网络课程远程辅导答疑系统.docx
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网络课程远程辅导答疑系统
网络课程远程辅导答疑系统的设计与实现
摘要：
辅导答疑作为教育活动中的一个必不可少的环节，也是网络课程中的一个重要组成部分。
网络课程的建设使学生在任何时间任何地点都可以上网参加学习，但由此产生的问题是教师不可能及时解答学生学习过程中遇到的问题，因此需要建立一个方便而高效的在线答疑系统。
本系统采用B/S结构，利用MyEclipse、Tomcat和MicrosoftSQLServer2000，使用MVC设计模式实现了系统功能，方便学生根据课程提出问题，学生之间可共享彼此的问题而进行交流；教师可以根据学生提出的普遍问题，及时调整教学内容和进度、改进教学方式，从而改善教学的效果；管理员可对教师、学生，课程以及问题进行管理。
本系统的应用使辅导答疑不受时间和地点的限制，从而提高学习者的学习积极性和学习效率。
学生在学习过程中产生的问题以及教师的解答，经过一定时间的积累还能够成为可重复利用的宝贵资源。
关键字：
辅导答疑；模型-视图-控制器；持久层；问题共享；资源管理
DesignandImplementationofNetworkCourseRemoteGuidanceandAnswerSystem
Abstract:
GuidanceandAnswerisanessentiallinkineducationactivitiesaswellasanimportantcomponentofnetworkcourse.Thecreativityofnetworkcoursemakestudentsparticipateinonlinelearningatanytimeandanyplace,buttheresultingproblemisthatteacherscannotanswertheproblemsencounteredbylearnersintheprocessintime.Asaresult,weneedtobuildaconvenientandefficientonlineansweringsystem.
ThesystemisbasedonB/Sstructure.ThefunctionofthesystemisdevelopedwithMyEclipse,Tomcat,MicrosoftSQLServer2000andMVCdesigningpattern.Withthissystem,studentscouldraisequestions,shareeachother’sproblemsandcooperativelearning;Teacherscouldarrangecontentandscheduleofeducation,changeteachingmethodtoimproveeffectofeducationimmediatelythroughthesegeneralproblemsofstudents.Admincouldmanagestudents,teachers,courseandproblems.
Thissystemenableslearnerstocommunicatewitheachothereasilywithoutgeographicalandtimeconstraints.Therefore,itcanimprovelearners’enthusiasmandefficiencyonstudy.Afteracertainperiodoftimetheaccumulation,theproblemsraisedbystudentsandtheanswersreplayedfromtheteacherscanalsobepreciousreusedresource.
Keywords:
GuidanceandAnswer,MVC,Persistentlayer，Sharingproblems，Resourcesmanagement
第1章绪论
1.1本课题发展概述
网络技术对远程教育产生的深刻影响，直接表现为提供给学习者大量便捷的机会，学习者可以根据自己的实际情况，灵活调整自己的学习进度、学习计划及学习内容，从而真正体现“以学生中心”的现代教育思想。
网络课程可以按学习者的思维方式组织教学内容，教学效果则由教师和学习者共同评价。
