（课程与教学论专业论文）基于网络的中学数学教学资源库的设计.pdf

摘要 摘要 随着信息技术和计算机网络的普及，如何更有效的利用这些技术来推动教育 的发展引起了人们的普遍关注。我们知道在高等教育中，信息资源建设已经占据 半壁江山，发挥越来越重要的作用。那么，如何让这种作用也发挥在基础教育中 尤其是中学教育呢? 现在，信息资源建设从理论到实践都取得了一定的突破，不仅研究意义有了 转变，而且在研究成果的深度和广度上也都取得了巨大的成功。以计算机网络为 依托的信息资源建设成为信息资源保障体系的最佳模式，促使信息资源库与信息 资源网建设成为了新的热点。 文章以中学数学教育为切入点，首先从理论方面为教育资源库做了一个界定 与分类，根据具体的资源库调研结果，对当前的资源库建设现状做了一个归纳， 从而引出本文工作。本文的重点为第二、三章，是本文的核心，详细介绍了笔者 的建设思路。 在文章第二章，笔者首先列出本资源库系统的设计目标，以便为以后的设计 提供一个总体概念；在第二节着重对本资源库进行了系统的分析，包括系统整体 软件开发架构、系统数据库、系统存储类型和系统的安全等；在第三节对本资源 库进行了总体设计，包括本系统所使用的开发平台和开发工具、本系统的组成模 块和系统数据库的结构设计。 在文章的第三章，笔者详细阐述了本系统的关键实现，首先解释了动态作图 理论；并在第二节列举了本系统对数据库的存取方式，如何能够实现图形检索等； 在本章第三节，给出了本系统的实现界面和部分功能展示，通过具体界面可以更 直观地了解本系统。 最后，笔者对本系统一些不太完善的地方和可能改进的方法做了简要阐述， 并总结了本文成果和意义。 关键词：资源库；动态几何；数据库表；d a o j t i 。 童 j a b s t r a c t a b s tr a c t a l o n gw i t ht h eu n i v e r s a l i t yo ft h ei n f o r m a t i o nt e c h n i q u ea n dt h ec o m p u t e r n e t w o r k ，h o wm a d eu s eo ft h e s et e c h n i q u e sm o r ee f f e c t i v e l yt op u s h e da ne d u c a t i o n a l d e v e l o p m e n tt oc a u s ep e o p l e sw i d e s p r e a dc o n c e r n w ek n o wi nt h eh i g h e re d u c a t i o n ， t h ei n f o r m a t i o nr e s o u r c e sc o n s t r u c t i o nh a sa l r e a d yd e v e l o p e dam o r ea n dm o r e i m p o r t a n tf u n c t i o n s o ，h o wt od e v e l o pt h ei n f o r m a t i o nr e s o u r c e si nah i g hs c h o o l e d u c a t i o np a r t i c u l a r l yi nt h ef o u n d a t i o nt h ee d u c a t i o n ? n o w , t h ei n f o r m a t i o nf r o mt h e o r yt op r a c t i c e - b u i l d i n gr e s o u r c e sh a v em a d e s o m eb r e a k t h r o u g h s ，n o to n l yas h i f ti nr e s e a r c hs i g n i f i c a n c e ，b u ti nt h ed e p t ha n d b r e a d t ho fr e s e a r c hr e s u l t sa r eag r e a ts u c c e s s t or e l yo nc o m p u t e rn e t w o r k sf o rt h e p r o t e c t i o no fi n f o r m a t i o nr e s o u r c e si n t oas y s t e mo fi n f o r m a t i o nr e s o u r c e sb e s tm o d e l t ot h ei n f o r m a t i o nr e s o u r c e sa n di n f o r m a t i o nr e s o u r c en e t w o r ki n t oan e wh o ts p o t t h ea r t i c l e p o i n t s t oas e c o n d a r ym a t h e m a t i c se d u c a t i o na n de d u c