（计算机软件与理论专业论文）基于层次化模型的远程教学系统设计与实现.pdf

摘要 教育的发展，技术的更新，对远程教育的发展提出了新的要求，为此， 论文在传统远程教学系统的基础上，基于n e t 开发平台设计并实现了一 种新的远程教学系统，针对远程教学中的诸多关键问题提出了新的解决方 案。论文主要进行了以下方面的研究： 1 远程教学f d e s ) 模型的研究 建立了一个五层结构的层次化远程教学模型，分别为实施层、管理层、 传输层、网络层和物理层。提出了两种基于模型的系统设计策略：自下而 上策略和自上而下策略。 2 安全控制技术的实现 针对日益突出的网络安全问题，提出了采用f o r m s 表单验证和i i s 验 证过滤器相结合的方法，实现了基于角色的安全性，解决了系统的安全性 控制问题，便于对不同安全级别进行控制和操作。 3 ，页面联动技术的实现 使用a j a x 实现页面无刷新技术，解决传统w e b 程序需要提交表单以 实现页面交换，造成页面传送无法保证的缺点，为系统提供了实时的页面 更新。 4 课件同步点播技术的实现 使用s m i l 语言实现了课件资源的有效组织，采用m p e g 一4 视频压缩 技术和流媒体传输技术实现高质量视频图像的传输，以达到多媒体在线同 步播放的效果。 5 远程教学系统的设计与实现 基于n e t 开发平台，综合运用a d o n e t 、x m l 和安全控制等技术， 设计实现了一个功能完善、运行效率高的远程教学系统。在对系统进行需 求分析和功能分析的基础上，提出了系统的设计依据和拓扑结构，并详细 分析了系统各个模块的主要功能。 关键词：远程教学，n e t 框架，d e s 模型，课件点播 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe d u c a t i o na n dt e c h n o l o g y , t h ed i s t a n c ee d u c a t i o n n e e d su r g e n t l yt ob ei m p r o v e d an e w - s t y l ed i s t a n c ee d u c a t i o ns y s t e mi sd e s i g n e d a n di m p l e m e n t e do nt h e n e tp l a t f o r m ，a ni m p r o v e dv e r s i o no v e rt h ec o n v e n t i o n a l d i s t a n c ee d u c a t i o ns y s t e m n e ws o l u t i o n sa r ep r o p o s e df o rt h ek e yp r o b l e m si nt h e d i s t a n c ee d u c a t i o n t h i st h e s i sm a i n l yc o n c e n t r a t e so i lt h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： 1 r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no f d e sm o d e l af i v e l a y e rd i s t a n c ee d u c a t i o nm o d e l e sm o d e l ) i sb u i l t ，w h i c hc o n t m n s p e r f o r m a n c el a y e r , m a n a g e m e n tl a y e r , t r a n s p o r tl a y e r , n e t w o r kl a y e ra n dt h ep h y s i c a l l a y e r t w os t r a t e g i e so nt h ed e s i g no ft h es y s t e ma r ep r o p o s e d ：t h ed o w n t o u p s t r a t e g ya n dt h eu p - t o d o w ns t r a t e g y 2 i m p l e m e n t a t i o no fs e c u r i t yc o n t r o lt e c h n o l o g y am e t h o dt h a tc o m b i n e st h ef o r m sa u t h e n t i c a t i o nw i t ht h ei i sa u t h e n t i c a t i o n f i l t e ri sp r o p o s e dt oe n s u r et h er o l e b a s e ds e c u r i t yo nt h en e t w o r k t h i si sa c o n v e