（计算机软件与理论专业论文）基于j2ee的远程教学系统的设计与实现.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 i 、随着互联网的发展，远程教学系统的应用越来越广泛。论文以汇编语言课程 的要求为基础，设计实现了基于j 2 e e 平台的远程教学系统，包括授课、测试、答 疑、讨论等教学环节，支持k o d 模式的远程自主学习。j 通过分析, 1 2 e e 平台标准的客户层、w e b 层- = 、业务逻辑层和企业信息系统层的 特点，提出了应用扩展的混合多层架构实现远程教学综合系统框架的总体设计方 案。( 该方案采用两层遗留应用设计授课环节的远程课件子系统；采用基于b s 架构 应用设计测试环节的远程自测子系统；采用三层和四层架构设计答疑、讨论环节 的综合答疑子系统。土 远程课件子系统应用网络矢量动画工具f l a s h 实现。支持简单的汇编程序单 步或自动运行演示功能，并针对各节设计了相关主题。本子系统作为j 2 e e 平台的 遗留应用集成到远程教学综合系统中。 远程自测子系统应用j a v a 及s o c k e t 通信技术来实现。佗提供了全计算机化的 客观题测试功能，并且可根据受测学生的答题情况以自适应方式动态随机地出题， 还提供了学生测试情况等测试信息的反馈和统计以及题库的动态更新等功能。 综合答疑子系统应用j 2 e e 的混合多层架构以及j s p 、s e r v l e t s 和e j b 等技术实 现了实时讨论、异步交流、即时自测和资料查询等功能。聊天室式的实时讨论使 师生可以进行实时的课程讨论。b b s 式的异步交流则提供了一个异步讨论的环境。 郎日t 自测使得学生可以根据自己的需要随时进行自测。资料查询方便了学生对相 关的课程资料进行查询。最后，还对智能化的自动答疑机进行了比较详细的分析 和设计。4 【关键字】远程教学；远程课件；远程测试；远程答疑；j 2 e e ；汇编语言 _ _ _ _ 一一一 i 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ea p p l i c a t i o n so fr e m o t ee d u c a t i o na r eu s e dw i d e l yw i t hd e v e l o p i n g o ft h ei n t e r n e t t h i sp a p e rd e s i g n e da n di m p l e m e n t e dar e m o t ee d u c a t i o n s y s t e mb a s e do nt h ep l a t f o r mo fj 2 e et os a t i s f yt h er e q u i r e m e n t so ft h e c o u r s eo na s s e m b l el a n g u a g e t h i ss y s t e mc a i ls u p p o r tt h er e m o t es t u d yi n t h ek o dm o d ea n di n c l u d e st h ep r o c e s s e so ft h ec o u r s e ，s u c ha st e a c h i n g ， t e s t i n g ，q u e s t i o n - a n s w e r i n g ，d i s c u s s i n g ，a n de t c t h i s p r o j e c td e s i g n e d a n d i m p l e m e n t e d t h er e m o t ee d u c a t i o n s y n t h e s i z e df r a m e w o r kw h i c he m p l o y e dt h ee x t e n d e dm u l t i t i e ra r c h i t e c t u r e b a s e do nt h es t a n d a r dj 2 e ep l a t f o r mi n c l u d e st h ec l i e n tt i e r ，w e bt i e r ， b u s i n e s sl o g i ct i e ra n de n t e r p r i s ei n f m a r i o ns y s t e mt i e r w eu s e dt h e 2 一t i e r l e g a c yt oi m p l e m e n tt h er e m o t ec o u r s e w a r e ，t h eb sa p p l i c a t i o nt o m er e m o t et e s t i n gs u b s y s t e m a n dt h e3 - t i e ra n dt h e4 - t i e ra p p l i c a t i o n s ：ot h es y n t h e s i z e dq u e s t i o n a n