a t i o n a l r e s o u r c e s ，f r o mt h e o r yt ob ead e f i n e da n dt h ec l a s s i f i c a t i o no ft h er e s o u r c eb a s eo n t h eb a s i so fs p e c i f i cr e s e a r c hr e s u l t s ，b u i l d i n go nt h ec u r r e n ts t a t u so ft h er e s o u r c e st o d oas u m m a r y , w h i c hl e a d st ot h i s t h ef o c u sf o rt w o ，t h r e ec h a p t e r s ，t h i si st h ec o r e o fad e t a i l e da c c o u n to ft h eb u i l d i n go ft h ea u t h o r i nt h ec h a p t e ri i ，t h ea u t h o rf i r s tp r e s e n t st h er e s o u r c eb a s es y s t e md e s i g n o b j e c t i v e sf o rt h ef u t u r et op r o v i d ea no v e r a l ld e s i g nc o n c e p t ；s e c t i o ni if o c u s e so n t h er e s o u r c eb a s ei nas y s t e m a t i ca n a l y s i s ，i n c l u d i n gs o f t w a r ed e v e l o p m e n tf r a m e w o r k f o rt h eo v e r a l ls y s t e m ，d a t a b a s e ，s t o r a g es y s t e mt y p ea n ds y s t e ms e c u r i t y ；i ns e c t i o n i i io ft h er e s o u r c eb a s ef o rt h ed e s i g n ，i n c l u d i n gt h es y s t e mu s e di nd e v e l o p m e n t p l a t f o r m sa n dd e v e l o p m e n tt o o l s ，t h ec o m p o s i t i o nm o d u l e so ft h es y s t e ma n d d a t a b a s es t r u c t u r ed e s i g n i nt h ec h a p t e ri i i ，t h ea u t h o re l a b o r a t e do nt h ek e ya c h i e v e m e n to ft h es y s t e m ， t h ef i r s tt h e o r yt oe x p l a i nt h ed y n a m i cm a p ；s e c t i o ni io u t l i n e st h es y s t e ma n di nt h e v i s i t so ft h ed a t a b a s ea n dh o wt oa c h i e v eg r a p h i c sr e t r i e v a l ；i nt h i ss e c t i o ni i i ，g i v e n t h ep r e s e n ts y s t e mo fi n t e r f a c ea n ds o m ed i s p l a yf u n c t i o n s ，t h r o u g hs p e c i f i ci n t e r f a c e c o u l db em o r ei n t u i t i v eu n d e r s t a n d i n go ft h es y s t e m f i n a l l y , t h ea u t h o rg a v ean u m b e ro fu n s a t i s f a c t o r ya r e a so ft h es y s t e ma n d p o s s i b l ew a y st oi m p r o v et h es u m m a r ys t a t e d ，a n ds u m m e du pt h er e s u l t sa n d s i g n i f i c a n c eo ft h i ss y s t e m k e y w o r d s ：r e s o u r c e ss y s t e m ；d y n a m i cg e o m e t r y ；d a t a b a s et a b l e ；d a o 广州大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引 用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律 后果由本人承担。