（計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）基于web的遠程教育系統(tǒng)研究.pdf

華北水利水電學院碩士學位論文 基于w e b 的遠程教育系統(tǒng)研究 摘要 本文通過對基于w e b 的遠程教育系統(tǒng)的深入研究 利用面向?qū)?象的軟件工程方法對系統(tǒng)進行需求分析 系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā) 本系統(tǒng)針對傳統(tǒng)的遠程教育系統(tǒng)模式單一 學生只能被動地接受 完全相同的學習內(nèi)容 不能主動地控制自己的學習過程 給出了個性 化學習的概念 并且采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 得出個性化的遠程教育系統(tǒng) 的模型 實現(xiàn)后的個性化的遠程學習是一種自主的帶反饋機制的學 習 它使學生能夠更多更高效地獲取所需要的教育信息資源 在需求分析過程中 針對個性化的遠程教育系統(tǒng) 重點分析了學 習子系統(tǒng)中的自主學習和答疑兩個部分 采用了面向?qū)ο蟮姆治龇?法 運用u m l 標準建模語言和r a t i o n a lr o s e 建模工具對遠程教育系 統(tǒng)進行了建模 給出了一個反映問題域的o o a 模型 類圖 在系 統(tǒng)設(shè)計上 采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法 其中數(shù)據(jù)庫的設(shè)計分為兩個庫 一個庫是存放針對每個學生的詳實的個人資料的學生庫 另一個是存 放教學資源的教學資源庫 并且給出了基于w e b 的d a t am i n i n g 技術(shù) w e bm i n i n g 的個性處理模塊的設(shè)計 在實現(xiàn)上 采用了b s 模式的 總體結(jié)構(gòu) 從邏輯上分為三層 即客戶端 事務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)存儲層 在設(shè)計模式上采用了模型視圖控制器 通過s t r u t s 框架 一種基于 m v c 設(shè)計模式的w e b 應(yīng)用框架 來實現(xiàn) 在該模式設(shè)計中具體用 到了三個主要的設(shè)計技術(shù) a v a b e a n j s p 和s e r v l e t 在測試過程 中繼續(xù)運用o o 技術(shù) 進行以對象概念為中心的軟件測試 華北水利水電學院碩士學位論文 在系統(tǒng)的功能實現(xiàn)上 基于w e b 的遠程教育系統(tǒng)是一個規(guī)模龐 大的系統(tǒng) 涉及范圍大 且結(jié)構(gòu)復雜 本文著重闡述了學習系統(tǒng)中 的自主學習子系統(tǒng)和答疑子系統(tǒng) 基于w e b 的遠程教育系統(tǒng)主要以面向?qū)ο蠹夹g(shù)為系統(tǒng)開發(fā)的指 導原則 并采用w e b 技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù) 使用j a v a s q l s e r v e r2 0 0 0 等工具加以實現(xiàn)的 關(guān)鍵詞 面向?qū)ο?u m l r a t i o n a lr o s e b s 模式 數(shù)據(jù)挖掘 模 型視圖控制器 遠程教育系統(tǒng) n 華北水利水電學院碩上學位論文 t h ed e v e l o p m e n tr e s e a r c ho fr e m o t e e d u c a t i o ns y s t e mb a s e d0 nw e b a b s t r a c t t h i st e x t t h r o u g ht h ed e v e l o p m e n tr e s e a r c ho fr e m o t ee d u c a t i o n s y s t e mb a s e d o nw e b u s e st h e t h e o r y a n dm e t h o db ys o f t w a r e e n g i n e e r i n gt oc a r r yo nt h es y s t e ma n a l y s i s d e s i g na n dd e v e l o p b e c a u s eo ft h es i m p l e xo fc u r r e n td i s t a n c el e a r n i n gs y s t e m s t u d e n t s e a n tl e a r n a c c o r d i n gt ot h e i r n e e d sa c t i v e l y t h es y s t e ms o l v et h i s p r o b l e m w ep r e s e n t t h e c o n c e p t o fp e r s o n a l i z e ds e r v i c e d e s i g nt h e p e r s o n a l i z e d d i s t a n c el e a m i n gm o d e lb yd a t am i n i n g p e r s o n a l i z e d l o n g r a n g er e a l i z e di sal e a r n sb e i n gt h a ta c to n e s e l fa sw e l la sc o u p l i n g b a c ks t u d y i tm a k e sas t u d e n tc a ng a i n se d u c a t i o ni n f o r m a t i o nr e s o u r c e s e f f e t e l y i nt h ep r o c e s so fa n a l y s i s s p e c i f i c a l l yf o rt h ep e r s o n a l i z e dd i s t a n c e l e a r n i n gs y s t e m p r i o r i t ya n a l y s e s t h e a u t o n o m o u s l ys t u d y i n g a n d a n s w e r i n gq u e s t i o n si ns t u d y i n gs u b s y s t e m w eu s et h eo b j e c t