（计算机应用技术专业论文）基于web的教学支持系统研究.pdf

基于w e b 的敦学支持系统研究 摘要 近年来，i n t e r n e t 迅速发展起来，而w o r l dw i d ew e b ( 简称w e b ) 不仅成为 i n t e r n e t 上主要信息资源，而且也成为日益流行的网上教育之核心。开发基于 w e b 的教学应用程序，已经成为现代网上教育的重要内容。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。 一个完整的基于w e b 的教学系统一般应该由网上课程开发系统、网上教 务管理系统、网上教学支持系统和网上资源管理系统四个子系统组成。) 本文主 要研究基于w e b 的教学支持系统的设计与实现。 本文从c a i 的理论基础及发展和基于w e b 的教学支持系统的现状分析入 l 手，结合w e b 开发的特点和软件工程的思想，进行了较详细的系统需求分析， 在此基础上论述基于w e b 的教学支持系统的设计思想、总体结构和功能，以 及实现方法和技术。) 7 。 ， 系统采用三层体系结构，注重良好的可扩展性，采用模块化设计方法，将 其划分为课件管理、页面学习、教学讨论、留言板、作业系统和网上考试六个 功能模块，选择面向对象的、易于扩展的a s p 编程语言环境及a c c e s s 数据库 系统开发实现，最后将a c c e s s 数据库转换为s q ls e r v e r 数据库发布。文中重 点讨论了基于w e b 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。这些主要技术包括文件上载处理技术、a c t i v e x 编程技 术及应用、o l e 技术及其应用、文件上载组件开发技术、积件式模型及a c c e s s 数据库向s q ls e r v e r 数据库转换的实现方法等。) 在网上考试子系统中采用网 络试题库抽题方式生成试卷，完成了网络试题库的设计与实现框架，真正实现 了考教分离的教育思想。 总之，通过本文的研究，在比较各种基于w e b 的网上教学系统的基础上， 提出了一种基于w e b 的教学支持系统设计思想和方案，研究了基于w e b 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w e b 的教学支持系统，解决了我们的当前应用需求，并提出 了今后进一步的研究工作任务。j “ 关键词：c a i w e b i 教学支持系统，_ - n 结构a c t i v e x xj江x j xv 茔至塑塑鲨堑墅堕生一 a b s t r a c t r e c e n t l y ，w i t h t h e r a p i dd e v e l o p m e n t o fi n t e r n e t ，t h ew o r l dw i d e w e b ( w e b o rw w w ) n o to n l y b e c o m e st h e p r i n c i p a l i n f o r m a t i o n r e s o n r c e b u ta l s ob e c o m e st h e c o r eo fn e te d u c a t i o nd e v e l o p i n gt h e w e b b a s e d a p p l i c a t i o np r o g r a m h a sb e c o m ea n i m p o r t a n t w o r ko f m o d e r nn e te d u c a t i o n t h ea i mo ft h i sp a p e ri s t os o ) v es o m ea p p l i e d p r o b l e m a n di nt h es a m et i m e ，a c c u m u l a t e s o m e e x p e r i e n c e f o r d e v e l o p i n ga p p l ys y s t e m ai n t e g r a lw e b b a s e di n s t r u c t i v es y s t e mg e n e r i ci sc o m p o s e do f n e t b a s e dc o u r s ed e v e l o p m e n ts y s t e m 、n e t b a s e dm a n a g e m e n ts y s t e m o ft e a c h i n gt a s k 、n e t - b a s e ds u p p o r ts y s t e mo fi n s t r u c t i o na n dn e t b a s e d r e s o u r c e sm a n a g e m e n ts y s t e m ，t h i sp a p e r r e s e a r c ht h e d e s i g n a n d e n a b l