n i e n tt o o lt oc o n t r o lt h es e c u r i t yo f t h er o l e st h a tl i eo nd i f f e r e n tl e v e l s 3 i m p l e m e n t a t i o no f a j a xt e c h n o l o g y c o n v e n t i o n a lw e bp r o g r a mn e e d st os u b m i tt h ef o r m st oe x c h a n g et h ew e b p a g e s ，w h i c ho f t e nr e n d e r st h ef a i lo ft h et r a n s m i s s i o no ft h ew e bp a g e s h o w e v e r , t h ea j a xt e c h n o l o g yp r e s e n t e di nt h i sp a p e rc a ne n s u r et h er e a l t i m er e f r e s ho f w e b p a g e s 4 i m p l e m e m a t i o no f s y n c h r o n o u sp l a yo f c o u r s e w a r er e s o b r c e s t h es m i lp r o g r a m m i n gl a n g u a g ei si n t r o d u c e di nt h ep r o g r a m m i n gc o d et o i m p l e m e n tt h es y n c h r o n o u sp l a yo ft h ec o u r s e w a r er e s o u r c e s b ym a k i n gu s eo ft h e m p e g - 4c o m p r e s st e c h n i q u ea n dt h es t r e a m i n gm e d i at r a n s p o r tt e c h n i q u e ，t h e s o f ：【w a l ea l l o w st h eu s e r st ow a t c har e a l t i m ep l a yo f t h ev i d e oi m a g e s i i 5 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f t h e d i s t a n c ee d u c a t i o ns y s t e m a d o p t i n ga d o n e t , x m la n ds e c u r i t y c o n t r o lt e c h n o l o g y , ad i s t a n c e e d u c a t i o ns y s t e mi si m p l e m e n t e do nt h e n e tp l a t f o r m a f t e raf u l la n a l y s i so ft h e r e q u i r e m e n ta n d t h ef u n c t i o n ，w eo u t l i n et h ed e s i g np r i n c i p l e ，t o p o l o g ys t r u c t u r ea n d t h em a i nm o d u l e so f t h es y s t e m k e y w o r d s ：d i s t a n c ee d u c a t i o n ，n e tf r a m e w o r k ，d e sm o d e l ，c o u r s e w a r e - o n - d e m a n d 1 1 1 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，目u ：研究生在校攻读学位期 间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论 文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：丝垂旦指导教师签 渊年6 月o r 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本 论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：暑箍孤男 沙o 年6 月d 日 第1 章引言 1 1研究背景 现代远程教育是伴随着网络技术和多媒体技术的飞速发展而产生的一种新 的教育模式。它借助于网络，以多媒体课件为主要教学手段，实现跨越时间和 空间的教育资源传递过程，学生不仅仅从教师那里得到知识，还可以从网络上 获取广泛而丰富的教学知识和内容，真正使教育面向社会大众，达到任何人在 任何时间任何地点学习任意课程的教育最高境界。