（计算机应用技术专业论文）成人高校技能课远程教学系统的设计与实现.pdf

中文摘要 远程网络教学以计算机网络技术、多媒体技术为基础，以决策科学、系统科学 和人工智能为指导，采用远程交互式多媒体教学手段，实现了跨越时间和空间的教 学活动。 本文结合成人高校技能课特点，从实际需求出发，讨论了利用s o ls e r v e r2 0 0 0 数据库技术、a s p n e t 动态w e b 开发技术构建一个b s 结构的“成人高校技能课远 程教学系统”的具体实施方法。借助于该远程网络教学平台，学校教务管理部门可 以实时地、方便地设置技能课开课信息，完成教学信息发布、数据维护和管理、技 能课程信息统计、注册学生和授课教师的帐号分配和管理等功能；技能课任课教师 可以实现开课班级信息维护、技能课教学相关辅助资料的发布、课程信息的管理、 作业实验内容试卷的发布、作业实验报告的批阅、学生各项成绩的管理、在线论 坛等功能：注册学生可以实现技能课程的选课、相关教学资料的下载、教学课件或 录像的在线点播、模拟教学实验、作业和实验报告的提交、在线考试、在线论坛等 功能。 “成人高校技能课远程教学系统”突破了传统教学的时空限制，为学习者提供 了新的学习、交流空间。学生可以利用互联网联入该远程教学网站，不受时问、地 点的限制，自由自在地学习共享优秀的教学资源，完成各项学习任务。并可以通 过在线论坛与其他在线学习者、任课老师进行在线学习讨论，完成双向交互式的教 学活动。作为现有教学系统的补充，该远程系统的实施可以有效地缓解成人高校在 职学生的工学矛盾，提高技能课教学效果。 关键词：远程网络教学：技能课；在线点播；w 啊 a b s t r a c t b a s i n go nt h ec o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g ya n dt h em u l t i m e d i at e c h n o l o g ya n d d i r e c t e db yd e c i s i o n m a k i n gs c i e n c e ，s y s t e m a t i cs c i e n c ea n da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，t h e r e m o t en e t w o r kt e a c h i n gi sa na c t i v i t ys p a n n i n gt i m e sa n ds p a c e sb yt a k i n gt h er e m o t e i n t e r a c t i v em u l t i m e d i at e a c h i n gm e t h o d i nc o n j u n c t i o nw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h et e c h n i c a lc o u r s ei na d u l th i g h e r c o l l e g e ，t h i s a r t i c l ed i s c u s s e st h ei m p l e m e n t i n gw a yo fd e v e l o p i n g t h er e m o t e t e a c h i n gs y s t e mo f t e c h n i c a lc o u r s ei na d u l th i g h e rc o l l e g e w i t ht h es t r u c t u r eo f b s p r a c t i c a l l yb yu s i n gs q ls e r v e r2 0 0 0 ，a n da s p n e t b ym e a n so ft h i sr e m o t en e t w o r k t e a c h i n gp l a t f o r m ，t h ee d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o nc a i ne s t a b l i s ht h ec o u r s ei n f o r m a t i o n t i m e l ya n di m p l e m e n tf u n c t i o n ss u c ha st e a c h i n gi n f o r m a t i o ni s s u a n c e ，d a t am a i n t e n a n c e ， m a n a g e m e n ta n ds t a t i s t i c s ，a c c o u n td i s t r i b u t i o na n dm a n a g e m e n to ft h er e g i s t e r e d s t u d e n t sa n dt e a c h e r s ，e t e t h et e a c h e r sc a nc o m p l e t et h