（计算机软件与理论专业论文）基于web服务的远程教育系统研究.pdf

摘要 网络技术的发展为远程教育提供了一片崭新的天地，现代远程教育是种以网络为基础的 远程教育，它继承了传统远程教育方式中不受时间、空间和地点限制的优点，学习者可以足不 出户地参加网上学习、网上考试、网上讨论以及网上答疑等。这种教学方式能够为学习者提供 图文并茂、丰富多彩的人机交互界面，能够激发学习者的学习兴趣，从而达到让学习者主动构 建知识的目的，实现自己获取知识、自我更新甚至创新知识的理想目标。 针对远程教育的特点，采用分布式技术来构建远程教育系统，从而实现教育资源的共享和 交互，是远程教育研究的个重要课题。目前的网络技术已为教育资源在低水平上的自治与共 享，及学习活动的合作提供了基本技术条件，但是若使用传统技术来开发，系统在跨平台使用、 动态分布式管理和自动维护等方面存在着严重的不足，势必会给后期维护和升级带来巨大的麻 烦，而w 曲服务技术的引入可使这些问题得到解决。 w 曲服务技术是种新兴的互联网应用程序开发技术。利用各种不同的w r e b 服务，人们可 以自由的定制自己所需要的应用程序。w 曲服务技术利用血语言做为基础，实现了跨平台， 跨数据库之间的松散耦合。 本文介绍了w - e b 服务技术应用于现代远程教育系统的可行性和优点，以及应用w 曲服务 技术开发现代远程教育系统的设计思路、体系结构、实现方法和特点。本系统有效的解决了跨 平台使用、动态分布式管理和自动维护等问题，并且极大的刚氐了系统的开发与维护成本，为 远程教育系统的发展注入了新的活力。 关键字：w 曲服务，远程教育系统，分布式，a d o n e t 1 h ed e v e l o p m e n to f 聪哺0 r kt e c h n 0 1 0 盱p r o v i d e sai l 洲削d 矗) r 龇c ee d u c 舐o n 丑1 em o r d 觚 d i 噍m c e e d u 谢0 n i s a s o f t o f w 曲一b i s 。dd i s e d l l c 厕饥n b 证擎s o m e a d va r ：l 协g e s i n t o 位湎廿o r l a l m o d eo fd i s t a 芏l e d u c a t i 吣mw i l i c hl ea i ：r l e r sc 趾s h l d y 锄y 6 r n e ，a r d 讪e r e n o wi e 姗c a nt a k e p a r ti 1 1 咖j i l l el c a m i n g ，砌i n e 咖，幽ed i s c u s s i 0 坞幽eq u e 叮a n do i l l i n ec o m 删c a 矗0 na s w e 捌饥a tl 黜n l i s 妇蜘娟a lr n o d ec a np i _ 0 v i d e s1 蝴州mad c ha n d 础o r 姒硫黜西y e 面劬c ew “c hi sm a d eo fb a l hi m a g e sm dt 吣，a r 】dm ah u g er q ) 0 s i 螂7o fb o w l e d 铲a 1 1 d 词酬o nw h i 出c 纽删a t e1 e a m e r st o1 锄；s 0t h a t1 e a m e r sc 眦c o n s 虮l c th o w l e d g ed e p 鲫蜘g o n 曲e i ro 啪i 1 1 m 蚯v e 】ya 1 1 d 黜r l 删吒e v i m l o v a t eh l o w i e d g eb y 也艇【l s e l v e s ，t 1 1 0 s ea i n = 1 sb e l o n 萨t 0 伽rd 饪翻n 吐删 i ti s 血l p o r 妊呱t ob u i l dad i s c a n o ee ( 喊o ns y s 衄nw i 血d i s 虹i b l 