形成以素质教育、个性化教 育、职业教育以及创新教育为一体的现代远程教育1 1 k 现代远程教育的发展将 大大增加对现有学校教育功能的延伸，优化资源利用，扩大教育供给，满足教 育需求，减轻就学压力，对实现教育的民主化、平等化和顺应知识经济时代发 展需要及终身教育体系的构建都具有十分重要的现实意义f 2 l 。 网络教育是现代教育技术发展的主流方向，越来越引起各国政府、教育界 以及相关企业的重视，已经成为当今国际教育发展的新的增长点，也是国内外 网络研究和应用的热点课题之一。目前世界各发达国家都十分重视网络在学校 教育、社区教育、社会教育以及职业培训中发挥的巨大作用，如美国、加拿大 等国家都制定了各种政策来推动用于网络教学软件的应用与开发。自1 9 9 8 年 起，我国也建立了一批网上教学的课程和教学资源，开展网上教学、网上作业、 网上答疑以及网上考试等教学活动，实现了教学资源的共享和有效管理。 1 2远程教育历史及研究现状 远程教育是一种同时异地或异时异地进行教育的形式。 传统的远程教育一般指函授、刊授教育。教育信息主要通过文字印刷品传 播，其优点是成本低，易于组织实施，缺点是信息量少，学习难度大、师生之 间以及学生与学生之间缺少交流、学习周期长、学习效率低，不易全面提高学 习质量。尽管函授教育存在着明显的缺点，但由于目前的生产力发展层次水平 呈现极大的不平衡状况，以函授为主要形式的传统远程教育仍有它存在的社会 要求和社会基础。函授教育被认为是第一代远程教育。 广播电视远程教育起步于2 0 世纪6 0 年代。这一远程教育主要通过广播电 视和卫星通信技术实施教育信息传播，具有覆盖面宽，信息传播速度快，易于 实现宽带传输、教学内容形象、直观等特点，并能产生很好的规模效益和社会 效益。但是广播电视教育局限于单向传播，不能实现教与学的双向交互，影响 了教学质量的提高，仍然属于传统远程教学范畴，这一教育形式也称为第二代 远程教育。 传统的远程教育技术主要用于教师与学生的信息传递，单向传输的传递方 式仅仅实现了师生之间的有限交流，并没有实现学生之间的沟通，并且信息的 传输受到时间、空间等各方面的限制。 在2 0 世纪6 0 年代出现的单向式预录视频教学技术，通过将录制好的课程 内容的录像带分发给学生，便于学生随时进行观看，对早期技术的时问依赖性 有了很大的改进，然而不能够很好的实现学生之间的交流。8 0 年代后期，个人 计算机技术开始应用到远程教育，进一步出现了双向视频会议系统。教师可以 向学生传送大量复杂的信息，可以通过电子邮件、聊天室和电子公告板来进行 交流。计算机辅助教学和计算机仿真以及其他途径的电子资源的共享进一步体 现了这一时期远程教育技术的特征。 由多媒体计算机技术和网络通讯技术在教育中的充分利用而演绎出来的现 代远程教育，采用基于i n t e m e t 的信息技术，特别是利用i n t e r n e t 的非同步教学、 双向交互式视频教学占据了主导地位。现代远程教育是利用无线电通讯技术、 微电子技术、电子计算机技术进行远距离丌放性教学的一种新的教学形式f 2 】。 现代远程教育具有下列主要特征： 1 ) 实现远程双向实时交互式教学，在时问和空问上具有更大的开放性，受 教育对象扩展到全社会； 2 2 ) 充分利用教学资源丰富、易于复制的特性，以计算机网络通讯技术传递 包括文字、图像、声音、动画等多媒体、多样化的教学信息，不仅可以 达到无纸化学习节省教育成本，并且能够丰富教学内容，激发学生学习 的积极性，使学习者可以更容易、更迅速、更生动地掌握所学知识，以 产生良好的学习效果和提高教学质量； 3 1 网络化的学习环境，将使学习信息的获取轻而易举，学生将会因需而学， 从而逐步形成一种以学生为中心的主动性学习方式。学生的学习将是一 种自主学习的过程，并由此形成一种有利于创新人才培养的学习模式； 4 ) 在教学过程中，异地教师与学生、学生与学生间的双向或多向实时和非 实时的交流得到了实现，为课堂讨论、答疑等提供保证； 5 1 实现全程网络计算机管理，使管理手段现代化。 现代远程教育具有独有的跨地域性、随时性和用户广泛性的特性，其发展 将大大增强对现有学校教育功能的延伸，优化资源利用，扩大教育供给，满足 教育需求，对实现教育的民主化、平等化、大众化以及终身化等都具有十分重 要的现实意义，成为提高全民族的思想道德和科学文化素质的一个有力的手段 和推动教育现代化、满足社会日益增长的终身学习需求的必然途径。 1 3远程教育发展趋势 我国政府一直以来卜分重视现代远程教育的发展，在面向2 1 世纪教育振 兴行动计划中明确指出：实施现代远程教育工程，有效地发挥现有教育资源 的优势，是我国教育资源短缺的条件下办好大教育的战略措施，要作为重要的 基础设施加大建设力度。教育部多次召开关于发展我国现代远程教育的专家座 谈会，集中讨论了发展现代远程教育的必要性、可能性及其实施计划：一是提 出要拓宽视野，把现代远程教育置于整个教育的框架中考虑，也就是说现代远 程教育不仅应用于成人教育、电火教育，而且还应该广泛应用于普通高等教育、 3 高等职业教育、中等职业教育、中小学教育以及各类职业岗位培训与继续教育 等多个领域；二是现代远程教育的发展、完善和实施将可能成为我国教育机制 和教育形式的突破口，使教育观念、教育模式、教育内容、教育方式发生巨大 的变化；三是现代远程教育手段的运用必将极大地提高学习者的学习积极性和 学习效率，满足不同人士对学习的渴望，“实现跨越时空的教育资源共享，适应 终身学习和知识更新的需要”。