e m e n tf o rt h ew e d b a s e ds u p p o r ts y s t e mo fi n s t r u c t i o n i nt h i sp a p e r ，w eb e g i nw i t ht h et h e o r i e sa n dd e v e l o p m e n to fc a i a n dt h ec o n d i t i o n a n a l y s i s o ft h ew e d b a s e d s u p p o r ts y s t e m o f i n s t r u c t i o n b yc o m b i n i n g t h ec h a r a c t e r i z a t i o n o fw e b b a s e d d e v e l o p m e n ta n d t h et h o u g h t so fs o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，w ef i r s ta n a l y s i s t h er e q u s to fs y s t e mi nd e t a i l ，a n dt h e nd i s c u s st h ed e s i g nt h o u g h t 、 g l o b a l s t r u c t u r ea n df u n c t i o n so ft h ew e d b a s e ds u p p o r ts y s t e m o f i n s t r u c t i o n t h e s y s t e ma d o p t e s t h r e e p l y s t r u c t u r em o d e l ，r e g a r d sw e l l e x p a n s i b i l i t y a c c o r d i n g t h em e t h o do fm o d u l ea l ls y s t e mi sc o m p o s e d o fs i xm o d u l e ：c o u r s e w a r e m a n a g e m e n t 、p a g es t u d i n g 、t e a c h i n g d i s c u s s i o n 、g u e s t b o o k 、h o m ew o r ks y s t e m a n dn e t e x a m i n a t i o nt h e d e v e l o p m e n tb a s e do na s p w h i c hh a st h es p e c i a l i t i e so fo r i e n to b j e c t a n de a s ye x p a n s i b i l i t ya n dm i c r o s o f ta c c e s s ，f i n a l l y ，w er e s e tt h ea c c e s s t os q ls e r v e rw h e nw es h a l ii s s u ei t i nt h i sp a p e r ，w em a i nd i s c c u s e d t h es p e c i a l i t ya n da p p l i c a t i o no fp a c i n gt e c h n o l o g y ，i n c l u d ef i l eu p l o a d 、 a c t i v e xp r o g r a m m i n ga n da p p l i c a t i o n 、t h ed e v e l o p m e n to fu p l o a d d l l 、 2 基于w e b 的教学支持系统研究 o l ee t c i nt h es u bs y s t e mo fn e t e x a m i n a t i o n ，e x c u t e dt h ee d u c a f i o n a t h o u g h to fd i v i d i n gt e a c h i n ga n de x a m i n a t i o n i naw o r d ，i nt h i s p a p e r ，a f t e rc o m p a r i n gv a r i o u sn e t b a s e ds y s t e m o f i n s t r u c t i o n ，w e s h a l l p r o p o s e a d e s i g n i n gt h o u g h t a n da d e s i g n s c h e m e ，s t u d y t h eu s u a lm a i n t e c h n o l o g y o fw e b b a s e dd a t a b a s e d e v e l o p m e n ta n dd e v e