1 学位论文作者签名：舀擀日期：如年乡月五日 广州大学学位论文版权使用授权书 本人授权广州大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 广州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 、 3 学位论文作者签名：彦y 泠日期j 心6 年占月汨 翩摊吗蝴 抄6 年二月如e t编 莎 、 匆 第一章绪论 第一章绪论 随着网络在社会上的普及，越来越多的人积极的利用网络，在利用网络学习 的同时，也参与并丰富了网络信息资源。在网络环境下，如何对信息资源进行建 设引起了社会普遍的关注与重视，对于信息资源建设研究具有的理论和现实意义 也随之提到了国家战略发展的高度，深入探讨与总结我国社会信息资源建设实践 的规律，信息资源建设的研究意义重大。 信息技术的发展和应用是2 0 世纪人类最伟大的科学技术之一，引发了信息 资源的革命性变化信息的数字化。现代通信和网络技术把世界各地的信息资 源连接在一起，形成一个紧密的信息资源整体，从而扩大了信息资源传递的空间， 提高了信息资源的利用效率。可以说信息资源的数字化、网络化是信息资源建设 的大势所趋。 信息资源作为一种经济资源，与物质资源、资本资源、人力资源一起，共同 构筑了现代社会的生产力。信息资源开发和网络建设是当今所有发达国家发展战 略重点和国际竞争的新焦点。国民经济和社会各个领域、各个企事业单位和政府 部门通过信息资源建设，对信息资源进行开发利用，从而提高管理决策的效率和 质量，提高生产和服务的水平和能力。网络环境赋予理论与实践新的思维观念， 并丰富和开拓了崭新的研究领域。体现在教育领域中，信息资源建设从理论到实 践也都取得了阶段性的研究进展，不仅研究意义有了一定的转变，而且在研究成 果的深度和广度上都取得了一定的突破。 在网络环境下，信息资源建设有其产生的社会必然性。我们知道，信息资源 建设就是从众多无序的信息源中选择、采集、组织信息，形成系统、实用，又具 有特色性的信息资源体系，并对信息资源内容进行开发，以便更好地服务于社会 国民经济信息化和现代化建设。从2 0 世纪8 0 年代的藏书建设到9 0 年代的文献 资源建设，再到今天的信息资源建发，这一发展变化有着其必然的社会基础和条 件。由于学科的自身发展和信息技术的日新月异，使得信息资源从收集、整理加 工到传播、利用过程与以往相比有了很大的变化。国家信息基础建设的全面展开， 使信息资源建设突破了时空的局限，为网络环境下信息资源建设提供了优越的物 第一章绪论 质生产条件和先进的方式手段。比起文献资源建设，信息资源建设理论与实践加 入了更多与网络信息技术密切相关的内容，并且，开始渗透于社会信息化进程中 的各行各业 1 1 1 。 信息资源建设理论研究成果得到阶段性进展，无论从数量或是质量而言，在 研究的深度和广度上都取得了一定程度的突破。研究的范围更加宏观而广泛，研 究的层次更加专业而深入，研究的内容更加具体而现实。 第一，突破时空共享资源。信息社会中，人们越来越注重对信息的获取、利 用，传统的信息服务方式( 馆藏文献服务) 难以突破空间的限制，因此迫切需要建 立跨越物理空间的网络信息服务体系，开发出数字化的信息资源，满足更多的用 户尤其是远程用户特定的信息需求。 第二，节约经费开发资源。由于信息资源的经济性日益为人们所重视，知识 产权保护意识的增强，信息的技术含量增加等方面的原因，知识信息产品的成本 大幅提高，而电子版、网络版的资源数据库的购买费用却要远远低于其所包含的 纸质文献信息的成本购置费之和。 第三，节省空间利用资源。信息时代产生的信息量是以呈指数的规律增长， 信息资源的网络化、数字化不仅可以节约馆藏空问，降低储藏成本，也可以为 读者用户提供更快捷、更准确的信息检索方式。 这就促使网络信息资源库与信息资源网的开发与建设成为新的热点。i n t e m e t 信息资源数据库是指以i n t e r n e t 上的各种信息资源( 包括网络信息资源、数据库信 息资源和文件系统信息资源等作为数据来源，按其相关性进行综合分析处理，提 取主要的信息要素按照一定的规范格式进行存储而形成的资源数据库。按存储的 信息内容大致可分为文本文献数据库和多媒体文献数据库两类。由于i n t e m e t 信 息资源数据库对i n t e r n e t 信j 息资源进行了提取、整序、加工和管理，使用户能够 更有效地对网络信息资源进行利用。组建广义的信息资源网，是实现信息资源共 享的有效途径，是实现信息资源建设工作现代化和共建共享的必然。以计算机网 络为依托的信息资源网络是信息资源保障体系的最佳模式 9 1 。 2 第一章绪论 1 1 教育资源库的定义与分类 伴随着教育资源库建设工作的不断进行，人们对教育资源库的认识逐步深 入。何谓教育资源库? 