显然，现代远程教育将是二十一世纪教育的新的 增长点，如何发展现代远程教育将是我国教育界所面临的一项重大任务，应当 对其进行多方面研究、讨论、认识和探索。 随着w e b 技术的发展，网络教育平台从最初的静态网页的表现形式逐步转 变为动态的以及多种技术综合的表现方式的转变。目前国内外远程网络教育平 台的主要功能体现在商业运作与技术支持、教学管理、学习教育管理和信息发 布等方面。通过创建w e b 联机教育环境的紧密集成工具，可以用来开发完全 联机的课程并具备交互式测试的功能。也可以通过提供第三方插件、流媒体等 方式的支持来提高系统的交互性，或是提供虚拟教室( 实时聊天、白板等工具) 来增强实时交互性能p l 。 现代远程教育特征之一就是以信息技术为主要媒体，信息技术的强大的交 互潜能促进了新技术与新媒体的开发和应用的研究。研究的重心在于开发各种 具有交互功能的媒体、尝试如何有效利用媒体提高教学质量以及研究各种交互 功能的适用条件。国内外关于远程教育领域的交互的研究4 j 6 j 主要包括以下三 个方面： 1 ) 基于信息技术的交互媒体。 2 ) 交互过程和交互质量的研究。 3 ) 远程教育中交互的促进方法与评价模型。 目前国内许多研究课题都致力于开发基于计算机通信技术和网络技术的交 互功能及交互系统。根据通信介质的4 i 同，可以分为基于计算机网络的交互工 4 具和基于其他介质的交互工具。主要有以下几个方面： 1 1 基于专用线路的视频会议系统； 2 、基于计算机网络的同步异步交流系统 3 1 计算机协同工作系统； 4 1 交互式电视电话会议系统 以上的几种交互方式现在大部分都已经在计算机网络环境中得到了实现， 随着互联网技术的快速发展，越来越多的网络平台应用于我国远程教育的实践 中，实现了支持远程网络教育中的多种形式的交互。根据远程网络教育专家的 研究成果表明，未来的网络教育系统会具有下面几个方面的进步： 1 ) 教学辅助功能的智能性和人性化。随着网络技术的进步，网格计算、人 工智能等领域的最新研究成果应用于网络教育系统，计算机将不再是生 硬的机器，而是更加智能化和人性化的教师。 2 ) 虚拟现实( v i r t u a lr e a l i t y ) 技术。将使教学手段多样化，从而达到明显 改善教学效果的目的。用虚拟现实技术来模拟实际教学效果，可以降低 教学成本。 3 ) 海量课件资源库建设与管理。使得各种不同系统的学习资源相互转化， 不同的网络教育系统之间可以共享课件资源库，从而合理利用教学资 源。 4 ) 在网络教育系统中融合现代教育思想，提供多种体现现代教育思想的课 程开发和课程讲授工具，在教学过程中充分体现出以学习者为中心的理 念。利用网络优势开展协作式学习，提倡讨论、交流，鼓励学生充分展 开想象力，使学习者主动从网络的海量资源库中获取文化知识。 网络化学习环境的形成和多媒体教学手段的采用，使学习可以在数字化的 环境下开展，文字、图像、声音、动画等视频教学信息在网络上的广泛传播， 使学习者可以更容易、更迅速、更生动地学习知识，掌握知识。以网络为基础 形成的满足任何人在任何地点、任何时间可以学习任何课程的学习环境，完全 摈弃了时间与空间对学习者的阻碍。当前的许多远程教育软件离市场需求还有 一定的差距，迫切要求开发一种统一规范的、能提供用户与系统按需交互的远 程教育软件平台。基于n e t 框架的远程教学系统的开发与实现可以带来良好的 社会效益和经济效益。 1 4本文的研究工作 针对远程教育的特点以及远程教育的发展现状的描述，通过利用d e s 远程 教学系统模型，开发了基于n e t 框架的通用、安全、稳定的远程教学系统。在 远程教学系统的构建过程中，本文主要进行了以下方面的工作： 1 1 远程教学( d e s ) 模型的研究 建立了一个五层结构的层次化远程教学模型，分别为实旌层、管理层、 传输层、网络层和物理层。提出了两种基于模型的系统设计策略：自下而 上策略和自上而下策略。 2 ) 安全控制技术的实现 针对日益突出的网络安全问题，提出了采用f o r m s 表单验证和i i s 验 证过滤器相结合的方法，实现了基于角色的安全性，解决了系统的安全性 控制问题，便于对不同安全级别进行控制和操作。 3 1 页面联动技术的实现 使用a j a x 页面无刷新技术，解决传统w e b 程序需要提交表单以实现 页面交换，造成页面传送无法保证的缺点，为系统提供了实时的页面更新。 4 ) 课件同步点播技术的实现 使用s m i l 语言实现了课件资源的有效组织，采用m p e g 一4 视频压缩 技术和流媒体传输技术实现高质量视频图像的传输，以达到多媒体在线同 步播放的效果。 5 1 远程教学系统的设计与实现 基于n e t 开发平台，综合运用a d o n e t 、x m l 和安全控制等技术， 6 设计实现了一个功能完善、运行效率高的远程教学系统。