（计算机应用技术专业论文）基于aspnet远程教育系统的关键技术设计与实现.pdf

工程硕士学位论文 摘要 随着计算机技术和网络技术的迅猛发展和普及，人们的生活和学习方式发 生了翻天覆地的变化，这些技术已经影响到社会的各个领域，有着传统教育无 法比拟优势的远程教育就是其技术发展的结果。现代远程教育系统的发展，对 传统教育模式的不足起到了巨大的改进作用，它极大限度地满足了人们对于教 育的需求，提供了丰富的教学资源，为学习者创造了一个方便的、自由的学习 平台。 本文介绍的远程教育系统采用基于a s p n e t 的三层体系结构，a s p n e t 以 其优异的跨平台性和可操作性，越来越多地被编程技术人员采用作为开发平台。 本文首先对远程教育的背景和发展趋势以及对设计所用到的理论和技术进行了 简要的介绍，接着对远程教育各个子系统的功能进行了分析和概要设计，重点 详细介绍了远程教育系统中的考试子系统，并对其进行详细设计以及给出了具 体的实施方案。 考试子系统中的关键技术自动组卷算法的实现是本文重点研究的对象。自 动组卷算法就是计算机根据用户的组卷约束条件，自动在题库中搜索出最优的 试卷。基于生物进化理论的遗传算法，在通过类似生物进化过程的选择、交叉、 变异等操作，使得遗传算法具有问题全局寻优的功能。因此本系统考试子系统 中的自动组卷功能就是采用了遗传算法来实现的。 为了使遗传算法更加适应于自动组卷策略，本文给出了遗传算法的改进方 案。遗传算法在自动组卷中的运用，其组卷的效果与遗传算法中的控制参数有 很大的关联，最后本文对遗传算法的主要控制参数进行了实验，使用m a t l a b 工 具软件得到相应的数据结果，并对其结果进行分析，以探讨控制参数对组卷结 果的影响。 关键词：a s e n e t ；远程教育；自动组卷；遗传算法 基于a s p n e t 远程教育系统的关键技术设计与实现 a bs t r a c t w i t ht h ec o m p u t e rt e c h n o l o g ya n dn e t w o r kt e c h n o l o g y , t h er a p i dd e v e l o p m e n t a n dp o p u l a r i z a t i o no f p e o p l e sl i v e sa n dl e a r n i n gh a su n d e r g o n et r e m e n d o u sc h a n g e s ， t h e s e t e c h n o l o g i e s h a v ea f f e c t e da l la r e a so fs o c i e t y , b u th a s i n c o m p a r a b l e a d v a n t a g e s o ft r a d i t i o n a l e d u c a t i o n ，d i s t a n c ee d u c a t i o ni s i t s t e c h n o l o g i c a l d e v e l o p m e n tr e s u l t s t h ed e v e l o p m e n to fm o d e r nd i s t a n c ee d u c a t i o ns y s t e mf o r l a c ko ft r a d i t i o n a le d u c a t i o nm o d e lh a sp l a y e dah u g er o l ei nt h ei m p r o v e m e n t ，i t g r e a t l yl i m i t st om e e tt h en e e d so fp e o p l ef o re d u c a t i o n ，p r o v i d i n gaw e a l t ho f t e a c h i n gr e s o u r c e sf o rl e a r n e r st oc r e a t eac o n v e n i e n t ，f r e el e a r n i n gp l a t f o r m t h i sa r t i c l ed e s c r i b e st h ed i s t a n c ee d u c a t i o ns y s t e m ，a s r n e t - b a s e dt h r e e - t i e r a r c h i t e c t u r e ，a s r n e ti t se x c e l l e n tc r o s s p l a t f o r ma n dm a n e u v e r a b i l i t y m o r ea n d m o r ep r o g r a m m i n ga n dt e c h n i c a lp e r s o n n e lh a v eb e e nu s e da sd e v