（教育技术学专业论文）基于internet的远程论文辅导与答辩系统设计与实现.pdf

摘要 摘要 随着各种信息技术的不断发展和远程教育的兴起，将计算机和网 络等技术引入我国远程教育领域，己成为现代远程教育发展的需要和 必然趋势。基于i n t e r n e t 的现代远程教育中的教务管理、教学管理、 教学资源开发与管理、在线教学、在线考试、教学评估等系统或平台 也逐渐发展成熟。但是，体现高等教育教学质量的重要教学环节之一 论文辅导和论文答辩，在计算机和网络技术实现过程中却远远落 后于其它教学环节。因此，为有力推动现代远程教育的全面发展，基 于i n t e r n e t 的远程论文辅导和答辩系统亟需研究和实现。 本文详细叙述了基于i n t e r n e t 的远程论文辅导和答辩系统的设 计和实现过程，系统采用浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ) 方式下 运行，选用t o m c a t + j s p + s q ls e r v e r 开发模式，采用数据库连接池 技术实现数据库连接。系统包括论文选题、论文辅导、论文答辩三个 模块，分为学生、教师、管理员三类登录身份。论文还介绍了系统中 的特色功能和关键技术、系统主要模块的设计和实现。最后对所研究 和实现成果作以总结，并指出系统待完善之处和未来应用发展。 关键词：i n t e r n e t ，远程教育，论文辅导，论文答辩，网络学习环境 t 1 i ed e s i g na n di m p l e m e n to fp a p e fg u i d a n c ea n d d e f e n s es y s t e mo n l i n eb a s e do ni n t e m e t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o 叩e n to fa 1 1k i n d so fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y a n dd i s t a n c ee d u c a t i o n ， i ti sn e c e s s a r ya n dr e q u i r e dt oa p p l y c 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 i nt h ed i s t a n c e e d u c a t i o n a lf i e l di no u rc o u n t r y i nt h em o d e r nd i s t a n c e e d u c a t i o nt h a ti sb a s e do nn e t w o r k ，t h es y s t e mo fe d u c a t i o n a l m a n a g e 腿n ta n de d u c a t i o n a ls o u r c e 阻n a g e 啪n to rt h ep l a t f o m o fo n l i n et e a c h i n ga n do n l i n et e s t i n gh a v eb e e ng r o 辩i n g 珏强t u r e h o w e v e r ，p a p e rg u i d a n c ea n dp a p e rd e f e n s et h a t i so n eo ft h e i m p o r t a n tt e a c h i n gl i n kt ot h ea d v 鞠c e de d u c a t i o na r eal o n g w a yb e h i n do t h e rt e a c h i n gl i n k si nt h ei i h p l e 翔瞎n t o fc o m p u t e r t e c h n 0 1 0 9 ya n dn e t w o r kt e c h n 0 1 0 9 y s oi ti su r g e n tt h a td i s t a n c e p a p e rg u i d 8 n c ea n dd e f e n s es y s t 鲫b a s e do ni n t e r n e ti ss t u d i e d a n dd e v e l o p e d t h i st h e s i si n t r o d u c e st h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to f d is t a n c ep a p e rg u i d a n c ea n dd e f e n s es y s t e mb a s e do ni n t e r n e t ind e t a i1 t h es y s t e misb a s e do nt h eb r o w s e r s e r v e rm o d ea n d t h r e e1 a y e r ss t r u c t u r ea n dd e v e l o p e dt h r o u g ht 伽c a t + j s p + s q l s e r v e re n v i r o n m e n t 。