（计算机系统结构专业论文）网络教育平台暨在线考试系统的设计开发.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 随着i n t e r n e t 的飞速发展，互联网络技术和多媒体技术对教育领域的影响日 渐明显。近几年，以i n t e r n e t 为主的现代远程教育作为新的教育模式越来越引起 广泛关注。它不受时间、空间和地域的限制，通过计算机网络可扩展至全社会的 每个角落，每个人都可以在任意时间、任意地点通过网络自由地学习，得到高质 量的教育，这是真正意义上的全民教育。而且，i n t e r n e t 能为学习者提供图文并 茂、丰富多彩的交互式人机界面，提供大规模的知识库与信息库，很容易激发学 习者的学习兴趣，从而达到让学习者主动建构知识、实现自己获取知识、自我更 新甚至创造新知识的理想目标。为了满足军队基层广大官兵提高文化水平和技术 能力的迫切需要，拟设计一个多媒体远程网络教育平台，在网上实旋教学、管理 教学，并进行网上测试和网上交流，完成多媒体实时、非实时的交互教学与网络 教育管理系统功能。 本课题通过构建一个多媒体远程网络教育平台，进步研究探讨网络教育平 台的设计思想及相关技术。该平台可以最大限度的使用网络手段模拟现实生活中 的教育流程，并且利用计算机系统的强大计算能力，进行教学过程和教学成果的 跟踪、统计，分析，改善了传统教学手段在这方面的不足。 本文从网络教学的实际需求出发，研究了基于w e b 的网络教学系统模型，并 分析了网络教学系统应具备的主要功能。接着，重点研究实现了该系统中与在线 考试相关的几个关键模块。对系统的功能结构进行提炼和分解，完成了系统功能 设计和数据库结构设计。在线考试是网络教学中的重要环节之一，本文从题库设 计、组卷流程、考试流程、自动评分到成绩管理给出了详细功能设计和功能实现 的关键算法，有效地实现了在线考试各功能模块。 在线考试系统在软件体系上采用目前流行的b s 结构，即浏览器、应用服务 器、数据库服务器三层体系结构，服务器端操作系统选用w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r ， 后台数据库选用s q ls e r v e r2 0 0 0 ，客户端选用i e 与服务器连接来访问系统，系 统的各模块通过j d b c 访问数据库的接口，利用h t m l 技术、脚本技术和j s p 技术来 开发，利用d r e a m w e a v e rm x 将各种素材及效果结合成具有一定功能的网页，进 而形成完整的在线考试系统。由于安全性的需要，系统特别注重了对网络安全和 山东大学硕士学位论文 i i 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t hr a p i dd e v e l o p m e n to ft h ei n t e r a c t ，t h ea p p l i c a t i o no fm u l t i m e d i aa n d i n t e m e tt oi n s t r u c t i o nc a n n o tb en e g l e c t e d m o d e md i s t a n c ee d u c a t i o ni s an e w t e a c h i n gm o d ec o m i n gi m ob e i n gi nr e c e n ty e a r s i t si m p o r t a n c ea t t r a c t sm o r ea n d m o r ea t t e n t i o n n e t w o r kt e a c h i n gi sn o tr e s t r i c t e db yt i m e ，s p a c ea n dp l a c e ，b e c a u s ei t c a ns p r e a de v e r y w h e r eb yn e t w o r ka n de v e r y o n ec a nl e a r nf r e e l ye v e r y w h e r ea n da t a n yt i m e ，a tt h e s r i t i et i m e ，t h e yc a l lg e th i g h l e v e le d u c a t i o n i ti st r u e ”p u b l i c e d u c a t i o n ”w h a t sm o r ei n t e m e tc a np r o v i d ei n t e r a c t i v eh u m a n - c o m p u t e ri n t e r f a c e w h i c hh a sa b u n d a n ti m a g ea n dw o r d s ，h a sl a r g es c a l e so fk n o w l e d g ea n di n f o r m a t i o n d a t a b a s e a 1 1o ft h e s ec a ni n t e r e s tt h