姬范t e 6 h n o l o g ya c e 饼幽gt o 也e 出口a 咖碰co fd i s i a l l c eo d u c 撕眦t b es y 蝴砌i z e s 血cs i 】a d n g 锄dm 1 i t u _ 山e s so f 办m d o n r e s o u d c e s c i ：哪n tn e 时o r kt e d 】1 1 0 1 - o g y 珊0 v i d e s 删肌礤m d e s 删l 吐1 eb a s i c 训6 0 n0 f 删n o 瑚* s h a r i l l 吕a n dm ec o o l 删o no f 】簏啊i n g 剃砌e si i l1 0 w1 e v e l b mm es y s 七e i nw m 1 a v e s e v e r ed i s a d 、，揶姆血m a i 】ya 印o c 乜i r l c l i l d i i l gp l 破鼢m c r o s su s a g e ，由删cd i s 啊b u h 耐m a l l a 咎m e 鸸 托1 da l l l c i m 崩cm a i n t a i 】嘴越l ds oo ni f j u 或a p p 晌g 台a d 托o - n a lt e d m o l o g 品a n d 、柝nc e 删y b t 证g1 0 枢 o f 们西l ei n1 n a m 乜i i l 】i n g 砌哦掣1 吨k r c a s 础o d u c 崦m ew 曲s e r v i c e st e d m o l o 斟t 1 e s y s 妇m c a no 、嘲础t b e s es h 噼s w 曲s e r v i c e si san 刚d e v e l o p m e n t 钯d m 0 1 0 影o f 啪a p p h 酬o ns 0 胁神w i 血u s i l l g v a r i o u sw 曲s 训c e s ，p 。0 p l ec a nc i 】s 6 0 m j z e 矗酬y 舯强锄 1 sw h j c ht l c yn 耐w 曲s e r v i c e su s e 皿 a s f o u n d 撕o n l a n 目l a g e t o 池蛔s e l y u p l i n gd i 】蕾删t d a 埘，a s e s a n d o s s h t l e 粥恤砌曲嘶a n d 蛐o f 此印曲c 撕佩o f w 曲s 刊c e s 血廿1 e i n o d e n ld i s t a n c e e d u c 鲥o ns y s t e ma r e m 缸d e d a tm es 锄et i i r 碹趣p a p 日a l s od e s 甜b e s 血es y s 嘧nd e 萄9 1 1 ， a k l l i t 。咖匝e ，豫a l j 五正o nm e l l l o da i l dd m r a 曲。r i 蛳ci 【ld 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指出，现代远程教育是随着现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式，是构筑知 识经济时代人们终身学习的主要手段。远程教育是以万维网作为教学媒体，传送教学内 容，在网上实旌、管理教学，进行网上测试和网上交流等，其教学方式、方法、内容是 传统教育所无法比拟的。远程教育的优势不仅在于它是很好的内容载体，可以随时随地 地访问，还在于它提供了很多交流渠道，可以促进师生之间、学生之间的充分讨论，这 对于提高教学质量、促进学生高级认知能力的开发是十分重要的。 第一章绪论 1 1 研究的背景与意义 随着2 1 世纪科学技术的发展，现在世界各国都在努力提高本国的科学技术水平， 我国也提出了“科教兴国”战略，并大力提高我国的科技水平和培养高科技人才。