o r i e n t e d m e t h o da st h es o f t w a r ed e v e l o p m e n tt h o u g h t w a yi nt h ea n a l y t i c a l p r o c e s s m a k eu s eo fu m l s t a n d a r dm o d e ll a n g u a g ea n dr a t i o n a lr o s e m o d e lt o o lt oc a r r yo ns e t t i n gu pam o d e lt ot h ee d u c a t es y s t e m a n dw e p r o d u c tt h eo o a m o d e lw h i c hr e f l e c tt h ep r o b l e mr e g i o n s o nd e s i g n i n g w eu s et h eo b j e c t o r i e n t e dd e s i g nm e t h o d a m o n gt h e m t h ed a t ab a s e h a v et w om a r k o n ep a r ti sas t u d e n tw a r e h o u s ew h i c hs t o r ee v e r y i n 華北水利水電學院碩士學位論文 s t u d e n t si n d i v i d u a ld a t a a n o t h e ri sat e a c h i n gr e s o u r c ew a r e h o u s e w e g i v et h ep e r s o n a l i z e dt r e a t m e n tm o d u l ed e s i g nb a s e dt h ew e bd a t a m i n i n gt e c h n o l o g y w e bm i n i n g o nr e a l i z i n g t h et e x t s e n s e m b l e a r c h i t e c t u r ea d o p t e db sm o d e d i v i d ei n t ot h r e el a y e r m c ya r ec u s t o m e r e n d a f f a i r sl o g i cl a y e ra n dd a t aa l es t o r e dl a y e r i nm o d e ld e s i g n i n g t h e t e x t a d o p t e dm o d e l v i e w e o n t r o l l e r m v c m o d e l a n dr e a l i z et h r o u g h s t r u t sf r a m e t h ew e b so fm o d eu s ef r a m e so nt h eb a s i so fm v c t h e r e a r et h r e em a i n i m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e s u s e di nm v cm o d e lo f d e s i g n i n g 二咱e a n j s pa n ds e r v l e t i nt e s t i n gp r o c e s s w ec o n t i n u eu s e t h e0 0t oc a r r yo u tt h es o f t w a r et e s t i n g t h i ss y s t e mi s v e r yb i g t h ef u n c t i o n e l a b o r a t ee m p h a s i z e dt h e s m d y i n gs u b s y s t e m a n s w e rq u e s t i o ns u b s y s t e ma n de x a m i n es u b s y s t e mi ns t u d ym a n a g e m e n ts y s t e m t h er e m o t ee d u c a t i o ns y s t e mb a s e do nw e bw i e l dt h eo b j e c t o r i e n t e d t e c h n o l o g yt ob et h ep r i n c i p l e a d o p tt h ew e bt e c h n o l o g ya n dt h ed a t a b a s et e c h n o l o g y a n du s ej a v a s q ls e r v c r 2 0 0 0t or e a l i z e k e y w o r d s o b j e c t o r i e n t e d u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e u m l r a t i o n a lr o s e b sm o d e l d a t a m i n i n g m o d e l v i e w c o n t r o l l e r m v c r e m o t e e d u c a t i o n s y s t e m i v 華北水利水電學院碩士學位論文 獨立完成與誠信聲明 本人鄭重聲明 所提交的學位論文 是本人在指導教師的指導下 獨立進行 研究工作所取得的研究成果并撰寫完成的 沒有剽竊 抄襲等違反學術(shù)道德 學 術(shù)規(guī)范的侵權(quán)行為 文中除已經(jīng)標注引用的內(nèi)容外 本學位論文中不包含其他人 或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 也不包含為獲得華北水利水電學院或其它 教育機構(gòu)的學位或證書所使用過的材料 對本文的研究做出重要貢獻的個人和集 體 均已在文中作了明確的說明并表示了謝意 本人完全意識到本聲明的法律后 果由本人承擔 學位論文作者簽名 徑蟯定 簽字日期 聊占 占 保證人 導師 簽名 種字嗡加7 6 夕 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解華北水利水電學院有關(guān)保管 使用學位論文的規(guī)定 特授權(quán)華 北水利水電學院可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容公開和編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫提供 