【毕业学位论文】（Word原稿）基于WEB的远程教学培训系统的开发与实现-软件工程

分类号 密级 1 学 位 论 文 基于 远程 教学 培训 系统 的 开发 与实现 （题名与副题名） （作者姓名） 指导教师姓名 宋 斌 副 教授 赵永成 高级工程师 申请学位级别 工程硕士 专业名称 计算机技术 论文提交日期 论文答辩日期 学位授予单位和日期 南 京 理 工 大 学 答辩委员会主席 评阅人 年 月 日 注 1：注明国际十进分类法 类号。声 明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。 研究生签名： 年 月 日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权 其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名： 年 月 日工程硕士学位论文 基于 远程教学培训系统的开发与实现 I 摘 要 现代的 信息技术的快速进展以及 使用，给我国的网络课程进行的跨域形式的进展带来了很好的机会，它属于一个新型的教学方式。互联网的远距离教学打 破 了 以往的教学模式在时 空 上的制约， 利用 它的数字化 多媒体 、 高 互动性、 多资信量 、以及涉及范围 广 这些特征，给学生带来了更自由便利的学习条件。 推行互联网的远程教学，属于中 国基于要素稀缺的情况下做好教育的重大措施，属于构建本世纪“终身学习”体系的关键方式，属于教育平等的重要方式，是教育符合以后的信息化社会、塑造高素质的国民的必经之路。 论文针对基于 术的远程教学系统的特点、需求及设计实现的关键技术进行了较全面的分析阐述，重点对关键实现技术包括智能代理、数据挖掘等技术进行了应用研究，设计实现了一个基于 学 培训系统，完成了系统的总体框架设计，系统主要功能模块，包括系统学习模型、教学服务器、培训服务中心及基于数据挖掘的教学法质量跟踪等的详细设计。 设计实现系统框架 结构完整，完成的功能模块满足实际教学法需求，交互界面友好，系统实际运行后，达到了预期的设计目标和良好的教学效果。 关键词： 远程教学 智能代理 数据挖掘 工程硕士学位论文 he of to of it to a of in of as as to a to of to to do a of on a to to an to of is be to at EB in of a of of on of of to of 程硕士学位论文 基于 远程教学培训系统的开发与实现 录 摘 要 . 录 . 绪论 . 1 文的选题背景及意义 . 1 文应用价值 . 1 文研究内容及组织结构 . 2 章小结 . 3 2 系统的设计原则及相关技术 . 4 统的设计原则 . 4 求分析 . 4 计原则 . 4 程教学培训系统结构设计 . 5 统相关技术 . 7 能代理技术概述 . 7 代理技术 . 9 动代理技术 . 10 移动代理技术 . 11 章小结 . 13 3 智能代理技术在远程教学培训系统中的应用 . 14 程教学培训系统体系结构 . 14 程教学培训系统总体设计 . 15 统的工作流程 . 15 程培训服务中心 . 16 学服务器 . 17 员学习模型 . 17 能代理的设计 . 19 员代理 . 19 师代理 . 20 目录 工程硕士学位论文 教学代理 . 20 动代理 . 20 性化教 学策略 . 22 通教学策略的缺陷及改进 . 23 性化教学策略的生成 . 24 性化教学策略的动态 调整 . 27 章小结 . 27 4 远程教学中 掘的应用设计 . 28 学质量跟踪 . 28 学质量跟踪模块的详细设计 . 29 据源的获取 . 29 掘的处理过程 . 29 掘结果的表示 . 33 量跟踪模块的体系结构 . 33 识库的构建 . 34 程教学培训系统的安全管理 . 35 络安全的影响因素 . 35 络安全的防范管理 . 36 章小结 . 39 5 系统实现 . 40 统开发平台及工具 . 40 统详细设计 . 