l o paw e d b a s e ds u p p o r ts y s t e mo fi n s t r u c t i o n w h i c hh a v i n gs o m ev a l u e ，a n da d v i s es o m et a s kf o rn e x ts t u d y k e y w o r d s ：c a i ，w e b ，s u p p o r ts y s t e m o f i n s t r u c t i o n ， t h r e e p l ys t r u c t u r e ，a c t i v e x 基于w e b 的教学支持系统研究 第一章绪论 知识经济时代使人们越来越意识到教育的重要性。我国教育法规定的九年制义 务教育保障了每个儿童接受一定程度教育的权利，然而高等教育的普及以及终身教 育系统的构建仍有待实现。基于网络教学作为对在校教育的一个重要补充形式，为 发展高等教育作出了重大贡献。网上教育以其施教者与受教者在时间上与空间上相 对分离的特点，在一定程度上缓解了我国师资力量不足的困境以及学习者生活区间 与学习区间、工作时间与学习时间的矛盾。 近年来，i n t e r n e t 迅速发展起来，而w o r l dw i d ew e b ( 简称w e b ) 不仅成为i n t e r n e t 上主要信息资源，而且也成为日益流行的网上教育之核心。开发基于w e b 的教学应 用程序，已经成为现代网上教育的重要内容。一个完整的基于、e b 的教学系统一般 应该由四个子系统组成，即： 1 、网上课程开发系统。用于完成w e b 课程开发。 2 、网上教务管理系统。用于w e b 教学的实施。 3 、网上教学支持系统。用于w e b 教学管理。 4 、网上资源管理系统。用于w e b 教学资源管理。 本文主要研究基于w e b 的教学支持系统的设计与开发方面的问题，并重点研究 了基于w e b 的数据库开发中常用的一些技术和方法，最终实现一个具有一定实用价 值的基于w e b 的教学支持系统。 1 1计算机辅助教学概述 基于w e b 教学是现代网上教学和远程教育研究的个非常重要的方面，由于利 用计算机应用于学科教学的所有活动都应该属于计算机辅助教学( c a f ：c o m p u t e r a s s i a t e dr n s t r u c t i o n ) 的范畴，因此，基于w e b 的教学支持系统也理所当然的属于 计算机辅助教学的范畴，并接受计算机辅助教学理论的指导，遵循计算机辅助教学 的规律。 1 1 1计算机辅助教学的理论基础 计算机辅助教学( c a j ) 是一种新型的教学形式，由“程序教学”与计算机联 姻而产生。第个系统于1 9 5 9 年产生，由美国的i b m 公司研制开发成功。在我国， 由于历史的原因，c a i 的开展要推迟到8 0 年代初期。 在c a i 的发展过程中，人们一方面试图跟上计算机发展的步伐，另一方面也在 探索c a i 自身的规律，并从传统学科中寻找支持。显然，计算机和教育是c a i 的 两个支点【l 】。从系统论的观点出发，我们认为至少可以研究如下三个方面的问题： 计算机科学、教育学和计算机与教育之间的关系。进步地，系统科学、心理学( 特 基于w e b 的敦学支持系统研究 别是教育心理学) 、教育学、传播学、现代教育技术等也各自从不同的角度为计算 机科学和教育学提供了理论支持，并直接或间接地对c a i 产生影响。更进一步地， 马克思主义哲学作为科学的世界观和方法论，对上述各门学科均具普遍指导意义。 心理学和教育学理论对c a i 的影响得益于心理学家和教育学家。在c a i 的发 展史上，c a i 的理论曾有过三次比较大的演变，依次是行为主义学习理论、认识主 义学习理论和建构主义学习理论和教学理论j 。 系统科学理论则对c a i 的具体研究起指导意义，根据系统科学理论研究范畴之 一，我们认为一个c a i 系统的结构如图11 所示： 一定 教育目标 1 以课件为主 同 水平的学习者 开l 的计算机系 教育资源 誊l 统 图1lc a i 系统结构 计算机是c a 得以进行的物质基础，因而计算机科学必然对c a i 提供强有力 的支持( 包括硬件技术、软件技术及其它相关技术方面) 。从1 9 4 6 年第台计算机 诞生开始到现在的几十年里，计算机在硬件技术、软件技术及其它相关技术方面都 得到了飞速发展，这种快速的发展使计算机在教育中充当的角色越来越重要。这里 最值得提到的是计算机网络技术的迅速发展和普及，使得现代教育已经超出了传统 教育的思想和模式，而形成了一种全新的、开放的教育模式【4 】。基于网络教学和远 程教学技术已经逐渐被人们所接受，这点也正是我们进行本研究工作的重要原因之 1 1 2计算机辅助教学的内涵 “c a i 课件在课堂教学中的应用就是计算机辅助教学( c a i ) ”，这已经是大多数 人的思维定势【l 】。按照这一理论推断，c a i 课件是计算机辅助教学的唯一要点，c a i 课件数量的多少、质量的好坏，决定着计算机辅助教学活动的开展。我们认为，这 认识是有失偏颇的，甚至可以说是错误的。