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杭州电子科技大学本科毕业论文摘 要 开发一个网络教学平台，对授权使用本平台的高校教师，使其能在该平台上自动创建自己的个人网络教学系统，并在此个人教学系统上轻松创建所授课程的教学网站，减轻教师单独为每门课程制作教学网站的繁重负担，促进教师教学资料的规范化及完整化。本文就如何建立一个完善的高校教师网络教学平台进行讨论，并介绍具体的设计方案和实现方法。 关键词：网络教学平台；个人网络教学系统；J2EE；6ABSTRACT Keyword: 目 录1 引 言12 (技术综述)23 XX系统概要设计123.1 需求分析123.1.1 功能需求123.1.2 性能需求123.2 系统建模133.2.1用例设计133.2.2 流程图. 133.3 数据库设计143.3.1 数据库需求分析143.3.2 E-R图设计153.3.3 主要数据库表153.4 开发环境173.5 系统架构194 XX系统的实现204.1 总体设计204.2 XX模块205 系统的测试275.1 测试基本原则275.2 测试用例285.3 测试结果286 总结与展望31致 谢32参考文献331 引言随着计算机技术、通信技术和网络技术的飞速发展，教育正走向信息化和现代化。教育技术的发展不仅改变了教学手段、教学方法，同时也带来了教学内容、教学观念的更新， 计算机网络教学已经成为现代教育技术的热点应用。网络教学是指利用计算机网络技术与多媒体技术，在网络环境下开展教学的方式。作为正式课堂教学的补充和辅助手段， 网络教学能充分利用现代化的教学手段和多种教学资源， 为学生提供良好的自主学习环境， 使教学效果和教学效率得到较大的提高，网络教学能增进学校、教师和学生之间的联系与沟通，弥补传统课堂教学过程存在的不足，因此教师为所授课程建立教学网站已成为一种必然趋势。 1、高校教师网络教学平台的设计1.1 需求分析高校教师网络教学平台的目标是实现课堂教学同步学习与课后异步学习的整合， 任何授权使用本平台的教师都能在该平台上创建自己的个人网络教学系统， 并在个人教学系统中轻松快捷地创建所授课程的教学网站。在所创建的课程教学网站中教师可以进行各种信息的发布， 如学术交流活动信息、学科研究动态、相关课程介绍、重大新闻、网上学习资源等，还可以实现在线答疑，及时解决学生学习过程中遇到的困难。本平台力求做到教学、辅导、自测一体化，即学生登录后可以对授权的课程进行学习，提问，提交作业，自测，获取解答等。同时还提供完善的教学质量反馈、评价功能，并把课程设计制作的控制权交给授课教师，授课教师无须具备网页编程或设计的专门知识， 即可轻松设计、制作和更新网络教学课程，压缩网络课程开发和维护成本，简化网络课程制作流程。1.2 平台的功能设计本平台用户主要分为系统管理员、教师、学生三类，从用户角度将功能模块分为系统管理员模块，教师模块、学生模块。1.2.1 系统管理员模块：(1)访问活动分析管理：实现平台访问情况的分析。(2)网上评教管理：通过网上评教可以实现对教师的教学质量的监控。(3)平台备份与恢复管理：包括备份和恢复数据库文件和平台中教师和学生上传的文件。(4)平台留言管理：针对学生对使用本平台提出的各种问题进行解答。(5)平台日志管理：建立平台的访问日志，在网络遭受外来攻击时有助于查出攻击来源， 也有助于在平台出现故障时通过日志记录将其恢复到故障前的状态，将损失降到最小。(6)用户管理：批准教师从网上提交使用本平台的申请，对学生信息的批量处理等。(7)平台资源管理：管理本平台可能需要的客户端软件及教师制作网络课程所需要的素材等。(8)平台新闻公告管理：管理平台的新闻、公告等信息。1.2.2 教师模块教师个人教学系统管理：系统管理员批准教师网上提交对本平台的使用申请后，平台自动生成该教师个人网络教学系统框架，教师能在此系统上完成相应课程的制作和管理等功能。(1)个人教学系统新闻公告管理：管理教师个人教学系统的新闻及公告信息。(2)个人资料管理：教师个人简历，教学信息，科研考核等信息，便于教师资料的规范化。(3)课程管理：新增课程，删除课程，管理课程。其中管理课程包括：A、作业实验管理：教师在线布置、批改作业或实验，查询、查看学生作业或实验状况，还可进行成绩统计和单独给某学生提供在线反馈等功能。B、学生自测管理：题库管理(系统能自动组卷),考生管理、考试评估、成绩分布和统计等功能。