40 统界面设计 . 40 面布局 . 40 要系统模块实现 . 41 训资料管理模块 . 42 线交流模块 . 50 6 结论和展望 . 52 致 谢 . 53 参考文献 . 54 工程硕士学位论文 基于 远程教学培训系统的开发与实现 1 1 绪论 文的选题背景 及意义 近年来，在互联网快速进展的带动下， 仅变成了互联网中的重要信息要素，还变成了逐渐盛行的线上教育中心。因此，研发以 趋势。进行这次研讨事项，关键是想处理实际问题，实现使用的需要，积累设计与研发系统的良好经验，研讨以 在远距离教学的快速发展与中国的教师队伍不断专业化的情况下，学术领 域对中小学的教师的信息素养、线上学习、合作学习的素质与知识监管 能力的要求更加严格。中小学教师远距离进行的再教育学习应该全面思考他们具有的“见解独特、学习能力与研讨能力强与教学经验多、信息素质较高”这些特征，依照这些特征设立中小学教师进行再教育的线上课程，全面使用 现逼真的教育场景， 使用数种学习模式，研发有助于他们进行协作性学习与线上学习的课程，推进他们于反省、参加、互动、表述以及共同分享过程中进一步提高老师的专业性化程度。 高效、专业的教学培训平台的开发和应用将 会 使教师的知识能 力提升，得到有力的保证 。 论文分析研究的相关实现技术及完成的应用平台实现 具 有 较 明显的应用推广价值。 文 应用价值 现如今，很多省市乃至整个中国都了解到一定要进行线上远距离的培训才会满足教师进行 教学 培训的要求。就像世界上有名的远距离教育学者德斯蒙德说的：“远距离教育属于国际进行终生教育的首要选择。” 即将进 行的远距离线上培训迫切的需要获得理论上的扶持，如今市场中较完善的真实采用的远距离培训的软件几乎均是以行动主义进行学习的理论为基础的 件，此软件使用众多流程的分支形式的程序进行设计的，架构较简单。由于缺少科学的理论引导，它的设计还是根据“体现学习的信息 样的形式，乃至仅有体现学习的信息这唯一的过程，学习的成效低。进行线上远距离的培1 绪论 工程硕士学位论文 2 训不但在于技术上的问题，也在于培训的思想、形式以及方式上的问题。所以，它并非传统的培训模式于互联网中的复制。所以，应该于建构主义理论这种新的思想的指导下，凭借互联网信息化技术具有的巨大潜能，才可以提高 教 师互联网 远距离培训的成效。 这个课题会对智能化的代理以及 挖 掘这些远距离教学的支撑技术于线上培训的平台内展开研究，建立有关线上教学系统的模型，进而弥补以往的远距离培训系统存在的缺陷。建立此系统平台的主要理念为联合了思想、感知以及手工智能化这些科学理论中的精髓，引入科学的教学思想，整体 术监管学习的情况以及知识元素等这些教学要素，构建出系统的模型，达到各类教学材料的顺利呈现。 本文 的研讨对增强远距离的线上培训系统中的智能化以及智能性的 教学的便利性，提升远距离教学的成效与教学的水平具有很大的价值 。 文 研究 内容及 组织结构 互联网 远 程 教学 作为 一个新型的教 学方式， 它打 破了 传统 的教学模式在时空上的制约，给学 员 带来了 自由便利的学习条件。 但以互联 网 为基础的远程教学系统并没有实现智能化这个特点， 为 使互联网教学更为 智能化，给学 员提供个性化 的学习领域，提高教学水平 ， 论 文构建 远程 教学 系统 ，使用数据 挖 掘 技术 对学 员 的线上学习展开跟踪、解析处理以及预警和反馈。 本论文 共分 六 章，其 组织结构如下所述 ： 第一章：绪论（论文选题的意义及主要内容） ， 重点介绍本系统 的开发背景和 应用价值 。 第二章： 远程教学培训系统 的设计原则及相关技术 ， 对系统的设计原则、设计目标、体系结构 及相关技术 进行了介绍。 第三章： 智能代理技术在远程教学培训系统中的应用 。 第四章： 远程教学中 第五章： 系统实现 。 第六章： 结论及展望 。 主要对系统的设计与实现做了总结，并在系统 其它的应用设计 进行了展望。 工程硕士学位论文 基于 远程教学培训系统的开发与实现 3 章小结 本章主要是对论文的选题背景作了详细的说明，分析了课题的实用需求，阐明了该论文的意义与研究内容并对文章的主要内容与组织结构进行了安排。 