計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：本文討論了基于eb的計(jì)算根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及其實(shí)現(xiàn)方法。老師使用該系統(tǒng)可以進(jìn)展網(wǎng)上授課、布置作業(yè)、修改作業(yè)、出試卷、評(píng)卷等；學(xué)生使用該系統(tǒng)在閱讀器中觀看老師授課視頻圖象播送或點(diǎn)播、在網(wǎng)上做作業(yè)、提交作業(yè)、考試、答疑或課堂討論。1引言隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的開展，基于Internet的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教學(xué)作為一種全新的教學(xué)手段，越來越受到人們的關(guān)注。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教學(xué)是指利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開展的教學(xué)活動(dòng)。它有著傳統(tǒng)教學(xué)形式所無可比較的優(yōu)點(diǎn)，它創(chuàng)造了一種全新的教學(xué)形式，打破了傳統(tǒng)教學(xué)形式在時(shí)間、空間上的限制，采用了先進(jìn)的教

2、學(xué)手段和教學(xué)方法，大大進(jìn)步了教學(xué)效率和教學(xué)效果，使教學(xué)活動(dòng)上了一個(gè)新臺(tái)階。作者所在單位承當(dāng)我校除計(jì)算機(jī)系以外的所有系所的計(jì)算機(jī)根底公共課包括?計(jì)算機(jī)應(yīng)用基捶、?語言?、?Fxpr?等課程的教學(xué)任務(wù)，每學(xué)期平均有3000多學(xué)生，各老師均負(fù)責(zé)23個(gè)班共200300多人的教學(xué)，教學(xué)任務(wù)繁重。為了使老師能通過先進(jìn)的教學(xué)手段進(jìn)步教學(xué)效率，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用Internet網(wǎng)絡(luò)效勞的才能，以此來加強(qiáng)和穩(wěn)固對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握，我們從1999年開場(chǎng)，開發(fā)了?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?系統(tǒng)以下簡(jiǎn)稱?遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)?。在Internet/Intranet環(huán)境下實(shí)現(xiàn)作業(yè)、考試、授課、答疑/輔導(dǎo)等功能，使用一年多來，獲得了

3、很好的教學(xué)效果，以下討論該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。2?遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)?的體系構(gòu)造?遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)?是在Internet/Intranet環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，是典型的閱讀器/效勞器形式。效勞器以indsNT4/2000Server為操作系統(tǒng)平臺(tái)，irsftSQLServer7.0為RDBS，客戶端通過閱讀器訪問系統(tǒng)提供的效勞。系統(tǒng)不允許匿名訪問，它要求用戶提供帳號(hào)/密碼，通過驗(yàn)證后才能進(jìn)入系統(tǒng)主頁，以此追蹤用戶身份。本系統(tǒng)將用戶分為三類：系統(tǒng)管理員、老師、學(xué)生，他們都有各自的主頁，訪問系統(tǒng)的權(quán)限也不一樣。其中權(quán)限最高的為管理員，其次為老師，最低為學(xué)生。權(quán)限高的能訪問其下級(jí)所能訪問的所有資源，反之那么不然。例

4、如老師能進(jìn)入學(xué)生主頁，而學(xué)生那么不能訪問老師主頁所提供的功能布置作業(yè)、修改作業(yè)等。本系統(tǒng)可同時(shí)為不同課程的多組老師/學(xué)生上一門課的老師及其學(xué)生為一組提供效勞，它們之間既有一定的隔離性例如某個(gè)老師帳號(hào)不能修改屬于另一個(gè)老師的學(xué)生的作業(yè)等，又有資源的共享性例如公共作業(yè)、試題的共享等，很好地解決了本單位各個(gè)老師負(fù)責(zé)不同班級(jí)，課程也有所不同的問題。?遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)?體系構(gòu)造按用戶角色的不同，劃分如下：圖1?遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)?體系構(gòu)造2.1管理員模塊由于?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?系統(tǒng)可同時(shí)為多組老師/學(xué)生提供效勞，各組間的課程不盡一樣，因此老師/學(xué)生組間應(yīng)具有一定的隔離性。例如一門課程的老師對(duì)其學(xué)生具有管理權(quán)

5、，但不能對(duì)屬于其它老師的學(xué)生進(jìn)展管理、某個(gè)學(xué)生只能訪問其老師的作業(yè)等。因此系統(tǒng)主頁需要老師或?qū)W生均以帳號(hào)/密碼登錄后才能訪問，以此追蹤用戶訪問系統(tǒng)資源的身份。而用戶帳號(hào)的開設(shè)與刪除、老師與學(xué)生的對(duì)應(yīng)關(guān)系、課程名稱、學(xué)生人數(shù)等信息，由系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)管理。這里，我們將系統(tǒng)資源訪問帳號(hào)作為操作系統(tǒng)帳號(hào)開設(shè)，由indsNT和eb效勞器IIS負(fù)責(zé)進(jìn)展用戶驗(yàn)證。這樣做的好處，一是可以充分利用操作系統(tǒng)的平安機(jī)制，使操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫效勞器SQLServer無縫集成；二是可同時(shí)為用戶提供其它輔助效勞，如：電子郵件、個(gè)人主頁、FTP效勞等。使系統(tǒng)應(yīng)用與課程內(nèi)容嚴(yán)密結(jié)合，學(xué)生在應(yīng)用系統(tǒng)的使用過程中可進(jìn)一步加深對(duì)課程