u s e sc o n n e c t i o np 0 0 1t e c h n o l o g yt or e a l i z e d a t a b a s ec o n n e c t i o n t h es y s t e mi n c l u d e sc h i e f l yt h e r eh l o d u l e s ： p a p e rs e l e c t i n g t i t l e ，p a p e rg u i d a n c ea n dp a p e rd e f e n s e u s e r s 垒堕型 一 c a nl o g i nt oi ta sc o 【珊i i o ns t u d e n t 。t e a c h e ro ra d l i i i n i s t r a t o r t h et h e s i si n t r o d u c e ss o m eo fe s p e c i a lf u n c t i o n sa n d k e y t e c h n o l o g y ，e m p h a s i z e sh o wt od e s i g na n dr e a l i z et h r e ei 盼i n l y m o d u l e so ft h es y s t e m i nt h ee n d ，t h ea u t h o rs u mu pt h er e s e a r c h a n di m p l e m e n t ， p o i n to u ts o m eo fd e 啮n d i n gi m p r o v i n ga r e a s ， ；，r o p o s e st h ep r e d i c t i o no ft h ed e v e l o p m e n to ft h es y s t e m i ( c yw o f d s ：i n t e r n e t ，d i s t a n c ee d u c a t i o n ，f a p e rg u i d 8 n c e ，p a p e r d e f e n s e ，o n l i n el e a r n i n ge n v i r o n h l e n t y8 7 9 8 2 二 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是我个人在导师指导 下进行的研究工作及取得的研究成果。尽本人所知，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过的研究成果，也不包含为获得北 京交通大学或其他教学机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一起工作的同志对本研究所做的任何贡献已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人签名：弦毫。蓖 日期：t 年弓月占日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论 文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许 论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。论 文中所有创新和成果归北京交通大学计算机与信息技 术学院所有。未经许可，任何单位和个人不得拷贝。版 权所有，违者必究。 本人签名影客落 日期：训z 年弓月占日 北京交通大学硕士学位论文 刖罱 随着我国高等教育不断发展和创新，教育资源的需求不断增加。 但是高校教育资源有限，在教育经费相对不足的情况下，利用现代信 息技术发展高等院校的远程教育，不仅充分将校内外优秀教育资源整 合，而且也为更多的入提供接受高等教育的机会。教育各环节实现网 络化、信息化、技术化也是教育发展的必然趋势，也是极大促进了高 校的信息化发展。 在高校信息化的快速发展过程中，适用于各种教育层次的教务管 理、教学管理、教学资源开发与管理、在线教学、在线考试、教学评 估等系统或平台已经逐渐趋于成熟。在高等教育中，论文辅导和论文 答辩是体现教育质量的重要环节。实现基于i n t e r n e t 的远程论文辅 导与论文答辩虽然难度较大，但是从网络调查来看，利用各种信息化 技术来支持的远程论文辅导和论文答辩已经在逐步实现，并逐步成为 远程教育发展的又一重点。 目前，为数不多的高等院校利用现有的网络条件，针对少数在校 本科教育和网络教育采用了远程论文辅导和论文答辩。这类系统在论 文辅导环节中，大多都以远程提交论文、评审论文为主，同时兼具论 文资源管理的功能；在论文答辩环节上，普遍利用现有的视频会议系 统和i n t e r n e t 上的免费视频语音交互工具来辅助实现答辩。