檢索 并采用影印 縮印或掃描等復制手段復制 保存 匯編以供查閱和借閱 同意學校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文原件或復印件和電子文檔 涉密的學 位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 學位論文作者簽名 徑堍定 導師簽名 仉節(jié)笊 夕 研唧 瓤 嗍 剛 日 引 導 鐾 簽 華北水利水電學院碩上學位論文 刖置 題目的來源 自選 選題的目的 隨著互連網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展 人們越來越多地把學習過程放到網(wǎng)絡(luò)上來 而不再 局限于傳統(tǒng)的教室學習 因此基于w e b 的遠程學習得到了迅速推廣 但是現(xiàn)有 的遠程教育系統(tǒng)模式單一 學生只能被動地接受完全相同的學習內(nèi)容 不能主動 地根據(jù)自己的需要選擇 控制自己的學習過程 本課題采用基于個性化的遠程學 習模型 運用面向?qū)ο蟮睦碚摵图夹g(shù) 以及基于w e b 的數(shù)據(jù)庫技術(shù) 來實現(xiàn)傘 性化的遠程教育系統(tǒng) 以此來達到改善現(xiàn)有的遠程教育系統(tǒng) 并推廣個性化的遠 程學習模型能成為遠程教育應(yīng)用的新模式 課題所屬研究領(lǐng)域 基于w e b 的遠程教育系統(tǒng)的研究 課題屬于遠程教育系統(tǒng)的研究領(lǐng)域 本文的主要工作 1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 本系統(tǒng)設(shè)計采用b s 結(jié)構(gòu)的w e b 方案 從邏輯上分成三層 即客戶端 事務(wù)邏 輯層和數(shù)據(jù)存儲層 即采用b r o w s e r w e b d a t a b a s e 8 肋 的體系結(jié)構(gòu) 2 建立基于面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析模型 本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮姆治龇椒ń⑾到y(tǒng)模型 經(jīng)過深入分析遠程教育系 統(tǒng) 運用統(tǒng)一建模語言u m l 和r a t i o n a lr o s e 建模工具得到o o a 的基本模型 類 圖 3 設(shè)計模式的選擇 采用模型視圖控制器模式 m v c 模式 作為本課題的設(shè)計模式 m v c 模式可以將 功能劃分為相互關(guān)聯(lián)的三個組件 模型 視圖和控制器 本課題在實現(xiàn)過程中 是通過使用s t r u t s 框架來具體實現(xiàn)m c 模式 4 功能設(shè)計 具體包括以下主要功能 一個遠程教育系統(tǒng)通常應(yīng)該包括以下幾個主要的子系統(tǒng) 入學系統(tǒng) 學習系 華北水利水電學院碩士學位論文 統(tǒng) 作業(yè) 考試系統(tǒng) 畢業(yè)系統(tǒng) 教師管理系統(tǒng) 課件管理系統(tǒng)和教務(wù)管理系統(tǒng) 其中學習系統(tǒng)中又包含兩個子系統(tǒng) 學習指導系統(tǒng)和答疑系統(tǒng) 在此系統(tǒng)中 重 點分析和實現(xiàn)學習系統(tǒng)和作業(yè) 考試系統(tǒng) 本課題的研究方法與技術(shù)路線 基于w e b 的遠程教育系統(tǒng)是一個規(guī)模龐大的系統(tǒng) 涉及范圍大 且結(jié)構(gòu)復雜 為了保證系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)效率 采用面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ㄟM行開發(fā) 它 包括面向?qū)ο蟮姆治?o b j e c t o r i e n t e da n a l y s i s 簡稱o o a 面向?qū)ο蟮脑O(shè) 計 o b j e c t o r i e n t e dd e s i g n 簡稱o o d 面向?qū)ο蟮木幊?o b j e c t o r i e n t e d p r o g r a m 簡稱o o p 面向?qū)ο蟮臏y試 o b j e c t o r i e n t e dt e s t 簡稱o o t 和面向?qū)ο蟮能浖S護 o b j e c t o r i e n t e ds o f t w a r em a i n t a i n 簡稱o o s m 嘲 每個階段的基本任務(wù)是 1 面向?qū)ο蟮姆治?針對問題域運用0 0 方法 建立一個反映闖題域的o o a 模型 2 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計 針對系統(tǒng)的一個具體的實現(xiàn)運用0 0 方法 其中包括兩 方面的工作 一是把o o a 模型直接搬到o o o 不經(jīng)過轉(zhuǎn)換 僅作某些必要的修改 和調(diào)整 作為o o d 的一部分 另外是針對具體實現(xiàn)中的人機界面 數(shù)據(jù)存儲 任務(wù)管理等因素補充一些與實現(xiàn)有關(guān)的部分 這些部分與o o a 采用相同的表示法 和模型結(jié)構(gòu) 3 面向?qū)ο蟮木幊?又稱面向?qū)ο蟮膶崿F(xiàn) 它的工作就是用同一種面向?qū)ο?的編程語言把o o d 模型中的每個成分書寫出來 4 面向?qū)ο蟮臏y試 對于用0 0 技術(shù)開發(fā)的軟件 在測試過程中繼續(xù)運用0 0 技術(shù) 進行以對象概念為中心的軟件測試 5 面向?qū)ο蟮能浖S護 通過各種必要的維護活動使系統(tǒng)持久地滿足用戶的 需要 7 本課題是采用w e b 技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù) 并運用軟件工程 砸向?qū)ο蠹夹g(shù)為原 則 使用j a v a s q ls e r v e r 2 0 0 0 的技術(shù)加以實現(xiàn)的 課題的理論意義 隨著知識經(jīng)濟時代的降臨和信息社會的飛速發(fā)展 作為工業(yè)化產(chǎn)物的線性教 育系統(tǒng)正面臨越來越嚴峻的挑戰(zhàn) 同時也面臨跳躍式發(fā)展的重大機遇 2 l 世紀 2 華北水利水l u 學院碩士學位論文 伊始 