el e a r n e ra n dm a k et h e mf o u n dt h es t r u c t u r eo f t h ek n o w l e d g e ，c a nm a k et h e i rd r e a m st og a i n ，r e f r e s h e da n de v e nc r e a t e dk n o w l e d g e t ob et r u e i no r d e rt of u l f i l lt h ea r m ym e n su r g e n tn e e d so fi n c r e a s i n gl i t e r a c ya n d t e c h n i c a ls k i l l s ，t h es u b j e c ti st od e s i g nam u l t i m e d i an e t w o r ke d u c a t i o np l a t f o r m a n d i nt h en e t w o r k ，w ec a nm a k eo n l i n et e a c h i n g ，t e a c h i n gm a n a g e m e n t ，a n do n l i n e t e s t i n g a n do n l i n ee x c h a n g e s t h em a i nf u n c t i o no ft h ep l a t f o r mi st oc o m p l e t e r e a l t i m e s a n dn o n - r e a l - t i m e sl e a r n i n ga n dt e a c h i n gf u n c t i o no fm u l t i m e d i an e t w o r k e d u c a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m o n eo ft h ei m p o r t a n tw o r k s o fd e v e l o p i n gn e t w o r ki st oe s t a b l i s han e t w o r k p l a t f o r ms y s t e mt o m e e tt h er e q u i r e m e n to ft e a c h i n ga n dl e a r n i n gm a n a g e m e n t t h r o u g he s t a b l i s h i n gam u l t i m e d i ad i s t a n te d u c a t i o nn e t w o r kp l a t f o r m ，t h es u b j e c t m a k e saf i n t h e rr e s e a r c ht oe x p l o r et h ed e s i g nc o n c e p t sa n dr e l a t e dt e c h n o l o g i e so f t h en e t w o r ke d u c a t i o np l a t f o r m t h ep l a t f o r mc a nu s et h en e tm e a n sm a x i m a l l yt o s i m u l a t et h ee d u c a t i o nf l o wo ft r u e l i f e i tc a na l s om a k et r a c k i n g ，s t a t i s t i c sa n d a n a l y s i s o ft h e p r o c e s s e sa n da c h i e v e m e n t s o ft e a c h i n g ，t h u s i m p r o v e s o m e d i s a d v a n t a g e so f t r a d i t i o nt e a c h i n gm e a n s b a s e do nt h ea c t u a lr e q u i r e m e n t so fn e t w o r kt e a c h i n g ，t h i st h e s i si n v e s t i g a t e s n e t w o r kt e a c h i n gs y s t e mm o d e l ，a n da n a l y z e st h ef u n c t i o n a l i t yo ft h en e t w o r k t e a c h i n gs y s t e m n e x t ，t h ee m p h a s i si sp l a c e do nt h ei n v e s t i g a t i o na n dr e a l i z a t i o no f s e v e r a lk e ym o d u l e sr e l a t e dt oo