（计算机应用技术专业论文）网上教学系统的设计与实现.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 随着i n t e r a c t 的迅速发展，教育逐步走上了网络化的时代，现代远程教育就是随着现 代信息技术的发展而产生的一种新型教育形式，是构筑知识经济时代人们终身学习体系 的主要手段。现代远程教育具有传统教学模式无可比拟的优点，它创造了一种全新的教 学模式，打破了传统教学模式在时空上的限制，采用先进的教学手段和教学方法，可以 实现适合学生个体发展的教学。因此，这种与网络相结合的学习系统的开发与利用越来 越受到欢迎和重视。本研究工作的开展，主要是为了解决现实问题，满足当前应用需求， 同时积累系统开发研制的经验。 系统采用b s 体系结构，注重良好的可扩展性，采用模块化设计方法，将其划分为 网络课堂子系统，网上答疑子系统，网上作业子系统等功能模块，选择面向对象的、易 于扩展a s p 编程语言环境及s o ls e r v e r 数据库系统开发实现。文中重点讨论了基于a s p 的教学支持系统设计与实现过程中的主要关键技术的特点及其在系统中的应用。 本系统是属于数据库型a s p 应用程序系统，主要实现以下功能：常规教学过程中的 各项活动，包括授课、复习、作业和辅导答疑；系统特别注重教师与学生、学生与学生 在教学与学习过程中的充分交流和沟通：系统采用三层b s 模式开发，实现了瘦终端， 简化了客户端的开发与维护工作量。 总之，通过本文在比较各种基于a s p 的网上教学系统的基础上，研究了基于a s p 的 数据库开发中常用的主要技术及其实现方法和过程，并最终实现了一个具有一定实用价 值的基于a s p 的教学支持系统，解决了我们的当前应用需求，并为今后的进一步研究工 作奠定了基础。 关键词：软件工程；a s p ；b s 大连理工大学硕士学位论文 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fa n e t w o r ki n s t r u c t i o n a ls y s t e m a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ei n t e m e t , e d u c a t i o ni se n t e r i n gt h ea g eo fn e t w o r k m o d e md i s t a n te d u c a t i o n , an e we d u c a t i o nf o r md e v e l o p e db a s e do nt h em o d e r ni n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y , b e c o m e sam a i nw a yo f t h el i f e l o n gs t u d ys y s t e mi nt h ek n o w l e d g ee c o n o m i ca g e t h em o d e r nd i s t a n te d u c a t i o nh a ss o m eu n e x a m p l e da d v a n t a g e st h a nt h a to ft h et r a d i t i o n a l t e a c h i n gm e t h o d i tc r e a t e sab r a n - n e wt e a c h i n gm e t h o d ，b r e a k st h el i m i t a t i o no fs p a c ea n d t i m ei nt h et r a d i t i o n a lt e a c h i n gm e t h o d ，a n da d o p t st h ea d v a n c e dt e a c h i n gm e t h o d sa n dw a y s ， a n dt h e nc 俎- r i e so u tt h et e a c h i n gp u r p o s et h a ta d a p tt ot h ed e v e l o p m e n to fe v e r ys t u d e m i n d i v i d u a l t h e r e f o r e , d e v e l o p i n ga n du s i n gt h i sl e a r n i n gs y s t e mt h a tc o m b i n e sw i t ht h e i n t e m e ti sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ep o p u l a r t h ep u r p o s eo ft h i sw o r ki st os o l v et h ea c t u a l p r o b l e m ，t os a t i s f yt h er e c e n ta p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n