与此 同时，传统的教育手段和模式日益显示出无法满足人们的需要，正是在这种情况下出现 了一种新的教学模式“现代远程教育”。 现代远程教育以计算机网络( 以及卫星数字通讯) 技术为支撑，具有时空自由、资源 共享、系统开放、便于协作等优点。现代远程教育资源建设包括媒体素材库、题库、案 例库、课件库和网络课程建设，以及适合多种教学模式的教学支持系统和现代远程教育 管理系统的研制开发。其中媒体素材库在整个资源中是最基础的，课件库中的课件、案 例库中的案例、网络课程，以及题库都可以使用媒体素材库中的资源，所有的资源库都 有索引信息甚至是视图，以便于查询、浏览和存取。教学支持系统提供了由一系列的教 学工具系统组成的功能系统，这些系统都以资源库为依托，分布式的共享资源。而教学 管理系统则是包括了动态的资源库管理、教学管理和系统管理。虽然目前的网络技术己 为教育资源在低水平上的自治与共享( 例如通过h t t p 和h t m l ) 、学习活动的合作( 例如 通过各种通信工具) 提供了基本技术条件，但是若使用传统的编程语言和技术来开发， 则系统在跨平台使用、动态分布式管理和自动维护上还需要大量投入去开发其它版本。 这势必会给系统在今后的维护和升级中带来巨大的麻烦，而w 曲服务技术的引入可使 这些问题得到解决。 1 2 研究的目标与内容 本文将对w 曲服务技术进行深入研究，对基于w 曲服务技术的远程教育系统进行 研究、分析和设计，用以解决现有远程教育系统在跨平台使用、动态分布式管理和自动 维护等方面存在的问题。同时给出系统的总体设计方案及网络题库考试子系统的详细设 计方案，并编程实现网络题库考试子系统。 1 3 论文的组织与结构 本论文内容的章节安排如下： 第一章绪论部分简要介绍了本文的研究背景、研究意义、研究目标和研究内容。 第二章分析了远程教育的发展及国内外远程教育的现状，指出了现有远程教育系统 存在的不足。 第三章讨论了w e b 服务技术的基本概念，重点介绍w 曲服务的体系结构以及其相 关技术，从理论上分析了采用w 曲服务技术开发远程教育系统的必要性和可能性。 2 第四章阐述了基于w 曲服务的远程教育系统的总体设计方案，分析了基于w 曲服 务的远程教育系统的优点。对网络题库考试子系统进行了详细的分析与设计，并最终实 现了网络题库考试子系统。 第五章对全文的研究工作进行总结，指出了需要继续开展的工作。 第二章远程教育系统简介 2 1 远程教育的发展 远程教育的产生和发展始终都与信息技术、教育技术的发展紧密联系在一一起。由于 远程教育中教和学是时空分离，教与学再度整合的多数活动都要借助于某种媒体，如印 刷教材、卫星电视、计算机等，因此可以说媒体是目前划分远程教育发展阶段的主要依 据。2 0 世纪7 0 年代以来，函授教育和利用广播电视教育和现代远程教育是远程教育历 史发展的三个阶段。 表2 1 三代远程教育 分期年代远程教育 主要媒体 1 9 世纪中期至印刷材料、照相、电话、幻灯、电 第一代函授教育 2 0 世纪中期唱、投影、录音、电影、早期录音 2 0 世纪中期至多种媒体教学 大众媒体( 广播电视、卫星电视) 个 第二代人媒体( 录音录像、光盘、微机) 、 8 0 年代末的远程教育 远程电子通信、计算机辅助教学 2 0 世纪9 0 年 远程电子通信、无线移动通信、计 第三代代 开放灵活的 远程学习 算机多媒体、计算机网络、知识f 智 至今 能) 媒体、虚拟技术 2 1 1 函授教育 函授教育以印刷材料为主要学习资源、邮政传递递交和批改作业f 函授辅导) 为主要 通信手段，以一定时间的面授辅导为辅助教学手段。函授学校将教材、参考资料邮寄给 学生，让他们自学，自学期间如有什么问题也可以通过书信请教并获得解答，到一定的 时候学校将考题试卷寄给学生，学生做答后再寄回学校批阅评分。这种方式使那些想求 学却没有固定时间，不便去学校上课的学生得以灵活机动地自行安排学习时间。主要代 表是独立设置的函授学校和传统大学举办的函授教育、校外教育。