C、在线交流管理：在线解决学生在课程学习中遇到的问题。D、课件制作发布管理：能通过向导轻松创建所授课程的课件。E、课程资源管理：发布课程的一些辅助教学资源，如媒体素材库、学科案例、网络课件等。F、课程新闻公告管理：发布课程相关新闻动态及课程的通知、公告等信息。G、教学管理：教学管理主要包括管理学生的基本资料，课程教学计划，课程的要求、课程的教学内容、教学环节。学生在这里可以了解到课程的主要课程要求、知识的重点、难点，以及学习的阶段、步骤、教学安排等信息。1.2.3 学生模块学生除具有浏览平台的新闻公告信息， 下载平台提供的资源和浏览教师个人网络教学系统中的新闻公告及教师部分信息外，对授权使用某门课程的学生，还有如下功能。(1)课程学习：课程学习模块主要向学习本课程的学生提供丰富的课程知识， 通过简洁的操作和多样性的界面，使学生继续学习和复习课程的主要知识点，向学生提供课堂和教材之外的课程知识和信息， 包括具体课程的相关信息，如教学章节内容，章节习题，学生的自主学习主要在这一块进行。章节内容采用目录树的形式展现，并且树节点可以升缩，比较直观。(2)在线测试：在线测验模块主要实现在线测试功能，支持多种形式的题型。该模块可以根据学生的要求按知识点、章节、难易度自动进行试题的组织，学生完成考试后系统自动判分并给出标准答案。(3)新闻公告浏览：查看教师发布的课程新闻或公告等信息。(4)答疑、讨论：实现学生之间、学生与教师之间的在线交流，学生可针对课程进行提问、相互讨论，浏览问题及教师的解答信息， 为实现实时同步的交流互动还设计了聊天室。(5)作业管理：提交新作业、查询作业题目、作业提交状况及已交作业的批改情况等。(6)个人信息管理：设定个人基本信息，同时还可根据自身的偏好选择适合自己的显示风格的显示模版，充分体现个性化。(7)学生评教：对授课教师进行评价。1.3 平台的体系结构选择一个优秀的软件架构不仅能使软件开发有章可循、结构清晰、缩短开发周期，还能提高软件的可扩展性和可维护性。J2EE 构件集成了先进的软件体系架构思想，具有采用多层分布式应用模型、基于组件并能重用组件、统一完善模型和灵活的事务处理控制等特点。在J2EE 中，Struts +Spring +Hibernate （ 以下简称SSH 框架）进行整合开发是当前最受欢迎的框架。其基本业务流程如下：通过JSP 页面实现交互界面，负责传递请求(Request)和接受响应(Response)；在服务器端表示层引入Struts， 根据Struts ActionServlet 接受到的Request，委派相应的Action；在业务逻辑层中，管理服务组件的Spring IoC 容器负责向Action 提供业务模型(Module)组件和该组件的协作对象数据处理(DAO)组件来完成业务逻辑，并提供事务处理、缓冲池等容器组件提升系统性能和保证数据完整性； 而持久层依赖于Hibernate 的对象化映射和数据库交互以处理DAO 组件请求的数据，并返回处理结果。高校教师网络教学平台的体系结构设计采用上面介绍的J2EE 架构下的SSH 框架，划分为表示层，业务逻辑层，数据持久层和数据源层，结构如图2 所示：1.4 平台的数据库设计数据库是本平台实现的核心和基础， 平台涉及大量的数据存储和处理，因此数据库结构设计至关重要，只有对数据库进行合理的逻辑设计和有效的物理设计才能开发出完善而高效的教学平台。数据库的设计遵循下列原则：数据共享性、独立性、最小冗余性、安全性、完整性以及灵活性和可恢复性。数据库概念层次上的设计采用实体、关系模型进行表示，平台中存在的实体集包括学生、教师、管理员、课程、作业、课件、试题、文章、问题等，运用ER 模型的设计规则对这些实体之间的关系进行详细分析和提炼， 对平台底层的数据库进行逻辑建模。2、高校教师网络教学平台的实现平台采用开源的Eclipse 作为开发工具，重点为业务逻辑层的设计与接口的实现。2.1 服务器端表示层设计在服务器端表示层，用Struts 框架来实现页面之间的流转， 以及页面数据的传递， 由于采用了Spring 框架，Struts 的Action 部分交给Spring 来管理。表示层以JSP 来实现动态页面， 引入Struts 框架和JSTL， 通过Struts 标签库、EL 表达式，JSTL 标签库作为JSP 页面实现的技术，并通过Validator 框架作页面数据信息的校验，由JavaScript 来表示错误信息。