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基r 二三层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 二o o 二年七月 摘要 基于w e b 的网络教学是当前i n t e r n e t 的一个重要应用领域。网络教学的实施 改变了传统的“以教为主”的教学模式，体现了“以学为主，师生互动”的新的 教学思想。国内外很多高校都在对网络教学平台的体系结构和实现技术进行研究 和开发，不断出现新的成果。本文通过对当前网络教学平台现状的研究，提出一 个教学平台应具有的功能结构，并对基于三层结构的网络教学系统的实现技术进 行了全面的分析和探讨。在此基础上，就作者开发的彭城职业大学“w e b 课程辅 导站”系统，分析阐述了教学平台的设计思想、实现方法和技术创新点。最后， 通过对w e b 课程辅导站的性能测试和分析，对w e b 服务性能进行了深入的研究， 并给出了提高系统服务性能的基本策略。 关键词：网络教学，教学平台，三层结构，服务器，浏览器，数据库，性能参数， 性能分析 研究生论文专用纸第l 页 垫! 三星丝塑塑! ! 竺堡型塑呈塑竺塞垫塑婴壅 兰里旦二三至主星 a b s t r a c t w e b b a s e dt u t o r i n gi sa ni m p o r t a n ta p p l i c a t i o no ft h ei n t e r n e tt e c h n o l o g yt o d a y t h ea p p l i c a t i o no fw e b b a s e dt u t o r i n gc a u s eap r o f o u n dc h a n g ei nt h et r a d i t i o n a l m o d eo ft e a c h i n g ，w h i c ht a k e st e a c h i n ga si t sm a i ng o a l w h e na p p l i e dp r o p e d y ， w e b - b a s e dt u t o r i n gc a ne m b o d yt h en e w p e d a g o g i ct h o u g h t ，w h i c h t a k e sl e a r n i n ga s i t sm a i ng o a l w i t ht e a c h e r sa n ds t u d e n t s i n t e r a c t i v e ”m a n yt e r t i a r y e d u c a t i o n a l i n s t i t u t i o n sb o t hh o m ea n da b r o a dh a v e b e e n d o i n g c o n s i d e r a b l er e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n tw o r ko nt h es t r u c t u r i n ga n da p p l i e dt e c h n i q u e so fw e b b a s e dt u t o r i n g s y s t e m s ，a n dn e wp r o d u c t sh a v eb e e nt u r n e do u to n e a f t e ra n o t h e r b ya n a l y z i n gt h e p r e s e n t d a y w e b b a s e d t u t o r i n gs y s t e m s ，t h i s t h e s i s p o i n t s o u tt h ef u n c t i o n a l s t r u c t u r i n go fw e b b a s e dt u t o r i n gs y s t e m s ，a n dm a k e s a na n a l y s i sa n dad i s c u s s i o no f t h e a p p l i e dt e c h n i q u e s o ft h e 3 - l a y e r w e b - b a s e d t u t o r i n g s i t e s b a s e do nt h e a b o v e m e n t i o n e da n a l y s i s ，t h et h e s i sg o e sf u r t h e rb y p r o v i d i n g d e t a i l e dd e s c r i p t i o n so f t h ed e s i g n i n g ，r e a l i z i n gt e c h n i q u e sa n dc r e a t i v et e c h n i q u e so ft h ew e b b a s e dt u t o r i n g s t a t i o no fp e n g c h e n gu n i v e r s i