例如，北京邮电函授 学院、北京师范大学的继续教育学院等。函授教育始于1 9 世纪中期的英国。大学层次 的函授教育始于同一时期英国伦敦大学的校外学位制度，到1 9 世纪中期和2 0 世纪初期， 函授教育已经在世界上许多国家得到发展。前苏联的函授教育始于2 0 世纪2 0 年代，我 国和前东欧国家的函授教育始于2 0 世纪5 0 年代。在我国，函授教育一直得到持续的发 展，目前，即使政府大力推进利用信息技术开展现代远程教育，函授教育仍然存在。但 是，函授教育在高等教育体系中的作用一直是适度辅助作用。 2 1 2 广播电视教育 2 0 世纪6 0 年代以来，广播电视在世界各国逐渐普及，利用广播电视可以传送声音、 图像信号的特点，各类方式的广播电视教学迅速兴起，远程教育进入了第二代。具体的 方式可有两种，一是电台在固定时间内播送单门课程的教学节目，内容从启蒙性的幼儿 识字到高深的大学基础理论课程，乃至轻松愉快的技能训练( 如绘画摄影、声乐器乐、 缝纫烹调) 等，琳琅满目。学生只要坐在自己家里面对电视机、收音机收看( 听) 即可；二 是广播电视大学，也和普通学校那样招生、编班上课，采用收看( 听) 电台教学节目与老 师上课、辅导相结合的方式。由于视听设备的介入，使教学效果更加生动形象，但学习 受播出时间的限制，灵活性较差：而且在没有辅导老师的情况下，学习过程是单向灌输 式的，学生有问题不能得到及时解答，在演播室主讲的老师也无从得知学生听瞳了多少。 后来有了录像技术，将教学内容制成录像带，学习时间是可以灵活掌握了，但如果学习 的课程较多，学时又较长的话，大量的录像带可能成为学生沉重的经济负担，也不便于 保存。 2 1 3 现代远程教育 9 0 年代中期，互联网在全球迅猛发展，给远程教育提供了崭新的手段，使之进入了 第三个发展阶段一现代远程教育。这是建立在应用双向交互电子信息技术基础上的新一 代远程教育。欧洲和澳洲的学者称之为开放灵活的远程学习，有些国际组织称之为开放 和远程教育( 0 p e na n dd i s t 趴c ee d u c a t i o n ) ，我国称之为现代远程教育。现代远程教育的 特征和优势是双向交互，即通过信息技术实现人机和人际之间的相互作用和相互交流， 从而既可以加强师生间的交流，又可以激励和促进学生的自学和学生间的协作。现代信 息技术为远程教育提供了更有利于学生完成建构的学习资源和学习环境，现代远程教育 打破传统教育的“就学”模式，克服传统教育在时间、空间、受教育者年龄和经济条件 等方面的限制，把教育推送到受教育者的面前；而学生则通过网络把教育资源拉到自己的 面前，根据需要自选院校、专业、课程和教师，自行制定教学计划和教学安排。使教与 学更加灵活，更加个性化。现代远程教育在高等教育体系中的地位己经上升为大众教育 和终身教育的主力军，成为各国政府实现终身教育的第一选择，成为世界各国教育事业 发展的一种新趋势。 以知识化、智能化为特征的教育技术的发展，已使人类迄今为止的文化水准较之以 前发生了质的变化。以各种媒体为传播手段的现代远程教育已为人类社会的大工业发展 输入了源源不断的人才血液和知识资源。这种教育方式因为手段灵活多样，并且不断跟 踪现代科技成果，将那些具有应用前景的前沿科学技术很快直接转化为生产力，从而备 受世界各国政府和企业界的青睐。下面简要介绍一下远程教育系统建设的各国特色、中 国远程教育的发展状况。 2 2 国内外远程教育的现状 2 2 1 国外研究现状 ( 1 ) 美国 1 9 9 3 年9 月美国克林顿政府正式提出了建设国家“信息高速公路”的计划，这项计 划的中心任务就是建立综合化信息服务体系，大力推进信息技术在社会各领域的广泛应 用。信息基础设施建设的大规模完善，极大地提高了美国社会的信息化水平。 克林顿总统上任后，曾宣称教育是他在任期内的头等大事，“要使美国的教育质量 居世晃第一，让每一个美国公民都接受最好的教育”。