s w e r i n gs u b s y s t e m t h ec o u r s e w a r ed e s i g n e dw i t hf l a s h ，at o o lf o rt h ev e c t o ra n i m a t i o n s ( ) nt h ei n t e r n e t i tc a ni l l u s t r a t et h es i n g l eo ra u t o r u np r o c e s so fa s i m p l ea s s e m b l el a n g u a g ep r o g r a m ，a n dd e s i g n e at h er e l a t e ds u b j e c tf o r e v e r ys e c t i o n t h i ss u b s y s t e mi n t e g r a t e di n t ot h er e m o t ee d u c a t i o ns y s t e m u sa l e g a c yo nt h ej 2 e ep l a t f o r m a n dt h er e m o t et e s t i n gs u b s y s t e mp r o g r a m m e dt h es o c k e tw i t ht h ej a v a 】to f f e r e dt h eo b j e c t i r et e s to nt h ec o m p u t e rf u l l y ，a n dc a ns u p p l yt h e q u e s t i o n sd y n a m i c a l l ya n dr a n d o m l yw i t ht h ea u t o a d a p t a t i o nm o d ea c c o r d i n g 10t h em a r k so ft h es t u d e n t s i tc a nc o l l e c ta n df e e d b a c kt h er e s u l t so f t h et e s t i n g ，a n dc a nu p d a t et h et e s t1 i b r a r i e sd y n a m i c a l l y t h e q u e s t i o n a n s w e r i n gs u b s y s t e mf u l f i l i e d t h er e a l t i m ea n dt h e e s y n c h r o n o u sd i s c u s s i o n s ，t h ei n s t a n ts e l f t e s t i n ga n dt h ed a t u m q u e r y i n g t yp r o g r a m m i n gw i t ht h ej s p ，s e r v l e t sa n de j b t h er e a l t i m e a n dt h e t , s y n c h r o n o u sd i s c u s s i o ns u b s y s t e m si nt h ef o r mo fc h a t r o o mo r8 b so f f e r e d t h ef u n c t i o no fc o u r s e d i s c u s s i o n t h ei n s t a n t t e s t i n gc a nb eu s e db yt h e 一_ _ _ h _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ - _ - _ - _ - - _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。- _ _ _ _ 。_ 。_ - _ 。_ 。_ _ - - 一_ _ _ - - _ - _ 1 。_ _ _ - _ _ - 。 _ 。一 l i 华中科技大学硕士学位论文 s t u d e n t sw h e nt h e yn e e d e d t h ed a t u m - q u e r ys u b s y s t e mh a st h ea d v a n t a g et o s e a r c ht h er e l a t e di n f o r m a t i o nf o rt h e c o u r s e f i n a l l y ，w eg a v e t h e d e t a i l e da n a l y s i sa n dd e s i g no ft h ei n t e l l i g e n ta u t o a n s w e r i n gm a c h i n e k e yw o r d s r e m o t ee d u c a t i o n ：r e m o t ec o u r s e w a r e ：r e m o t et e s t i n g ：r e m o t e q u e s t i o na n s w e r i n g ：j 2 e e ：a s s e m b l el a n g u a g e l l ! 