t y , d e v e l o p e db yt h ea u t h o rh e r s e l f b yw a yo ft h e e v a l u a t i o na n da n a l y s i so ft h ep e r f o r m a n c eo ft h ew e b b a s e dt u t o r i n gs t a t i o n ，t h e t h e s i sm a k e sat h o r o u g hs t u d yo nt h ew e b p e r f o r m a n c e ，a n dp u t sf o r w a r dt h eb a s i c m e a s u r e st ob et a k e nt oi m p r o v et h es e r v i c ep e r f o r m a n c eo ft h es t a t i o n k e yw o r d s ：w e b b a s e dt u t o r i n g ，t u t o r i n gs t a t i o n s ，3 - 1 a y g e rs t r u c t u r i n g ，s e r v e r , b r o w s e r , d a t a b a s e ，p e r f o r m a n c ep a r a m e t e r , p e r f o r m a n c ea n a l y s i s 研究生论文专用纸第2 页 基r 二层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 二0 q ：- 年七月 1 ，1 引言 第一章概述 以计算机和现代网络技术为特征的现代信息技术引发了一场知识和信息的 革命。为了更好的迎接信息社会的挑战，由教育部制定并经国务院批准的面向 2 l 世纪教育振兴行动计划中明确提出：现代远程教育是随着现代信息技术的 发展而产生的一种新型教育方式，是构筑知识经济时代人们终身学习体系的主要 手段。因此，利用各种成熟的计算机技术，如通信网络技术、多媒体技术、数据 库技术和w w w 技术等研究并构建基于i n t e r n e t 的各类型计算机远程教学系统， 已成为当今计算机应用研究的一个重要的领域，并在世界范围内得到了迅速的发 展。 我国的一些大学正在进行计算机远程教育的研究和试验，已有不少中文教育 网站投入使用。这些网站无论从数量还是质量上看，都反映了网上教学作为现代 教学的一种重要形式所具有的强劲的发展态势。在各种类型的远程教学系统中， 基于w e b 的远程教学模式是一种最方便、最有效的方式。 w e b 技术是一种以i n t e m e t 为载体的、可实现跨平台、多媒体的信息发布和 浏览技术，并可以实现动态交互，使开展形象生动、内容丰富的多媒体教学成为 可能。将w e b 技术和数据库技术结合起来，建立一种基于三层结构访问模式的 w e b 教学辅导站是一种实施网络教学的行之有效的方案。利用w e b 教学辅导站， 学生可以突破地域和时间的限制，更自由、更快捷地获取各类知识和信息，教师 可以方便地在i n t e m e t 范围内发布各种教学信息，教师与学生、学生与学生之间 的异地交流和沟通也成为可能。 1 2 论文所徽的工作及论文翁构 1 2 1 项目来源 本论文的研究课题来自彭城职业大学科研项目w 曲课程辅导站。该项 研究生论文专用纸孺r 顶 基r 三层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 二o o 二年七月 目旨在建立个基于w e b 的教学平台，用来管理学校的些公共课程和专业基 础课程的教学资源。一些有着丰富教学经验的教师将他们所教的课程内容、相关 的辅导资料、与课程有关的实践环节和科研成果等信息发布在网站上，供学生学 习以及同行交流。教学平台提供管理和服务两个主要功能。教师的教学档案在数 据库中被电子化集中管理，有利于信息的维护和资源共享。教学信息服务提供了 一种新的网络教学方式，实现了课堂教学和学生自主学习相结合的模式。w e b 教 学网站的建立，为学生提供了更大的自主学习空间；为教师提供了相互交流、切 磋、研究的空间；为师生问的辅导答疑提供了更多的机会。在当前学校教师少、 学生多的情况下，w e b 教学辅导站的建立有效地缓解了这矛盾，提高了教学效 率。 1 2 2 论文所做的工作 作者作为该项目的主要承担人，负责项目的调研、总体设计和具体的实现。 在历经一年的项目开发过程中，主要完成了以下具体工作： ( 1 ) 浏览一些著名的教学网站，分析当前网络教学的现状，对所要开发的 w e b 课程辅导站进行系统规划，确定其基本结构及实现策略。 ( 2 ) 研究c l i e n t s e r v e r 三层结构的访问机制及其实现技术。 ( 3 ) 完成w e b 辅导站的设计、开发、调试工作。 ( 4 ) 对w e b 服务性能进行研究，并对w e b 课程辅导站进行性能测试和分析， 提出了对当前系统的改进方案。 1 2 3 论文结构 本论文共分为六章： 第一章：概述。介绍本论文的课题产生的背景和来源，说明了作者在毕业设 计期间所作的理论研究和实际工作，最后列出论文的内容结构。 第二章：网络教学现状分析。