n l i n e - e x a mi nt h i ss y s t e m a f t e ra b s t r a c t i n ga n d i i i 山东大学硕士学位论文 d e c o m p o s i n gt h es y s t e mf u n c t i o n sa n ds t r u c t u r e ，s y s t e mb l o c kd e s i g na n dd a t a b a s e s t r u c t u r ea r ea c c o m p l i s h e d o nl i n e e x a mi sam a j o rp a r to fn e t w o r kt e a c h i n g t h i s t h e s i sp r e s e n t sv a r i o u sk e ya l g o r i t h m so fd e s i g n i n ga n dr e a l i z i n gs c r i p td a t a b a s e d e s i g ng e n e r a t i n ge x a n ls c r i p t s ，o n l i n e - e x a mf l o w ，a u t o m a t i ca s s e s s m e n t , a n ds c o r e m a n a g e m e n t t h er e l a t e di m p l e m e n t a t i o nm a t t e r sa r ea l s od i s c u s s e di nd e t a i l t h eo nl i n e e x a n ls y s t e ma d o p t sa si t ss o f t w a r es y s t e ms t r u c t u r et h ep r e v a i l i n g b ss t r u c t u r e ，w h i c hc o n s i s t so ft h r e el a y e r s 一一t h eb r o w s e r , t h ea p p l i c a t i o ns e r v e ra n d t h ed a t a b a s es e r v e r t h es e r v e ra d o p t sw i n d o w s2 0 0 0s e r v e rf o ro p e r a t i o ns y s t e ma n d s q ls e r v e r2 0 0 0f o rb a c k g r o u n dd a t a b a s ew h i l et h ec l i e n ta d o p t si et oc o n n e c tw i t h d a t a b a s ef o ra c c e s s i n gt h es y s t e m t h es y s t e mc o n s i s t sf i v em o d u l e sa n da c c e s s e st h e b a c k g r o u n dd a t a b a s ew i t hj d b c s o m et e c h n i q u e ss u c ha sh t m l 、s c r i p ta n dj s p t e c h n i q u e sa r ea d o p t e di nt h es y s t e ma n dt h ed i v e r s i f i e di n f o r m a t i o na n de f f e c ta r e o r g a n i z e db yd r e a m w e a v e rn 1 xw h i c hi n t e g r a t e dt h em a t e r i a l st of o r mt h ew e b b a s e d e x a m i n a t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e m m e a n w h i l et h es y s t e me m p h a s i z e st h en e t w o r k s e c u r i t ya n dd a t ae n c r y p t i o ni np a r t i c u l a rd u et ot h en e e df o rs e c u r i t y k e y w o r d s ：d i s t a n c ee d u c a t i o n ：o nl i n e - e x a m ；s y s t e ms e c u r i t y i v 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 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。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。