算机操作系统，具有良好的安全性，具有良好的文档数据库，支持多媒体数 据和因特网的w e b 操作。它的电子邮件和群件功能十分强大，可以为信息交流提 供许多方便。它提供的多种开发工具，也为用户的应用开发创造了很好的环境。 因此，本教学系统选择w i n d o w sn t4 0 操作系统。“】 | 】 7 1 在因特网的教学方式上可以大致分为同步和异步两种方式。同步方式是基于 视频会议系统的一种应用方式，它对因特网的传输速率要求较高，还需要一些专 门进行视频压缩解压缩的硬件和软件。采用这种方式，教学双方可以在异地互 相实时地看到对方的形象、听到对方的声音。利用视频会议提供的功能。双方或 多方还可以采用多种方式进行交流，象白板操作图形传输等。在局域网和校园网 环境下，同步方式可以有效的应用。但这种方式目前存在声音、图像滞后现象， 而且由于带宽的制约及价格昂贵等原因，目前在远程教学上还无法全面应用。 异步方式则十分灵活。它对硬件要求简单，只要具有能够上因特网的设备， 就可以进行网络教学。另外它在时间和地点上也不受限制。所以具有广阔的应用 前景。采用异步方式，用户可以下载文本教材，也可以下载经过压缩的视频影像， 然后在本地进行播放。用户也可以通过浏览器来学习w e b 服务器上的多媒体教材， 还可以通过电子邮件等手段进行很好的交流。 在本系统的研究中，考虑到硬件的限制及满足随时随地学习的目的，采用异 步方式的网上教学是较合适的选择。 2 、远程教学系统的结构设计 基于上述考虑和现有的条件，本文从远程教学系统的基本要求开始，对系统 的基本功能进行了一系列的规划、研究和开发，满足了系统的基本功能实现，同 6 华中科技大学硕士学位论文 时在设计时采用模块化设计，方便系统的后续升级和迸一步丰富和完善。远程教 学系统 图1 1远程教学的总体结构图 1 3 课题的来源和本文的主要研究工作 随着人们对网络认识水平的提高及多媒体技术的普及，远程教育在形式、质 量等方面的要求越来越高。例如，在远程教育中要求交互性和实时性及信息的传 递的稳定性，同时也要求对教学信息变化及教学资源的不断丰富作出迅速更新。 因此，本课题引入了动态页面技术、多媒体技术，以增加系统的实时交互性和对 信息的快速响应性。 本课题立项于华中科技大学教改基金一一现代远程教学资源建设项目：“互 换性与技术测量远程教学素材库建设”。为了完成远程教学的需要，本课题在 完成相关课件的制作、习题资料资料搜集整理的基础上，对系统的关键技术动态 页面进行研究和设计，同时完成远程教学系统核心数据库的设计与编程，促成了 远程教学系统的完整实现。本文的研究工作如下： 1 ) 完成了课程的脚本的制作以及访问该课程的主页； 2 ) 完成了远程教学系统中数据库的设计与编程； 华中科技大学硕士学位论文 3 ) 完成动态页面的设计，利用a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e ) 连接已经创建的 数据库，并操作其中的数据，完成用户的请求： 4 ) 完成了系统的分析、设计、编程和测试工作。 全文后续各章节的内容安排如下： 1 、第二章详细介绍了动态页面的起源、提出了创建动态页面的模型，并讨 论了动态页面设计的相关技术及其实现过程。最后在该章介绍了网页的 发布技术。 2 、数据库是远程教学系统的核心，也是创建动态页面不可缺少的部分。第 三章对远程教学系统中的s q ls e r v e r 数据库特点和体系结构、数据库系 统的设计和实现及用户对数据库的访问的过程进行了详细的讨论和研 究。 3 、第四章介绍了如何建立一个远程教学系统，包括软件、硬件、外部环境 的选择，系统的安全防范措旌。多媒体技术是远程教学的重要特征之一， 在本章还介绍了多媒体技术的原理和数据处理并完成教学系统中多媒体 的应用。 4 、第五章对本文建立远程教学系统的主要思路和研究工作进行总结，同时 对未来的研究工作提出了一些可行性建议。 华中科技大学硕士学位论文 2 远程教学系统中动态页面实现 2 1 引言 远程教学系统中用户需要根据不同的浏览状况作出不同的实时响应：同时， 服务器也需要从用户提交的表格信息中获取有用信息，然后根据用户请求的信息 输出相应的信息到浏览器，经常需要访闻数据库，将所有的信息全部罗列出来， 让用户从大量的信息中去查找的传统的静态w e b 页面无法满足人们的要求。