t , a n dt oc o l l e c ts o m ee x p e r i e n c eo f s y s t e md e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c h t h es y s t e ma d a p t sb sa r c h i t e c t u r e , f o c u s e so ng o o de x p a n s i b i l i t y , a c c o r d i n gt ot h e m o d u l a rd e s i g n s ；i tc o u l db ed i v i d e di n t os o m ef u n c t i o n a lm o d u l a ri n c l u d i n gn e t w o r kc l a s s s u b s t e m , n e t w o r ka l l s w e rs u b s y s t e m , a n dn e t w o r kh o m e w o r ks u b s y s t e m i tc o u l db e r e a l i z e db yc h o o s i n go b j e c t - o f i e m a t i o n , e a s i l yd e v e l o p i n ga s pp r o g r a m m i n gl a n g u a g e e n v i r o n m e n ta n ds q ls e r v e rd a t a b a s es y s t e m t h ep a p e rf o c h s e so nt h ek e yt e c h n i c a l f e a t u r e sa n di t sa p p l i c a t i o ni nt h es y s t e m0 1 1t h eb a s i so fa s p st e a c h i n gs u p p o r t i n gs y s t e m d e s i g na n di t sc o u r s eo f r e a l i z a t i o n t h es y s t e mb e l o n g st od a t a b a s ea s pa p p l i c a t i o ns y s t e m ；i tc o u l dr e a l i z et h ef o l l o w i n g f u n c t i o n s ：i tc o u l di m p l e m e n tv a r i o u sa c t i v i t i e si nr e g u l a rt e a c h i n gi n c l u d i n gt e a c h i n g ， r e v i s i o n , h o m e w o r ka n da n s w e r i n gt h eq u e s t i o n s ；i tf o c u s e so nt h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e n t e a c h e r sa n ds t u d e n t s ，b e t w e e nt h es t u d e n t si n t h ec o u l s eo ft e a c h i n ga n ds t u d y i n g ；i t m i n j m i z e si t st e n n i n a la n dr e d u c e st h ew o r ko fd e v e l o p m e n ta n dm a i n t e n a n c cb yd e v e l o p i n g w i t ht h r e el a y e r so f b s i naw o r d , o nt h eb a s i so fc o m p a r i s o na m o n gag r e a tv a r i e t yo ft e a c h i n gs u p p o r t i n g s y s t e m s ，d i s c u s s e st h em a i nt e c h n i q u e so fd a t a b a s ed e v e l o p m e n tb a s e do na s p , e x p a t i a t e so n t h ei m p l e m e n t a lw a yo f t e a c h i n gs u p p o r t i n gs y s t e mw h i c hh a sb e e ni m p l e m e n t e d t h es y s t e m s a t i s f i e so i u p r e s e n tr e q u i r e m e n t , a n de s t a b l i s h e st h eb a s i so f t h ef u r t h e rw o r ki nf u t u r e 。 