2 系统的设计原则及相关技术 工程硕士学位论文 4 2 系统的设计原则及相关技 术 统的设计原则 求分析 随 着计算机和全球互联网的广泛应用 ,网络远程 培训 在数量、质量和规模上均呈现跨越式发展 ,目前已经成为教育 教学 不可忽视的重要组成部分。 教师 教学 培训是促进教师专业发展、提高教师队伍素质和教育质量、促进教育公平的重要方式。目前中小学教师培训在培训机会、内容、形式和效果 上 存在不同程度的问题，并存在多种制约教师培训的因素。因此，需要加快建设教师培训的信息网络平台、完善培训体系以及教师培训的保障机制。 1. 加快建设教师培训信息网络平台，扩大培训的受益群体 。 鉴于教师参加培训 在时间 和空间上制约， 建设方便、快捷、高效的教师培训网络，提高培训信息化水平对于解决供需矛盾意义重大。 2. 完善培训体系 ， 优化培训模式 。构建远程教学培训平台，为教师教学提供个性化的培训平台，更好的完成培训效果。 3. 建立教师培训的保障机制，尊重教师参加培训的权利 。 培训时间上， 教师可根据自我安排有效 安排 培训时间，取得培训效果。 经费方面， 在网络可用的情况下教师可随时随地时 进 行培训，大大节省传统培训 中 经费的 问题 。 计原则 在开发 基于 统时，根据 教师培训 的实际情况，经过多次思考要充分考虑以下几个原则 ： (1) 高效性 从系统设计开始就应重视系统的规范 性 ，从数据规范到管理规范 8。 应信息发展的需求，建立基于 训 系统，其原则之一就是效率原则，使 培训工作以最少的人力、物力消耗，收到 最大的 培训 成效。 (2) 安全性 一个成熟的系统安全性和可靠性毋庸置疑。在设计开发系统时需要从多个方面考虑，在 用户进 入系统 培训之 前 ，先进行用户名和密码的确认， 以 防止其 他 人员随意 上工程硕士学位论文 基于 远程教学培训系统的开发与实现 5 传 并删改系统中的 培训 内容。 (3)实用性 系统应始终以使用部门及个人的实际需求为导向， 确保数据的完备 性 ，以保证数据库信息和系统功能模块满足用户日 常工作需求 。 (4)先进性 在学 校 领导的有关指示和不超出系统的总体预算的前提下，尽可能采用先进、成熟的计算机技术，力求方案的先进、灵活、高效。 (5)可扩充性 系统的设计既要考虑当前的实际需求和经济承受能力，又要能够 保证满足用户的需求变化 ，考虑长远发展的需要。 在数据组织、系统功能、系统结构上保留扩充余地，保证系统的可扩展性，确保系统后期的可扩充性 8 11。 程教学培训系统 结构 设计 远程 教学 培训系统指利用 术和网络技术构建的一个网络通讯平台，在这个网络平台上，远程培训的受众（学 员 ）可以使用 计算机和互联网去访问所需要的多媒体资讯内容（课件），并可与其他学 员 或讲师进行多媒体音频、视频、数据的互动，通过这个网络虚拟课堂，达到学习知识、学习技能、交流心得、提升素质的目的。远程培训是国际教育和职业培训改革的潮流和发展方向。学员不受地域的限制，可以足不出户的坐在家中，利用业余时间参加远程培训学习；学习效率可以接近或达到直接参加面授班的效果。 2 系统的设计原则及相关技术 工程硕士学位论文 6 图 2程培训系统模型 图 2户进入系统后展现在眼前的是一个内容多样、与用户主题联系 紧密的学习氛围。模型内容包括学习进程、家庭作业以及批阅情况、答疑状况 、交流记录和老师的评语等，它们均是根据实际情况设置的，而非千篇一律。对不同的用户会呈现不同的系统页面。远程培训系统通过用户在使用过程中反馈的信息，对站点资信进行动态改善，以适应用户的个性化要求。此外 , 接受教育的人员进行登录退出此系统的全部步骤与结果均会被记录下来，当此记录经过，接下来会根据 使用的兴趣特征去解析这些记录，最后构成兴趣的导向。 远程培训系统具有如下特征： （一）使用者与要素库分离 系统将个性化的材料调出 ，存放在应用对象库内，如接受教育人员的兴趣爱好模型、接受教育人员的学习进程以及易于出现问题之处，所有单一主体对象库的集合形成了系统应用对象库。