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：耋纽日 沁y 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本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、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：差函导师签名： 山东大学硕士学位论文 1 1 研究背景与意义 第1 章绪论 2 0 世纪8 0 年代以来，以计算机为基础的信息技术正在强烈地改变着世界，计 算机产业的蓬勃发展给各国带来了巨大的机遇与挑战。科学技术是第一生产力， 进入2 l 世纪后，一个国家的综合国力和国际竞争力将越来越取决于教育发展、科 学技术和知识创新的水平，教育将始终处于优先发展的战略地位。然而，传统的 学院式、灌输式的教育模式己成了现代化教育的瓶颈，影响了现代化创新人才的 培养。随着计算机网络技术的广泛应用，使得人们所能接触的信息量剧增，从而 对人类的教育模式产生了极其深远的影响。特别是i n t e m e t 的高速发展使新型的教 学模式的实现成为可能。据世界经合组织调查研究表明，从1 9 9 5 年以来，全世界 远程教育市场正以每年4 5 的速度扩张着。新型的远程教育模式必将给传统的教 育模式带来革命性的改革，因此网络教学目前是一个研究热点。 在基于w e b 的网络教学环境下，可以最大限度地发挥学习者的主动性、积极 性，既可以进行个别化教学，又可以进行协作型教学，还可以将。个别化”与“协 作型”二者结合起来，所以是一种全新的网络教学模式。这种教学模式可以完全 按照个人的需要进行，不论是教学内容、教学时间、教学方式甚至指导教师都可 以按照学习者自己的意愿或需要进行选择。 由于在这种教学模式下，能为学习者提供图文音像并茂的、丰富多彩的交互 式人机界面，能为学习者提供符合人类联想思维与联想记忆特点的、按超文本结 构组织的大规模知识库与信息库，因而易于激发学习者的学习兴趣，并为学习者 实现探索式、发现式学习创造有利条件。从而有可能在这种教学模式下，真正达 到让学习者主动建构知识的意义、实现自己获取知识自我更新甚至创造新知识的 理想目标。 但在目前的网络教学中，以教师为主体的教学模式实质上并没有改变。对网 络教学的理解也只是停留在通过各种现代化技术和手段，以机器代替教师和黑 板，将传统教学模式的外衣重新换一下。认识观点只停留在教学手段和教学形式 的改变上。教学过程中教学效果得不到及时反馈，制作的课件面向群体单向传播。 山东大学硕士学位论文 学习者完全没有自主，只能被动接受课件，这从根本上排斥了学习者的求知欲， 不能持久激发其学习兴趣，破坏了教学有机整体，达不到培养能力的教学目的和 教学效果【”。 因此为了充分调动学习者的学习积极性和主动性，必须改变目前传统的网络 教学方式，而根据学习者的认知水平进行个性化的学习。这样学习者可以随心所 欲地调用各种学习资源，自我设计学习进度直到达到学习目的。学习者通过学习 目标不断观察和解释自己的学习过程，通过不断地提问题、阶段性的测试或考评 而把握自己的学习情况，以做出进度调整等措施 2 1 1 2 现代远程教育的优势 互联网的出现，开始有了对新型教学一一基于网络的学与教的研究。在传统 教育形式的弊端日益突现的同时，网络教育的优越性逐渐显现出来。随着信息通 讯技术( i c t ) 的不断发展，它所带来的便捷几乎迅速渗透到人类生活的所有领域。 在教育领域里，信息技术打破了时空的界限，它正改变着教学的环境、组织、内 容及方式，方法。由信息技术带来的现代远程教学在教学的内容、教学的质量和 效益以及教学管理方面都有其无法替代的优越性1 3 1 。与传统教育观念相比，教育 网络化在以下4 个主要方面实现了根本性转变： l 、教学主体上，实现了由以教师为中心向以学生为中心的转交。如何最大 限度地调动、培养和提高学生的求知欲望和自主学习能力，是课堂面授教育无法 解决的问题。原有的课堂教学形式是“三统一”，即统一的上课时间、统一的上 课进度、统一的课程考试。这种形式的直接结果是，教师在课堂讲授过程中难以 做到因材施教，学生的学习也难以个性化。数字化网络教育使得学生的个性化按 需学习成为可能。由于多媒体远程网络现代教育技术突破了制约教育发展的时 间、地域限制，课堂空间延伸到了网络所能覆盖的任何一个场所。人们可以根据 自己制定的计划自由安排上网学习的时间，教育管理者可以随时受理课程学习的 资格认证和课程结业的考试申请。这样，就使得因材旄教与创新意识培养能够得 以贯彻和实施。学生可以在不同时间自主选择课程，即使在所选课程的讲授时间 发生重复时，学生也可以在其它时间段访问储存在计算机服务器中的老师讲课内 2 山东大学硕士学位论文 容，大可不必在老师讲课时去听讲。另外，由于有了计算机分析、处理和存储教 案与讲授内容。学生免去了做笔记，听课不能走神等问题，可以学习得更加轻松 愉快。 2 、教学形式上，实现了由单一型向多样型的转变。原有的课堂教学活动基 本上是单一的教与学方式。计算机的一对一交互、网络用户之间的群体交互为实 现多媒体网络教学系统运行过程中教与学之间，学与学之间，教与教之间的相互 交流、讨论提供了可实现技术。