6、內(nèi)容的理解。2.2老師模塊老師模塊中包含了老師授課所需的各種功能。如：網(wǎng)上實(shí)時(shí)授課播送、布置作業(yè)、修改作業(yè)、出試卷、評(píng)卷、考試結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析、網(wǎng)上答疑、課程資料素材制作、學(xué)生帳號(hào)管理修改學(xué)生密碼、設(shè)置聯(lián)時(shí)機(jī)議等。系統(tǒng)使用組件對(duì)象模型以及ffieAutatin技術(shù)自動(dòng)修改?計(jì)算機(jī)應(yīng)用基捶課程作業(yè)并登記成績(jī)。老師可對(duì)作業(yè)結(jié)果進(jìn)展查詢、統(tǒng)計(jì)。老師可利用utLk向系統(tǒng)懇求聯(lián)時(shí)機(jī)議，以此進(jìn)展網(wǎng)上答疑、群體或個(gè)別輔導(dǎo)。2.3學(xué)生模塊學(xué)生模塊包含查看老師布置的作業(yè)、在網(wǎng)上或本地做作業(yè)、測(cè)驗(yàn)考試、老師授課視頻播送收看、點(diǎn)播、網(wǎng)上答疑、課程資源閱讀、輔助效勞等。學(xué)生使用閱讀器訪問系統(tǒng)主頁時(shí)，需要提供帳號(hào)/密碼進(jìn)展

7、用戶驗(yàn)證，通過驗(yàn)證后，在閱讀器關(guān)閉之前，均以該帳號(hào)身份訪問系統(tǒng)資源。?計(jì)算機(jī)應(yīng)用基捶課程的作業(yè)可直接在閱讀器中完成并提交，對(duì)于?語言?課程作業(yè)，為學(xué)生提供eb界面，完成作業(yè)程序的編輯、編譯、鏈接、運(yùn)行，一氣呵成。遠(yuǎn)程考試功能既提供選擇題形式的傳統(tǒng)筆試試題，也提供實(shí)際操作形式的試題?？荚囃ㄟ^界面進(jìn)展，有時(shí)間限制。學(xué)生在規(guī)定時(shí)限之前完成考試內(nèi)容時(shí)可通過交卷按鈕提交試卷；假設(shè)考試時(shí)限到達(dá)時(shí)學(xué)生仍未交卷，那么系統(tǒng)自動(dòng)將考生當(dāng)前的考試結(jié)果提交。試卷的修改、考試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)均由程序自動(dòng)完成。自我測(cè)驗(yàn)功能那么提供測(cè)驗(yàn)試卷，不限時(shí)間，由學(xué)生自主選擇進(jìn)展，測(cè)驗(yàn)完畢后系統(tǒng)立即評(píng)卷并給出成績(jī)及學(xué)生測(cè)驗(yàn)時(shí)的選項(xiàng)與正確答

8、案的對(duì)照表，以便學(xué)生查閱。為了更好地進(jìn)步學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用才能，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的興趣，本系統(tǒng)為每位使用?計(jì)算機(jī)公共課遠(yuǎn)程教學(xué)?系統(tǒng)的學(xué)生和老師提供Eail、FTP、個(gè)人主頁、BBS、聯(lián)時(shí)機(jī)議在線聊天hat、應(yīng)用程序共享、白板、等功能。讓學(xué)生在實(shí)際操作中進(jìn)步對(duì)課程內(nèi)容的理解以及對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣。另外，本系統(tǒng)還裝備資源庫，內(nèi)置與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)或與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)的多媒體資料，供學(xué)生課外閱讀、學(xué)習(xí)。3?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?系統(tǒng)的特點(diǎn)?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?系統(tǒng)功能涵蓋了教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)方面，用戶界面完全由閱讀器提供，維護(hù)方便。其中采用了多項(xiàng)現(xiàn)時(shí)多媒體和網(wǎng)絡(luò)的最新技術(shù)，如下所述：3.1組件對(duì)象模型技術(shù)

