基于WEB计算机网络课程资源管理系统的设计与开发

基于WEB计算机网络课程资源管理系统的设计和开发普措才仁 孙旸西北民族大学（榆中校区）计算机信息和工程学院 甘肃省 兰州730124 E-mail: 摘要：随着Internet的迅速发展，跟Internet技术和使用这一领域有关的网络课程不断涌现出来。如何使这些网络课程能够实现对自身教学资源进行有效的统一管理成了一个迫切需要解决的问题。本研究是西北民族大学校级项目，本人作为项目负责人主要总结了已有的同类型网络课程资源管理系统的优点和缺点，阐释了本研究的重要性和必要性，对网络课程中的资源管理系统的需求进行了分析，给出了关键功能模块的数据流图，介绍了ASP.NET的技术优势，并论述了使用ASP.NET技术开发一个高效、可靠、通用、基于信息资源建设规范的网络课程资源管理系统的方法和技术，以解决同类型网络课程所面临的教学资源管理问题。关键词：网络课程；网站资源管理系统；网站后台技术；网站安全；ASP.NET在信息技术飞速发展的今日，人们越来越感受到自己对Internet相关知识的匮乏，同时希望可以通过学习获得更新更实用的技术，以适应日新月异的社会发展要求。在这样的需求驱使下，一个个Internet技术和使用相关的资源学习网站和网络课程便应运而生了。普遍来说，这些网站和网络课程都有着十分丰富的相关教学资源，短时间内能够满足到学习者迫切的学习需求，但相对不足的是缺少一个对这些教学资源进行科学管理的集成系统。这样一来，不但对于学习者的学习效率的提高有影响，而且对于网站自身的管理和发展都有诸多不利。在这样的情况下，设计并开发一个兼容性好、通用性强、功能符合网络课程和学习者需要的网站资源管理系统是十分必要的。一个良好的资源管理系统，不但可以减少不必要的人力、物力的浪费，并且能够有效地提高学习者的学习效率，让学习者事半功倍。因此，本研究将结合计算机网络课程的资源管理需求，设计开发一个高效、可靠、通用的资源管理系统。基于WEB计算机网络课程资源管理系统的设计和开发是由西北民族大学立项的一个项目，该项目由普措才仁副教授作为总负责人，也是西北民族大学教育信息化建设的重要组成部分之一。本人作为总责负人参加了该项目的研究工作，本文的主要研究内容就是以此为依据的。一、功能需求分析(一) 资源管理系统概况根据笔者的调查，通常可以按照资源管理系统的功能齐全度、使用范围及专业程度等方面将其大概分为两大类。1专业平台级资源管理系统这一类型的资源管理系统由专业的软件公司所开发，它们主要为整个学院或学校提供教学资源管理服务，以独立形式而存在。此类型资源管理系统的代表有：豪杰双易网络教学使用系统及国之源城域资源管理和使用系统平台等。它们的优点是显然易见的：l 功能齐全，包括用户的分级管理功能、专业的资源管理功能、师生教学及师生交互功能等一系列功能，每个功能下还有多个子功能。l 资源丰富，很多这一类型的资源管理系统出售时已经和资源库整合在一起，方便用户使用。然而，本研究主要是为Internet技术和使用网络课程开发一个资源管理系统，如果使用这一类的资源管理系统主要有以下问题：l 该类型资源管理系统售价不菲，对于一个网络课程来说，投入成本太高。l 由于其开发公司拥有该资源管理系统的知识产权，因此不能随意地定制该资源管理系统以符合本网络课程的需要。所以这一类型的资源管理系统不适合作为一门网络课程的资源管理系统，但其优点却值得我们学习。2普及使用级资源管理系统这一类型的资源管理系统对比起专业平台级的资源管理系统，它们更多是针对某一资源学习网站以及网络课程而开发的。它所使用的资源管理系统便是一种嵌入式的资源管理系统。该系统直接跟网络课程结合在一起，为该网络课程服务。这类型的资源管理系统的优点有：l 自主开发，成本低廉l 拥有自主知识产权，系统可按照需求灵活修改。但是，其缺点也是十分明显的：l 功能不够完备，和专业平台级资源管理系统相比具有明显的差距l 多数使用ASP等相对落后的技术资源建设不符合国家教育部制订的CELTS-3及CELTS-4.1规范 尽管该类型的资源管理系统存在一些缺点，但相对于专业平台级系统来说更适合作为一门网络课程的资源管理系统，所以笔者选择为Internet技术和使用网络课程开发该类型的资源管理系统。通过之前的研究，笔者已经知道该类型资源管理的系统的缺点所在，在设计开发的过程中会取长补短，力求基于一种相对新颖的技术开发出一个功能相对齐全，资源编码符合规范的普及使用级资源管理系统。(二) 网络课程中的资源管理系统需求分析目前，Internet技术和使用网络课程的学习资源已经具有一定规模，开发一个高效、可靠、通用的资源管理系统已经迫在眉睫。笔者考虑到网络课程的需要，同时也考虑到网络课程的信息以及师生之间的教学交流信息其实也是另一种形式的教学资源。所以，在该资源管理系统中特意加入信息服务功能以及讨论区功能，使其功能更全面。