多媒体远程网络教学系统通过设置“网上讨论” 模块，开辟电子信箱，实现了课程教学过程中的师生讨论、答疑，学生相互之间 的学习交流与讨论，同时也可实现跨区域院校教师联合备课、异地开展教学法讨 论。而且，这些讨论不仅可以在线( 实时交互区) 或离线( 发送电子邮件) ，而 且还可根据自己的学习、教学工作实际情况或学习过程中所遇到的问题参与专题 讨论( 分类讨论区) 。这种学习讨论方式无论是对于异地学习的学生，还是对于 校园内学习的学生而言都是一种非常有效的自主学习方式 4 1 。 3 、教学手段上，实现了由单一媒体向多种媒体的转变。在传统教学方式中， 书本是以文字和图片方式传播知识信息，老师在课堂上主要是以黑板，粉笔加教 具的方式传播知识。这一教学方式在涉及到时间变量的描述、二维及其多维空间 的描述时受到了限制，影响了教学效果；而且，有限的课内学时所能提供的知识 信息量亦是有限的。多媒体技术在现代教育技术中的应用为上述问题的解决提供 了有利的工具。运用图像、文字、动画、音频和视频相结合的现代教育技术和手 段，从视觉、听觉上以生动的形式来激发学生的兴趣，进行以学生为中心的、高 效率的启发式教学活动，为高素质人才的培养提供了新的教学方式。 4 、教学资源上，实现了由封闭型向开放型的转变。“师资短缺、资源有限、 经费不足”是影响当前中国高等教育大众化的关键因素。推进高等教育大众化应 以保证教育质量为前提，利用多媒体网络教学技术，进行教育上的资源优势互补， 集中名校、名师、名课程开展网上教育势在必行 山东大学硕士学位论文 1 3 远程教育的发展现状及存在的问题 1 3 1 国际上远程教育的发展状况 远程教育在国外己经开展多年，最初是在一些计算机网络比较发达的国家， 如美国、英国、日本等。仅短短的十几年时间，网络教学的应用和普及发生了巨 大变化。 美国是普通高等教育发达的国家。有很多世界一流的大学，但美国仍投入大 量人力和财力发展远程教育，收到了良好的效果，其网络学习人数年增长3 0 0 。 美国政府为了推行网络教育制定了著名的i n t e r n e t 2 计划。该计划称，要把教育广 泛架构在i n t e m e t 上。无论政府教育部门，还是研究机构和各级学校，都通过一张 完全独立于现存i n t e r n e t 的另一个巨大网络连接起来，要将其教育的最终端口连接 到每一个家庭、每一所学校，甚至每一间教室，以形成广泛的协作式学习和资源 共享，使全体美国国民在未来享受i n t e m e t q 8 来的全新的学习环境。 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 所有高等院校中实施一项称之为“计算机用于教学创新”( c o m p u t e r si nt e a c h i n g i n i t i a t i v e ，简称c t d 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，实现对高等院校所有学科从教学模式、教学内容到教学组织形式的彻 底变革1 5 1 。政府对在线教育的投资力度也非常大，在全国各级学校几乎都建起了 自己的网上学校。 在网络教育方面，澳大利亚也居世界领先地位。目前澳大利亚2 3 的成年人 使用i n t e m e t ，加上网校学习普及率很高的中小学生，整个澳大利亚1 8 0 0 万人口中 就有4 5 0 万入网学习。网校己经成为澳大利亚社会和经济生活中不可缺少的部分。 由此可见，网络教学正在全世界范围内有序地展开，国外对此方面的研究较 多，无论是在理论上还是实践上均处于领先地位。当然，在某些区域也存在较落 后的状况，但有一点是肯定的，那就是网络教学正在全世界各地区高速发展。 1 3 2 国内远程教育的发展状况 我国的远程教育事业发展己经历了两个阶段，即以函授为主的第一代媒体阶 4 山东大学硕士学位论文 段和以广播电视教学为主的第二代媒体阶段。但由于它们都只能单向传递信息， 在实施教学的过程中缺乏教师与学生之间的信息交流，因此，远程教育课程的教 学效果很难迸一步提高。随着计算机技术和网络技术的飞速发展，世界已经进入 了网络时代。通过i n t e r a c t 中的w w w 技术，学习者可随时、随地的学习多媒体课 件；与教师和其它学员进行在线或离线的交流；完成并接受批改的作业，并可对 所学课程的相关知识进行检索和查询。以计算机网络为代表的第五代媒体进入远 程教育领域，正在导致远程教育事业的深刻变革，利用i n t e r a c t 的w w w 技术建立 个交互式的远程教学系统己经成为可能。由此，产生了第三代远程教育系统一 一网络远程教学系统嘲。1 9 9 5 年底我国首个覆盖全国的计算机互联网络c e r n e t 才正式建成和投入使用。受技术条件的限制，国内在c e 咖建成后才开始进行 网络远程教学的研究工作，发展相当迅猛。 1 9 9 4 年以来，中国教育和科研网( c e r n e t ) 、中国科技网( c s t n e t ) 、 中国公用计算机互联网( c h 玳a n e t ) 、中国金桥信息网( c h i n a g b n ) 四个 全国性计算机互联网相继建成，并与国际互联网( i n t e m e t ) 互连，推动了现代远 程教育的发展。