e l o p m e n tp l a t f o r m i nt h i sp a p e r , t h eb a c k g r o u n do fd i s t a n c ee d u c a t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n d sa sw e l l a sd e s i g nt h e o r ya n dt e c h n i q u e su s e di nab r i e fi n t r o d u c t i o n ，f o l l o w e db yp a i r so f d i s t a n c ee d u c a t i o nf u n c t i o n so ft h ev a r i o u ss u b s y s t e ma n a l y s i sa n do u t l i n et h e d e s i g n ，f o c u s i n go nd e t a i l so f t h ed i s t a n c ee d u c a t i o ns y s t e me x a m i n a t i o ns u b s y s t e m ， a n di t sd e t a i ld e s i g n ，a n dg i v e sas p e c i f i ci m p l e m e n t a t i o np l a n a u t o m a t i cc o m p o s i t i o nt e s tp a p e ra l g o r i t h mi ne x a m i n a t i o ns u b s y s t e mi st h e k e yt e c h n o l o g yi nt h er e s e a r c ho ft h isp a p e r t h ea l g o r i t h mi su s e dt oa u t o m a t i c a l l y s e a r c hao p t i m i z a t i o nt e s t p a p e rt h a t s a t i s f i e st h eu s e r sr e s t r i c t i o n t h eg e n e t i c a l g o r i t h mi sb a s e do nt h et h e o r yo fb i o l o g i ce v o l u t i o n ，a n di th a sw h o l eo p t i m i z a t i o n s e a r c h i n gf u n c t i o nb yw o r k i n gi nas i m i l a rw a ya sb i o l o g i ce v o l u t i o n ，s u c ha st h e n a t u r a ls e l e c t i o n ，h e r e d i t y , m u t a t i o n ，s ot h ee x a m i n a t i o ns u b s y s t e ma d o p t e dt h e g e n e t i ca l g o r i t h mt oa u t o m a t i cc o m p o s et e s tp a p e rm e a n t i m e i no r d e rt om a k eg e n e t i ca l g o r i t h mm o r ea d a p tt ot h es t r a t e g yo fa u t o m a t i c c o m p o s i t i o nt e s tp a p e r t h i sp a p e rp r o v i d e sam e t h o dt oi m p r o v et h eg e n e t i c a l g o r i t h m g e n e t i ca l g o r i t h mi nt h eu s eo fa u t o m a t i cc o m p o s i t i o nt e s tp a p e r , t h e e f f e c to fc o m p o s i t i o nt e s tp a p e ra n dg e n e t i ca l g o r i t h mc o n t r o lp a r a m e t e r sh a v eg r e a t r e l e v a n c e ，t h el a s ta r t i c l eo nt h em a i nc o n t r o lp a r a m e t e r so fg e n e t i ca l g o r i t h mt o c o n d u c tt h ee x p e r i m e n t ，u s i