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基于web的网上教学系统的设计与实现--学位论文中期报告

根据学位论文开题报告中提出的基于web的网上教学系统的设计与实现的研究目标，作者对目前国内外基于web的网上教学系统进行了较全面的研究，在此基础上分析了b/s模式与c/s模式的特点及优劣，提出了系统概念模型，并对系统模型中关键技术进行研究，相关具体内容概述如下：

一、国内外基于web的网上教学系统的研究

目前，我们正面临着一个全新的教育时代。互联网的高速发展和普及，给现代教育提供了一个新的舞台，给人们提供了更广阔的学习空间和环境。传统的教学方式如何更好地适应网络时代的发展，是教育领域面临的重大机遇和挑战!

随着现代科技的不断发展，计算机在教育领域得到了前所未有的广泛应用，迅速成为最有发展前景的教学媒体和教学管理工具。计算机在教育领域的应用，导致了教学手段、教学方法、教学形式、课堂教学结构等方面发生了深刻的变化，eight:150%;font-family:'timesnewroman';mso-fareast-font-family:宋体;mso-font-kerning:1.0pt;mso-ansi-language:en-us;mso-fareast-language:zh-cn;mso-bidi-language:ar-sa">www.51lunwen.com从而促进了教育思想和教育理论的变革和发展，一系列相关的思想、理论和技术在实践中日积月累、不断丰富和完善，为开展网上教学管理奠定了坚实的基础。

1998年教育部制定的《面向二十一世纪教育振兴行动计划》中，明确规定了我国高等教育毛入学率在2010年达到巧%的目标，在十五规划中又将这一目标提前到2005年，高等教育大众化已是大势所趋。因此，寻找现代的教学管理方法，开发教学管理信息系统加快高校信息化建设，提高教学管理水平，与之建设高水平大学的进程相协调，就成为当前高校迫切需要解决的问题。

网络教学正是这样一种大背景的前提下而顺应产生的一种新型教学模式。网络教学是一种开放式的教学方式，它以网络为依托、充分的利用了互联网和多媒体技术，结合了教育学知识和计算机科学知识，而推出的最有生命力的网络化教学。网络教学完全改变了传统课堂教育的教学模式，采用先进的教学方法，通过互联网实现教学资源的广泛共享，减少了教育的投入，节省了本来就短缺的教育经费。同时也为各国的教育思想和教学手段的交流提供了一个更广泛、更全面的交流机会，使教育真正地实现了大众化、终身化、多样化和国际化。与那种固定时间、固定地点、干涩文字、抄黑板的传统教学模式相比，网络教学只要通过一台计算机接入互连网，就可以进行课程学习，并可根据自己的实际情况随时调整学习内容与进度。这种教学模式突破了传统的师生面对面的交流，打破了时间和空间对教学活动的限制，显著增强了教与学的交互能力，更符合当前个性化教学的思想，在因人施教方面具有超越课堂教学的效果，提高了教学质量。

传统教学方式是在固定时间、固定地点老师与学生进行授课和听讲的交互活动。在这种教学方式下，教师与学生、学生与学生之间是面对面的直接交流，相互影响，相互了解，师生之间可以直接得到信息反馈，从而达到教学相长的效果，但其最大的缺点是师生的交互严重的受到时空条件的限制。

在世界范围内，网络时代信息化社会的到来正一步步推动学校教育改革，校园的围墙逐渐消失，学生在网络上的虚拟学校中学习的新型教育模式己悄然兴起。这种远程网络教育通过互联网把老师的指导与监督和学生的自主学习有机地结合起来，学生只要具备主动学习的愿望和基本的上网知识，就可以实现随时随地的学习，这样学生不必长途跋涉，端坐家中就可完成学业，也可不必放弃工作，只需利用闲暇时间“充电”;可以说，远程网络教育代表了未来教育的发展方向。

与传统教育模式相比，网络教学具备实时的交互性、学习的异步性、学习信息的广泛性、评价的及时性等优势。

八十年代以来，西方发达国家的学校和研究机构纷纷进行了网络教学的研究工作，并取得了许多研究成果。例如，英国在1989年设立的对英国高等院校的教学进行重大革新的ctic(。mputerniteachinginitiative)工程，其目标就是通过计算机、多媒体与网络通信技术的结合实现对所有学科从教学模式、教学内容到教学组织形式的彻底变革，以达到提高学习质量与教学效率的目的。随着网络教学活动的发展，一些关于网络教学的协会也相继成立。