在应用过 程中，存在以下一些不足之处： ( 1 ) 在论文辅导环节中，缺少论文选题的功能，缺乏论文辅导的 系统性，忽视了学生和指导教师的远程交互，忽略了论文完成过程的 前言 个性化及协作式网络学习环境的搭建； ( 2 ) 在论文答辩环节中，采用原有的视频会议系统使得成本过高， 采用i n t e r n e t 上的免费视频语音交互工具不能保证答辩的专业性和 严谨性，最根本的是这类系统缺少答辩所必需的交互手段( 例如，文 档共享、协同浏览、协同编辑等) ，同时也缺少各种交互手段的整合。 基于这样的情况，我们对目前一些高校所采用的远程论文辅导和 论文答辩系统进行调研分析深入研究高等教育本科生论文辅导和论 文答辩的细节，征求学生、教师、教务管理人员的意见，切实从实际 需求出发，设计了基于i n t e r n e t 的远程论辅导和答辩系统。本系统的 目的是基于教育技术学的相关理论，采用计算机、网络、多媒体、数 据库等技术手段，把远程教育的思想融入到系统中，为学生、教师、 教务管理人员提供一个网上虚拟集成的毕业设计环境，有效提高学、 教、管三方的积极性和协调性，高质量完成论文辅导与论文答辩，推 动远程教育的发展。 整个系统的功能模块是根据高等教育论文和答辩的过程设计开 发的，分为：论文选题、论文辅导、论文答辩三大主要模块。从远程 教育的不同需求出发，系统的用户分为：学生、指导教师、论文评审 教师、答辩教师、校级教务管理员、教学中心教务管理员、系统管理 员七种身份。 针对本系统的使用需求，系统设计实现中，重要侧重以下几方面： ( 1 ) 采用浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ) 结构，以各种身份登 录的用户在客户端通过w e b 浏览器使用该系统，服务器分为应用服务 器和数据库服务器。应用服务器主要对客户端提交的各种信息进行分 析处理，并与数据库服务器建立联系，根据要求实时更新相关数据信 2 北京交通大学硕十学位论文 息。这种结构易于扩充，后台数据库损坏或升级时，不影响应用服务 器的工作。 ( 2 ) 数据库连接采用数据库连接池技术实现，对数据库的连接统 一进行配置、管理、监控，以及对数据库连接池的参数进行优化调整， 同时对应用中没有关闭或其他原因造成没有关闭的数据库连接由连 接池统一进行管理。解决大量用户共享较少的数据库连接问题。 ( 3 ) 系统设计充分体现个别化、协作式学习环境的设计，解决了 远程教育毕业生在论文辅导和论文答辩环节长期缺乏同学交流、师资 辅导的难题，切实提高了高校远程教育的质最。 ( 4 ) 整个系统界面采用网页形式，界面友好，美观，且操作简单、 交互性强，便于用户使用。 论文主要介绍基于i n t e r n e t 的远程论辅导和答辩系统的设计和 实现过程，包括系统的理论基础、系统的软硬件平台选择、系统的结 构设计及功能模块划分、各模块的详细设计及代码实现。 论文的组织结构如下： 第一章：主要介绍远程教育理论和基于i n t e r n e t 的远程教育系统 的结构和特点。 第二章：主要介绍了系统的研究现状、系统研究的意义和目标以 及支持系统的理论基础。 第三章；重点介绍系统的总体设计思想、系统运行模式和开发技 术及开发工具的选择、系统的整体结构设计和界面设计以及数据库设 计、系统的各功能模块和用户子系统的功能。 第四章：重点介绍了系统的功能特色和技术关键，包括个性化和 协作式学习环境设计以及交互功能的设计、w e b 数据库技术和音、视 前言 频交互、白板交互等技术。 第五章：详细介绍了系统中论文选题、论文辅导、论文答辩三个 主要模块的工作流程和实现。 第六章：主要是对该系统的研究和实现成果进行总结，并指出系 统待完善之处和未来应用发展。 4 北京交通大学硕士学位论文 1 远程教育 1 1 远程教育概述 1 1 1 远程教育的概念 远程教育是指学生和教师，学生和教育机构之间主要采用多种媒 体手段远距离进行通讯联系和系统教学的教育形式。 相对于传统教育，远程教育具有以下特点： ( 1 ) 教师和学生在时空上处于分离状态： ( 2 ) 以现代教育技术为基础的媒体教学占有主导地位； ( 3 ) 有组织的系统王程； ( 4 ) 自学为主，助学为辅； ( 5 ) 在学生和教师之间存在某种形式的双向通信和反馈机制。 1 1 2 远程教育的发展过程 在国际教育界，远程教育( d i s t a n c ee d u c a t i o n ) 又称“远距离 教育”，这一概念是在2 0 实际7 0 年代中期出现，我国的远程教育通 常被为已经历经三个发展阶段： 第一阶段是以书写和印刷品为主要媒体，以传统邮政系统为传递 方式的函授教育； 远程教育 第二阶段是将印刷材料、广播、电视和录音录像结合起来，以卫 星电视为主要传输方式的广播电视教育； 第三阶段是利用计算机网络、多媒体技术、数字通信技术等手段 进行教学活动，被称为“现代远程教育”。现代远程教育的突出特点 是：真正不受空间和时间的限制：受教育对象扩展到全社会：有更丰 富的教学资源供受教育者选用；教学形式由原来以教为主变为以学为 主。 。 1 1 3 国内外远程教育的现状 a 国内远程教育的现状 自1 9 9 6 年，清华大学校率先提出发展现代远程教育( 即网络教 育) ，迄今为止，教育部已经正式批准了国内6 7 所重点高校和中央 广播电视大学进行远程教育试点。目前，我国的高等教育的远程教育 多是借助教育机构的影响力，通过双向通信和教育媒体连接时空分离 的教师和学生。