造成这种狭隘的计算机辅助教学观点 的成因是没有充分认识到计算机在教学过程中的工具作用和计算机辅助教学的丰 富内涵，尤其是网上教学和远程教学形式的出现，更是对这一传统思维定势的强有 力挑战，因为在这里，传统课堂已经不再存在，取而代之的是个虚拟课堂。 计算机是种工具是不难理解的，从工具的意义上理解c a i ，我们会发现，计 算机用于辅助教学的形式是灵活多样的，c a i 课件的播放与演示仅仅是这中间一个 比较重要的方面而已。因此，我们认为凡是利用计算机应用于学科教学的所有括动 基于w e b 的教学支持系统研究 都应该归结于c a i 的范畴，并把这些丰富多彩的辅助教学形式应用于教学过程之 中，这样将会极大地丰富c a i 的内涵，也只有这样，我们才能理解为什么在基于 w e b 的教学系统中包含的内容一般有四个子系统【”，即网上课程开发系统、网上教 学支持系统、网上教务管理系统和网上教学资源管理系统。 1 2 基于w e b 的教学支持系统 基于w e b 的教学支持系统设计的基本出发点在于：基于w e b 的网上教学不仅 仅是将教学材料在网上发布，而更多的是学生与教师之间、学生与学生之间的充分 沟通与交流，另外，传统教学过程中一些保证教学质量的关键环节，如作业、考试、 笔记记录等，都应该能够在网上得到很好的支持。 目前，我国远程教育主要是通过广播和电视。随着计算机网络技术的发展和普 及，远程教育出逐渐向网上教学方向发展。1 9 9 5 年，由国家教育部正式批准清华大 学、北京邮电大学、浙江大学、湖南大学为我国首批开展远程教育试点院校。各地 电大也开始利用现代科学技术，发展网上教学。现在国内许多院校都在开展或准备 开展基于i n t e r n e t 的教学实验，在i n t e r n e t 普及以前，远距离教学是通过电话、电视、 录像带和信件等方式异步地传递教学信息。最近几年，随着i n t e r n e t 的逐步推广、 普及，开始采用基于i n t e r n e t 的远程教学，w o r l dw i d ew e b ( n 平时所说的w w w 或w e b ) 被认为是最强大的课程信息发布媒体，成千上万的课程已经上网，还有更 多的学校和教师正在考虑开展基于w e b 的教学。 基于w e b 的教学( w b i ：w e b b a s e di n s t r u c t i o n ) 模式，与传统的教学模式( 即 传统课堂、卫星电视教学和专门的网络教学) 相比，具有相当明显的优势5 【7 l ， 主要表现在以下几个方面： l 、w e b 教学以i n t e r n e t 为载体进行传播，有巨大的影响范围： 2 、w e b 技术是一种跨平台、多媒体的信息发布与浏览技术，并可以实现动态 交互，使得开展形象生动、内容丰富的多媒体教学成为可能； 3 、由于学生的学习进度和学习方式可以由自己掌握，w e b 技术的交互手段使 得w e b 教学更容易实现由以教师为中心的教学模式向以学生为中心的教学模式的 转移。学生可以通过w e b 教学系统与不同地点的教师和学生进行交互，并获得教 师的指导及同学之间的交流与协作。 基于w e b 的教学系统主要具有以下一些基本特点： ( 1 ) 教学信息资源的开放性：基于w e b 的教学几乎可以覆盖所有地区，面向所 有有学习要求和学习能力的人，向社会各界人士提供平等接受教育的机会，实现“有 教无类”的教育理想； ( 2 ) 教学信息资源丰富：i n t e r n e t 已经成为全球最大的电子信息资源库，学习者 可以从中获取各种各样与学习相关的信息资料，为学习者的深入学习和研究提供了 基于w e b 的教学支持系统研究 极为有利的条件； ( 3 1 教学资源共享：基于w e b 教学，可以在全球范围内实现优秀教育资源和教 育方法共享，从而极大地避免了对教育的重复投入，节省办学经费，提高办学效益； 一) 时空不限：基于w e b 教学不受学习时间和学习地点的限制，这种特性特别 适合远程教育、开放教育、业余教育、成人教育和终身教育等； ( 5 1 学习的交互性：基于w e b 教学，学习者在学习过程中不仅能够实现人机交 互，同时还能够实现人与人之间的交互，做到人机优势互补； ( 6 ) 学习的个别化与协作化：基于w e b 教学，学习者拥有充分的学习自主权， 可以根据自己的兴趣、学习程度等因索来决定自己的学习内容、学习方式和学习进 度等，实现因材施教的个别化教育模式。另外，w e b 教学支持开展协作学习； f 7 ) 学习的情境化：借助多媒体技术及w e b 技术，易于创造建构主义所倡导的 “情景”、“会话”、“意义建构”的学习环境，学习者可以通过对学习活动的控制与 协作来实现意义建构。从而体现当前最新的教育理论与学习理论。 显然，基于w e b 教学，就是利用万维网作为教学媒体传送教学内容，在网上 实施教学、管理教学，并进行网上测试和网上交流。实际地、完整地实旋基于w e b 的教学，要有一套易用、高效的网上教学支撑平台支持p 】。目前国内外已经有了一 些成品系统，并且国内各院校在这一方面进行了大量的研究与尝试，如一些院校的 现代远程教学系统就属于这个范畴。