ej o b sl i k et h em a i n t e n a n c eo f c l a s si n f o r m a t i o n ，t h ei s s u a n c eo fr e l a t e dt e a c h i n gm a t e r i a l s ，m a n a g e m e n to fc o u r s e i n f o r m a t i o n t h e yc a na l s or e l e a s et h eh o m e w o r k , e x p e r i m e n tc o n t e n ta n dt e s tp a p e r , c o r r e c tt h eh o m e w o r ka n de x p e r i m e n tr e p o r ta n dm a n a g et h es c o r e sa n dt h eo n l i n ef o r u m u n d e rt h i sp l a t f o r m m e a n w h i l e ，b yu s i n gt h i sp l a t f o r m ，t h er e g i s t e r e ds t u d e n t sc a ns e l e c t t h ec o u r t s ，d o w n l o a dt h et e a c h i n gi n f o r m a t i o n ，p l a yt h ec o u r s e w a r ea n dv i d e oo n l i n e ， s i m u l a t et h et e a c h i n g e x p e r i m e n t s ，s u b m i tt h eh o m e w o r ka n de x p e r i m e n tr e p o r t ， c o m p l e t et h eo n l i n et e s ta n d j o i nt h eo n l i n ef o r u m ，e r e t h er e m o t et e a c h i n gs y s t e mo f t e c h n i c a lc o u r s ei na d u l th i g h e rc o l l e g e b r e a k s t h r o u g ht h er e s t r i c t i o no ft i m e sa n ds p a c e si nt h ep r o c e s so ft r a d i t i o n a lt e a c h i n ga n d p r o v i d e sn e wl e a r n i n ga n dc o m m u n i c a t i n gs p a c e sf o rt h el e a r n e r s t h es t u d e n t sc a n a c c e s st h er e m o t et e a c h i n gw e b s i t et h r o u g ht h ei n t e r a c t t h e yc a ns t u d yl i g h t h e a r t e d l y w i t h o u tt h er e s t r i c t i o no ft i m e sa n dp l a c e sa n ds h a r et h ee x c e l l e n tt e a c h i n gr e s o u r c e ss o a st of i n i s ht h e i rl e a r n i n gt a s k s 1 1 1 c yc a na l s od i s c u s st h ek n o w l e d g ew i t ho t h e ro n l i n e l e a r n e r sa n dt e a c h e r sw i t ht h eh e l po f o n l i n ef o r u ma n dt h u sc a nc o m p l e t et h ei n t e r a c t i v e t e a c h i n ga c t i v i t i e sb e t w e e nt h es t u d e n t sa n dt e a c h e r s a st h es u p p l e m e n to fc u r r e n t t e a c h i n gs y s t e m ，t h ei m p l e m e n t a t i o no ft h i sp r o j e c tc a na l l e v i a t et h ec o n t r a d i c t i o no f s t u d y i n ga n dw o r k i n gt h a tt h es t u d e n t si nh i g h e rv o c a t i o n a lc o l l e g es h o u l df a c ea n dc a n i m p r o v et h et e a c h i n gr e s u l t s k e yw o r d s ：r e m o t en e t w o r kt e a c h i n g ；t e c h n i c a lc o u r s e ；v o d ；w w w 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得叁鲞盘茔或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：尹i ? 