该资源管理系统主要功能模块介绍如下：1信息服务功能通过对数据库的读写实现在课程简介和课程公告两个栏目的信息发布、修改和删除，并且能够上传图片，实现自动的图文混排。2用户系统将整个网络课程的用户分为学生、教师和管理员三大类，根据不同的身份给予不同的操作权限。学生拥有访问、查找和下载资源以及在论坛上发帖的权限，并且可以更改自己的个人信息，修改密码等。教师除了拥有学生的全部功能以后，还可以对资源进行发布、编制及删除功能，同时也可以对论坛进行管理。而管理员则是完全的管理身份，不参和教学活动，但是管理员可以管理网络课程上一切的用户及资源，还可以对系统进行设置和维护。3讨论区Web界面的BBS留言版，具有发布、修改、删除以及搜索帖子的功能。当中还有独特的公式编辑器，能够使复杂的数学公式更易于编辑和发布。4资源中心资源中心包括视频媒体、音频媒体、素材库、教学站点、教学资料、电子教案、软件工具库、词典检索以及全站搜索等一系列功能，其中视频媒体、音频媒体、素材库、教学资料、电子教案和软件工具库是提供给学习者下载的，而教学站点、词典检索和全站搜索则是向学习者提供相关学习信息的。5系统管理该项功能则是集成了以上4大项的所有管理功能，提供一个集中的界面，提高系统管理的安全性和科学性。其中分为两个管理子模块，其中一个是给教师身份的用户使用，使其可以拥有一定的权限，对网站以及学生进行管理。而另一个管理子模块则是留给管理员使用的，管理员可以通过它来管理整个网络课程的资源及用户，并且进行系统设置和维护。(三) 关键功能模块的数据流图1.信息服务功能模块的数据流图如图1所示图1 信息服务功能模块数据流图2.用户系统功能模块的数据流图如图2所示图2 用户系统能模块数据流图3.讨论区功能模块的数据流图如图3所示图3 讨论区功能模块数据流图4.资源中心功能模块的数据流图如图4所示图4 资源中心功能模块数据流图5.系统管理功能模块的数据流图如图5所示图5 系统管理功能模块数据流图三、技术路线这里讨论的技术分析主要是关于网站的后台管理技术，其余有可能涉及的技术就略过不提了。下面从平台支撑环境、编程技术选择和后台数据库这几个主要方面加以叙述。(一) 平台支撑环境分析由于Internet技术和使用网络课程所使用的服务器主要是PC服务器，鉴于Windows系统特性在目前国内十分流行，安装和使用都很便利，所以笔者选择了该系列的操作系统作为网络课程的服务器操作系统。在Windows服务器操作系统中，目前已成为主流的有Windows 2000 Server 和Windows Server 2003两大系列。Windows Server 2003比Windows 2000 Server更专业、更稳定和更安全。在Windows Server 2003当中内置了IIS6.0，它比以往任何一个版本的IIS都更适合用于架设ASP.NET网站，对ASP.NET提供完全支持，不需要额外安装 .Net Framework。但由于要考虑到和Windows Server 2003配套的Microsoft SQL Server 2003才出了一个Beta版本的，而在实际安装的过程中，发现如果在Windows Server 2003下安装SQL Server 2000的话，系统会报错，尽管安装最后都能完成，但两者之间的兼容性却让人大起疑问。考虑到和Windows Server 2003配套的Microsoft SQL Server 2003正式版仍未面世，所以在现阶段笔者还是选择了Windows 2000 Server作为网络课程后台服务器的操作系统。(二) 编程技术选择目前，在Microsoft阵营里，最新的ASP版本便是ASP.NET了。ASP.NET 不是ASP 的简单升级，而是Microsoft 推出的完全崭新的一代Active Server Pages技术。ASP.NET 是微软发展的新的体系结构.NET战略里面的一部分，兼容Windows家族里大部分的服务器操作系统，保证了服务的兼容和稳定。ASP.NET 支持多种语言，例如Visual Basic.NET，Visual C+.NET 和 C# ，而它的缺省语言将是Visual Basic.NET 而不是VBScript，这意味着我们可以摆脱VBScript 的语言限制，代码将是编译后运行的，而不是像ASP和PHP那样的逐行解释然后才执行的模式。采用ASP 技术的时候，比较麻烦的一件事情就是COM 对象需要再在服务器上注册，在ASP.NET 中，这个问题得到了彻底的解决。表1为ASP和ASP.NET的特性比较。表1 ASP和ASP.NET的特性比较ASPASP.NET易用性使用简单，方便。比ASP更简洁可靠性一般良好语言特性使用脚本语言编写程序，非面向对象，不可进行底层开发使用面向对象的C#编程语言，可进行底层程序开发程序运行方式解释执行，编译一行，执行一行先编译，后执行程序纠错性不好，只能提供简单的出错信息，缺乏完善纠错/调试功能良好，提供了完善的纠错/调试体系程序执行效率低高兼容性好，可兼容Windows系列的操作系统比较好，在Windows 2000 Server上需要安装 .Net Framework管理源代码经常跟html语句夹杂在一起，难于管理源代码和页面分离，管理方便总的来说，选用ASP.NET作为编程方式的优势在于：1. 