高职院校一体化教学系统的设计论证与实现

吴　迪

摘要：高职院校应具体分析教学中存在的若干问题，认真分析高职学生的心理特点，提出一体化教学系统设计的创新性构想，结合网络技术与信息处理技术提出设计方案并进行严谨的论证，解决系统中存在的一些技术难题。

关键词：高职院校；教学系统；一体化；证书

近年来，就业市场对高职院校毕业生的能力逐渐认可，高职院校迎来了发展的高峰期。同时也对高职院校提出了更高的要求，除了需要不断完善教学设施和条件以外，更需要致力于改进教学体系、探索专业课程的改革，以培养适应市场需要并具有发展潜力的专业技术人才。伴随教学改革的不断深入，许多先进的教学理念与教学方法开始应用到教学实践中，一些先进的网络技术与信息处理技术，如无纸化办公软件、教务信息分布式处理软件等得到越来越普遍的应用，这些都对教学工作起到了很好的促进作用。

高职教学存在的问题

问题一：少数学生平时不用功，到期末临时突击，应付考试。造成这种现象的原因主要是有的上课班级规模较大，人数众多，教师无法准确地对每个学生的平时表现和成绩给出客观的评估，因此在这个环节上对学生的激励和约束机制显得比较薄弱。教师的教学水平高，会给学生带来正面影响，不用功的学生就相对少些，但是仅仅靠学生的自我约束和教师的人工管理仍无法达到比较满意的效果。

问题二：教师与学生的课外互动较少。通过一些即时通讯类软件，例如QQ、MSN等，教师与学生可以通过互联网保持联系，学生可以及时请教问题、提交作业等。但是比较多的是一对一的问答，达不到类似课堂讨论的效果。而且这也需要依靠学生的学习自觉性，如果学生不主动，教师就无法通过这种方式调动学生的学习热情。

问题三：考核手段比较单一。目前高校的学科成绩考核主要还是依靠试卷笔试，有条件的还可辅之以技能考核，最后综合打分。这样的考核形式存在的问题一是对笔试的依赖性较强；二是考卷相同，容易作弊；三是考试成绩与学生的真实学习情况之间有一定的差距。

结合实际探索解决方案

笔者在多年的教学工作中注意到上述问题的存在，并开始认真思考解决方案。笔者认为，可以先进的网络技术与信息处理技术为工具，建立一个教学、互动交流、考核一体化的信息化系统，教师、学生与教辅人员在这个系统中分别扮演不同的角色。

（一）教学一体化系统的设计思想

相对于论坛式网络虚拟社区，系统设计可借鉴类似“百度知道”的系统“百度知道”是中文搜索引擎“百度”研发的基于搜索的互动式知识问答分享平台，用户可以根据自身的需求，有针对性地提出问题，并通过积分制鼓励其他用户，共同创造该问题的答案。同时，这些答案又将作为搜索结果，进一步提供给其他有类似疑问的人。系统引入这个功能时可做一些改动，使提问和回答的学生都能得到奖励，但奖励的程度有所不同，做出解答的积分更高些。这样就引入了一种激励机制，不仅学生可以通过这个系统得到其他同学或教师的帮助，解答学习中遇到的问题，而且帮助别人的学生也可以产生成就感并得到奖励。可借鉴“百度知道”的头衔制，按照积分高低，分设初入江湖、江湖新秀、江湖大侠等不同头衔，增加系统体验的趣味性。系统还可提供数据库支持，学生只要有权限，就可以对以前的问答过程、最佳回答等进行查询。

解决身份确认问题本系统不允许匿名登录，要确保确实是合适的人在使用相应的账号登录系统，“百度”所采用的简单的用户名/密码的方式无法进行安全的身份认证，本系统采用更为严格的认证规则，即通过客户端数字证书加强身份认证并加密。PKI技术是目前唯一的、最好的解决方案。系统在开发时已经考虑应用PKI技术。Windows Server 2003系统可支持PKI技术，教师可通过教学一体化系统制作、颁发数字证书，通过 Web 界面方便地管理所有已经颁发的数字证书，检查所有证书的到期时间，证书到期后可以重新颁发，也可以根据需要随时吊销和替换证书。学生每人都可通过在线申请，获得属于自己的数字证书，并保存在自己的电脑上，私钥设置为不可导出，以此保障证书的安全性。

布置课程任务，学生自由选题系统中包含了课程实践的题库，题库中的题目与当前所授课程相关，具有一定的难度，按照要求，学生每一学期可自行从题库中抽取一项任务，在学期结束以前完成。教师与学生按照各自不同的权限对任务进行管理，学生可以对任务进行增加、删除、修改等操作，教师具有审核、批准、删除等操作权限。