珂，签字日期：歹嗡年扩月岁。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特 授权盘壅盘竺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，并 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：矽6 年 ， 锄繇氆研 签字日期：z 巧年扩月夕。日 哆明 己 ； 一 月 、尹j 第一章绪论 第一章绪论 随着计算机网络技术的迅速发展、因特网的广泛普及，国内的成人高校普遍都 搭建起校园网，其计算机应用也逐渐从传统的单机模式转变为以 i n t r a n e t i n t e r n e t 为平台的网络服务模式。 1 1 远程教育 1 9 9 8 年国务院批准了教育部关于发展我国现代远程教育的意见，标志着中 国的现代远程教育开始进入了一个崭新的快速发展阶段。其实远程教育并不是才出 现的新生事物，中国的远程教育的发展已经历了多个阶段，例如：以印刷教材为主 的函授教学阶段；使用录音、录像、c d 、v c d 等介质进行学习的多媒体教学阶段； 以广播、电视为知识传播媒介的电子远程教学阶段。无论是函授、多媒体还是广播、 电视，这些形式最大一个缺点就是缺乏教师和学生之间的交互，但实现远程教学的 成本低廉。因此在上个世纪八、九十年代，它们是非常普及的的几种远程教学手段。 目前，国内的远程教育已逐步进入以计算机网络技术和多媒体技术为基础的现 代远程网络教学阶段。远程网络教学又称网上教育，它是以计算机网络技术、多媒 体技术为基础，以决策科学、系统科学和人工智能为指导，采用远程交互式多媒体 教学手段，实现了跨越时间和空间的教学活动。人们在开放的计算机网络环境下， 不受时间和地点的限制，从网上共享优秀的教学资源，并可以与其他在线学习者、 教师彼此交流、讨论，完成双向交互式的教学活动。 国家第三代领导人江泽民总书记在全国教育工作会议上讲：“终身学习是当今社 会发展的必然趋势。要逐步建立和完善有利于终身学习的教育制度。要以远程教育 为依托，形成覆盖全国城乡的开放教育系统，为各类社会成员提供多层次、多样化 的教育服务。”实施远程网络教育将为推进国家教育的大众化和终身化奠定良好的 基础，从而逐步缩小与发达国家的差距，从整体上提高国民的素质。 1 2 远程网络教育系统的开发模式 目前远程网络教育主要有如下三种开发模式： 1 个别化学习模式 根据受教育对象的特点不同，制定不同的教学方法，以满足个别化的学习要 第一章绪论 求。主要包括在线浏览模式、课件资源下载模式、在线测试模式等。 2 协作型学习模式 使学习者在同一环境中互相学习、互相交流、互相促进。采用的主要w e b 技 术有b b s 、聊天室等。 3 教师辅导模式 强化教师在教学过程中的指导作用。采用w e b 技术实现在线的辅导，并配合 在线作业系统、在线考试系统、在线点播系统，提高远程教学质量。 成人高校技能课远程教学系统应该综合这三种模式的特点，实现自主学习、交 互学习和教师辅导学习。 1 3 技能课远程教学系统的现状及发展趋势 为了便于教师组织课堂教学，国内大多数学校都采用班级授课模式。该模式以 教师为中心、以课堂中心、以书本为中心，突出了教师的主导作用，但学生却始终 处于被动接收知识的状态，难于发挥其主观能动性。而采用远程网上教学，可以有 效地克服班级教学模式的弊端，发挥学生的主观能动性。因此，作为现有教学模式 的一种补充，发展现代远程网络教育将促进国家教育事业的迅速发展。 为了实现网上教学，需要开发一套网上的教学支持平台，为教师在网上实施教 学、学生在网上自主的学习提供全面的工具支持。然而，受各种因素的影响，许多 学校的网上教学并没有真正开展起来。特别是技能课的教学，绝大多数学校还是停 留在传统教学模式上，即由学校按照教学班级统一安排教学的科日、任课教师及上 课时间，统一在机房和实验室完成相关实验和操作，对于学生的课程管理也是以手 工方式来完成。采用这种方式，一方面，工作效率低下；另一方面，学生没有自主 权，对于一些技能操作，如果在课上没有掌握，在课下无法自主学习和巩固。 目前，虽然有些高校已经开发了自己的网上教学辅助系统，但绝大多数是针对 一般课程，很少有针对技能课程的网上教学辅助系统，即使有的话，大部分是针对 某一门课程。 随着成人高校教学体制的变革，特别是灵活设置的各种教学模式，传统的技能 课管理方式已越来越不能适应现在的教学需求，开发一套基于w e b 的网上技能课教 学系统已经成为、务之急。 