和Windows系列操作系统拥有良好的兼容性。2. 可以使用Visual C+.NET、Visual Basic.NET 、C#等语言来编写基于网络底层的程序。3. 具有代码精简、先编译后运行的特点，因此程序的执行效率比ASP和PHP程序都要高。4. 保护原有的资源，大部分原有支持ASP程序的服务器稍加改动，便可以支持ASP.NET，同时不影响现有ASP程序的运行。5. 和ASP相比，ASP.NET开发的程序更具稳定性和可靠性。(三) 后台数据库选择了ASP.NET后，设计以及开发网站的资源管理系统还需要一个管理所有有关数据的数据库。在Microsoft的数据库系列产品里，有Microsoft Access 和 Microsoft SQL Server 这两个数据库软件。Access的主要特点就是小巧，而且移动性强，无需要安装任何额外的软件便可以在服务器上发挥作用，但是这样的特性也导致了Access的效率不高，安全性不强的特点。用户可以通过浏览器来将整个数据库文件下载，这样安全性是Access的一大隐患。更致命的是Access并不能接受多人同时开启数据库，当多用户并发连接的时候将会导致服务器操作系统的IIS服务工作不正常。因此，Access主要使用于小型的MIS系统。SQL Server 2000是微软公司最新版的中大型数据库服务器，它是一个关系式数据库，其性能指标在各方面都有赶超Oracle数据库的势头。在经历了SQL Server 6.5和7.0两个版本的尝试后，微软公司终于开始向中大规模的关键业务领域进发了。另外，SQL Server 2000可以兼顾小、中、大规模的使用，有着远远比Access强大的伸缩性。使用SQL Server 2000更可以将权限和Windows服务器操作系统完全整合，通过权限管理，提高了数据库的安全性和可管理性，也方便了用户使用。(四) 遵循资源建设技术规范我国教育部信息技术标准化委员制订的教育资源建设技术规范CELTS-41.1主要统一了教育资源制作的技术要求以及教育资源属性的描述。笔者将会遵循该规范来对本网络课程资源管理系统进行设计及开发。例如，教育资源属性描述规范中提及到的资源标题、描述、日期、格式等规范属性，笔者将会在本资源管理系统中提供让教师和管理员用户输入这些相应规范属性的功能，以符合CELTS-41.1规范。四、系统设计(一) 总体设计通过对计算机网络网络课程资源管理系统的功能需求分析，并结合系统的具体设计要求，设计出系统的总体架构，如图6所示。课程信息网上讨论资源中心在线测评专家答疑学习导航系统管理课程简介课程学习制作群首页电子教案课程学习图6 系统构成根据图6的模块关系，该系统首先由首页开始，并在首页处实现各功能的导航。如果用户想使用本系统的功能，需要首先在主页进行用户注册，一经注册成功，用户便可以使用系统的一系列功能。当中包括“网上讨论”、“资源中心”和“专家答疑”几大功能模块。功能模块之间均可以通过导航条进入。而“系统管理”也是本系统功能的重要组成部分，由于“系统管理”模块的特殊性，一般用户是没有权限进入的。进入该模块则需要一个教师或管理员的身份，教师和系统管理员可以在模块内实现对整个网络课程资源的管理。管理员和教师不同的是，管理员可以对教师用户进行管理，并且能够对整个系统进行设置以及维护，权限比教师用户更高。图13是整个资源管理系统工作流程图。(二) 数据库设计 由于网站资源管理系统中，多个模块涉及到了对服务器硬盘的直接读写，所以在设计数据库的时候特意根据不同权限来设定两种类型的用户，分别是学生和教师，而第三类用户管理员则是服务器操作系统的系统用户，不存在于数据表中，只是拥有修改数据表的系统权限。 操作系统用户权限数据库用户权限叠加权限主页用户验证学生教师管理员系统管理用户使用管理功能用户使用系统设置系统维护信息服务功能资源中心视频媒体音频媒体素 材 库教学站点教学资料电子教案软件工具词典检索全站搜索讨 论 区用户系统功能用户删除用户类型用户资料用户使用图13 系统工作流程图(三) 功能模块设计1. 用户系统模块该模块的基本功能是实现用户远程注册。用户输入想要注册的用户名和密码，提交之后由系统判断该用户是否已经存在，如果存在，就给出相应信息，如果不存在，就把用户输入的用户名和密码写到数据库中，完成注册。除了注册功能外，该模块还提供对用户信息的修改功能，用户可以修改自己的用户信息，包括用户的真实姓名以及用户密码等。2. 信息服务功能模块任何网站的访客均可以查看到网站发布的课程信息，不需要用户身份的验证。3. 网站BBS讨论区模块该模块需要用户首先通过身份验证，然后如果是学生用户的话，便可以在论坛上面发表自己的帖子，跟其他同学交流。