网络教学平台设计与实现.docx
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网络教学平台设计与实现
上海交通大学本科毕业论文
网络教学平台设计与实现
学生：
管吉敏
学号：
************
专业：
计算机（信息安全）
******
学校代码：
上海交通大学网络教育学院
二ＯＯ八年九月
网络教学平台设计与实现
摘要
近年来，网络技术日新月异，互联网逐渐应用于教育领域，网络课件系统的发展已成为一个全球化的趋势。
网络课件系统旨在通过网络共享资源实现帐号注册、课程信息、在线作业、学习公告、管理中心及学习论坛等功能，使得学生不受时间、空间的限制，进行自主学习。
本文在调查研究现代网络课程系统现状和发展趋势的基础上，提出了本课件系统的研究和设计特点，采用ASP技术与计算机数据库管理技术相结合的方法来实现本课件系统。
在此论文中，阐述了网络课件系统的设计方案、系统功能模块、后台数据库设计和系统实现。
最后，本文探讨了本课件系统的多种测试方案，给出测试用例，表明本文提出的设计构想是具有切实的可行性的。
关键词：
网络技术，课件系统，ASP，数据库管理
THERESEARCHANDREALIZATIONOFCOURSEWARESYSTEM
ABSTRACT
Inrecentyears,withthenetworktechnologydevelopingeachday,theInternethasbeenwidelyusedinthefieldofeducation.Forinstance,thenetworkcoursewaresystem,whichisdevelopingrapidlyallaroundtheworld,haspowerfulfunctionssuchason-linestudy,on-linehomeworkandsoon.AnetworkcoursewaresystemsharesstudyresourcesthroughtheInternet,sothestudentscanlearntheircoursesindependentlywithoutthelimitationsoftimeandspace.
Basedontheresearchofstatusandfutureofthemodernnetworkcoursewaresystem,thisarticletriestodevelopacoursewaresystembyASPtechniqueandDatabasemanagementsystem.Thearticlediscussestheplantorealizethesystem.Thelastpartofthearticlediscussesseveraltestmethodstoprovethefeasibilityofthissystem.
Keywords:
networktechnology,coursewaresystem,ASP,Databasemanagement。
1.2网络教学2
1.3网络教学支持平台的提出3
1.4网络教学支持平台研究状况3
1.5本网络教学支持平台系统建设目标3
2相关服务器/网络配置及防范入侵介绍4
2.3SQLServer2000防范入侵5
2.4网络防范入侵5
2.5本章小结6
3系统设计7
3.1功能模块设计概要7
3.2系统架构7
3.2.1基于B/S体系7
3.2.2系统总体架构图8
3.3系统功能模块设计9
3.3.1作业功能模块设计10
3.3.2管理中心功能模块设计10
3.3.3学习论坛功能模块设计11
3.4系统主要工作流程12
3.4.1在线作业12
3.4.2管理中心13
3.4.3学习论坛13
3.5本章小结14
4数据库的分析与设计15
4.1系统数据库建模及其创建15
4.2数据表及其功能的分析与设计15
4.3数据表的详细设计16
4.4数据库各表的关系20
4.5数据库链接20
4.6本章小结21
5系统实现22
5.1系统页面结构设计22
5.2系统功能模块实现23
5.2.1帐号注册23
5.2.2课程信息24
5.2.3在线测试....24
5.2.4管理中心24
5.2.5学习论坛26
5.3技术要点27
5.4本章小结30
6系统测试31
6.1系统测试的内容31
6.2测试项目说明32
6.3部分测试用例32
6.3.1在线测试用户注册33
6.3.2用户登录及管理员登录33
6.4本章小结33