以多媒體和計算機互聯(lián)網(wǎng)為代表的當代信息技術(shù)正以驚人的速度改變著人 們的生存方式和學習方式 許多有遠見的戰(zhàn)略家都認為 近5 1 0 年內(nèi) 從基礎(chǔ) 教育到高等教育 都將發(fā)生一場歷史性的變革 這場變革將使教育模式迅速步入 信息時代 隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展 信息高速公路的建立 i n t e r n e t 的普及 基 于計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模式漸漸成為各行各業(yè)開發(fā)人員的研究熱點 基于i n t e r n e t 的遠程教育也應(yīng)運而生 i n t e r n e t 的廣泛使用為學習 教學和科研提供了取白 不盡 用之不竭的巨大信息資源 這為教育帶來了機遇同時也帶來了沖擊 比如 通過i n t e r n e t 可以實現(xiàn)教師 媒體和學生的自主交流 使學習向著個性化的方 向發(fā)展 而同時基于i n t e r n e t 的教育方式又在改變著傳統(tǒng)的 教育方式和教學過 程 為了滿足社會教育 在職教育和終身教育的需求 適應(yīng)教育現(xiàn)代化的發(fā)展 基于i n t e r n e t 的遠程教育 現(xiàn)代遠程教育 正在悄悄卻又堅實地崛起 對 諸如廣播電視和函授的傳統(tǒng)的遠程教育方式產(chǎn)生了強烈沖擊 為教育注入了新鮮 的血液 使現(xiàn)有的教育資源的作用得以更加充分的發(fā)揮 也大大提高了教育過程 中的實時交互性 現(xiàn)在全球已經(jīng)開辦現(xiàn)代遠程教育和繼續(xù)教育并且具有相當規(guī)模 的學校有將近2 0 0 多所 國內(nèi)外也有相當數(shù)量的大學已經(jīng)開辦了遠程與繼續(xù)教 育 但現(xiàn)代遠程教育的興起不僅僅是多了一種教育方式和一種所謂的 網(wǎng)上大 學 它的發(fā)展可能會改變我們對教育的一些傳統(tǒng)概念 其特點是運用計算機網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)和多媒體數(shù)字技術(shù) 在數(shù)字化環(huán)境下進行交互式的學習 突出地表示為教 學層次的多樣性 教學方式的靈活性與教學管理的高效性 現(xiàn)代遠程教育是全球信息化進程在教育領(lǐng)域的必然結(jié)果 以信息高速公路為 代表的信息化給教育帶來的 不僅是全新的技術(shù)和媒體 而且必將全面影響到教 育觀念 教育體制 教育模式和教育內(nèi)容0 1 二十一世紀的教育必將圍繞著基本 學習能力從新設(shè)計和從新組織 使整個社會成為學習社會 是學習和掌握知識成 為社會進步的主要的推動力和生活的第一需要 教育的目標會改變 不是為了一 紙文憑 而是為了終身受到教育 在家庭辦公推動著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向集成化 無人化方向發(fā)展的時候 越來越多的 人將用一臺連接于網(wǎng)絡(luò)的電腦或交互電視在家里 或從事信息工作 或經(jīng)營商務(wù) 或?qū)ψ约旱墓具M行遠距離管理 從這個意義上講 終身教育必然要通過網(wǎng)絡(luò)把 3 華北水利水電學院碩士學位論文 觸角伸進家庭 到傳統(tǒng)教室里上課已無法吸引越來越多的家庭辦公族了 終身教 育的概念是教育進入知識經(jīng)濟時代豹關(guān)鍵 終身教育體制將在一系列變革中逐漸 確立其中心地位 強化終身教育迫切需要變革現(xiàn)行的教育模式 迅速創(chuàng)建一體化 的學習社會和虛擬學校 以便充分利用電腦網(wǎng)絡(luò)所能提供的一切先進手段 為社 會成員刨造更多的受教育機會 由于目前一次性的正規(guī)學校教育模式根本無法給每個人以真正意義上終身 教育的可能性 社會對學習的需求呼喚著信息化教育模式盡快發(fā)育和成熟 因此 發(fā)展現(xiàn)代遠程教育 構(gòu)建終身學習體制是教育發(fā)展和社會進步的共同要求 我國 現(xiàn)代遠程教育的目標和任務(wù)是到2 0 1 0 年 基本形成多規(guī)格 多層次 多形式 多功能 具有中國特色的終身教育體制 國內(nèi)外研究動向及進展 隨著巨大的社會需要和信息技術(shù)革命的深入 人類教育史上的一種革命性的 教育模式 現(xiàn)代遠程教育應(yīng)運而生 現(xiàn)代遠程教育的孕育和發(fā)展雖然還只是近 一個時期的事情 但其發(fā)展勢頭之猛烈 應(yīng)用之廣泛 影響是深遠 均為教育史 上所罕見 遠程教育也稱遠程學習 過去常常叫做遠距離教育 第一代遠程教育是函授 教育 它至今仍在成人教育中發(fā)揮著作用 隨著電子信息技術(shù)的進步 傳播媒體 出現(xiàn)了較大的變化 幻燈 錄音 電話 電影 電視逐步介入教學領(lǐng)域 印刷品 加信件的函授教學方式開始向廣播 電視教學方式轉(zhuǎn)化 遠程學習增加了聲音和 視頻圖像等媒體 遠程教育也進入了它的第二代歷程嘲 習慣上把這一代遠程教 育稱為遠距離教育 當前發(fā)展的方興未艾的遠程教育則屬于第三代 它建立在互 聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上 從某種意義上講 它就是 網(wǎng)絡(luò)教育 的同義詞 在我國教育 界 這一代遠程教育被稱為 現(xiàn)代遠程教育 現(xiàn)代遠程教育是一個發(fā)展的概念 通常指的是上述遠程教育形態(tài)中的第三 代 換吉之 現(xiàn)代遠程教育是計算機信息技術(shù)和i n t e r n e t 在遠程教育領(lǐng)域的新 興應(yīng)用 縱觀遠程教育的發(fā)展史 我們可以看到 向交互性 多種媒體交流方向 發(fā)展是遠程教育發(fā)展的主線 現(xiàn)代遠程教育是基于網(wǎng)絡(luò)的遠程教育 與前兩代相比 現(xiàn)代遠程教育使用的 是雙向交互式通訊媒體 是建立在電腦技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 多媒體技術(shù) 雙向電子 4 華北水利水電學院碩上學位論文 通信技術(shù)基礎(chǔ)上的 與教育傳播理論 現(xiàn)代學習理論緊密結(jié)合 它以交互性 網(wǎng) 絡(luò)化 實時性 綜合性和適應(yīng)性為基本特征 現(xiàn)在全球已經(jīng)開辦現(xiàn)代遠程教育和繼續(xù)教育并且具有相當規(guī)模的學校有將 近2 0 0 多所 它們大致可分為兩類 一類是附屬于大學的 一類是獨立地只進行 遠程與繼續(xù)教育的 