n gm a t l a bt o o l st h ec o r r e s p o n d i n gd a t ar e s u l t s ，a n di t s r e s u l t sw e r ea n a l y z e dt oe x p l o r et h ec o n t r o lp a r a m e t e r si n f l u e n c et h er e s u l t so ft h e c o m p o s i t i o nt e s tp a p e r 工程硕士学位论文 k e yw o r d s ：a s p n e t ；d i s t a n c ee d u c a t i o n ；a u t o m a t i cc o m p o s i t i o nt e s tp a p e r ； g e n e t i ca l g o r i t h m i v 工程硕士学位论文 插图索引 图2 1c s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式6 图2 2b s ( b r o w e r s e r v e r ) 模式7 图3 1 远程教育系统的用例图模型1 3 图3 2 系统模块结构图1 5 图3 3 远程教育系统框架图1 7 图4 1 考试子系统的用例图模型1 9 图4 2 考试子系统前台功能结构图2 0 图4 3 考试子系统后台功能结构图一2 0 图4 4 考试子系统数据表关系图2 2 图4 5 用户登录流程图2 3 图4 6 试题录入流程图2 5 图4 7 多选题录入界面一2 5 图4 8 试题查找界面2 8 图4 9 系统自动组卷流程图一2 8 图4 1 0 成绩统计界面31 图5 1 遗传算法的流程图3 7 图5 2 单断点交叉原理4 4 图5 3 变异原理图4 4 基于a s p n e t 远程教育系统的关键技术设计与实现 附表索引 表5 1 实验环境表4 6 表5 2 实验分数约束条件表4 6 表5 3 实验题型约束条件表4 6 表5 4 控制参数的初始设置表4 7 表5 5 群体规模对实验结果影响表4 7 表5 6 交叉概率对实验结果的影响表一4 7 表5 7 变异概率对实验结果的影响表一4 8 表5 8 最大运行次数对实验结果的影响表一4 8 i x 工程硕上学位论文 第1 章绪论 随着多媒体技术和网络通信技术的迅猛发展，人们的生活和学习方式也已 经面临着前所未有的改变。由于传统教育模式的局限，在“随处学习、随时学 习 的要求快速提高的今天，已经不能满足人们的需求。而远程教育作为一种 全新的教育手段开始出现在人们面前，而且越来越受到人们的关注。 1 1 远程教育的定义 远程教育源自欧美，至今已历经数代的演变。发展经历了第一代函授教学， 始于1 8 4 0 年，以邮寄、文字印刷资料为主。第二代始于1 9 7 0 年初，在函授教 学的基础上采用了广播与录像的教学媒体，利用收音机、电视机与录像机等设 备进行教学。第三代远程教育通过利用电话、卫星、有线电视以及数字化互联 网等进行的交互式远距离教学，因此是当前采用的最有效的教学新型模式。 多曼在1 9 6 7 年提出的远程教学的定义为：远程教育是一种有组织的自学形 式，在这种形式中，学生的咨询、学习材料的准备以及学生成绩的保障和监督 都是由一个教师小组进行的。这个小组的每个成员都具有高度的责任感。通过 媒体手段可以消除距离对学习的影响。 1 9 7 3 年彼得斯提出远程教育是一种传授知识、技能和态度的方法，通过劳 动分工与组织原则的应用以及技术媒体的广泛应用使学习合理化。 著名的远程教育学者德斯蒙德于1 9 8 3 年对远程教育做了如下定义：“远程 教育是教育致力开拓的一个领域，在这个领域里，在整个学习的期间，学生和 教师处于永久性分离状态；学生和学习集体也在整个学习期间处于准永久性分 离状态；技术媒体代替了常规的、口头教授的、以集体学习为基础的教育的人 际交流；学生和教师进行双向交流是可能的。 我国的丁兴富教授于2 0 0 1 年提出远程教育是对教师和学生在时空上相对分 离，教与学的行为通过各种教育技术和媒体资源实现联系，交互和整合的各类 院校或社会机构组织的教育总称。 。 1 2 国内外的发展现状 发展以互联网为主要手段的现代远程教育如今已成为一种不可阻挡的发展 趋势。2 0 0 0 年，世界上已经有1 0 0 多个国家开展了现代远程教育，全世界8 5 的大学在网上拥有自己的网站，其中的1 4 推出了网络教育课程。由于网络风暴 首先席卷欧美，他们的网络教育很自然走在了世界前列，已具有不小的规模。 基于a s p n e t 远程教育系统的关键技术设计与实现 首先，美国已有6 0 的高校开展了以互联网为主要手段的远程教育，不仅 反映在公立、私立大学如斯坦福大学、哥伦比亚大学、杜克大学等名校纷纷开 设远程教育课程，更反应在教育网站的遍地开花。远程教育开设的学历、学位 课程数已达到4 9 万个，基本上覆盖了美国高等学校的所有学科和专业，像哈佛 大学、麻省理工学院、剑桥大学都已允许国外学生进行网上注册、异地学位课 程【1 1 ，通过网络学习的人数正以每年3 倍的速度增长。