基于Ｗｅｂ的在線教育系統

隨著多媒體技術和網絡通信技術的發展，基于Internet／In－tranet的計算機遠程教學作為一種全新的教學手段，越來越受到人們的關注。計算機遠程教學是指利用多媒體技術和網絡通信技術，在網絡環境下開展的教學活動。它有著傳統教學模式所無可比擬的優點，它創造了—種全新的教學模式，打破了傳統教學模式在時間、空間上的限制，采用了先進的教學手段和教學方法，可大大提高教育和教學效率和效果，使教學活動以—種全新模式和環境進行。傳統教學受到諸多客觀條件的限制，最為明顯的是，當學生人數增加時，教師的教學任務變得相對繁重。為了使教師能通過先進的教學手段提高教學效率，增強學生應用In－ternet的能力和信息素質，以此來加強和鞏固對課程內容的理解和掌握，在線教育系統的構建是一個很好的選擇。

一、系統的構建

1．系統優點。在目前的網絡分布式應用系統發展過程中，基于Internet/Intranet的Browser/Server(簡稱B/S)結構以其采用Web環境、技術先進而得到普遍認同。一是Web技術是Internet上使用最廣泛的應用，它為用戶提供了一個標準的界面即Web瀏覽器。目前，Internet/Intranet環境下的應用軟件發展方向是以Web瀏覽器作為標準界面，使用Java等技術進行復雜的實時事務處理；在Internet環境下，應用中的代碼是流動的，這是它與傳統CS模式下應用軟件的一個重要區別，也是一個重要的進步。客戶機上只需安裝一個標準的Web瀏覽器，其他的應用程序都存儲在Web服務器上，需要時才下載。這樣，系統中的客戶機成為了一個真正意義上的“瘦客戶機”。二是基于Web的B／S結構容易配置、對信息進行集中管理。在這個開發思想中，服務器負責向用戶提供信息和要求的數據，客戶工作站使用Windows提供的IE瀏覽器來顯示來自服務器的信息，服務器控制信息的內容和布局；由于是集中管理和維護，使信息的控制和管理非?？煽?，同時，系統的維護只需集中在Web服務器，而對客戶工作站無需進行維護，這就大大降低了系統維護和管理的成本，是分布式應用系統的一個最佳選擇。

2．功能設計。系統采用了分布式設計，由Web服務器、數據庫服務器和客戶端瀏覽器組成。此種設計充分發揮了B／S結構的可伸縮性和維護方便簡單的優勢，使系統的客戶端可以隨時進行擴充、系統升級相對容易。

在線教育系統主要提供網上的通用公共教學平臺，分為教師和學生兩大功能部分。其基本目標應實現以下方面的功能：各學科教學內容的簡單方便發布、公告功能、答疑(包括實時和留言)與討論功能、作業提交與批改、在線測試和考試功能、線上學員管理等。

教師部分實現的功能主要有：教學內容與教案的發布、作業發布、通過公告發布各種教學信息、批閱學生作業并給出成績、對學生信息進行管理、通過討論組的形式回復學生的問題、與學生進行實時討論、對試題庫進行管理等。

學生部分實現的功能主要有：可以進行課程內容的自學、通過討論組的形式向老師提出問題、與老師和其它學生進行實時討論、閱讀公告、在網上完成作業并提交作業、查詢作業批改情況及考試成績等。