一种比较成熟的观点认为教育资源库是各种关于教育的资 源的汇集，教育资源库的设立目标取决于建立该资源库的机构性质。纵览近几年 来教育资源库的发展，它主要经历了两个阶段： 第一，以素材为中心的教育资源库。此类教育资源库，从本质上来说，是资 料性质的教育素材库。这种教育资源库的主要载体是光盘，网络教育资源库较少。 目前，我国各商家和教育事业单位制作的资源库有一部分都属于这种类型。以素 材为中心的教育资源库是教育资源库的雏形，通常也被称为第一代资源库。 第二，以服务为中心的教育资源库。此类教育资源库为教师的教和学生的学 提供了一种综合的服务系统与平台，其核心是充分利用网络开放式的服务系统为 学习者提供学习活动环境和个性化服务。从资源的类型来看，它不但提供信息资 源，还提供人力资源。如今，关于这类教育资源库的理论和实践研究已经起步， 如上海师范大学的黎加厚教授提出了一个基于互联网的全新教育技术服务模式 e t - s e r v i c e ；k 1 2 教育网在继“k 1 2 教育资源库”后，推出了初步体现服务意识 的“k 1 2 智囊教育资源库”等。以服务为中心的资源库将教学和资源有机地结 合起来，提出了“为学习服务 的思想，这种资源库是对第一代资源库的革新， 代表了教育资源库的未来发展方向，被称为第二代资源库。尽管如此，以素材为 中心的教育资源库也有其存在的价值和意义，它们的不同仅在于不同的应用目 标。针对当前我国有效教育信息资源不太丰富的现状，上述两种教育资源库的建 设均刻不容缓 1 5 11 如果按教育资源库中资源内容广度的不同，我们将教育资源库可以分为综合 性教育资源库和专业性教育资源库。 1 综合性教育资源库。这类教育资源库的内容较广泛，一般包括多个学科、 多种类型的教育资源。如中国基础教育资源库( h t t p ：w w w c b e 2 1 c o m ) ，它分为学 科库、教育管理库、多媒体库、第二课堂、中基网演示版血大类1 4 个子库。学 第一章绪论 科库包含各学科( 语文、数学、英语、物理、化学、生物、历史、地理、政治、 体育健康、艺术教育、信息技术等) 的教学参考、习题、多媒体资源、论文及课 程纲要。教育管理库含有教育理论机构、学校名录、教育资源管理资料、教育管 理论文等。多媒体资源库包含各种软件( 编程工具、教育软件、多媒体工具、图 形图像、系统工具、应用软件等) 、网络学校、网页素材( 动画、日常生活、生 态环境、音效、装饰及背景等) 。 2 专业性教育资源库。相对于综合性教育资源库而言，这种教育资源库的 内容范围较窄，一般是某个学科或某种类型的资源，如语文资源库、信息技术资 源库、视频资源库、论文库等。相对于前者而言，这种资源库的专业性和针对性 强，开发工作量不算太大。笔者认为，专业性教育资源库代表了教育资源库的发 展方向，应引起教育界人士的广泛关注。 1 2 教育资源库应用现状 多媒体资源库己经广泛应用于网络教学的各个方面，包括学习内容的呈现， 学习方式的选择等。数据库作为数据存储的核心，库中可存放大量的多媒体数据， 且数据库系统支持并发操作，适应网络教育应用的特点。因为对数据库的操作具 有统一的格式，便于利用在结构不便的情况下进行二次开发。同时，由于目前多 数网络服务软件都支持网络数据库应用，从而提高了其适用性。用数据库存储和 管理教学信息，将不同的信息按不同的方式呈现，给学生更大的选择性，其基本 原则是对于必要的文本信息即时呈现，对于一些多媒体信息则采用动态显示。利 用数据库系统本身的数据操纵、数据维护功能对相关内容进行增加、删除、修改 等。 网上教学的基础和核心是教学资源，为了更好地发挥网络教育的优势，将优 秀教学资源划分成各种素材，进行系统化、科学化的分类，并以记录的电子信息 形式存储于各种数据库中，构建成统一的教学资源库，是资源建设的必然和方向。 而资源库能否得到充分利用的关键是能否实现对资源的快速查询、浏览和存取， 因此资源库需要一个强大的资源库管理系统来进行管理和支持，这些管理系统常 4 第一章绪论 常集成有相应的数据库管理工具，共同构成资源库管理平台【6 1 。从学习者的角度， 可以根据学习者的不同需求动态显示，既可以加快速度，又能满足不同学习者的 要求，实现个别化学习。从教学资源开发和维护人员的角度，教师不必再为缺乏 素材而发愁，以大大减少制作教学网络多媒体资源的难度，资源更易于维护、扩 充和更新。从效果上看，由于充分考虑了现在网络带宽及不同用户配置的特点， 综合性能达到了最佳优化。 中学数学教学资源库是一种典型的专业性教育资源库，它的用户主要包括中 学教师，收集的资源以中学教学资源为主。为对中学教学资源库系统进行深入的 研究，笔者对部分中学教育资源库系统进行了调研，包括广东教育资源网 h t t p ：n i a i e d u l 2 3 c o m z y k h t m 、校际通教育资源库h t t p ：w w w e d u r e s c o m c n 、香港 咨询教育城h t p ：n r e s o u r c e s h k e d c i t y n e t 、k - 1 2 、清华同方等。根据建设教育资源 库的规范要求，参照国内外使用的标准，笔者通过现有教育资源库得出以下几方 面： 1 大部分教育资源库提供的信息内容全面，在教育资源方面的内容，包括教 育政策、教育文献资料、科研论文、课件资源、媒体素材等，非常广泛，信息量 也在不断扩增。