9、組件對(duì)象模型pnentbjetdel，簡(jiǎn)稱是一個(gè)軟件標(biāo)準(zhǔn)，它是基于對(duì)象的編程模型，只要遵循標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用程序和組件對(duì)象之間就可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制代碼級(jí)別上的重用，解決了對(duì)編程語言和環(huán)境的依賴。是irsft其它許多技術(shù)的核心，它允許用某種語言編寫的位于二進(jìn)制代碼中的對(duì)象，為其它語言所訪問或稱二進(jìn)制兼容。技術(shù)已經(jīng)浸透到irsft的各個(gè)產(chǎn)品中，如：indsNT/2000、SQLServer、VisualStudi、ffie97/2000、Bakffie等。?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?AtiveXDatabjetAD是數(shù)據(jù)庫訪問組件，應(yīng)用程序通過AD訪問數(shù)據(jù)庫的原理如下：圖2AD存取數(shù)據(jù)示意圖上圖中LEDB是irs

10、ft繼DB后新的數(shù)據(jù)訪問機(jī)制，它不但可以訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，而且還可以訪問其它非數(shù)據(jù)庫類型的數(shù)據(jù)，如Eail、目錄效勞LDAP等。AD是位于LEDB上層的應(yīng)用程序接口，操作較為簡(jiǎn)單。?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?系統(tǒng)中作業(yè)、試卷、考試結(jié)果等信息都是保存在SQLServer數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)使用ASP腳本通過AD對(duì)象訪問數(shù)據(jù)庫以及電子郵件、進(jìn)展全文索引，如以下列圖所示：圖3?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?系統(tǒng)利用ffieAutatin對(duì)象，使老師利用程序自動(dòng)修改學(xué)生提交的?計(jì)算機(jī)應(yīng)用基捶課程rd、ExelAtiveDiretryServieInterfae是indNT/2000活動(dòng)目錄接口

11、。利用該接口對(duì)象實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)帳號(hào)的管理開帳號(hào)、刪除帳號(hào)、帳號(hào)屬性設(shè)置廣闊程序員喜歡的開發(fā)工具，但大家都不太注意其中的DevelperStudi對(duì)象：AppliatinDebuggerBreakpintPrjet使用他們，可以使程序的開發(fā)到達(dá)一定程度的自動(dòng)化。許多在VisualStudi集成環(huán)境下通過菜單完成的命令或功能，都可以用DevelperStudi組件對(duì)象的屬性或方法來實(shí)現(xiàn)，如程序的語法分析、編譯、鏈接、調(diào)試、表達(dá)式求值等。而這些都是老師修改語言作業(yè)所要進(jìn)展的操作。我們使用這些對(duì)象輔助老師修改語言作業(yè)，減輕老師負(fù)擔(dān)。3.2視頻流技術(shù)在Internet/Intranet環(huán)境下，文字、靜態(tài)圖

12、像信息的傳輸是不成問題的。對(duì)于視頻/音頻信息的傳送，那么由于網(wǎng)絡(luò)帶寬等原因，需要進(jìn)展特殊處理。而遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中的授課功能就要求在Internet/Intranet環(huán)境下傳送大量視頻/音頻數(shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)老師授課的實(shí)時(shí)播送和視頻點(diǎn)播VD。在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的限制下，視頻/音頻數(shù)據(jù)必須經(jīng)壓縮處理后才在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。以往多采用PEGI等壓縮技術(shù)，其特點(diǎn)是用戶必須等待壓縮文件完全下載到客戶端后再播放，增加了客戶等待的時(shí)間。目前，視頻/音頻數(shù)據(jù)采用經(jīng)特殊算法處理的流技術(shù)，使視頻/音頻數(shù)據(jù)邊下載邊播放。流技術(shù)的典型代表是irsft的ediaTehnlgiesNetsh和RealNetrk的RealVide/

13、Audi。?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?系統(tǒng)主要采用了ediaTehnlgies壓縮技術(shù)，使用其ultibit功能在一個(gè)流文件中壓縮合適多種網(wǎng)絡(luò)帶寬從28.8Kbps3bps的視頻/音頻流最多6個(gè)。由視頻效勞器根據(jù)客戶訪問時(shí)的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)傳輸才能選擇其中一種帶寬流向客戶傳輸。另外，還根據(jù)Netsh和RealVide/Audi支持多播ultiast的特點(diǎn)，在網(wǎng)上對(duì)老師授課場(chǎng)景進(jìn)展直播播送。在授課功能中，單是老師的授課圖像是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須配有同步的老師授課演示文稿Perpint或HTL網(wǎng)頁，真正將課堂搬到網(wǎng)上。圖4同步視頻點(diǎn)播3.3網(wǎng)上實(shí)時(shí)交互?計(jì)算機(jī)根底課程遠(yuǎn)程教學(xué)?系統(tǒng)中的一個(gè)重要的特點(diǎn)就是老師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下通過文字、視頻、音頻的實(shí)時(shí)交互，以此實(shí)現(xiàn)課堂討論、老師操作示范演示、學(xué)生個(gè)別輔導(dǎo)等功能。老師通過閱讀器或utlk向系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)時(shí)機(jī)議nlinenferene懇求，在聯(lián)時(shí)機(jī)議持續(xù)時(shí)間