使传统的教学由单向转为双向，实现了远程教学中师生之间，学生与学生之间的双向交流，由大众化教育趋向个性化教育[1]。
远程教育教学环境的完善，以及高质、高效、满足个人需要的网络课程设计和素材库的建设，无疑对现代远程教育体系发展至为重要。
依靠现代通信技术及计算机技术的发展的网络课程教学体系，大幅度拓宽了传统教育意义上学习者的范畴，教育实施过程不受时间、地点、国界、气候等影响，网络上广泛的教学资源极大地丰富了课程教学内容，真正打破了明显的校园界限，改变了传统“课堂”的概念，学生能突破时空限制，接受到来自不同国家、不同学校、不同教师的指导。
可获得更丰富、直观的多媒体信息，共享全世界各图书馆的资料[3]。
总之，网络技术的发展为现代远程教育提供了强大的技术支持，使现代远程教育成为信息时代人们教育和学习的最佳方式之一。
1.2本课题的目的和意义
大量网络课程的开发建设使网络教学得到了迅速的发展，答疑、解惑作为教育活动中的一个必不可少的环节，也是网络课程中的一个重要组成部分。
网络课程的建设使学生在任何时间任何地点都可以上网参加学习，但由此产生的问题是教师不可能及时解答学生学习过程中遇到的问题，因此需要建立一个方便而高效的在线答疑系统。
有了这样的系统，传统教学中的辅导答疑也可以放在网上进行，不受时间和地点的限制。
教师可以根据学生提出的普遍问题，及时调整教学内容和进度、改进教学方式，从而改善教学的效果。
学生在学习过程中产生的问题以及教师的解答，经过一定时间的积累还能够成为可重复利用的宝贵资源。
1.3本课题所需技术要求
在线答疑系统的基本结构一般采用较为流行的浏览器/服务器（B/S）模式，服务器端采用WindowsXP系统，以JSP进行页面的信息及操作收集，JAVA为服务器端处理程序，采用MicrosoftSQLSERVER2000对数据进行存储，使用MVCModel2设计模式作为架构来进行编码实现。
通过JSP程序将消息传送给服务器，服务器与数据库建立连接进行相应的处理，经传递机制将结果传回客户端，再以Web页面的形式显示出来。
1.4本课题发展现状
随着网络技术的发展及其在教育中的应用,教育将从内容、形式、方法和组织等方面发生根本性的变革。
进入90年代以来,多媒体和计算机网络逐渐被引入教学过程,成为现代教育的技术基础。
实施以校园网为基础的教育信息化工程,研究现代信息技术对教育思想、教育管理、教育内容、教育方法、教育手段和教育过程的作用和影响,探索构建现代教育技术环境下的新型教学模式,已成为新时期教育所面临的新课题[5]。
网上答疑系统以计算机和校园信息网络为技术基础,把计算机和网络的操作应用能力纳入每个学生必备的基本素质之中,使学生在应用计算机进行学习的过程中,以计算机对于人的自主性、能动性、创造性所具有的延伸意义,同化、顺应到自身的认知结构之中,逐步形成基于计算机文化的智能知识结构，从而推进学生整体素质的提高。
基于Internet的网络教育环境中，广大受教育者可以根据自己的学习要求，在不受任何时间和空间的约束下，共享网络学习资源，实现传统教育无法做到的“个性化教育”。
但网上自主学习也存在不利的一面，没有了教师面对面的解释和演绎，学生经常会遇到各种疑问，因此，及时消除学生学习障碍的辅导答疑系统成为了网络教育平台的重要组成部分[17]。
目前国内具有代表性的网上辅导答疑系统主要有以下几种[3]：
基于E-mail和系统留言板的答疑系统。
这种方式尽管方便快捷，但其实效性完全依赖教师的及时回复，若教师耽搁将会使解答失去应有的价值。
因此说该系统只是一种初级而简单的答疑方式，远远没有把远程教育的潜力发挥出来。
我国目前的网上辅导答疑系统多采用这种方式，且大部分是面向中小学的远程教育系统。
基于WebBBS,讨论方式的答疑系统。
学习者可以提出问题供大家讨论，也可以在教师的主持下进行Web实时聊天讨论。
属于这类系统的有清华大学远程教育系统和湖南大学多媒体信息教育学院的远程教育系统。
基于Answerweb的自动答疑系统。
该系统是一个动态的问题及答案数据库，用户可以通过输入关键词在系统资源库中查找相关材料，解决疑问。
此类系统的典型代表是上海交通大学的远程教育系统。
1.5指导思想及主要解决问题
尽量采用现有软硬件环境，及先进的管理系统开发方案，提高系统开发水平和应用效果的目的；系统应符合教学管理的规定，满足日常管理的需要，并达到操作过程中的直观、方便、实用、安全等要求；系统采用模块化程序设计方法，这样既便于系统功能的各种组合，又便于未参与开发的技术维护人员补充、维护；系统应具备数据库维护功能，及时根据用户需求进行数据的添加、删除、修改等操作。