不仅满足了高等教育发展的需要，解决了高校容量不 足的困难，也使更多学生可以不受时间、空间、工作和家庭关系、经 济等因素的限制，接受远程教育提供的各种学习资源和学习支持。 但是，我国远程教育教学从最初基于c d r 伽的教学软件，通过 教学的视频播放等形式发展到近年来随着高校校园网的建设而建立 远程教育网站的教学管理形式，远程教学大多仍然停留在提供课件演 示和下载形式上，缺少体现远程教育的一些特色，例如适合远程学习 的优秀教学课件、学生的自主性学习、师生的丰富交互手段、学习过 程的智能辅导、教学全过程的远程化等等。 6 北京交通大学硕士学位论文 b 国外远程教育的现状 国外以美国、英国、同本为例，美国是世界上信息技术最发达的 国家，其远程教育也最发达。据美国联邦教育部国家教育统计中心对 中等后教育机构远程教育的调查，1 9 9 7 一1 9 9 8 年，美国5 0 2 0 所大学 中有1 6 9 0 所提供远程教育课程，占高等学校总数的3 4 。约1 6 6 万 学生注册接受各种形式的远程高等教育，占所有类型高校在校生总数 ( 约为1 4 3 4 万) 的1 1 6 。与此同时，美国以及开始把注意力放到 中小学基础设施的建设上。在远程教育所采用的媒体手段上，据美国 联邦教育部国家教育统计中心1 9 9 9 年的调查显示，5 8 的高校采用 是异步或非即时的技术，如e m i l 和电子公告板的方式：同步的基 于网络的三脚架会议系统和聊天系统占1 9 。英国远程教育以英国开 放大学为典范，英国开放大学是一种面向全社会、全世界的全方位开 放的大学，教学以网络为基础，采用多媒体教学环境，重视远程教育 的课程及教材的开发。在r 本，终身教育的观念已为社会普遍认可， 只本高校的远程教育已经呈现网络化发展，国家并且从行政上给予远 程教育以相应的地位，规定学分的认可制度及学籍的科学化管理。以 上各国韵远程教育发展均各有特色，值得我们好好借鉴学习。 1 1 4 远程教育的发展趋势 近年来，随着社会教育需求的增长和各种信息技术的发展，远程 教育的发展趋势体现在以下几个方面： ( 1 ) 扩展教育层次。远程教育不再局限于大专、本科、研究生等 学历教育，还可以根据教育的需求和人才市场的要求，开展职业教育、 继续教育、岗位培训、单科结业、专业证书培训等非学历教育。 7 远程教育 ( 2 ) 优化教育资源。教育资源的质量和管理是远程教育的一项重 要内容，教育部和各院校越来越重视教育资源的质量以及优质资源的 共建共享，集中建设优秀的教育资源、并实现资源共享，避免重复开 发，资源浪费。 ( 3 ) 保证教学质量。教学质量是远程教育发展的生命线，提高所 有参与现代远程教育人员应有以计算机技术、通信技术、信息技术为 主的教育技术的能力，完善学、教、管三方教学评估机制，都是保证 教学质量的关键。为尽快提高远程教育的质量，国家教育部也在逐步 建立远程教育的质量标准和评估体系。 ( 4 ) 提高教育认可度。国家政府重视现代远程教育，已经明确提 出我国现代远程教育的基本框架，主要目标和任务是构建全国现代远 程教育专业平台。在严把远程教育质量关的同时，加大在教育方针和 政策上给予远程教育的支持，逐渐提高远程教育的社会认可度。 1 2 基于i n t e m e t 的远程教育系统 现代远程教育系统是利用多媒体技术和网络技术建立的一个虚 拟的教学环境。根据远程教育系统使用的物理线路的不同，可以将其 分为三类：基于卫星线路的远程教育系统、基于专用线路的远程教育 系统和基于i n t e r n e t 的远程教育系统；根据远程教育系统的授课与 学习方式的不同，将同步与异步，交互与非交互组合分为四种类型： 同步非交互式远程教育系统、异步非交互式远程教育系统、同步交互 式远程教育系统、同步交互式远程教育系统和异步交互式远程教育系 统。 8 北京交通大学硕士学位论文 本文重点研究的基于i n t e r n e t 的远程论文辅导与答辩系统就是 一种基于i n t e r n e t 的同步和异步兼具的交互式的远程教育系统。图 卜l 是一个典型的基于i n t e r n e t 的远程教育系统结构图。 教学蟹 源库 瓷源库 务嚣 圈扣 点： 凰1 1 基于i n t e m e t 的远程教育系统结构简圈 一个性能良好的基于i n t e r n e t 的远程教育系统应具备以下特 ( 1 ) 突破时空局限，增强系统交互性。通过互联网，师生可以自 由选择不同的时间和地点进行交互。交互可以是同步的，也可以是异 步的，交互方式也有多样化，包括文本、声音、视频、共享等。 ( 2 ) 降低了教与学的成本。基于互联网，教学提供免费开放的学 习资源，学生减少了舟车劳顿。据统计，远程教育相比传统教育可以 节省1 5 到5 0 的费用。 ( 3 ) 共享丰富的及时更新的学习资源。资源以各种形式存放于远 程教育系统服务器上，均可以由远端用户管理和共享。 9 远程教育 ( 4 ) 保障教学质量。基于互联网的快捷方便，远程教育中的学、 教、管三方可以及时通过系统进行交流，解决问题，改善教学质量。 针对我国地域广阔、人口众多、师资力量及教育资源严重不足、 各地教育水平极不平衡这样的国情，基于i n t e r n e t 的远程教育系统 的研究和实现对推动教学改革、提高教学质量具有重要意义，其推广 应用将具有广泛的社会影响力和巨大经济价值。 