第一章绪论 1 4 项目开发背景 天津市新华职工大学是一所成人高校，在校生几千人，目前学校已经建成校园 网，各办公室、机房、多媒体教室、实验室均已连通，并且已经开通了互联网。学 校有多种办学方式：职大、电大分校、新高职、远程教育、高自考、培训等，主要 教学对象为在职的职工。特别是在职大、电大分校、远程教育的学生中绝大多数学 员都是在职的职工，普遍存在工学矛盾( 由于工作的原因无法保证出勤) ，这必然影 响到学习成绩。特别是技能课程，由于技能操作普遍存在连续性。如果缺几次课， 学生对老师所教的知识是无法掌握的，后面的教学内容既使学生能保证出勤，也很 难掌握。结果造成恶性循环，先是一部分学生由于工作原因不能保证出勤而被动缺 勤，后来是部分同学不能跟上老师的进度，主动缺勤。最终的结果势必会造成该课 程教学效果不佳。 因此，开发一套相对通用的技能课远程教学系统，或者说只需要经过简单的修 改就可以适用于各种情况的技能课远程教学系统，已经成为学校目前急需研究和解 决的重要课题。 1 5 项目实现目标与意义 如果能够构建一个虚拟的教学平台，使学生可以随时随地进行学习，就可以有 效地解决上述问题。正是基于这个原因，学校组织开发了本系统，将有关课程的相 关教学资料放在网站服务器上，学生可以在学校利用局域网，在校外利用因特网， 随时随地、自由自在地学习：查阅教学信息、在线点播教学课件或录像( 一次学不 会，可以多次播放) 、模拟实验、及时上交作业或实验报告( 通过网络传输，并可及 时反馈) 、在线考试( 考试、成绩查询实时进行) 、遇见问题可以与教师和同学们进 行交流( 利用电子邮件、在线论坛等) 。这一系统的推出将能有效地缓解目前成人高 校中普遍存在的工学矛盾，提高教学效果。 该系统应既适合于技能课的教学，又适合于普通课程的教学。它不仅简化了教 学管理，而且为学生提供了网上学习的平台，使学乍的学习时问、学习方式更加灵 活，克服了传统教育媒体单向传播的局限性，实现了教学资源的共享和教学的互动。 1 。6 本文研究开发的主要内容和组织结构 本文主要讨论“成人高校技能课远程教学系统”的设计思路和具体实施方法， 整个设计都是基于天津市新华职工大学的实际教学需求。设计时，对成人高校的技 能课管理模式进行了大量分析和研究，并参考了月前常用远程教学系统的实施模式。 第一章绪论 最后，采用a s p n e t + s q ls e r v e r2 0 0 0 技术，b s 结构，本着易用、好用、易维护 的原则设计完成该系统。 该系统构造了一个虚拟的教学平台，实现了课程管理、在线作业、在线点播课 件、在线考试、教学论坛、模拟实验、教学资料下载等诸多功能，能有效地改善成 人高校的教学管理水平，切实解决目前普遍存在的工学矛盾，补充了现有教学系统 的不足。 本论文的组织结构如下： 第一章绪论，主要介绍远程教学的发展历史及现状，以及本系统开发背景、 实现目标与实际意义。 第二章相关技术介绍，对本系统涉及的一些相关技术进行简单的描述与分析。 第三章需求分析，对本系统的实际需求进行深入的分析和研究。 第四章系统的总体设计，对本系统的总体结构进行详细的分析，将系统按功能 划分为l o 个模块，并介绍了各个模块的具体功能。 第五章系统数据库设计，对本系统涉及的数据库进行了详细的分析。 第六章主要实现技术，对本系统采用的主要技术进行了简单介绍。 第七章系统的安全设计，介绍了成人高校技能课远程教学网站的安全需求及 满足这些安全需求所必需的保证措施。 第八章系统的安装与运行，介绍了系统的运行环境和发布方法。 第九章系统的功能实现，按照教学的流程展示了本系统的主要功能。 第十章总结与展望，总结本系统的设计成果，提出不足，并指出了今后的发 展方向。 一4 - 第二章相关技术介绍 2 1a s p n e t 第二章相关技术介绍 a s p n e t 作为m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o n e t 的重要组成部分之一，为用户开 发w e b 应用提供了一种全新的解决方案，广泛应用在w i n d o w s 程序开发上。 2 1 1a s p n e t 的主要特点 ， 与其它的1 v e b 开发模式相比，a s p n e t 具备如下特点”1 ： 多语言支持 内置支持c # 、v b n e t 等多种语言，便于开发人员选择，并可以跨多种语言分割 应用程序，开发出高效的w e b 程序。 夺高效率 a s p n e t 是编译后运行的，并且只在第一次请求时自动编译，以后再请求时不 需要重新编译。 夺广泛的工具支持 v i s u a ls t u d i o 集成开发环境中的大量工具箱和设计器均可在a s p n e t 上使用。 夺可管理性 a s p n e t 采用基于文本的分层配置系统，配置信息是以纯文本形式存储的。应 用程序部署服务器时，只需要进行简单的文件复制即可，大大地提高了工作效率。 夺扩展性 w e b 开发人员可以编写组件扩展或替换a s p n e t 运行库的任何子组件。 安全性 内置的w i n d o w s 身份验证和基于每个应用程序的安全配置，可以确保应用程序 的安全。 