大部分教育资源库是开放型的，世界各地的用户通过i n t e r n e t 网 即可连接到资源库。但同时，资源库虽然显的大而全，但实际涉及到每一个用户 的特点领域的内容，显的内容反倒不够丰富，也不够专业。就好像资源库看起来 人人都可以用，但真正使用起来，又用处不大。 2 大部分教育资源库能够为用户提供对库中信息进行检索、浏览、查询等权 限，许多资源库都是基于b s ( 浏览器月艮务器端、模式，与i n t e r n e t 相连，不区分 用户群层次的使用限制。信息检索形式最基本的是关键字词检索，有的资源库 提供后续服务，例如给用户反馈问答信合专家支持回复信息等。但随着资源库资 源的逐步增长，信息量越来越大，出现信息检索效率不高的问题。就像由于网络 上的搜索引擎越来越重要一样。随着资源库内容的不断增长，资源库的检索方式 越来越成为用户利用资源库的一个瓶颈。 3 各个资源库的建设虽然是百花齐放、百家争鸣，但因为网络教育资源的建 设规范还未完全成熟，没有形成最终通用标准，资源库缺乏统一、规范性的约束， 第一章绪论 并且市场运作的时效性，各开发教育资源库的组织机构建设的资源库差距比较 大。 4 资源库建设中，资源的内容存在优化方面的不足。教育资源库的核心是库 中的数据内容，特别是面向教师的基础教育资源库，提供的信息资源的科学性要 求很高。虽然资源量比较大，也应该保证资源的质量，有的基础教育资源库，资 源分类不够严谨，甚至出现杂乱、重复的情况。 i 3 中学数学教学资源库的建设 中学数学教学资源库是一种以中学数学教师和数学爱好者为主要使用对象 的教育资源库。从现有资源库的类型来看，它可以是以素材为中心的教育资源库， 也可以是以服务为中心的教育资源库；从资源内容的广度来看，它可以是综合性 教育资源库，也可以是专业性教育资源库。 随着中学“校校通”工程的逐步开展，中学教育资源库的建设也日益受到 社会各界人士的广泛关注，学校、教育事业单位和软件厂商等纷纷加入教育资源 库建设的队伍，但他们所关注的往往都是中学教育资源库系统的建设，笔者认为 这种关注偏于狭隘，对中学教育资源库建设还应进一步完善。 广义上来说，完整的中学教育资源库建设包括三个层面：教育资源库系统的 建设、教育资源库的管理、教育资源库的教学应用1 1 6 1 。三者的关系从内到外组 成一个图型( 如下图所示) 。其中，教育资源库系统的建设是基础，教育资源库的 管理是保障，教育资源库的教学应用是目的。 第一章绪论 图1 1 资源库建设内容框架 f i g u r e1 - 1t h ei n t e r f a c eo fr e s o u r c e ss y s t e mc o n t e n t s 教育资源库系统的建设是中学教育资源库建设的首要任务。从计算机科学的 角度看，教育资源库本质上属于一种数据库系统，它由教育资源数据库、教育资 源库管理子系统和教育资源库应用子系统等三个系统组成。其中，教育资源数据 库是教育资源库的基础，它为教育资源库管理子系统和教育资源库应用子系统提 供数据支撑。教育资源库管理子系统负责教育资源数据库的管理与维护工作。教 育资源库应用子系统是教育资源数据库与用户接口，它在教育资源库管理系统的 支持下，为用户提供多种符合其需求的功能。总之，教育资源数据库、教育资源 库管理子系统和教育资源库应用子系统三者间相互协作，共同构成了教育资源库 系统。教育资源库系统的建设需要教育资源数据库建设、教育资源管理系统的设 计与开发和教育资源应用系统的设计与开发等三个方面的工作，它既涉及到硬件 建设，又涉及到软件建设。 教育资源库的管理除了需要一定的物质条件保障外，一套完整的管理制度也 是不可缺少的。教育资源库管理系统是资源库正常运作的重要保障，其重要性不 言而喻。教育资源库的管理不仅在系统设计和系统建设中得到体现，而且在系统 的实际运作过程中也需要得到有效执行。 教育资源库的教学应用重点关注教育资源库与课堂教学的整合，包括教学思 想、教学模式、教学方法的创新等。除此以外，随着教育资源库功能的逐渐完善， 其教学应用的研究将进一步深入。笔者认为教育资源库教学应用的研究将是一项 7 第一章绪论 长期的、不断发展的工作。 1 4 本文工作 随着信息技术和计算机网络的普及，如何更有效的利用这些技术来推动教育 的发展引起了人们的普遍关注。我们知道在高等教育中，信息资源建设已经占据 半壁江山，发挥越来越重要的作用。那么，如何让这种作用也发挥在基础教育中 尤其是中学教育呢? 现在，信息资源建设从理论到实践都取得了一定的突破，不仅研究意义有了 转变，而且在研究成果的深度和广度上也都取得了巨大的成功。以计算机网络为 依托的信息资源建设成为信息资源保障体系的最佳模式，促使信息资源库与信息 资源网建设成为了新的热点。 文章以中学数学教育为切入点，首先从理论方面为教育资源库做了一个界定 与分类，文章认为教育资源库是各种关于教育的资源的汇集，教育资源库的设立 目标取决于建立该资源库的机构性质。教育资源库的发展，它主要经历了两个阶 段：以素材为中心的教育资源库和以服务为中心的教育资源库。如果按教育资源 库中资源内容广度的不同，我们将教育资源库可以分为综合性教育资源库和专业 性教育资源库。