7总结与展望34
结束语35
参考文献36
致谢37
1绪论
1.1引言
本课题研究并实现了一个面向网络学习的课件系统，为学生提供一个满足在线教育需求的学习环境及学习内容。
本系统针对具有不同学习特征的学习者，创设相应的学习环境，实现所需知识的建构，使得学生更好的完成学习任务。
本系统是一个关于操作系统课程的网络课件，根据不同学生的学习特征对系统的内容和功能进行设计，从而使得学生可以根据自身特点对操作系统课程的内容和知识点的难易度进行自主选择，实现网络教育的设计目的。
1.2网络教学
网络教学是以计算机网络作为传输教学信息的载体，将计算机网络技术与多媒体技术相结合，使学习者从知识的被动接受者转为知识的主动建构者，使教学管理更为简便、科学的一种新型的教育技术。
它改变了传统教师课堂授课的线性教学模式，转而变为学习者突破时间和空间限制的非线性自主学习模式。
网络教学具有以下基本特点:
1.多媒体资源共享网络教学的实质是通过多媒体网络教育信息资源的传输和共享来实现教学。
建立在网络基础上的多媒体系统，把多媒体技术与网络通信技术紧密结合，大大扩展了单机多媒体系统的功能。
它不仅具有各种媒体信息处理和人机交互功能，更重要的是它实现了网上多媒体信息传递和多媒体信息资源共享，形成了一种最理想的多媒体网络教学环境。
2.便于合作在不受时空限制的情况下，学习者通过网络不仅能够进行学术交流研讨，还可以利用适当的软件工具支持协同创作。
现在许多网络教育平台都具有群件系统的功能，完全能够支持一个学习群体方便地进行通讯交流、工作空间共享、应用软件共享和协同创作。
3.不限时空性网上教学活动可以在个体、群体、众体三个层次上进行，按活动方式可分为异步教学和同步教学。
同步教学具有空间上的自由度，异步教学在空间和时间上均具有很大的自由度。
网上教学的时空不限性可以更大规模地突破客观因素的限制。
4.多向互动多媒体网络具有三种交互性:
即学生与计算机的交互，学生与老师的交互，学生与学生的交互。
学生与机器的交互一方面是通过课件，另一方面是通过教学环境中的教师代理（一个软实体）感知学生学习的过程及遇到的困难，对问题进行分析和引导。
这种代理，本质上也是教师经验的总结。
学生与学生的交互是通过多媒体网络，可以协同学习，共同探索，培养学生的团队精神和协同解决问题的能力。
与老师的交互表现在，当多媒体教学环境感知到学生的困难并经初步的引导无效时，由教师亲自辅导。
1.3网络教学支持平台的提出
基于对网络教学现状的分析可知，目前开展网络教学比较先进的做法是采用一体化平台的方式。
换句话说，要想开展网络教学，客观上应需要一个强有力的支持平台。
网络教学支持平台是利用教育技术和网络技术手段，结合教育理论的有关思想建构出来的网络化教学环境，它对教学活动提供良好支持的网络教学从理论上的可能性转变为能发挥现实效果的实际教学活动，为教师和学生在网上提供工具上的支持。
网络教学支持平台可以在网络教学环境下，实现课程的上网发布、对学生实现学习和对教师实现教学、以及对教学活动进行管理等。
网络平台是有效联结学习资源，包括信息资源和智慧资源，形成智慧共同体、构建开放学习社区、实现生态式学习的物质保障。
它解决没有活动平台造成的资源无导航、对话不集中、发表受局限、无交流等局限性。
网络教学支持平台能为教师在网上实施教学提供全面的工具支持，并能屏蔽复杂的技术实现过程，使得教师能够集中精力于教学;学生通过它可以自主的进行学习与交流，而不受时间与空间的限制。
网络教学支持平台是以互联网技术和数据库技术为基础，同时又具有其不可缺的教学思想于其中，它具有以下特点:
（1）以基于WEB的教育信息服务为核心，具有实时交互、信息获取方便等优势;
（2）其核心技术为网络数据库技术，数据的检索、查询、下载自动化，便于教育资源流通和共享;
（3）重点针对进行教学，运用先进的教育教学思想，为学生的自主化学习、教师教学效率的提高提供优越环境。
然而，经过对众多教学平台的分析思考，我发现，很多平台虽然界面美观甚至网站本身包含较高技术含量，然而，他们没有真正考虑到教育或教学的实际需要，这种状况将有碍于网络教学的发展，因而开发出集理论与技术于一体的网络教学支持平台是十分重要和迫切的。
1.4网络教学支持平台研究状况
近年来，网络技术的发展日新月异，进行网络教学已成为一个全球化的大趋势。
国内外一些大学甚至一些信息技术公司纷纷设计网络课件来进行教学或培训，他们开发出各种网络课件数据库来管理教学，开发出各种工具来组织教学活动。