为了 让网页能够按照不同的情况做出动态的响应，需要在系统设计过程中加入程序建 立动态响应机制，以制作出动态、交互、高效的页面，这已成为当今网页制作技 术的主要发展方向。传统的静态h q q 、d l 语言已越来越不能适应这种需要，因而动 态页面的设计技术应运而生。 本章从动态页面的起源、动态页面的实现模型、相关设计技术及其分析比较 等内容出发，研究了远程教学系统中动态页面的设计与开发过程，并以远程教学 的论坛为例进行介绍。 2 2 动态页面技术的发展”“ 在传统的静态w e b 技术中，信息网页、文本文件和图像等内容是以单独文件 形式存放的，w e b 服务器应用程序简单地从磁盘中读取所需内容并进行相应的转 换，以便能在网络上正确的传输：在客户端或用户端，浏览器接收传送的信息， 并转换成能够显示的页面，实现客户的需求。然而这种静态w e b 技术无法实现传 递实时性很强的信息，例如在页面上输入信息或传递从其他应用程序中得到的内 容，特别是访问特定类型的数据库内容及允许在页面上输入信息的文档。这就需 要有相应的动态设计技术来满足客户的实时动态要求。 2 2 1 动态页面技术的发展 早期的动态页面技术中，通过公共网关接口c g i ( c o m m o ng a t e w a y i n t e r f a c e ) ，使其它应用程序能够与w e b 服务器连接。定制的可执行程序能够 接收来自客户端的信息。应用程序对客户端的请求能够生成相应的响应。从这些 早期的方法开始，目前已逐渐形成了一套完整的创建动态页面系列方法，以响应 用户的请求或信息变化。 早期的应用程序都是用c c + + 语言编译后的程序，这需要懂得c 语言的编程 9 华中科技大学硕士学位论文 方法，且每当对程序做很小的文字或标记上的改动时，都必须重新编译、重新生 成可执行文件。这在一定程度上限制了c g i 和动态页面的发展和使用。 p e r l 是随后出现的一种用于创建网页的脚本语言，它允许信息的创建者以一 种非常类似简化版的c 或c + + 的语言编写代码。在p e r l 脚本中，可以“写”文本 和标记。用标准输入( s t d i n ) 和标准输出( s t d o u t ) 函数通过c g i 与w e b 服务 器通信，输出到浏览器。但这种语言不易掌握，特别对没有c 或c + + 语言基础的 开发人员更是如此。 a s p 是微软推出的一种全新的创建动态页的工具，它使用v b s c r i p t 或 j s c r i p t 等技术。使用a s p 进行开发主要需要提供某种类型的中间应用程序，或 插件程序来连接服务器端脚本，它必须能够接受用户的请求，读取并解释合适的 基于服务器的脚本文件，接着创建输出页，并传给w e b 服务器，在那里作为响应 发送给客户端。 a s p 为w e b 开发者使用微软的平台开辟了一个新天地，它所使用的语言容易 掌握，并且不需要特别的编译环境，程序的改变不需要重新编译，特别是它引入 了包含了带有能够插入数据库查询结果的文本和标记的模板文件( t e m p l a t e ) ， 它使采用数据库中的数据创建动态页面更加容易，开发人员的工作更加简单。 2 2 2a s p 与i i s 的连接 在本课题的系统中，是使用m i c r o s o f t 公司的i i s ( i n t e r n e ti n f o r m a t i o n s e r v e r ) 作为w e b 服务器的。i i s 是一个微软推出的提供了很多功能的标准w e b 服务器软件，它支持c g i 和i n t e r n e t 服务器应用编程接口i s a p i ( i n t e r n e ts e r v e r a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 。a s p 是通过与i i s 连接实现对客户请求 的响应，将生成的动态页面传送给客户浏览器。 安装i i s 时，缺省的目录为c ：i n e t p u b v m r o o t 。