浅谈基于Web在线教学系统设计

邵迎春

摘 要 目前传统的教学方式很难再适应高校出现的大量学生，各种不同的校区，以及各种不同的教育形式。随着我国教育改革的不断推进，我国高校逐渐加大了在高校信息化建设上的投入。正是在这样的背景下，出现了基于网络的在线教学系统。这样的教学系统极大地改变了原来的传统教学模式，把面对面的教学形式改变为通过网络的远程直播的模式。该教学模式极大的扩展了传统教学模式的边界，提高了教学的效率，解决了教学的空间限制，是传统教学模式的有效补充。正是在这样的背景下，基于Web的在线教学系统应运而生。

关键词 在线教学 高校信息化 信息系统

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A

0引言

目前国外的很多公司都设计和开发了在线教学系统，由原来的简单C/S模式开发的系统如Visual Basic等语言，发展到基于B/S开发模式的系统如ASP.NET等，到目前发展到基于云平台的在线教学系统。最近几年，在国内外发展起来的慕课平台，如北大慕课，国外的coursera等，都是在线教学系统的很好产品。本文详细讲述了在线教学系统的功能，以及设计方案，最后展示了在线教学系统的功能、通过这样的介绍提高大家对这种新的教学方式的理解。

1系统需求分析

在线教学系统是一个基于网络的大型信息管理系统，主要实现了教师的在线教学，学生的在线交流，在线考试等功能。系统后台实现对这些数据的保存，处理，显示等功能。

如上图1所示，系统实现的主要功能有系统管理，在线培训，在线考试，在线调查，在线交流，培训管理，资源中心以及统计分析等。

本系统的大部分课程都是用视频来进行教学。但是本系统也大量的使用了非视频教学部分。视频部分：几乎把所有内容视频化。视频课程的最大特点是使得教学更加直观，而且可以根据自己的特点选择不断的重复教学或者选择性教学。而在非视频部分：如视频中的选择题，如在线考试部分，如在线复习部分。非视频部分是对视频部分的有效补充，提高了学习效果。

2系统总体设计

2.1系统硬件架构

根据用户的需求及目前较为成熟的网络结构，整个系统的硬件设计结构如下图2所示：

如上图2所示，本系统通过网络进行部署，涉及到的硬件有：防火墙，路由器，交换机，核心业务服务器，前台应用服务器，磁盘阵列柜，终端，双机热备系统，UPS供电系统。

（1）防火墙：由硬件防火墙来负责阻断和外部系统对内部网络的攻击，安全有效地保证各个网络的正常工作。

（2）路由器：负责与电信各外部系统，如学校电信系统、学校研究所院系统等进行连接。

（3）交换机：对内部网络及办公网络进行科学合理的管理，提供高速的数据交换。

（4）核心业务服务器：为系统的核心业务应用提供高性能、高可靠性、高可用性及可升级的硬件平台。

（5）前台应用服务器：为前台业务应用提供高性能、高可靠性、高可用性及可升级的硬件平台。

（6）磁盘阵列柜：为数据提供高速、可靠、大容量的数据存储空间；光纤接口，可与光纤交换机组成SAN架构。

（7）双机热备系统：为了保证核心数据库系统的不间断运行，由第三方软件与系统硬件组成的高可用系统平台。

（8）UPS供电系统：为了保证机房设备在断电的情况下能够正常工作所必须电力供应设备。

2.2 负载均衡

随着互联网应用的广泛普及，对于一个大型的在线教学系统，可能同时有大量的用户在线访问该系统。这样的使用场景对系统的稳定性和扩展性提出了极大的挑战。为了更好地为用户提供良好的用户体验，并满足本系统的非功能性需求中的时间性，容量性，稳定性等特性。为了提高系统的并发性，系统在开发的过程中使用了负载均衡均衡技术，具体来说就是在Apache Server2.2.16服务器加上多个Tomcat7服务器来满足系统集群部署需要，并通过在Apache 服务器上部署mod_proxy技术来满足系统的负载均衡。

2.2.1 Tomcat7服务器配置

Tomcat7服务器只要完成网站的发布，具体来说就是在配置webapps目录来指定本系统的根目录，然后根据常规的web应用发布办法修改server.xml中的Context path标签以及workDir标签，这样就完成了网站内容的发布。

2.2.2 Apache服务器配置

在Apache服务器上采用了mod_proxy_balancer进行负载均衡配置。mod_proxy_balancer包提供了多种负载均衡方式，如按照轮询均衡策略，按照的权重分配均衡，按照权重请求响应负载均衡策略。本系统按照权重分配均衡的策略来分配系统中的多个Tomcat7服务器的处理权重。可以打开balancer-manager 的界面，可以看到请求是平均分配的。给 BalancerMember 加上 loadfactor 参数即可，取值范围为1-100。假如我们使用了两台服务器，负载分配比例为 7：3，只需在Httpd.conf代码中这样设置：

打开Tomcat1项目的WEB-INF下的web.xml在内添加标签，如果没有则手动建立web.xml文件。将Tomcat1下的web_root项目复制一份到Tomcat2的webapps目录下。到此，所有操作已完成。启动Tomcat1、Tomcat2、apache。打开浏览器，输入http：//localhost/login.jsp回车，刷新几次即可从Tomcat1与Tomcat2的控制台看到负载效果。输入session即可看到session复制效果。

2.3功能效果

用户可以通过输入用户名和密码登录系统。用户也可以选择自动登录，用户可以通过输入用户名自动登录到系统中。在用户忘记密码时，可以通过点击找回密码找到密码。

当用户登录系统，可以点击在线教学界面，通过界面可以看到老师上课的实际情况，并通过右下角看到参加教学的同学情况。

当教师登录系统，可以编辑考试题目并发表在线考试，如上图界面。用户可以在线进行考试，并进行提交，后台就可以自动算出考试成绩。系统由自动的时间提示，如果用户考试超时后没有提交，系统就不让用户在进行答题了。

3总结

在线教学系统实现了各种辅助教学模块，满足了学校的实际在线教学需求，可以提高老师的教学效率，提高学生的学习效率，并可以及时反馈教学效果，很好地促进了教学质量的提高。

参考文献

[1] 田宗军.基于JSP的远程教学平台的设计与实现[J].计算机与信息技术，2007，12（32）：93-94.

[2] 别文群，郑远强.基于Web的网络教学平台的设计与实现[J].计算机技术与发展，2007，8（17）：219-221.

[3] 杨秀平，许劲，陈翔.基于XML与ASP技术的三层结构网络辅助教学系统[J].贵州大学学报（自然科学版），2003（1）：71-76.

[4] 魏应彬，康耀红，杨厚群，史小宏，云敏.计算机网络辅助教学系统的研究[J].海南大学学报（自然科学版），1999（3）：246-249.

[5] 梁晓诚.利用ASP技术实现网络辅助教学[J].计算机工程，2000（zk）：703-706.

[6] 丁晶，王行言.基于Servlet和JSP技术的网络辅助教学系统的设计与实现[J].计算机工程，2001（11）：175-177.