（计算机应用技术专业论文）结构化网络教学资源与管理系统.pdf

摘要 随着远程教育的在我国的蓬勃发展，远程教学资源匮乏、内容重复、教学方式 简单等缺陷凸现。本系统根据当前状况，实现了结构化网络教学资源的生成和管理 系统，并在此基础上实现了远程教育系统，将该素材库进行展示。该系统的主要特 点是素材库结构合理，扩充性好，并且可以通过评估系统对素材库的质量进行提高。 另外，素材文本内容及多媒体内容多样化，对各种内容的处理方式丰富。同样，对 于教学方式也提出了不同的看法。 本文对该系统进行了详细的需求分析，对系统功能进行了描述，并对本人的设 计实现进行分析，最后对该系统采用的技术上进行了综合论述。 关键词 远程教育结构化课件素材库电子备课 a b s t r a c t w i t ht h eg r e a td e v e l o p i n go f r e m o t ee d u c a t i o ni nc h i n a ，s o m e l i m i t a t i o n sh a v es h o w e du p w i t h o u ts u f f i c i e n tr e s o u r c e so fh i g hq u a l i t y , i t sd i f f i c u l tt o c o n s t r u c tag o o ds y s t e mo f r e m o t ee d u c a t i o n a c c o r d i n gt ot h i ss i t u a t i o n ，w eg a v eas t r u c t u r a l r e s o u r c el i b r a r yo f e d u c a t i o nm a t e r i a la n dr e a l i z e di t t h er e s o u r c e si nt h el i b r a r ya r ee x t e n s i b l ew i t hm u l t i p l ec o n t e n t s ，i n c l u d i n gl o t so f k i n d s o fm u l t i m e d i aa n dt e x tc o n t e n t s w ed e v e l o p e da ne l e c t r o n i cc o u r s e p r e p a r i n gs y s t e m ( e c pi ns h o r t ) ，w h i c hc a nb eu s e db yt e a c h e rt o m a k en e wc o u r s e sw i t ht h ee d u c a t i o n m a t e r i a ll i b r a r y t h es t r u c t u r a ll i b r a r yo fe d u c a t i o nm a t e r i a lc a nb er e u s e db yd e v e l o p i n g r e u s a b l ec o n t e n tw i t he c p w ea l s o d e v e l o p e dar e m o t ee d u c a t i o ns y s t e m ( r ei ns h o r t ) ，w h i c hu s i n ge d u c a t i o n m a t e r i a ll i b r a r y , c a nb eu s e db yr e m o t es t u d e n t st os t u d yo n l i n e t h er ec a na l s ob eu s e d s y n c h r o n o u s l y i ne l e c t r o n i cc l a s s r o o m ，w h e r es t u d e n t sc a ns t u d yi nt h ed i r e c t i o no ft e a c h e r , t h er es h o w sm u l t i p l em e t h o d st od e a le a c hk i n do ft e x tc o n t e n t sa n dm u l t i m e d i a c o n t e n t s w i t ht h ef e e d b a c ks y s t e mo fr e ，w ec a nm a k eag r e a tr e s o u r c es y s t e mw h o s e q u a l i t yc a n b ed y n a m i c a l l y p r o m o t e d i nt h i sw a y , i tr e s o l v e dt h ep r o b l e mo ft h ei n s u f f i c i e n te d u c a t i o nr e s o u r c e ，a n di tr e