但是，纵观我国现代远程教学系统，大多数比 较注重教务管理，而对于教学支持这一方面则或多或少存在一些不足，大多只提供 了网上课程浏览和课件下载等基本服务，对于教学活动其它环节的支持不够理想， 当然也有比较好的，比如中国人民大学远程教学系统就是一例，另外，上海交通大 学的远程教育在智能答疑方面下了很大功夫，取得了比较好的效果。 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 ( 当然要有一定的条件) ，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，也有一些远程教学系统就是在远程会议系统上增加了教育管理功能， 并逐步向全面支持网上教学方面发展。 从目前网上教学系统技术实现的形式和方法来看，大致可分为两种教学模式， 一种是以视频会议系统为主的实时在线网络教学，该方式是将学校的教室安排在远 端，学生们在多个远端教室同时上名优秀教师的课。它是通过传输音频和视频， 将空间上分离的教师和学生联系在起，进行实时的、可视的交互式教学，这种模 式对于解决学校教师、教室资源不足的问题很有帮助，但其投资太大；另一种是基 于w e b 技术的非实时自主式网上教学形式，它是将教学内容、教学资料、课后练 习等制作成一组相关的w e b 页面，存放于w e 服务器上，支持开展充满交流和交互 的多种教学形式。在该模式中，学生可上网访问异地学校服务器上的课件进行自学， 基于w e b 的教学支持系统研究 并可与同学和老师进行讨论、交流等，学生可以逐步形成一个“自我安排进度的、 专家和优秀教师指导的、时问和空间独立的学习环境”。但是该模式存在网络带宽、 速度、费用和智能实现等诸多问题，不过，从实用性和经济性的角度出发，构建基 于w e b 技术的网络教学是很好的一个选择，也是网络教学的发展方向。 1 3 研究的背景及意义 从技术角度而言，科学技术的发展解决了目前网上教学存在的一些技术性问 题，提出了多种可行方案，随着科学技术不断成熟，网上教学势必会有长足的发展。 同时，计算机的普及将为网上教学提供必要的物质保障。 从社会大环境而言，我国国家政策有利于网上教学的发展。朱总理就任时就强 调，本届政府最大的事业就是科教兴国。当前，我们正处于一个以先进科学技术来 提升教育素质的十字路口。尤其是近年来，i n t e r n e t 的迅猛发展和普及，迅速地改 变了我们的经济、政治、文化、商业和社会风貌。可以预见，在未来的几年内，信 息技术将继续改变我们的教育界。为此，我们应该加快我国教育领域的信息化改革 进程，以促进我国教育改革的深入发展。尤其是要提高教育工作者自身对信息化教 育以及教育信息化更深层次地理解与认识。 随着i n t e r n e t 的发展与普及，我国教育改革的不断深化，素质教育和科教兴国 战略的提出和实施，w e b 不仅成为i n t e r n e t 上的主要信息资源口“，而且电正成为日 益盛行的网上教育的核心。网上教育方兴未艾，作为教育工作者，积极投身基于 、e b 的教学系统研究与开发，我们责无旁贷。 具体地说，主要有两个重要因素促成本研究工作的开展，其一是随着高校的连 年扩招，我院学生人数迅速增加，已经翻了几番。学生人数的急剧增加，带给教师 的教学压力越来越大，经常是采用大班方式授课( 一般都超过9 0 人) ，从而对教学 效果的保证带来了一些不利因素，另外辅导答疑任务也越来越艰巨，为了保证教学 质量，通过基于w e b 的教学，将教师的教学内容在网上发布，并提供一个师生之 间、学生之间方便讨论和交流的环境，是一个非常有效的解决途径；其二是，随着 国家政策出台，初级中学教师学历层次必须达到大学本科要求，作为师范院校，担 负着一部分全省师资培训和学历教育的重任，因此，我院已经被省教育厅批准进行 远程师资培训，远程教育在我院的开展，急需开发一个能够较好地进行课件管理、 教学讨论及网上考试等功能的教学支持系统。目前这工作刚刚起步，很多研究工 作正待开展，现在我院远程教育主要采用前述的第一种模式，这种模式除了造价太 高之外，还存在另外些问题，比如，由于学习者大都是已经参加工作的人员，在 这种教学模式下，学习者仍然需要到就近的远端教室集中学习，从而必须影响他们 的正常工作，而基于w e b 教学则不会带来这样的问题，但我院远程教育网目前所 能提供的服务非常有限，远不能满足现代远程教育的要求，这势必影响我院远程教 基于w e b 的教学支持系统研究 育的教学质量。为了满足学院的需求，提高学院远程教育教学质量，我们作为院数 学与计算机科学系，率先在自己的w e b 服务器上设计开发了此基于w e b 的教学支 持系统，通过试运行测试，进一步修改完善后将投入使用。 本研究结果首先在系内试运行测试，进行不断地完善，使之最终成为一个具有 较高实用价值的基于w e b 的教学支持系统。尽管目前本研究工作可能还比较幼稚， 同国内外类似研究相比也必然存在差距，但是本研究是基于我们自己的现实客观条 件和具体情况有针对性地进行的，更为重要的是，通过本研究工作的开展，一方面， 满足了当前实际应用需求，另一方面，使得自身得到了锻炼，为自己培养了人才， 为今后的研究开发工作打下了基础，积累了难得的宝贵经验，这是一笔无形的财富。 