（计算机应用技术专业论文）交互式网络远程教学系统的设计与实现.pdf

i 中 文 摘 要 随着信息社会的到来，网络远程教育正以其强大的教学交互性和资源共享性而 越来越受到人们的青睐。因此，大力发展现代远程教育，加大交互式远程教学系统 的设计与开发，对于促进我国教育的普及和建立终身学习体系，有效地发挥现有各 种教育资源的优势，实现教育的跨越式发展，具有重大的现实意义，也是在我国教 育资源短缺的条件下办好大教育的战略措施之一。 本课题目的旨在运用 web 数据库技术，建立一套较为完善的，切实可行的交互 式远程教学系统，让远程网络学习的学生能够在自己的计算机上检验自己的学习成 果，提高远程教学的质量。这样，才能充分发挥信息技术在远程教学中的作用，使 得更多的人参与到自我教育中来，促进我国远程教育的发展。 本文在技术上应用了目前流行的 asp 动态服务器网页开发模型，采用了 b/s 体 系结构，其人机交互简单、直观，系统开放性好，用户通过 internet 或局域网就可 以访问系统。 本文是对交互式远程教学系统设计和实现过程的论述。具体内容是：首先就远 程教育的产生和发展进行了阐述，并且就课题研究的意义做了说明；其次阐述了其 系统的开发环境，提出了设计系统的基本原则以及系统的总体构想和数据库的设计 与实现方案，对安全方案、中文分词等主要技术问题进行了分析和讨论。然后对部 分模块做了详细设计，如答疑模块、在线考试模块以及作业管理模块等；最后说明 了文章完成的工作及以后要解决的问题。 关键词:关键词: 交互式；网络远程教学； b/s； asp；access；中文分词 iii abstract with the advent of the information society, the network of distance education is welcomed by more and more people of all ages for its powerful interactive teaching and resources sharing characteristics. therefore, great efforts should be made to develop modern distance education, to increase the designed development of interactive distance learning system, which is of great practical significance to promote the popularity of chinas education and the establishment of lifelong learning system, and the effective use of a variety of educational resources. its also one of the strategic educational measures for our country when the educational resources are not sufficient at present. the subject aims at the use of web database technology and the establishment of a more comprehensive, practical and interactive distance learning system, which allows students to test their own learning quality of distance learning. this will make full use of the information technology in the distance learning, encouraging more people to participate in self-education to promote the development of distance education in china. this paper is technically developed on the basis of active server pages that is very popular at present and the system adopts browser/server structure, which makes it easier and direct for the communication between people and the computer and makes the system well-opened so that the clients may visit the database through internet and lan. this paper shows the design of the interactive