第一類中有許多國際著名的大學 其中在美國就有哈佛大學 斯坦福大學 馬里蘭大學 加州大學的各個分校和弗吉尼亞理工學院等 第二類 中有英國公開大學 香港公開大學 荷蘭公開大學等等 國內(nèi)也有相當數(shù)量的大 學已經(jīng)開辦了遠程與繼續(xù)教育 如清華大學 上海交通大學 北京大學 北京郵 電學院等 但現(xiàn)代遠程教育的興起不僅僅是多了一種教育方式和一種所謂的網(wǎng)上 大學 它的發(fā)展可能會改變我們對教育的一些傳統(tǒng)概念 它的特點是運用計算機 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體數(shù)字技術(shù) 在數(shù)字化環(huán)境下進行交互式的學習 突出地表現(xiàn)為 教學層次的多樣性 教學方式的靈活性與教學管理的高效性 而現(xiàn)有的遠程教育系統(tǒng) 在交互性方面做的還不是很好 另外 現(xiàn)有的系統(tǒng) 雖然自身信息量巨大 但是 瀏覽的課件 考試的題目與整個學習的流程都是單 一固定的 教育方法與模式上就顯得非常單一 相比而言 接受教育的對象存在 個性差異 個人的學習能力 個人興趣與習慣 個人學習基礎(chǔ) 努力程度 都存 在巨大的差異 這造成了兩者之間越來越大的矛盾 目前的遠程教育忽略了學習 本身是一種個性化的過程 沒有做到因人而異 因材施教 兼顧到個體的差異 因此 為了從根本上解決這一矛盾 我們將把個性化的概念引入遠程教育中 引入個性化后的遠程教育是一個智能化的系統(tǒng) 可以更多且及時地了解到學 生的狀況 需求 能力差異 學習進度 興趣愛好 并動態(tài)地根據(jù)這諸多因素調(diào) 接學習計劃及進度 讓用戶得到針對其價性 的教育 遠程教育在中國 遠程教育在中國的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段 第一個階段是函授教育 這一方式 為我國培養(yǎng)了很多人才 第二個階段是7 0 年代興起的廣播電視教育 我國的這 一遠程教育方式和中央電視廣播大學在世界上享有盛名 9 0 年代 隨著信息和 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 我國產(chǎn)生了以信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代遠程教育 在二十世紀九十年代末 我國出現(xiàn)了現(xiàn)代遠程教育 在最近的這幾年里我國 的遠程教育又經(jīng)歷了一個高速發(fā)展的過程 而且這一進程前進的速度還在加快 華北水利水電學院碩士學位論文 在這一期間里 許多學科和專業(yè)都找到了和摸索出了一套切實可行的技術(shù)和手 段 借助互聯(lián)網(wǎng)來進行自己的遠程教育 而且已經(jīng)有許多學校把遠程教育商業(yè)化 了 并已經(jīng)取得了不小的成績 在國外 遠程教育發(fā)展較早 市場穩(wěn)步增長 發(fā)展以互聯(lián)網(wǎng)為主要手段的 現(xiàn)代遠程教育如今已成為一種不可阻擋的發(fā)展趨勢 2 0 0 0 年 世界上已經(jīng)有1 0 0 多個國家開展了現(xiàn)代遠程教育 全世晃8 6 左右的大學在網(wǎng)上擁有自己的網(wǎng)站 其中的1 6 推出了網(wǎng)絡(luò)教育課程 由于網(wǎng)絡(luò)風暴首先席卷歐美 他們的網(wǎng)絡(luò)教育 很自然走在了世界前列 已具有不小的規(guī)模 而國內(nèi)的遠程教育剛剛起步 前景 日益廣闊 以高校遠程教育為主的整個遠程教育市場目前發(fā)展迅速 潛力巨大 但是 由于我國的遠程教育還在發(fā)展階段 如果不算電大系統(tǒng)的遠程教育 我國 真正意義上的利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開展的遠程教育在2 0 0 0 年才剛剛開始起步 這就需 要我們努力發(fā)展本國的遠程教育系統(tǒng) 使其盡快走在世界前列 本文的組織結(jié)構(gòu) 本文共分七章 第一章緒論 講述了題目來源 選題目的 課題所屬研究流域 本文的主要 工作 給出了研究方法和技術(shù)路線 并介紹了遠程教育系統(tǒng)的發(fā)展 第二章是基本方法與技術(shù) 第三章是需求分析 第四章是系統(tǒng)設(shè)計 第五章是系統(tǒng)實現(xiàn) 第六章為系統(tǒng)測試 第七章為全文的總結(jié)和進一步研究的展望 6 華北水利水電學院碩士學位論文 第一章基本方法與技術(shù) 本課題主要涉及到的方法與工具有 o o a o o d 方法 統(tǒng)一建模語言u m l 及建模工具r a t i o n a lr o s e w e b 原理 w e b 數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù) 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) m v c 設(shè)計模式 s e r v l e t 技術(shù) j s p 技術(shù) j a v a b e a n 技術(shù)等 本章針對這些基本 原理進行詳細闡述 并說明如何將這些知識結(jié)合在一起應(yīng)用到實際項目中 1 1 面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計方法 o o a o o d 方法是由c o a d 和y o u r d o n 于1 9 9 1 年提出來的 與傳統(tǒng)的分析方法 相比 o o a o o d 方法具有如下優(yōu)勢 可以處理更有挑戰(zhàn)性的問題域 改善了 分析人員與問題領(lǐng)域?qū)＜业慕涣?通過分析 設(shè)計和編程增加內(nèi)部的一致性 顯式地表示類和對象間的共性f 4 l 可以建立有彈性的規(guī)范 面向?qū)ο蠓治?面向?qū)ο笤O(shè)計和面向?qū)ο缶幊痰?結(jié)果可重用 為分析 設(shè)計和編程提供一致的基本表示 1 1 面向?qū)ο蠓治?