1 4 本文所做工作 为了完成本文的研究，主要工作大致如下： 1 、分析比较现有基于w e b 的教学支持系统的性能和特点，结合研究条件因素， 进行了较为详细的需求分析，通过对问题进行合理抽象，确定了系统总体结构和功 能，制定了系统设计方案。 2 、在需求分折基础上，根据系统设计方案，确定了系统开发环境和系统体系结 构。系统采用三层b s 计算模式进行开发。较详细地分析了三层结构中数据库访问 技术，选定a s p 作为数据库访问方式，最终实现设计功能，提供一个具有一定实用 价值的基于w e b 的教学支持系统。 3 、在开发过程中，认真研究了基于w e b 的数据库开发技术，比如，文件上载 处理技术、上载组件开发、a c t i v e x 编程技术等，并就a s p 自身一些可优化因素和 数据库安全问题进行了一些探讨。 1 5 论文的组织 论文共分五章撰写，具体组织结构如下： 第一章绪论。主要讨论c a i 基本理论及其内涵，并简单阐述基于w e b 的教 学支持系统的发展与现状，以及本文的研究背景、意义等。 第二章系统分析与设计。重点阐述系统需求、系统结构与功能模块划分，较 详细地描述了各模块的功能。 第三章系统开发与实现。阐述系统开发与实现的技术路线及具体实现过程。 第四章系统实现的主要技术。阐述系统实现过程中主要采用的技术，包括 c s c w 技术、文件上载处理、上载组件开发、a c t i v e x 编程、数据库安全问题及a c c e s s 数据库向s q ls e r v e r 数据库转换方法等。 第五章结论。总结当前所完成的研究工作情况，并提出今后进一步工作的任 务和目标。 矗 基子w e b 的教学支持系统研究 1 6 本章小结 基于w e b 的教学支持系统属于计算机辅助教学( c a j ) 的范畴，它必然要 自觉地接受c a i 理沦的指导，遵循c a i 的规律。 目前网上教学系统技术实现的形式和方法主要两种：一种是以视频会议系统 为主的实时在线网络教学，但其投资太大：另一种是基于w e b 技术的非实时自主 式网上教学形式，这是网络教学的发展方向。 一个完整的基于w 曲的教学系统般由四个子系统组成，即网上课程开发系 统、网上教务管理系统、网上教学支持系统和网上资源管理系统。 本章主要讨论了c a l 基本理论，探讨了网络教学系统的发展现状和基于w e b 教学的一些问题，最后阐述了本文的研究背景及意义。 至三翌! 塑塾茎塞堑墨竺笪塑 第二章系统分析与设计 w e b 具有强大的统一资源管理功能，另外还具有双向沟通功能，此交互特点可 用于实现网上教学。大多数情况下，w e b 应用程序由客户机程序和服务器程序组成。 服务器负责数据和图像等的存储、维护、管理以及传递，客户端则负责人机界面( h c i ) 的操作，送出需求及显示取回的数据。网络连接的客户机方向服务器方请求信息和 服务，服务器方响应客户机方请求，提供给客户各种信息。 基于w e b 教学，学员一般在客户机一方，各种各样的教学资源存放在服务器一 端，学员使用w e b 浏览器( 最常见的有正和n e t s c a p e ) 访问w e b 服务器，发出有关教 学内容请求，w e b 服务器一方则满足学员的请求，传道授业解惑，解决学习中出现 的各种困难。基于w e b 的网上教学的基本构架如图21 所示。 r 紫l 一旧w e b 器l 教学数据库 孟i 数据 教学应用程序 h mi 库接 其他教学资源 i 学员( 客户 ， h t m l 等 口 i 机)教学资源 图21基于w e b 的网上教学基本构架 2 1系统需求分析 作为一个基于w e b 的教学系统，般应该包括网上课件开发系统、网上教学支 持系统、网上教务管理系统和网上教学资源管理系统四个子系统1 3 】。本基于w e b 的 教学支持系统主要侧重于研究教学支持和教学资源管理部分，所谓教学支持，主要 是指如何进行教学管理，比如授课、作业、辅导答疑、考试等教学活动，而教学资 源管理，主要指课件的发布、作业和考试题的管理等，同时适当考虑其它方面的功 能。 根据常规教学情况，整个教学过程一般由教师备课、课堂授课、教学讨论、作 业布置、作业批改、辅导答疑、组织考试、评定成绩和试卷分析等环节组成。通过 抽象归纳，在本系统中设置了课件管理、页面学习、教学讨论、留言扳、作业系统 和网上考试六个子系统，基本覆盖了整个教学过程的全部活动。 下面对每个子系统结合教学环节需求进行较详细的分析，以明确系统各个组成 部分的具体需求。 2 1 1课件管理 教师在备课过程中，经常要进行反复推敲、琢磨，并且常常在授课以后根据学 8 _ 茎主翌! 堕塑兰奎壁墨竺堕塑 生的反馈信息进行教案修改，甚至调整教学进度，改变教学策略。比如对一些新内 容迸行增添，而对另一些不适宜的内容进行删除，对教学材料重新组织规划等，所 以在基于w 曲的教学支持系统中，教师也应该能够方便地进行这些工作，以保证 教学内容的先进性和严谨性，教学方法的灵活性和多样性。另外，学生在一个学期 里通常有几门课程的学习任务，所以应该支持在课件库中增加新的网络课程。该子 系统应该能够完成教师添加新课程和新课程内容、删除过时的或不再需要的课程和 课程内容及对不适宜部分的修改操作。当然，此服务只能向管理员和教师提供，而 对于普通用户( 比如学生) 则不能使用此项服务，否则将造成课件库管理的混乱。 