在1 9 9 6 年所作的国情咨文中，克 林顿总统提出了教育信息技术发展计划：“要在2 0 0 0 年以前把每一间教室和每一个图书 馆都联到h l t e n l e t 网上；要让每一个青少年八岁能阅读、十二岁能上网、十八岁上大学； 让每一位成年美国人都能进行终身学习。” 美国大幅度地采用各种现代化教育手段，各类学校大量购置电化教育设备。美国2 0 世纪初出现无线电广播教育，4 0 年代出现电视教育。从7 0 年代开始，美国学校每年购 置远程教育设备的费用都超过4 5 亿美元。美国的无线电有1 0 被列为教育用广播电台， 5 0 的非商业电视台为各类学校系统所办，占美国电视台总数的1 4 。当今，美国远程 教育的办学形式呈现多样化，各日校、夜校、周末学校，用教学实验车巡回教学，此外 还有函授、广播、电视、多媒体、网络等远程教育手段。许多大学还设立教育电视台和 微波传送系统，以便为位于本卅j 边远地区的学员服务。【2 】 远程教育已经成为美国高等教育的重要组成部分，其特点是： ( i ) 覆盖面广：最新的一项调查表明，有4 4 的高等学校向全社会提供各类远程教育， 接受远程高等教育的学生约占全日制在校学生的3 2 ，此外还有2 1 的高等学校计划在 今后3 年内开展远程教育。 ( i i ) 公立学校占主导：现有的1 5 8 0 所开展远程教育的高等学校中，2 年制和4 年制公 立高等学校开展远程教育的比例分别达到7 2 和7 9 。 ( i i i ) 学生人数多：目前共有1 6 3 2 万多名远程教育注册学生，其中有1 3 4 - 3 万多人攻 读学历或学位课程。 ( i v ) 课程种类多：本科课程3 5 万种，研究生课程1 4 万种，非学历学位课程5 0 0 0 种，共计5 4 万种，基本覆盖了美国高等学校的所有学科和专业。 ( v ) 可取得学历学位：学生修完远程教育所有课程后可以获得相应的学位或学历。 ( v i ) 技术手段先进：网络技术日益成为美国高校开展远程教育的主要手段。 随着第二代i n t e m e t 计划的实现，联接在主干网上的1 0 0 所大学已经实现了提速1 0 0 至1 0 0 0 倍的宏伟目标。其办学形式则主要有以下四种： ( i ) 学校教育的补充：学生和普通高校生一样录取、注册，并通过课堂教学完成主要 学习任务。 ( i i ) 合作办学：以州或地区为单位，多所院校自愿结合，共同举办远程高等教育。 ( i i i ) 独立办学：有关院校各自成立远程教育机构，单独招收学生，独立进行教育教学 并颁发学位、学历证书。 ( i v ) 虚拟大学：所有的教学活动和教育管理均通过现代教育技术来实现，它基本上是 对学生进行教育教学的惟一手段。 ( 2 ) 英国 1 9 世纪中叶，远程教育首先在英国以函授教育的形式出现，2 0 世纪7 0 年代英国开 放大学的创建被世界公认为现代远程教育史上的里程碑。联合国教科文组织总干事阿马 杜马赫塔尔姆博说：“开放大学思想的成功己经使世界上许多国家坚信，建立在应 用新技术基础上的远程教育系统，在终身教育的广大领域中能够对高等教育数量的增加 和质量的提高做出有效的贡献。” 英国开放大学始创于1 9 6 9 年，是一所为有志深造而又不能离职的学习者创办的业 余大学，学校在全国各地的主要城市建立了1 3 个地区办公室，下设2 5 0 多个学习中心， 面向全国的远程高等教育系统实行纵向垂直领导的管理体制，由英国政府直接管理。其 特点是：上中下级办学机构联系密切，反馈机制健全，指挥得力，教学管理运行通畅， 工作效率高。英国开放大学在校生已超过2 0 多万人。据说，近几年每年增加1 万人。 ( 3 ) 法国 法国的远程教育主要以公立教育机构和公立高校为主，其他机构参与的方式。在公 立的教育机构中，法国国家远程教育中心则是最主要的一个远程教育机构。法国国家远 程教育中心f c n e d ) 是一个专门从事远程教育的公立教育机构。c n e d 开展小学、中学、 成人职业技能培训和与高校合作进行的某些课程的远程教育。c n e d 也和法国的大企业 合作，对企业员工开展所需要的实用技术和专业技能培训l ，c n e d 的所有培训课程，只 颁发相应的证书，而不颁发文凭。 