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题背景 1 绪论 远程教育是以计算机、网络和多媒体技术为代表的信息技术最新成果在现代 教育学思想的指导下对传统教育模式的革新，是种全新的教育模式，将带来一 场教育的革命。基于i n t e r n e t 的远程教育突破了传统远距离教育中教学诊断和反 馈的瓶颈问题，具有广泛的发展空间。基于i n t e r n e t 的教学系统是一个由硬件、 软件、教学内容、师生、教学管理机构组成的一体化、有机的系统“4 1 。 研究远程教育关键技术的主要目的，是为了攻克目前制约我国网络教育发展 的关键性技术难点，探索符合我国国情的网络教育的模式、规范和标准，研究开 发一批具有自主知识产权的网络教育软硬件系统，并建设不同层次的网络教育示 范工程，为构建国家的现代化教育的框架提供坚实基础。本课题所要进行的远程 教学支撑系统相关技术的研究以及软件开发，是其中的一部分。 本课题的目标是为网络教育中的异步学习提供高效、方便、实用的支撑工具、 平台，使之能充分提高教学资源利用率和教学过程中的交互程度。在已开发的c a i 软件”1 、网络课件以及最新的网络技术基础之上进行更深入的研究o 】，最终实现一 个基于j 2 e e 平台的汇编语言远程教学综合系统。建立一个完善的、适应网络环境 和教学模式，有利于学生自主学习的远程教学系统，无疑会极大地促进网络教育 的发展，充分发挥远程教学的功能和特长。 本课题来源于华中科技大学远程教学系统开发校内基金资助项目。 1 2 国内外概况 1 2 1 国外远程教学概况 现代网络教育在美国、日本等信息化程度较高的国家已较为普及，虽然产业 化程度还不高，但发展势头很猛。国外已经有越来越多的企业投资建立员工的远 程培训系统。同时，大学和研究机构也在致力于研究与远程教育有关的新技术、 软件结构以及应用课题嘲。 目前在国际市场上已有许多远程教学支撑工具。一类是由a u t h o r 髓r e 和 华中科技大学硕士学位论文 t o o l b o o k 等著名的多媒体课件制作工具发展而来。1 。其中m a c r o m e d i a 公司的 a u t h o r w a r e4 0 已可开发网上课程，与该公司的p a t h w a r e 软件配合可实现远程教 学。a s y m e t r i x 公司为了适应网上课程开发的需要，也推出了t o o lb o o ki i a s s i s t a n t 和t o o lb 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 整的远程教学。 另一类是从网页开发工具和网站建设工具发展而来，如m a d d u c k 技术公司开 发的w e bc o u r s ei nab o x 还有一类远程教学支撑平台从网上测试工具发展而来， 如a 1 f e nc o m m u n i c a t i o ni n c 的q u e s tn 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“。这两类平台一般要比第一类平台更强调无 须学习编程，无需掌握h t m l 就可以开发出所需要的课程，可以满足远程教学的常 规要求，只是所开发的课程有结构雷同、个性不强、发挥余地有限的缺点。比如 p a t h w a r e 、l i b r a r i a n 这样独立的教学管理和教学支持软件往往可以和多个素材 开发工具配合使用，以支持远程教学课程的设计和课程内容的有效传授。 远程教学平台的开发热点主要集中于远程教学管理系统和教学支持系统，对 教学过程提供全面但是比较基础的支持如学生注册、教学传递、教学追踪等，在 此之上的进一步发展必然是提供对课程开发以及教学过程较深层次的支持，比如 m e n t o r w a r e 公司的m e n t o r w a r e 、英属哥伦比亚大学计算机科学系开发的w e bc t 、 w b ts y s t e m 的t o pc l a s s 等软件平台“。教学管理软件的另一发展方向是从虚拟 教室向虚拟大学“、虚拟社区的方向发展“，以期提供对更大范围、更多层次的 学习支持，如加拿大s i m o nf r a s e r 大学的v i r t u a l - u 。在计算机支持的协同式 ( c s c w ) 教学软件开发方面也是一个热点“。“1 。而w e b 作为教学媒体，其优势不仅 在于它是很好的内容载体，可以随时随地访问，还在于它提供了很多交流渠道，可 以促进师生之间、学生之间的充分讨论，这对于提高教学质量、促进学生高级认 知能力的开发是十分重要的“。所以，也有一些远程教学平台是在远程会议系统 之上增加了教育管理功能，并逐步向全面支持远程教学方向扩展“”。