k e yw o r d s ：s o f t w a r ee n g i n e e i n g ；a s p ：b s - i i i - 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：亟鹾至鱼日期：垄z f 立 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工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，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：3 玺曲 导师签名：挞! 益篓、 丑年月l o e t 大连理工大学硕士学位论文 引言 从2 0 世纪9 0 年代以来，i n t e m e t 逐步走上信息时代的历史舞台，它为人们提供了 一种崭新的信息交流方式。同时，也随着信息技术、网络技术和多媒体技术的飞速发展， 网络与教育的有机结合逐步成为教育领域的一种发展趋势。在方兴未艾的大潮中，谁把 握了前沿的信息，谁就把握了未来，谁开创了面向未来的现代教育体系，谁将具有持续 发展的能力! 在网络的推动下，教育也走上了信息化的时代。从单机的c a i 、i c a i 、卫星电视、 多媒体到教育网络，这无不说明整个教育界都在努力地运用各种最新的信息技术手段来 优化教育与教学过程。在这样的需要下，以i n t e m e t 和多媒体为标志的现代远程教学就 以一种全新的教学形式呈现在了世人面前。它作为一种新型的教学模式，将最大限度利 用现有教育资源，它是实现教育的大众化、现代化、终身化和国际化的新型教育形式。 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形式，是构筑知识 经济时代人们终身学习体系的主要手段。我国真正意义上的现代远程教育是从1 9 9 8 年9 月教育部批准清华大学、湖南大学、浙江大学、北京邮电大学作为现代远程教育首批试 点高校开始的。现代远程教育具有传统教学模式无可比拟的优点，它创造了一种全新的 教学模式，打破了传统教学模式在时空上的限制，采用先进的教学手段和教学方法，可 以实现适合学生个体发展的教学。因此，这种与网络相结合的学习系统的开发与利用越 来越受到世界各国的广泛重视。 任何软件系统要想获得较好的质量和较高的开发效率都必须遵循软件开发的一般 规律。开发一项系统工程所涉及的技术面较广，特别是此类与教学相关的系统，除了相 关课程专业知识，还必须掌握各类实现技术，需要考虑的问题也较多，使软件开发的工 作量加大，开发周期加长，需要提供一种手段来控制整个开发进程，以提高开发的成功 率。由于教学对象的变更，经常需要增加或修改部分功能，维护量大，因此要求软件系 统的可维护性高。另外，为了尽量减少系统开发与维护人员的交接闯题，避免无形的浪 费，该软件系统必须具有较高的可读性。这就需要软件工程来有效合理地组织整个软件 开发过程，这是一种指导软件开发的一种工程思想，软件工程的思想和原则可以明显提 高软件的可靠性、可维护性及软件开发的成功率，是解决以上问题的有效方法。 本文就是在软件工程的思想和原则的基础上分析设计了一套网上辅助学习系统，以 此来探讨相关实现技术。 网上教学系统的设计与实现 1 概述 1 1 软件工程 软件工程【1 】是计算机学科中一个年轻且充满活力的研究领域。自2 0 世纪5 0 年代至 2 0 世纪7 0 年代初，软件开发仅仅是一种小作坊式的编程工作，而程序设计仅仅是一种 艺术性的个人行为。在当时训练有素的程序员大多数还处于“技艺”式的工作状态。他 们不用框图和解释，能熟练地写出几百行程序代码，并很快在机器上调试通过。为了减 少计算机的时空开销，他们创造并使用了许多令人惊叹的技巧。他们熟悉程序的全部操 作和结构。当测试或用户使用时出现问题，他们可以另起炉灶，重新做一遍。然而，工 业、商业、科学技术和国防等部门随着计算机硬件的迅速发展，计算机的应用深入到了 各部门，而且这些部门对计算机软件功能的需求越来越高；越来越复杂，往往有几万、 几十万、甚至儿百万行代码。完成这样一个系统，在一定时间内，由一个人或几个人的 智力和体力是承受不了的。由于软件是逻辑、智力的产品，盲目增加软件开发人员并不 能成比例地提高软件开发能力。相反，随着人员数量的增加，人员的组织、协调、通信、 培训和管理等方面的问题将更为严重。人们在大型软件项目开发面前显得力不从心，一 些公司或团体承担的大型软件开发项预算经常超支。经常出现软件交货时间经常延迟， 软件质量差、可移植性差、维护困难，两个类似的软件很少能够重用等等。并且在软件 维护过程中很容易引起新的错误。这就是“软件危机”【2 】。一般来说，工业界为维护软 件支付的费用占全部的硬件费用和软件费用的4 0 一7 5 。许多重要的大型软件项目开 发如i b m 0 5 3 6 0 和世界范围的军事命令和控制系统，在耗费了大量的人力和财力后不 得不宣布失败。软件危机达到了令人难以容忍的地步。人们从软件危机的种种表现中可 以发现软件危机的原因团： ( 1 ) 用户对软件需求的描述不精确，可能有遗漏、有二义性、有错误，甚至在软件 开发过程中，用户还提出修改软件的功能、界面、支撑环境等方面的要求。 ( 2 ) 软件开发人员对用户需求的理解与用户本来愿望有差异，这种差异必然导致了 开发出来的软件产品与用户要求不一致。 ( 3 ) 大型软件项目需要组织一定的人力共同完成，多数管理人员缺乏开发大型软件 系统的经验，而多数软件开发人员又缺乏管理方面的经验。此类人员的信息交流不及时、 不准确，有时还会产生误解。 ( 4 ) 软件项目开发人员不能有效地、独立自主地处理大型软件的全部关系和各个分 支，因此容易产生疏漏和错误。 大连理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 缺乏有力的方法学和工具方面的支持，过分地依靠程序设计人员在软件开发过 程中的技巧和创造性，加剧了软件产品的个性化。 通过对软件危机的分析，人们开始探索用工程的方法进行软件生产的可能性，即用 现代工程的概念、原理、技术及方法进行计算机软件的开发、管理、维护和更新。于是 计算机科学技术的一个新领域“软件工程”诞生了。在1 9 6 8 年秋季，n a t o ( 北约) 的科技委员会召集了近5 0 名一流的编程人员、计算机科学家和工业界巨头，讨论和制 定摆脱“软件危机”的对策。在那次会议上第一次提出了软件工程( s o f t w a r e e n g i n e e r i n g ) 这个概念【4 j 软件工程是一门研究如何用系统化、规范化、数量化等工程原则和方法去进行软件 的开发和维护的学科。它采用工程的概念、原理、技术和方法来开发与维护软件，把经 过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好技术方法结合起来。 经过近2 0 年的软件工程实践，国际上己经形成了多种较为成熟的软件工程方法， 为系统开发提供了整套提高效率的途径，并使所开发的系统具有良好的结构及较高的 可靠性、复用性和可维护性。 早期个体化的软件开发方法。使得软件开发通常是一个在人们头脑中进行的隐含过 程，除了程序清单之外，没有其他文档资料保存下来。从控制论的角度来看，这种个体 化的软件开发过程完全是一个黑盒子，仅有一个输入：软件开发任务；一个输出：完成 的软件包。而对其内部的状态一无所知。这样的软件开发系统是一个不可观、不可控的 系统。 解决这个问题的办法就是改造这个系统，设置系统状态观测点，增加一些反馈环节， 使该系统可观、可控。 软件工程学【5 】的基本思想就是将软件当作一种工程产品来处理，从时间角度对软件 开发和维护的复杂问题进行分解，把软件生命的漫长周期依次划分为若干个相对独立的 阶段，并给每个阶段赋予明确而有限的任务。从控制论的角度来说，这种思想就是在改 造原有系统，设置系统状态观测点和系统控制点，以便了解当前所处的状态和控制系统 的状态。另外，软件工程在每个阶段结束时都进行严格的技术审查和管理审查，这实际 上就是在比较当前状态与预想状态的差别，并根据这些差别来反馈调整该阶段的设计。 软件开发的一个共识，是把一个大的项目划分成一些小的模块，再把小的模块划分成更 小的模块。如果这些小模块是独立的( 或者原来就是一个独立的项目) ，那么软件工程至 少可以提高它的重用性。 网上教学系统的设计与实现 1 2 基于i n t e m e t 的教育体制 当前以多媒体和i m e m e t 为标志的信息技术革命必将引起教育领域的深刻变革，使 教育体制和教学模式产生重大飞跃。换句话说，在基于i n t e m e t 的教育网络的基础上进 一步与多媒体相结合，将发展出一种能适应本世纪教育要求的全新的教育体制与教学模 式。 基于i n t e m e t 的教育网络中的教育体制不受时间、空间和地域的限制，通过计算机 网络可扩展至世界的每一个角落，这是真正意义上的开放学校。在这种教育体制下， i n t e r n e t 与学习完全融为一体，每个人都可以在任何时间，任意地点通过网络自由地学 习、工作或娱乐，这是真正意义上的自主学习和毕生都可以享用的终身教育。在这种教 育体制下，每一个人都有可能得到该学科第一流老师的指导，都可以阅览世界上最著名 的图书馆的藏书，甚至拷贝下来，都可以从世界上的任何角落获取到最新的信息和资源。 在基于第二代i n t e m e t 的教育网络即多媒体教育网络中，所有这些都可以在瞬间完成。 世界上的每一个公民都能享受到这种高质量的教育，这是真正意义上的全民教育。 1 3 传统教学模式的弊病及网络教学的优势 教育是一种上层建筑，它的形式一定与当时的生产力相适应。传统的教学模式基本 上是以教师教、学生学的以教师为中心的教学模式；作为向成人或者能进入学校校门的 学生进行的教学也是沿用这种教学模式，只是为了他们的方便，采用晚间上课或半日制 等形式；到了6 0 年代以后，广播电视大学的教学方式使教师的讲课可以多次重复播放， 而学生也不一定要到教室去听讲，人为地提高了教学的效率，但这种教学方式仍然是单 向的以教师为主的教学模式。 其严重弊病则是：完全由教师主宰课堂，全部教学设计理论都是围绕如何“教”而 展开，很少涉及学生如何“学”的问题，忽视了学生的认知主体作用，不能快速、有效 地进行信息的反馈。这种以教师为中心，教师利用讲解、板书和各种媒体作为教学的手 段和方法向学生传授知识；学生则在很大程度上被动地“齐步走”接受教师传授知识的 课堂教学模式不利于学生知识的接受和消化。