期末实现无纸化在线考试网络拓扑图如图1所示，学生客户机无需安装任何软件，只需要从浏览器打开考试站点即可。系统中具有丰富的试题库，可以通过自动和手动两种方式生成试卷，考生试卷相同的几率几乎为零。试题库有丰富的题型，编辑题目时可插入图片、声音等多媒体信息。系统具有较强的分类管理功能，教师可根据需要设定不同科目的题库，针对不同的考生设置不同的考试内容。在线考试系统可严格控制整个考试过程，实行时间监控与权限控制，考生需要在限定时间内提交试卷，考试时间一到，系统会自动结束考试。阅卷分主观与客观两部分，主观卷由教师批阅，客观卷由计算机自动完成批阅，并计算出得分，可有效减轻教师评卷的工作负担。对考试结果有多种形式的分析和统计，可按各种条件分析/统计考试结果，例如考试信息、考生信息等，可生成各种类型的统计图，如饼图、柱状图等。该系统是运行在Internet/LAN上的多媒体教学考试系统，具有一定的安全性和保密性，能分别对应学生、教师与管理员用户，并授予不同的权限，通过管理员进行统一管理。

系统综合打分利用系统中的信息处理技术，对学生期末考试的评分变得很轻松，系统可根据教师事先设定的各项得分的加权，自动计算出学生的最后成绩。

（二）系统实施的技术手段

系统选择B/S模式，即浏览器/服务器模式，方便应用程序的部署，采用微软的.net技术进行开发，.net依托Windows操作系统，.net framework框架完全面向对象，具有丰富的类库及可视化开发界面，可为系统的实施提供足够的技术支持。登录到网站时，系统首先进行安全连接，检验客户端证书的有效性，需要访问Windows证书存储区，使用System.Security.X509Certificates 命名空间中的X509Certificate的证书类4，选择使用派生自X509 Certificate的.NET Framework 2.0版本的X509 Certificate2，可以支持加密操作。在获得X509 Certificate2的一个实例后，可以检查证书的各个属性（如使用者名称、到期日期、颁发者和友好名称等）。HasPrivateKey属性会告知是否存在关联私钥。PrivateKey和PublicKey 属性将对应密钥作为一个RSACryptoServiceProvider实例返回。

下面给出的是本系统使用的搜索证书的具体代码：

static X509Certificate2 FindCertificate（StoreLocation location，StoreName name，

X509FindType findType，string findValue）

{

X509Store store = new X509Store（name，location）；

try

{

//创建并打开证书存储进行只读访问

store.Open（OpenFlags.ReadOnly）；

// 搜索证书存储

X509Certificate2Collection col = store.Certificates.Find（

findType，findValue，true）；

// 返回找到的第一条记录

return col[0]；

}

// 确保关闭证书存储

finally { store.Close（）；}

}

访问证书存储区域使用证书存储类X509Store类。存储区如图2所示。在其构造函数中，需要提供存储区位置（当前用户或计算机）和存储区名称。可以使用字符串或StoreName枚举指定要打开的容器。获得有效的X509Store实例后，就可以搜索、检索、删除和添加证书。类的功能很强，可以按使用者名称、序列号、指纹、颁发者和有效期等条件搜索证书。通过该类的Add方法可以将学生的客户端证书导入到Windows证书存储区中。下面给出的是在系统使用的证书导入的具体代码，ImportCert方法演示了如何将用户李婷的证书导入TechSystem容器中：

static void ImportCert（）

{

X509Certificate2 cert = new X509Certificate2（"李婷.cer"）；

X509Store store = new X509Store（"TechSystem"，StoreLocation.CurrentUser）；

try

{

store.Open（OpenFlags.ReadWrite）；

store.Add（cert）；

}

finally { store.Close（）；}

}

一体化教学系统在实际应用中取得了比较满意的效果。该系统中的知识问答积分体系非常适合像计算机网络这样重视平时知识积累的课程。学生平时通过系统与同学、老师交流，积累经验，到期末就会感觉到考试变得不再是一种负担。系统还可以做进一步改进，将证书放入Usbkey，Usbkey是一种内置单片机或智能卡芯片USB接口的硬件设备，有一定的存储空间，可以存储用户的私钥及数字证书，利用Usbkey内置的公钥算法可实现对用户身份的认证。Usbkey非常安全可靠，由于用户私钥保存在密码锁中，理论上使用任何方式都无法读取。Usbkey与学生的身份进行绑定，就可以应用本系统的问答体系与考试体系的身份认证。

参考文献：

[1]潘显民.计算机网络课程教学改革实现技术略谈[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2008，（1）.

[2]王建兵.PKI数字证书在WEB系统中的安全应用[J].信息技术，2005，（1）.

[3]杨辉，虞淑瑶，南凯.网格环境中身份认证的研究与应用[J].计算机应用研究，2006，（1）.

[4]孙炜，刘犇.应用数字证书实现基于角色的访问控制[J].北京印刷学院学报，2005，（3）.

作者简介：

吴迪（1976—），男，福建泉州人，讲师，主要从事计算机网络、软件方面的教育和研究。（本文责任编辑：王恒）

（本栏责任编辑：张维佳）