北京交通人学硕十学位论文 2 系统的研究现状及理论基础 2 1 研究现状 w o r l dw i d ew e b 作为最强大的信息发布媒体之一，由于其自身 的灵活性、简便性、可靠性、兼容性等优点，已经被世界公认为基于 i n t e r n e t 开展现代远程教育的主要方式。基于i n t e r n e t 的远程教学 活动的实施，取决于远程教学支撑平台对它的支持。一个完整、高效 的远程教学支撑平台由三个系统组成：网上课程开发系统、远程教学 支持系统和远程教学管理系统。 我们研究和实现的基于i n l e r n e t 的远程论文辅导与答辩系统属 于远程教学支持系统它借助于i n t e r n e t 实现高等教育中论文和答辩 教学环节。目前，国内外在远程论文辅导与答辩系统的研究和实现方 面基本同步，多是将论文辅导和论文答辩相互独立运行，忽略了二者 在教学过程中的密切关系。在国内，中央广播电视大学在中央一省级 一地市三级矧，较早的利用网络进行远程论文管理和实现远程答辩。 2 0 0 3 年非典型肺炎时期的特殊状况极大的推动了网上论文辅导和远 程答辩韵发展，清华大学、华东师范大学、哈尔滨工业大学等部分高 等院校借助自身的强大技术支持，在一些校内本科教育和网络教育中 使用了在线论文辅导和远程论文答辩，分析总结存在如下一些共性特 点： ( 1 ) 论文辅导系统大多都阻远程提交论文、评审论文为主，同时 兼具论文资源管理的功能。 兼具论文资源管理的功能。 n 系统的研究现状及理论基础 ( 2 ) 论文辅导中缺少了论文选题和论文辅导的系统性，忽视了在 论文过程中学生和指导教师的交互、个性化及相互协作环境的搭建； ( 3 ) 论文答辩的平台多采用对硬件要求较高、功能单一、交互点 有限的电视电话会议系统和安全性差、缺乏答辩严肃性的免费公共音 视频交互工具( 如微软的m s n 、腾讯的q q 、网易的p o p o 等) ，这些答 辩平台均缺少答辩系统的专用性和答辩应有的丰富交互方式。 ( 4 ) 最重要一点是，论文辅导和论文答辩相互独立，二者缺乏有 机的结合，从而忽略了二者之间密切的教学关系。 现代远程教育的巨大社会需求，加之远程论文辅导和答辩系统的 实现技术在其专业领域中发展迅速。因此，远程论文辅导和论文答辩 的综合系统的研究和实现亟待进行。 2 2 研究的意义和目标 远程教育中，软硬件资源和师资力量不能满足学生需求是主要矛 盾，论文与答辩是完成高等教育专业培养目标的一个重要教学环节， 它在提高学生综合运用所学知识的能力、培养学生分析与解决问题能 力方面也有着重要作用。因此基于i n t e r n e t 的远程论文辅导与答辩 系统作为北京交通大学现代远程教育教改项目提出，该系统的研究和 实现有效的解决了远程教育中的重要难题： ( 1 ) 该系统的研究和实现有助于促进高等院校远程教育的信息化 进程，完善远程教育管理、教学的各环节； ( 2 ) 该系统的研究和实现有助于节约远程教育人力、物力、财力 资源，而且充分利用各级教学中心的软、硬件资源和师资力量： ( 3 ) 论文与答辩作为教学的最终关键环节，其质量至关重要，该 北京交通大学硕士学位论文 系统的个别化学习辅导设计思想解决了远程教育毕业生在论文答辩 环节长期缺乏师资辅导的难题，切实提高远程教育的质量。 ( 4 ) 系统的个别化学习辅导设计思想解决了远程教育毕业生在论 文答辩环节长期缺乏教师辅导的难题，切实提高远程教育的质量。 ( 5 ) 该系统的实现基于互联网。因此，在论文辅导和答辩过程中， 为学生、学校、企业提供网络交流平台； ( 6 ) 目前国内外多是将论文辅导和答辩作为两个系统相互独立实 现，该系统完整系统的实现了高校远程论文辅导与答辩过程，为论文 辅导和答辩提出新途径。 从高校远程教育角度出发，解决软硬件资源和师资力量不能满足 学生需求的矛盾，利用现代信息技术发展远程教育是必然趋势。基于 i n t e r n e t 的远程论文辅导与答辩系统的研究和实现目的是研究个别 化、协作式学习理论、现代远程教育管理理论、计算机相关技术理论， 并将这些理论用于指导该系统的结构、功能模块及数据库的设计，利 用计算机、网络、多媒体、数据库等技术实现该系统的模块功能。为 学生、教师、教务管理人员提供一个网上虚拟集成的毕业设计环境， 有效提高学、教、管三方的积极性和协调性，高质量完成论文辅导与 论文答辩，推动远程教育的发展。 2 3 支持系统的理论基础 2 - 3 1 个性化学习 个性化学习( p e r s o n a l i z e dl e a r n i n g ) 与班级学习相对应，是 以学习者原有的知识经验和个性特征为基础，以学习者内在需求为核 1 3 系统的研究现状及理论基础 心，以每个学生能力与个性的自由、充分、和谐发展为目标而实施的 学习活动。个性化学习要求学习者和教师、和同学建立起个人联系， 这样，学习者就能更好的了解自己的学习需求，达到自己的学习目标。 同时也给教师提供了更多接触和了解学习者的机会，让教师能够根据 每个学习者的具体情况来安排其学习内容和学习进程。 个性化学习的优势： ( 1 ) 实现教与学的最优化是个性化学习的最大优点。系统能够在 恰当的实际以恰当的方式为学习者呈现出恰当的信息，使学习者利用 晟少的时间获得最大的学习效果，实现教与学的最优化。 ( 2 ) 教学方式和教学内容实现因材施教。