大量风险投资持续不断涌 入教育网站。甚至连新闻周刊、华盛顿邮报等新闻媒体也在网上建立学 历教育机构。在总值2 4 0 0 亿美元的美国高等教育市场，网上教育机构已经开始 扩大份额，目前已达3 5 亿美元，到2 0 0 3 年，这一份额将扩大至2 0 亿美元。 网上大学突破了时间、地点的限制，满足了这些人的学习需求。而对许多退休 大学教师来说，网上大学向他们提供了新的就业机会。其次，欧洲国家如德国 也有将近一万所学校上网，其中的1 4 开设了网络教育课程；英国政府甚至把 普及网络化教育作为保证英国人才培养紧跟世界潮流的战略性举措。第三、韩 国的教育网站目前已达到2 0 0 多个，而且仍在以每天一至两个的速度增加。今 年韩国网上教育市场规模约为5 0 0 亿韩元，约占整个教育市场的2 ，到2 0 0 2 年 将达到5 0 0 万亿韩元的规模。 远程教育在我国经历了函授教育、广播电视教育和以信息和网络技术为基 础的现代远程教育三个阶段。与其他“触网”的行业不同，中国高校的网络教 育，在低调中快速地前行着。现代远程教育不再是十几年前的信件往来式的函 授，也不再是十年前单一的“电大 ，它的主要形式是“网络教育 。网络教育 是利用i n t e r n e t 开展教学活动的现代远程教育，通过计算机网络技术将教学内容 进行处理、制作并进行远程传输及管理。它融合了多种现代信息技术，如多媒 体技术、数据库技术、网络技术等，是教育在i n t e r n e t 上的一个重要应用。我国 的网络教育始于1 9 9 4 年实施“中国教育科研网示范工程 ，之后就以较快的速 度发展，1 9 9 5 年开通中国教育科研网，2 0 0 1 年全面实施中小学“校校通 工程， 以信息化带动教育的现代化，努力实现基础教育跨越式发展。如今有几百所面 向中小学的网络学校，如1 0 1 远程教育网、联想网校等。高校网络教育方面， 1 9 9 8 年开办四个试点现代远程教育学校：清华大学、北京邮电大学、湖南大学、 浙江大学，1 9 9 9 年又增加了六所学校，到目前为止，己有近百所大学的网络学 院有权进行学历教育【2 1 。我国的远程教育正处在起步阶段，根据教育部高教司的 数据：我国远程教育1 9 9 8 年起步时全国仅有学生2 9 3 1 人，1 9 9 9 年达到3 2 万 人，2 0 0 3 年已经达到2 3 0 万人，发展速度非常之快，表明我国现代远程教育的 规模在不断扩大。 远程教育已走过一个半世纪的历程随着通信和网络技术的快速发展，使得 远程教育这个即传统又时髦的教育形式受到了世界各国政府和人们的前所未有 2 t 程硕上学位论文 的重视，也促使开展网络远程教育的机构也越来越多，人们对远程教育的实际 效果及其对学生的影响也在不断加深认识，相信通过研究与开发的机构和部门 的不断深入研究，远程教育系统会越来越完善，越来越多的学生能够更好的利 用远程教育系统实现继续教育。 1 3 我国现代远程教育存在的问题及发展趋势 ( 1 ) 临摹抄袭不是出路，我国缺乏成功的经验 业界知名人士王东临曾在网络教育研讨会上提出：“从服务的角度去综合完 善教育网站才是网络教育未来的出路。 不久前的一则消息也告诉我们，“中国 教育热线一辛辛苦苦做了一年教育门户网站之后，断然决定放弃对网络访问量 的单纯追求，舍弃门户概念，将业务重心直接切入远程教育a s p 平台。网络教 育的对象包括从幼儿园、小学、初高中、大学、研究生等正规学历教育，到成 人教育，包括自学、职业教育、继续教育等形式，形成了极不相同的客户群。 这决定了网络教育的共通性与差异性。因此，不同层次的网校及教育网站会有 不同的设计与运作。同层次的经验交流，应当配合跨层次的研讨与借鉴。有关， 教育领导部门应当负担起组织交流的工作。网络教育企业既相互竞争，更需相 互合作，从这一点出发，建立网上的固定交流渠道是非常必要的。 ( 2 ) 技术及经济条件限制多多 吐一 首先，网络带宽不够。现代远程教育是通过音频、视频实时或非实时地将 课程传给校园外听课的学生，因此对网络带宽要求很高。目前大多数院校是通 过i n t e m e t 传输授课和课件，多媒体课件受传输速率的影响，授课效果不佳。其+ 次，由于现代远程教育投资较大，部分院校在资金有限的情况下，采用i n t e r n e t 支持远程教育无疑是个好办法，但目前仅局限在收发e m a i l 、给学生留作业、收 集习题及疑难问题解答等，在教育教学上应用并不十分广泛。另外，与传统教 育手段相比，计算机远程教育有着不可比拟的优势。但带宽不足使得许多多媒 体手段不能应用到目前的网络教育上。而上网费用昂贵则导致长时间网上上课 成为不可能，也使得不富裕的家庭无法成为网络教育的消费者。 ( 3 ) 网络教育缺乏面对面教授的特点，使得网络教育在互动性与个性化服务 方面存在严重的不足 这也是网络教育存在的共同缺点。这个不足实际上也是来自低水平、低质 量的课件设计。正如业内人士所说：单纯教案题库上网，绝无出路。但反过来， 并非把一切多媒体手段都堆放到课件中，就算是高质量课件。