在对系统进行需 求分析和功能分析的基础上，提出了系统的设计依据和拓扑结构，并详细 分析了系统各个模块的主要功能。 1 5本文组织结构 本文共五章，其中各章主要内容如下： 第一章为引言。主要介绍远程教育的背景、历史、研究现状以及发展趋势。 分析了目前远程教学系统存在的问题，并给出了相应的解决方法，最后指出了 本文所作的工作及论文的组织结构。 第二章是相关技术研究。主要讨论了远程教学系统中涉及到的相关技术。 首先介绍了n e t 框架以及a s p n e t 、a d o n e t 技术，然后讨论了x m l 技术 在远程教学系统的应用。最后介绍了系统实现过程中采用的安全控制技术。 第三章是远程教学系统模型。介绍了一种五层结构的层次化远程教学模型， 提出了基于模型的系统设计策略，并在此基础上设计了基于n e t 框架技术的远 程教学系统。 第四章是远程教学系统的设计。主要分析了远程教学系统的功能设计。根 据远程教学系统模型，对远程教学系统进行需求分析，并阐述了远程教学系统 的设计依据和总体拓扑结构。介绍了系统的三层体系结构，详细分析了系统的 功能模块。 第五章是系统实现与技术难点分析。对远程教学系统中用户界面的实现和 系统的关键模块进行分析，并详细阐述了系统实现过程中的关键技术和技术难 点，最后给出了解决方案。 第六章是总结与展望。主要对本文的工作做出总结，并对将来的工作进行 展望。 7 第2 章相关技术研究 这一章主要介绍系统开发过程中的a s e n e t 、a d o n e t 、x m l 和安全控 制等诸多关键技术。这些技术的采用，使得软件具有良好的安全性、通用性、 和稳定性，便于维护和更新。 2 1系统开发平台 2 1 1 n e t 开发平台 远程教学系统采用n e t 作为丌发平台。n e t 提供了一个编程模型、用以 建立和整合x m lw e b 服务的工具以及一套可编程的w e b 接口。其框架图如图 2 1 所示。n e t 框架主要具有以下优点： 1 ) 使用统一的i n t e m e t 标准( 如x m l ) 将不同的系统对接； 2 ) 提供了一个高度分布式应用服务架构； 3 ) 使用了一个名为“联盟”的管理程序，这个程序能够全面管理平台中运 行的服务程序，并为它们提供强大的安全保护后台。 图2 1 n e t 框架 8 n e t 通过x m l 网络服务提供了前所未有的软件集成法：通过i n t o n e t 把 小的、分布的、模块化的应用和其他大的应用联系起来。以n e t 框架为基础构 建的远程教学系统，主要用到了a s r n e t 、a d o n e t 技术、c # 语言等。 2 1 2a sp _ n e t 技术 在远程教学系统中，主要利用a s e n e t 技术实现用户界面。a s e n e t 是，n e t 开发平台的一个部件，主要提供建构w e b 应用程序的基础架构。 a s p n e t 可以完成两种类型的w e b 应用程序的开发和部署： 1 1w e b 表单应用程序，包括用于动态内容的从脚本生成的w e b 页和向客户 ( 例如浏览器) 显示u i 或表单的w e b 页两种。 2 1w e bs e r v i c e s ，用于显示其他应用程序和“智能”客户端的功能，使应 用程序可以交换信息。 两种w e b 应用程序体现了超出传统应用程序的一个主要的优点：使用基于 i n t e r n e t 的协议使信息可以轻易地穿过组织边界( 和防火墙) 移动，如同在一个组 织内移动一样。 a s e n e t 对a c t i v es e r v e rp a g e ( a s p ) 进行了很大的改变，使开发者更易于 创建动态w e b 内容、复杂而可靠的w e b 应用程序和x m l w e b 服务，并且提供 了基于组件的构架和开发模式。a s r n e t 的优点如下： 11 通过预先绑定、即时编译、本地优化及缓存服务等技术，使开发工作更 为高效 2 ) 基于x m l 的配置文件 3 、通过n e tf r a m e w o r k 的全面集成，可以获得丰富的工具支持 4 1 完全自动化的状态管理，使用授权和鉴定技术确保应用程序的安全 a s r n e t 主要通过设计“事件一驱动”编程模型来减轻开发者的负担。在此 9 模鳌中，开发蠢囊一表擎中壤热控臀，然焉编写代码处理与这些羧终懿关兹事 件。n e t 还提供了一组a s p n e t 服务器控件，专门用于验证用户的输入，同 时给用户提供反馈，这类控件可以帮助减少编写定制的客户端验i 正的工作。 a s p , n e t 搜羯c l r ( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ) 来缡译代羁，整理魏孬， 创造了运行更快、表现更好的w e b 应用程序。此外，a s p n e t 使用类库让开发 精更易于将x m l 格式的数据合并到w e b 应用程序中、添加处理异常的代码、 蠡l 建疆元素，劳显搀镶荬德舞缓程功戆。 在远程教学系统中，主溪利用a s e n e t 技术实现用户界面，将在5 1 节中 以用户登录界筒为例详细介绍a s p n e t 技术的具体应用。 