如d a t ab e a m 公司的d a t ab 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 gs p a c e 是基于l o t u s d o m i n o 框架，提供了学生与学生、学生与教师之间强大的交流功能。 现在，国际上最有影响的远程教学平台有l o t u s 公司的l e a r n i n gs p a c e 、英属 哥伦比亚大学计算机科学系开发的w e bc t ( w e bc o u r s et o o l s ) 、 w b ts y s t e m 2 华中科技大学硕士学位论文 公司的t o pc l a s s 和加拿大s i m o nf r a s e r 大学开发的v i r t u a l u 。但是，这些远程 教学支撑平台大多还只是大学实验室里的原型，处于继续开发或测试阶段。j 2 e e 平台的概念和框架的提出为远程教学系统提供了一种新的思路“”。目前，国外著 名的远程教育网站，例如：w e bc t 公司和b l a c kb o a r d 公司 ( b ! d ；! 型：b ! i ! b b ! i ! d ：! ! 塑) 等，都已认识到利用j a v a 和j 2 e e 来开发现代远程 教育系统的巨大优势，并已开始大规模地将其产品晦3 j 2 e e 平台转移。 1 2 2 国内远程教学概况 在国内，网络教育已经成为网络技术最重要的应用领域之一。在国家宏观政 策的推动下，现代网络教育的建设和发展近年来在国内呈现加速发展的势头。继 几年前中国教育科研网及众多校园网的建成和应用之后，教育部又批准了清华大 学、北京邮电大学、浙江大学、湖南大学等3 0 多所网络教育试点单位。 实时同步教学方面，清华大学主要采用了卫星、计算机网络等多项先进技术， 通过亚卫二号传输实时的视、音频远程教学课程。交互式教学方面，北京邮电大 学利用会议电视系统开展了远程教学，远程节点已达2 0 个。基于w e b 的异步教学方 面“，上海交通大学等单位在网站上推出了网络课程，并初步建立起远程考试系 统、网上交流系统、资源库系统、教学管理系统，形成了一个较为完善的网上学 习环境。 而对远程教学支撑平台的研究和实现，国内许多公司和学校也正在开发或准 备开发类似的系统，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模 型或原型产品”“1 。其中，上海交大的w b c l 啪1 ( w e bc l a s s r o o m ，w b c l ) 模型以构 建主义c a i 理论的基础上，结合c s c l ( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v e l e a r n i n g ) 模型。2 ”，引入1 】b c l ( w e bb a s e dc o l l a b o r a t i v el e a r n i n g ) 的概念，为身 处异地的师生提供了一个基于w e b 的有效教学环境。人大远程教育中心的 v - c l a s s 汹1 ( v i r t u a lc l a s s ，v - c l a s s ) 模型则以学生自主学习的“个性化”探索 和协作式教学模式为基础，发布了一个基于互联网的涵括教学管理系统、教学子 系统、网络课程开发工具和教学资源管理等在内的教学支持平台。还有一些研究 是关于使用智能代理”。1 、多媒体协作技术、c s c w 模式的电子自板啪1 、电子黑 板1 以交互虚拟社区等技术来实现教学相关的辅助工具这些系统都试图使整个 3 华中科技大学硕士学位论文 远程教学环境集成化、系统化，更具协同性、智能性和交互性。但是，在教学平 台的集成性和可用性，备课、上课、提问、答疑等各个教学环节之间的协同性， 特别是支持自主学习的其他辅助工具的可用性和智能性以及通用性等方面还做得 不够。另外，国内的远程教育系统开发还有一些开始转向基于j 2 e e 的现代远程教 育系统。 另外，从现有的a u t h o r w a r e 实现的汇编语言c a i 课件来考察。1 ，作为一个实用 的多媒体c a i 本地应用，它有着使用方便、快速、图片和语音等素材精美等特点。 但是如果用a u t h o r w a r e 提供的流媒体工具将之变成流在互联网上使用，则当前的 网络环境难以满足其大容量的传输需求。另外，它的客观题测试工具也比较单一 和呆板，只有随机出题和自动阅卷的功能。最后，它也缺少一个合适的答疑交流 工具。这样的系统就难以满足远程教学的需要，有必要根据远程教学的特点进行 进一步的深入开发。 1 2 3 主要关键技术 本课题所研究的基于j z e e 的远程教学系统，是以j 2 e e 平台的多层混合应用为 核心，结合f l a s h 、基于b s 架构的远程应用、j a v as e r v l e t s 、j s p ( j a v as e r v e r p a g e s ，j s p ) 以及e j b ( e n t e r p r i s ej a v ab e a n s ，e j b ) 等相关技术实现的一种汇 编语言远程教学综合系统。”。 