2 1 2a s p n e t 的结构 在w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 中，需要配置m i c r o s o f ti n t e r n e t 信息服务( ii s ) 以 实现客户端与a s p n e t 应用程序的通信。为了w e b 站点安全，在i i s 的“目录安全性” 设置中建议不选择“允许匿名访问”，这样只有合法用户才能向i i s 请求服务，并由 i i s 负责将客户请求传到a s p n e t 黼 擎，最后向客户端返回相应的资源川。 a s p n e t 的结构如图2 - 1 所示： 第二章相关技术介绍 2 2s o ls e r v e r2 0 0 0 图2 - 1a s p n e t 结构图 s q ls e r v e r2 0 0 0 是大规模联机事物处理、数据仓库和电子商务应用程序上的 优秀数据库平台之一。其具备如下几方面特点”： w e b 特性 广泛支持i n t e r n e t 标准和x m l ( 可扩展标记语言) ，可以方便、安全地访问w e b 数据。 多版本支持 s q ls e r v e r2 0 0 0 提供了企业版、标准版、个人版、开发版、测试版等多个版 本，适合各类计算机。 可靠性 s q ls e r v e r2 0 0 0 应用程序能够充分地利用对称多处理技术、快速备份技术、 日志维护等功能，以极高的性价比在电子商务应用、商业应用和数据仓库应用等诸 多领域中提供可伸缩的、可靠的解决方案。 夺分析服务特性 提供了数据采集、报表向上滚动特性以及在o l a p 管道中实现多级安全机制等诸 多功能。 夺灵活管理 s q ls e r v e r2 0 0 0 可以与w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 中的a d ( 活动目录) 有机地结 第二章相关技术介绍 合，实现数据库的集中管理。 夺易于开发和调试 通过t s q l ( 事物处理一s q l ) 调试器、t - s q l 模板、自定义函数等工具可以减少 应用程序的开发时间，提高开发效率。 夺方便的数据转换性能 通过d t s ( 数据转换服务) 软件包可以方便地进行数据转换。 2 3a d o n e t 数据库编程 在一套系统中，应用程序通常都需要以某种方式进行数据访问，目前常用的数 据访问方式有a d o n e t 、a d o 和o l ed b 等。 图2 3a d o n e t 结构 a d o n e t 是n e t 框架中用于数据访问的组件，它可以组合来自多个不同数据源 的数据，提供对各种数据源的一致性访问，其结构如图2 - 3 所示。 d a t a s e t ( 数据集) 和n e t d a t a p r o v i d e r s ( n e t 数据提供者) 是a d o n e t 中两个 核心组件。其中，d a t a s e t 的作用是提供了一个与数据源无关的数据表示方式，n e t d a t ap r o v i d e r s 的作用是实现数据的各种操作1 。 第三章需求分析 3 1 系统需求 第三章需求分析 成人高校在职学生工学矛盾突出，无法保证正常的出勤，传统的技能课程教学 模式是不能够解决这方面问题。而现在因特网迅速发展、广为普及。因此，使用基 于w e b 方式的成人高校技能课远程教学系统作为现有教学模式的一个补充，成为必 然的选择。 在网络远程教学模式中，教学工作重点不再是以教师为中心，而应该转变为以 学生为中心。因此针对教学过程中所涉及的不同用户：任课教师、教务管理人员、 学生、浏览者，其所具备的特征也应该与常规教学方式不同：教务管理人员是网络 远程教学的管理者；任课教师为网络远程教学提供信息，是网上教学的设计者；学 生是网络远程教学的使用者；浏览者是没有使用权限的网络过客。 3 2 设计目标 根据以上的分析，一套可行的成人高校技能课远程教学系统，应该达到如下目 标： 1 学校教务管理部门：可以按照技能课教学的实际需求实时地、方便地设置技能 课开课信息，管理技能课的开展情况。 2 技能课任课教师：可以将各种教学资源发布到网上，管理该课程的教学工作并 及时地了解到全体学生的学习进展情况。 3 学生：可以随时随地利用i n t e r n e t i n t r a n e t 访问成人高校技能课远程教学网 站：教学网站上有丰富的教学资源，方便学生使用，可以实现网上模拟教学和教学 实验；可以通过网络与教师实现交互式教学，顺利完成学习任务。 总之，设计成人高校技能课远程教学系统的主要日的就是利用计算机技术、多 媒体技术构建一个技能课远程教学平台，实现技能课教学的网络化，方便在职学生 随时随地、自由自在地学习，使“工学矛盾”造成的教学负作用降到最低，并方便 教师和教务管理人员对技能课的管理工作，提高了工作效率。下面就技能课远程教 学系统中所涉及四种不同用户，详细分析他们应该具备的功能。 1 教务管理人员 教务管理人员在本系统中拥有最高的权限，等同于系统管理员，其应该具备如 下功能： 争 第三章需求分析 课程管理：指定开设的技能课的科目及对应的授课教师( 教务管理人员可 以对每门课程指定多个任课教师，分别对应不同的开课班级，学生选择不同的开课 班级，就是选择不同的任课教师) ；设置学生选课的时间段；指定开设该课程的专业 及班级；设置各开课班级选课的最大人数；设置不同技能课程的各项成绩分配比例。 