过多的多媒体手 段，对带宽、硬件及软件环境提出了很高的要求，在当前的条件下，只能起到 损害效率及阻碍普及的作用。其实许多时候，“简洁就是美 。有时候，设计者 甚至要想办法如何用“低科技 来取代“高科技，以达到同样的效果。以美国 3 基于a s p n e t 远程教育系统的关键技术设计与实现 为例，美国的教育界，还是在大量地使用录音带、录影带、纯文本内容c d 光盘 等非常有效的媒体，然而作用却是无可限量。 一 ( 4 ) 作为远程教育试点的大学，更多地把远程教育建立在了专用网上，这一 方面是出于目前国内互联网带宽不足的无奈之举，另一方面也反映了办学者的 心态和思路依然不够开阔。 ( 5 ) 现代远程教育存在的其他问题 由于现代远程教育是个系统工程，投资大，涉及技术领域广泛，因此对技 术人员综合素质要求很高，人才的缺乏将成为现代远程教育今后存在的一个大 问题。同时，开设现代远程教育的院校所设课程数量及专业少，缺少多层次、 多学科的教育，学习者选择余地小，而且经常是一个课件一个学校做过，其它 的学校和公司又接着再开发，教育软件质量良莠不齐，直接影响直播授课。 现代远程教育在现代计算机技术与现代网络技术的支持下，越来越得到普 遍的运用。一方面给从事远程教育的机构和企业带来了更加广阔的蓬勃生机， 使得更加促进了远程教育的快速发展。另外一方面由于远程教育的不受时空的 限制的优点，已逐渐成为构筑知识经济时代人们终生学习体系的主要手段。 ( 1 ) 远程教育将向多功能、多层次、多规格的方向发展，培养适合社会多层 次要求的实用型人才。 ( 2 ) 远程教育将在对人才培养的多种要求、继续教育、终生教育的任务上承担 越来越多的责任。 ( 3 ) 远程教育的继续发展使得多样化的教学资源将得到有效的整合，使得远 程教育的功能越来越强大。 ( 4 ) 远程教育将把最新科技成果纳入教学过程当中的同时最新科技反过来又 促进自身的发展。 1 4 论文研究的意义 当今的社会是信息化快速发展的社会，世界每时每刻都在不停的变化和发 展，人们如何才能紧跟社会进步的步伐，这需要人们不断学习，终生学习。显 然传统的教育模式已经不能满足我们的要求，人们需要不管什么时候，不管什 么地方，只要想学就可以学到新的教育模式。而不受时间限制的远程教育这一 开放式的教育模式大大的满足了人们的需要。 由于我国区域化发展不平衡的因素，传统的教育模式在教育资源的配置上 也出现了明显不均衡的现象，多少人因此而失去了学习发展的机会。依靠传统 教育的发展在短时间改变这种现状的难度非常巨大，但远程教育的出现却立即 打破这种局面，只需要最少的花费，就能达到最好的效果，不管你是谁，不管 你在哪里，只要有一台计算机和网络就可以参与学习中来。 4 t 程硕上学位论文 1 5 论文研究的主要内容和组织结构 1 5 1 论文的研究内容 本文主要探讨了远程教育系统的总体分析和设计，特别研究了远程教育系 统中的在线考试子系统模块设计与实现，这也是本系统的难点与重点，而在线 考试子系统中的组卷算法为本文研究的重点，希望在远程教育的智能化技术方 面提出自己的一点意见。 1 5 2 论文的组织结构 论文共分5 章，具体结构如下： 第1 章：绪论主要介绍远程教育系统的基本概念、国内外的发展现状与发 展趋势，同时也说明了本文研究的重点。 第2 章：对构建的系统相关理论如a s p n e t 等作了简要的介绍。 第3 章：对远程教育系统的总体分析与设计进行了说明。 第4 章：详细描述了远程教育在线考试子系统模块的设计。 。 第5 章：详细介绍了本文研究的重点改进的遗传算法在自动组卷中的应用。 o 最后对本文所做的工作进行了总结以及展望今后下一步的工作。 5 基于a s p n e t 远程教育系统的关键技术设计与实现 第2 章相关技术的理论介绍 2 1 体系结构及其发展 2 1 1c s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式 c s 模式是由客户机与服务器组成的传统二层结构分布式系统模式。该模式 的工作方式由客户机部分和服务器部分协作完成。客户机部分负责与用户进行 交互，服务器部分处理用户的数据请求。客户机向服务器发送用户的数据请求， 数据请求通过网络传送到服务器，由数据库服务程序处理后得到结果数据，结 果数据通过网络从服务器传送到客户机处。 c s 模式中客户端包含了用户接口、商业逻辑和显示逻辑，服务器层负责数 据的存取。最大优点就是把数据库和应用程序进行了分离，根据需要修改其中 一方面，并不会引起另一方面的改变。 在这种结构中，因为客户端包含了用户接口、商业逻辑和显示逻辑等功能， 从而使客户机变得很“肥 ( 称为肥客户机) 。服务器因为只负责数据的存取以及 数据的处理和维护，因此服务器反而变得很“瘦( 称为瘦服务器) 。 这种结构中，对于用户较少、业务逻辑较简单的情况是非常实用的，但是 随着用户的增多，处理业务逻辑的复杂度的增大，使用时问题就随之出现。所 以c s 模式的主要缺陷体现在：一是客户计算机的运算能力有限，因此不能运 行复杂的逻辑运算；二是不适宜频繁更新业务逻辑。这就使应用系统的性能、 可伸缩性和可扩展性很差【引。 