对于应用对象的联系不是很紧密的材料，如接受教育的人员使站点改进信息 用户反馈 更新维 护资源库 学员 身份 确认 个性化远程教学培训系统用户接口 用户信息收集 个性 服务 中心 信息调度 用户库 作业及考试情况 其它 课件学习工具 答疑工具 考试工具 作业工具 在线交流工具 课件库 答疑 库 作业 库 试题 库 管理员端（包括系统维护人员、教师） 个性化处理引擎 查看学生情况 工程硕士学位论文 基于 远程教学培训系统的开发与实现 7 用的学习材料、考卷与课外作业等 , 将其存放到信息库内，它们相互独立。应用对象库与信息库相比，应用对象是动态的、个性化的，需要对它展开维护以及更新，而信息库内的如教学课件与作业等，属于当做学习要素，是不变的用户共同分享的信息，是给应用对象去查看与使用的，此信息通常仅需阅读并不需要写，同时或能够说很少状况下用户才会更改 它。 （二）个性化引擎的巨大作用 客体的枢纽和学习的主体，是达到个性化的基础。关键是经过获取信息、页面的个性服务以及信息的传达这三个角度实现 。 如图 2递表单、信息的登记、往信息服务中心传送个性化的请求等 , 是接受教育的人员的相互申请过程 . 取得个体解析得来的数据，再往信息的调用板块传达指令；之后信息的调用板块依照传来的指令调用学习工具以 及 浏览教育的要素库，转回对应的信息至用户的页面，此外转回到个性化的服务中心，此服务中心依照收到的信息以及调用的情况展开个性化的解析，将解析得来的结果输到应用者库里 。当接受教育的人员交换信息 以 后，有的人员会对此系统供应的服务进行评价，然而 此系统会将评价以及接受教育的人员返回的信息传送到个性化的引擎中。由此学员提出的申请获得的是学习进程的改变 , 与他相关的个性化的材料，应用对象库同时应该经常进行更新，对于接受教育人员的学习状况与目前更新出来的信息同时应该尽快正确保存。对应用对象库大量的信息交换以及使用行是展开解析，之后联合目前站点的架构与网页的信息，互联网的监管人员将会得到来源于个性化 的服务中心供应的站点资信，随后参考以及使用。经过返回信息以及累积信息来提升与改善服务的水平与效率。仅有进一步提升站点的服务质量才会有更多的人员来参与，则能够提升此站点的使用率与单击率 ， 站点同时会更具有人性。 统相关技术 能代理技术概述 1. 智能代理的含义与特点 代理技术的产生与进展属于将手工智能与互联网的技术联合得来。智能化的代理技术的概念关键包含两种含义 ,第一种是对环境的了解而且对于环境造成干扰的执2 系统的设计原则及相关技术 工程硕士学位论文 8 行；另一个是代理者，也就是代理客户处理事项。 智能代理的代表性概念如下： 1）研讨人 员界定：代理是可以给使用者实行既定的事务、拥有一定的智能、用准许自行实行其中的一部分事务而且用一个合理的方法与环境发生联系的软件程序。 2） 理是环境内的主导者，它能够解析由环境内取得的、体现环境内出现的事情的信息、而且实行对环境造成干扰的活动。 代理需要包含知识、目的以及能力。当中知识即是代理对于自身所在的条件与需要处理的问题的一个表述，能 够 经过使用者、别的代理同时或是自己的学习去取得。目的即是代理需要处理的问题与事物。能力即是代理能 够 处理此问题的方式。 通常而言，代理有如下特点： 自控性：代理能过于无人同时或是别的代理径直干扰的状况中实行，并且能够控制自身的活动与内部的态势； 主观能动性：代理而非仅是对他所处的环境进行反响，同时可以经过获得一些开启信息，做出有目的的活动； 反响性；代理可以将握附近的环境，而且对这些环境的改变给出尽快的反响； 社会性：代理与别的代理经过某一个代理语言展开信息的沟通； 合作性：对于一些事务，只是凭借一个代理是难于实现的，此处要经过多个代理之间的协作才可以实现。代理能够与别的代理展开互动。使用者与代理间的协作能够表述成一个合同的谈判经过。于针对 于代理的体系内，互动的两方处在平等的位置。使用者界定他希望的过程，代理表明他的水平而且提供结果，它能够看成是双向的谈话；其中一方对第二方提出问题、确保两方于以后的事务能够一致 . 