本章首先介绍了网络教学的特点及几种教学方 式。之后，分析了当前网络课程和教学平台的应用现状，提出网络教学平台的基 本模型，说明了一个完整的基于w e b 的教学平台所应具有的基本结构和功能。 第三章：三层结构及其实现技术。b r o w s e r s e r v e r 三层结构将w e b 技术和数 据库技术结合在一起，是一种瘦客户，胖服务器的访问模式。本章首先分析比较 二层结构和三层结构的特点，介绍了当前流行的几种w w w 服务器和数据库服 务器；然后对w w w 访问数据库的各种技术进行了分析；最后对交互式网页的 研究生论文专用纸第2 页 基丁三层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究o o 二年七月 几种实现技术进行了说明和比较。 第四章：w e b 课程辅导站的实现。本章介绍了“w e b 课程辅导站”的开发环 境，功能结构，数据结构，以及系统设计上的技术创新点和不足之处。本系统以 m ss q ls e r v e r2 0 0 0 作为数据库后台，i i s5 0 作为w e b 服务器，采用a s p 技术 作为开发工具，充分体现了三层结构访问模式的特点及优势。 第五章：网站访问性能分析与改进措施。当多用户同时访问教学辅导站时， 网络负载增大，会导致服务性能下降。本章首先介绍了w e b 服务性能的评价指 标以及性能分析模型；接着介绍了使用w a s t 软件对系统进行测试的方法，并对 测试结果进行分析；最后提出了改进系统性能的基本策略。 第六章：结束语。本章对全文进行总结，指出课题开发中的收获、存在的问 题以及进一步的研究内容。对三层结构的应用和教学平台的发展提出了自己的看 法。 苎! 三星笙塑堕翌! 堡型塑量塑塑壅婴型塑塞_ 二墨型兰三至主旦一 2 1 引言 第二章网络教学现状分析 网络教学与传统教学相比，有其自身的特点和实现方式，其发展经历了一个 从低级到高级的过程。网络教学平台的功能也在不断地完善。本章对我国当前的 网络教学现状进行了详细的分析，提出了一个网络教学平台应该具有的基本结构 和功能。 2 2 网络教举麴特点和方式 2 2 1 网络教学的特点 与传统教学模式比较，网络教学具有以下显著的特点： ( i ) 不受时间、地域的限制。网络作为传输信息的载体，突破了地理区域的 限制，是一个开放的系统。用户只要接入教学网络，就可以使用网上的各种教学 资源。 ( 2 ) 以学生的学习活动为中心。网络教学关注的是学生怎样学习，而不是教 师怎么教授，学生可以根据自己的需要进行学习，学生与教师之间的交流也是自 由的。 ( 3 ) 教学资源的充分共享。许多学校的优秀教师和专家将教学内容、教学经 验在网上发布，并进行教学指导，满足了各种学习者的需求。形成一种多对多的 开放式教学方式。 ( 4 ) 适时交互性。学生可以根据需要选择学习的内容，利用b b s 、聊天室和 e m a i l 等与他人交流，解决疑难问题，获取网上帮助，从而大大提高学习的质量 和效率。 ( 5 ) 群体化的协作学习。在网络的虚拟课堂中，同一科目的学习者和研究者 可以随时随地地相互联系，交流学习心得、研究报告等信息，进行协作性学习。 这种群体协作符合当代教育的发展规律，能有效地发挥学习者的能动性和创造 研究生论文专用纸第4 页 基丁三层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究o o 二年七月 性，从而在更高的认知层次上达到对知识的真正掌握。 2 2 2 网络教学的几种方式 ( 1 ) 网上实时授课。采用基于h 3 2 3 协议的视频会议系统来实现。在教学过 程中，教师在配有摄像机、话筒、电子白板、投影仪的教室中讲课，学生在配有 同样设备的教室中听课，学生上课的人数，地点不受限制。讲课的形式类似于传 统的课堂教学，教师在电子白板上板书，通过视频控制系统接收学生的反馈信息， 学生可在上课时间提问，教师实时解答。这种教学方式需要传输视频和音频信号， 传送时间、效果受通信网络的限制，一旦信道故障将影响正常的上课。 ( 2 ) 视频点播( v o d ) 方式。需要视频点播系统的支持，采用流式数据传送 机制传输视频信号。教师上课的电子讲稿和实况事先录制为视频信息，存放在 v o d 服务器上，学生可以不受时间的限制，随时点播学习，还可以对难点章节反 复点播，具有较大的灵活性和自主性。 ( 3 ) 多媒体课件点播( c o d ) 方式。目前，许多学校和教师将教学内容制作 成由w i n d o w s 系统支持的多媒体课件，用以辅助教学。这些课件没有标准的格 式，以光盘作为存储介质，以可执行文件的方式驱动光盘上的各类数据文件。将 众多的课件存放在光盘库中，以c o d 服务器分发课件、平衡负载。通过c o d 点 播系统，学生可以访问网络上的多媒体课件，实现自主学习。 ( 4 ) w e b 方式。基于w 曲的网络教学是一种最方便、最有效的网络教学方 式。教师将课程内容制作成w e b 网页，或者存放在w e b 数据库中，学生使用浏 览器访问交互式网页，实现有选择的学习。在w e b 教学站点上可以开设b b s ， 进行课程讨论、辅导和答疑；学生也可以通过电子邮件与教师进行个别交流。此 外，教师布置作业、批改作业，学生练习、测试都可以在网上进行。 