c s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式如图2 1 所示： 友送请求 客户机 l 服务器 c l i e n ts e r v e r 图2 1c s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式 、 2 1 2b s ( b r o w e r se r v e r ) 模式 b s 模式是基于浏览器、服务器、数据库的三层结构模式，由浏览器与用户 进行交互得到用户的请求，然后浏览器把用户的请求发送给服务器，由服务器 进行业务逻辑的处理，如需要数据的支持，就从后台的数据库获取所需数据， 最后把数据结果返回给浏览器显示给用户。 6 t 程硕1 ：学位论文 b s 模式在逻辑上将应用功能分为三层：客户显示层、服务器层、数据库层。 客户显示层是为客户提供应用服务的图形界面。服务器层位于中间，为实现企 业的商业逻辑提供了一个明确的层次，在这个层次封装了与系统关联的应用模 型，提供客户应用程序和数据服务之间的联系，主要功能是执行应用策略和封 装应用模式，并将封装的模式呈现给客户应用程序。数据层位于最底层，用来 定义、维护、访问和更新数据并管理和满足应用服务对数据的请求。中间的业 务逻辑层还可以根据需要作进一步的分割，使业务逻辑细化，形成多层的模式， 从而使层次关系更清晰、藕合更小。 b s 模式最显著的优点就是所有的业务逻辑的处理和数据的运算维护等操 作都交给了服务器端和数据库端，与客户端无关。客户端仅仅只需要安装一个 通用的浏览器，不但给用户提供了统一的图形界面，非常简单方便，极具实用 性，深受用户的欢迎，而且对客户机的性能没有特别的要求，仅需支持浏览器 的安装，同时也仅占用客户的少量的资源，所以与c s 模式的客户机相反被称 为“瘦客户机”。 b s ( b r o w e r s e r v e r ) 模式如图2 2 所示： 客户机 发送请求 发送数据请求 服务器 数据库 c l i e n t s e r v e r d a t a b a s e ：后作i 1 ：鸯= 色：百同黼掘：妻七 图2 2b s ( b r o w e r s e r v e r ) 模式； ： 二 第一层客户显示层为用户与整个系统的接口。客户端的应用程序简化到一 个通用的浏览器，由浏览器完成与用户的交互功能，支持用户在网页提供的表 单上输入信息提交给服务器，并提出处理请求。 第二层服务器将启动相应的进程来响应浏览器的请求，并把处理的结果返 回给客户机浏览器。若客户机的请求还包括数据存取操作，服务器还需像数据 库发送请求，完成数据存取操作功能。 第三层数据库用来定义、维护、访问和更新数据并管理和满足应用服务对 数据的请求。 2 2 构建开发环境 2 2 1 网站开发环境 网站开发环境：m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o2 0 0 5 集成开发环境 网站开发语言：a s p n e t + c # 网站后台数据库：s q ls e r v e r2 0 0 0 7 基于a s p n e t 远程教育系统的关键技术设计与实现 开发环境运行平台：w i n d o w sx p ( s p 2 ) 2 2 2 服务器端配置 操作系统：w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 ( s p l ) w e b 服务器：i n t e r n e t 信息服务( i i s ) 管理器 数据库服务器：s q ls e r v e r2 0 0 0 浏览器：i n t e r n e te x p l o r e r6 0 网站服务器运行环境：m i c r o s o f t n e tf r a m e w o r ks d kv 2 0 2 2 3 客户端配置 浏览器：i n t e r n e te x p l o r e r6 0 2 3 主要技术介绍 2 3 1a s e n e t 简介 a s e n e t 是统一的w e b 应用程序平台，它提供了为建立和部署企业级 w e b 应用程序所必需的服务。a s p n e t 为能够面向任何浏览器或设备的更安全 的、更强的可升级性、更稳定的应用程序提供了新的编程模型和基础结构。 a s p n e t 是m i c r o s o f t n e tf r a m e w o r k 的一部分，是一种可以在高度分布的 i n t e r n e t 环境中简化应用程序开发的计算环境。n e tf r a m e w o r k 包含公共语言 运行库，它提供了各种核心服务，如内存管理、线程管理和代码安全。它也包 含n e tf r a m e w o r k 类库，这是一个开发人员用于创建应用程序的综合的、面 向对象的类型集合。 a s e n e t 作为开发平台具有以下优点【4 。7 】： ( 1 ) 可管理性：a s e n e t 使用基于文本的、分级的配置系统，简化了将设 置应用于服务器环境和w e b 应用程序的工作。