法国既没有像英国的牛津、剑桥，美国的哈佛、m i t 那样响亮的名校，也没有像美 国m b a 那样吃香的文凭，于是另辟蹊径，企图通过发展远程教育来吸引更多的外国学 生，在世界教育市场上抢占一席之地。这己成为由1 3 8 所高等院校组成的法国教育协会 和法国政府的共识，并取得了财团的支持。由1 2 所高等院校和一些私营企业结成的财 团正联手组建法国第一所数字化学校，国家提供了1 8 0 0 万法郎的援助。该学校将设医 学、经济管理和机械等学科。目前该国教育界高层人士正踌躇满志，准备在远程教育领 域大展拳脚。 ( 4 1 瑞典 瑞典的远程教育相当普及，不仅国家办，议会或商会兴办，就连各党派或社会团体 也通过捐款的办法兴办学习小组。学习内容涉及文化科学、工业技术、商业事务、外语 等学科。学习方法几乎全靠自学，学习手段采用现有的电化教育设施。少花钱多办事成 为瑞典学习场所的一大特色。学员们共同出资购首一台电视就可以上课，毕业后又把电 视机卖给下期学员。 ( 5 ) 澳大利亚 澳大利亚地域广阔、人口分散，3 7 所高等学校密集在少数几个大城市。路途遥远， 加上学校又不能大量提供廉价的学生公寓，使一批经济不够富裕或难以离开家庭的适龄 青年失去了接受高等教育的机会。是远程教育为他们圆了大学梦。现在，远程教育已在 澳大利亚全境普及，开办远程教育的大学已有1 l 所，学生也越来越多，澳大利亚高等 教育普及率因此达到7 0 ，跻身世界先进行列。 国际远程教育知名专家基更博士多年来从事远程教育的分类学研究。他在提交给亚 洲开放大学协会第1 3 届年会的论文第三千纪初的远程教育模式中指出，在第三千 纪初远程教育系统的丰富性和多样性表现在基于组班的系统和个别化学习者系统两种 形式共同发展。基更把远程教育分为4 种类型：政府远程培训机构、私立远程培训机构、 远程教学大学和传统大学开设的远程教育课程。他还预测了其它三种可能的未来模式： 合作远程大学模式、基于万维网的虚拟大学模式和全球院校模式。 当今，远程开放教育形成了全球化趋势，在这一趋势下，远程开放教育的国际竞争 和院校合作正在加强。一些著名的远程教育系统已经实行了全球教学，如法国国家远程 教育中心1 9 9 9 年己在1 9 0 个国家拥有3 万名学生。澳大利亚、美国等国家的远程教学 大学正在将他们的教育扩展到亚洲地区。一些亚洲地区的远程教学大学也正在使它们的 教育地区化或国际化，如中国澳门的亚洲国际开放大学正在香港和内地寻找教育市场。 马来西亚的电子通信大学已经有欧洲、非洲和亚洲的学生注册。印度的英迪拉甘地国 立开放大学已将其课程发送到波斯湾和印度洋地区，并计划为尼泊尔、马来西亚、南非 和美国提供课程。p 1 现代远程教育还从教育界办到了企业界，成为企业不断发展、获取知识和信息的重 要途径，成为企业保持竞争力，实现可持续发展的重要手段。 在当今形式下，远程教育的发展因素在增长，发展的力量在形成，发展的格局己确 定。面对机遇与挑战并存的发展态势，我们应坚持用现代远程教育手段构筑我国终身教 育体系的发展战略，学习发达国家开展远程教育的先进经验，不断调整我国远程教育的 发展方向，规范远程教育的运作，加快远程教育的发展进程。 2 2 2 国内研究现状 中国教育部1 9 9 8 年1 2 月2 8 日颁布的面向2 1 世纪教育振兴行动计划指出：现 代远程教育是随着现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式，是构筑知识经济时 代人们终身学习体系的主要手段。在1 9 9 9 年1 0 月由中央电大主办的亚洲开放大学协会 第1 3 届年会上，教育部副部长、中央电大校长韦任博士以“用现代远程教育手段构筑 终身学习体系”为题做了主题报告。为此，我国政府将在随后的几年内投入一笔可观的 经费用于实施现代远程教育工程，其指导方针是：统一规划，需求推动，扩大开放，提高 质量。