2 3 网络课程现状分析 网络课程就是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总 和，是网络教学体系的重要组成部分。 2 3 1 应用现状 按照金伯格( g i n s b u r g ，1 9 9 8 ) 等人的分法，网络课程可以分为三代：第一 代是通过网页给学习者提供教学材料和有关资料，以及与其他的有关教育网连 研究生论文专用纸 第5 页 基于二层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 二0 0 二二年七月 接；第二代是除了在网上提供学习材料外，还要求学习者通过电子邮件、电子公 告栏、网上练习和测量进行异步双向交流；第三代是除了第一代、第二代外，还 要求通过网上交谈室、电话会议、视频会议或m u d s ( m o o s ) 系统进行同步双 向交流。当前世界网络课程已正向第三代发展。我国的网络课程大部分处于第二 代，有些还处于第一代，只有极少数高校网络学院采用视频会议系统，如北京 邮电大学、浙江大学、湖南大学、清华大学的网络学院。基于网络课程教学的效 果也并不是很理想，大部分高校网络学院都在其他省、市开办教学点，部分沿用 传统课堂教学来提高教学效率。 2 3 2 网络课程建设中存在的问题 作者对互联网上一些比较著名的网校进行网上调研分析，发现在网络课程建 设中存在一些共同的问题。 ( 1 ) 重教学内容呈现，轻学习环境设计。 目前大部分网络课程只强调“教”，强调知识的传授，没有给学习者设置模拟 真实的学习情境，缺少一些让学习者去解决的实践性问题及实践环境。 ( 2 ) 教学内容的表现形式单一。 大部分的网络课程都以静态网页形式呈现，其组织方式是线性的，更新频率 也不够快。教学内容主要以三种方式呈现： 文本和静态图像。这种方式相当于书本的搬家。 p o w e r p o i n t 讲稿。直接将教师的p o w e r p o i n t 演示文件放到网上。 教师的讲课录像和讲稿同时呈现。这种方式虽然采用了流媒体形式将多 媒体教学材料呈现在网络上，但实际上是将嘲页拆成两部分，一部分是主讲教师 坐在摄像机前念讲稿的录像，另一部分是讲稿的内容或p o w e r p o i n t 。这并不是真 正的网络教学情境多媒体化。 ( 3 ) 自主学习资源不足。 自主学习是网络教学的一大特色。对于一些专业性非常强的学科，学习者需 要相关知识的电子图书馆式的资源库，需要课程提供大量的相关案例。目前大部 分网校都提供了网上图书馆，但都没有基于课程本身知识体系的资源链接。 ( 4 ) 导航系统不强。 很多网络课程没有给出课程教学大纲；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； 研究生论文专用纸第6 页 基r 二层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究二0 0 二年七月 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。 ( 5 ) 缺少评价与反馈。 评价与反馈是教学中不可缺少的环节。目前网络教学的评价方式仅限于教师 对学习者的评价( 作业和考试) 。评价的形式一般是客观题( 选择题、是非题) 和简答型的主观题，缺乏基于案例和问题解决型的练习，缺乏适当的分析和评语。 学习者只知道测试结果的对和错，对于问题的正确的解决方法只能靠自己去揣 测、思考。 ( 6 ) 缺乏教学活动设计。 网络教学是由学习者一系列的学习活动组成的。学生是教学过程中的主体， 教师则是教学过程的组织者、指导者。教师在网络教学中的作用不只是提供教学 材料，还要精心组织每一步教学活动。目前的网络课程仅限于教师在线答疑、师 生讨论，缺少教师对讨论活动的组织、指导和对学习者学习活动的关注。 2 4 网络教学平台现状分析 实施基于w e b 的教学，除需要科学地建设网络课程外，还需要一套易用、 高效的网上教学支撑平台的支持。耳前在国际市场上已有一些这样的产品，如 l o t u s 公司的l o a r n i n g s p a c e 、荚属哥伦比亚大学计算机科学系开发的w e b c t ( w e bc o u p et o o l s ) 、w b t s y s t e m 公司的t o p c l a s s 和加拿大s i m o nf r a s e r 大学 开发的r t u a l u 。这些产品在全球发展了一定的用户群，每种软件都至少有1 0 所大学或公司在使用，各开设了上百门课程，授课学生人数均超过5 0 0 0 人次。 其中一些产品已进入中国市场，如中国有四所大学在使用l o t u s 公司的 l e a r n i n g s p a c e ，v h t u a l u 也在去年到中国做过宣传。目前大量的网上教学支撑 平台还只是大学实验室的产物，处于继续开发或“b e t a ”测试阶段。国内许多公 司和学校也正在开发或准备开发类似的软件，如各重点院校为准备现代远程教学 而开发的教学支持系统。 一个完整地支持基于w e b 教学的支撑平台应该n b _ - - 个系统组成：网上课程 开发系统、网上教学支持系统和网上教学管理系统，分别完成w e b 课程开发、 w e b 教学实施和w 曲教学管理的功能。现在市场上的许多产品都是从这三方面 的某一方面发展起来的。