按这样的理论设计的课堂教学的学生参与 教学活动的机会少，学生的主动性、积极性很难发挥，不利于学生的个性培养，也不利 于对良劳不齐的学生进行个性化教育，不利于具有创新思维和创新能力的创造型人材的 成长( 按这种结构培养出的绝大部分是知识应用型人材而非创造型人材) 。江泽民同志在 9 8 年的一次讲话中也指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动 力一个没有创新能力的民族难以屹立于世界先进民族之林”。 如今处在一个日新月异的知识爆炸的时代，这种传统的“一刀切”教学模式己满足 大连理工大学硕士学位论文 不了学生求知的欲望，统一设计的教学计划和按学科体系组织的知识结构己不适应需求 不一的学生，教学内容的设置应针对个性不一或者知识层次不一的学生的特征而设计。 因此，在教学中，对于能够自我控制学习进程、能够进行自我反馈和自我判断、能够自 主集中注意和保持明确目的、能够自我激励的学习者来说，可以采用个别化学习或自主 学习的教学方式；而对于白控能力差、缺乏进行自我反馈和自我判断、自我激励能力的 学习者来说，采用协作化教学或集中化教学的效果会比较好。这就需要现代教育能提供 各种灵活方便的教学方式来满足这种需求，能实现班级集中教学和个别化教学的有机结 合，从而适应不同学生的不同学习需要和要求。 应运而生的网络教学完全打破了传统课堂授课的模式，它成为教学的辅助工具，它 改变了传统教学中教师与学生之间的关系，教师从知识的传授者和教学的组织者转变为 学习的帮助者和引导者，学生转变为学习过程的主体，从而形成了一种全新的学与教关 系。教学的网络化，多媒体化已经成为现代教育的一大特征，多媒体与网络教学代表了 现代教育的一个发展方向。网络上丰富的学习资料是学生课堂学习的补充与延伸，网络 还提供给学生公共的和个人的空间，这种形式使学生可以在任一时间自由地选择不同知 识层次的学习内容，以便对自己查漏补缺。因此，网络技术和教育的相结合，使学生在 和谐的环境里充分实现学生的主体性地位，获取，调控，处理，反馈信息的及时性，人 与人之间的合作性，构建起全新的课堂教学模式己成为必然。 1 4 国内外远程教学发展现状 远程教学是克服教学资源不足的有效途径，是实现终身教育的最佳手段。因此，发 达国家十分重视远程教学的建设，远程教学在这些国家己十分普及。据世界经合组织研 究资料显示，到目前为止，世界上己经有l o o 多个国家和地区开展了远程教育，远程教 育己成为国际教育发展的共同趋势i 6 j 。 ( 1 ) 美国2 0 世纪7 0 年代末期，美国构建了信息高速公路，开创了数字化信息的 基础，这为美国9 0 年代以后的以计算机和网络为主体的现代远程教育铺平了道路。美 国是目前远程教育培训规模最大的国家。4 4 的高等学校向全社会提供各种远程教育， 接受远程高等教育的学员约占全日制在校学员3 2 ，此外，还有2 1 的高校计划在今后3 年内开展远程教育。近年来美国高校远程教育课程建设快速发展，达到了5 4 万种。其 中本科课程3 5 万种，研究生课程1 4 万种，非学历学位课程5 0 0 0 种。虚拟大学的办 学模式。所有的教学活动和教育管理是通过现代教育技术实现的，现代教育技术几乎成 为学员唯一获取知识的手段。 目前美国约有8 0 所大学允许通过网络学习考试获得学位。课程已覆盖了各主要学 网上教学系统的设计与实现 科。例如，美国国家技术大学开放的化学工程、桥梁工程、工商管理等1 6 门课程：威士 康辛大学开设的商业、文学、教育、图书馆和社会科学5 个门类1 7 门课程；加拿大西 蒙福莱士大学开设的地理学、历史学和心理学等2 8 门课程；英国开放大学开设的数学、 农业、结构工程等1 1 门课程等等。 ( 2 ) 英国英国的开放大学是一种面向全社会、全世界的全方位开放的大学。实行免 试入学，实行学历教育和终身教育相结合的办学机制，采用学分。从小学教育到高等教 育、研究生教育，每个层次的教学内容都应有尽有。开放大学的教学以网络为基础，采 用多媒体教学环境，应用c a i 课件。为了保证质量，开放大学还提供了一系列辅助教学 体系，比如学科和课程结构体系，多媒体教材体系、质量保证体系和学员自主体系等。 ( 3 ) 澳大利亚澳大利亚是世界上最小的陆洲和最大的岛屿，以拥有世界一流的畜牧 业而享有“骑在羊背上的国家”的美誉。但是，近年来澳大利亚人更愿意接受，认为他 们是生活在网络上的国家，因为澳大利亚使用网络的人很多，而最让澳洲人感到自豪的 是，他们具有世界一流的、建立在网络上的、满足不同教育层次需求的现代远程教育系 统。澳大利亚的远程教育系统为澳洲人提供了方便、灵活、开放、适用的终身学习和培 训服务的学习环境。澳大利亚教育机构设有一流的提供远程教育的丁a f e 学院。在澳 大利亚6 个州和2 个领地共有8 5 个t a f e 学院和1 1 3 2 个校区。2 0 0 0 年，全澳洲共有 1 3 0 万人参加t a f e 学习，占全国总人口的7 1 9 。t a f e 把学历教育与岗位培训结合 到一起，突破了传统的一次性教育的局限，建立了“学习一工作一再学习一再工作” 的多循环终身教育模式，使澳大利亚职业教育更贴近社会需求，更有效地服务于澳大利 亚的经济发展和社会进步。 ( 4 ) 日本1 9 9 5 年2 月，由总理大臣为部长的高度信息化社会推进本部，推出了“推 进高度信息化社会的基本方针”。日本文部省根据这个方针，制定了具体对策，同时指 出在教育、学术等方面应用多媒体计算机是基本国策。 