1 各种现有远程教学平台与j 2 e e 平台的比较研究 从上节中介绍的各种远程教学平台来考察，它们虽然各自按照自己的发展逻 辑、教学理论为基础设计实现了一套有自己独特风格的平台，为远程教学的发展 提供了许多有力的工具，在实际应用中也取得了良好的效果；但是它们也有着自 己各自的不足和缺点。首先，从平台的体系结构上，有众多的系统是基于一些专 有的或者自行开发的软件为核心来构建支撑平台，比如w e bc 3 、t o pc l a s s 和 v i r t u a l u 。这样的系统就难以广泛应用，将会因为各种软硬件平台的兼容性产 生诸多问题。另外，无论是更新、升级、扩展与旧有系统的集成也将有较多的繁 琐工作要做。还有一些系统，是基于w e b 的h t m l 页面实现，比如w b c l 、v - c l a s s ， 有着良好的通用性，易于实现，但由于h t m l 页面自身的功能薄弱、结构松散的原 因，难以支持远程教学中一些比较高级的自主学习功能。其实现工具如a s p 、j a v a 4 华中科技大学硕士学位论文 s c r i p t 无论是兼容性还是可扩展性都不是太理想口3 1 。 j 2 e e 是一种利用j a v a2 平台来简化诸多与多级企业解决方案的开发、部署以 及管理相关的复杂问题的体系结构。j 2 e e 继承和发展了j a v a2 标准版中的许多优 点，例如“w o r a ( 编写一次、到处运行) ”的特性、方便存取数据库的j d b c 、c o r b a 技术以及在i n t e r n e t 应用中保护数据的安全结构等，同时还提供了对e j b ( g n t e r p r i s ej a v ab e a n s ) 、j a v as e r v l e t s 、j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 以及 x m l 技术的全面支持。j 2 e e 可以灵活地配置以构成各种多层混合应用。j 2 e e 最大 的优点是将多层应用划分成不同的角色分别去完成。这样就使复杂的应用分成独 立层次来开发，利用面向对象和构件设计技术，设计简洁、开发快捷而且可维护 性、可复用性都很好。j 2 e e 的未来，其核心就是需将系统的复杂性隐藏起来，使 可重用构件提供更多服务。 因此，在j 2 e e 平台上来设计远程教学系统，其客户层、w e b 层、业务逻辑层 及企业信息系统层( e i s ) 四层应用结构及其变形易于满足系统设计的各种需求。 它还可以充分利用现有的各种资源，支持多层的远程应用的体系结构，具有与 j a v a 同样良好的向后兼容性，能够为远程教学系统提供一个良好的架构，对从 自主学习式的授课、自测到集实时交流、异步讨论于一条的综合答疑等各个教学 环节都能够提供良好的支持。 2 f l a s h 动画制作的应用概况 f l a s h 是课件制作、网络动画以及网页制作工具的先锋m a c r o m e d i a 公司出品的 一款二维矢量动画制作软件。由于f l a s h 制作矢量动画非常容易，产生的动画也不 象g i f 格式那样庞大，在用户端只需要将一个f l a s h 播放器的插件安装在浏览器中 就可以播放，同时具有良好的向后兼容性，所以f 1 a s h 一发布就开始流行。经过 m a c r o m e d i a 公司多年的不断更新、完善，f l a s h 动画已经成为了互联网矢量动画的 事实标准。现在，每一台配置有i e 浏览器的机器都缺省预装了f l a s h 播放器。而且， f l _ a s h 的应用面越来越广泛，不但被用来制作一般的简单矢量动画，而且还被用来 制作们v 短片，f l a s h 动画的制作已经成为一种热门的技术，f l a s h 动画制作者也被 人称之为“闪客”。 f l a s h 是一个面向对象的帧动画制作工具，横向用“帧”来区分，纵向则建立 “层”的概念，便于用户便利地控制、制作动画。其内部对象主要分为b u t t o f l - 一 5 华中科技大学硕士学位论文 ! ! = = = = = ! 竺竺! 曼! ! ! = ! ! ! = ! ! ! ! = = ! 苎! = = = 竺! 竺! = = = = ! ! 詈! ! = = = = ! ! ! 苎! ! 鼍= = = = = = = = ! 苎! = 竺! = 一用来控制动画的流程，m o v i ec l i r 独立的动画小片断，g r a p h i c 用来表 示引入的各种图片。在b u t t o n 和帧上可以用类似于v b s c r i p t 的脚本语言来对动画 的演示进行程序控制。f l a s h 还用s c e n e 概念来区分多个不同的场景。另外，f l a s h 作为w e b 上的矢量动画标准，还提供了w e b 页面上的各种变量接口，诸如r e q u e s t 变量、p o s t 变量等等，使其能与w e b 网页无缝地结合。 由于f l a s h 是一种二维矢量动画制作工具，所以它还不能支持三维动画的制 作，另外，矢量动画也不如非矢量动画有真实感。但这些都不能阻止f l a s h 的快速 流行和广泛应用。 总之，简洁而有效的概念区分、对象设计、编程功能使f l a s h $ 0 作二维矢量动 画起来十分快捷、精美。本系统中的课件内容即全部采用f l a s h 完成。 