distance learning system. its specific content includes the description the information and development of the distance education, putting forward the basic principles of the database program as well as the detained design of modules. in the end，the paper sums up the main research work and development tasks that i have achieved during the researching time， and puts forward the following work of the item. iv key words: interactive; distance learning network; b/s; asp; access; the chinese word segmentation 34 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导 下独立完成的，学位论文的知识产权属于山西大学。如 果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关的 内容，将承担法律责任。除文中已经注明引用的文献资 料外，本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表 或撰写过的成果。 学位论文作者（签章）： 200 年 月 日 第一章 引 言 1 第一章 引言 随着经济的发展，信息全球化成为时代主题 。以计算机技术、多媒体技术和网 络技术为核心的现代信息技术在各个领域得到了广泛的应用，当然一种新的教育教 学方式网络远程教育也应用而生，它是以计算机技术、多媒体技术、通信技术和国 际互联网技术等高新技术为主要手段，进行全球性的交流。在这种方式下，每个人 都可以在任意时间、任意地点通过网络进行自由学习，也可以得到一流老师的指导， 甚至向世界上的权威专家请教，这真正实现了全方位信息共享。这样，网络远程教 育的教学交互性、资源共享性、信息的多样性越来越应该受到人们的重视。因此， 非常有必要对网络远程教学交互的设计与实现进行研究和探讨。 11 国内外远程教育的发展12 111 国外远程教育的发展与现状 19 世纪中叶，远程教育首先在英国以函授教育的形式出现，随着现代远程教育 的迅速发展，已有 100 多个国家开展远程教育，到 2000 年全世界 85%的大学已在网 上开辟自己的网站，远程教育已经成为国际教育发展的共同趋势。已形成了全球化 趋势，在这一趋势下，远程教育的国际竞争和院校合作正在加强。欧美高等教育比 较发达，大学比比皆是，但由于环境、地域以及年龄、家境等因素的制约，并不是 每个人都有机会走进大学校园。为了让大多数人实现“大学梦”， 远程教育成为一 种重要的教学方式。有关资料表明，美国已有 420 多所大学建立了网上虚拟学校， 开设了 200 多个专业， 超过 7000 万人通过远程教育的方式获得知识和工作技能， 60% 以上的企业通过网络方式进行员工的培训和继续教育。其他国家也在远程教育方面 采取了相应措施，主要是英国，英国是国际上开展远程教育最为成功的国家之一。 开放大学是英国远程教育的标志， 20 世纪 70 年代英国开放大学的创建被世界公认为 现代远程教育史上的里程碑。联合国教科文组织总干事阿马杜马赫塔尔姆博说： “开放大学思想的成功已经使世界上许多国家坚信，建立在新技术基础上的远程教 育系统，在终身教育的广大领域中能够对高等教育数量的增加和质量的提高做出有 效的贡献”。 112 国内远程教育的发展与现状 从 1999 年至 2004 年，教育部共批准了 68 所高校从事现代远程教育，从而打破 了原有的电大系统一枝独秀的中国远程教育格局，形成单一模式（电大）和双重模 式（普通高校）远程教育相互竞争、相互支持、共同发展的新格局。目前试点高校 交互式远程教学系统的设计与实现 2 已建成 2000 多个校外学习中心，地域分布基本覆盖全国各地；已开设的学历教育包 括研究生、专科起点攻读本科和普通专科等各个层次，专业数量达到百个；目前通 过远程教育形式学习的学习者已经超过 130 万人。 高校远程教育为种种原因不能到大学深造的人提供了接受高等教育的机会，在 这个网络平台上，学习者利用丰富的网络资源，通过学习取得学士学位。网上内容 以同步教学辅导、疑难解答、学习论坛为主，辅以有关知识的练习和扩充。其中比 较著名的有：湖南大学、清华大学、北京邮电大学、浙江大学等。 纵观全国在远程教育方面是起步晚、发展快。以教育科研网为例，其主干网已 建成，目前几乎所有的高校都建成了校园网络，超过 38000 所中小学初步建成校园 网，这无疑是我国教育信息化的良好开端。目前中国教育科研网 cernet 工程已经完 成，这为我国远程教育的发展奠定了基础。与中国教育科研网兴建的同时，一批教 育专业网络也建立起来。