由于网络中的教学可以实现对信息资源的共享，在网上可以找寻到最优秀的教材和教法，使学习者在网上可以轻松的学到最新的知识，因此是网络教学必定是改革发展的方向。
网络教学更能为学习者提供一个建构主义的学习环境，充分体现学生的首创精神，学生有更多的机会在不同环境下去运用他们所学的知识，而且学生可以根据反馈来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案，从根本上提高教学质量。
网络教学的迅速发展及普及，促进了教学设计理论的发展和完善。
目前，网络教学在国内外受到密切的关注，对网络课程、网上学习工具和环境的建构进行了深入的研究。
从不同的学术会议、刊物等等来看，网络教学的设计研究主要是关于建构主义学习环境的设计和协作学习的设计等方面。
网络课件的设计依据建构主义学习理论的思想，就是以学习者为中心的设计。
网络教学在很大程度上依赖于学生的自主学习，所以网络课件的基本功能结构也应按学生自主学习的要求来设计的。
本课题针对近年来国内外网络教学的发展情况，研究并实现了一个面向网络学习的课件系统，本系统实现了以“网络”为中心的设计思想。
1.5本网络教学支持平台系统建设目标
在对国内外众多优秀网络教学支持平台的研究与总结的经验上，拟定本系统平台的设计目标为:
1.同时满足教师“教”与学生“学”本平台为教师提供方便的教学资源上传功能，以教师作为主要创作者，充分体现教师的教学思想与智慧，同时便于学生开展“基于资源的学习”
2.提供良好的师生交互与交流的环境
本平台为师生提供良好的协作与交流环境，通过师生的讨论与交流，从而让学习者进行协作学习和研究性学习，进而提高学习者获取信息、分析信息、加工信息的实践能力和培养沉重良好的创新意识与信息素养。
3.支持教学过程中的关键环节传统教学中的一些关键环节，如作业、辅导答疑等将在本平台上获得良好的支持。
4.具有良好的可扩充性随着本平台开发工作以及师生教学过程的不断深入，本平台所包含的内容会不断充实，各功能也将不断完善。
2相关服务器/网络配置和防范入侵介绍
2.1运行环境
本系统的服务器运行环境如下：
操作系统：
Windows2003企业版
应用软件：
IIS（InternetInformationServer）,SQLSERVER2000
WEB服务器配置：
IBMX3350CPU:
2个1.8GHz四核，4G内存，RAID5阵列，200G
DB服务器配置：
IBMX3950CPU16个3GHz四核，64G内存，磁盘阵列柜RIAD10，1T
网络配置：
2台CISCO2950,1台F5,一台CISCO3550
开发工具：
ASP、DreamWeaverMX、SQLServer2000等
2.2ASP防范入侵
1、用户名与密码被破解
防范技巧：
不要写一些简单的用户名和密码，比如111111，admin等等容易被黑客猜出的口令，凡是涉及用户名与密码的程序最好封装在服务器端，尽量少在ASP文件里出现，涉及与数据库连接的用户名与密码应给予最小的权限。
出现次数多的用户名与密码可以写在一个位置比较隐蔽的包含文件中。
如果涉及与数据库连接，在理想状态下只给它以执行存储过程的权限，千万不要直接给予该用户修改、插入、删除记录的权限。
2、验证被绕过
防范技巧：
一是读SESSION里的值，如果没有就取消重新登陆，二是需要经过验证的ASP页面，可跟踪上一个页面的文件名，只有从上一页面转进来的会话才能读取这个页面。
3、inc文件泄露问题
防范技巧：
程序员应该在网页发布前对它进行彻底的调试；安全专家则需要加固ASP文件以便外部的用户不能看到它们。
首先对.inc文件内容进行加密，其次也可以使用.asp文件代替.inc文件使用户无法从浏览器直接观看文件的源代码。
inc文件的文件名不要使用系统默认的或者有特殊含义容易被用户猜测到的名称，尽量使用无规则的英文字母。
4、特殊字符
防范技巧：
在处理类似留言板、BBS等输入框的ASP程序中，最好屏蔽掉HTML、JavaScript、VBScript语句，如无特殊要求，可以限定只允许输入字母与数字，屏蔽掉特殊字符。
同时对输入字符的长度进行限制。
而且不但要在客户端进行输入合法性检查，同时要在服务器端程序中进行类似检查。
2.3SQL防范入侵
1、SQL帐号
防范技巧：
一不要设简单的密码，特别是SA帐号的密码一定要是英文带数字然后超过6位的密码，二不能给某些帐号特别大的权限。
2、SQL语句
防范技巧：
SQL语句尽量封装在存储过程里，这样防止SQL注入，也给管理SQL语句提供了方便，执行效率也有提高，因为经过了预编译。