第2章辅导答疑系统需求分析与设计
2.1系统主要实现的目标
有了这样的辅导答疑系统，传统教学中的辅导答疑也可以放在网上进行，不受时间和地点的限制。
教师可以根据学生提出的普遍问题，及时调整教学内容和进度、改进教学方式，从而改善教学的效果。
学生在学习过程中产生的问题以及教师的解答，经过一定时间的积累还能够成为可重复利用的宝贵资源[6]。
具体实现目标如下：
（1）满足在Internet上运行的条件，并具备安全、稳定、下载快的特点。
（2）充分利用计算机的表现力，方便学习者学习，提高学习者的学习兴趣和自觉性。
（3）符合学习者的认知规律，在疑难关键知识点上提供多种形式和多层次的学习内容。
（4）交互性强，学习者可以根据自己的爱好或需要，对学习内容（如范例的参数等）进行修改，或改变知识点的学习路线。
（5）提供课程答疑系统、讨论系统。
2.2系统基本设计思想
整个软件生命周期中，开发所占的费用和时间都很小。
后期维护工作一般要占整个软件生命周期的80%以上，所以系统分析很重要，一个好的系统分析可以减少很多后期维护工作。
远程答疑系统设计的典型用户有3类：
一是使用系统来解答自己疑问的普通用户（学生），二是答疑系统所涉及领域的教师用户，三是系统维护管理人员。
因此从用户的角度出发，远程答疑系统从总体上分为3大模块：
学生模块、教师模块和管理员模块。
分别完成提问、解答及版本管理等功能。
使用者按照不同的身份登录系统即可进入相应的模块[12]。
在开发方式上对系统的需求，由于本系统是一种重点针对学生的提问进行辅导答疑而开发的，所以系统设计开发的周期要短，在短时间内完成，减少开发成本，提高开发效率，方便、简单、实用作为系统开发的指导思想。
2.2系统功能需求分析
2.2.1系统功能描述
本系统共4部分，网络课程远程辅导答疑系统得主要功能描述如下[3]
1）用户登录模块:
用户（学生和教师）和管理员在该模块进行登录。
2）教师模块:
教师用户通过登录模块登录后,该模块可以完成对自己提出问题的查看、查询、解答、修改、删除等操作。
并可以进行公告发布管理,修改基本信息和密码。
使用退出系统功能,将注销用户,转至首页模块。
3）学生模块:
学生用户通过登录模块登录后,该模块学生可以完成向老师提出问题以及查询、修改、删除提问操作,同时可以修改基本信息和密码。
使用退出系统功能,将注销用户,转至首页模块。
4）管理员模块:
管理员通过登录模块登录后,在该模块管理员可以进行问题查询、删除操作,进行用户添加、修改、删除操作（包括添加学生,教师和管理员）。
同时管理员可以修改自己的基本信息和密码。
使用退出系统功能,将注销用户,转至首页模块。
2.2.2数据流程分析
数据流图（DataFlowDiagram）简称DFD，它是一种描述“分解”的图示工具。
它用直观的图形清晰地描绘了系统的逻辑模型，图中没有任何具体的物理元素，只是描述数据在系统中的流动和处理的情况。
本系统数据流图如图2-1。
图2-1（a）管理员数据流图
图2-1（b）学生数据流图
图2-1（c）教师数据流图
2.2.3系统实体关系分析
经过对系统的分析，得到下面的E-R图。
图2-2实体关系图
2.2.4系统数据库设计[16]
1、学生信息表
学生信息表记录了学生的相关信息，里面主要包含学生的编号，学生名称，学生性别等学生基本信息。
如表2-1所示：
表2-1student（学生信息表）
字段
具体含义
数据类型
长度
备注
SNO
学生编号
Char
20
主键
SName
学生姓名
Char
20
PWD
密码
Char
20
Notnull
Sex
性别
Char
20
Age
年龄
Char
20
Grade
年级
Char
20
Phone
电话
Char
20
E-mail
邮箱
Char
50
QQ
QQ
Char
20
Memo
简介
Varchar
200
2、教师信息表
教师信息表包含了教师的相关信息，里面的内容主要包括教师的编号，教师的姓名等教师的基本信息。
如表2-2所示：
表2-2teacher（教师信息表）
字段
具体含义
数据类型
长度
备注
TNO
教师编号
Char
20
主键
TName
教师姓名
Char
20
PWD
密码
Char
20
Notnull
Sex
性别
Char
20
Phone
电话
Char
20