例如：中国教育教学网 cetn、中国教育考试网 ceenet、中 国教育信息导航台 cetnn 等。 当前，许多省市也正在建设本地区的信息化基础设施，也都很注意建立本地的 教育信息网络。例如江苏省多媒体教育科研信息网。以“办公、教育、家庭”一体 化，应用多媒体网络技术来增强广大教师和学生开发、利用、管理信息资源的能力。 由此可见，在短短几年的时间里，我国的高等远程教育从无到有，从起步到繁 荣，发展速度十分惊人，取得前所未有的成就。 12 课题研究的目的、意义及内容 121 课题研究的目的、意义 本文的研究基础是基于一个实际课题，学校“计算机应用基础网上教学” 课题的建设。主要实现如下功能： 1实现师生间实时交互交流； 2实现实时应答处理； 3实现动态数据库联结。 彻底改变了静态页面缺乏师生间双向交流，不能进行动态数据库的链接等的各 种缺点。实现了动态交互，成为众多远程教育开发者研究的主要课题。 本课题研究的目的和意义是运用asp+access数据库技术， 建立一个功能完备的， 切实可行的网络远程教学系统。让网上学习的每一个学生能够在自己的计算机上完 第一章 引 言 3 成相应课程的学习，以及进行测试来检验自己的学习成果，如果遇到问题可以通过 网上答疑来向教师提问，从而提高远程教学的质量。 122 课题研究的内容 本课题的研究目的在于如何采用计算机基础技术、多媒体技术、计算机网络技 术、数据库技术以及优化算法具体设计并创建一个基于 internet 的，可方便学习的 交互式远程教育系统。主要内容如下：首先就远程教育的产生和发展进行了阐述， 并且就课题研究的意义做了说明；其次阐述了其系统的开发环境，提出了设计系统 的基本原则以及系统的总体构想和数据库的设计与实现方案，对安全方案、中文分 词等主要技术问题进行了分析和讨论。然后对部分模块做了详细设计，如答疑模块、 在线考试模块以及作业管理模块等；最后说明了文章完成的工作及以后要解决的问 题。 13 文章组织结构 本文首先介绍了远程教学的发展现状，课题研究的内容、目的和意义，然后介 绍了相关的技术，接着根据需求分析，做出了总体设计和详细设计。 本文的组织结构安排如下: 第 1 章 简述了远程教学的研究意义， 介绍了其发展的现状、 研究的内容目的和意义。 第 2 章 对交互式远程教学系统做了总体设计。主要从以下几个方面做了总体布置: 开发环境,系统的整体结构以及对各个模块的构建做了说明。 第 3 章 介绍系统所用的技术及使用的算法。 第 4 章 系统的设计与实现，主要从以下几个方面考虑：系统的整体框架，数据表的 设计，答疑模块和在线考试模块的设计。 第 5 章 结论。在结论部分主要说明了课题完成的工作，以及存在的不足和今后要解 决的问题。 14 本章小结 本章主要介绍了远程教育的现状，说明了课题研究的主要内容，以及其研究的 目的、意义，最后阐述了文章的组织结构。 交互式远程教学系统的设计与实现 4 第二章 系统的开发环境及总体设计 21 系统设计的基本要求和基本原则 211 基本要求 远程教学系统是一种多媒体教学系统，它的开发通常包括有需求分析、脚本编 写、软件结构设计、采集、制作多媒体素材、采取制作、测试评估等步骤。作为教 学网站，它应满足下面一些基本要求： （1）需要对学科知识体系做出透彻的理解、分析，按一定的教学目标和教学策略 组织内容，保证可用性。 （2）必须满足在互联网上运行的基本条件，能在网上安全、可靠、迅速地访问。 （3）设计大量的人机交互活动，具有友好的人机界面，合理的人机对话方式和媒 体表达方式。 （4）需要对学生的学习活动进行及时跟踪，并进行准确的测试和评价。 （5）建立开放的教学环境，实现良好的资源共享和路线导航。 212 基本原则 在系统规划中，本系统遵循以下几条原则: （1）着手规划、确定特色、锁定目标 在设计网站之前，一定要先进行规划，确定自己网站的性质、 提供内容及目标 观众，这是最重要的一点。 （2）互动性 好的网站页面必须与使用者有良好的互动性，包括在整个设计呈现、使用界面 导航等等，让使用者感觉他的每一步都确实得到适当的回应。 （3）实用性 网站的建设基于学生的实际水平，应该从实际出发，切实发挥互联网的作用， 为学生提供优质服务。 （4）先进性 网站平台应具有先进的技术构架，采用当前业界最新的技术和理念。本网站的 技术平台将采用三层结构的设计方法。 （5）避免滥用技术 好的技术运用会让网页栩栩如生，令人叹为观止； 但不当的技术则适得其反， 反而成为网页的大败笔。技术最好不要用得太过多样而复杂。 第二章 系统的开发环境及总体设计 5 （6）安全机制 网站必须对其安全性及稳定性进行考虑。 22 开发环境及开发工具 221 开发环境 系统开发环境主要有网络服务器和数据库服务器构成。 服务器必须具备以下功能： （1）基于 b/s 模式的网络环境。 （2）能够提供 http 服务、ftp 服务和数据库访问服务的能力。 （3）应具备文本、图像、视频、音频等多媒体数据处理功能。 （4）开发机的设备：cpu 应是 piii 以上机型；内存最好是 64mb 以上；光驱应 是倍速以上； 声卡是能进行声音处理能力的 16 位声卡。 