人员管理：为授课教师和注册的学生分配权限，管理相关的信息。 夺技能课程信息统计：按照教学需要查询、汇总和打印各种相关统计报表。 信息发布：根据教学需要及时发布相关教学信息。 帐号管理：根据需要，可以增加管理员用户，并可以实现管理员帐号的维 护工作。 夺教学论坛的管理：管理员对在线论坛信息进行维护，避免非法信息的进入。 夺数据管理：对技能课管理数据库信息及时备份，确保数据的安全。 2 技能课任课教师 技能课任课教师是相关课程的责任教师，负责指定课程的教学资源发布和管理 工作，其应该具备如下功能： 信息发布：根据教学需要及时发布有关教学信息。 夺课程信息管理：教学资料的发布，包括教学录像、教学课件、模拟实验软 件、作业、技能课实验、考试试卷等内容。 夺作业实验报告的批改：实现作业实验报告的在线批改功能。 夺学生成绩的管理：根据学生的学习情况给定学生技能课的各项成绩。 夺开课班级信息维护：维护自己开课班级学生的分组信息和座位信息。 夺帐号管理：根据需要，可以修改自己的用户密码及相关个人信息。 教学论坛：进入教学论坛，与学生实现交互。 3 注册学生 利用网络平台，实现远程学习，其应该具备如下功能： 夺选课：在教务处规定的课程范围内选择课程和开课班级( 对于自己所选课 程，当选择了开课班级( 教室) ，也就等同于选择了任课教师，因为不同开课班级( 教 室) 对应不同的任课教师。) 远程学习：下载相关的教学资料( 作业、实验内容等教学文档) ；在线点 播教学课件录像；模拟课程实验；查看相关课程信息；提交实验报告、作业；在线 考试；查看教师批阅和课程成绩等。 帐号管理：根据需要，可以修改自己的用户密码及相关注册信息。 第三章需求分析 夺教学论坛：进入教学论坛，与任课教师以及其他同学实现交互。 4 浏览用户 浏览用户属于来访者，不具备课程远程学习的权利，其只具备浏览学校概况信 息和公告板发布的教学信息等功能。 3 3 系统设计原则 设计系统时，应该遵循先进性、实用性、易用性、扩展性的设计原则。 先进性 要求系统采用当前主流开发技术，本远程教学平台网络操作系统采用 w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 、软件开发模式采用b r o w s e r s e r v e r 三层结构、软件 开发技术采用a s p n e t 技术、数据库服务器采用s q ls e r v e r2 0 0 0 、w e b 服务 器采用i i s5 0 。 实用性 作为现有教学系统的补充，利用本系统，学生在i n t e r n e t i n t r a n e t 环境 下可以随时随地学习，解决了工学矛盾对学习产生的影响，保证了教学质量。 夺易用性 具有良好的可视化的用户界面，操作简便。 夺扩展性 系统采用模块化的设计方法，用户可以根据实际的需求增加教学模块，实 现相应的功能。 第四章系统的总体设计 第四章系统的总体设计 远程教学只是教学的一种形式，不论形式如何高级、先进，但教育的精髓是教 学的内容，技术是为应用服务。成人高校技能课远程教学系统正是在这样的思想指 导下开发的。 4 1 系统架构的选择 4 1 1c s 模式 早期的软件管理系统大多采用c s 结构，即客户端服务器( c 1i e n t s e r v e r ) 。 在这种模式中，服务器负责共享数据库的管理和存取，客户端负责应用处理工作。 其系统结构如图4 - 1 所示。 客户端 图4 - 1c s 模式图 服务器 采用c s 结构的软件需要将系统中的客户端程序安装到网络巾的所有客户端 中，以保证软件系统的正常运转，并且系统中的大部分功能都在客户端进行。因此， 对于大型网络应用，单是客户端的安装就需要花费大量的时问。 c s 结构另一个缺点就是不便于维护，只要应用程序做了修改，不管多小的修 改，都会涉及到整个网络。如果不对全部的客户端程序进行更新，则在系统中将出 现不同的应用程序版本，造成应用系统管理的混乱。 4 1 2b s 模式 w e b 浏览器的出现，为软件开发带来了一种新的软件开发模式：b s 结构即浏览 器服务器( b r o w s e r s e r v e r ) 。使用这种结构的软件系统对客户端机器的性能要求 不高，也不用安装客户端程序，只需要客户端系统中有浏览器即可。应刚程序的全 第四章系统的总体设计 部文件都存储在专用服务器中，并在服务器端运行，客户端通过浏览器访问服务器 端的应用软件，就可以实现相应的功能。 在e s 模式的软件系统中，由于全部数据都统一保存在服务器端，软件系统的 任何更改都是统一在服务器上完成的，客户端不用做任何修改，方便了系统的维护。 图4 - 2b s 模式图 在8 s 模式中，通常划分为三个独立的单元：表示层、中间层和数据层，如图 4 - 2 所示。表示层位于客户端，负责显示逻辑，客户端通过浏览器访问w e b j r 务器， 并将w e b j 1 务器反馈的信息通过浏览器显示出来；中间层位于w e b 服务器端。它接受 客户端的请求，并向数据库服务器提出相关数据处理请求，最后将数据库服务器的 数据处理的结果传送回客户端；数据层位于数据库服务器端。