比如，m a c r o m e d i a 公司的a u t h o r w a r e4 0 可以开发网 上课程，与该公司的p a t h w a r e 软件配合实现网上教学；a s y m e t r i x 公司为普通用 研究生论文专用纸 第7 页 基丁三层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究二o o 二年七月 户和专业用户分别推出了t o o l b o o ki ia s s i s t a n t 和t o o l b o o ki ii n s t r u c t o r ，与该公 司的l i b r a r i a n 配合也可以实现完整地网上教学；另外一类网络教学支撑平台是从 网页开发工具和网站建设工具角度出发，m a d d u c k 技术公司开发w e b c o u r s e i n ab o x 。还有类网络教学支撑平台从网上测试工具发展而来，如a l l e n c o m m u n i c a t i o n i n c 的q u e s t n e t + ，与该公司的d e s i g n e r se d g e 软件配合可以进行 深入的课程设计和分析。后两类平台与第一类平台相比，简单易用，无需掌握 h t m l 就可以开发出所需要的课程，可以满足网上教学的常规要求。缺点是开发 的课程结构雷同、个性不强、发挥余地有限。 也有一些网络教学平台是在远程会议系统之上增加了教育管理功能，并逐步 向全面支持网上教学方向扩展。如d a t a b e a m 公司d a t a b e a ml e a r n i n gs e r v e r 。 l o t u s 的l e a r n i n g s p a c e 是基于l o t u sd o m i n o 框架，提供了学生与学生、学生与 老师之间强大的交流功能。 目前网络教学平台的开发热点主要是集中于网上教学管理系统和教学支持 系统的开发，对教学过程提供基础和全面的支持，如学生注册、教学内容传递、 教学评价等，在此之上的进一步发展是提供对课程开发以及教学过程较深层次的 支持。 根据本课题开发的体会及对网上教学发展的认识，作者认为网络教学平台在 未来几年会向以下几个方向发展： ( 1 ) 加强教学辅助功能，提高教学支持系统的智能性。 ( 2 ) 提供开发交互性网上课程的工具和设施。 ( 3 ) 加强网上教学系统的安全性，特别是引进电子商务的成熟技术，真正 实现虚拟学校的完整运作。 ( 4 ) 提供课程内容的资源库管理方式，以便有效地组织和利用多门课程的 资源。 ( 5 ) 提供多种课程开发设施和课程讲授工具，特别是协作学习组织工具， 以充分利用w e b 优势，保证网上课程的教学质量。 2 5 网络教学平台横型 2 5 1 教学平台设计的基本原则 ( 1 ) 一体化管理。 研究生论文专用纸 第8 页 基丁三层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究三里里三! 主旦 网络教学支持系统应该与教学内容紧密集成，实行一体化管理，而不是相互 分离的系统。i n t e r n e t 上有一些现成工具，如电子邮件、w e b 、新闻组等，具有 一定的教学功能；还有一些教学支持工具，如用户注册系统、讨论组、聊天室等。 应该将这些工具与教学内容紧密结合起来，在一个统一的系统中完成教学过程中 的各种活动，降低操作的复杂度及学习的难度。 ( 2 ) 完全开放性。 教学平台应该采用开放的文件存储格式，不能仅仅支持某些专用工具开发的 教学内容和某些文件格式。 ( 3 ) 支持交互式教学。 师生之间在网上交互的广度与深度，是决定网上教学质量的关键性因素。教 学平台要提供交互式工具支持教学内容的发布、作业、答疑、考试、讨论( 同步 异步) 等一些基本的教学环节。 ( 4 ) 支持多种教学策略。 网络教学是一种新型的教学方式，不能完全沿袭传统的教学方式，而是要引 进新的教学思想和教学方法。网络教学平台必须能够体现这些新思想与新方法， 能够支持探索式学习、协作式学习、角色扮演式学习、辩论式学习等适合网络学 习环境的新教学策略，并提供实施这些教学策略的实用工具。 2 5 2 教学平台的体系结构和功能 基于w e b 的教学支撑平台应该由三个系统组成：网上课程开发系统、网上 教学系统和网上教学管理系统。网络教学平台应具有的基本结构如图2 1 所示。 网络教学平台是建立在i n t e m e t i n t r a n e t 基础之上、为网络教学提供全面服务 的软件系统。它包括网络教学管理、网络课程开发和网络教学三个方面的服务。 ( 1 ) 网络教学系统 网络教学系统是一整套提供网络教学服务的系统软件，为实施全方位的网络 教学提供服务。它包括以下几个子系统： 流媒体课件点播系统。将教师授课的视频信息数字化，并转换为流媒体 的兼容格式存储在服务器中，同时教师授课时使用的p o w e r p o i n t 或h t m l 的讲 稿也在服务器端存贮。当用户在客户端点播相应的课程时，教师的授课视频将和 p o w e r p o i n t 或h 瑚l 的讲稿同步播放。 适应性学习系统。根据学习者的历史学习记录、能力估计和认知风格， 选择学生没有掌握或是没有学习过的教学内容，并以最适合学习者的内容表现方 研究生论文专用纸第9 页 基于三层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究二o o 二年七月 式呈现给学生。 