笔者根据具体的资源库调研结果，对当前的资源库建设现状做了 一个归纳，从而引出本文工作。本文的重点为第二、三章，是本文的核心，详细 介绍了笔者的建设思路。 在文章第二章，笔者首先分析了本资源库系统的设计目标，以便为以后的设 计提供一个总体概念，笔者认为本资源库系统应具有灵活的资源分类系统、可靠 的用户认证系统、优化的权限管理系统和友好的用户界面系统等，系统应具有海 量数据的合理存储以及管理、检索速度的优化、基本的交互和系统安全等功能。 随后着重对本资源库进行了系统的分析，结合系统整体软件开发架构的发展 历程，针对本系统的特点提出了在题库系统采用客p j 报务器( c l i e n t s e e r ) 系统 的结构，在网上交流、数学课件、数学文献和用户控制面板模块等采用 b r o w s e s e r v e r ( ；! ；( i j 览器朋艮务器1 计算模型。 第一章绪论 本系统数据库共包含资源对象和用户对象，需要进行重点设计。因为本课题 是针对数学的，不是多媒体资源库，数据量相对来说不是太大，所以在存储的类 型上，本课题选择集中式存储，并需制定合适的安全策略。 最后，对本资源库进行了总体设计。针对本系统所使用的开发平台和开发工 具，笔者选择了m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0 作为系统平台，并使用m i c r o s o f to f f i c e a c c e s s2 0 0 3 、d r e a mw e a v e rm x 、a d o b ep h o t o s h o p 和m i c r o s o f tv i s u a lc + + 作为 辅助工具。 本系统的组成模块共有我的面板、题库系统、数学课件、网上数学交流和数 学文献等五大部分。前期设计中，“我的面板 模块主要包括两个部分：我的收 藏和我的上传。题库系统的主要功能是对资源库中的数学试题进行各种操作，这 是本论文设计的重点和难点，初步设计中，这个模块主要包括题目查找、典型试 题、组卷系统和试卷分析四个大的部分。数学课件系统是开展多媒体教学的重要 组成部分，这里能够为教师提供一个利用网上多媒体教学资源，在多媒体教室或 网络教室开展多媒体课件教学的服务。通过网上数学交流模块，教师之间可以建 立多向异步在线交流。 因为数据库是教学资源库的核心，资源库内的所有信息和资源都依靠系统数 据库来进行管理和维护，合理地设计并实现系统数据库是开发工作中的重点和难 点，本系统在设计时采用了有效的数据库设计技术，利用e r 数据模型法进行 了数据设计建模，抽象和提取出各个实体及它们的联系，并由此数据模型推出试 题库的各张数据库关系表，如有用于记录用户信息的u s e r 表、储存b b s 的 m e s s a g e 表等、储存课件的p r o g r a m 表等。本系统在题库模块中的数据表有用于 记录试卷的p a p e r 表、试卷类型p a p e r t y p e 、用于保存试题及其答案的t m 数据 表等，这些表将直接关系到试题的检索速度和质量，本文进行了重点设计。 在文章的第三章，笔者详细阐述了本系统的关键实现，首先解释了动态作图 理论。然后列举了本系统对数据库的存取方式、如何能够实现图形检索等，在本 系统中，结合文章对d a o 分析，参照数据表的设计与本系统的应用，在v c + + 中使用d a o 进行数据库的访问操作。由于本系统模块涉及到几何特征信息检索， 参考本文的数据库的设计，在程序中如果要实现对数学题日的存储和检索，不可 9 第一章绪论 避免的涉及到大对象，v c + + 存取这些大对象数据除了o l e 、a c t i v e x 外，我们 可以使用在v c 的m f c 中提供的一种比较方便的方法。在本章最后给出了本系 统的实现界面和部分功能展示，通过具体界面可以更直观地了解本系统，具体的 实现界面有系统的主工作区、程序作图区、基础数据维护模块和组卷系统等。 本系统是在对当前典型资源库建设与资源库建设现状做细致调研后产生的， 主要用户为中学数学教师，目的是希望能够为他们的教学提供一个资源展示、交 流和共享平台，能够让教师更轻松高质量地去开发试题、制作课件和组卷测试， 同时，也能够把更多的时间用于师生交流中。本系统的设计与实现希望能够为以 后的信息资源建设提供了一个参考方向。 通过本文的工作，笔者对信息资源建设和资源库的建设有了更深的了解，对 计算机教育应用也有了更为深入的学习和研究，同时，对计算机教育软件的开发 和应用有了更深刻的体会和实践。 1 5 本章小节 本章首先简要列出了当前对教育资源库的定义与分类，并根据资源库在当前 建设情况和发展状况，总结了当前资源库的应用现状，提出了中学资源库建设的 主要工作。最后，简要介绍了本文的主要工作。 1 0 第二章系统分析与设计 第二章系统分析与设计 本系统是一个比较复杂的教学资源库系统，根据系统原理，首先要完成本系 统的一个总体分析与总体设计，这个本系统成型的基础，是整个资源库的重要工 作。 