對于一個大系統(tǒng) 最好先將問題域細化為幾個主題 然后再開始分析過程 o o a 的活動如下 1 識別出問題域中的類和對象 在這個活動中 分析人員通過對問題域深入地分析和理解 識別出組成系統(tǒng) 核心的相關(guān) 穩(wěn)定的類和對象 找出類和對象的第一步是研究問題域 可以通過 審視下列選項來發(fā)現(xiàn)可能的類和對象 結(jié)構(gòu) 其他系統(tǒng) 設(shè)備 被記住的事情或 事件 所扮演的角色 操作的程序 地點 物理位置 有組織的單元 找出可 能的類和對象后 對這些候選的類和對象進行篩選 將篩選后的類和對象添加到 o o a 圖中 2 確定結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)可以分為兩種 一般 特殊 結(jié)構(gòu)和 整體 部分 結(jié)構(gòu) 在找出 一般 特殊 結(jié)構(gòu)和 整體 部分 結(jié)構(gòu)后 就可以識別出多 重結(jié)構(gòu) 多重結(jié)構(gòu)是 一股 特殊 結(jié)構(gòu)和 整體 部分 結(jié)構(gòu)的各種組合 識別出多重結(jié)構(gòu)后 將結(jié)構(gòu)添加到o o a 圖中 3 確定主題 在這個活動中 將模型分解為更易管理和理解的主題域 從而降低所產(chǎn)生模 7 華北水利水電學院碩士學位論文 型的復雜性 4 定義屬性 在初步識別出屬性后 可以識別出對象問的實例連接 對識別出的屬性和實 例連接進行檢查 然后規(guī)定屬性 將屬性和實例連接添加到o o a 圖中 5 定義服務(wù) 在初步識別出服務(wù)后 可以識別出消息連接 然后規(guī)定服務(wù) 并將服務(wù)和消 息連接添加到0 0 a 圖中 6 準備文檔 0 0 a 血b 分的最后一步是整理o o a 支 檔 主要文檔包括 完整的o o a 圖 類 和對象的規(guī)格定義 根據(jù)這些主要活動 在分析階段建立的模型由5 層組成 1 主題層 將系統(tǒng)分為模塊 從而降低模型的復雜性 2 類和對象層 類和對象層描述了系統(tǒng)中的類和對象 3 結(jié)構(gòu)層 結(jié)構(gòu)層描述了類之間的繼承關(guān)系和 整體 部分 結(jié)構(gòu) 4 屬性層 屬性層描述了屬性以及類和對象之間的實例連接 5 服務(wù)層 服務(wù)層描述了方法以及類和對象之問的消息連接 1 1 2 面向?qū)ο笤O(shè)計 o o d 的活動如下 設(shè)計問題域組件 設(shè)計人機交互組件 設(shè)計任務(wù)管理組 件 設(shè)計數(shù)據(jù)管理組件問 這些組件的設(shè)計也沒有時間順序 o o d 階段擴充了 0 0 a 階段創(chuàng)建的5 層 o o d 階段將o o f 蛾段產(chǎn)生的結(jié)果放入組件中 如圖所示 主題層 類 對象層 結(jié)構(gòu)層 屬性層 服務(wù)層 人機問題任務(wù)數(shù)據(jù) 交互域組管理管理 組件 件 組件組件 困2 10 0 a 與0 0 d 的連接 i r 培 u r e2 10 0 4 a n do o d c o n n e c t i o n 8 華北水利水電學院碩r i 學位論文 1 2 統(tǒng)一建模語言及工具 1 2 1 統(tǒng)一建模語言u 使用統(tǒng)一建模語言 u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e 簡稱u m l 來建立系統(tǒng)分 析模型 它是一種對軟件密集型系統(tǒng)的制品進行可視化 詳述 構(gòu)造和文檔化的 圖形語言 u 眥給出了一種描繪系統(tǒng)藍圖的標準方法 其中即包括概念性的事物 如業(yè)務(wù)過程和系統(tǒng)功能 也包括了具體的事物 如用特定的編程語言編寫的類 數(shù)據(jù)庫模式和可復用的軟件構(gòu)件 可視化建模語言u 札將模型中的信息用標準圖 形元素直觀地表現(xiàn)出來 實現(xiàn)模型內(nèi)部及外部的各種通信 u 肌為對象的結(jié)構(gòu)模 型和行為模型定義語義 描述基于u i l 的元模型定義 從而為u 札的所有元素在 語義上提供了通用的定義性說明 消除了因人而異的表達方法的影響 u m l 包括概念的語義 表示法和說明 提供了靜態(tài) 動態(tài) 系統(tǒng)環(huán)境及組織 結(jié)構(gòu)的模型嘲 它可被交互的可視化建模工具所支持 比如本文所用到r a t i o n a l r e s e t 具 這些工具提供了代碼生成器和報表生成器 u m l 標準并沒有定義一種 標準的開發(fā)過程 但它適用于迭代式的開發(fā)過程 它是為支持大部分現(xiàn)存的面向 對象開發(fā)過程而設(shè)計的 u m l 描述了一個系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為 u l i l 將系統(tǒng)描述為一些離散的相 互作用的對象并最終為外部用戶提供一定的功能的模型結(jié)構(gòu) 靜態(tài)結(jié)構(gòu)定義了系 統(tǒng)中的重要對象的屬性和操作以及這些對象之聞的相互關(guān)系 動態(tài)行為定義了對 象的時間特性和對象為完成目標而相互進行通信的機制 從不同但相互聯(lián)系的角 度對系統(tǒng)建立的模型可用于不同的目的 u m l 還包括可將模型分解成包的結(jié)構(gòu)組件 以便于軟件小組將大的系統(tǒng)分解 成易于處理的塊結(jié)構(gòu) 并理解和控制各個包之間的依賴關(guān)系 在復雜的開發(fā)環(huán)境 中管理模型單元 它還包括用于顯示系統(tǒng)實現(xiàn)和組織運行的組件 u m l 不是一門程序設(shè)計語言 但可以使用代碼生成器工具將u l i l 模型轉(zhuǎn)換為多 種程序設(shè)計語言代碼 或使用反向生成器工具將程序源代碼轉(zhuǎn)換為u 札 u l l l 不是 一種可用于定理證明的高度形式化的語言 這樣的語言有很多種 但它們通用性 較差 不易理解和使用 u m l 是一種通用建模語言 對于一些專門領(lǐng)域 例如用 戶圖形界面 gu i 設(shè)計 超大規(guī)模集成電路 l s i 設(shè)計 基于規(guī)則的人工智能 領(lǐng)域 使用專門的語言和工具可能會更適合些 刪l 是一種離散的建模語言 不 9 華北水利水電學院碩士學位論文 適合對諸如工程和物理學領(lǐng)域中的連續(xù)系統(tǒng)建模 它是一個綜合的通用建模語 言 適合對諸如由計算機軟件 固件或數(shù)字邏輯構(gòu)成的離散系統(tǒng)建模 從企業(yè)信 息系統(tǒng)到基于w e b 的分布式應(yīng)用 甚至到嚴格的實時嵌入式系統(tǒng)都適合于用u m l 來建模 它是一種富有表達力的語言 可以描述開發(fā)所需要的各種視圖 然后以 此為基礎(chǔ)裝配系統(tǒng) 1 2 2 建模工具r a t i o n a lr o s e 目前在面向?qū)ο蠓治?