基于Ｗｅｂ的在線教育系統(tǒng)

隨著多媒體技術和網(wǎng)絡通信技術的發(fā)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(wǎng)絡通信技術，在網(wǎng)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—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，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(huán)境進行。傳統(tǒng)教學受到諸多客觀條件的限制，最為明顯的是，當學生人數(shù)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(zhì)，以此來加強和鞏固對課程內(nèi)容的理解和掌握，在線教育系統(tǒng)的構(gòu)建是一個很好的選擇。

一、系統(tǒng)的構(gòu)建

1．系統(tǒng)優(yōu)點。在目前的網(wǎng)絡分布式應用系統(tǒng)發(fā)展過程中，基于Internet/Intranet的Browser/Server(簡稱B/S)結(jié)構(gòu)以其采用Web環(huán)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(huán)境下的應用軟件發(fā)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(huán)境下，應用中的代碼是流動的，這是它與傳統(tǒng)CS模式下應用軟件的一個重要區(qū)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(tǒng)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(jié)構(gòu)容易配置、對信息進行集中管理。在這個開發(fā)思想中，服務器負責向用戶提供信息和要求的數(shù)據(jù)，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(nèi)容和布局；由于是集中管理和維護，使信息的控制和管理非常可靠，同時，系統(tǒng)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(tǒng)維護和管理的成本，是分布式應用系統(tǒng)的一個最佳選擇。

2．功能設計。系統(tǒng)采用了分布式設計，由Web服務器、數(shù)據(jù)庫服務器和客戶端瀏覽器組成。此種設計充分發(fā)揮了B／S結(jié)構(gòu)的可伸縮性和維護方便簡單的優(yōu)勢，使系統(tǒng)的客戶端可以隨時進行擴充、系統(tǒng)升級相對容易。

在線教育系統(tǒng)主要提供網(wǎng)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(xiàn)以下方面的功能：各學科教學內(nèi)容的簡單方便發(fā)布、公告功能、答疑(包括實時和留言)與討論功能、作業(yè)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(xiàn)的功能主要有：教學內(nèi)容與教案的發(fā)布、作業(yè)發(fā)布、通過公告發(fā)布各種教學信息、批閱學生作業(yè)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(xiàn)的功能主要有：可以進行課程內(nèi)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(wǎng)上完成作業(yè)并提交作業(yè)、查詢作業(yè)批改情況及考試成績等。

3．安全性設計因為本系統(tǒng)基于Windows2000 AdvancedServer、IIS 5.0和SQL Server 2000環(huán)境構(gòu)建，針對Web應用程序?qū)影踩扇×艘韵陆鉀Q方法：①窗體身份驗證，即當用戶請求一個安全頁面時，系統(tǒng)要對其進行判斷，如果該用戶已經(jīng)登錄系統(tǒng)并尚未超時，系統(tǒng)將返回此頁面給請求用戶，反之系統(tǒng)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(fā)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(shù)據(jù)進行驗證。③使用參數(shù)化存儲過程，在本W(wǎng)eb應用的實現(xiàn)教程中，盡可能將對數(shù)據(jù)庫的操作使用存儲過程來完成，而不是動態(tài)構(gòu)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(tài)構(gòu)造，如果Web層遭到破壞，攻擊者就可以向數(shù)據(jù)庫查詢中插入惡意命令，以檢索、更改或刪除數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)；使用存儲過程，Web應用程序與數(shù)據(jù)庫的交互操作僅限于通過存儲過程發(fā)送的幾個特定的嚴格類型參數(shù)，每當使用.Net Framework調(diào)用存儲過程時，系統(tǒng)都會對發(fā)送到此存儲過程的參數(shù)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(shù)據(jù)庫連接字符串、用戶信息進行加密存儲，以妥善保護數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫連接字符串存放有包括數(shù)據(jù)庫服務器的位置、數(shù)據(jù)庫名稱和用戶名＆密碼等數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫并對數(shù)據(jù)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(tǒng)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(xiàn)對信息的加密。

二、應用效果

本系統(tǒng)是一個完全開放的WWW系統(tǒng)，采用完全基于In-ternet的教學方式，院校內(nèi)所有課程都可基于本系統(tǒng)建立在線教育環(huán)境。

1．建立起了實時交互的網(wǎng)上教學模式。系統(tǒng)的應用實現(xiàn)了教師與學生之間、學生與學生之間在網(wǎng)絡環(huán)境下的實時交互，以此實現(xiàn)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(tǒng)發(fā)出聯(lián)機會議(Online Conference)請求，在聯(lián)機會議持續(xù)時間內(nèi)，學生可通過瀏覽器加入會議，并使用系統(tǒng)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(wǎng)上實時授課、布置作業(yè)、批改作業(yè)、出試卷、評卷、考試結(jié)果統(tǒng)計分析、網(wǎng)上答疑、課程資料制作、學生信息管理、設置聯(lián)機會議等。教師可對作業(yè)結(jié)果進行查詢、統(tǒng)計。

學生通過本系統(tǒng)查看教師布置的作業(yè)、在網(wǎng)上或本地完成作業(yè)及測驗和考試、網(wǎng)上提問、課程資源瀏覽等。學生使用瀏覽器訪問系統(tǒng)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(tǒng)資源。課程的作業(yè)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(guī)定時限之前完成考試內(nèi)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(jié)果提交。試卷的批改、考試結(jié)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(wǎng)站的方便接近和基于大型數(shù)據(jù)庫的教學內(nèi)容的及時維護，學生可隨時獲取最新教學內(nèi)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(nèi)的問題均可以在本系統(tǒng)環(huán)境中得到進一步學習。隨著學生對網(wǎng)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(wǎng)上交互性很強的學習內(nèi)容也為高級學習提供了支持，完整的電子經(jīng)歷使得學生在宿舍即可完成有關課程的學習。

由于系統(tǒng)設計是基于開放環(huán)境的，任何課程都可以加入進來，并且使用簡單，許多專業(yè)教師可直接參與遠程課程的開發(fā)和管理，減少了中間環(huán)節(jié)的不可靠性。教師與學生的溝通由于網(wǎng)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(tǒng)發(fā)展繼續(xù)醫(yī)學教育。隨著高等醫(yī)學教育規(guī)模的進一步擴大，高等學校現(xiàn)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(xiàn)有的函授教學模式改用網(wǎng)上教學，已經(jīng)成為現(xiàn)實。讓廣大的函授學員利用計算機、互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)進行網(wǎng)上學習。在此基礎上我們將建設更多課程的網(wǎng)絡教學環(huán)境，并不斷完善和豐富相關，以建立起較完備的繼續(xù)醫(yī)學教育的遠程教學平臺。

(作者單位：蘭州交通大學)