3 远程测试子系统的实现技术 在远程测试子系统的实现中，有多种成熟的平台架构可以应用，比如c s 架构， s s 架构等，其中b s 架构起源于c s 。两层化c s 应用在过去得到了广泛应用。在 很多情况下，服务器提供的唯一服务就是数据库服务。c s 结构通常在第一次部署 的时候比较容易，但难于升级或改进，而且经常基于某种专有的协议通常是 某种数据库协议。这使得重用业务逻辑和界面逻辑非常困难。但随着互联网的发 展，瘦客户端越来越受欢迎，而以i e 等标准的浏览器作为瘦客户端，是一种非常 理想的选择。这样，用户无须安装、手动配置应用程序，即可使用系统。因此， 从c s 结构就衍生出b s 架构来。 在b s 架构中，应用开发者将大部分系统功能放在了服务器端。不但消除了 用户安装、配置软件的麻烦，便于用户的使用，更重要的是由于系统功能都集中 在服务器端，这样大大减少了服务器与客户机之间的网络流量。这一点对于会产 生繁重网络流量的应用显得尤为重要。虽然这在一定程度上加重了服务器的负 担，但是对相当多的应用，这种架构还是极大地减轻了整个系统尤其是网络的负 担，从而提高了整个系统的效率。但是这些两层化应用通常不能体现出很好的伸 缩性，因而很难适应i n t e r n e t 的要求。 b s 架构可以采用很多技术来实现。从最初的通用网关接口c g i 、j a v a t i p p l e r 、 活动服务器页面a s p 至u j a v a 服务器页面j s p ，由于技术的发展，基于b s 架构的系 统性能越来越好。其中采用j a v aa p p l e t 通过s o c k e t s 来进行远程通信，灵活而简 一_ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ l _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - i _ _ - _ _ _ - - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ i 一 6 华中科技大学硕士学位论文 单。在控制和数据量不是太复杂的情况下，非常适合。不过，用此方法开发的应 用需要浏览器端有j a v a 虚拟机，能够解释执行j a v aa p p l e t 。在我们实现的远程 测试子系统的实现中，采取的就是这种基于b s 架构的j a v a 应用。它的优点是比 较简单，容易实现，缺点是不容易进行扩充。 4 远程综合答疑子系统的实现技术 在远程综合答疑的具体实现中，目前也有众多成熟技术可以采用。用j a v a s c r i p t 、p e r l 、a s p 、p h p 3 等技术所实现的类似的远程交流系统已经非常普遍了。 其中尤其以微软公司的a s p 以其强大的功能，对a c t i v e x 的无缝支持而广泛流行。 s u n 公司近年推出的j 2 e e 平台中与a s p 概念类似的j s p 和f h a p p l e t 扩展而来的 s e r v l e t 技术也越来越受欢迎。 j s p 与a s p 相比，有着诸多先天的优势。首先，j s p 是基于j 2 e e 平台的，所以其 平台独立性b e a s p 要强。j s p 将网页的表现形式和服务器端的代码逻辑分开。a s p 使用o d b c 通过a d o 连接数据库，而j a v a 通过j d b c 联接数据库。只要有j d b c 驱动程序， j a v a 就可以访问数据库了。如果一个特定的数据库没有j d b c 驱动程序，而只有o d b c 驱动程序，j a v a 提供一个j d b c o d b c 桥来将j d b c 调用转化为o d b c 调用。j s p 的s e r v e r s i d ei n c l u d e s 是将动态页面的结果包含进来，而不是包含文件的代码本身。当你 包含的文件在另一个服务器上时，不包含任何代码和对象是一个非常有效的功能。 j s p 的执行比每次都要解释执行的a s p 代码要快，尤其是在代码中存在循环操作时， j s p 的速度要快i n 2 个数量级。 s e r v l e z 提供的功能大多与j s p 类似，不过实现的方式不同。j s p 通常是大多数 h t m l 代码中嵌入少量的j a v a 代码，而s e r v l e t s 全部由j a v a 写成并且生成h t 札 s e r v l e t 是一种小型的j a v a 程序，它扩展了w e b b 艮务器的功能。作为一种服务器端 的应用，当被请求时开始执行。s e r v l e t s 是在s e r v l e t 弓 擎中以分离的线程来运行 的。因此s e r v l e t s 在可伸缩性上提供了很好的改进。s e r v l e t s 比传统的j a y a 程序 ( a p p l e t s ，j a v a a p p l i c a t i o n ) 要快，因为它们在服务器端运行，不需要加载沉 重的g u i ( h t m l 的g u i 是非常少的) 。