建模 設(shè)計工具市場上起著主導作用的r a t i o n a l r o s e 其主要特點是 1 支持u m l 對象建模符號標準 r a t i o n a lr o s e 提供完整的u 札支援 由系統(tǒng)分析 設(shè)計至程序設(shè)計 均 可用u 禮來表示 u m l 讓系統(tǒng)開發(fā)的所有參與者 在此世界通用的建模語言的基 礎(chǔ)上溝通 2 支持構(gòu)件化軟件發(fā)展 對復雜系統(tǒng)而言 構(gòu)件式的軟件開發(fā)已躍升為最有效率的模式 r a t i o n a l r o s e 允許使用者使用構(gòu)件圖 清楚地表達構(gòu)件及其界面之 自j 的關(guān)聯(lián) 3 支持多種語言的軟件開發(fā) 在大型軟件開發(fā)中 使用數(shù)種程序語言是很常見的 r a t i o n a lr o s e 企業(yè)提 供了多種語言的支持 讓使用者可以發(fā)展不同程序語言的構(gòu)件 r a t i o n a lr o s e 可從模型產(chǎn)生c j a v a v b d e l p h i p o w e r b u i l d e r s m a l l t a l k 或a d a 的程 序代碼 4 反復式工程 r a t i o n a lr o s e 具有正向工程 反向工程等功能特性 可以在修改實際程 序后將最新的程序代碼狀況 迅速地反應(yīng)到設(shè)計模型中 以保持對象設(shè)計模型與 程序源代碼的一致性 5 強力支持團隊開發(fā) 無論團隊有1 0 或1 0 0 個成員 r a t i o n a lr o s e 均能有效地協(xié)調(diào)他們之間的 工作 6 擴充性 r a t i o n a lr o s e 提供了比較好的擴充性 使用者可透過r a t i o n a lr o s e 之 1 0 華北水利水電學院碩上學位論文 i ea u t o m a t i o ns e r v e r 界面a p i 取得在此系統(tǒng)中系統(tǒng)開發(fā)者所設(shè)計的各種模 型的資料 并加以運用 透過r a t i o n a lr o s e 外掛功能 a d d i n 達到擴充 r a t i o n a lr o s e 功能的目的 r a t i o n a lr o s e 是系統(tǒng)的圖形 包括所有的u m l 框圖 角色 使用案例 對 象 類 組件和部署結(jié)點 它詳細描述系統(tǒng)的內(nèi)容和工作方法 開發(fā)人員可以用 模型作為所建系統(tǒng)的藍圖 r a t i o n a lr o s e 支持開發(fā)的模型有 b u s i n e s su s ec a s e 框圖 u s ec a s e 框圖 a c t i v i t y 框圖 s e q u e n c e 框圖 c o l l a b o r a t i o n 框圖 c l a s s 框圖 s t a t e c h a r t 框圖 c o m p o n e n t 框圖和d e p l o y m e n t 框圖 r a t i o n a lr o s e 在軟件開發(fā)過程的幾個階段很有用 在項目開始階段 r o s e 可以產(chǎn)生業(yè)務(wù)模型使用案例模型 在細化與構(gòu)造階段 r o s e 可以開發(fā)活動框圖 顯示事件流程 序列圖和協(xié)作圖顯示要開發(fā)的對象 及其相互間的交互 r o s e 開發(fā)的類框圖顯示對象之間的相互關(guān)系 組件框圖顯示系統(tǒng)組件間的相關(guān)性 并 可以產(chǎn)生系統(tǒng)的框架代碼 在構(gòu)造階段 r o s e 可以將新開發(fā)代碼逆向轉(zhuǎn)出工程 代碼到模型中 根據(jù)現(xiàn)有的系統(tǒng)產(chǎn)生模型 好處 模型發(fā)生改變時 r o s e 可以 修改代碼 作出相應(yīng)改變 代碼發(fā)生改變時 r o s e 可以自動將這個改變加進模 型中 將開發(fā)階段出現(xiàn)的變化反映在模型中 構(gòu)造之后進入交接階段 r o s e 主 要用于在軟件產(chǎn)品完成時更新模型 r a t i o n a lr o s e 提供完整的u m l 支持 可從模型產(chǎn)生c j a v a a d a 等的 框架代碼 并能通過反復式工程保證模型與代碼的一致 還能支持團隊開發(fā) 因 此 采用r a t i o n a lr o s e 進行u 札建模 能夠比較完整地實現(xiàn)u m l 建模思想 準 確地表示出圖形化模型 提高系統(tǒng)開發(fā)的效率 1 3w e b 基礎(chǔ) 什么是w e bs e r v i c e 從表面上看 w e bs e r v i c e 就是一個應(yīng)用程序 它向 外界暴露出一個能夠通過w e b 進行調(diào)用的a p i 這就是說 你能夠用編程的方 法通過w e b 來調(diào)用這個應(yīng)用程序 我們把調(diào)用這個w e bs e r v i c e 的應(yīng)用程序叫 做客戶 w e bs e r v i c e 有更精確的解釋 w e bs e r v i c e s 是建立可互操作的分布式應(yīng) 用程序的新平臺 w e bs e r v i c e 平臺是一套標準 它定義了應(yīng)用程序如何在w e b 上實現(xiàn)互操作性 你可以用任何你喜歡的語言 在任何你喜歡的平臺上寫w e b 1 1 華北水利水電學院碩士學位論文 s e r v i c e 只要我們可以通過w e bs e r v i c e 標準對這些服務(wù)進行查詢和訪問 w e bs e r v i c e 平臺需要一套協(xié)議來實現(xiàn)分布式應(yīng)用程序的創(chuàng)建 任何平臺都 有它的數(shù)據(jù)表示方法和類型系統(tǒng) 要實現(xiàn)互操作性 w e bs e r v i c e 平臺必須提供 一套標準的類型系統(tǒng) 用于溝通不同平臺 編程語言和組件模型中的不同類型系 統(tǒng) 在傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)中 基于界面 i n t e r f a c e 的平臺提供了一些方法來描述 界面 方法和參數(shù) 譯注 如c o m 和 b a r 中的i d l 語言 同樣的 w e b s e r v i c e 平臺也必須提供一種標準來描述w e bs e r v i c e 讓客戶可以得到足夠的信息來調(diào) 用這個w e bs e r v i c e 最后 我們還毖須有一種方法來對這個w e bs e r v i c e 進行 遠程調(diào)用 這種方法實際是一種遠程過程調(diào)用協(xié)議 