也可以在安装过程中改变。 使用i n t e r n e t 服务管理器显示i i s 情况，右击i n t e r n e t 服务管理器的d e f a u l t w e bs i t e 选择p r o p e r t i e s ，在选择h o m ed i r e c t o r y 选项卡，可以看到缺省站点 被设置成虚拟应用程序，如图2 一l 。i i s 使用虚拟应用程序的方式来隔离页面集 和所使用的组件的实例，以防止失败影响到w e b 服务器。在h o m ed i r e c t o r y 的 下半部a p p l i c a t i o ns e t t i n g 处单击c o n f i g u r a t i o n 打开应用程序配置对话框， 如图2 2 。在a p pm a p p i n g 选修卡可以看到i i s 与各类文件采用特定的d l l 相连 接。任何扩展名为a s p 的网页都送给a s p d l l 进行处理。在a p po p t i o n s 选修卡 里确定可以使用缺省语言。 1 0 华中科技大学硕士学位论文 图2 2 应用捍序映射情况 a s p 本身包含了一个d l l 文件( 名字为a s p d l l ，缺省安装在w i n n t s y s t e m 3 2 i n e t s r v 目录下) 。该d l l 文件负责得到一个a s p 页面( 由文件扩展名a s p 标 识) ，然后对它进行分析，查找服务器端脚本内容，将脚本内容传送给相应的脚 华中科技大学硕士学位论文 本引擎，脚本的执行结果与a s p 页面中的h t m l 及模板文本结合在一起，形成的 完整页面被送到w e b 服务器，从那里送往提出请求的客户端。 处理a s p 文件，首先判断是否有a s p 服务器端的代码需要执行a 假如没有， a s p 仅是简单地通知i i s ，并让i i s 向客户端发送页面。当a s p 从i i s 接收到包 含服务器端脚本代码的页面时，会逐行对其进行解释：对于非服务器端的脚本， 或不需要a s p 进行服务器处理的脚本，将被返回给i i s ，进而发送给客户端。送 来的脚本都会送给相应的脚本引擎，脚本引擎处理后的结果被发送回i i s 时，都 会插入到页面上相应的位置。 2 3 实现动态页面的a s p 技术阳卜。o 在本课题所实现的远程教学系统中，采用a s p 技术来实现动态页面的设计与 访问。a s p 利用其本身提供的内置组件及其方法来获取用户提交的信息，根据用 户的要求从数据库中得到适当的内容返回给用户，或者根据用户的请求的不同类 型连接到相应的页面，以响应用户的访问。 在a s p 中使用 说明a s p 页使用的语言引 擎。a s p 使用 分隔符或 元素来标识服务器端的a s p 脚本，以便 服务器的a s p 引擎能够识别处理a s p 脚本。 在本节主要介绍a s p 的内置对象和它们各自的功能及其相互关系。并以远程 教学中的登录过程和答疑过程为例解释了在本课题中使用的各种对象在用户访 问期间的相互联系。 2 3 ia s p 的内置对象 a s p 有六个内置对象：r e q u e s t 对象、r e s p o n s e 对象、a p p l i c a t i o n 对象、 s e s s i o n 对象、s e r v e r 对象和a s p e r r o r 对象。这些对象提供对客户端请求、创 建响应和其他使编写脚本更容易的对象的访问。利用这些内置对象，开发者可以 方便地完成远程教学系统中的动态页面地设计和制作。a s p 的每个内置对象都提 供了一系列的集合、属性和方法： r e q u e s t 对象：其为脚本提供客户端在请求一个页面或传送一个窗体时提供 的所有信息。这包括能指明浏览器和用户的盯t p 变量和存放在浏览器中的 c o o k i e ，及任何作为查询字符串而依附于u r l 后面的字符串或页面的 端中 的h t m l 控件的值，也提供使用s e c u r es o c k e tl a y e r ( s s l ) 或其它加密通信协 华中科技大学硕士学位论文 议的授权访问及有助于对连接进行管理的属性。