另外，s e r v l e t s 的字节代码只有在客户请求 时才执行，所以尽管当首次调用s e r v l e t s 时会有几秒钟的加载时间，但后续的请 求相应非常迅速，因为服务器已经缓存了运行的s e r v l e t s 。 华中科技大学硕士学位论文 竺= = = ! ! ! ! ! ! ! ! 竺! ! ! ! ! ! ! ! ! 皇= = = = = = = = = ：! = = = = = = 烹= = = = = 墨! ! ! ! ! ! = = = ! ! = = ! = = 皇= = ! ! ! ! ! ! ! = = = 竺 1 3 课题主要研究工作 1 系统实现的主要方法 本课题主要将采用f l a s h 带l j 作的网络课件、基于b s 架构的j a v a 远程测试系统 以及j s p 、e j b 等实现的各种应用系统集成于混合多层应用结构的j 2 e e 平台上，实 现一个融教学、测试、答疑于一体的汇编语言远程教学综合系统。在j 2 e e 多层混 合应用的架构之上，把用流行的网络二维动画优秀制作工具f l a s h $ 1 作的形象生动 的汇编语言课件子系统、用j a v a 的网络功能实现的基于b s 架构的远程自测子系统 以及在t o m c a t 上用j s p 结合e j b 、j d b c 实现的集实时、异步交流、自测、答疑、资 料查询于一体的远程综合答疑子系统无缝地集成起来。从而给用户提供了一个集 成而全面的远程虚拟教学环境，充分利用互联网络的优势，能较好满足了远程用 户自学、自测、答疑等各个教学环节的需要，并且提供了传统的教学环境中无法 达到的充分的主动性、交互性和实时性。 本系统的实现还提供一种兼容性良好的远程教学系统总体设计方案，可对其 他各科课程的远程教学平台的实现提供很好的参考。 2 课题的主要工作 ( 1 ) j 2 e e 平台架构的设计与实现 应用j 2 e e 相关技术，建立一种通用的远程教学系统架构。此系统结构不但要 能够很好地兼容现存远程教学系统，把f l a s h 网络课件、b s 架构的j a v a 应用集成 进来，而且还要应用j 2 e e 的最新相关技术来实现远程答疑、交流、查询等远程教 学辅助系统。本系统的实现将为远程教学系统平台提供一种全新的开发思路，易 于满足用户将来进一步的需求、不断的系统更新以及新的子系统的开发和集成。 ( 2 )汇编语言多媒体网络课件的制作 应用f l a s h 伟1 作一个非常直观、内容全面、生动形象的汇编语言网络课件。而 且课件集成进了整个基于j 2 e e 平台的远程教学系统中，形成以浏览器为客户端的 统一界面。 ( 3 )远程测试子系统的设计与实现 应用基于b s 架构的j a v a 远程应用，采用s o c k e t 通信，实现一个具有自适应 难度、可动态更新题库和提供简单分析统计功能的远程自测系统。并将子系统集 一_ _ - _ - i _ _ - _ - _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ - - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - - _ - - - _ _ - 一 8 华中科技大学硕士学位论文 成于j 2 e e 平台里，实现用户界面的统一。 ( 4 )远程答疑子系统的设计与实现 本子系统主要采用t o m c a t 上的j s p 、s e r v l e t s 和e j b 开发o “，实现异步答疑分 系统、即时自测分系统、实时答疑分系统、资料查询分系统，给用户提供一个完 善而集成的远程教学答疑子系统，给用户提供一个远程教学必需的虚拟综合答疑 和交流环境，将可以极大地促进用户学习的兴趣，有助于用户对学习内容的进一 步掌握和提高。另外，还要对智能化的自动答疑机的实现进行详细的分析和设计。 一一 9 华中科技大学硕士学位论文 = ! = = = = = = = = = 苎= = = = ! = ! 皇= = = = = = ! = ! = ! ! = = ：= = = = ! = = = = = = = = = = = 暑= = = ! = = = = = = ! = = = = = = = = = = ：= 2系统分析与设计 本章主要介绍基于j 2 e e 平台多层混合结构远程教学系统的分析与设计。介绍 本系统有关概况之后，对系统需求、功能进行分析。然后在此基础上说明j 2 e e 平 台的多层混合应用实现本系统的优势。最后给出本系统的总体实现架构和详细设 计方案。 2 1系统概述 本远程教学综合系统用f l a s h g | j 作的动画网络课件子系统代表在教学授课中 的教学内容。使用j a v a 实现的基于b s 架构的远程测试子系统代表了考试、测试环 节。而用j s p 、e j b 等相关技术实现的远程教学综合答疑子系统则包括异步交流、 实时交流、资料查询以及自测、作业等教学中所必须有的其他各个重要环节。 这几个子系统又都是建立在一个统一的j 2 e e 平台上。基于j 2 e e 平台的多层混 合结构对本远程教学综合系统的实现来说，也将是可行而且有效的，完全满足本 系统的开发、维护以及升级工作的需要。 2 2 远程教学系统分析 一个完整的远程教学系统应该包括传统教学中的授课、作业、考试、答疑等 各个环节。