图2 1 网络教学平台的基本结构 网络测评系统。测评系统包括试题库、测验试卷的生成工具、测试过程 控制系统和测试结果分析工具、作业布置与批阅工具。试题库的主要功能是存储 某门课程的试题资源；测验试卷的生成工具是要根据测试的目的，自动从试题库 中抽出试题，组成符合教师考试意图的试卷；测试过程控制系统主要完成对网上 测试过程的控制，如不允许学生进行与测试无关的浏览，控制测试时间等；测试 结果分析工具一般是根据每道题中的知识点和学生的答题情况，对一些教育测量 基丁_ 二层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 二oo 二年七月 指标作统计与分析，以便调整今后的教学活动，或对学生的下一步学习提出建议； 作业布置与批阅工具可以在试题库系统的基础中，自动形成作业，并在网络上发 布、收集和批阅。 辅导答疑系统。教师收集、整理常见的疑难问题，并将它们按一定的结 构保存到问题库中。学生利用问题搜索引擎查询问题。对于问题库中没有的问题， 可通过b b s 、电子邮件、在线答疑室等工具进行解决。 学习管理系统。利用学习管理系统，教师可以进行针对性的辅导，实施 智能化、个性化的网络学习环境，管理学生成续和学习进度。 基于w e b 的虚拟实验室。利用多媒体技术、网络技术与仿真技术建立网 络虚拟实验室。无论是学生还是教师，都可以自由地、无顾虑地随时进入虚拟实 验室操作仪器，进行各种实验。 2 ) 网络教学管理系统 教学管理可划分为三个相对独立的模块：教务管理、课程管理和系统管理， 它为学生、教师、管理人员提供全面的服务。 教务管理系统。实现注册认证、学籍档案管理、教师档案管理、数据统 计与分析、行政公文管理、信息查询等功能。 专业与课程管理。实现专业计划的管理、课程管理、课程内容发布、教 学计划发布、选课管理等功能。 系统管理。实现系统参数设置、数据备份和恢复、系统的安全性控制、 数据的完整性和一致性控制、网络计费管理、权限控制等功能。 ( 3 ) 网上课程开发系统 网上课程开发系统的主要功能是完成网络课程内容的表示，支持基本教学逻 辑的设计。 支持多媒体开发功能，能够进行多媒体素材的导入、抓取和制作。 提供素材库与素材库管理软件，简化教师开发网络课程时的素材制作负 担 提供针对具体学科的网络课程模板和向导库，方便和加速网上课件的开 发。 支持多种网络化学习模式。网络课程开发系统不应只吏持开发课程内容， 还应能够支持生成各种学习策略，如发现式学习，问题解决学习，基于资源的学 习等等。 支持胄4 作视频课件，将录制的课堂教学的实况进行数字化，编码成流媒 丽诬两再丽r 百矿 基丁二层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究二二0 0 二年七月 体格式，在网上以课件的形式发布。 维护管理教学资源数据库，对与课程内容相关的各种教学资源进行采集、 管理、检索和利用。 2 6 小结 本章首先介绍了网络教学的特点和几种教学形式，并对当前我国很多教学网 站的网络课程建设情况进行了分析。网络课程的实施要有一个科学、完整的教学 平台的支持。国外已有一些成熟的网络教学支撑平台软件，我国的一些大学也正 在研究开发功能完善的教学平台。在对当前教学平台的现状进行了分析之后，提 出了一个理想的教学支撑平台应具有的结构和功能。 基丁二层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 第三章三层结构及其实现技术 3 1 引言 网络教学平台提供的最普遍、最有效的教学方式就是基于w e b 访问技术的 网上教学。教师和学生通过w e b 浏览器来存取服务器上的教学资源。w e b 技术 始于9 0 年代，现在正是发展的鼎盛时期。w e b 技术和数据库技术结合在一起， 形成了基于三层b r o w s e r s e r v e r 体系结构的w e b 访问模式。目前很多w e b 教学 网站的设计都是基于三层结构的。三层结构及其实现技术也是人们研究的热点。 3 2 三层体系结构 客户，服务器体系的实现有两种方式：c l i e n t s e r v e r 二层结构和b r o w s e r s e r v e r 三层结构。前者是传统的已经成熟的应用技术，而后者正日益流行并不断向多层 结构发展。 3 2 1c l i e n t s e r v e r 二层体系结构 传统的基于客户机，服务器( c l i e n t s e r v e r ) 模式将系统中的各部分任务分配 给分布在网络上的担任不同角色的计算机，它把较复杂的计算和管理任务交给网 络上的高档机器服务器( s e r v e r ) ，而把一些频繁与用户打交道的任务交给前 端较简单的计算机客户机( c l i e n t ) 。通过这种结构完全实现了网络上信息资源 的共享。 在二层结构的c l i e n t s e r v e r 系统中，应用程序分为两大部分：一部分是由多 个用户共享的信息与功能，这部分称为服务器部分：另一部分是为每个用户所专 有，称为客户部分。客户部分负责执行前台功能，如管理用户接口、数据处理和 报告请求等。而服务器部分执行后台服务，如管理共享外设、控制对共享数据库 的操纵、接受并应答客户机的请求等。 