2 。2a d o n e t 技术 2 。2 。a 0 0 ，n e t 豹核，缝释类 在远程教学系统的开发过程中，采t 睇_ a d o n e t 搜术实现应用程序与数据 库的连接与访翊。a d o 。n e t 是组用于釉数据源进行交互的面向对象类库。为 了撵供连接的粒切鼗静数据霹访闻，a d o n e t 定义了磷静核心蕴体类：数据提 供程序和一般性数据集类。a d o n e t 可以用数据提供程序的对象感接和数据库 交互，这些对象直接连接数据库并将本地避行的改变与数据库同步；在按切断 方式工作霹，掰户可戳存储寒啻运行程序的计算祝内存中本蹙鞠数据库信感， 这蝗信息利用数据集类的对缘进行存储，信息发送至内存后可以溅行操作，用 户只要定期的连接数据痒，将本地进行的改变与数据艨同步。 数据提供程序主要包舔：c o n n e c t i o n 类、c o m m a n d 类、d a t a r e a d e r 类稚 d a t a a d a p t e r 煮，一般数据榘类主要包括d a t a s e t 类等。 箨为一手孛全掰的数据访翔规割，a d o n e t 为开发人员提供了连接模式 ( c o n n e c t e d ) 和非连接模式( d i s c o n n e c t e d ) 两种数据访问模式。a d o n e t 的 d a t a s e t 类是a d o n e t 实现切断式工作的核心组件。d a l a s e t 类的设计是为了 1 0 实瑗独立予经鼹鼗据源熬数键访翅。在肄连接模式下工搏封，数撵集对象戬 x m l 的形式将数据存储在主存中并提供用户操作使用，因此通过一个简单的方 法它就能将关系型的数据转化为层次化的具有良好模式的x m l 数据，在提高 数据谤滔效率瓣溺薅遣大大麓位了开发入瑟熬王 睾鬃。 a d o n e t 的数据提供程序组件的设计是为了实现数据操作和时数据的快 遵、只进、只读访问。c o n n e c t i o n 对象提供与数据源的连接，用于完成与数据 瘸豹嚣有逶嵇；c o m m a n d 对象戆够访瓣穗子运鏊数攥、掺袭数提、逡嚣存薅过 程以及发送或检索参数信恿的数据库命令：d a t a r e a d e r 类从正向方向读取记录， 用于代替d a t a s e t 对象，从数据源中提供商性能的数据流；d a t a a d a p t e r 类用来 疆供鼗蕹提餐程序窝一觳浚数据集类之阗翡连接。d a t a a d a p t e r 类楚麓c o m m a n d 对象在数据源中执行s q l 命令，以便将数据加裁到d a t a s e t 类中，通过 c o n n e c t i o n 对致使对d a t a s e t 类中数据的更改与数据濒保持一致。a d o 。n e t 的 缀俘蟊下匿2 2 搿示曩 a s p n e t 等c l i e n t 端 章 | d a m s e ll 一1 。d a t a s e t c o m m a n d ld a t a r e a d e r r 寸 c o m m a n d r、， 上 f c o n n e c t i o n i 兰件! 白 a d o 、n 盯组件|葛据嘉 图2 , 2a d o n e t 组件对象模魁 2 。2 。2 秘鬟a d o 。n e t 豹数攥访弱 a d o n e t 最重要概念之一就是d a t a s e t 。d a t a s e t 可以容纳多个数据集合， 怒不藏赖于数据痒的独立数据集合，独立是指在断开数据链路或蠢关闭数据库 f 翁情况下d a t a s e t 仍然篷露粥鹣。a d o n e t 访闻数据霹鹩流程是： 1 ) 创建一个数据库链路； 2 ，请求一个避录集合； 3 ) 把记录集合暂存到d a t a s e t ；否则返回第2 步； 4 ) 关耀数据库镬路： 5 ) 在d a t a s e t 上作所需鼹的操作。 d a m s a 在内部是用x m l 来撼述数据的。出予x m l 是一种平台无关、语 言无关静数据糯述语言，怒可以描述复杂数据关系静数据( 眈如父子关系的数 据) ，所以d a t a s e t 实际上不依赖于数据库链路即可容纳具有复杂关系的数据。 在远程教学系统中主要秘翅a d o n e t 技术实域对数据瘴黪访闻。将在 5 2 2 节中班嘲上交流模块为饲详细介绍a d o n e t 技术的实现方法。 2 3x m l 搜寒 2 3 1x m l 在系统开发中的优势 在远摇教学系绞中要频繁戆实理不戮数据穆式豹数据共享窥交互涟题，实 现数据的多样性显示，单纯利用数据库来进行数据的访问会大大增加系统的负 担。作为一种可扩展的标记语言，x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 能够运行 在任褥乎鑫秘操捧系统上，绘辇于w e b 豹瘟蘑软终赋予了强大静功霹灵活蛙。 x m l 语言具有以下优势： 1 ) 适于异构应用间的数据共享；x m l 的灵活性翱扩展性使其可以对不同 1 2 应矮黎至差异缦大瓣应矮潼豹数攥遗牙臻遮，龙其是专门蟋鼍：辽录数据 的应用。