进入九十年代以后，国外发达国家的网络教学获得了迅速的发展。例如在美国，约有80所大学都有自己的网络教学系统，它们有自己的高带宽的专用网络，完全满足了高质量的实时媒体的传送和交互。甚至出现了许多专业的从事远程教学的网络学校。

国内的网络教学发展较晚，我国首次覆盖全国的计算机互联网络cernet是1995年投入使用，但其发展速度是十分惊人的。特别是在高等院校中，网络教学正在如火如茶的开展。许多高等院校(如:清华大学、北京大学、上海交通大学、华南理工大学、中国人民大学等)都建立了自己的网上学校，将许多课程的教学都搬到了国际互联网上，大大降低了教育成本，提高了教学效率。

二、c/s模式与b/s模式

client/sesvrer(c/s)是当前数据库应用程序中极为流行的一种结构方式，它是一种松祸合结构的模型，其最大优点是将计算机工作任务分别由客户端和服务器端来共同完成，这样有利于充分、合理利用系统资源。

典型的客户机/服务器结构如图2.1所示，包括一个客户机(或称前端)，一个服务器(或称后端)，客户机的作用是访问和处理远程服务器上的数据，服务器的作用是接收和处理客户机的数据请求。有时，可能有多个客户向同一个服务器同时请求服务，这就需要服务器决定怎样处理这些请求。因此，在许多客户机/服务器结构中，除了客户机和服务器外，还有其它部分，即通常讲的三层客户机/服务器结构中的中间层。

图2.1典型的客户机/服务器结构

c/s结构在技术上虽然很成熟，但该结构的程序往往只局限在小型的局域网内部，不利于扩展。并且，该结构的每台客户机都需要安装相应的客户端程序口由于我们的系统是一个教学系统，拥有的用户量比较多，因此，如果单纯采用该结构，系统的安装与维护工作比较繁重。同时，由于应用程序直接安装在客户机，客户机直接和数据库服务器交换数据，系统的安全性也受到一定影响。

随着internet的出现和广泛使用，web使得实现广泛的网络共享、集中的安全控制和友好的使用界面达到了完美的统一。这为解决教学系统运行中存在的一些问题提供了新的可能。基于web的方式其实是一种特殊的客户/服务器方式，在这种方式中，客户端是各种各样的浏览器。为了区别于传统的c/s结构，通常称为浏览器/服务器(b/s)结构。b/s是一种基于“瘦”客户机，采用三层体系结构，即包括数据库系统、应用服务器、客户浏览器三部分，如图2.2所示。

图2.2浏览器/服务器结构

第一层客户机为用户与整个系统的接口。客户端的应用程序简化到一个用的浏览器，由它来解释html，显示网页内容。这里网页具有一定的交互能，支持用户在网页提供的表单上输入信息提交给后台，并提出处理请求。里的后台即第二层的web服务器。

第二层web服务器将启动相应的进程来响应浏览器的请求，并动态生成入处理结果的html代码返回给客户机浏览器。如果客户机的请求还包括数据存取，那web服务器还需与数据库服务器协同完成这一处理任务。

第三层数据库服务器的任务类似于c/s模型，负责协调不同web服务器发出的sql请求，管理数据库。

在b/s体系结构系统中，用户通过浏览器向分布在网络上的许多服务器出请求，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，客户机上只需配置少量的客户端软件。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webserver完成。实际上b/s体系结构是把二层c/s结构的事务处理逻辑模块从客户机的任务中分离出来，由web服务器单独组成一层来负担其任务，这样客户机的压力减轻了，把负荷分配给了web服务器。这种结构不仅把客户机从沉重的负担和不断对其提高的性能的要求中解放出来，也把技术维护人员从繁重的维护升级工作中解脱出来。由于客户机把事务处理逻辑部分分给了功能服务器，使客户机一下子“瘦”了许多，不再负责处理复杂计算和数据访问等关键事务，只负责显示部分，所以维护人员不再为程序的维护工作奔波于每个客户机之间，而把主要精力放在功能服务器上程序的更新工作。这种三层结构在层与层之间相互独立，任何一层的改变不会影响其它层的功能。