2.2 持久层设计：持久层基于Hibernate 框架，为业务逻辑层提供服务。在持久层需要做的是建立数据库表与Java 对象的映射关系， 书写持久化类接口（DAO） 及其实现类（DAOImpl）。数据库访问使用DAO 模式， 抽象和封装对数据源的操作， 此外，Hibernate 的配置能实现了数据库的高移植性， 只需要改变Hibernate 配置文件，不用修改程序就可以完成不同数据库之间的更换。借助Eclipse 的自动化工具能快速建立数据库表对应的实体类及实体类的配置文件（.hbm.xml 文件）。2.3 业务逻辑层设计：业务逻辑层通过Spring 框架来完成， 该框架可将服务器端表示层与业务逻辑层乃至持久层之间的耦合度降到最低，业务逻辑层是应用实现的关键，需要完成的工作包括提供DAO 与数据库交互，提供方法完成业务逻辑校验，提供方法使用DAO，提供方法完成其他业务应用等。3、高校教师网络教学平台实现的关键技术(1)平台组卷。如何在庞大的试题库中能让计算机自动组成符合要求的试卷，这涉及到每个试题的难度、题型、题量及整个试卷的平均难度等。本平台采用二项分布算法模型，实现题目的随机抽取，避免题目重复出现，并且保证试卷具有一定的科学性。(2)个性化实现实现个性化是网络教学平台的一个要求， 也是难点所在，通过修改样式表，可以实现显示风格的改变，但是无法实现布局的改变。为了解决这个问题，在平台中把每个功能模块都定义成标签符号。教师在线编辑模板的时候，根据具体的需求，在模板中插入相应的标签符号，课程运行时，把标签符号替换成相应的功能并显示，通过这种方式实现界面模版的在线编辑。这样一个页面可以有多种模版， 前台登录用户根据自己的需求，选择相应的显示模版，并且把选择的参数保存在用户参数数据表中，当用户登录的时候，平台根据户参数数据表的内容，调出相应的显示模板。(3)课件制作发布管理提供合理的向导， 为教师提供强大的课件制作工具，教师只要按照要求填写有关的内容，如课程目标、内容目录、简介和有关学习辅导信息，平台就会自动建立包括基本信息的课件框架， 此功能主要结合改进的开源在线编辑器来实现。(4)平台日志平台的日志记录采用Log4j 来实现，Log4j 是Apache的一个开放源代码项目，是一个非常流行的Java日志记录包。它允许开发者向代码中插入日志记录语句， 还允许在不修改应用程序源码的情况下修改日志记录的行为。本系统中采用的日志记录样式为日志信息-操作开始的时间-日志级别-日志类别-用户名-操作名-消息。4、结束语本文提出的教学平台基于J2EE 开发，具有良好的扩展性和跨平台性。平台界面友好，内容丰富，提供了完善的交互性网络课程开发工具， 此平台能为授课教师自动创建网络教学系统， 它的建成将极大地促进高校网络教学资源的丰富和课程教学网站的普及， 促进教师教学资料的规范化及完整化， 具有较强的实用价值。创新点：对授权使用本平台的教师，能在该平台上自动创建自己的个人网络教学系统， 并在此个人教学系统上轻松创建自己所授课程的教学网站， 减轻了教师单独为每门课程制作教学网站的繁重负担， 促进教师教学资料的规范化及完整化， 同时对加强高校精品课程的建设也有着重要作用，有着很高的实用价值。6 总结与展望总之，开发一个完整的网络教学平台，要考虑教学理论、确定以同步为主，兼有异步教学的方式，同时具备调课程开发、网络教学支持系统、网络教务管理系统及教学资源管理系统，方能为老师在网络便捷的“教”，学生自主的“学”以及老师与学生的教学互动提供全面的工具支持，实现网络教学更加高效，也更加规范化。致谢参考文献：1 谭春茂，孙修东.基于Web 的网络教学系统设计与实现J 计算机技术与发展2007，17(7): 219-221;2 刘梅彦，袁梅冷. 基于J2EE 平台的网络辅助教学系统的设计与实现J 计算机工程与科学2007，29(1): 41-44;3 周丽莉. 基于J2EE 的嵌入式远程教学系统J 微计算机信息2007，8(3)： 61-63.参考文献1Zhang Junping,Zhu Xiaodong,Liang Xin.C/S and B/S Mixed Style and the ApplicationR.ETCS,2009.2埃克尔著，陈昊鹏译Java编程思想（第4版）M北京:机械工业出版社，2007:17-6903萨师煊，王珊数据库系统概论M北京:高等教育出版社，2000:10-1