E-mail
邮箱
Char
50
QQ
QQ
Char
20
Memo
简介
Varchar
200
3、课程信息表
课程信息表记录了课程的相关信息，里面的内容主要包括课程的编号，课程的名称等课程的基本信息。
如表2-3所示：
表2-3course（课程信息表）
字段
具体含义
数据类型
长度
备注
CNO
课程编号
Char
20
主键
TName
课程名称
Char
20
TNO
任课教师编号
Char
20
外建
Cgrade
学分
Char
20
Notice
公告
Varcher
200
Memo
简介
Varchar
200
4、问题信息表
问题信息表记录了问题的相关信息，包括了问题的编号，问题的主题、内容的相关的基本信息。
如表2-4所示：
表2-4note（课程信息表）
字段
具体含义
数据类型
长度
备注
NoteID
问题编号
Char
20
主键
SNO
提问学生编号
Char
20
外建
TNO
任课教师编号
Char
20
外建
CNO
所属课程编号
Char
20
外建
Title
主题
Char
20
Content
内容
Varchar
200
Answer
教师回复
Varchar
200
NoteDate
提问日期
datetime
8
5、管理员信息表
管理员信息表主要包括了管理员的编号和密码。
如表2-5：
表2-5（管理员信息表）
字段
具体含义
数据类型
长度
备注
AdminID
管理员编号
Char
20
主键
PWD
密码
Char
20
外建
2.3系统可行性分析与环境要求
2.3.1可行性分析
本系统是在MyEclipse平台上制作，并使用MicrosoftSQLSERVER2000作为数据库管理系统的辅导答疑系统。
在计算机高度普及的当前社会状况下，这个系统的可行性主要体现在以下的几个方面之上：
1、技术可行性
随着WEB技术的成熟,网络带宽的不断增加,采用浏览器/服务器（Browse/Server）网络结构建立网上答疑系统完全成为可能。
采用这种B/S结构,客户端的运行模式、主要的命令执行、数据计算都在服务器完成,应用程序在服务器上安装,客户机不用
安装应用程序,所有操作可通过浏览器来完成。
JAVA语言是一种面向对象、易移植、多线程控制的语言,Java程序是独立于平台的,它被编译成一种字节码序列,并将被一种Java解释器翻译。
被翻译后的Java程序就可以在具有Java解释器的任意
系统下运行,而不需营重新编译。
这种能力使Java成为在Internet上编程的一种理想语言。
共同网络有许多不同的系统,创建能够在所有系统下运行的程序是非常困难的。
程序将不被限定在一种平台下运行,可在Java已经移植到的任意平台上运行。
2、经济可行性
由于使用MVC模式以及高效的数据库管理系统，系统的研发周期大大缩短，对计算机系统资源的占用也相对减少，并且便易维护，修改，扩展使得本系统在成本方面，具有很大的优势与竞争能力。
3、操作可行性
在操作方面，由于是用户交互界面设计，又在Windows操作系统上运行，使得操作相对简易。
只要初步学习过计算机操作的相关人员都可以胜任，不存在专业培训等，又在经济性上有了体现。
2.3.2系统环境要求
服务器端：
平台：
MicrosoftWindowsXPSP2
数据库：
AdaptiveServerAnywhere8.0
内存：
512MB 建议1G
应用：
128MB
硬盘存储空间：
１GB，建议4GB
基于使用的情况，对增加的数据需要扩大硬盘空间。
客户机端：
平台：
MicrosoftWindows2000/xp
内存：
256MB，建议512MB
第3章辅导答疑系统总体设计方案
3.1系统体系结构设计
采用J2EE三层架构实现远程答疑系统的系统结构如图3-1所示。
基于J2EE三层架构应用模型同传统的C/S模型相比，提高了系统的可扩展性、安全性和可重用性。
它将应用逻辑与用户界面和数据访问相剥离，这样便使系统的维护变得简单，同时可以通过采用组件技术，降低数据库服务器的负担，从而提高系统的性能[4]。
图3-1基于J2EE的三层结构
如图3-1所示，学生、教师和管理员均处于客户端层，它仅仅提供了一个用户界面，用于同用户交互并将用户请求传递到位于中间层的组件之上。
用户使用浏览器通过Internet，连接至WebServer。