一个完整的支持基于w e b 教学的支撑平台应该由三个系统组成：网络课 件系统、远程教学支持系统和远程教学管理系统： 1 网络课件系统 在授课方面，主要完成教学内容的网络表示，支持基本教学逻辑的设计，同时 还要提供一些设施和工具，方便和加速网络课件的开发。对网络课件开发系统的基 本要求是：所开发的课程应该可以在标准浏览器下阅读，不需要用户安装特别的插 件，所产生的课程可以在多个操作系统平台上使用，而且网上课程开发系统也可以 在多个操作系统平台上运行。 要实现一个表述生动形象、便于自学的网络课件，使学生能够脱离教师和课 本，只通过使用课件就可以掌握相关的课程内容。其中，除了课程的覆盖面和信 息要非常丰富之外，课件的交互性更加重要。因为只有实现了良好的交互性，学 一- - _ _ l - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ l l - _ _ - _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ - - - _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ - _ - 一 l o 华中科技大学硕士学位论文 生才可能充分地投入到课程学习中去，改变传统的填鸭式的教学模式，真正实现 一种“自主性”的按需而学的k o d ( k n o w l e d g eo nd e m a n d ，k o d ) 模式学习。这将 可以极大地激发学生学习的兴趣、效率和动力。而且，还可以根据课程内容的更 新及时地提供各种最新的材料，及时根据技术的发展制作新的能够更好表达内容 的课件。 2 远程教学支持系统 远程教学支持系统的功能是：教学过程中对教师教学的支持和对学生学习的 支持以及对教学活动的管理。 首先，远程教学支持系统所提供的评估系统包括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。在考试方面，要实现个能够进行远程考试、 测试的出题、评卷、试题分析等等功能的测试子系统。系统可以进行随机出题， 可以为每个学生产生不同的试卷，以防作弊。测试过程控制系统主要完成对网上测 试过程的控制，如在需要时锁定系统、不允许学生进行与测试无关的浏览、控制测 试时间、到时自动交卷等。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，对具体学生给出诊断，对下一步学习提出建议。远程教学支持系统 还可以根据考试测验的统计数据，运用教育评估理论分析题目的质量，如区分度、 难度等。系统要对测验提供了自动批改、及时反馈功能，还可以根据学生的答案提 供个性化的反馈内容。还可以允许教师通过对一些问题加权，迸一步控制测试环 境。这样，不但可以提高用户考试和教师批阅考卷的效率，减少工作量，更可以 有效而准确地统计各种考试相关信息，诸如试题分析、难点分析、课程掌握情况 分析、成绩统计等一系列评估教学的工作。 此外，远程教学支持系统应该支持教师根据教学需要，设定学生的行为权限， 如可以做什么、不可以做什么、是否可以查看成绩等。由于远程教学非常适合于 小组合作解决问题，分组学习、协同工作将是未来远程教学的重要组织形式。协同 工作是计算机会议系统的功能，将成为远程教学支持系统新的发展趋势。网上协同 机制使不同地方的学生可以像现在的同班同学一样合作完成某个作业，一起做项 目。 最后，远程教学支持平台要通过为学生提供一系列辅助学习工具支持学生在 网上的学习和探索。系统大多都要提供若干种支持学生之间、师生之间交换信息 ， w j 华中科技大学硕士学位论文 苎! ! ! ! 苎! 曼! ! ! ! ! ! = ! 皇! = ! ! 苎! = = ! ! ! = ! 竺竺! = ! ! ! ! 詈= ! = ! 竺皇! = = 皇! = = 兰= 詈詈寡= = = = = = = = = 和讨论的工具，如公告牌b b s 、聊天室i r c 等。要实现一个能够让用户方便地和教师 或者其他同学进行充分有效的交流的答疑和交流系统。这就要求答疑和交流的手 段要非常多样化。不仅必须提供b b s 上发贴形式的异步交流方式，而且还应该提 供聊天室性质的实时交流方式。这样才可以让老师和同学，以及同学之间进行充 分的交流、讨论。此外，通过e m a i l 等方式的交流也是一种容易提供的手段。最后， 还应该提供让学生在学习完课程之后进行自我测试的功能。以便学生及时检查自 己掌握课程的程度。还可提供一个资料库，让学生针对学习中的难点重点查询相 关的资料，或者提供给学生课程之外的更丰富的内容，使学有余力的学生可以根 据自己的兴趣进行深入的学习指导。 3 远程教学管理系统 远程教学管理系统必须集成数据库工具，实现在线自动课程管理。远程教学管 理功能主要包括课程管理、学籍管理、用户管理。考虑到以后远程教学将与现在 的教学系统融合在一起，远程教学管理系统应该与现有的学校教务管理系统有较 好的兼容性，如双方数据可以互相导入、导出等。 总的来说，远程教学系统是要给用户建立一个虚拟的教学环境。这个环境不 但要能够体现传统的教学的各个环节，而且还应该充分利用网络分布式、信息共 享、快捷方便、资源丰富的特点和