当然也可以添加其外设， 如： 扫描仪、打印机、数码相机等。 服务器所使用的操作系统是 windows server 2000，系统所用的服务端的管理软 件是 microsoft internet information server(iis)5.1，信息服务器在 intranet、 internet 或 extranet 上提供了集成、可靠、安全、可伸缩和可管理的 web 服务器功 能。 iis 是用于为动态网络应用程序创建强大的通信平台的工具。 222 开发工具 （1）dreamweaver 网站制作软件 该软件是目前较流行的 html 编辑工具，它是第一套针对专业 web 页设计师的视 觉化 web 页开发工具。 （2）microsoft access 2003 数据库管理系统 本系统使用 microsoft access 数据库系统，它具有界面友好、易学易用、开发 简单、接口灵活等特点，是典型的新一代桌面数据库管理系统。access 主要适用于 中小型应用系统，或作为客户机/服务器系统中的客户端数据库。 （3）asp (active server pages，active server pages，动态服务器主页) asp 是一个开放式的无需进行编译的应用程序环境。它提供了 cgi 程序和脚本 的灵活性，同时又保证了性能。可以创建强有力的交互性强的动态网站。asp 也支持 vbscript 和 javascript 等脚本语言，默认为 vbscript。 （4）多媒体创作工具 交互式远程教学系统的设计与实现 6 如：photoshop 图像图像处理软件， media studio、premiere 视频软件、音频 处理软件，flash 动画制作软件等。 23 数据库技术 该系统在技术上应用了目前流行的 asp（active server pages）动态服务器网 页开发模型和功能强大的 microsoft office access 2003 中、小型关系数据库管理 系统，采用了 b/s（browser/server）体系结构，其人机交互简单、直观系统的开放 性好，用户通过 internet 或局域网就可以访问数据库。 随着网络技术的飞速发展，数据库技术在网络下发生了巨大改变，在数据库的 访问、数据共享和数据发布方式等方面均有较大发展。网站采用 internet 技术，以 tcp/ip 协议为基础，以 web 为核心应用，构成统一的、便利的信息交换平台，即所 谓的 b/s 结构的 web 数据库技术。b/s 结构是 web 兴起后的一种网络结构模式，web 浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核 心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。 b/s 结构避免了传统的 客户/服务器体系结构的二层设计所造成客户端代码重复、不利于系统集中控制的弊 端。客户机上只要安装一个浏览器，服务器安装数据库，浏览器通过 web server 同 数据库进行数据交互。网络数据库系统是由一个 web 浏览器作为用户界面、一个数 据库服务器用做信息存储、一个连接两者的 web 服务器组成(如图 2-1)。 在基于 b/s 的三层体系结构中，表示层、中间层、数据层被分割成三个相对独 立的单元。表示层（browser）位于客户端。中间层（webserver）是用户服务和数 据服务的逻辑桥梁。数据层（dbserver）位于最底层。 browser/server 体 系 结 构 与 client/server 体 系 结 构 相 比 不 仅 具 有 client/server 体系结构的全部优点，它从根本上改变了传统的二层 client/server 体系结构的缺陷，它是应用系统体系结构中一次深刻的变革，而且又有 client/server 体系结构所不具备的独特优势： 较低的开发和维护成本、 开放的标准、 图 2-1 基于 b/s 结构的系统架构 web 浏览器 internet /intranet web 服务器 数据库 服务器 第二章 系统的开发环境及总体设计 7 使用简单、界面友好、客户端消肿、保障系统的安全性。b/s 结构简化了客户端的工 作，但服务器端的工作较重，对服务器的性能要求更高。三层的 browser/server 体 系结构结合了 internet/intranet 技术，是技术发展的大势所趋，它把应用系统带 入了一个崭新的发展时代。 24 系统总体设计 241 系统的功能需求 系统要求既能满足学生的学，又能满足教师的教，既能满足学生自学的需要， 又可供教师进行备课及课堂教学参考。本系统将利用互联网的优势，将为学校的网 上教学进行一个全方位的改革。 在教学上能实现：首先以简洁美观的形式向学生提供学习信息，提供有关课程 的练习题库，方便学习；第二，向教师提供课件上传和教学的相关功能，并且提供 教师网上阅卷、网上答疑的功能；第三，向师生提供便利的网上学习和讨论的交互 式环境；最后为师生提供方便的资料查询与检索功能。基于以上考虑，本系统将实 现以下几个主要功能： （1）网站管理功能 包括学生管理、教师管理、管理员管理、课程管理、公告管理、考试管理、答 疑管理、讨论区管理。 （2） 学习功能 该部分主要是针对学生的，学生可以选择各科课程的电子教案进行学习，还可 以通过视频教学进行更为细致的学习。了解其学习方面的通知，习题作业通知，教 师的答疑情况，测试情况。教师和学生通过答疑板进行讨论，教师可以引导学生进 行网上交流，引导学生对有关问题进行思考判断，进而引导学生主动参与学校的网 站建设，使网络成为教学的另一个战场。系统还会提供网上考试的功能，以辅助学 生在学习时，能及时检测自己的学习效果。此网上考试系统，能自动组题形成试卷， 当学生选择此功能，系统能随机抽取一部分试题组成一份试卷，方便学生对自己的 知识掌握程度的检测。 （3） 教学功能 在搭建起的网络平台上，为各科教师提供一个发布课程学习资料平台，使得课 件或电子教案的发布更为简单，并为教师提供网上答疑模块，便于教师与学生交流。 交互式远程教学系统的设计与实现 8 这些功能是系统运行的所需要的一些初始管理， 若没有学生、 教师、 课程等信息， 系统只是一个空壳。 242 系统的总体结构 整个系统采用 browser/web/data base 的 3 层体系结构。browser/server 的系统 中，用户可以通过浏览器向分布在网络上的服务器发出请求，服务器对浏览器的请 求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器。b/s 结构简化了客户机的工作，客户机 上只需配置 web 浏览器即可。服务器将担负更多的工作，对数据库的访问和应用程 序的执行将在服务器上完成。浏览器发出请求，而其余如数据请求、加工、结果返 回以及动态网页生成等工作全部由服务器来完成。 在远程教育环境下开发的网络远程教学系统充分体现了“以人为本、师生互动” 的设计思想，网站的基本对象为：教师、学生及教学资源。站点的设计是面向老师 和学生，为师生提供教与学的平台，教学资源是为二者服务的。遵循以学生为主体， 教师为主导的原则。在平台基于角色进行系统设计，体现出学生自主学习的主体地 位。同时，为了提高学生的学习效率，需要强调教师的主导作用，其方式是教师通 过组织学习资源，在线答疑和学生成果评测等手段对学生的学习进行引导和帮助。 本系统开发了一个网上教学系统，将教学设计方法与先进的软件开发技术相结 合进行开发。 其总体框架结构如图 2-2 所示： 网上教学系统 教学资源 作业管理 在线测试 网上答疑 视频点播 公告栏 在线讨论 图 2-2 系统框架设计 第二章 系统的开发环境及总体设计 9 25 系统模块构建 251 教学资源模块 本部分主要包括课程的教学大纲，教学课件，电子教案，实验素材及内容，教 学录像，资源下载以及一些教辅资料，方便学生学习和下载。 252 作业管理模块 学生可以浏览、下载老师布置的作业情况。学生进入系统之后，从各教师布置 的所有作业标题中找到需要完成的标题，进行选择作答。同时学生可以查看有哪些 学生己经完成该老师布置的作业，对学生本人起到激励作用。在系统中增加了提交 作业的时间限定，设定完成作业的最后期限，在截止时间之前，可以上传多次，进 行作业的修订。等到了截止时间，上传功能自动关闭，彻底杜绝学生拖沓，迟交作 业的现象。 253 在线测试模块 在线测试模块是一种基于 web 的网络化考试，目前应用比较广泛，以适应和促 进网络教学和远程教育。它将软件、试题、成绩等全部存放在服务器上，客户机只 要是能上网的微机即可；此种考试方式突破了时空限制，可在任何时间、任何能够 上网的地点进行远程考试和考务工作。它可以自动生成试卷，考试结束时可迅速给 出客观题考试成绩，这种阅卷给了考生最大的公平感。这些都使得网络化考试比传 统的纸面考试和单机化考试具有无可比拟的效率和公平上的优越性，是现代化考试 发展的方向。 254 网上答疑模块 学生能够提问，系统自动进行智能搜索，回答学生的问题。如系统数据库对问 题无法回答，马上提交给在线老师进行回答，同时记入数据库，保证了问题回答无 误，而且数据库中覆盖了一般学生可能遇到的问题。可以统计出学生问的最频繁的 一些问题，反映在老师那里，老师根据实际情况强化，或者做一个解答此问题的专 题。 255 在线讨论模块 可实现在线聊天，并具有管理功能。也可以传送定制的图像表情、动态图片及声 音文件。具有密谈功能。 交互式远程教学系统的设计与实现 10 26 本章小结 本章主要说明了远程教育系统的设计要求及基本原则，然后介绍了系统的开发 环境及开发工具，数据库的使用技术，最后阐明了系统的整体结构和部分模块的设 计。 第三章 系统所用技术及算法 11 第三章 系统所用技术及算法 31 安全方案 311 加密技术 随着计算机网络的迅速发展，计算机已成为信息网中承担传输和交换信息的公 用平台，人们对使用计算机和网络有了很大的依赖性。因此，计算机网络安全问题 日益受到人们的重视。那么，如何保护私有信息和资源遭受攻击成为当前的热门话 题。 远程教育教学系统同样也有一些私密数据和资源处于机密状态并且需要保护系 统免受基于网络的攻击。如何在系统中解决这一问题呢？在网上，许多安全防护体 系是基于密码的，密码的泄露在某种意义上来讲意味着其安全体系的全面崩溃。