图2.3两种结构的利弊比较

c/s、b/s两种模式各有利弊，如图2.3所示，所以无论是因为c/s的成熟而不接受新的模式，还是因为b/s的高效、新颖与流行而否定c/s都是不科学的。真正要寻求一种成熟高效的解决方案，还得将两者结合起来。

综合比较上述两类开发模式的特点，以及考虑到系统在教学中的实际使用情况，在该结构体系中，采用将b/s结构与c/s结构无缝结合的应用软件体系结构。在需要使用web处理，满足大多数访问者请求的功能界面(如信息发布查询界面)采用b/s结构，这使得系统的开放性和可扩展性相当好；而后台只需少数人使用的功能应用(如数据库管理维护界面)则采用c/s结构，这样可以最大程度地减少客户端的维护量。

三、系统模型设计

本系统根据功能分为以下模块:登录控制、网上选课、系统管理、课件点播、作业管理、信息查询、在线考场、聊天室、留言簿等。系统总体结构如图3.1所示。

登录控制模块的主要功能是:用户只有登录后方能使用本系统，对于新用户，必须先注册。网上选课模块主要用来记录学生的选课信息，并实现对课表的查询。系统管理模块主要用来对用户、课程、课件、学生选课等实施管理。课件点播模块用来满足学生对所选课程的学习要求。作业管理模块用来实现网上布置作业、查询作业、上交作业、批阅作业等。信息查询模块用来实现学生、教师相关信息的查询。在线考试模块用来实现无纸化考试，并能实现自动阅卷等。聊天室模块用来实现教师和学生、学生和学生之间的同步交流。留言簿模块用来满足学生书写各种留言的需要及异步交流。

四、关键技术分析

1、动态html技术

动态html以(dynamichtml)是html的扩展，它使得开发者可以对html网页中的元素进行编程，从而提供动态的效果。动态html将网页中的元素对象化，可以通过对象的属性、方法和事件来操作网页中的各种元索，从而创建出动态和交互的内容。通过使用动态html，可以很容易地为web页面增加一些以前很难实现的效果，如:

(1)在页面www.51lunwen.com上隐藏文本和图像，在给定的时间显示它们，或让用户去触发;

(2)在页面上让文本和图像按给定模式或按用户要求动起来;

(3)生成一个定时器，用最新消息或数据自动更新web页面;

(4)生成一个form，可以对用户输入的数据及时读取、处理并作出反应。

动态html(dhtml)产生这些效果并不需要重载web页面或生成一个新的web页面，也不需要远程服务器生成新的内容，它可以利用用户端主机来计算并执行这些改变，自动地重新安排并重新显示web页面的改变，这意味着用户不需要等待文本和数据提交到服务器，并等待服务器作出决定，同时dhtml也不需要内嵌应用程序或控件的附加支持来实现上述动态改变，dhtml通过自身的styles属性和短小的script语句来处理用户输入并直接操纵html标识、属性、风格和文本。

dhtml的元素、属性和风格基于静态html和级联样式表css，用户可以用ei或其他浏览器来查看页面，当然，如果浏览器不支持dhtml，页面中的动态效果和交互特点将无法显现，但dhtml可以“平滑降级”，只执行一些基本指令以让用户看到网页中的静态内容。

dhtml可以嵌入小应用程序、activex控件或其他内嵌对象，可以利用现有的小应用程序或控件，也可以根据dhtml的新特征生成新的小应用程序和控件。通常采用小应用程序和控件去配合dhtml以完成一些复杂的任务，而采用动态html去显示输出和处理用户输入。

dhtml提供了通过使用常规dhtml、脚本文件、文档对象模块(dom)、绝对定位技术、动态样式、多媒体过滤器和各种其他技术来动态改变html在屏幕上显示文本和图像的方式。

在www中发布的html文档，大多数信息是静态的，而且要求服务器响应用户的交互。dhtml的出现，使web范例从要求服务器交互改变为创建web站点和web应用。由于dhtml允许html文档与用户交互加上客户机的巨大变化，使得可以创建丰富的web应用。

2、com/dcom技术

com(componentobjeetmodel，组件对象模型)是microsoft的最新aetivex技术的重要基础，是一种以组件为发布单元的对象模型，这种模型使各软件组件可以采用一种统一的方式进行交互。com既提供了组件之间进行交互的规范，也提供了实现交互的环境，并定义了一组api和一个二进制标准，让来自不同编程语言、不同平台的彼此独立的对象互相进行通信。