2 1 系统设计目标 鉴于多媒体网络教学资源库在整个网络教学系统中所处的重要地位及其重 要作用，通过对教学过程中资源库系统的应用模式研究，本系统的设计应实现以 下目标： 灵活的资源分类系统 资源分类系统是管理员对媒体资源进行有效管理和最终用户使用资源库的 基础，分类系统设计的合理与否直接影响管理员对系统内资源进行管理的效率以 及最终用户使用的复杂度，所以系统应提供尽可能灵活的分类管理措施，来满足 不同类型素材以及不同应用对象对分类的要求。 可靠的用户认证系统 资源库系统应提供内建的用户管理功能，包括对用户的添加、删除、修改等 功能。同时针对资源库系统面向最终网络用户的特点，提供网上注册和认证功能。 优化的权限管理系统 权限管理也是资源库应用是否能满足不同应用需求的一个重要标准。为适应 不同媒体资源对保密、版权等方面的要求，系统应具备全面的权限划分与管理， 通过对用户权限的有效控制来控制资源在网络上共享的范围和程度。 海量数据的合理存储以及管理、检索速度的优化 资源库的另一个主要特点就是其庞大的数据量，系统应提供一种合理的存储 解决方案来满足以后数据量快速增长时所可能面临的问题；同时采用优化的数据 库结构来存储资源，满足资源检索速度的要求。 第二章系统分析与设计 友好的最终用户界面 最终用户界面设计的成功与否也是影响资源库应用的一个主要因素，系统的 客户端界面应美观、友好、易于使用。 基本的交互功能 资源库主要是一个资源共享以及管理的平台，但同时也应具备基本的用户交 流功能，便于最终用户对系统内的资源进行评价和讨论，以便及时从最终用户处 得到反馈信息。 系统安全功能 安全性是任何应用系统都必须重点考虑的问题，在方便管理以及使用的前提 下，应提供尽可能完善的安全管理方案。 2 2 系统分析 2 2 1 系统整体软件开发架构分析 数据库系统( d a t a b a s es y s t e m ) 是由计算机系统、数据库、数据库应用程序、 数据库管理系统及数据库管理人员组成的。其中，计算机系统为数据库系统提供 硬件环境，这里主要是指网络环境；数据库是存放数据、信息的场所；数据库应 用程序是允许数据库管理人员去检索、查看和更新数据库所存储的信息的工具； 数据库管理系统是数据库和数据库应用程序之间的接口，用户通过数据库应用程 序对数据库的一切操作都得借助于数据库管理系统d b m s 来完成【1 3 】。经过多年 的发展，数据库应用程序的设计大致存在以下这几种设计结构： ( 1 ) 单机数据库系统 最简单的数据库应用系统结构，数据库与管理程序位于同一台计算机上，用 户完全在本机对本地数据库进行操作和管理。该系统结构简单，开发以及维护工 作量小，适用于比较简单的数据库应用。 第二章系统分析与设计 ( 2 ) 文件服务器工作站模式 在这个系统中，d b m s 放于文件服务器上，数据处理和应用程序实际上完全 分散于各个p c 工作站上。文件服务器只提供管理共享数据和文件收发，不提供 c p u 协同处理能力。不管文件服务器的速度有多快，功能有多强，网络性能受 限于运行d b m s 系统的工作站p c 本身的处理能力。工作站与服务器之间互相传 输的是整个文件，而不是数据记录级的互操作。当多用户同时访问数据库时，会 增加网络信息传输量。 ( 3 ) c s 体系结构模式 客户服务：器：( c l i e n t s e r v e r ) 系统的结构相对简单、清楚、开发容易。客户机 通过网络连接到系统数据库上，通过开发的客户端应用程序来对服务器上的数据 库进行操作。客户端运行数据库应用程序，完成屏幕交互和输入输出处理等前端 任务。服务器端运行d b m s ，完成大量的存储管理和数据处理等任务。客户端和 服务器端具有协同处理、c p u 共享的能力。客户机j j 臣务器模式中，网络上传输 的不是整个文件，而是客户请求命令和服务器响应及数据记录。与文件服务器 工作站模式相比，由于将处理工作分配在两个系统上，网上信息流量大大减少， 当需要对客户系统进行升级时也不会引起巨额开支。同时，由于在功能较强的系 统上运行d b m s ，能很大地改进整个系统的性能。它允许并鼓励采用开放系统。 实际上客户机j j 艮务器能运行在不同的软、硬件平台上，它允许最终用户摆脱对 于专门系统的依赖，享受开放系统带来的各方面的优越性，保护己有投资。 这种结构曾经是数据库应用开发的主要模式，但这种方式的数据库开发模式 有其自身的缺点：首先这种类型的程序需要在客户端安装软件，从而造成维护困 难的弊端，而且客户端同服务器的连接方式也比较单一，不能满足在多种网络架 构环境下的应用需求。其次，由于客户端和服务器端直接连接，服务器将消耗部 分系统资源用于处理与客户端的连接工作，那么当同时存在大量客户端数据请求 时，服务器有限的系统资源将被用于频繁应付与客户端之间的连接，从而无法及 时响应数据请求。客户端数据请求堆积的直接后果将导致系统整体运行效率的大 幅度降低甚至全面崩溃。最后它有一个缺点是数据库必须存放在一个单独的系统 中，对于学校或部门来说，这可能是一个问题。因为它们必须支持的数据库用， 第二章系统分析与设计 分散在很广的地理区域内，或者与其它部门的数据库相联。为满足这种需要，必 须能够对处于不同数据库服务器上的数据库进行“无缝隙”地相互访问，这就是 分布式处理【7 1 。 分布式服务系统是客户机服务器模式的进一步发展。