通 过网络进行登录时，所键入的密码以明文的形式被传输到服务器，而网络上的窃听 是一件极为容易的事情，所以很有可能黑客会窃取得用户的密码，如果用户是 root 用户或 administrator 用户，那后果将是极为严重的。随着密码编码学科的逐渐成 熟，应用密码编码加密技术对私有敏感数据、通信消息等进行加密，能够较好的解 决上面的问题，使我们的系统更加安全可靠。 由于本系统采用的是 asp+access 所开发的系统，因此在安全性方面存在的隐患 之一就是数据库数据的安全性。系统数据库为 access，其数据库文件在站点内部， 它在数据的安全性方面存在一定的缺陷，当服务器受到攻击，重要的数据外泄，造 成的后果是无法想象的。因此，为了增加安全性，必须对数据库中的重要信息进行 加密以保证系统的安全。 本系统使用的是用 md5 算法。它的常用之处就是对用户登录密码的加密和验证。 在数据库中，存放系统用户信息的用户表中都会有用户登录密码这个字段，如果不 对密码作加密处理，放在这个字段中的密码就会是明文，只要能打开数据库并拥有 对用户表的查询权限，就可以直接看到用户的登录密码，这样是不够安全的。为解 决这个问题，可以采用 md5 算法来对密码计算摘要，然后把计算后的摘要存放到密 码字段中，那么在数据库的用户表中查看到的就不是明文了。消息摘要就是一个数 据块的数字指纹，即对一个任意长度的一个数据块进行计算，产生一个唯一指印。 消息摘要的两个基本属性为:唯一性、不可逆。即对于两个不同的报文，不可能生成 同样的摘要；很难通过报文的摘要逆向得到报文。 交互式远程教学系统的设计与实现 12 开始 用户登录界面 注册否 非法用户 n y 身份验证 学生通道教师通道 管理员通 退出否 结束 y n 图 3-1 登录模块流程图 md5 算法并不是对数据进行加密处理， 而是对数据采用 md5 算法来记录数据特 征（称为摘要）的一段字符串，对于同一个数据，计算出来的摘要是相同的。因此， 在用户注册时，就在用户表的密码字段存放根据密码数据用 md5 算法计算出来的摘 要；在下次登录时，根据用户输入的密码作 md5 算法计算摘要处理，如果计算出来 的摘要与用户表中存放的摘要相同，则表示密码正确。 下面是用户登录模块，其主要功能就是区分用户身份权限和验证用户的登录密 码是否正确。如图 3-1 所示： 第三章 系统所用技术及算法 13 在系统安全保密设计中，本系统采用的是对用户登录系统时进行身份验证，系 统设计时增加了一个随机验证码，只允许合法用户进入系统并操作。在登录本系统 时，系统首先让用户选择相应的身份，不同的身份有着不同的权限，同时用户需要 输入用户名和密码进行验证。用户密码和随机验证码均采用 md5 加密后再从客户端 向服务器端传输，进一步保证了系统的安全性和可靠性。输入的信息正确后才能进 入相应的页面。只有通过身份审核之后，用户才可以使用该用户名正常登录系统。 322 页面标识鉴别 在网站中有些用户可以跳过登录注册页面，直接进入系统的其他页面。为了防 止此类事件的发生，网站设计时使用了 asp 中的 session 函数来记录用户信息，以 便用户登陆后进入其他页面时，页面能判断出用户身份，防止非法用户跳过登陆页 面直接进入到考试页面。如果没有登录，系统提示用户进入注册页面；若是非法用 户，系统无法传递 session。包含这个密码保护程序的页面都可以受到严格保护。 32 中文分词算法 分词的方法有多种：按照扫描方向的不同，串匹配分词方法可以分为正向匹配 和逆向匹配；按照不同长度优先匹配的情况，可以分为最大（最长）匹配和最小（最 短）匹配；按照是否与词性标注过程相结合，又可以分为单纯分词方法和分词与标 注相结合的一体化方法。最常用的分词方法有正向最大匹配和逆向最大匹配。有时 可以将正向最大匹配方法和逆向最大匹配方法结合起来构成双向匹配法。实际使用 的分词系统，都是把机械分词作为一种初分手段，还需通过利用各种其它的语言信 息来进一步提高切分的准确率。 321 正向最大匹配法 正向最大匹配法（maximum matching mathod,简称 mm）是一种得到广泛应用 的机械分词方法。众所周知，英文是以词为单位的，词和词之间是靠空格来隔开的； 而中文是以字为单位，句子中所有的字连起来才能描述一个意思。例如，英文句子 i am a teacher，用中文则为：“我是一名教师”。计算机可以很简单通过空格知道 teacher 是一个单词，但是不能很容易明白“教”、“师”两个字合起来才表示一个 词。把中文的汉字序列切分成有意义的词，就是中文分词，有些人也称为切词。我 是一名教师，分词的结果是：我 是 一名 教师。中文分词技术属于自然语言处理技 术范畴，对于一句话，人可以通过自己的知识来明白哪些是词，哪些不是词，但如 何让计算机也能理解？其处理过程就是分词算法。 交互式远程教学系统的设计与实现 14 322 算法执行的步骤 在我们的系统中，我们使用了正向最大匹配法。我们将词典中的词按它们在文 本中的出现频度的大小排列，高频度的单词排在前，频度低的单词排在后，从而提 高匹配的速度。 