任何一个应用系统，从简单的单机系统到复杂的网络计算，它都e h _ - - 部分组 成：显示逻辑部分( 表示层) 、事务处理逻辑部分( 功能层) 和数据处理逻辑部 研究生论文专用纸第1 3 页 基丁二层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 分( 数据层) 。表示层的功能是实现与用户的交互；功能层的功能是进行具体的 运算和数据的处理；数据层的功能是实现对数据库中的数据进行查询、修改、更 新等任务。在c l i e n t ，s e r v e r 两层结构中，显示逻辑和事务处理逻辑部分均被放在 客户端，数据处理逻辑和数据库放在服务器端，从而使客户端变得很“胖”，成 为胖客户机，相对来说，服务器端的任务则较轻，成为瘦服务器。其功能结构如 图3 1 所示： 服务器客户机 圈j 虱 鹱 f 理逻辑k 一裂猎厍j 一 图3 1c l i e n t s e r v e r 功能结构图 3 2 2b r o w s e r s e r v e r 三层体系结构 三层结构的特点是应用系统的程序代码、数据及支撑软件全部集中在服务器 端。客户端不必加载更多的系统支撑软件及应用程序，仅通过浏览器就可以访问 数据库中的信息。服务器端由w e b 服务器、数据库服务器及中间件( m i d d l e w a r e ) 组成。二层结构的c l i e n t 和s e r v e r 之间物理上通过i n t e m e t 或i n t r a n e t 相连，通 信遵守h t t p 协议。三层结构中的b r o w s e r 通过u r l 和s e r v e r 端建立连接，从 而实现以整个i n t e m e t 空间为背景的数据存储访问。三层结构模式如图3 2 所示。 浏览器w e b 服务器 数据库服务器 图3 2b r o w s e r s e r v e r 功能结构图 在b r o w s e r s e r v e r 三层体系结构下，表示层( p r e s e n t a t i o n ) 、功能层( b u s i n e s s l o g i c ) 、数据层( d a ms e r v i c e ) 被割成3 个相对独立的单元： 第一层表示层w 曲浏览器( b r o w s e r ) 研究生论文专用纸第1 4 页 苎! 三星笙塑塑兰! 堡翌塑量塑堕塞堡塑! 堑塞 三里旦三! 兰! 旦一 它的任务是由w e b 浏览器向网络上的某一w e b 服务器提出服务请求，w e b 服务器对用户身份进行验证后用h t t p 协议把所需的主页传送给客户端，客户机 接受传来的主页文件，并把它显示在w e b 浏览器上。 第二层功能层具有应用程序扩展功能的w e b 服务器 在功能层中包含系统的事务处理逻辑，位于w e b 服务器端。它的任务是接 受用户的请求，首先需要执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接，通过s q l 等方式向数据库服务器提出数据处理申请，而后等数据库服务器将数据处理的结 果提交给w e b 服务器，再由w e b 服务器传送回客户端。 第三层数据层数据库服务器( d bs e r v e r ) 在数据层中包含系统的数据处理逻辑，位于数据库服务器端。它的任务是接 受w e b 服务器对数据库操纵的请求，实现对数据库查询、修改、更新等功能，把 运行结果提交给w e b 服务器。 三层b s 结构的处理流程如图3 3 所示。 表示逻辑层功能逻辑层 输入数据 i一业务处理开始i 业 f 请求按钮 卜 步 山 处 i 数据存取请求i 理 f | 程 序 数据逻辑层 f 处理结果显示卜 矿、 1 业务处理结束 - h ls q l n 槲i | 一 ? p ， ， 1 数据库 数据存取开始 f 数 、? 据 壅t ls q l 请求1 。ls q l 请求结束i 翟上 誓 序 1 数据存取结束 图3 3 三层b s 结构的处理流程 研究生论文专用纸第1 5 页 基丁二层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 如图所示处理过程为： 首先由表示逻辑层的客户浏览器端向功能逻辑层发出业务处理请求： 功能逻辑层中的业务处理程序接收到客户的请求后，开始进行业务的处 理，对数据进行存取； 数据存取程序向数据逻辑层发出s q l 请求： 数据逻辑层开始执行s q l 处理，通过d b m s 对数据库进行存取，并将结 果返回给功能逻辑层的数据存取程序； 数据存取程序再将接收到的s q l 结果返回给业务处理程序，并结束本次 的业务处理过程； 由业务处理程序将处理结果通过h 1 v r p 协议，以超文本的形式返回给用 户并显示出来，供用户浏览查询。 相对于传统的c l i e n t s e r v e r 体系结构而言，三层b r o w s e r s e r v e r 体系结构具 有明显的优势和特点，主要表现在以下几个方面： 开放的标准。c l i e n t s e r v e r 所采用的标准只要在内部统一就可，它的应用 往往是专用的；b r o w s e r s e r v e r 所采用的标准都是开放的、非专用的，是经过标 准化组织所确定的而非单一厂商所制定，保证了其应用的通用性和跨平台性。 