2 1 2页面学习 在进行学习时，学生应该能够从课程库中选择自己要学习的课程，而且学习进 度由学生自主掌握。对于选定的课程，学生也不可能一次将整门课程内容全部学习 完成，并且不同基础的学生对课程的相关章节内容的学习情况也会因人而异，从而 体现学习对象的个体差异性，因此该模块应该能够尽量方便学生自主选择学习内容 和学习进度，体现学生在教学活动中的主体地位，遵循学习规律。 2 1 3教学讨论 在传统教学活动中，老师与学生之间、学生与学生之间的交流可以实时交互， 通过问答方式进行，这是保证教学质量、培养学生想象力和创造性思维的重要环节， 也是培养学生协作精神的重要途径。在使用基于w e b 的教学支持系统进行教学过 程中，传统课堂己不复存在，不仅老师与学生之间而且学生与学生之间都存在着 空间距离的问题，如何保证传统课堂教学过程中的交流与沟通环节的实现，这是基 于、e b 的教学支持系统必须认真考虑的问题之一。 在传统教学活动的讨论过程中，学生会根据自己所感兴趣的话题或有相同( 类 似) 问题情况不自觉地分成不同讨论小组，这样更有利于学生发表自己的见解，及 时弄清问题的原委，增强讨论的有效性，这也是系统设计和实现时必须认真考虑的 问题。 2 1 4 留言板 在传统教学活动中，学生在学习过程中发现问题后，也不可能随时发现随时向 教师请教，通常是先将问题记录下来，然后在合适的时间向教师请教，而教师对学 生中普遍存在的问题和从学生作业中反馈回来的学生普遍没有掌握的问题往往采 用集体答疑的方法，这样可以节省不少的时间，在基于w e b 的教学支持系统中， 这功能由本子系统完成。 在此值得注意的一个问题是，传统教学过程中，学生往往会进行笔记记录，以 备今后查阅，在基于w e b 的教学支持系统中，应该提供一项类似于笔记记录功能 的服务。 基于w e b 的教学支持系统研究 2 1 5作业系统 教师了解学生平时学习情况的一个重要途径是作业，通过作业的布置和批改， 既可以了解学生对课堂所学知识的掌握程度，也可以从中掌握学生的学习态度和学 习能力，从而以此为依据来及时调整自己的教学进度、教学方法和教学策略。这些 任务由作业系统来完成。由此，作业系统应该提供教师网上布置作业、学生网上完 成作业和教师网上批改作业的功能，并提供管理员增加用户及管理员、教师进行相 关密码修改的功能。 2 1 6网上考试 考试是教师对学生就一门课程学习情况的综合评价。教师在考试之前要出好试 卷，审查学生的考试资格，核实考生的身份等，同时，为了比较科学、正确地评价 学生的学习情况，要对试卷进行统计分析，以便调整试题，使试题更加科学、合理。 本子系统应该提供的功能包括教师出试卷、对学生进行考试时的身份验证、教师判 卷和登记成绩、学生查询成绩、试卷分析等。 随着我国考试制度的不断完善，考教分离工作越来越受到重视，现在考试试题 大多来自试题库，至少是试卷库。 2 2系统设计的基本思想 2 2 1当前基于w e b 的教学支持系统的一般设计思想 基于w e b 的教学支持系统设计的基本出发点在于：系统不仅仅是简单地将教 学材料在网上发布，而更多的是学生与教师之间、学生与学生之间的充分沟通与交 流，由于在基于w e b 的教学方式中，教师与学生、学生与学生在空间上的分离， 这种沟通与交流就显得尤为重要【”，另外，传统教学过程中的一些保证教学质量的 关键环节，比如作业、考试、图书馆、笔i g ，；g 录等，都应该能够在网上得到很好的 支持，使得网上教学从简单的教学信息发布变成一个充满交互与交流的虚拟学习社 区。 目前基于w e b 的教学支持系统设计的基本思想主要体现在以下几个方面【3 i ：f 1 1 一体化管理，即整个系统的各个功能模块要能够很好地协同工作，在一个统一的系 统中可以完成教学( 学习) 过程中的各种活动；( 2 ) 完全开放性，即能够容纳各种形 态的网上教学内容，不能仅仅限于支持某些专用工具开发的教学内容；( 3 ) 简化交互 式教学设计的复杂性：( 4 ) 支持多种教学策略，网上教学是一种新型的教学方式，在 新的教学环境中，不能完全沿袭传统的教学方式，要引进新的思想和新的教学方法。 2 2 2系统的设计思想 结合基于w e b 的教学支持系统设计的一般思想，下面提出本基于w e b 教学支 基于w e b 的教学支持系统研究 持系统的基本设计思想： 1 、本系统基于w e b 开发，采用瘦客户端方式( 即客户端只需要浏览器和基本 的p o w e r p o i n t 2 0 0 0 等基本常见的软件即可) 。总体上采用基于w e b 的三层b s 计算 模型i ”，后台数据库在开发时选用m i c r o s o f ta c c e s s 2 0 0 0 【1 “，发布时采用s q ls e r v e r 完成。 2 、由于基于w e b 开发，基于w e b 的c a 多媒体课件的制作工作量巨大，并 且可能涉及到学科教师、美工人员、计算机工作人员等，如果全部由一个或几个人 来完成开发是不太现实的，并且也不符合教学理论和教学规律的要求，不能充分体 现各个教师自己的教学风格和教学特点。因此，这些课件允许各授课教师自己设计 制作，系统提供简单的课件上载管理与维护界面，任课教师可以根据自己的具体情 况来作出决定，此服务要求授权使用。 