正向最大匹配执行步骤： (1)将文章分成句子(通过标点符号来实现)； (2)循环的读入每一个句子 s，设句子中的字数为 m； (3)设置一个最大词长度，就是我们要截取的词的最大长度 max； (4)从句子中取 m-max 到 m 的字符串 subword，去字典中查找是否有这个词。 如果有就走(5),没有就走(6)； (5)记住 subword，从 m-max 付值给 n，继续执行(4)，直到 m=max。 (6)将 max+1，再执行(4)。 323 歧义字段的切分 歧义是指同样的一句话，可能有两种或者更多的切分方法。在汉语中，歧义现 象就比较多，复杂的句子很难切分。在计算机识别的分词技术中，歧义切分是不可 避免的现象，是自动分词中一个比较棘手的问题。 汉语中歧义切分字段主要有以下两种基本类型：(1)交集型歧义字段，即对于字 串 abc，可以分成 ab / c，也可以分成 a / bc。例如：“中国/人”，“中/国人” 两种切分结果。(2)组合型歧义字段，即对于字串 ab，可以分成 ab，也可以分成 a / b。一个句子有多种分法，计算机很难知道到底哪个方案正确。在相互可能存在交叉 歧义的词，利用高频优先法对歧义字段进行切分时，先将正向最大匹配法切分出的 候选词按频度降序排列，选取频率最大的词条作为切分结果，并调整其频度，然后 将剩余未切分字段再进行切分。 33 本章小结 本章主要讲述了系统在设计过程中所使用的算法与各种技术手段。其中包括防 止用户帐户被非法盗用的手段，以及中文分词中所使用的算法和歧义切分等内容。 第四章 系统的设计与实现 15 第四章 系统的详细设计与实现 41 系统框架设计 系统整体框架如图 4-1 所示： 42 系统数据表设计 根据系统需求分析和结构要求，系统互动需要用到以下几个数据表。在表中字 段名一般是相应的英文单词。这样，查询起来较方便，会节约时间，也不至于造成 数据十分杂乱等。 管理员通 用户 主页 导航设置 学生 教师管理浏览 注册 登陆 注册 登陆 注册登陆 学生通教师通 在 线 考 试 课 程 学 习 网 上 讨 论 完 成 作 业 授 课 安 排 试 题 录 入 布 置 作 业 网 上 讨 论 学 生 管 理 教 师 管 理 系 统 管 理 课 件 资 源 查 看 其 它 信 息 浏 览 图 4-1 系统整体框架结构图 交互式远程教学系统的设计与实现 16 （1）student 表结构 (见表 4-1) 本表主要存储考生信息。 表 4-1 student 表结构 字段名称 类型 约束说明 功能说明 studentid 自动编号 长整型，递增，主键学生的标志号 studentname 文本 字段大小 50 学生的名字 studentpassword 文本 字段大小 50 所设密码 （2）admin 表结构 (见表 4-2) 本表主要存储管理员信息。 表 4-2 admin 表结构 字段名称 类型 约束说明 功能说明 adminid 自动编号 长整型，递增，主键管理员的标志号 adminname 文本 字段大小 50 管理员的名字 adminpassword 文本 字段大小 50 管理员所设密码 （3）课程代码表表结构 (见表 4-3) 本表主要存储课程信息。 表 4-3 course 表结构 字段名称 类型 约束说明 功能说明 courseid 自动编号 长整型，递增，主键 课程的编号 coursename 文本 长度为 50 课程名称 （4）课程教师代码表结构(见表 4-4) 本表主要存储教师信息。 表 4-4 teacher 表结构 字段名称 类型 约束说明 功能说明 teacherid 自动编号 长整型，递增，主键 教师的编号 teachername 文本 长度为 50 教师名字 第四章 系统的设计与实现 17 （5）答疑情况表结构(见表 4-5) 表 4-5 answer 表结构 字段名称 类型 约束说明 功能说明 username w 文本 长度为 50 用户名 teachername 文本 长度为 50 教师名字 questiontime 日期/时间 提问时间 answertime 日期/时间 简答时间 question 文本 长度为 1000 提问内容 answer 文本 长度为 3000 简答内容 （6）question(问题)表结构 (见表 4-6) 本表主要用来存储在线考试部分的考题及答案。 表 4-6 question 表结构 字段名称 类型 约束说明 功能说明 queid 自动编号 长整型，递增，主键 问题表主键 question 文本 字段大小为 200 问题标题 type 文本 字段大小为 50 问题种类 a 文本 字段大小为 100 选项 a 的项目内容 b 文本 字段大小为 100 选项 b 的项目内容 c 文本 字段大小为 100 选项 c 的项目内容 d 文本 字段大小为 100 选项 d 的项目内容 answer 文本 字段大小为 100 答案选项 subname 文本 字段大小为 50 科目名称 （7）score 表结构 (见表 4-8) 本表主要存储考生的考试成绩。 