它的主要任务就是接 受w e b j 务器数据操作请求，对数据库进行增、删、查、改等相关操作，最后将运行 结果提交给w e b 服务器”。 上面定义的三个独立层次常常位于不同的机器上，是典型的三层结构。但在小 型网络系统中，为了节省成本，经常将中间层和数据层放在同一机器上，变成二层 结构。虽然费用降低了，但系统的安全和可靠性也降低了，一般不建议这样做。对 于三层结构，还可以进一步进行分隔，从而生成n 层体系结构，在这里就不再赘述 了。 通过对c s 模式、b s 模式进行对比和分析，考虑到系统的灵活性、安全可靠 性，本设计决定采用三层b s 结构模式进行开发。 4 2 网络操作系统平台 网络操作系统的基本任务是屏蔽本地资源与网络资源的差异性，提供各种基本 的网络服务功能。目前常用的网络操作系统平台有n e t w a r e 、w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 、 u n i x 、l i n u x 等。 夺n e t w a r e 第四章系统的总体设计 n e t w a r e 是美国n o v e l l 公司的产品，提供优秀的文件服务和完善的打印 服务，可靠性高，是2 0 世纪9 0 年代的主导网络操作系统。由于其主要是基于 命令行方式，不易于使用，目前市场占用率不高。 夺w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 微软公司为了抢占网络操作系统中高端市场，在w i n d o w sn t 4 0 基础上开 发，倾力推出的一款产品就是w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r ，它支持即插即用、多任 务、大内存、多处理器，采用了n t f s 文件系统、活动目录、文件加密等多项 新技术，操作简便、扩展性强、支持软件丰富、兼容性好、易于使用，是目前 市场上主流的网络操作系统。 u n i x u n i x 采用模块化设计、集成多种功能、安全可靠，目前有多个版本，但 版本之间并不兼容，适合于科学计算、大型网站等，是大型服务器操作系统的 首选。 夺l i n u x l i n u x 是一种“自由软件”，源代码公开，支持多种硬件平台、多种协议、 多种文件系统，版本较多，但配套软件不丰富，限制了其的广泛应用。 综合以上各种网络操作系统的特点，基于易用性、安全性、可靠性、兼容性、 软件的支持等因素，本设计选择w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 。 4 3 开发工具 目前主流的b s 的开发技术主要有两种：一种是s u n 公司的j 2 e e 解决方案；另 一种是m i c r o s o f t 公司的v i s u a ls t u d i o n e t 。 多年来，j a v a 已经发展出多种不同的系统平台版本( 例如：j 2 s e ，j 2 e e ，j 2 m e ) ， 适应不同的编程要求，目前比较常用的是j 2 e e ，但j 2 e e 在语言的选择面是比较窄 的，只支持j a v a 语言。 v i s u a ls t u d i 0 n e t 技术是微软公司发布的一款革命性的平台技术，该平台改进 了传统的开发模式和应用程序构建模型，是n e tf r a m e w o r k 的重要战略产品，具有 开发速度快、与w i n d o w s 系统兼容性强、支持多种语言、支持面向对象编程的优点， 是i n t e r n e t 和i n t r a n e t 上开发w e b 应用程序的新一代开发工具，广泛应用在w i n d o w s 程序开发上。” 在本设计中，使用的是m i c r o s o f tv i s u ms t u d i o n e t 中的a s p n e t ，开发语 言主要采用的是v b n e t 。 第四章系统的总体设计 4 4 系统网络结构 网络的拓扑结构是指网络中各节点相连接的方法和形式。目前主要的拓扑结构 的种类有：总线型、星型、环型、网状型等。本系统采用目前主流的星型拓扑结构， 其拓扑结构如图4 3 所示。 图4 - 3 成人高校技能课远程教学系统网络拓扑结构示意图 4 5 数据库的选择 在数据存储方面，目前主要的数据库产品有s q ls e r v e r 、f o x p r o 、a c c e s s 、 o r a c l e 、s y b a s e 、i n f o r m i x 、m y s q l 等，o r a c l e 、s q ls e r v e r 主要应用于网络中， 其安全性能远远高于f o x p r o 、a c c e s s 等小型数据库。s q ls e r v e r2 0 0 0 作为微软公 司的“n e t ”战略中为企业开发的数据库产品，与a s p n e t 的兼容性好，易于使用、 功能完善，目前已广泛地应用到各行各业中。 至此，本设计的开发模式、开发平台、开发技术、数据库技术已经基本定型， 即采用b r o w s e r s e r v e r 开发模式，a s p n e t + s q ls e r v e r2 0 0 0 技术进行开发。