3 、基于w e b 的教学支持系统不仅仅是简单地将教学内容在网上发布，更为重 要的是教师与学生之间、学生与学生之间，教师与教师之间的充分沟通与交互。由 于师生在地理位置上的分离，从而使得师生之间的交互显得尤其重要，可以说，这 种交互的广度与深度，是决定网上教学质量的关键因素之一，换句话说，这是判断 一个基于w e b 的教学支持系统成功与否的重要指标之一。网上教学包括一些基本 的教学环节，比如教学内容的发布、作业、答疑、考试、讨论( 同步异步) 等等。 为了支持这些教学环节，保证教学质量，系统设计个讨论区，在讨论区中以在线 聊天的方式来进行讨论和答疑。在讨论区中，允许选择不同的讨论室，讨论室一般 按课程划分，这样更便于明确讨论主题。与此同时，还设计一个留言板，供异步讨 论、答疑之用。 4 、作业和考试是教学过程中必不可少的两个重要环节，为此，系统设计一个 作业系统和个网上考试系统，从而完成教学过程中的全部教学活动f 6 1 1 ”。 5 、为了模拟传统教学和学习过程中必不可少的笔记记录功能，系统设计一个 资料寄存功能，提供学生保存自己认为重要的资料服务，由于服务器资源的宝贵性， 此功能只能面向注册用户提供。 2 3 系统结构与功能 2 3 1系统的总体结构 系统开发采用w e b 和数据库技术相结合的方式进行，而三层体系结构正是为 此应运而生的。三层结构实际上就是增加了w e b 服务的c s 模式，即把传统的c s 模式中的服务器分解为一个w e b 服务器和一个或多个数据库服务器。三层结构的 划分如下：第一层为表示层即浏览器，主要完成客户和后台的交互及最终查询结果 的输出功能，客户端向u r l 所指定的w e b 服务器提出服务申请，w e b 服务器用 基于w e b 的教学支持系统研究 h t t p 协议把所需要的文件资料传送给用户，客户端接收文件信息并在浏览器上输 出；第二层是具有c g i 或o d b c 接口的w e b 服务器，属于功能层，主要利用服务 器完成客户的应用功能，w e b 服务器接受客户申请，首先需要执行c g i 或其它服 务程序与数据库连接，再由w e b 服务器传至客户端；第三层为数据库服务层( 数 据层) ，数据库服务器接受客户请求后独立地进行各种运算p l 。三层结构综合了c s 结构和b s 结构的优点，摒弃了各自的缺点并使之得到了广泛的应用。 三层体系结构具各了c s 体系结构的分布计算特性，客户端访问的信息均存储 于数据库服务器中，从而完全可以保证c s 结构中数据的完整性、及时性和安全性。 同时，三层体系结构还保留了b s 结构下的跨平台访问性和统一、方便、简单的用 户接口。三层体系结构示意如图22 所示i 。 图2 2 三层体系结构 在三层体系结构中，通过浏览器访问数据库服务器上的信息，访问的途径主要 有以下几种： ( 1 ) c g l ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 方式，这是w e b 应用中最早的种技术， 它是在w e bb r o w s e 、w e bs e r v e r 和c g i 应用程序之间传递信息的规范。所有的w e b 服务器都支持c g i 工作方式，并且任何一种w e b 服务器支持的语言都可以进行c g i 程序的开发。通常c g i 由客户端浏览器激活，然后在服务器端运行。c g i 在处理一 个请求过程中，对每一个请求服务器都生成对应的新进程，于是，随着请求数量的 增多，每个c g i 程序将消耗掉大量系统资源，从而可能导致服务器过载。另外， c g i 不提供可视化编程，只能象d o s 方式那样编程，因而c g i 工作方式性能差， 效率低，运行速度慢。 ( 2 ) a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 方式，此方式可完成c g l 的所有功 能，不同之处在于，a p i 应用在第一次调用之后将驻留在服务器上，当有新的请求 到达时并不生成新的进程，而是共享该进程，因此，其工作效率大大高于c g i 方式。 但是，a p i 以动态链接库的形式存在，开发a pr 需要掌握多线程、进程同步、线程 同步、协议编程等技术，开发程序设计难度较大。 ( 3 ) i d c ( i n t e r n e td a t a b a s ec o n n e c t o r ) 方式，此方式实际上是一个基于i s a p i 的 动态链接库，并由驻留在服务器上的动态链接库完成相应的工作。它使用了文件名 相同的查询文件( i d c ) 和i 结果模板文件( h t x ) 来实现数据库的存取。 ( 4 ) a s p ( a c t i v es e r v e r p a g e ) 方式，a s p 程序实质上嵌入在标准h t m l 文档中， 以特殊标记和普通的h t m l 标记区分。a s p 文件在w e b 服务器端被解释执行，同 基于w e b 的教学支持系统研究 时将执行结果自动转换成标准的h t m l 语句，并和a s p 文件中其它标准h t m l 语 句结合在一起，返回给客户端浏览器。a s p 隐藏了w e b 服务器和客户端之间的通信