一种基于B/S教学系统的架构及其应用

2022-09-10

1 引言

随着我国计算机和网络应用的不断发展, 使用网络和计算机已经在教育教学中得到越来越多应用, 成为实现教学、提高教学质量的一种重要途径[1]。电子教室又称远程电子教育系统, 它利用网络技术, 实现网上教学, 学生提问答疑以及考试等教学手段。它不受地理位置、时间的限制, 可以实现更有效的教学资源利用, 更好的满足了学生的需求, 因此成为一种新兴的教学手段。电子教室的实现方式有多种, 主要有基于C/S结构和网站论坛形式两种。这两种形式分别有以下的缺点:

(1) 由于C/S模式建立的教学平台需要在每个终端安装客户端软件, 因而其使用, 维护较为复杂, 从而造成可靠性较差。

(2) 网站论坛形式组成的教学系统其交互性差, 教学时学生被动的接受问题, 只能通过留言的方式提问, 因而对教学效果造成一定的影响。

针对以上方式的不足, 本文提出一种基于B/S系统的教学系统架构, 它可以实现良好的互动性, 学生可随时向在线的老师提问。而且它基于浏览器和服务器, 不用安装客户端软件, 使用和维护十分便利。

2 基于B/S架构的教学系统

2.1 B/S架构介绍

B/S (Browser/Server) 架构也即浏览器/服务器结构。它是对传统的C/S (client/server) 结构的改进。它主要由三层结构组成, 用户界面完全通过浏览器来实现, 绝大部分的业务逻辑在服务器端 (Server) 实现, 因而B/S结构最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的客户端软件。只要有一台能上网的电脑就可以了, 客户端不需要维护。而且B/S系统的扩展性好, 具有维护和升级方式简单、成本低等优点。

2.2 系统结构设计

本文所设计的教学系统基于B/S架构, 因而它采用三层架构设计。其中, 第一层为数据层, 它为基于其的以上各层提供数据服务, 第二层是业务逻辑层, 主要包含留言及提问模块, 虚拟教室模块, 教学资源共享区模块, 老师在线模块以及学籍档案管理模块等五个业务逻辑核心功能模块。第三层是表示与会话层, 该层的主要功能是实现将用户提交的数据, 转发给业务逻辑层各模块进行处理后, 再将处理后的结果以格式化的表示方式, 返回至用户, 起到用户交互界面的作用。

从本系统的结构来看是标准的B/S架构, 采用MVC (Model, View, Controller) 设计方式, 实现结构层次化架构, 具有良好的系统维护性。以下本文将进一步说明这三层的功能及其具体设计。

2.3 系统的主要功能及其实现

(1) 数据层:本系统的数据层是通过ADO.NET实现。ADO.NET由Microsoft Active X Data Objects (ADO) 发展而来, 它可以实现对Microsoft SQL Server等多种数据库的访问[3]。在本系统的业务逻辑层的功能统一使用ADO.NET提供的接口连接和检索数据库。

(2) 业务逻辑层:本模块主要有五个核心功能模块组成。其中留言及提问模块采用论坛系统实现。教学资源共享区模块则是采用系统内架设FTP实现, 学籍档案管理模块主要是基于数据库的数据存储功能实现, 业务逻辑层最主要的两个功能模块是虚拟教室和老师在线两个模块。

虚拟教室实现步骤主要由六步组成。在第一步中老师和学员都要登录至教学人员登记服务器, 选取对应的课时和虚拟教室后, 获取该课的入场券, 只有获得入场券的人员才能进入该虚拟教室。入场券过时作废, 从而保证系统的安全性, 维护正常的教学秩序。教学人员在获得入场券后即可进入相应的虚拟教室页面, 由该页面验证入场券和统计各人员的上课课时情况, 并记录至数据库中。在第4步中老师进入教学内容流动发布页面, 按其预定的教学计划, 滚动发布教学内容, 学员通过该页面进行学习。

学员在学习过程中可以打开提问回答页面, 向老师提交提问信息。该信息发送到虚拟教室模块后, 通过服务器直接在老师的浏览器窗口, 弹出提示信息, 老师可以就该问题回答后, 将该回答信息提交给服务器, 再转发至学员, 从而实现学员和老师实时交互。该交互功能的实现主要是基于浏览器会话 (session) 技术实现。

老师在线模块功能也同样由六步组成, 在这个模块里主要由老师进行登记, 获得老师在线页面的入场券, 由该入场券来验证老师, 统计老师提供的在线问答时间, 同时在页面上标记当场共有多少位老师在线, 可以回答问题。学员可以在登录教学系统后, 直接从老师在线的页面上查看当前有那些老师在线, 并点击某位老师后, 通过弹出的提问回答页面向老师提交问题, 获得老师的解答。提交和解答问题的过程和实现与上述的虚拟教室中的实现技术一致。

(3) 表示与会话层:表示与会话层的设计是通过标准的H T M L语言结合A S P.N E T技术实现。主要是通过H T M L语言先建立页面的模板, 然后在需要加入动态信息的网页位置添加标记。需要生成动态网页时, 由A S P程序读取该模板, 再根据获取的信息对应标记位置添加动态信息, 生成新的HTML文件, 实现良好的表示与会话功能。

3 系统安全管理

在教学系统中系统安全管理是十分重要的, 必须要保证教学人员按照其权限合法的使用系统。因此在本系统中专门设置了一个安全管理模块, 安全管理工作模块的功能涉及系统的各个层次。它的功能是向各层提供统一安全管理服务, 主要有口令与身份验证, 临时生成系统里各项功能使用的入场券等。其中入场券是系统安全管理的核心数据, 它主要由入场券持有人员身份信息, 有效时间戳记和完整性校验码等信息组成。除此之外, 它还具有系统数据及时备份等其它功能。