教师和学习者建立联系， 根据每个学习者的自身需求，提供相应的指导和学习内容。 ( 3 ) 注重综合能力的培养。个性化学习充分考虑了学习者的学习 特点，为其制定相应的学习目标、学习内容、学习计划，从而发挥学 习者的最大潜能，促进其最大发展。 个性化学习应用到基于i n t e r n e t 的远程教育系统中，模型如下图 所示： 图2 1 个性化学习模型图 1 4 北京交通大学硕士学位论文 2 3 2 协作式学习 协作学习( c o l l a b o r a t i v el e a r n i n g ) 与个别化学习相对应，是 指以小组或团队的形式组织学习者学习，教与学在讨论、协作与交流 的基础上对一些共同任务与问题进行协调工作，以获得最大化的学习 成果。在协作学习中，成员个人学习的成功是以他人的成功为基础的， 学习者之间的关系是融洽的、相互合作的，在共享信息和资源、共负 责任的基础上，完成共同额学习任务，实现相同的学习目标。 协作学习的优势： ( 1 ) 有助于学习者共同促进。协作学习让学习者之间增进交流， 不仅共享学习资源，学习进程，同时也共享学习经验。 ( 2 ) 有助于促进学习者的高级认知能力的发展。协作学习过程中， 学习者在展现自己观点时，会使得新旧知识更加交融整合，扩大新知 识的应用层面，促进高层次的思维。 ( 3 ) 有助于培养合作精神的培养。在协作学习中，能够有效的训 练学习者之间的协作技巧和沟通能力，对综合能力素质提高有很大帮 助。 佝雌式学习应用到基于i n t e r n e t 的远程教育系统中，模型如下图 所示： 1 5 系统的研究现状及理论基础 2 3 3 虚拟学习环境 图2 - 2 协作式学习模型圄 学习环境是学习活动展开的过程中得以持续的情况和条件。其 中，“情况”是指学习活动的起点和某一时刻的状态，“条件”是 学习活动继续进行的保正，包括物质条件( 学习资源) 和非物质条件 ( 学习氛围、学习者的动机状态、人机关系、教学策略等) 。学习环境 的设计，就是通过学习分析，设计学习资源、认知工具和学习策略， 为学习者创设学习情境，促进学习者进行有效地学习。 基于网络的虚拟学习环境具有知识多样性、不受时空限制、交互 便捷等特性。在虚拟学习环境中，学习者可利用网络资源和学习支持 服务系统的帮助进行自主学习。一方面，网络能够为学习者提供丰富 的学习资源，多样化的信息呈现方式，学习者的学习可以不受时空限 制进行个性化自主学习；另一方面，网络资源共享，多媒体技术实现 的虚拟现实情境和多样化交互手段，为协作学习的发生提供了条件。 1 6 北京交通大学硕士学位论文 因此，对于网络学习环境的设计应该体现其个性化与协作性的特 点，通过设计学习资源、认知工具，提供个性化的建议和动态指导方 案，促进学习者进行个性化学习，同时在适当的时候提供协作学习的 机会，鼓励学习者共同建构知识，深入思考，进行深层次的信息加工。 基于网络的个性化学习，顾名思义就是在网络环境下实行的个性 化学习。基于网络的个性化学习环境是以个性化学习理论为支持，利 用计算机技术、网络技术、数据库技术、通信技术实现的虚拟学习环 境。 基于网络的协作学习是借助于计算机并行及分布处理技术、多媒 体技术、数据库技术、通信及网络技术建立协作式学习环境，这样的 环境我们就称之为基于网络的协作式学习环境。 基于网络的个性化、协作式学习环境的构建在充分发挥计算机、 网络优势的基础上，有效提高了学、教、管三方的积极性，满足学习 者个性化学习需求，培养学习者之间、学习者和教授者之间的协作能 力，适用于远程教育教学中。 北京交通大学硕士学位论文 3 系统的总体设计 3 1 系统的设计思想 基于i n t e r n e t 的网上论文辅导与答辩系统的总体设计思想是， 参考高校毕业设计的实际流程，基于教育技术学的相关理论，利用计 算机、网络、多媒体、数据库等技术，实现高等教育的论文辅导和答 辩这一重要教学环节的网络化，为学生、教师、管理员提供一个论文 辅导和答辩的虚拟集成环境。系统设计模式如下图3 1 所示： 围3 1 系统设计模式示意图 系统设计基于理论、实现于技术、体现于应用，具体设计如下： 系统的总体设计 系统的理论及持系统的指导理论是远程教育理论，支持理论是教 育学中的个别化学习和协作式学习理论，以及这二者理论所搭建的虚 拟学习环境理论。 该系统采用浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ) 三级结构体系的 运行模式，用户在客户端使用w e b 浏览器登录系统，而服务器经过改 进后分为应用服务器和数据库服务器，应用服务器负责分析处理客户 端提交的信息及音视频数据的处理，数据库服务器负责处理相关数据 信息。 按照高校毕业设计的实际流程，本系统包括三大功能模块：论文 选题、论文辅导、论文答辩。 从远程教育的现行模式考虑，本系统设计为三大类登录身份：学 生、教师( 包括指导教师、论文评审教师、答辩教师) 、管理员( 包 括校级教务管理员、教学中心教务管理员、系统管理员) 。 3 2 系统的运行模式和开发工具 该系统运行于网络，采用浏览器月最务器( b r o w s e r s e r v e r ) 三 级结构体系的运行模式，运行环境要求如下： ( 1 ) 客户端：硬件最低要求1 2 8 m 内存、8 6 6 m h zc p u 、1 0 g 硬盘、 t c p i p 网络、全双工声卡、耳麦、摄像头；软件最低要求操作系统为 w i n d o w s 9 8 ，浏览器为i n t e r n e te x p l o r e r5 o 。 ( 2 ) 服务器端：硬件最低要求l g 内存、2 g h z c p u 、2 0 g 硬盘、t c p i p 网络( 单i p ) ；服务器端操作系统最低要求为w i n d o w s 2 0 0 0 s e r v e r p r o f e s s i o n a l ；应用服务器软件为a p a c h e + t o m c a t 5 o ，数据 1 9 北京交通人学硕士学位论文 库服务器端采用m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0 。 该系统是w e b 应用程序，选用t o m c a t + j s p + s q ls e r v e r 开发模 式。系统采用基于网页的形式实现，除了使用h t m l 语言外，客户端 语言采用j a v a s c r ip t ，服务器端语言采用j s p ，数据库语言采用s q l 。 w e b 页面开发工具采用d r e 锄w e a v e r 。 3 2 1 运行模式的选择 基于i n t e r n e t 的远程论文辅导与答辩系统是基于网络环境运行 的应用系统，所以系统运行模式的选择非常重要。目前， c l i e n t s e r v e r 模式和b r o w s e r s e r v e r 模式是两种最为常见的网络运 行模式： ac l i e n t s e r v e r 模式 客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ) 模式是九十年代初出现的设计 和开发大型业务系统的主流技术。它是一种分布式计算机体系结构， 将各个系统处理任务根据具体情况合理分布在c l i e n t 端和s e r v e r 端。c l i e n t 端和s e r v e r 端之间通过以网络通信链路为载体、以专门 地通信协议为辅地信息通道完成必要地信息交流与传递。这种模式的 系统开发成本较高，跨平台性差，升级困难，难以进行系统维护。 c l i e n t s e r v e r 模式中，最初一般是将数据统一存储在数据服务 器上，相关的业务逻辑与处理都由客户端代码实现，形成具备初级的 两层结构的胖终端工作模式。其功能结构如图3 2 所示。 系统的总体设计 稚务奉害、帆 图3 2c i i e 惝r v e r 模式结构图 bb r o w s e r s e r v e r 模式 浏览器朋展务器( b r o w s e r s e r v e r ) 模式是基于三层结构体系， 应用系统的程序代码、数据及支撑软件全部集中在s e r v e r 端，由w e b 服务器、数据库服务器及中间件组成，b r 0 w s e r 端仅通过浏览器就可 以访问数据库的信息。b r o w s e r 端通过u r l 和s e r v e r 端建立连接，从 而实现以整个i n t e r n e t 空间为北京的数据存储访问，其结构如图3 。 捌盟嚣u 椭臌糌嚣敛舷雌疆务器 。 甚圈蔓壤 相对传统的c 1 i e n t s e r v e r 模式而言，三层b r o w s e r s e r v e r 模 式具有以下优势和特点： ( 1 ) 开放的标准； ( 2 ) 较低的开发和维护成本； ( 3 ) 操作简单，界面友好； ( 4 ) 系统灵活，较强的可扩展性： ( 5 ) 支持多用户使用： ( 6 ) 系统可移植性好。 通过上述分析比较，本系统选择b r o w s e r s e r v e r 运行模式。 北京交通大学硕+ 学位论文 3 2 2 开发技术的选择 当前，基于b r o w s e r s e r v e r 运行模式的系统开发中常用的技术 有c g i ( c o 嗍o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 、a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 、 p h p ( p e r s o n a lh o m ep a g e ) 、j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 。下面对该系 统采用j s p 技术进行详细的介绍。 j s p 是由s u nm i c r o s y s t e m s 公司于1 9 9 9 年6 月推出的一种动态 网页技术，是基于j a v as e r v l e t 以及整个j a v a 体系的w e b 开发技术。 j s p 采用j a v a 作为描述语言，使用j s p 标记或者脚本来生成页面上的 动态内容。它是j 2 e e 平台上的一个关键性的组件。由于j s p 技术被 设计成为独立于平台和服务器，我们可以利用这一技术建立先进、安 全和跨平台的动态网站。 j s p 的优势： ( 1 ) 内容的生成和显示分离。j s p 将内容的生成和显示进行分离， 使用j s p 标识或者小脚本来生成页面上的动态内容。