1 9 9 8 年9 月，教育部决定由清华大学、北京邮电大学、浙江大学、 湖南大学四所普通高等学校率先开展远程教育试点。1 9 9 8 年1 0 月，教育部提出关 于开展我国现代远程教育的意见，明确指出了发展我国远程教育的指导方针。 1 9 9 9 年1 月，国务院批准了教育部面向2 l 世纪教育振兴行动计划，提出国家 将实施“现代远程教育工程”。现代远程教育作为国家工程的推进，必将带来远 程教育的发展和普及，推进教育的大众化和终身化教育部于1 9 9 9 年6 月1 4 日发 出推进教育信息化、启动现代远程教育工程的通知，按照统一规划的原则，分三 层推进教育的信息化：第一层是以多媒体计算机技术为核心的教育技术在学校的 普及和应用；第二层是网络的普及和应用，利用网上资源提高教学质量；第三层 是开办现代远程教育，建设并提供大量的网络资源，不断满足社会日益增长的终 身教育需求。我国远程教育的发展目标和任务是：至1 2 0 1 0 年，基本形成多规格、 多层次、多形式、多功能的具有中国特色的现代远程教育体系 2 2 1 。 目前从网上可查看到的信息和各院校开放的对外服务看，清华大学，北京大 学，上海交通大学、华南理工大学，浙江大学等几十所高校已陆续提供了自己的 网上教育资源，一些省市地区机构也纷纷在网上设立了远程教育站点。目前，基 山东大学硕士学位论文 于卫星电视技术的远程教育将在很长时间仍然是我国远程教育最主要的也是最 重要的手段，但是基于l n t e m e t 网络技术的远程教育是我国远程教育的发展趋势。 1 3 3 当前远程教育中存在的主要问题 无论国内国外，由于网络教学是一种新型的教育模式，并没有成熟的体系标 准( 国外的相关标准也在制定中) ，因此网络教育的发展尚处于初级阶段，还存 在一些不足和亟待解决的问题1 4 s - s 2 ： 1 、只是传统课堂教育在网上的简单延伸。 虽然经过努力，但从目前的网上学习来看，其内容和形式还没有摆脱教案加 题库的模式，无非是传统课堂教学的书本搬家，这样很难激发学生的学习兴趣， 也不利于学生知识的建构。 2 、单一的教学内容呈现。 现有的网络教学模式从教学组织、教学实施以及教学内容的表达手段方面还 比较单一，没有充分发挥出网络教学的优势。目前大部分网络课程都以静态网页 的方式呈现，其组织方式也是线性的，教学内容的呈现主要是以文字和静态图片 为主，这无异于传统教材的电子稿。这种课程的设计会让学习者学习的时候产生 枯燥、乏味、烦躁的情绪，最终导致学习进程的中断。所以网络课程的设计者要 特别重视教学内容的呈现，要运用各种手段打破这种尴尬的局面。 3 、缺乏交互。 交互是指学习者和学习材料之间的互动和师生、生生之间的交流。但就目前 部分网络课程来看，学习者与学习材料之间严重缺乏交互设计，对于一些系统、 抽象的知识只能通过枯燥、乏味的文字形式呈现，学习者无法参与到其中，致使 学习效率低下。师生、生生之间缺乏交流的场所和动机。减少情感交流的机会， 使学习者感到他们所学习的环境就是。 、机器”，容易产生孤独情绪 4 、缺少评价和反馈。 评价和反馈是教学中不可或缺的环节，目前部分网络课程中的评价仅限于自 测题的形式，网络教学平台也往往只给出问题的正确答案，学习者的答对情况和 所得分数，对于一些适当的分析、评语则几乎没有，自测题的形式也多半是选择 题和是非题，形式单一。对于一门网络课程来说，只有这些评价是远远不够的， 6 山东大学硕士学位论文 一定要考虑教师评价和学生互评，这些评价可以在讨论区实现( b b s ，聊天室) ， 不但可以增进教师和学生之间的情感交流，使学生获得更多的评价和反馈，还可 以激发学习者的学习动机，提高学习质量。 5 、未能充分体现个性化 目前己有的一些系统实现了一定程度的个性化，大多是通过分析学习者的成 绩类型信息( 如答题正确与否，熟练程度等) ，进行个性化处理。而对于非智力 因素，如认知心理特征、情绪考虑较少。 6 、缺乏系统的理论作指导。 关于远程教育的若干标准，国内外有许多组织或机构专门从事这方面的研究 工作，目前仍处于制订和研讨阶段。对网络教学进行广泛、深入的研究，也将有 利于这些标准的制订。 7 、许多功能还没有达到实用化程度。 这主要因为对一些具体问题缺乏科学的解决方案，如在线考试系统中的题库 设计问题、考试环境设计问题、主观题评分问题等等，使网络教学的优越性无法 充分发挥出来。 1 4 项目来源 本论文的研究课题旨在建立一个基于w e b 的教学平台，用来管理课程的教学 资源。由于部队的驻地分布面很大，很多基层单位在偏远地区，网络教学系统的 建立，为部队基层官兵提供了更大的自主学习空间，提供了相互学习、交流、切 磋、研究的空间。可以与部队驻地附近高校联系，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，供部队的官兵在线学习及交流，教师也可以在线进行辅导答疑。 官兵们通过参加在线考试，考试合格就可以获得相应的学历。 本系统的开发，为进一步全面实旋网上教学和管理、提高教学效率奠定了基 础，为提高部队官兵的文化水平和技术能力能够起到很好的推动作用。 7 山东大学硕士学位论文 1 5 论文研究的主要内容 i n t e m e t 是全球范围内的信息资源宝库，其中包含有丰富的教学资源。