由于某种原因，远程教育在我国起步较晚。我国首次覆盖全国的计算机互联网络 c e r n e t 是1 9 9 5 年投入使用，但发展相当迅速。目前从网上可查到的信息和各院校开 放的对外服务情况看，清华大学、北京大学、上海交通大学、华南理工大学、中国人民 大学和湖南大学等大多数高校己陆续在网上设立了自己的电子教室。但与西方发达国家 相比，在开出课程种类、课程内容质量上还有一定的距离。 这些远程教学系统采用计算机网络、多媒体技术等多项先进技术，传送教师授课内 容，加强交互手段，使学生可以随时随地方便地共享各地的优势教育资源和相关的学习 资料，有利于学生主动发现知识、探索知识、掌握知识，取得了良好的教学效果。近年 来，卫星通信技术发展也较快，清华大学、北京邮电大学、湖南大学等将数字卫星压缩 一6 大连理工大学硕士学位论文 技术和异步传输模式技术开始应用于远程教学，也取得了良好的效果。 从目前我国远程教学开展情况分析，远程教学方式虽然在一定程度上打破了教学活 动的时空局限，但学生仍然需要在指定的时间到特定地点去听课，并没有真正实现学生 根据自身情况，随时随地自主进行学习。就这点而言基于i n t e m e t 的远程教学方式更具 优势。基于i n t e m e t 的远程教学系统在国内外己有不少实例，但这种教学方式也存在着 以下一些急需解决的问题： ( 1 ) 如何组织教学内容以体现知识的层次结构 目前，大多数远程教学系统多以呈现教学材料为主，只起到“知识展示”的效果， 并没有真正作到为教学服务。学生学习这些教学材料，容易迷失。远程教学系统中的教 学内容应用按照知识的层次结构加以表示，并且，教学系统应提供良好的人机接口和导 航机制，以便学习者快速、高效地学习和掌握所需的内容。 ( 2 ) 如何实现“因材施教” 目前，大多数远程教学系统缺少必要的交互手段，缺乏对用户学习的指导，用户学 习的自主性不强，不会根据学习者知识层次、接受能力的不同自动调整学习策略，没有 真正实现“因材施教”。 ( 3 ) 如何避免远程教学系统的重复建设，提高系统的可重用性 目前，建成的远程教学系统之间往往相互独立，没有真正实现教学资源共享与优势 互补，造成系统的重复建设。系统的可重用性、可扩展性较差。 1 5 课题的提出与课题的特点 随着高等教育改革的不断深化，高校教学手段和教学方法都有了很大改进。近几年 各高校越来越多地使用大屏幕投影教室和多媒体网络教室，电子教材和电子讲稿在教学 中也得到了广泛的应用。先进教学手段和方法的使用增加了课堂容量，减少了教学时数， 提高了上课时效，这是现代化教学的一大进步。然而，新的教学方式也产生了新的问题， 如果这些问题得不到很好的解决，将直接影响现代教学手段所带来的益处。因此，如何 在利用现代化的教学手段，加大课堂容量，加快教学节奏的同时，使学生更好地更深刻 地掌握教学内容，成为高校教育改革应该研究的问题。 网络技术的飞速发展，特别是i n t e r n e t 技术的广泛应用，为高校的教育方式和方法 带了来新的思路。针对现代化教学手段带来的问题，我们提出了充分利用网络信息共享 和高速快捷的特点，在课堂教学之外，搞好网上辅助教学的解决方法。网上辅助教学， 可以合理地分配有限的教师资源，使学生充分利用网络资源，获取更多的信息，大大拓 宽知识的获取渠道。 网上教学系统的设计与实现 本文认真分析了远程教学发展现状。针对基于a s p 的远程教学方式进行了深入探 讨，采用b s 模式，选用s q l 作为后台数据库，a s p 作为前台的开发工具，并将软件 工程相关理论应用于整个系统开发过程中，结合现有的设备条件和具体的实际情况，在 需求分析的基础上实现对a s p 技术与数据库技术的整合应用，进而开发了基于a s p 的 网上辅助学习系统。该系统采用计算机网络技术、通信技术、多媒体等技术，提供了个 别化教学模式、协作型学习模式以及教师辅导模式三种教学模式。该系统具有良好的交 互性，根据项目的功能需求，系统从总体上可以分为三个子系统：网络课堂子系统；网 上答疑子系统；网上作业子系统。这些子系统的建立为学生营造了自主学习的环境，使 学生真正成为学习的主体。 各个子系统产生的数据反映了教学效果，为教师下一阶段的教学提供了导向。本文 讨论的系统具有以下特点： ( 1 ) 本系统采用了流行的b s 三层结构开发应用系统。典型的b s 三层结构由数据 管理层( s e r v e r ) 和用户界面层( c l i e n t ) 及中间件( m i d d l c w a r c ) 构成，这种分层的思想令系 统的层次更加清晰，每个层次的功能相对单一，每个层次都相对有规律可循。系统的可 移植性、可维护性、可扩展性得到了很大程度的提升。 ( 2 ) 本系统为增强交互性、营造自主学习环境开发了网络课堂子系统、网上答疑子 系统、网上作业子系统多个子系统。各子系统的设计充分体现了远程教学思想，基本上 达到了情景化教学，学生自主控制学习的目的。 大连理工大学硕士学位论文 2 分布式应用系统的现状 纵观人类计算枫的发展历史，每隔十年至十五年，信息、产业就会发生周期性的变 革，1 9 5 0 年至1 9 7 0 年期间，主要采用大型主机一终端的体系结构，应用系统则采用单 一、集中的方式为用户提供资源共享服务。8 0 年代初期，开放系统与关系型数据库管理 系统被大量采用，有别于集中式系统，应用程序逻辑分散在主从两端。