d u c e d t h er e c o n s t r u c t i o no ft h es a m ec o n t e n t ，p r o v i d e das u c c i n c te d u c a t i o nr e s o u r c eo fh i g h p e r f o r m a n c e w i t ht h ed i r e c t i o no fm ym e n t o r , id e v e l o p e dm o s to ft h es y s t e m ，a n da c c u m u l a t e da s t r o n gk n o w l e d g eo fd e v e l o p i n gs y s t e ms o f t w a r e t h i sp a p e rf o c u s e so n t h er e a l i z a t i o no f t h es y s t e m ，a n dt h et e c h n o l o g i e su s e db yt h es y s t e m i ta l s od i s c u s s e st h ep a r t sid i d n t r e a l i z e ，a n dg i v e sap r o p o s i t i o nf o rt h ef u t u r e sd e v e l o p i n g w i t ht h eh e l po fu m l ，t h i s p a p e rp r o p o s e sa c l e a rc o n c e p to fs t r u c t u r eo f t h es y s t e m k e y w o r d s r e m o t ee d u c a t i o n ；s t r u c t u r a l c o u r s e w a r e ；s t o r i n gs y s t e m o fe d u c a t i o nm a t e r i a l e l e c t r o n i cc o u r s e p r e p a r i n g i t 绪论 绪论 本文通过对现在的远程教育状况进行分析，提出建立结构化网络教学资源和管 理系统，并开发实现了利用该系统进行远程教育的功能体系。该系统解决了现在远 程教育的一些缺陷，如素材内容缺少，不可重用，没有充分利用多媒体技术，互动 性差，专业性强等等。 该系统实现了教师电子备课系统作为教学资源管理系统，用于对素材库进行生 成和管理，便于教师进行课程准备。远程教育系统对素材库中的课程进行远程发布， 可以作为一个远程教育站点来应用。 本文对这两个系统的实现过程、技术方案进行了详细的分析，并对远程教育系 统可以采用的技术进行了展望，对系统的后续发展提出了一些看法和观点，对于在 远程教育体系中减少网络流量的方法进行了详细的分析。 茎二皇堕直 第一章前言 第一节远程教育实施可行性 进入新世纪，世界许多有远见的政治家都大力发展科技和教育作为推动国家进 步的重要策略，利用网络进一步普及教育、提高国民素质在各国更是风起云涌。以 网络为主要载体的现代远程教育模式，顺应了这一趋势，给人们随时获取新知识提 供了便利和强有力的支持。 美国政府曾宣布要把教育广泛构架在网络上，美国的网络大学已有3 0 0 多所； 英国政府把1 9 9 8 年定为网上教育年。亚洲、欧洲、美洲和大洋州的许多国家，也 都在积极发展建设教育网络和现代远程教育。 网络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。它以多媒体、交互式为特征，远距离、 快速度、高质量地传送教学声像、图文和数据，自动跟踪学习，记录和分析培训结 果，从而实现培训目的地种新型的教育模式。它不仅是对传统培训手段的改革， 也是对一种全新培训模式的探索，它突破了传统教学和培训在时间和空间上的限 制，可以实现不同地点、实时地、交互地或者有选择地进行。现代网络远程教学以 其特有的弹性设计和高度交互性功能，可以有效地弥补教室培训的不足。 在我国快速发展的今天，需要大量的高素质人才，普及高等教育则成为工作的 重中之重。但众多的求学者，可能由于时间、地域的限制无法进行脱产教育。传统 的高等教育方式，希望利用函授等方式来解决这种矛盾，但是所能提供的参考资源 和受教育名额十分有限，不能很好地解决这一问题。利用先进网络技术，开展远程 教育，正是解决这一问题的良方。还有许多问题都亟待解决，概括讲，网络远程教 育可以解决以下目前的教育矛盾问题； 1 ) 在校学生层次不同，兴趣不同，传统的教学方式中，只能靠教师的判断和调 整来满足学生多样的求知要求，没有一种灵活机制可以给学生更多自主权。 2 ) 教师每学期都要给多个班级上同一门课的内容，在师资力量欠缺的情况下， 还必须有大量的时间在重复劳动，而不是利用来深入进修提高自身素质或投 入其他教学科研活动。 3 ) 给由于时间、地点的限制无法进行脱产教育的求学者提供机会。传统的高等 教育方式，希望采用函授等方式来解决这种矛盾，但是所能提供的参考资源 和受教育名额十分有限。 