交互式远程教学系统的设计与实现 18 表 4-8 score 表结构 字段名称 类型 约束说明 功能说明 scoreid 自动编号 长整型，递增，主键某次考试记录的标志号 subjectname 文本 字段大小 50 科目名称 studentname 文本 字段大小 50 学生的名字 score 数字 长整型 学生的考试分数 endtime 日期/时间 考试的结束时间 （8）subject(科目)表结构 (见表 4-7) 本表主要存储考试科目的名称。 表 4-7 subject 表结构 字段名称 类型 约束说明 功能说明 subid 自动编号 长整型，递增，主键 科目主键 snumber 数字 长整型 单选题的题量 sper 数字 长整型 每个单选题的分值 mnumber 数字 长整型 多选题的题量 mper 数字 长整型 每个多选题的分值 subname 文本 字段大小 50 科目名称 43 系统主要功能模块的设计 431 网上答疑模块的设计与实现 （1）设计思想 网上答疑模块是整个网站上辅助教学系统的一部分，整个系统如在线考试均采 用 b/s 结构，客户端的教师和学生只需用浏览器来使用本系统，服务器端采用了 asp 技术来完成动态页面的生成和数据库的访问。系统的后台数据库采用 microsoft access 系统的实现原理见图 4-2。 第四章 系统的设计与实现 19 （2）各个模块描述 整体结构如图 4-3 所示: 用户管理模块 用户管理模块主要负责学生的管理教师的管理，对用户的各种信息进行管 理，如果发现不良用户，管理员可以直接删除。用户可以根据自己的权限进行 相应的操作。 自动答疑模块 自动答疑是构成远程教育系统的一个重要成分。自动答疑模块负责自动回答 学生提出的一些的问题。能够根据导航栏分章节浏览查询数据中的已存问题，并 能输入关键字，根据关键字查询学生在学习过程中遇到问题。系统把问题提交到 后台数据库后，系统根据学生的问题，然后在问题答疑库中寻找与之匹配的问题 和答案，如果找到了就把它返回给用户。如果学生对解答不满意，系统将问题提 交到异步答疑模块，等待教师解答。 异步答疑模块 在自动答疑模块中，学生提出的问题如果和数据库库中问题匹配，则可以找 到答案，但大多数情况是使用异步答疑模块的。异步答疑模块是所有答疑系统的 主要组成部分，有许多别的答疑模式所不具备的优势。主要在于学生提问和教师 回答都可以做到尽量详细，针对性很强。但是异步答疑也有其优缺点，优点是教 师在回答问题时也可以有充裕的时间进行思考，查找各种资源给出详细的回答， 并且可以就学生已有想法进行分析，引导学生进行思考。缺点往往是学生提交问 题之后得不到教师的及时回答。 同步答疑模块 www 服务器 active server page 学生 教师 db1 db2 网上交谈数据 网上答疑板数据图 4-2 网上答疑模块实现原理 交互式远程教学系统的设计与实现 20 该模块提供了师生进行实时讨论的园地，当学生有疑惑或通过自动答疑模块 仍不能解决自身问题时可选择进入该模块。同步答疑具有很强的实时性，学生可 以将问题提交给在线教师，当教师收到问题时，就可以作出相应的答复。此模块 具有很高的实时性和针对性，提供一个共同讨论、解决问题的空间，以满足交互 式的学习方式。 图 4-3 答疑系统总体结构图 （3）系统功能模块说明 系统功能模块说明 系统提供了如下七种功能，其系统功能模块如图 4-4 所示： 提问功能：系统提供了 3 种提问的方式。在同步答疑系统中提问。在异 步答疑系统中提问。 3也可以使用自然语言描述的句子向系统提出问题，系统对用 户提出的问题进行分词，同问题答案库进行匹配，查找最合适的问题答案，这些问 题或答案按照关键字匹配，按访问的频率大小返回给提问的用户。如果没有匹配的 答案，则将问题输入问题库等待教师回答。学生也可以将和同步答疑系统中。 问题库功能：自动答疑库为用户提供答疑的资料。因此需要教师或是管理员定 期或不定期地将异步答疑库中精华的问题和将教师认为有价值的问题、答案录入此 库中，方便同学们浏览。 浏览功能： 用户通过浏览答疑系统中其他人的提问和教师的回答可以学习到很 多东西。提供多种浏览界面有助于查看方便。 解答功能：教师对于未解答的问题进行浏览，选择未答的问题，进行回答，然 后存入数据库中系统自动显示问题已答。 网络答疑系统 用户管理系统自动答疑系统异步答疑系统同步答疑系统 第四章 系统的设计与实现 21 搜索功能：搜索的方式可分为四种，按访问频率大小进行查询、按照提问的标 题进行查询、按照用户名进行查询和按照关键字进行查询。 统计分析功能：系统增加了统计分析的功能。要对学生的提问情况和答案的访 问情况进行全面的分析，对系统中用户的学习程度和课程的内容组成有一个全而的 了解，方便教师进行单独辅导和修改课程的教学策略。 管理功能：所谓管理，是对系统中的所有数据，包括自动答疑库、问题、答案 和异步答疑进行组织管理。 （4）系统的实现 用户管理模块的实现 为了对使用网上答疑系统的用户进行管理，系统建立了学生用户表、教师用户 表。学生用户表记录着使用网上答疑系统的合法学生的信息，包括学生用户名、口 令等；教师用户表记录着使用网上答疑系统的合法教师的信息，包括教师用户名、 口令等。用户管理实现了用户注册、口令修改和用户注销等几项功能。 自动答疑模块的实现 访问者 管理员 学生 教师 浏览 搜索 管理 提问 统计 解答 问题库 网络答疑 数据库 图4-4