利用 i n t e m e t 上信息传递便捷、内容更新及时、存储容量巨大、共享性能优良、分布范 围广、交互性强、信息多媒体化等特点，可以较好地实现网络教学。在我国，随 着中国教育科研网( c r e n e t ) 和各高校校园网的逐步完善，通过t n t e r n e t 技术和计 算机多媒体技术进行网络教学将成为新世纪教育技术研究的重点。 本文在充分熟悉计算机网络技术、网络数据安全传输技术、多媒体信息在网 上的实时传输技术，数据库技术等的基础上，对基于w e b 的网络教学系统进行研 究，并对在线考试系统进行设计与实现。 在历经半年的项目开发过程中，主要完成了以下具体工作： l 、浏览一些著名的教学网站，分析远程教育的现状，学习开发教育平台应 具备的知识，如j b u i l d e r9 、j s p 、s q ls e r v e r2 0 0 0 的使用等等； 2 、对网络教育平台进行总体设计，确定开发环境和设计要点；并对所要开 发的在线考试系统行系统规划，确定其基本结构及实现策略。 3 、完成在线考试系统的设计、开发、调试工作。 本论文后续各章内容安排如下： 第二章：网络教育平台的总体设计。本章在了解了网络教育平台的设计原则 和设计思想的基础上，确定了网络教教育平台的开发环境和具体组成。 第三章：在线考试系统的设计与实现。本章首先介绍了在线考试系统的功能 设计、数据库结构设计，并对系统开发及运行平台进行了评价和选择；然后详细 实现了该系统的各功能模块；并在系统安全性方面进行了全面的考虑与设计；最 后在试用的基础上，分析了系统存在的问题及今后应做的工作。 第四章：总结、几点体会与展望。 8 山东大学硕士学位论文 第2 章网络教育平台的总体设计 2 1 系统设计原则 平台的设计目标是利用网络技术，根据不同的教学模式、不同教育对象的 特点，在各种不同的教学环节中为网络教育提供灵活的、可缩放的、适合于多 种层面、多种对象及多种网络环境的交互式教学支撑环境。它的设计应遵循以 下原则御： 1 、软件开发规范 参照国际国内网络教育资源开发标准，力求教学系统及其资源设计的规范 化。由于远程教育具有地域广、技术复杂、参与主体多、教育内容多样化等特 点，用网络教育技术标准化的办法是保障网上教育资源共享和系统互操作的根 本出路。 2 、系统性能稳定 平台系统应保证在大规模访问下仍有平滑运行的能力，并在将来学生数量 增加时，可支持扩充 3 ，系统的适用性 平台系统应适合实际情况，能够满足提高管理水平、提高管理效率和经济 效益的要求。支持符合标准的网上教学资源，实现网络教学过程的全方位跟踪 和教学效果评测。 4 、系统采用技术的先进性 教务教学管理系统要求采用w e b 技术，实现核心数据库、核心业务逻辑与 用户界面分离；系统的各功能模块间要实现功能独立、松散耦合、接口开放、 便于扩充；系统架构采用b ，s 结构。 5 、系统设计体现理念的先进性和前瞻性、系统的适应性和可扩展性 系统设计体现理念的先进性和前瞻性在系统的适应性和可扩展性中体现出 来。所谓适应性是指平台支持多种数据库、操作系统和应用服务器，适应多种 应用环境。所谓可扩展性是指平台提供二次开发与集成接口，用户可以根据需 要添加新的功能并可与其他系统集成。 9 山东大学硕士学位论文 6 、系统具有可靠度与成熟度的保证 围绕某一个学科建立完整的供教师和学生进行教学和科研活动的网上环 境，解决教学与科研相脱离的状况，突出研究型教学的特点，促进开放式教育 体系的形成。整个系统应可满足网络教育现阶段及将来一定时间段内的功能需 求，并可根据需求分拆使用。 7 、系统用户友好性 系统用户界面标准、统一、集成，使用简单，提供反馈、提示、出错信息， 应具有容错功能，适当考虑界面的灵活性。用户能够个性化定制界面环境、学 习和研究的路线、方式及其资源，使用灵活便捷的个人工具等。 8 、系统安全性 软件系统要安全可靠，能够有效防止来自网络以及内部的攻击。对于关键 信息使用加密传输，传输的数据文件提供不可抵赖性确认；提供组策略用户授 权方式，按钮级权限控制；系统安全及保密性好，防止系统被攻击( 包括网络 安全，数据安全等) ；在系统出现故障时，能够迅速启动有效的故障恢复策略。 9 、系统通过多种多媒体手段为学生营造学习共同体 系统具有开放性，能够满足不同类型课件的管理与发布。发挥网络的交互 性，快速性优势，改变教育课程以自学为主的不足。 1 0 、学员为主体，教师为主导的原则 在构建平台时需要基于角色进行系统设计，体现出学员自主学习的主体地 位。同时，为了提高学习效率，需要强调教师的主导作用，其方式是教师通过 组织学习材料，辅导答疑和评测等手段对学生的学习过程进行引导和帮助。 1 1 、投资合理 根据现有的规模进行投资，综合将来的扩展需求，不盲目采用过高的软硬 件配置，合理规划和投资，不能浪费。 2 2 平台结构和基本设计思想 2 2 1 网络教育平台的结构 平台的设计是基于b r o w s e r s e r v e r 的三层结构，分为表示( p r e s e n t a t i o n ) 层， 1 0 山东大学硕士学位论文 业务逻辑( b u s i n e s s ) 层，以及基础架构( i n f r a s t r u c t u r e ) 层。 表示层主要处理用户和软件的交互。它的主要职责就是为用户提供信息， 以及翻译用户的指令，并且传送给业务层和基础架构层。