具体目标是在2 0 1 0 年，基本建成有中国特色的多层次、多形式、多功能的远程 教育网，为更多的人提供接受终身教育的机会；用卫星传输和v b i 技术为边远地区提供 数字信息服务；充分利用远程开放教育中的共享资源，在中心城市建立地区网络中心： 加强开放远程教育领域的国际交流与合作，学习发达国家的先进经验，促进我国远程教 育的快速发展。 远程教育在中国的发展经历了三代。第一代函授教育为国家培养了很多人才；8 0 年兴起了第二代广播电视教育，中央电视大学在世界上享有盛名；9 0 年代中期，以信息 和网络技术为基础的现代远程教育在我国产生。 中国广播电视大学是中国现代远程教育的主流，是构筑学习社会和终身教育体系基 本框架的重要元素。中国广播电视大学被认为是世界上规模最大，同时也是最成功地实 施远程开放教育的巨型大学。经过2 0 年的发展，中国广播电视大学已经形成了一个由 中央电大、4 4 所省级电大、8 1 4 所地市级电大分校和1 7 4 2 所县级电大分校以及1 7 0 7 6 个教学点( 班) 组成的学科齐全、功能完备、特色突出、面向基层的远程教育系统。2 0 年 来，中国广播电视大学在邓小平教育思想的指导下，对具有中国特色的远程教育进行了 有益的探索，为国家和地方的经济建设和社会发展培养了2 4 9 万高等专科毕业生，近1 0 0 万中等专业毕业生，有6 0 万中小学师资通过卫星电视教育达标，3 0 0 0 多万人接受了电 大各类非学历教育培训，数以千万计的农民接受了电大燎原学校的农村实用技术教育。 1 9 9 4 年，清华大学开始率先在国内开展现代化远程教育。1 9 9 6 年，原匡i 家教委批 准清华大学、北京邮电大学、浙江大学和湖南大学为第一批现代远程教育试点院校。其 中清华大学主要利用k i 波段卫星视频传输系统和中国教育科研网进行教学，在全国设 立授课网点6 0 多个。招收对象面对高层次人才，以培养研究生和高新技术人才为主。 北京邮电大学背靠中国电信，设备先进，采取基于a t m 宽带网的实时双向交互课堂式 教学和基于互联网的多媒体课件库非实时查询两种教学形式，在邮电系统内部招生。浙 江大学和湖南大学的远程教育目前专业面还不广，招生范围也限于本省。后来，又增加 了北京大学和中央广播电视大学两个试点院校。此外，近年来北京四中等一批重点中学 也纷纷加入了现代远程教育的行列。1 4 j 远程教育试点院校在试点中可以开设研究生课程，本、专科学位学历教育，并根据 学生考试成绩颁发毕业证书。为此教育部投资4 0 0 0 万元支持高校网络教材及网络教育 师资队伍建设。1 9 9 9 年8 月，政府成立了“教育部现代远程教育资源建设委员会”，并 投资l 亿人民币，开展各类型的全国远程教育资源库建设，为高校教师开设网络技术培 训班，以提高教师的计算机应用水平和课件的制作水平。2 0 0 0 年1 1 月，中央广播电视 大学与t c l 集团合资组建“中央广播电视大学远程教育技术有限公司”，标志着全球最 大的现代远程教育系统正式启动，从而有力地推动中国现代远程教育迅速跨入网络时 代，并在构建中国终身教育体系中发挥重要作用。 2 0 0 1 年，政府启动“现代远程教育标准化制定与标准化网站建设”项目，目的是制 定并发布一些教育信息化和现代远程教育领域急需的标准，规范现代远程教育资源。 2 0 0 1 年4 月教育部发布了现代远程教育技术规范( 教学资源相关部分) v 1 o 版，2 0 0 2 年2 月发布了现代远程教育技术标准体系和1 1 项试用标准v 1 0 版。 2 0 0 2 年底，教育部已批准了6 7 所高等学校开展现代远程教育试点工作，至2 0 0 3 年，试点高校累计招生1 3 7 3 万人，其中，6 2 所试点普通高校招生5 0 7 万人( 4 所试点 高校尚未招生) ，试点普通高校均招生8 1 7 7 人，中央广播电视大学招生8 6 6 万人。 就总体情形而言，我国远程教育势头正旺，再过2 0 年，我国远程教育将完全步入 成熟时期：远程教育布局更为合理，结构更完善；远程教育学科的设立、课程的设置，将 趋向合理：各种远程教育的办学实体将趋向强强联合；随着我国无线通讯技术与计算机技 术的进一步发展，远程教育的卫星网与计算机网络将进一步有机的融合，“天地合” 多功能教育专业网将被广泛地应用：远程教育费用将大大降低。 