x m l 的自描述特性使数据可以在不同的应用程序间进行交换 与传输而不必要求棚应的应用程序是针对该数据定制的。 2 1 强大的数据检索：x m l 属于元标记语言。避一步讲，用户只要在x m l 的文档类型定义文件中定义一系列有意义的标记，基于该文档类型定义 文件所产生的x m l 文档就可以按照任意的条件进行检索秘查询，甚至 实现计算税叁葫检索。 3 ) 数据的多样显示：由于x m l 将数据保存的格式与数据显示的方式分开， 使缛x m l 文臀可竣轻易建更换数据熬显示方式。逶过苏麓攀开放扩展 的方式描述结果化的数据，x m l 被广泛的用来描述使用者界面。x m l 定义的数据允许指怒不同的显示方式，使数粥避合理地表现出来。本地 兹数攘戆够鞋客户鞑霆、笈矮纛选择蓑其毽瓠灌决定静方式动态缝表现 出来。c s s 和x s l 为数据的显示提供了公布的机制。 2 。3 - 2x m l 褒系统孛豹蔽羯 x m l 在远程教学系统中主要用于数据存储、文件配置以及w e b 服务。x m l 主要应用在四个方面：一趣应用于将同一数据以不同的形式表现出来；二是应 麓子其有不藏笈杂穰式豁不满数褥滔滔豹交互；三楚波矮子大量遮髯受蔫分布 在客户端的情况，用户可以根据需求选择和制作不同的应用程序以处理数据， 丽服务器只需发出同一个x m l 文 孛：姻是应用于劂络代理对所取得的信息进 行编辑、增减苏适应个人辩l 户静需要，形成具有令入特色豹数蕹文伴。 在远程教学系统中，利用x m l 的适于异构应用问的数据共享以及数据多 样显示的特性，实现了课程资源信息的上传，便于教师随时对瀑嘏资源进行修 浚；弱蘑x m l 易于读取、缝够跨操俸系统静特往，实现了一个邋羯的可移穰 的网上交流论坛，便于修改、查找和维护。 1 3 2 ，4安全控潮技术 现代软件开发中，安全性已经成为不可忽视的黧要问题。远程教学系统的 开发不可避免的要涉及到安全控制问题。传统的安全模型将安全性建立在用户 及爝户缀夔氍镪主来搀供黼离窝访藤控鞠，着羧子按翻爱声豹权羧，逶遂验涯 用户的身份标识来控制特定的用户对资源的访问。对于开放的i n t e m e t 来讲，这 种传统的安众机制存在很大的漏洞。 在远程教学系统懿牙发中，采矮医缀安全控翻，瑟搽终系统缀、w e b 爨务 器级、数据库级和应用程序级，分别进行身份认证。采用f o r m s 袭单验证和验 诞过滤器相结合的方法实现系统的安全性控制。 2 4 1基于角色的安全性控制 n e t 枢絮提供了与传统模型相似的，但是由开发人员皂定义豹堂全攘型， 称之为基于角色的安全性( r o l e b a s e ds e c u r i t y ) 。鏊予角色的安全性的最重要 的概念是授权( p r i n c i p a l s ) 和标识( i d e n t i t y ) 。 验i i e ( a u t h e n t i c a t i o n ) 是攒确定用户身份的过程，恧授权( a u t h o r i z a t i o n ) 指的是 经过验证之聪给予用户访问特定资源的权限。n e t 实现验证和授权分别键供了 两个对象：p r i n c i p a l 和i d e n t i t y 对象。其中，基于角色的安全。陡基础建立在 p r i n c i p a l 对象之上，该对蒙封装了当瓣斓户魏谊息，溉怠含琢户囊谂，也包含 粥户的角色；粥户身份崮i d e n t i t y 对蒙来指明，i d e n t i t y 对象中不仅包含指定的 用户身份信息( 用户名和密码) ，还包括了验证用户身份的方法。 a s e n e t 提供了三瓣不同瓣验证方式： 1 ) w i n d o w s 验证：使用i i s 中的验i 正技术。在i i s 验证完成厝，a sp n e t 使用融验证过的用户标识来授权访问。默认的配置为： a u t h e n t i c a t i o n m o d e - - w i n d o w s 2 ) f o r n l s 表单验证：允许应用程序自己定义验证蜮面和可靠性验证。当用 1 4 户进入时，出现实现定义的画面并请求输入验证要素，使用用户逻辑对 输入进行验证。这一验证通常采用c o o k i e s 技术来实现。在w e b ，c o n f i g 中配置为： a u t h e n t i c a t i o nm o d e = ”f o r m s 修 3 1p a s s p o r t 验证：微软公司提供的认证服务，单方面提供签到服务和用户 描述服务。 实现n e t 框架基于角色的安全功能需要执行三个任务：首先，系统中采用 关系数据库作为独立的数据源，通过查询数据源以产生属于终端用户角色名的 完全集，结果排列成为角色名称的字符串数组。然后该角色名称数组用于在当 前线程中初始化基于角色的安全功能。最后在线程持续存在的情况下，进行角 色名称的功能测试。 2 4 2 验证过滤器 实现安全性控制的另一个策略是i l s 验证过滤器。主要是通过i s a p i 过滤 器，进行自己定制的处理，来增强i i s 的功能。