网络教育平台采用b s 结构，其表示层采用j s p 、s e r v l e t 和a p p l e t 技术。采用w e b 方式，使得网络教 育平台成为一个以用户为中心的分布式、开放的、高性能应用平台。这种架构 有如下优势： l 、客户端很瘦小，容易在运行时自动升级； 2 、可在跨平台的客户端上共享； 3 、统一的、抽象的用户界面可使用户更有效地从同一数据源中存取数据； 4 、可以更有效地在i n t r a n e t 和i n t e m e t 上运行； 5 、适当采用a p p l e t 技术，减轻了服务器的压力，同时提高了用户界面的响 应速度。 业务逻辑层包括输入和存储数据的计算，验证表示层来的数据，根据表示 层的指令指派一个基础架构层逻辑，并且将计算的结果反馈给表示层。网络教 育平台的业务逻辑层采用了j a v ab e a n s 组件技术一方面与表示层分离，降低 系统的耦合度，减少维护的工作量和难度，实现了代码的重用；另一方面与表 示层的j s p 和s o r r i e r 技术紧密结合，具有高度的兼容性和良好的性能。 基础架构层包括处理和其他系统的通信，代表系统执行任务，例如数据库 系统交互，和其他应用系统的交互等。对于网络教育平台，基础架构层的主要 功能就是存储持久数据。网络教育平台的基础架构层以数据源( d a t as o u r c e ) 的方式，通过j d b c 驱动访问数据库，支持存储过程、事务( t r a n s a c t i o n ) 等 特性。一方面使得系统可以方便地移植到o r a c l e ，d b 2 、m y s q l 等多种数据库 上，另一方面可以充分发挥数据库自身的优异性能。 多媒体远程教育平台系统主要完成对学生、教师、教务以及系统的管理。 该系统的基本结构图如图2 1 所示； 山东大学硕士学位论文 图2 1 远程教育平台系统的组成 2 2 2 基本设计思想 学生通过入学申请可以得到一个登录账号。通过登录账号，学生可以进 入到远程教学系统中去选择专业，选择专业中的课程，选择教学方式( 实 时授课或非实时授课) ，选择任课教师和辅导教师，选择课件进行学习； 学生可以随时查看和修改个人信息；完成某一课程的学习之后，学生可 以申请该课程的考试；当完成所选择的专业课程的学习并达到该专业所 规定毕业要求之后，学生可以申请毕业。在学生的学习过程中，通过评 估系统，学生可以随时对教师、课件和系统进行评估，随时提出自己的 意见和建议。 教师通过登录账号进入远程教育教学支撑系统。教师可以进行在线辅导 答疑，通过电子邮件和学生交流，上传电子教学讲义。布置作业，发布 教学信息，查看和修改个人信息，通过评估系统进行自我评估等活动。 教务管理员登录到系统后，主要利用教务管理系统处理教学活动中与学 生、教师和专业等相关的事务，发布教务信息。 系统管理员则完成用户、角色和权限的管理，进行系统设置和维护、网 络性能管理和安全管理。 1 2 山东大学硕士学位论文 2 3 网络教育平台系统的开发环境 网络教育平台采用j a v a 技术开发，因为j a v a 具有跨系统性和可移植性，可 以运行在不同的操作系统上，可满足l i n u x 、w i n d o w s2 0 0 0 x p 等多种操作系统 的需求。 该平台在具体设计中采用j b u i l d 9 0 连接s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库，并利用 d r e f l i n v e v e l m x 开发页面元素，利用j s p 技术来组织代码。使用j d b c 作为访 问数据库的接口，可以方便地在o r a c l e ，d b 2 、m y s q l 等数据库之间移植，为 不同级别的应用提供了灵活的选择。 采用的运行环境为： 操作系统：w m d o w s2 0 0 0s e r v e r w 曲服务器系统：t o m c a t4 0 m e d i a 服务器系统：呲w sm e d i a 平台 数据库系统：s q ls e r v e r2 0 0 0 2 3 1 硬件环境 网络教育平台是一个提供多种教学科研服务的综合性网站，它的硬件系统 是基于企业级服务器组成的服务器机群系统分别提供w e b 、m a i l 、b b s 、多媒 体等服务，通过防火墙与外部隔离，过滤不良信息。并以1 0 0 0 m b 接入c e r n e t 。 主要的设备包括： w e b 服务器视频服务器数据库服务器 多媒体交互服务器视频压缩和多媒体采编设备 为了安全可靠，可以另外配置一台数据备份机： 说明： w e b 服务器，是网络教育系统对外的门户，要求高速、稳定、可靠，推荐 放置在电信的主干核心网上，选用w e b s p h e r e 或者w c b l o g i c l 视频服务器，主要提供基于流媒体的课件点播服务，要求海量存储，带宽 大，在用户主要是通过网络访问时，其带宽压力最大，推荐放置在主干，与w e b 服务器最好是不要有过多的网络碰撞。选用r e a ls e r v e r 及m i c r o s o f tm e d i a 】3 山东大学硕士学位论文 s e r v e r 等都可以； 数据库服