2 第一章前肓 4 ) 在信息化推广应用的今天，传统的人工教学管理方式，迫切需要向计算机自 动化靠拢。更好地利用计算机多媒体技术，进行丰富多彩的教育是现代教育 的趋势。 学校实施远程教育系统，一方面可以用来将远程教学与传统教学方式相结合， 将一门课程分为网上学习和实际教室学习两个部分，大多数的内容在网上学习，而 疑难重点由教师面授解惑。另一方面，可以首先解决基础课、预备课的教学。这些 课程的教案内容相对固定，涉及的学生多，教师需要轮流对不同的班级讲授同样的 内容。通过网络远程教育平台，极大程度减轻了教授的劳动强度。而且可以满足不 同程度、不同学习能力的学生个体的要求，使得他们能获得比统一的班级上课更加 个性化的学习方式。最后，可以利用电子教室，使教师可以直接面对学生进行讲授 电子课程，利用多媒体计算机技术，直接对学生进行教育，实现网络教学同步化。 通过这种方式，可以节省教师备课时间，同时给学生留下了完整的教学课程，使学 生可以在课后通过网络来进行进一步的学习，巩固课堂结果，也给学生留下了机会 来评价课程的水平。 综上所述，网络远程教学提供的多种学习方式和灵活的教学方式。能够给教学、 管理带来很大的方便性，引进这种教学模式，提高教学效果、扩大受教育面，将网 络教学与课堂教学完美的结合。 第二节问题分析 信息技术的发展正在使远程教育从以广播电视为主体、以个人自学集中辅导为 主要学习方式，转化为以多媒体技术、计算机网络为主体，以自学的个别化学习与 交互式的集体协同学习相结合为主要学习方式的现代远程教育，即远程教育正在向 网络化、多媒体化和智能化方向发展，这是世界的发展趋势。 课件是实现网上教学的载体，它是由媒体和元数据组成的用于计算机教学系统 的实体。1 9 5 8 年美国i b m 沃斯顿研究所设计了第一个计算机教学系统，标志着c a i 的产生。近4 0 多年的发展中，在认知理论和模型研究、新技术和新概念、智能专 家系统、智能计算机辅助教学等方面已取得了很大的进展。我国c a i 开始于6 0 年 代，近1 0 多年得到了迅速发展。主要经历了四个阶段：自发探索阶段、开发课件 制作工具阶段、以计算机网络和多媒体支持阶段、以专家系统和人工智能支持阶段。 多媒体课件分为个人多媒体课件和网络多媒体课件两类。个人多媒体课件将全 部教学内容通过程序预置在课件中，教学过程是按课件编排的内容和路径展开的， 一般只有教学和基本练习功能，没有答疑功能，缺少通信和智能特性，无法实现教 第一章前言 师和学生之间的交互和实施因材施教，教学内容难以即时更新，不能满足人们的需 求。 网络多媒体课件主要利用计算机网络和多媒体技术，采用c s 和b s 模式进行 远程教学，随着计算机网络技术、多媒体技术、人工智能技术、教育理论和方法的 发展，为c a l 的智能化发展提供了广阔的前景。 目前的课件按传统文本的线性、顺序结构组织管理信息。教学资源的大量涌现， 建立科学、实用、方便的大型知识素材库，可以避免网络课件制作中的大量重复劳 动，使多学科或课程间能共享和交叉引用教学素材，加快现代远程教育资源建设的 进程，为电子教案准备方便实用素材。素材库包括各学科内容，大量知识点和教育 素材，涉及知识产生背景、条件、过程等。 目前远程教育和课件存在的闯题主要表现在： i ) 形成完整教学教务一体化系统，难以与现有系统接口和集成( 如动态仿真、 虚拟实验系统等) ； 2 ) 课件以单一课程的单一教材为背景，结构单一，素材简单，课件不易变化和 升级：不能跨学科、跨课程交叉引用和重复利用好的素材： 3 ) 非专业人员( 软件专家、教学专家) 用专业课件制作工具制作课件，低水平 的重复劳动，教师不能尽力集中于素材建设和教学方法研究； 4 ) 静态文本和图片为主，兼用音频和视频技术，但缺少真正意义上的动态性， 忽视了知识内容、展现方法和智能化的统一： 5 ) 教师自己开发课件主要体现了教育者的个人教学特点，而难以实现针对学习 者的个性化教学。 从目前的计算机教学系统软硬件平台的构建、课件开发工具、课件组成和开发 方法等方面来看，与企业信息管理系统的发展过程有着惊人的相似，即在发展初期 软硬件平台各异、信息组成结构、系统结构和规模没有统一标准，到目前采用企业 集成e a i ( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ) 方法来整和各种各样的信息系统。 为避免在教育界出现类似企业界的e a i ( e d u c a t i o n a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ) ，有 必要把软件专家和教学专家的特长结合起来，从管理系统级和基本素材级进行结构 化研究，建立统一规范化的网上教学管理平台和基于结构智能化素材对象的智能化 和网络化教师电子备课系统。 在管理系统级，将传统教学中成熟的教学教务管理思想和方法延伸到远程教学 中，建立一体化的网上教学管理系统，包括教学教务管理、素材建立和素材库管理、 课件生成制作和课件管理、辅导答疑系统、智能反馈与决策系统、与现有系统的接 口等。采用c s 和3 s 结构相结合的系统体系结构，构建灵活的集成规范化网上教 学管理系统。 