3、SQL服务器
防范技巧：
服务器密码只能有DBA才能知道，然后在DB服务器上只能安装SQLSERVER和WINDOWS，其他软件一律不得安装，便于排查原因。
2.4网络防范入侵
1、及时进行系统升级、下载补丁。
2、关闭不必要的端口，不安装不必要的服务。
3、经常更换密码，建议至少每月更换一次，密码长度不少于8位。
4、不随意开设共享，如确有必要开设，用后立即关闭。
5、安装具有计算机信息系统安全专用产品销售许可证的计算机病毒防治、入侵检测、垃圾电子邮件防治软件和个人防火墙，并及时升级。
2.5本章小结
本章对实现本网络课件系统所需的相关服务器配置及防范入侵作了介绍，主要对系统的运行环境、ASP防范入侵、SQLServer防范入侵、网络防范入侵等作了相应的介绍。
3系统设计
一个良好的系统离不开科学、详实的系统设计。
系统只有建立在系统设计基础上，才能成为一个好的系统。
3.1功能模块设计概要
整个网络课件系统主要包括：
帐号注册、课程信息、在线作业、学习公告、管理中心及学习论坛。
未注册的用户可以访问课程信息和在线学习页面；当学生用户需要进行在线测试时必须先登录；学生用户不可以进入管理中心。
管理中心是教师用于用户管理、作业管理、作业添加、学院等基本信息管理、论坛管理及管理员信息修改的。
在学习论坛栏目中，未登录的用户也可以进行发表话题、回复话题操作，登录后用户可以进行更多操作。
网络课件的设计使用模块化设计的方法，模块化设计是将系统分成一个个模块，分别进行设计，最后拼合成一个整体。
将本网站的各个网页都进行模块化设计，每个模块都做成一个单独的文件，模块化设计功能的实现用到ASP技术中的Include功能，将指定文件中的内容包含在当前网页中，使之成为整个网页的一部分。
本系统的总体设计可分为前端、后端两大管理系统。
3.2系统架构
系统架构是系统设计的基础。
3.2.1基于B/S体系
整个系统采用Browser/Web/DataBase的3层体系结构。
Browser/Server的系统中，用户可以通过浏览器向分布在网络上的服务器发出请求，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。
在B/S结构的数据库系统中，在客户机端仅安装通用的浏览器软件实现同用户的输入/输出，而应用程序在服务器端安装和运行[7]。
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络生成等工作全部由WebServer完成。
在Browser/Server三层体系结构下，表示层（presentation）、功能层（businesslogic）、数据层（dataservice）被割成3个相对独立的单元。
◆第一层（表示层）：
Web浏览器。
◆第二层（功能层）：
具有应用程序扩展功能的Web服务器。
◆第三层（数据层）：
数据库服务器。
Browser/Server三层体系结构，如图3-1所示。
图3-1 三层Browser/Server结构
3.2.2系统总体架构图
系统总体架构图，如图3-2所示。
前端应用管理系统B/S结构
用户资料系统
后端应用管理系统B/S结构
管理员资料系统
IIS
SQLServer2000
Windows98/2000/XP
图3-2 系统总体架构图
3.3系统功能模块设计
本系统的软件设计集中在帐号注册、课程信息、作业管理、学习公告、管理中心及学习论坛等功能模块上，其主要功能模块如图3-3所示：
图3-3 系统功能主模块图
系统主要功能介绍如下：
◆站点首页：
操作系统课程总体介绍。
◆帐号注册：
学生信息注册。
◆课程信息：
课程简介、教学大纲、教学要求。
◆学习公告：
学生登录页面，查看学习公告。
◆作业公告：
学生登录页面，然后根据作业公告来完成作业
学生提交答题，系统对照数据库的正确答案给出成绩，并将成绩提交到数据库中。
◆管理中心：
管理员登录后进入管理中心；
◆学习论坛：
为学生提供了一个简洁使用的网上交流平台，学生可以就所学知识进行讨论，管理员（老师）也可以通过此平台为学生解答疑问。
3.3.1作业功能模块设计
作业功能模块如图3-4所示。
图3-4 作业公告功能模块图
作业公告系统的用户为学生类用户，学生类用户是指当前系统中所有的学生。
此类用户仅可以对自己的个人信息进行初次注册，对他人信息不具备浏览和查询的权限，并且不具备对自身和他人的信息进行管理的权限。
学生登录后查看作业公告，并根据公告完成相应的作业，并在系统中提交，而老师登录该系统，能添加作业，查看作业情况，和在线批改作业3大功能。