代理间的互动经过代理去互换知识、观念与规划的体制去开展事务，处理一个代理难于独立处理的大规模的事务； 能转移性：代理于网 络 内进行转移的功能。于网络的计算条件中，一个代理能够视 作 表示使用者建立于网络中的常设单位，它能够于网络中自由灵活的浏览每一种要素与服务，以实现既定的目的它同时能够与别的智能代理展开洽谈与协作，乃至将自身转移至网络 内的别的主机中去处理事务； 应对性：代理能够应对环境的改变； 积极性：代理能够积极地实施行动以实现目的，它们能够依照目的与本意去预工程硕士学位论文 基于 远程教学培训系统的开发与实现 9 测，而且依照这些预测计划随后的活动； 可信任性：对于最后的使用者来说是可靠的。 代理技术 实际中遇到的问题通常比较复杂，一个代理不可以完全处理多种问题，所以应该设计一个多代理的系统。多代理系统指数个代理之间经过通信或者是交谈去合作处理某一个既定的事务或者是实现某一个目的的算法系统，更加普遍的概念是数个独立或者是半独立的组件组成的大规模系统。多代理系统的 中心是代理间的协作，它们间能调整自己的目的、知识、能力以及计划去形成对应的行动或者是处理问题。当处理问题的时候，以达到一个一致的整体追求，同时也许是自己的不同追求，此代理共同分享相关的问题以及处理方式的知识。此处的代理是独立以及分布运作的，还有的是异构的。每一个代理成员的目的与行动均是独立的；每一个代理间进行合作与提供服务，相互间的目的以及行动冲突经过竞争同时或是谈判这类方式去协商处理，一起去处理一个事务。 使用一个代理的模型与架构的，不过现实中也存在自己的一些规定，它使用 理之间的相互使用与合作问题。社会机构的理论给予了有关合成、互动、交流以及协 作 的针对于社会的定义模型；然而模型的构建以及实行的理论就是用来清除针对社会的定义模型与算法模型之间的差距。使用 会机构的理论、模型的构建以及实现理论。多代理系统对问题的处理角度上的事务关键包含： 1) 交互与通信。交互是多 统能够互相协作的基本要求，而通信是交互的基础。通信包括两个方面 :一是低层网络通信机制的构造 ;二是 信语言的构造或选择。交互是 的具体的对象服务请求或获得，协作是 2) 多 系结构。体系结构的选择影响异步性、一致性、自主性与自适应性的程度。它决定信息的存储方式，同时也决定 常见有如下三种体系结构 : 分布式 )，在这种结构下，各个 联邦结构 (集中式 )，在这种结构下，各个 分成不同的小组，各个小组均有一个协调单元，各个 2 系统的设计原则及相关技术 工程硕士学位论文 10 黑板结构，黑板是一个公共数据存储区，各个 3) 代理的模型。在实现个体的独立性以及团体的互动性与环境的需要的情况下，代理对别的代理的构建模型，于一定程度的抽象层次中去表述别的代理的知识体制，如慎思类型的代理模型往多个代理的转变。 4) 冲突处理。多 突可分是三类 :资源冲突、目标冲突与结果冲突。造成冲突的主要原因包括 :冲突各方同时争夺同一资源，存在不协调的目标或有不一致的结果。冲突通常使用协商法、惯例法、回溯法或构造专门的 解决。 5) 多 ，需要反应环境的持续变化。 6) 一致性与协调性。在分布式人工智能 (研究中，一致性与协调性是两个广泛应用、但含义不同的概念。一致性描述 协调性表示互的模式。良好的协调性应该保障系统整体行是的稳定性、一致性。一个高效的多 统应该在较少次数的学习中快速地趋向总体一致性。 动代理技术 随着 用逐步深入，特别是远程教育、分布式计算、信息搜索 以及电子商务的蓬勃发展， 20世纪 90年代初 商业系统 ,第一次提出了移动代理 (移动 概念。人们越来越希望在整个际上移动 用根本目的是减少网络拥塞与实现异步交互，使用移动 模式克服了传统的通信模式，具有更高效性。 移动 要移动的 个完整的移动 统由几部分组成 :务环境、 息服务中心与停靠服务器。 务环境基本决定了 移动 靠服务器是解决网络拥塞而设置的 移动 以自主的从一台主机移动到另一台主机上，并完成用户指定的任务，其总是遵循移动 移动 移动 工