随着w i n d o w s 的普及，9 0 年代则是图形化的应用时代，c l i e n f f s e r v e r 体系结构也被广泛采用。9 0 年代 后期，信息产业出现了分布式对象技术，应用程序可以分布在不同的系统平台上，通过 分布式技术实现异构平台闻对象的相互通信。将企业己有系统集成于分布式系统，可以 极大地提高企业应用系统的扩展性。9 0 年代末出现的多层分布式应用【7 】进一步简化应用 系统的开发指明了方向。 目前国内外的各类系统较多，从结构上来看，主要是客户机服务器结构 ( c l i e n t s e r v e r ) 和浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ) 结构1 8 】。 2 1c s 结构与b s 结构 2 1 1c s 结构 c s ( c l i e n t s e r v e r ) 结构，即大家熟知的客户机和服务器结构。它是软件系统体系 结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到c l i e m 端和s e r v e r 端来实现，降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是c l i e n t s e r v e r 形式的 两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的w e b 应用发展，w e b 和c l i e n t s e r v e r 应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件；因此，内部的和外部 的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的 应用系统。这也就是目前应用系统的发展方向。 传统的c s 体系结构虽然采用的是开放模式，但这只是系统开发一级的开放性，在 特定的应用中无论是c l i e n t 端还是s e r v e r 端都还需要特定的软件支持。由于没能提供用 户真正期望的开放环境，c s 结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的 软件，加之产品的更新换代十分快，己经很难适应百台电脑以上局域网用户同时使用。 而且代价高，效率低。 2 1 。2 b s 结构 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 构1 9 j 即浏览器和服务器结构。就是只安装维护一个服务器 ( s e r v e r ) ，而客户端采用浏览器( b r o w s e ) 运行软件。它是随着i n t e m e t 技术的兴起，对 网上教学系统的设计与实现 c s 结构的一种变化和改进。主要利用了不断成熟的w w w 浏览器技术，结合多种s c r i p t 语言( u b s c r i p t ，j a v a s c d p t ) 和a c t i v e x 技术，是一种全新的软件系统构造技术。b s 三 层体系结构采用三层客户服务器结构，在数据管理层( s e r v e r ) 和用户界面层( c l i e n t ) 增 加了一层结构，称为中间件( m i d d l e w a r e ) ，使整个体系结构成为三层。三层结构是伴随 着中间件技术的成熟而兴起的，核心概念是利用中间件将应用分为表示层、业务逻辑层 和数据存储层三个不同的处理层次。三个层次的划分是从逻辑上分的，具体的物理分法 可以有多种组合。中间件作为构造三层结构应用系统的基础平台，提供了以下主要功能： 负责客户机与服务器、服务器与服务器间的连接和通信；实现应用与数据库的高效连接： 提供一个三层结构应用的开发、运行、部署和管理的平台。这种三层结构在层与层之间 相互独立，任何一层的改变不会影响其它层的功能。这样就大大简化了客户端电脑载荷， 减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本( t c 0 1 【1 0 1 在b s 体系结构系统中，用户通过浏览器向分布在网络上的许多服务器发出请求， 服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器。而其余如数据请求、 加工、结果返回以及动态网页生成、对数据库的访问和应用程序的执行等工作全部由 w e bs e r v e r 完成。随着w i n d o w s 将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构己成为当今 应用软件的首选体系结构。显然b s 结构应用程序相对于传统的c s 结构应用程序是一 个非常大的进步。 b s 结构的主要特点是分布性强、维护方便、开发简单且共享性强、总体拥有成本 低。以目前的技术看，局域网建立b s 结构的网络应用，并通过i n t e m e t i n t r a n e t 模式下 数据库应用，相对易于把握、成本也是较低的。它是一次性到位的开发，能实现不同的 人员，从不同的地点，以不同的接入方式( 比如l a n 。