与 a s p n e t 相配合，网络操作系统选择w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 、w e b 服务器采用1 1 s 5 0 ， 网络拓扑结构采用星型拓扑结构。 4 6 系统工作流程 为了便于展示成人高校技能课远程教学系统的工作流程，下面结合技能课远程 教学系统工作流程图介绍整个系统的运作过程。 第四章系统的总体设计 首先教务管理人员以管理员身份登录( 含注册和编辑管理员用户信息) 一管理 员创建技能课程( 系统会自动根据课程号生成对应课程文件夹) ，并设置相关的课程 信息( 例如课程的教学大纲、教学目标、教学参考资料等) 一管理员指定技能课程 的授课教师( 系统自动在该课程文件夹下创建教师文件夹，教师发布的这门课程的 有关教学课件、录像、模拟实验软件等资料都会放置在该文件夹下) 和参加学习的 学生( 系统自动在该课程文件夹下创建以学生学号为名的文件夹，学生提交的作业、 实验报告等资料都将自动存入该文件夹下) ，并管理教师和学生的的注册信息，根据 学生人数设定对应的技能课开课班级。 开始 管理员登录系统 管理员创建技能课程，管理相关信息 任课教师登录该技能课程管理系统， 发布相关课程信息 学生登录该技能课程管理系统。实现在 线学习 教师、学生进行交互式教学 管理员根据教学管理需要查询和打印 相关统计报表 竺量l 图4 4 技能课远程教学系统工作流程图 任课教师根据注册名和密码，选择相关技能课程，进入该技能课程远程教学系 统一任课教师发布相关课程信息，包括通知( 例如开课通知、调整上机时间等) 、作 业、实验内容( 含实验要求、实验内容、实验地址等) 、教学要求、教学资料( 教学 录像、教学课件、模拟实验软件、参考资料、作业答案、考试试题等) 。 学生先注册( 只有是本校的在编学生方可注册，并且每个学生只允许成功注册 一次) ，然后根据合法的注册名和密码，选择相关技能课程，进入该技能课程远程教 1 5 _ 第四章系统的总体设计 学系统一学生选择开课班级、小组及座位号，查看技能课程相关信息，下载教学资 料、在线收看教学课件、在线考试、模拟实验等一学生完成作业和实验报告后，将 相关文件上传。 任课教师查看学生上传的作业，实验报告和考试试卷并进行批改( 考试试卷由 系统自动判卷) ，给定各项成绩并发布相关信息一学生查看自己的学习成绩，对于学 习中存在的问题，通过电子邮件反馈给任课教师、学生也可以通过技能课在线论坛 实现教学互动一管理员根据教学管理需要查询、汇总和打印相关信息。 需要说明的是，在线论坛是贯穿在整个远程教学过程中。例如：某个注册学生 在远程教学的任何一个环节都可以在论坛中发表主题，提出自己在该技能课程学习 中遇见的一些问题，其他同学和老师看见这个帖子后，就会及时回复主题，帮助这 位同学解决问题。重要的一点是教师可以在论坛中发表主题，提出相关问题，由同 学们按照分组进行实时讨论，实现教师与学生的互动。这一措施也便于任课教师了 解学生的实际学习状况，为合理制定教学实施方案奠定基础。图4 - 4 展示了技能课 远程教学系统的主要工作流程。 由图4 - 4 可以看出，技能课远程教学系统可以在网上全面模拟技能课教学过 程，满足教务、任课教师、学生等各个方面的实际需要。在该系统中，任课教师可 以编辑适合技能课课程教学的个性化的实验、作业和考试试卷，在线批改作业和实 验报告，并及时反馈给学生。学生通过教学录像、教学课件的在线点播学习到相关 课程知识；通过模拟实验软件完成相关实验内容；通过网络传递完成课程作业、实 验报告的提交、在线考试等功能并及时得到教师的批阅意见；通过在线论坛学生与 学生之间、学生与老师之间可以方便地实现教学交互。 该系统充分利用了计算机网络技术辅助教学的优势，既解决了工学矛盾，又可 以帮助学生巩固上课所学内容( 一遍不行可以多遍) 。 4 7 系统的功能结构 系统的功能结构是指技能课远程教学系统功能模块的划分。本系统按照功能流 程划分为十个模块：技能课程信息管理模块、人员基本情况管理模块、注册用户管 理模块、选课管理模块、开课班级管理模块、信息发布模块、技能课教学资料管理 模块、技能课教学论坛管理模块、技能课信息统计模块、技能课数据维护模块，如 图4 - 5 所示。对应的用户角色分别为教务管理人员、任课教师和学生。 第四章系统的总体设计 技能课远程教学系统 注 册 用 户 管 理 模 块 块 选 谋 管 理 模 块 开 课 班 级 管 理 横 块 信 息 发 布 模 块 图4 - 5 技能课远程教学系统功能模块划分图 1 技能课程信息管理模块 技能课程信息管理模块由系统管理员维护，实现技能课程的添加、删除、修改 与查询工作，并负责各技能课授课教师、授课专业班级及上课学生的指派，各技能 课程信息文档( 包括教学大纲、教学目标、教学参考文献) 的添加、删除，修改与 查询等功能。 2 人员基本情况管理模块 人员基本情况管理模块包括对学生和教师基本信息的添加，修改、查询、显示 等功能。 3 注册用户管理模块 注册用户管理模块可以实现授课教师、学生等用户的注册信息管理，包括注册 号、注册密码、注册个人信息的添加、删除、修改、显示等操作。 4 ，选课管理模块 选课管理模块是提供给注册学生进行选课的功能模块，根据技能课程信息管理