WebServer和应用服务器均处于中间层，WebServer接受客户端层提交的用户请求后，调用应用服务器的相关服务模块，执行具体的事物逻辑，向位于第三层（企业信息系统层）的数据库服务器提出数据请求，如问题的提交、解答等，并将结果返回至WebServer，WebServer再将其传送给用户[2]。
3.1.1客户端层设计
客户层在系统中是Web浏览器。
采用J2EE分布式的客户端技术实现。
它完成负责处理用户与应用程序交互以及显示页面。
系统可以采用Web浏览器和普通应用程序两种方式接入。
在J2EE的环境中，这部分可以用JSP或者JavaServlet技术实现，它们运行在Web容器中，通过Web容器响应客户端的请求[9]。
3.1.2中间层设计
在这层中将利用J2EE的组件和容器技术构建远程答疑系统的各部分功能，它是应用程序服务器，主要由3部分组成[8]：
（1）Web容器（WebContainer）：
这是中间层的重要部分，所有的用户界面都在这里得到体现。
考虑到JSP能够嵌入HTML中，开发容易而且产生的用户界面灵活等优点，故系统可以采用JSP实现用户界面。
其主要产生的用户界面包括用户登录和验证界面以及用户学习界面、用户信息反馈界面等。
（2）EJB容器（EJBContainer）：
EJB容器主要管理J2EE应用程序的EJB的执行。
EJB负责直接从客户端应用程序或者从Web容器接收数据，对它们进行必要的转换，并将其发送到数据层进行存储和处理。
EJB也可以从数据层获取数据并进行处理后发送到客户端。
系统的大部分事务逻辑和规则都在这里实现。
这些EJB组件主要实现的事务逻辑包括用户的验证和登记、关键字提取、答疑库查询等。
（3）数据库连接：
EJBContainer的实体EJB是通过数据库连接和数据库管理系统交互信息的，对于不同的数据库系统，其访问形式是不同的，但是通过标准JDBC-ODBC连接接口来访问数据库，可使需要得到的数据库服务程序存取异质数据库，以使系统具有很强的扩展性。
3.1.3数据层设计
数据层是数据库管理系统（DBMS），负责数据的存储管理、安全性管理和完整性管理，系统使用的数据库服务器是MicrosoftSQLSERVER200，存储答疑库、学生信息、教师信息、系统信息等。
3.2功能模块设计
远程答疑系统设计的典型用户有3类：
一是使用系统来解答自己疑问的普通用户（学生），二是答疑系统所涉及领域的教师用户，三是系统维护管理人员。
因此从用户的角度出发，远程答疑系统从总体上分为3大模块：
学生模块、教师模块和管理员模块。
分别完成提问、解答及版本管理等功能。
使用者按照不同的身份登录系统即可进入相应的模块[11]。
如图3-2所示
图3-2系统功能模块
3.2.1学生模块主要功能
学生模块主要包括以下几个功能：
①个人信息管理：
包括注册信息、口令更改等。
②查看自己问题及解答情况，便于学生及时得到教师的反馈信息。
③查看所有问题：
从别人的提问中学到更多的知识，查询方式分为完全匹配和模糊匹配两种，查询结果以列表方式列出匹配的问题。
同时学生可以完成向老师提出问题以及查询、修改、删除提问操作。
3.2.2教师模块主要功能
教师模块主要包括以下几个功能：
①个人信息管理：
包括注册信息、口令更改等。
②查看所有问题，以便对没有回答的问题及时的给予答复。
③统计分析：
对问题的讨论情况及答案的访问情况做出统计，便于教师对学生掌握知识的程度地进一步了解，有利于提高教学质量。
④回答学生问题：
教师模块最基本的功能，用户通过登录模块登录后,该模块可以完成对自己提出问题的查看、查询、解答、修改、删除等同时还可以对问题的答案作进一步的补充和完善。
3.2.3管理员模块主要功能
系统管理员不参加课程的讨论，但是享有系统的最高权限，维护系统的正常运行。
主要包括以下几个功能：
①用户管理：
对注册用户的信息管理。
②系统管理：
包括界面维护、公告信息管理，负责与其它网校间的连接等。
③数据管理：
维护系统数据信息，包括对问题库的维护、更新，如果发现有与问题讨论无关的信息可将其删除，提高系统的运行效率。
3.3实现系统方案的关键技术
3.3.1Java技术简介
随着WEB技术的成熟,网络带宽的不断增加,采用浏览器/服务器（Browse/Server）网络结构建立网上答疑系统完全成为可能。
采用这种B/S结构,客户端的运行模式、主要的命令执行、数据计算都在服务器完成,应用程序在服务器上安装,客户机不用安装应用程序,所有操作可通过
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