i s a p i ( i n t e m e ts e r v e ra p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 过滤器主要用于构造服务器直接调用的模块，提供一种 无缝链接部件用于监测直接来自于服务器的h t t p 请求。i s a p i 过滤器可以定 制以下的处理：接收h t t p 协议头预处理、发送h t t p 协议头预处理、发送生 数据预处理、获得生数据预处理、h t t p 会话结束信息处理、自定义的安全认 证机制、u r l 映射信息处理、日志记录处理等 2 7 1 。 i i s 过滤器的实现过程是：首先捕获客户端用户请求的数据，解析出用户请 求的u r l 、请求方法等所有的消息头和消息体，然后通过w i n l n e t 将请求二次 转发到后台服务器，经后台服务器处理后将处理结果以重定向的形式原样返回 给客户端。 i i s 过滤器涉及映射i n t e m e t n t 用户的用户名和口令到w i n d o w s n t 用户名 和帐号的进程，过滤器完成以下两个基本功能： l ，基予t 毽户帮露令验谖蘑户诱蠲系绞熬投囊 2 ) 确定w i n d o w sn t 用户名和e l 令，用于确定用户在系统的谢效权利。 过滤器褥到远程媛户输入懿躅户名露目令，以下瓣豹三秘方式之一处理： 1 ) 拒绝 2 ) 不更改地传送 3 1 变成个不同的用户名和口令 使用验证过滤器有三个优点： ) 可以采精已在菜种程度上实褒了安全往的辩部系统中的用户名和臼令 2 ) 为了方便或可计量，管理柬自数据库的用户名和口令 3 ) 实凌一个疆角色为蒸麓盼安全模登 在远程教学系统中，采用f o r m s 表单验证结合i i s 验证过滤器的方法实现 系统的安全性控割。在5 。3 3 节中将详纲分绍系统豹安全控制技术麴实现方法。 2 5本章小结 本章主要讨论了远程教学系统中涉及蓟舞援关技零。蓄先夯缨7 n e t 堰袈 以及a s p n e t 、a d o n e t 技术，然后讨论了x m l 技术在远程教举系统的应用。 锻后介绍了系统实现过程中采用的安全控制技术。 第3 章远程教学系统模型 这一牵圭要分绥了一个遴磊静五震缩褥静运程教学( d e s ) 系绞模鍪，藏搂 燃各层的功能作了详细描述，并提出了錾于模型的系统设计策略，最终将简化 的远程教学滕次化模型应用到实际的远程教学系统开发中。 3 1 远程教学模型概述 互联网的广泛应用使遁程数学得到了缀大的发展，许多国家都建立了自己 黪虚羧学校袋虚拟教室。怒楚扶我营现有的情况亲羲，远程教学豹教学模式并 没有得到推广，这在很大程度上与远程教学系统的复杂性有关。设计一种简单、 肖效、实用的远程教学系统模型，会对教学模式的掺广起到积极作羯，并且方 便远程教学系统的设计。 在远程教学系统的实观过程中，采用了一种具有五层结构的屡次化的远程 教学系统模型，每一层包翕了一个或多个方法。设计考可以根据模型一层一层 的设计远程教学系统，并按照一定酶霹标束设计每鼷中的对象，同时给对象选 择方法，从而设计出符合要求的个性化近程教学系统f 2 6 】。 3 1 1 模型鼷次结毒奄 模型结构阁如图3 1 所示，模型中的基础结构是鼷。根据层次化的方法，每 令系统罄垂一系爨毒缝织豹瑶缀戒，每爱代表j 爪予系统，包含爱选耩豹麴 应的服务对象。层中的每种对象都被定义了一套与该鼷相关并可以被执行的特 殊功能。每种对象都由能够执行服务对缘所选择的方法组成。方法是用以完成 霹蒙嚣提貘溅务豹籍臻蓑臻。 在远程教学系统中，每种方法都依赖予特殊的教学环境，不同的远程环境 有不同的方法。例如，在学习过程中要进行通信交流，那么通信交流就是对象， 1 7 为这一对象撬供熬方法煮：e m m i 、b b s 、臻天室等。 3 。 2 鼹努对象程方法 图3 1d e s 模型结构图 每个层中的对象都有一个或多个方法，这些方法决定了对象的属性，为了 建立实霹豹系缝，有些对象在竣诗中怒黪矮豹，露另些是可选瓣。筑谋程邋 信对象的例予中可以看出，问题不在予燃否应该选择这个对象( 因为这个对象 是必需的) ，而是要为这个对象选择适合的方法【”i 。 3 1 3 模型盼工作流程 层次间的方法用来定义相邻层阃的工作流。每一层，除了最底层，使用一 系弱兹鞭务，这些蔽秀鑫( n 1 ) 凄对象疆供，最藤搽氆摇一些逶僚技零对象， 这是实现个性化教学的基础。第n 层为第( n + 1 ) 层提供服务，并使用第( n 1 ) 层提供的服务f 27 1 。最高层给远程教学中的教师和学生实施教学提供邂明的服务。 工痒流程觅豳3 2 ： 1 8 3 2各层功能描述 3 2 1 远程教学实施层 图3 2d e s 模型工作流程 为远程教学中的教师和学生提供了个交互窗口，师生无需了解技术的细 节，就可以透明地进行教学活动。该层是模型的最高层，利用下层提供的服务 构建了远程教学环境。像其它层一样，根据远程教学环境的不同，该层也包括 不同的对象，每个对象又有不同的方法。以这一层中的教师对象为例。教师对 象在远程教学中主要为学生提供引导和支持服务。在这个对象中可以根据系统 的需要和所具