因为配置信息是存储为纯文本 的，因此可以在没有本地管理工具的帮助下应用新的设置。配置文件的任何变 化都可以自动检测到并应用于应用程序。 ( 2 ) 更高的安全性：a s e n e t 为w 曲应用程序提供了默认的授权和身份验 证方案。开发人员可以根据应用程序的需要很容易地添加、删除或替换这些方 案。 ( 3 ) 易于部署： 通过简单地将必要的文件复制到服务器上，a s e n e t 应用 程序即可以部署到该服务器上。不需要重新启动服务器，甚至在部署或替换运 行的已编译代码时也不需要重新启动。 ( 4 ) 增强的性能：a s e n e t 是运行在服务器上的已编译代码。与传统的 a c t i v es e r v e rp a g e s ( a s p ) 不同，a s p n e t 能利用早期绑定、实时( j i t ) 编译、 本机优化和全新的缓存服务来提高性能。 工程硕l 学位论文 ( 5 ) 灵活的输出缓存：根据应用程序的需要，a s p n e t 可以缓存页数据、 页的一部分或整个页。缓存的项目可以依赖于缓存中的文件或其他项目，或者 可以根据过期策略进行刷新。 ( 6 ) 国际化：a s p n e t 在内部使用u n i c o d e 以表示请求和响应数据。可以 为每台计算机、每个目录和每页配置国际化设置。 ( 7 ) 移动设备支持：a s p n e t 支持任何设备上的任何浏览器。开发人员使 用与用于传统的桌面浏览器相同的编程技术来处理新的移动设备。 ( 8 ) 扩展性和可用性：a s p n e t 被设计成可扩展的、具有特别专有的功能 来提高群集的、多处理器环境的性能。此外，i n t e r n e t 信息服务( i i s ) 和 a s p n e t 运行时密切监视和管理进程，以便在一个进程出现异常时，可在该位 置创建新的进程使应用程序继续处理请求。 ( 9 ) 跟踪和调试：a s p n e t 提供了跟踪服务，该服务可在应用程序级别和 页面级别调试过程中启用。可以选择查看页面的信息，或者使用应用程序级别 的跟踪查看工具查看信息。在开发和应用程序处于生产状态时，a s p n e t 支持 使用n e tf r a m e w o r k 调试工具进行本地和远程调试。当应用程序处于生产状 态时，跟踪语句能够留在产品代码中而不会影响性能。 ( 1 0 ) 与n e tf r a m e w o r k 集成：因为a s p n e t 是n e tf r a m e w o r k 的一 部分，整个平台的功能和灵活性对w e b 应用程序都是可用的。也可从w e b 上 流畅地访问n e t 类库以及消息和数据访问解决方案。a s p n e t 是独立于语言 之外的，所以开发人员能选择最适于应用程序的语言。另外，公共语言运行库 的互用性还保存了基于c o m 开发的现有投资。 ( 1 1 ) 与现有a s p 应用程序的兼容性：a s p 和a s p n e t 可并行运行在i i s w e b 服务器上而互不冲突；不会发生因安装a s p n e t 而导致现有a s p 应用程 序崩溃的可能。a s p n e t 仅处理具有a s p x 文件扩展名的文件。具有a s p 文 件扩展名的文件继续由a s p 引擎来处理。然而，应该注意的是会话状态和应用 程序状态并不在a s p 和a s p n e t 页面之间共享。 2 3 一a j a x a ja x ( a s y n e h r o n o u s j a v a s c r i p t a n d x m l ) 是结合了j a v a 技术、x m l 以及 j a v a s c r i p t 等编程技术，可以让开发人员构建基于j a v a 技术的w e b 应用，并打 破了使用页面重载的惯例。 a j a x 所涉及的j a v a s c r i p t 特性包括以下几点【如9 l ： ( 1 ) 通过x m l h t t p r e q u e s t 的异步请求调用。客户端j a v a s e r i p t 可以通过异 步的方式，向后端服务器发送请求、响应返回结果，对页面内容进行部分的更 新，而不再需要每次由用户通过改变链接地址，对整个页面进行更新。这是a j a x 9 基于a s p n e t 远程教育系统的关键技术设计与实现 能够实现页面的平滑刷新，提供用户体验的基础。 、 ( 2 ) 对x m l 文档的解析与处理。由x m l h t t p r e q u e s t 返回的服务器端信息， 可以是纯文本、h t m l 片段或者是x m l 文档。对于简单的a j a x 应用，纯文本 或者h t m l 片段即可完成任务( 如g m a i l ) ；然而对于比较复杂的应用( 如 g o o g l em a p ) ，服务器返回的信息可能不仅包括页面更新的内容，还包括对页面 进行控制的信息，这就需要使用结构化的x m l 数据，通过j a v a s c r i p t 对x m l 进行解析和处理，获取必要的信息。 ( 3 ) 基于p r o t o t y p e 的面向对象的j a v a s c r i p t 。从a j a x 的字面意思上讲，这一 特性并不是一个a j a x 应用所必需的。然而，做为一种r i c hi n t e r n e ta p p l i c a t i o n ( r i a ) ，其相当大部分的业务逻辑是由客户端j a v a s e r i p t 来实现的，如果使用传 统的变量+ 函数的顺序执行的方式，其设计和实现都将是相当复杂的。而如果能 够引入面向对象的思想，可以大大降低a j a x 开发的复杂性。而j a v a s c r i p t 的 p r o t o t y p e 属性为这一实现提供了基础。 2 3 3s q ls e r v e r2 0 0 0 s q ls e r v e r2 0 0 0 是微软公司在s q ls e r v e r7 0 版的基础上新推出的数据库 产品，它扩展了s q ls e r v e r7 0 版的性能、可靠性、质量以及易用性。它还包括 许多新功能以提高系统的执行性能，而且使得数据库的管理工作变得更加轻松 易学，这些功能进一步将s q ls e r v e r 确立为o l t p 、数据仓库以及电子商务应 用程序的最佳数据库平台【l0 。 ( 1 ) 完全的w e b 支持： s q ls e r v e r2 0 0 0 提供了以w 曲标准为基础的扩展数据库编程功能。丰富 的x m l 和i n t e r n e t 标准支持允许您使用内置的存储过程以x m l 格式轻松存 储和检索数据。您还可以使用x m l 更新程序容易地插入、更新和删除数据。 通过w 曲轻松访问数据。有了s q ls e r v e r2 0 0 0 ，您可以使用h t t p 来向 数据库发送查询、对数据库中存储的文档执行全文搜索、以及通过w e b 进行自 然语言查询。 强大而灵活的基于w e b 的分析。s q ls e r v e r2 0 0 0 分析服务功能被扩展到 了i n t e r n e t 。您可以通过w e b 浏览器来访问和控制多维数据。 ( 2 ) 高度的可伸缩性和可靠性： 使用s q ls e r v e r2 0 0 0 可以获得非凡的可伸缩性和可靠性。通过向上伸缩 和向外扩展的能力，s q ls e r v e r 满足了苛刻的电子商务和企业应用程序要求。 向上伸缩。s q ls e r v e r2 0 0 0 利用了对称多处理器( s m p ) 系统。s q ls e r v e r e n t e r p r i s ee d i t i o n 最多可以使用3 2 个处理器和6 4g br a m 。 向外扩展。向外扩展可以将数据库和数据负载分配给多台服务器。 1 0 工程硕士学位论文 可用性。通过增强的故障转移群集、日志传送和新增的备份策略，s q ls e r v e r 2 0 0 0 达到了最大的可用性。 ( 3 ) 最快的进入市场时间： s q l s e r v e r2 0 0 0 是m i c r o s o f t n e t e n t e r p r i s es e r v e r 的数据管理与分析中 枢。s q ls e r v e r2 0 0 0 包括加速从概念到最后交付开发过程的工具。 集成和可扩展的分析服务。有了s q ls e r v e r2 0 0 0 ，您可以建立带有集成工 具的端到端分析解决方案，从数据创造价值。此外，还可以根据分析结果自动 驱动商业过程以及从最复杂的计算灵活地检索自定义结果集。 快速开发、调试和数据转换。s q ls e r v e r2 0 0 0 带有交互式调节和调试查询、 从任何数据源快速移动和转化数据、以及按t r a n s a c t s q l 方式定义和使用函数 等功能。您可以从任意v i s u a ls t u d i o 工具以可视化方式设计和编写数据库应用 程序。 简化的管理和调节。使用s q ls e r v e r2 0 0 0 ，您可以很容易地在企业资源旁 边集中管理数据库。可以在保持联机的同时轻松地在计算机间或实例间移动和 复制数据库。 2 4 本章小结 本章先介绍了系统体系结构c s 模式和b s 模式，接着说明了系统的开发 环境，最后介绍了系统中使用到的主要技术：a s p n e t 、a j a x ( a s y n e h r o n o u s j a v a s e r i p t a n d x m l ) 和s q ls e r v e r2 0 0 0 。 基于a s p n e t 远程教育系统的关键技术设计与实现 第3 章远程教育系统总体分析与设计 3 1 系统概述 现代远程教育是指综合利用计算机技术、多媒体技术以及网络通信技术， 在网络环境下的一种教学模式，是在现代教育理念的指导下，充分运用信息技 术并将其融入教学活动中，最大的特点是以学生自主学习为中心，注重对学生 的各方面能力的培养，适应于创新型人才培养的教学实践过程。 现代