r p c 為了達到互操作性 這種r p c 協(xié)議還必須與平臺和編程語言無關(guān) 總的來說 w e b 服務(wù) w e bs e r v i c e s 是由企業(yè)發(fā)布的完成其特別商務(wù)需求的 在線應(yīng)用服務(wù) 其他公司或應(yīng)用軟件能夠通過i n t e r n e t 來訪闖并使用這項應(yīng)用服 務(wù) 它是基于網(wǎng)絡(luò)的 分布式的模塊化組件 執(zhí)行特定的任務(wù) 遵守具體的技術(shù) 規(guī)范 這些規(guī)范使得w e bs e r v i c e 能與其他兼容的組件進行互操作 實質(zhì)上i 井w e b 服務(wù)是自包含的 模塊化的應(yīng)用程序 它可以在網(wǎng)絡(luò)中被描述 發(fā)布 查找以及 調(diào)用 w e b 服務(wù)在i n t e r n e t 上不同服務(wù)器接口之間應(yīng)用程序的相互調(diào)用特性 省去 了開發(fā)人員為編寫每個應(yīng)用程序進行的重復而煩瑣的工作 以便集中精力挖掘軟 件獨特的商業(yè)價值 w e b 服務(wù)的關(guān)鍵是w e b 服務(wù)體系結(jié)構(gòu) 它是由平臺搭建商提供 基于i n t e r n e t 的應(yīng)用解決方案 這些方案可以用標準的格式通過i n t e r n e t 進行調(diào) 用 而那些在外部通過i n t e r n e t 調(diào)用這些解決方案的特定進程的企業(yè)則構(gòu)成了 w e b 服務(wù)的客戶群 i n t e r n e t 向人們提供電予郵件 文件傳輸 遠程登錄 電子公告 游戲娛樂 w 聊等服務(wù)功能 其中w 胛信息服務(wù)稱為w e b 服務(wù) 是目前i n t e r n e t 上最受歡迎 發(fā)展最快的技術(shù) 在w e b 環(huán)境中 信息是以w e b 頁的形式出現(xiàn)的 超文本和超媒體是w e b 頁上信 息的基本組織方式 通過超文本或超媒體的超級鏈接 可以實現(xiàn)w e b 頁面間的跳 轉(zhuǎn) 從麗使整個i n t e r n e t 上的w e b 環(huán)境成為一個整體 1 4 開發(fā)模式 華北水利水電學院碩上學位論文 現(xiàn)在管理系統(tǒng)的開發(fā)模式主要有兩類 客戶機 c i e n t 服務(wù)器 s e r v e r 模式 瀏覽器 b r o w s e r n l i t 務(wù)器 s e r v e r 模式 1 4 1 客戶機 c li e n t 1 1 t 務(wù)器 s e r v e r 模式 c s 結(jié)構(gòu)也稱為客戶機 c li e n t 服務(wù)器 s e r v e r 結(jié)構(gòu)模式 它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各 個計算機的特點進行分工 克服了集中式網(wǎng)絡(luò)中各個計算機分工不明確的缺點 1 4 1 1 客戶機 服務(wù)器模式概念 客戶機 服務(wù)器 c i e n t s e r v e r 這一概念最早用于描述軟件的體系結(jié)構(gòu) 表 示兩個程序間的關(guān)系 即一個是提出請求的應(yīng)用程序 另一個是服務(wù)程序 它們 之間的交互不需要任何通信設(shè)施 此時 它們可能就是在同一臺機器上運行的調(diào) 用和被調(diào)用程序 而且請求服務(wù)交互可以是不同步的 從概念上講 c s c ii e n t s e r v e r 模式可定義為一種特殊的協(xié)作式處理模 式 整個應(yīng)用程序被分布在客戶機和服務(wù)器上 客戶機和服務(wù)器兩者都參與一個 應(yīng)用程序的處理 其中軟件成分相互協(xié)作以完成特定的應(yīng)用程序功能 而硬件資 源則提供軟件成分相互協(xié)作的設(shè)施 在c il e n t s e r v e r 體系結(jié)構(gòu)中 c il e n t 向s e r v e r 發(fā)送請求 s e r v e r 響應(yīng)c il e n t 發(fā)出的請求并返回c 1 e n t 所需要的結(jié)果 它將i 0 操作快的計算機用作服務(wù)器 其它計算機作為客戶機 同時應(yīng)用程序也進行分工 s e r v e r 上是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用s q l 程序 c i e n t 上主要是i 0 界面及處理 分析程序 提高了計算機的運行效率 減少了網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)可維護性及堅固性加強 客戶機 服務(wù)器模式的 定義強調(diào)協(xié)作處理 客戶機 服務(wù)器模式的協(xié)作處理是一種特殊的分布式處理 它 把一個計算機應(yīng)用系統(tǒng)分成三個基本組成部分 服務(wù)器 專門從事提供某項目服務(wù)功能的計算機系統(tǒng) 客戶機 面向最終用戶 完成各自業(yè)務(wù)處理及用戶界面的計算機系統(tǒng) 中間件 連接服務(wù)器和客戶機的部分 在同一個網(wǎng)絡(luò)中 客戶機根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)處理要求 提供人機交互界面 提 出數(shù)據(jù)服務(wù)請求 通過網(wǎng)絡(luò)將請求傳送給服務(wù)器 服務(wù)器端按請求組織數(shù)據(jù) 并 通過網(wǎng)絡(luò)把結(jié)果傳送給提出請求的客戶機 客戶機處理或顯示結(jié)果數(shù)據(jù) 也就是 說 在客戶機 服務(wù)器模式中 網(wǎng)絡(luò)上的計算機系統(tǒng)是以協(xié)作方式來完成某項功 能的 華北水利水電學院碩士學位論文 1 4 1 2 客戶機 服務(wù)器環(huán)境下應(yīng)用成分的分布 c ii e n t s e r v e r 將軟件分成三部分 c ii e n t s s e r v e r s 和i n t e r f a c e s 接口 能夠?qū)⒉煌臄?shù)據(jù)源 應(yīng)用及服務(wù)集成在一起 在c ii e n t s e r v e r 體系結(jié)構(gòu)下 s e r v e r 控制所有的數(shù)據(jù) 具有靈活性和適應(yīng)性 能夠滿足不斷增長的需求 允許 任何數(shù)據(jù)源以標準接口響應(yīng)