分布式数据库是由一 组数据组成的，这组数据逻辑上属于同一个系统，但分布在计算机网络的不同结 点上。在分布式环境下，d b m s 分别存在于地理位置相距较远的服务器上，用户 可以透明地存取远程数据库服务器中的数据，就像存取本地数据库系统中的数据 一样。在一个分布式处理系统中，用户只要向本地数据库服务器请求数据，本地 服务器就立即确定它有没有该数据，没有该数据时负责把用户请求送入网络并从 具有该数据的数据库服务器中取得数据，最后将数据发回给用户，用户甚至并不 知道该数据是从一个不同的数据库服务器取来的。这种模式适合于大型的学校网 站或部门，在相距较远的位置需要信息服务时使用。 ( 4 ) b s 体系结构模式 随着网络信息管理系统向i n t e r n e t i n t r a n e t 的迁移，出现了w w w 技术与数 据库技术相结合的w e b 数据库应用即b r o w s e s e r v e r ( 汶1 览器朋艮务器1 计算模型， 这种模式也可称为三层客户机朋艮务器( c s 、) 模式，实现了信息从静态发布到动态 发布的转变。它具有客户机j j 艮务器( c s ) 模式的全部优点而无其缺点。浏览器能 从内部和外部服务器上获得信息。而服务器可以在任何位置，运行在不同的操作 系统上，通过浏览器为用户提供多种形式的信息。 为了能够更有效的运行程序，目前用的最多的就是这种三层结构的c s 结 构，这个结构比传统的c s 结构增加了一个应用程序服务器，应用程序服务器包 括了统一的界面、业务规则和数据处理逻辑等等，这样的话，客户端程序就可以 做的比较小，即大家常说的瘦客户，而且，由于业务规则和数据处理逻辑都集中 在服务器上统一处理，客户端就无须再进行复杂的计算，也不会因为误操作而影 响到其他的用户，所以它的稳定性和效率都有了较大提高。 三层w e b 结构的模式在前端用户方面的优势：统一标准易于使用的浏览器 界面和用户只需知道简单的w e b 页面与超链接操作，大大降低了学习障碍和培 1 4 第二章系统分析与设计 训成本。在系统开发者方面更有自身的优点：用户端不再需要特殊设置与软件安 装、应用软件集中在服务器端开发管理、减少构建维护成本等等。 近年来由于基于网络的营销系统、m i s 系统、e r p 系统的快速发展，仅仅 三层的应用程序已经不能够再满足实际需求，因此又出现了多层分布式的数据库 系统，在这种系统中，人们把中间的应用服务器再拆分成许多比较小的系统，均 匀分散到多台计算机中处理，这样就能够在得到更好性能的同时，又降低了程序 的复杂度。在多层分布式数据库系统中，必须要有一个中间件来支持和管理分散 的业务处理程序，在w i n d o w s 平台下，m i c r o s o f t 公司首先推出了w i n d o w sd n a ( d i s t r i b u t e di n t e r n e ta p p l i c a t i o na r c h i t e c t u r e ，分布式网络应用结构) 策略，把 c o m + 作为w i n d o w sd n a 策略的中间件。微软不久又推出了以m i c r o s o f t n e t 平台为基础的多层分布式数据库系统，这种开发模式采用n e t 作为软件开发平台 来实现中间层的业务对象，除了对原有的d n a 架构中的弊端进行了修正以 外，n e t 还针对i n t e m e t 应用提供了大量的开发技术，比如功能更强大的开发语 言c 挣、w e b s e r v i c e s 、x m l 和全新的f r a m e w o r k 组件等等。 根据以上分析，结合资源库管理系统的具体要求，主要是数学教学的特点， 我们决定在题库系统采用客户服务器( c l i e n t s e r v e r ) 系统的结构，因为在试题的 搜索过程中，需要进行数学题目的动态作图，所以客户端的安装是不可避免的。 用户通过网络连接到的系统试题库上，然后通过开发的客户端应用程序完成屏幕 交互和输入输出处理等前端任务来对服务器上的数据库进行查询、插入等操作。 在网上交流、数学课件、数学文献和用户控制面板模块等，我们可以采用 b r o w s e s e r v e r ( 莉0 j 览器朋艮务器) 计算模型，即客户机j j 艮务器模式的三层体系结构 b s s ( b r o w s e r w e b s e r v e r d a t a b a s e s e r v e r ) ，前台客户端直接采用浏览器，中间服 务器是w e b 服务器，后台为数据库服务器，由客户端在w e b 页面发出请求至w e b 服务器，然后再由中间服务器对数据库服务器发出请求，客户端与数据库服务器 不直接联系，保证了数据的安全性，适合数据信息的发布和查询，具有跨平台、 界面统、操作简单等优点。w e b 的交互特性是它可用于实现网上教学。服务 器响应教学请求是通过h t t p 协议完成，用户通过浏览器访问w e b 页面接受多 媒体教学信息，而静态或动态的w e b 页面是具有h t m l 格式的教学信息文件。 1 5 第二章系统分析与设计 借助各种a c t i v e x 组件和各种可视化编程环境，可以快速简易地开