第一章前言 在基本素材级，对知识点模型、学习模型和教学模型，对基于知识点的素材分 类体系和评价体系，素材内容和素材展示方法等进行研究，运用面向对象技术，建 立具有知识、展现方法和智能的素材对象，构建实用的素材库，在此基础上建立基 于素材的教师智能化电子备课系统。 第三节本文综述 教师电子备课系统和远程教育系统是我们实验室在对现行远程教育体系以及传 统教育的分析基础上开发的一套系统。该系统主要思想是实现一套完备的、可扩展 的结构化网络素材库，然后在该素材库的基础上实现各种方式灵活的远程教育。 采用m i c r o s o f t n e t 技术实现的教师电子备课系统，采用j 2 e e 服务器端技术和 a p p l e t 客户端展示技术结合的远程教育系统，它们是充分发挥了现有计算机开发技 术中最新领域的特点，结合面向对象和面向组件技术的软件开发思想，开发出的可 扩展软件系统。 该系统生成了结构化的网络教学资源素材库，该素材库使我们的系统可以对素 材这个基本的教学要素进行重用，达到减少重复建设、重复内容的效果。并且，该 系统支持多种素材格式处理( 文本、图片、声音、动画和视频等) ，方便的课件生 成，素材统计查询，并且在实现功能时均按照信息量最少和网络流量最少原则设计 和编程。该素材库对素材按照知识点进行了分类，使教师在备课时有了更多的选择 自由度。 该系统实现了对素材库的生成、管理过程，课程的管理、评估过程，学生的注 册登录管理过程，教学跟踪过程，以及多媒体内容、各种文本格式的课程的学习展 示过程等功能。 该系统真正解决了互联网上网校资源匮乏的弊端闱，能有效地避免各个教育网 站对同一内容的重复建设缺陷。它可以产生专业或非专业的具有动态内容的可扩展 的远程教育系统，并可以采用学生自学和教师授课等方式结合的教学方式，改进现 有的远程教育模式。 本人在指导老师的实践指导下，对该系统进行了开发和实现，完成系统框架的 搭建工作，实现了其中主要的内容，并扎实地完成了系统所需技术的积累。由于时 间关系，部分功能未能实现，另外有些功能还需要进一步完善，以期早日作为真正 的应用。 本论文主要分“前言”、“系统设计”以及“技术分析及展望”三个部分。 “前言”部分对当前的远程教育的必要性和当前远程教育的缺陷进行了分析， 第一章前言 并分析了结构化电子备课、远程教育系统的设计思想。 “系统设计”部分由三节组成。“系统综述”部分分析了整个系统的结构，说明 了系统的功能，并利用表格形式分类说明了本人已实现的功能和有待实现的功能。 “教师电子备课系统”和“远程教育系统”则利用了u m l e 】【2 】，对本人实现的该系 统结构的主要功能的设计展开论述。 “技术分析及展望”部分也是由三个部分组成。“a p p l e t 技术分析及应用”部分 对本系统采用的a p p l e t 技术进行了有重点的分析。作为客户端主要应用的a p p e t ， 它具有一定的优势，但也有其缺陷，本部分就对其进行了详细的论述，对其使用的 一些技术进行了分析。同时，也介绍了一种可替代技术一一j a v a w e bs t a r t ，对该技 术进行了描述。“扩展系统应用功能”提出了扩展系统的一些思路，这些思路也有 待实现。“减少网络流量”部分则对远程教育应用在网络流量方面的控制技术进行 了分析，并将部分采用在本系统中技术进行了描述。 第二章系统设计 1 1 体系结构 第二章系统设计 第一节系统综述 教师电子备课系统提供了一个电子备课和素材管理的平台，远程教育系统提供 了一个远程网络登录进行学习的平台。这两个系统是有机的结合体。只有通过备课 系统提供的远程课件素材库，远程教育平台上才能进行正常的教育学习工作。所以 系统的核心模块是素材库，而备课系统是对素材库操作、管理的平台，远程教育平 台是对素材库进行展示的平台。 素材库主要由数据库内容和文件系统内容构成，核心是数据库部分，它存储着 所有素材( 课程、各种内容等) 的索引以及简单的属性描述部分，文件系统则存储 着素材库中所有的多媒体内容文件以及一些有用的资料文件。由存储在文件服务器 上的x m l 文档构成系统课件的结构，将文件系统和数据库系统联系成个整体。 系统体系结构图如下： 浏览器 彳卜 之土 表示逻辑f 业务逻辑i 教师电子备课系统 远程教育系统 f 千f i x m l 文档i ；j甲 q ：素材库陷 。 一 图1 系统体系结构 由图中所示，学生通过浏览器对系统进行访问，而远程教育系统和电子备课系 统共同对素材库进行访问。这是三层体系结构，其中，远程教育系统内部也可以划 第二章系统设计 分为几个层次。在远程教育系统的章节中详细描述。 采用这种体系结构，可以在开发过程中进行有效的扩展，使该系统可以支持多 种不同的配置，从而丰富系统的功能。 1 2 系统功能 1 2 1 教师电子备课系统 下表是本系统中教师电子备课系统的功能，其中带灰色背景的功能是还未实现 的功能。 分类功能说明 新建、编辑、删除、搜索 h t m l 文本直接添加，即拷贝进来 直接添加或者自己编辑，提供了简单的编辑界面， 文本内容编辑r t f 文本 但是功能不全，还需要进一步改进 素材编辑 普通文本直接添加，存储在数据库中 编辑多媒体内容直接添加 查看引用次数即该素材的重用次数 ，查看评分。 ：- j用于对素材进行评估，提高素材质量 预览效窠 0i 用于提高素材编辑效果 新建、编辑、删除、搜索 编辑课程属性 课程编辑 编辑课程结构 添加素材可以添加已有的素材或者自己新建素材 新建、编辑、删除、搜索 学科编辑编辑学科属性 查询包含的课程 新建、编辑、删除、搜索 知识点编辑编辑知识点属性 查询包含的素材内容 第= 章系统设计 1 2 2 远程教育系统 下表是本系统中远程教育系统的功能，其中带灰色背景的功能是还未实现的功 能。 分类功能说明 注册、登录 学生管理修改注册信息 跟踪学习进度 根据学科选择 课程选择根据评分选择 自动选择 ii 由跟踪功能对学生所学课程进行选择处理 课程结构展示由树状结构显示 课程学习文本显示 多媒体列表通过表格将多媒体列表显示 h t m l 文本显示 r t f 文本显示 文本展示 普通文本显示 文本壕传一一董j j | 0 ) 在电子教室由教师直接对学生进行讲授时进 行的并种操作，如对重要信息加重显示，增 。： 加注释等。拟采用电子白板代替实现更好 放大 支持的格式有：j p e g ，g i f ，b m p ，p n g ， 图像展示 缩小 t i f f 扩展功能， 利用j a v a i m a g ei 0 ，通过j a v ap l u g i n 对系统 进行扩展，以支持新的图像格式 播放 循环 支持的格式有：a u a i f f ，w a v ，m 1 d i r m f 。 多媒体展示 音频展示 停止 利用j a v am e d i af r a m e w o r k ，通过j a v a p l u g i n 雾藤藉能对系统进行扩展以支持新的音频格式，并 对音频进行多种操作 耩旋 ； ；曩_ _ j | 循环曩= - - _ _ 利用j a v am e d i af r a m e w o r k ，通过j a v a p l u g i n 视频展示对系统进行扩展，以支持新的视频格式，并 停止：i 对视频进行多种操作 扩展功能。| 课程评分? j _ 。- _ 评估反馈系统内容评分 。 评价留言 | - - j 一 9 苎三兰墨堕堂盐 1 3 系统环境 下表说明了系统的开发技术及环境： 开发技术开发环境说明 数据库s q ls e r v e r2 0 0 0 x m lx m l s p y 4 0 u m lr a t i o n a lr o s ee n t e r p r i s ee d i t i o n 设计环境 c 拌m i c r o s o f cv i s o b is t u d i on e t 教授电子备课系统中采用 j 2 s d k - i 4 0 j 2 s e 开发包 j a v a 平台i 2 s d k e e i 3 1 j 2 e e 开发包 j m f - 2 一i 一1 j a v a m e d i a f r a | n e w o r k a p p e t 及j 2 e e 技术 j b u i l d e r7 e n t e r p r i s ej a v ai d e 开发环境 o s p , s e r v l e t ，j a v a b e a n s ) s t r u t sf r a m e w o r k q j a k a r t a - s t r u t s 一1 0 2 m v c 开发结构框架 t 0 m c a t j a k a r t a t o m c a t - 4 0 1j 2 e e 运行服务器 下表说明了系统运行环境 系统名称型号规格 说明 w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r w i n d o w s2 0 0 0a d v a n c e ds e r v e r 可选用 服务器操作系统 w i n d o w sn t4 0 优先选用 u n i x ( s c ou n i x w a r e ，s c oo p e n s e r v e r ) l i n u x ( r e dh a t ，t u r b o l i n u x 等) s q l s e r v e r2 0 0 0 数据库管理系统 o r a c l e8 i 优先选用 d b 2 i b m w e b s p h e r e 4 0 优先选用 应用服务器系统 b e a w e b l o g i c o r a c l ea p p l i c a t i o ns e r v e r a p a c h e + t o m c a t 4 0 小型应用 0 第二章系统设汁 2 1 总体设计 第二节教师电子备课系统 本系统利用s q ls e r v e r2 0 0 0 作为数据库系统，采用c # 语言对应用程序进行开 发。c # 语言是m i c r o s o f t 公司n e tf r a m e w o r k 中的核心语言，它是标准的面向对象 开发语言，利用n e tf r a m e w o r k 可以迅速开发w i n d o w s 窗口应用程序。 素材库系统由学科、课程、知识点和内容结构化组成，其中学科对课程进行了 分类管理，知识点对内容进行了分类管理，内容素材由文本内容和多媒体内容的不 同组织形式构成。