w a n 。i n t e m e t i n t r a n e t 等) 访i c t 和操作共同的数据库：它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安 全，b s 架构的管理软件更是方便、快捷、高效。 2 1 3 管理软件主流技术 管理软件技术的主流技术与管理思想一样，也经历了三个发展时期。首先，界面技 术从上世纪d o s 字符界面到w i n d o w s 图形界面( 或图形用户界面g u i ) ，直至b r o w s e r 浏览器界面三个不同的发展时期。其次，今天所有电脑的浏览器界面，不仅直观和易于 使用，更主要的是基于浏览器平台的任何应用软件其风格都是一样的，使用人对操作培 训的要求不高，而且软件可操作性强，易于识别；再者，平台体系结构也从过去单用户 发展到今天的文件服务器( f s ) 体系、客户机服务器( c s ) 体系和浏览器服务器( b s ) 体系。 大连理工大学硕士学位论文 2 2c s 与b s 之优劣 和b s 是当今世界开发模式技术架构的两大主流技术。c s 是美国b o r l a n d 公司最 早研发，b s 是美国微软公司研发。目前，这两项技术以被世界各国所掌握，国内公司 以c s 和b s 技术开发出产品也很多。这两种技术都有自己的优势和劣势e l l , 1 2 1 2 2 1c s 架构软件的优势与劣势 ( 1 ) 应用服务器运行数据负荷较轻。最简单的c s 体系结构的数据库应用由两部分 组成，即客户应用程序和数据库服务器程序。当需要对数据库中的数据进行任何操作时， 客户程序就自动地寻找服务器程序，并向其发出请求，服务器程序根据预定的规则做出 应答，送回结果，应用服务器运行数据负荷较轻。 ( 2 ) 数据的储存管理功能较为透明。在数据库应用中，数据的储存管理功能是由服 务器程序和客户应用程序分别独立进行的，前台应用可以违反的规则，并且通常把那些 不同的( 不管是已知还是未知的) 运行数据，在服务器程序中不集中实现，麻烦的事情都 交给了服务器和网络。在c s 体系下，数据库不能真正成为公共、专业化的仓库，它受 到独立的专门管理。 ( 3 ) 是高昂的维护成本且投资大一这是c s 结构的劣势。首先，采用c s 架构，要 选择适当的数据库平台来实现数据库数据的真正“统一”，使分布于两地的数据同步完 全交由数据库系统去管理，但逻辑上两地的操作者要直接访闯同一个数据库才能有效实 现，有这样一些问题，如果需要建立“实时”的数据同步，就必须在两地间建立实时的 通讯连接，保持两地的数据库服务器在线运行，网络管理工作人员既要对服务器维护管 理，又要对客户端维护和管理，这需要高昂的投资和复杂的技术支持，维护成本很高， 维护任务量大。 2 2 2s s 架构软件的优势与劣势 ( 1 ) 维护和升级方式简单。目前，软件系统的改进和升级越来越频繁，b s 架构的 产品明显体现着更为方便的特性。b s 架构的软件只需要管理服务器就行了，所有的客 户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护。所以客户机越来越“瘦”，而服务器越来 越“胖”是将来信息化发展的主流方向。今后，软件升级和维护会越来越容易，而使用 起来会越来越简单，这对用户人力、物力、时间、费用的节省是显而易见的，惊人的。 因此，维护和升级革命的方式是“瘦”客户机，“胖”服务器。 ( 2 ) 成本降低，选择更多。大家都知道w i n d o w s 在桌面电脑上几乎一统天下，浏览 器成为了标准配置，但在服务器操作系统上w i n d o w s 并不是处于绝对的统治地位。现在 的趋势是凡使用b s 架构的应用管理软件，只需安装在服务器上即可，而且安全性高。 网上教学系统的设计与实现 所以服务器操作系统的选择是很多的，不管选用那种操作系统都可以让大部分人正常使 用。 ( 3 ) 应用服务器运行数据负荷较重。由于b s 架构管理软件只安装在服务器端 ( s e r v e r ) 上，网络管理人员只需要管理服务器就行了，用户界面主要事务逻辑在服务器 ( s e r v e r ) 端完全通过w w w 浏览器实现，极少部分事务逻辑在前端( b r o w s e r ) 实现，所 有的客户端只有浏览器，网络管理人员只需要做硬件维护。但是，应用服务器运行数据 负荷较重，一旦发生服务器。崩溃”等问题，后果不堪设想。因此，许多单位都备有数 据库存储服务器，以防万一。 2 3c s 与b s 的区别 c l i e n t s e r v e r 是建立在局域网的基础上的，b r o w s e r s e r v e r 是建立在广域网的基础上 的。 ( 1 ) 硬件环境不同【l l 】 c s 一般建立在专用的网络上，小范围里的网络环境，局域网之间再通过专门服务 器提供连接和数据交换服务。 b s 建立在广域网之上的，不必是专门的网络硬件环境，例如电话上网，租用设备， 信息自己管理，有比c s 更强的适应范围，一般只要有操作系统和浏览器就行。 ( 2 ) 对安全要求不同 c s 一般面向相对固定的用户群，对信息安全的控制能力很强。一般高度机密的信 息系统采用c s 结构适宜，可以通过b s 发布部分可公开信息。 b s 建立在广域网之上，对安全的控制能力相对弱，面向是不可知的用