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計算機基礎課程遠程教學系統(tǒng)的設計與實現
1．引言
隨著多媒體技術和網絡通信技術的發(fā)展，基于Internet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(huán)境下開展的教學活動。它有著傳統(tǒng)教學模式所無可比擬的優(yōu)點，它創(chuàng)造了一種全新的教學模式，打破了傳統(tǒng)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，大大提高了教學效率和教學效果，使教學活動上了一個新臺階。
作者所在單位承擔我校除計算機系以外的所有系所的計算機基礎公共課（包括《計算機應用基礎》、《C語言》、《Foxpro》等課程）的教學任務，每學期平均有3000多學生，各教師均負責2~3個班共200~300多人的教學，教學任務繁重。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Internet網絡服務的能力，以此來加強和鞏固對課程內容的理解和掌握，我們從1999年開始，開發(fā)了《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)（以下簡稱《遠程教學系統(tǒng)》）。在Internet/Intranet環(huán)境下實現作業(yè)、考試、授課、答疑/輔導等功能，使用一年多來，取得了很好的教學效果，以下討論該系統(tǒng)的設計與實現方法。
2．《遠程教學系統(tǒng)》的體系結構
《遠程教學系統(tǒng)》是在Internet/Intranet環(huán)境下實現的，是典型的瀏覽器/服務器模式。服務器以Windows NT 4/2000 Server為操作系統(tǒng)平臺，Microsoft SQL Server 7.0為RDBMS，客戶端通過瀏覽器訪問系統(tǒng)提供的服務。系統(tǒng)不允許匿名訪問，它要求用戶提供帳號/密碼，通過驗證后才能進入系統(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、教師、學生，他們都有各自的主頁，訪問系統(tǒng)的權限也不相同。其中權限最高的為管理員，其次為教師，最低為學生。權限高的能訪問其下級所能訪問的所有資源，反之則不然。例如教師能進入學生主頁，而學生則不能訪問教師主頁所提供的功能（布置作業(yè)、批改作業(yè)等）。本系統(tǒng)可同時為不同課程的多組教師/學生（上一門課的教師及其學生為一組）提供服務，它們之間既有一定的隔離性（例如某個教師帳號不能批改屬于另一個教師的學生的作業(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教師負責不同班級，課程也有所不同的問題。《遠程教學系統(tǒng)》體系結構按用戶角色的不同，劃分如下：
圖1 《遠程教學系統(tǒng)》體系結構
2.1 管理員模塊
由于《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)可同時為多組教師/學生提供服務，各組間的課程不盡相同，因此教師/學生組間應具有一定的隔離性。例如一門課程的教師對其學生具有管理權，但不能對屬于其它教師的學生進行管理、某個學生只能訪問其教師的作業(yè)等。因此系統(tǒng)主頁需要教師或學生均以帳號/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。而用戶帳號的開設與刪除、教師與學生的對應關系、課程名稱、學生人數等信息，由系統(tǒng)管理員負責管理。這里，我們將系統(tǒng)資源訪問帳號作為操作系統(tǒng)帳號開設，由Windows NT和Web服務器IIS負責進行用戶驗證。這樣做的好處，一是可以充分利用操作系統(tǒng)的安全機制，使操作系統(tǒng)與數據庫服務器（SQL Server）無縫集成；二是可同時為用戶提供其它輔助服務，如：電子郵件、個人主頁、FTP服務等。使系統(tǒng)應用與課程內容緊密結合，學生在應用系統(tǒng)的使用過程中可進一步加深對課程內容的理解。
2.2 教師模塊
教師模塊中包含了教師授課所需的各種功能。如：網上實時授課廣播、布置作業(yè)、批改作業(yè)、出試卷、評卷、考試結果統(tǒng)計分析、網上答疑、課程資料（素材）制作、學生帳號管理（修改學生密碼）、設置聯機會議等。系統(tǒng)使用組件對象模型（COM）以及Office Automation技術自動批改《計算機應用基礎》課程作業(yè)并登記成績。教師可對作業(yè)結果進行查詢、統(tǒng)計。教師可利用OutLook向系統(tǒng)請求聯機會議，以此進行網上答疑、群體或個別輔導。
2.3 學生模塊
學生模塊包含查看教師布置的作業(yè)、（在網上或本地）做作業(yè)、測驗（考試）、教師授課視頻廣播收看、點播、網上答疑、課程資源瀏覽、輔助服務等。學生使用瀏覽器訪問系統(tǒng)主頁時，需要提供帳號/密碼進行用戶驗證，通過驗證后，在瀏覽器關閉之前，均以該帳號身份訪問系統(tǒng)資源�！队嬎銠C應用基礎》課程的作業(yè)可直接在瀏覽器中完成并提交，對于《C語言》課程作業(yè)，為學生提供Web界面，完成作業(yè)程序的編輯、編譯、鏈接、運行，一氣呵成。遠程考試功能既提供選擇題形式的傳統(tǒng)筆試試題，也提供實際操作形式的試題�？荚囃ㄟ^WWW界面進行，有時間限制。學生在規(guī)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)立即評卷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。為了更好地提高學生對網絡的應用能力，增強學生對教學內容的興趣，本系統(tǒng)為每位使用《計算機公共課遠程教學》系統(tǒng)的學生和教師提供Email、FTP、個人主頁、BBS、聯機會議（在線聊天Chat、應用程序共享、白板）、等功能。讓學生在實際操作中提高對課程內容的理解以及對課程學習的興趣。另外，本系統(tǒng)還配備資源庫，內置與教學內容相關或與網絡應用相關的多媒體資料，供學生課外瀏覽、學習。
3 《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)的特點
《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)功能涵蓋了教學活動的各個方面，用戶界面完全由瀏覽器提供，維護方便。其中采用了多項現時多媒體和網絡的最新技術，如下所述：
3.1 組件對象模型（COM）技術
組件對象模型（Component Object Model，簡稱COM）是一個軟件規(guī)范，它是基于對象的編程模型，只要遵循COM規(guī)范，應用程序和組件對象之間就可實現二進制代碼級別上的重用，解決了對編程語言和環(huán)境的依賴。COM是Microsoft其它許多技術的核心，它允許用某種語言編寫的位于二進制代碼中的對象，為其它語言所訪問（或稱二進制兼容）。COM技術已經滲透到Microsoft的各個產品中，如：Windows NT/2000、SQL Server、Visual Studio、Office 97/2000、BackOffice等。《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)使用C 或ASP腳本、Perl腳本作為編程語言，其中大量采用了基于COM的技術，例如：
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