该结构层次分明，这种内容素材和课件等教学资源分层次的结构 化组织，便于资源的共享、复用、操作、展示、智能化和管理，是建立交互性强、 使用方便灵活的课件或教案的基础。其基本结构图如下； 图2 素材库结构图 从图中可见，学科对课程进行了分类，便于查找管理。通过自定义的x m l 结 构可以将各种素材内容组合在一起，形成有特色的远程课件。通过知识点将内容迸 行分类使得教师在备课时可以充分利用已有的内容进行工作，但是并不强制分类， 使教师可以灵活地对不需重用的内容进行编辑。 第二章系统设计 2 2 素材库 2 2 1 数据库 本系统采用s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库，但是也可以采用任何其他大型数据库，在 系统中只需修改一下系统配置文件即可。数据库中包括了表s u b j e c t ( 学科) 。c o u r s e ( 课程) ，k n o w l e d g e v i e w ( 知识点) ，c o n t e n t ( 内容) ，m e d i a ( 媒体) ，m e d i a t y p e ( 媒体类型) ，另外还包括一个存储远程教育系统登录用户信息的表r e m o t e u s e r s ( 远程用户) 。下面将各个表的主要字段简单地描述一下。 1 ) 学科表( s u b j e c t ) 1 字段名称字段类型说明 n a m ev a r c h a r ( 5 0 ) 主键，学科的名称 d es c r i p t i o nv a r c h a r ( 5 0 0 ) 该学科的描述 2 ) 课程表( c o u r s e ) 字段名称字段类塑说明 i d i n t ( 4 ) 主键，i d 值，该i d 值作为该课程的x m l 文档的名称 t i t l e v a r c h a r ( 5 0 ) 课程标题，有利于搜索 s u b j e c t v a r c h a r ( 50 ) 外键( s u b j e c t n a m e ) ，课程所属学科 d e s c r i p t i o ng a r c h a r ( 5 0 0 )该课程的描述 3 ) 知识点表( k n o w l e d g e v i e w ) 字段名称字段类型说明 n a m ev a r c h a r ( 50 ) 主键，知识点的名称 【d e s c r i p ti o l lv a r c h a r ( 5 0 0 ) 该知识点的描述 4 ) 内容表( c o n t e n t ) 字段名称字段类型说明 i di n t ( 4 ) 主键，内容的i d 值 t i t l e v a r c h a r ( 50 ) 内容的标题，便于搜索时参考 t e x ty e x t 文本，存储筒单文本内容( 注1 ) 第二章系统设计 【r e f e r e n c ei n t ( 4 )引用次数，表示该内容被课程引用过的次数 k n o w l e d g e v 8 w v a r c h a r ( 5 0 ) 外键( k n o w l e d g e v i e w n a m e ) ，表示该内容所属知识点 注1 ：当文本内容是其他复杂文本如r t f ，h t m l ，x b l l 等的时候，文本存储在文 件系统中，简单文本存储于此字段。 5 ) 媒体表( m e d i a ) 字段名称字段类型 说明 i di n t ( 4 ) 主键，该多媒体的i d 值 n a m ev ar c h a r ( 50 ) 该多媒体元素的名称 f il e n a m ev a r c h ar ( 5 0 ) 谊媒体文件存储于文件系统中的文件名 t i e d i a t y p e v a r c h a r ( 50 ) 外键( m e d i a t y p e t y p e n a m e ) ，谊媒体的类型 c o n t e t l t i d i n t ( 4 ) 外键( c o n t e n t i d ) ，该媒体所属内容的i d 值 注：该表描述了内容中一个可以采用的多媒体文件，该文件在远程教育时可以 展现给学生。多媒体文件存储在文件结构中。 6 ) 媒体类型表( m e d i a t y p e ) 字段名称字段类型 说明 t y p e n a m e v a r c h a r ( 5 0 )主键，媒体类型名称( 注i ) d e $ c f i p t i o nv a r c h a r ( 5 0 0 ) 该类型的描迷 注1 ：现在系统支持的多媒体类型为三种：音频、视频、图像，随着系统的继续 开发，还可以支持多种媒体类型。 7 ) 远程用户表( r e m o t e u s e r s ) 字段名称 字段类型 说明 u s e rr d v a r c h a r ( 10 ) 主键，作为用户名 p a s a w o r d v a r c h a r ( 1o )用户密码 e m a “ v a r c h a r ( 50 )电子邮箱地址 注：该表是远程教育系统中存储用户信息的表。 