当然，学生用户也可以根据需要修改自己发布的帖子。而教师则除了可以发布帖子之外，还可以管理学生发的帖子。管理员用户则只能管理帖子不能在论坛上发贴。 4. 资源中心模块该模块同样要求用户先通过身份验证，然后就可以使用资源中心中的所有资源。当中包括了视频媒体、音频媒体、素材库、教学站点、教学资料、电子教案、软件工具库、词典检索以及全站搜索等一系列的子栏目。学习者可以在这里方便地找到自己想要的学习资源。5. 系统管理模块该模块集成了整个系统的管理功能，包括对网站新闻和课程信息两个栏目发布、修改及删除信息，管理网上讨论区，并且可以添加或删除资源中心的资源，还集成了用户的管理功能，管理员可以对教师和学生用户进行用户类型的转变或者是删除用户。(四) 运行环境1硬件环境l 服务器 CPU PentiumIII 800Mhz以上，内存256M或以上，宽带接入Internetl 客户端 CPU PentiumIII 600Mhz以上，内存128M或以上，接入Internet2软件环境l 客户端：Windows 9x/2K/XP，Internet Explorer 5.5或以上l 服务器端：Windows 2000 Server，Internet Information Server (IIS)5.0。或者 Windows Server 2003，IIS 6.0l 数据库：采用 Microsoft SQL 2000 Server 或者 Microsoft SQL 2003 Server五、关键技术(一) 采用C#新一代面向对象程序设计语言 在开发该资源管理系统的过程中，笔者使用C#语言进行多个类的定义及继承，大大缩短系统的开发时间，提高开发效率。类的广泛使用使得程序调试过程变得简便，确保了系统的可扩展性，同时也提高了程序代码的可维护性和代码的可重用性。(二) 系统用户的分级管理在本资源管理系统中，笔者通过数据库不同权限用户以及服务器操作系统用户实现整个系统的用户分级管理。学生跟教师为Microsoft SQL Server中的用户，其用户信息存在于Users数据表中。而管理员则为服务器操作系统的用户，其用户信息存在于操作系统中，实现对系统最高的管理权限，并且加强了资源管理系统的安全性。即使系统数据库受到入侵， 数据受到非法篡改，由于管理员独立于数据库外而存在，所以管理员用户依然能够登录系统，对系统进行恢复操作。 (三) 使用MathML 及 Java开发讨论区公式编辑器在讨论区功能模块中，笔者和其他开发人员合作使用Java语言开发了一个公式编辑器的Java Applet程序。该程序充分发挥它自身的技术特点，利用客户机的计算能力来实时生成比较复杂的数学公式。同时该公式编辑器基于MathML(Math Markup Language 即数学标记语言)来实现公式的传输，由于传输的是MathML而不是图片，大大地提高了网络传输效率。六、结论本系统建成后，本人就已经对各模块进行了反复的测试，经过修改和调试通过以后，再进行运行测试。测试结果表明各项功能已经达到设计要求。目前该资源管理系统已经和I计算机网络课程集成在一起，并在测试服务器上发布。本资源管理系统开发技术先进、效率高、功能模块齐全、可靠性高、投资成本低、按照信息资源建设规范构成，并且具有较好的通用性，稍作修改即可使用于其他的网络课程。The Design and Development of the Resource Management System Based on Computer networkWeb_ased CoursePu cuo cai ren songyang(College of Computer Science and Information Engineering,Northwest Minority,LanzhouGansu 730124) Abstract: With the rapid development of Internet, a lot of web-based courses have been designed and developed. It is always an urgent problem for us to solve that how to manage the resource in these courses efficiently. By analyzing the merits and the limitation of the similar web-based course of Internet Technology and Application, we present a new approach to design. In this paper, we give the main requirements of the web-based course resource management system