较低的开发和维护成本。c l i e n t s e r v e r 的应用必须开发出专用的客户端软 件，无论是安装、配置还是升级都需要在所有的客户机上实施，极大地浪费了人 力和物力；b r o w s e r s e r v e r 的应用只需在客户端装有通用的浏览器即可，维护和 升级源代码的工作都在服务器端进行，不需对客户端进行任何改变，故而大大降 低了开发和维护的成本，有利于管理人员、开发人员将精力集中在合理组织信息 系统的结构，更好地为各项业务提供技术支持。 使用简单，界面友好。c l i e n t s e r v e r 用户的界面是由客户端软件所决定的， 其使用的方法和界面各不相同，每推广一个c l i e n t s e r v e r 系统都要求用户从头学 起，难以使用；b r o w s e r s e r v e r 用户的界面都统一在浏览器上，浏览器易于使用、 界面友好，不须再学习使用其他的软件，一劳永逸地解决了用户的使用问题。同 时浏览器可以从网上免费下载安装，对于安装了w i n d o w s 系列的用户更内置有 i n t e m e te x p l o r e 和t c p i p 协议，价格低廉。 实现了极瘦客户端。c l i e n t s e r v e r 的客户端具有显示与处理数据的功能， 对客户端的要求很高，是一个“胖”客户机；b r o w s e r s e r v e r 的客户端不再负责 数据库的存取和复杂数据计算的等任务，只需要进行显示，充分发挥了服务器的 强大作用，这样就大大的降低了对客户端的要求，客户端变得非常“瘦”。客户 研究生论文专用纸第1 6 页 基_ 二层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 二o o 二年七月 端的硬件配置要求较低，可由相对价廉的网络计算机( n c ) 承担。 系统灵活，可扩展性强。c l i e n t s e r v e r 系统的三部分模块中有一部分需改 变就要关联到其他模块的变动，使系统极难升级：b r o w s e r s e r v e r 系统的三部分 模块各自相对独立，可以在服务器端灵活地修改业务处理流程而不会对客户端造 成任何影响。 系统的安全性好。在c l i e n t s e r v e r 系统中由于客户机直接与数据库服务器 进行连接，用户可以很轻易的改变服务器上的数据，无法保证系统的安全性； b r o w s e r s e r v e r 系统在客户机与数据库服务器之间增加了一层w e b 服务器，使两 者不再直接相连，客户机无法直接对数据库操纵，有效地防止用户的非法人侵。 支持多个并发的用户。在传统的c s 结构中，客户端与服务器的交互经 由一条实际的物理链路，直到交互结束才将该链路释放并交由其它客户使用，并 发访问服务器的客户机数要受服务器端的访问许可数的限制。而在三层结构中， 由w e b 服务器使用连接池技术与数据库连接，这样就增加了并发的用户数，加 快了连接的速度。 反应速度快。系统的反应速度是评价一个大规模的c l i e n t s e r v e r 系统优 缺点的重要指标，而决定系统反应速度的最大因素就是网络的通信量。由于在两 层的c s 结构中。处理主要存在于客户机上，客户机往往过于庞大，负载过重， 而服务器端负载相对过轻，另外客户与服务器的查询操作也会加重网络的负担。 而在三层结构的系统中，所有的复杂操作都由服务器来完成，客户枫与服务器间 传送的数据也仅仅是查询请求和查询结果，从而大大地降低了客户机与服务器间 的数据传送量，同时也降低了网络的通信量。 可移植性好。采用三层结构。可以很容易地实现不同厂家产品的集成。由 于客户端并不直接与数据库交互，只有应用层直接与数据库相连，所以只要应用 层具有可移植性，就可以很容易地实现移植。例如从大型的u n i x 服务器上移植 到p c 服务器上，只需要对应用层模块作一些修改即可。 三层的b r o w s e r s e r v e r 体系结构具有许多二层c l i e n t s e r v e r 体系结构不具备 的优点，而且又紧密地结合了i n t e r n e t i n t r a n e t 技术，是w w w 技术发展的大势 所趋。 3 3 三层结构中的服务器 w e b 服务器和数据库服务器是b r o w s e r s e r v e r 三层体系结构中的重要部分 研究生论文专用纸第1 7 页 基丁j 层结构的w e b 课程辅导站的实现和研究 二0 0 二年七月 服务器的性能对基于三层结构的应用系统的性能有着重要的影响。 3 3 1w e b 服务器 w e b 服务器在三层体系结构中扮演着重要的角色。初期的w e b 服务器主要用 于管理静态的h t m l 文件，而现在，它已经成为一种独立的应用软件开发环境， 管理和控制其中的网站和组件。 ( 1 ) w e b 服务器的性能指标 w e b 服务器的性能指标主要包括以下几项： 响应能力：w e b 服务器对多个用户浏览信息的响应速度。响应速度越快， 单位时间内就可以支持越多的访问量，用户的访问等待时间也越短。 与后端服务器的集成能力：w e b 服务器可以说是i n t e r n e t 中的信息中转 站，它将不同来源、不同格