第二章系统设计 2 2 2 文件系统 文件系统主要存储两类文件，一类是课程结构的x m l 文件，一类是存储内容 素材信息的各种文件。下图是一个简单的结构： 图3 素材库文件系统结构 每个课程都有其结构x m l 文件，系统按照课程的学科将其分类，如图所示两 个学科，“化学”和“计算机”，这两个学科目录中存储着这两个学科下的所有课程 结构文件。该结构文件名为“课程i d 号x m l ”，这样可以由数据库中直接检索到该 文件。每个学科对应一个目录。 “c o n t e n t ”目录下存储着各个内容的文本文件，如r t f 、h t m l 等，它们的名 称也是以内容i d 号为名，每种文本对应于每种后缀名。如“1 0 3 4 r t f ”， 2 3 4 h t m l ” 等。 “m e d i a ”目录下存储着各个内容的媒体文件，由于媒体文件的多样性，所以这 里按照目录进行存储，将内容i d 号作为目录名，每个目录下存储着该内容所包含 的多媒体文件。每个多媒体文件名由数据库表m e d i a 中指定，其类型由表中的 m e d i a t y p e 表示。 2 2 3 素材库 素材库由上述数据库系统和文件系统构成。这两个系统内在地统一为素材库。 课程( c o u r s e ) 表中，学科( s u b j e c t ) 字段标识着课程的学科分类。每一个课 程都对应一个结构文件，该结构文件采用x m l 技术，指示该课程所包括的内容素 材。下图显示了标题为“j a v a 2 平台安全技术”课程的结构： 4 第二章系统敬计 ? k m im e r s i o n = ”1 0 “? ) 一 一 一 m a t e r i a lt i t l e = ”1 3 2 仅仅使用外目防栌的不足之处“i d = “0 ”止 + m a t e r i a lt i t l e = “第2 章l a y 暗害的基本安全特点”i d = “0 “) 图4 课程结构x m l 文件的样例 该结构中，“c o u r s e ”标识着整个文档，属性“t i t l e ”标识着该课程的标题。 “m a t e r i a l ”为该课程的各个素材，这些素材以任意的结构组合在一起，构成一个 树状的课程层次结构。由于x m l 的灵活性，该结构可以是任意扩展，给我们提供 了一个自由的结构空间。该标签中属性“t i t l e ”标识着该结构中的标题，“i d ”属性 标识着该素材所对应的内容i d ，该内容i d 即数据库中“c o n t e n t ”表的主键“i d ”。 由前述可知，该课程文件的名为课程表( c o h i - g e ) 的主键d 值。这样，通过该结 构文档，我们在课程和内容之间建立了和谐的统一。 内容( c o n t e n t ) 表中，由知识点( k n o w l e d g e v i e w ) 字段标识着内容素材的知 识点。由前述可知，该表中的i d 值作为文本内容的文件名，多媒体文件的目录名。 媒体( m e d i a ) 表中，由媒体类型( m e d i a t y p e ) 字段标识着媒体的类型，文件 名称( f i l e n a m e ) 字段标识着该多媒体文件的名称。内容i d ( c o n t e n t i d ) 字段标 识着该媒体所属的内容的i d 值，由前述可知。该值也表示媒体文件所在的目录名。 同时，该值标识了内容表和媒体表之间的联系，也就确认了内容和媒体之间的层次 结构关系。 这样，整个素材库的结构也就明确了。 2 3 具体设计 2 3 1 模型( m o d e i ) 设计 m v c ( m o d e l v i e w - c o n t r o l l e r ) 机制可以划分用户界面，便于编写和维护程序。 它包括三类对象。模型m o d e l 是应用对象，视图v i e w 是它在屏幕上的表示，控制 第二章系统设计 器c o n t r o l l e r 定义用户界面对用户输入的响应方式。不使用m v c ，用户界面设计往 往将这些对象混在起，而m v c 则将它们分离以提高灵活性和复用性。 持久性模式主要考虑建立逻辑门户，隐藏数据读取和操纵中的所有数据访问代 码的细节，完全抽象出开发人员建立应用程序时使用的数据源的物理细节。 本系统主要是对素材库进行编辑与管理，所以与底层素材库的交互就显得尤为 重要，而底层素材库的x m l 结构和数据库结构也就成为需要抽象出来的物理细节。 本系统针对素材库，设计了一套简单的持久性对象体系作为系统的模型( m o d e l ) ， 将窗口视图设计和后台持久性模型设计分开。该模型将对数据库的操作以及对文件 系统的访问操作都封装了起来，使设计人员只需简单的将各个窗口组织在一起，通 过调用该持久性对象体系的对象即可生成体系结构功能，另外对系统进行的更改， 也都只需修改窗口设计即可。 由于系统不是仅仅处理数据库内容，另外还得处理文件类型，所以该持久性设 计就以处理所需的抽象对象为设计思想，如按照课程，内容，多媒体，文本等对象 来处理。系统对象设计图如下： 图5 电子备课系统持久性设计类图 对数据库的连接都是通过类d b u t i l 来处理的。