在a s p 的内置对象中r e q u e s t 对 象的作用便是信息采集。 r e s p o n s e 对象：其用来访问服务器端所创建的并发回到客户端的响应信息。 它为脚本提供h t t p 变量，指明服务器、服务器的功能、关于发给浏览器的信息 内容以及任何将在c o o k i e 中存储的信息，也提供了一系列的方法用来创建输出。 a p p l i c a t i o n 对象：它是在为响应一个a s p 页的首次请求而载入a s pd l l 时 创建的，它提供存储空间来存放变量和对象的引用，可用于所有页面及任何访问 者。 s e s s i o n 对象：它是在每一位访问者从w e b 站点或w e b 应用程序中首次请求 个a s p 页时创建的，它保留到默认的期限结束( 或者由脚本决定中止的期限) 。 它与a p p l i c a t i o n 对象一样，提供一个空间来存放变量或对象的引用，但只能供 目前的访问者在会话生命期中打开的页面使用。 s e r v e r 对象：它提供一系列的方法和属性，在使用a s p 编写脚本中经常使用。 a s p e r r o r 对象：它提供发生在a s p 中的上一次错误的详细信息，通过调用 s e r v e r 对象的g e t l a s t e r r o r 方法来使用。 2 3 2 a s p 内置对象间的关系 a s p 各组件在用户访问数据库时的关系图如图2 - 3 所示。第一个进入教学系 图2 - 3 a s p 各种对象之间的关系 统的用户，在系统首次响应a s p 请求而载入动态库时创建a p p li c a t i o n 对象，供 多用户使用，每个用户在访问教学系统时创建自己的s e s s i o n 对象，学生就是在 1 3 华中科技大学硕士学位论文 这种环境中实现交互、动态访问过程的。下面分别以学生登录系统和在答疑区提 交问题的动态交互过程来说明a s p 内置对象间的相互关系。 学生在进入网络教学的主页后，首先填入用户名和密码并登录。若这是教学 系统首次对a s p 请求的响应，就创建一个a p p l i c a t i o n 对象，否则进入已存在的 a p p | i c a t i o t l 对象环境。在登录时为该登录学生创建了一个s e s s i o n 会话环境，登 录a s p 处理程序利用r e q u e s t 对象获得所填入的信息并存放在变量中。在与数据 库建立连接后，以学生登录名为条件进行查询，若该学生的登录名存在，则将密 码变量中的值与存放在数据库中对应的用户密码信息进行比较，若用户名和密码 正确，即可成功登录；否则返回错误信息，提示用户重新登录或提供用户注册页 面的链接。图2 _ 4 为远程教学系统的登录界面。 成功登录网络教学主页面后，学生可以根据需求进行相应的选择，调用不同 的a s p 处理程序，获取自己所需的 信息。例如当学生进入教学答疑区 并提交自己的问题时，r e q u e s t 对象 获得学生所提交的问题并存于 s e s s i o n 中的变量里，利用s e r v e r 对象的方法和属性创建连接变量， 利用该变量打开相应的数据库，在 与数据库建立连接后，将用户的问 题插入到数据库中，教师在作出回 答后，再利用r e s p o n s e 对象将答案 返回给学生。学生也可以通过自己 的答案箱来查看已提交问题的答 案，并可通过删除按钮来删除已看 图2 - 4 远程教学系统的登录界 过的问题及答案。如果该学生在数 据库中存放的问题过多，则会提示学生进行删除，学生可根据需要进行动态操作。 学生在提交自己的问题或得到满意的答案后可以退出答疑区。 当学生退出教学系统后，就关闭了此次s e s s i o n 会话。此时，a p p l i c a t i o n 对 象环境仍存在，其余学生仍可在该a p p l i c a t i o n 环境下访问教学系统，直到所有的 学生退出教学系统后，才关闭该a p p l i c a t i o n 环境。在处理a s p 程序时若发生错 误，则将错误