生成内容的逻辑 被封装在标识和j a v a b e a n 组件中，并且捆绑在小脚本中所有的脚本 在服务器端运行。在服务器端，j s p 引擎解释j s p 标识和小脚本，生 成所请求的内容，并且将结果以h t m l 页面的形式发送回浏览器。这 样既保证了代码的安全性，又保证了任何基于h t m l 的w e b 浏览器的 完全可用性。 ( 2 ) 可移植性强。j s p 是用j a v a 开发的，可以一处编写，随处运 行，因此j s p 完全与平台无关，可以支持多平台。 ( 3 ) 有效性高。j s p 的初始化代码仅在w e b 服务器第一次加载时 执行一次，不需要每次执行程序是都编译，因此代码的执行效率很高。 系统的总体设计 ( 4 ) 可伸缩性和可扩充性较强。j s p 通过j a v a b e a n 也可实现功能 的扩充如文件上载、发送e m a 订以及将业务处理或者复杂分离出 来成为独立可重复利用的模块。 ( 5 ) 多样化和功能强大的开发工具支持。如j b u 订d e r 等。 j s p 的缺点： ( 1 ) j a v a 由于为了跨平台的功能，为了极度的伸缩能力，所以极 大的增加了产品的复杂性。j a v a 包括j r e 、j d k 、j s d k 、j s w d k 等，只 要有效的搭配使用，可以产生强大的效能，但是对于初学者来说难度 稍大。 ( 2 ) j a v a 的运行速度较快，因为用户将c l a s s 常驻内存，并且还 需要硬盘空间来存储一系列的j a v a 文件和c l a s s 文件以及对应的版 本文件。 ( 3 ) j s p 程序调试比较困难。 在开发w e b 应用程序方面，j s p 技术具有明显的优势，表3 一l 对 以上四种动态网页开发技术的性能优劣作以综合比较。 表3 - 1c g i 、p h p 、a s p 、j s p 性能比较表 性能 c g ip h p s p j s p 平台适用性均可均可 w i n d o w s均可 w e b 服务器的适用性均可几种 i i s很多 运行速度 慢较快较快快 运行开销较火较大较大小 扩展性不好不好好很好 安全性好好不好好 稳定性晟好好 差好 北京交通大学硕士学位论文 分布式处理不支持不支持支持支持 数据库支持 多多多多 对组件的支持不支持不支持支持支持 网页结合性 差好好好 应用程度广泛较广泛较广泛较广泛 开发周期长短短短 易学性较难很容易很容易容易 3 2 3 开发工具的选择 针对该系统的特点和开发者的爱好，j s p 的开发工具采用 m a c r o m e d i a 公司的d r e a l i l w e a v em x ，j s p 引擎采用t o m c a t ，数据库服 务器采用m i c r o s o f t 的s q ls e r v e r 2 0 0 0 。 a j s p 开发工具d r e 珊e a v em x d r e a j i l w e a v e rm ) ( 是出m a c r o m e d i a 公司推出的集网页制作和网站 管理为一体的所见即所得的专业化设计工具。它采用了多种新技术， 具有设计和开发网站过程中需要的网站管理、网站设计、页面制作、 多媒体制作和动画制作等丰富实用的功能：它具有友好的操作界面， 在文档窗口中可以打开各种浮动面板，同时还可以使用系统内置的多 种对象进行操作。具有以下几方面的特点： ( 1 ) d r e a 脚e a v e r 的可视化编辑功能使得编码方便。通过可视化 功能，用户可以快速地创建页面而无需编写任何代码。d r e a 删e a v e r 还包括代码视图中的代码编辑工具( 如代码着色和标签自动添加) ， 有关h t 札、c s s 、j a v a s c r i p t 、a s p 、j s p 的参考资料以及一个j a v a s c r i p t 调试器，使得代码编写方便。 2 4 系统的总体设计 ( 2 ) 网站管理方便。d r e a 唧e a v e r 使用网站地图可以快速制作网 站雏形，设计，更新和重组网页。在改变网页位置或档案名称时， d r e 锄w e a v e r 会自动更新所有连结。使用支援文字， j t m l 码，h t m l 属 性标签和一般语法的搜寻及置换功能使得复杂的网站更新变得迅速 又简单。 ( 3 ) d r e a m w e a v e r 与其它的网页开发工具( 如f r o n t p a g e ) 相比， 产生的垃圾代码少，网页的可读性和浏览速度都较好。另外也基本解 决了i e 和n e t s c a p e 浏览器的兼容性。 ( 4 ) d r e a 嗍e a v e r 和f i r e w o r k s 、f 1 a s h 相配合，为开发者也提供 了思路广泛、内涵丰富、创意性强的网页设计环境。 b j s p 引擎 t o m c a t 是一个免费的开源的s e r l v e t 容器，它是a p a c h e 基金会 的j a k a r t a 项目中的一个核心项目，由a p a c h e ，s u n 和其它一些公司 及个人共同开发而成。由于有了s u n 的参与和支持，最新的s e r v l e t 和j s p 规范总能在t o m