3.3.2管理中心功能模块设计
管理中心功能模块如图3-5所示。
图3-5 管理中心功能模块图
管理中心模块只对管理员（教师）类用户开放。
管理员可以对老师，学生，学院，专业，班级以及课程，论坛进行添加，删除，修改等管理。
管理员也可以对管理员帐号和密码进行修改。
3.3.3学习论坛功能模块设计
学习论坛的功能模块如图3-6所示：
图3-6 学习论坛功能模块
学习论坛为学生提供了一个在线讨论的空间，学生可以探讨自己感兴趣的话题，其具有如下功能：
◆无论学生注册与否，都可以对本论坛进行访问，并且也可以提出问题或回答问题；
◆管理员可以删除留言、修改访问用户信息，并且可以设置留言是否为精华；
注册用户可以修改个人信息、留言信息；
◆管理员可以设置用户是否必须注册才能留言、可以设置过滤词语（过滤的词语以“***”的形式显示）；
（1）后台论坛管理模块
此模块仅对管理员、教师等用户开放。
用户可以对论坛的留言信息进行删除、论坛系统的功能进行设置和修改等操作。
（2）前台论坛管理模块
此模块对普通用户（学生类用户）和管理员类用户开放。
所有用户都可以浏览整个学习论坛内的留言及精华区。
普通类用户分为注册用户和非注册用户。
根据后台学习论坛管理系统的设定，可以设定非注册用户是否具有留言的权限，从而决定该用户是否可以发表新主题及回复留言。
注册用户可以发表新主题及回复留言，可以修改自己的留言，也可以对自己的注册信息进行修改。
3.4系统主要工作流程
3.4.1在线作业
学生在线作业管理程序流程图，如图3-7所示。
图3-7 在线测试管理程序流程图
3.4.2管理中心
管理员（教师）后台管理程序流程图，如图3-8所示。
图3-8 管理中心流程图
3.4.3学习论坛
学习论坛后台管理员管理程序流程图，如图3-9所示。
图3-9 学习论坛后台管理员管理程序流程图
学习论坛前台管理程序流程图，如图3-10所示。
图3-10 论坛前台管理程序流程图
3.5本章小结
本章是课题的系统设计部分，在此章节中分析了本系统的总体设计架构，并在此基础上分析和介绍了系统的主要功能模块，对系统中的重要功能模块及其工作流程等方面的内容也作了相应的介绍。
4数据库的分析与设计
设计数据库，首先要根据网络课件系统的功能和要求，对系统所涉及的信息进行收集和分析，从而确定数据库的数据表及数据内容。
4.1系统数据库建模及其创建
数据库开发人员为构造实际的数据库而建立数据模型，数据建模的目标是产生一个概念描述，即什么样的信息该存入数据库以及信息该如何被组织和如何进行结构化，数据建模的好坏直接关系到将要建立的数据库的好坏。
创建数据库的工具有许多种，如PowerSoft（PowerBuilder软件系统）、MicrosoftAccess、Oracle、MicrosoftSQLServer2000等[12]。
我们采用MicrosoftSQLServer2000作为服务器数据库。
创建数据库表的第一步是得到一个关系模式的复制件，它显示了包含在表中的实体类的属性名称，每个关系模式都将通过一个独立的数据库表来表示。
其次是创建数据库表，对数据库表中的字段信息进行设计。
创建数据库表有两种方法，一种是用EnterpriseManager的“表设计”窗口来定义数据库表的列属性与数据特性，另外可以用Transact-SQL语法中的CreateTable指令来创建数据库表，在本系统中，采用EnterpriseManager的“表设计”窗口来定义数据库表的列属性与数据特性。
4.2数据表及其功能的分析与设计
本次开发的课件系统中的数据库包括以下几个方面：
◆管理员信息数据：
包括管理员帐号和管理员密码信息。
◆学生资料信息数据：
包括姓名、密码、性别、班级和学号等基础信息。
◆作业成绩信息：
包括学生学号、分数、作业答复内容、学科、提交日期等信息。
◆作业信息：
作业内容，作业标题，学科，规定完成日期等信息。
◆老师答疑以及回复信息：
包括问题内容、老师ID、学科、答复内容、学生ID等信息。
◆留言主题数据表：
包括序号、作者、发言主题、发言日期、心情图片等留言数据。
◆回复数据表：
包括序号、回复作者、回复内容、回复日期等留言信息数据。
本系统使用SQLServer2000作为数据库管理系统。
数据库命名为DATA，该数据库中包含的数据表及其功能如表4-1所示。
表4-1 DATA数据库包含的数据表及其功能
数据表
功能
admin
存放管理员（教师）类用户基本信息
s
升级会员 