由于几乎每一个持久性对象都要 用到个数据库连接，所以这里采用了设计模式中的单子( s i n g l e t o n ) 模式，使得 每个对象使用的数据库连接都是同一个对象。这样做的好处就是既能方便其他对象 使用，又能够减少系统中对象的个数，尤其是全局对象的个数，并使得对象资源的 释放比较完整。 从图中也可以清楚地看到系统素材库的结构。其中，m a t e r i a l 类是比较特殊的， j 6 津； 要 第二章系统没计 它不对数据库进行操作，而是对x m l 文件进行操作。对于每个课程，都有唯一对 应的一个x m l 结构文件，浚文件中根元素的任何子元素( e l e m e n t ) 都是一个素材 ( m a t e r i a l ) ，浚素材可以表示结构名，也可以是带有一个内容( c o n t e n t ) 的内容素 材。若x m l 文件中该元素的“i d ”属性值为0 ，即该素材只表示结构，起着承上 启下的作用。否则，该值表示该素材对应的内容在数据库中的i d 值。所以该类中 的一些操作都是以x m l 文件操作为基础。 2 3 2 视图( v i e w ) 设计 模型是应用对象，则视图是应用对象在屏幕上的表示。为了将视图清楚地表示 出来，必须视系统功能而定。本系统的功能实际上是围绕着素材库的建立和管理而 进行的设计。在u m l 中，利用用例来代表个系统或系统的一部分的行为，对一 组动作的序列进行描述。下面采用用例图( u s ec a s e ) 来描述系统的功能： i n c l u ! 咛”7a d ds u b j 日c t ，一、二二：一一 一一 、一， 、一，l 一一( f n c i u d e ， o e l e t es u b j e c t 彳e d l tsu b j e c t，一、 ， 一 j ，? u p d a t es u b j e c t ，：，多二一一一7 “t k n 。d q e v ：掣吵一 一、兰。：二= = ：竺啤二一一，、一，) 、一l 一 酬m 8 “。“ e d i tc o n t e n t i l ，c l u i ；。，一? 图6 教师电子备课系统用例图 图中，“e d i ts u b j e c t ”、“e d i tk n o w l e d g e v i e w ”、“e d i tc o u r s e ”和“e d i tc o n t e n t 四个用例是主用例，它们代表了系统的主要功能。其他的用例主要细化了主用例， 将主用例的功能进行了详述。 第二章系统设汁 控制器( c o n t r o l l e r ) 定义用户界面对用户输入的相应方式。本系统的控制主要 集中在对数据库数据和文件系统的一致性上，另外由于利用m i c r o s o f t n e t f r a m e w o r k 的i d e 可以轻松地设计出完美的窗口，通过窗口系统的事件处理功能就 可以来实现控制( c o n t r 0 1 ) 部分，所以不需要专门来实现控制器。 图7 和图8 分别显示了该系统的课程编辑界面和内容编辑界面。从图中可以清 晰地看到课程的树状结构。 图7 课程编辑界面示意图 第二章系统设计 3 1 技术概要 图8 内容编辑界面示意图 第三节远程教育系统 本系统系采用j a v a 语言，利用组件技术开发的w e b 应用程序。 j a v a 现在已经是最成熟、最常用的一种编程语言，它有三种不同的系统平台版 本，j 2 s e ，j 2 e e 和j 2 m e 。其中，j 2 s e 是所有j a 姒系统平台中最常用的一种，包 括一个运行环境和一组用于建立种类广泛的应用程序的a p i ，范围覆盖了从a p p l e t 到运行于不同系统平台的独立应用程序，还有用于各种企业应用的客户应用程序。 j 2 e e 是用于建立服务器应用程序的一种系统平台，它提供了一些与企业系统开发相 关的基础a p i ，使得开发的基于w e b 的企业分布式应用更强壮、更安全。j 2 m e 是 专用于微型设备建立应用程序的a p i 。 这里，我们采用j 2 e e 来构建我们的远程教育系统。j 2 e e 系统平台的思想是通 过一个基于组件的应用程序模型为分布式应用程序提供一个统一的标准。 - _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ - _ _ - _ _ _ _ _ - - - _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ h _ _ _ _ _ _ _ 一 第= 章系统设计 而与面向对象相比，组件技术进一步深化了抽象的层次。通过使用组件技术， 复杂的系统可以由任意多的具有结合性的小系统。每个组件都十分简单，从而可以 设计得十分完善，如果需要进行较大的改动，我们甚至可以重写某个组件。每个组 件可以实现一组紧密相关的功能，它们被认为是“自包含”的，与其他组件没有太 多的关联，并且在很高层次对接口进行抽象来减少关联性。组件可以被认为是实现 了一组接口的软件单元。 j 2 e e 为组件提供了一种可以管理的环境，所有j 2 e e