3．安全性設計因為本系統基于Windows2000 AdvancedServer、IIS 5.0和SQL Server 2000環境構建，針對Web應用程序層安全采取了以下解決方法：①窗體身份驗證，即當用戶請求一個安全頁面時，系統要對其進行判斷，如果該用戶已經登錄系統并尚未超時，系統將返回此頁面給請求用戶，反之系統就將此用戶重定向到登錄頁面。②輸入有效性驗證，即對所有用戶輸入的字符范圍進行限制，以防可用于向Web站點發送惡意腳本的字符被禁止，通過ASP.NET的System.Text.Regular-Expressions.Regex類提供的功能，對數據進行驗證。③使用參數化存儲過程，在本Web應用的實現教程中，盡可能將對數據庫的操作使用存儲過程來完成，而不是動態構造SQL語句。如果不存在存儲過程，則SQL查詢必須由Web應用程序動態構造，如果Web層遭到破壞，攻擊者就可以向數據庫查詢中插入惡意命令，以檢索、更改或刪除數據庫中存儲的數據；使用存儲過程，Web應用程序與數據庫的交互操作僅限于通過存儲過程發送的幾個特定的嚴格類型參數，每當使用.Net Framework調用存儲過程時，系統都會對發送到此存儲過程的參數進行檢查，以確保它們是存儲過程可接受的類型。④信息加密存儲，對數據庫連接字符串、用戶信息進行加密存儲，以妥善保護數據。數據庫連接字符串存放有包括數據庫服務器的位置、數據庫名稱和用戶名＆密碼等數據庫連接信息，攻擊者一旦設法讀取字符串就可用它來訪問數據庫并對數據庫進行惡意更改。采用了以下方法保護加密連接字符串等秘密信息：將加密連接字符串存儲在注冊表中，并使用訪問控制列表確保只有系統管理員和ASP.NET輔助進程才能訪問注冊表項，通過使用.Net Frame-work的System.Security.Cryptography類中的TripleDES類提供的功能實現對信息的加密。

二、應用效果

本系統是一個完全開放的WWW系統，采用完全基于In-ternet的教學方式，院校內所有課程都可基于本系統建立在線教育環境。

1．建立起了實時交互的網上教學模式。系統的應用實現了教師與學生之間、學生與學生之間在網絡環境下的實時交互，以此實現課堂討論、教師操作示范演示、學生個別輔導等功能。教師通過瀏覽器或向系統發出聯機會議(Online Conference)請求，在聯機會議持續時間內，學生可通過瀏覽器加入會議，并使用系統提供的聊天(文本)、白板(圖畫)功能與與會者進行討論；教師可通過應用程序共享功能向全體與會者演示某個程序的操作過程，或指定學生完成某個操作(個別輔導)。教師模塊中包含了教師授課所需的各種功能。如：網上實時授課、布置作業、批改作業、出試卷、評卷、考試結果統計分析、網上答疑、課程資料制作、學生信息管理、設置聯機會議等。教師可對作業結果進行查詢、統計。

學生通過本系統查看教師布置的作業、在網上或本地完成作業及測驗和考試、網上提問、課程資源瀏覽等。學生使用瀏覽器訪問系統主頁時，通過驗證后，在瀏覽器關閉之前，均以該帳號身份訪問系統資源。課程的作業可由學生直接在瀏覽器中完成并提交，遠程在線考試通過www界面進行，有時間限制，學生在規定時限之前完成考試內容時可通過“交卷”按鈕提交試卷；若考試時限到達時學生仍未交卷，則系統自動將考生當前的考試結果提交。試卷的批改、考試結果的統計均由程序自動完成。自我測驗功能則提供測驗試卷，不限時間，由學生自主選擇進行，測驗完畢后系統立即評定并給出成績及學生測驗時的選項與正確答案的對照表，以便學生查閱。

2．提高了學生的學習效率和效果。由于教育網站的方便接近和基于大型數據庫的教學內容的及時維護，學生可隨時獲取最新教學內容并與老師進行交流，作為課堂教學的一種補充，學生在課堂內的問題均可以在本系統環境中得到進一步學習。隨著學生對網上學習參與的增多，學生之間的學習交流也變得更加便利，方便的自我測試功能使學生隨時掌握個人學習的效果。同時網上交互性很強的學習內容也為高級學習提供了支持，完整的電子經歷使得學生在宿舍即可完成有關課程的學習。

由于系統設計是基于開放環境的，任何課程都可以加入進來，并且使用簡單，許多專業教師可直接參與遠程課程的開發和管理，減少了中間環節的不可靠性。教師與學生的溝通由于網上通訊而變得更為便捷，24小時都可與學生交流信息。

3．充分利用遠程在線教育系統發展繼續醫學教育。隨著高等醫學教育規模的進一步擴大，高等學?，F有的教學資源(課室、宿舍等)難以滿足需要，社會上報考函授教育越來越多，把現有的函授教學模式改用網上教學，已經成為現實。讓廣大的函授學員利用計算機、互聯網提高自己對信息處理的能力。函授學員除了到本校來面授、考試外，還可利用本在線遠程教育網進行網上學習。在此基礎上我們將建設更多課程的網絡教學環境，并不斷完善和豐富相關，以建立起較完備的繼續醫學教育的遠程教學平臺。

(作者單位：蘭州交通大學)