2 3 远程教育系统的基本概念 系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。根 据系统概念这一公认的定义，可以这样定义远程教育系统的概念，即：远程教育系统是 9 由教育者、学习者、媒体、通道、管理与评价等要素构成，各个要素之间相互联系、相 互作用，为社会经济、文化发展培养所需人才的有机整体。 为了全面深刻理解远程教育系统的概念，应注意到： ( 1 ) 远程教育系统的构成要素包括教育者、学习者、媒体、通道、管理和评价等。 ( 2 ) 远程教育系统的功能是通过教学手段为社会经济、文化发展培养人才。 ( 3 ) 远程教育系统是一个开放社会系统，与外界环境存在各种物质、能量和信息交 换。 ( 4 ) 远程教育系统有三个层次，即发展战略与宏观决策、教育模式与管理、教学过 程。 2 4 现有远程教育系统存在的不足 尽管远程教育经过多年的发展和建设，已经步入正轨，并具有一定规模，但仍处于 探索和提高阶段，因此在取得良好效果的同时，也存在一些问题。目前大多数的远程教 育系统都存在以下方面的不足： ( 1 ) 只是传统课堂教育在网上的简单延伸：虽然经过努力，但从目前的网上学习来看， 其内容和形式还没有摆脱教案加题库的模式，无非是传统课堂教学的书本搬家，这样很 难激发学生的学习兴趣，也不利于学生知识的建构。 ( 2 ) 学习内容和形式单一：由于开发力量不足，网上学习内容与学校相比显得太少， 并且为应付考试的学习内容占比例偏重，这样很难满足人们各种学习需求。 ( 3 ) 交互性不强，同步协同少：对于学生，如果学习的情况反馈不及时，也不允分， 就不能通过对问题进行多方面的讨论，产生全面清楚的认识。 ( 4 ) 资源共享程度低：由于在软件平台和支撑工具以及优质课件的制作等方面标准化 程度低，符合教学实际需要、能满足用户网上个性化学习、自主学习要求的多媒体课件 少。而且，由于不同学校之间的合作较少，即使有好一点的课件，相互也很少共享。 由于上述原因，使得网上学习没有显示出自己的优势，而是在重复传统的教育模式。 因此我们有必要建立一套符合远程教育特点的、智能性强的、交互灵活的、资源共享程 度高的现代远程教育系统。1 5 】 第三章w e b 服务技术综述 3 1w e b 服务的基本概念 w 曲服务是描述一些操作( 利用标准化的x m l 消息传递机制可以通过网络访问这 些操作) 的接口。w 曲服务是用标准的、规范的) 龇l 概念描述的，称为w 曲服务 的服务描述。这一描述囊括了与服务交互需要的全部细节，包括消息格式( 详细描述操 作) 、传输协议和位置。该接口隐藏了实现服务的细节，允许独立于实现服务基于的硬 件或软件平台和编写服务所用的编程语言使用服务。这允许并支持基于w e b 服务的应 用程序成为松散耦合、面向组件和跨技术实现。w 曲服务履行一项特定的任务或一组 任务。w 曲服务可以单独或同其它w 曲服务一起用于实现复杂的聚集或商业交易。 6 j 3 _ 2w e b 服务的体系结构 2 0 0 1 年，i b m 公司提出了一个模型，清楚地描述了w 曲服务体系结构中各角色之 间的交互。如图3 1 所示：【7 】 8 】【9 1 图3 - 1w e b 服务体系结构 3 2 1w e b 服务中的角色 w e b 服务的体系结构中共有三种角色： ( 1 ) 服务提供者：这是服务提供商，发布自己的服务，并对使用自身服务的请求进 行响应。 ( 2 ) 服务注册代理：这是信息中介机构，注册已经发布的服务提供者，对其进行分 类，提供搜索服务。 ( 3 ) 服务请求者：这是服务的消费者，查找所需的服务，然后使用该服务。 3 2 2 角色之问的交互行为 在这些角色之间使用了三种操作： ( 1 ) 发布操作：使服务提供者可以向服务注册代理注册自己的功能及访问接口。 ( 2 ) 查找操作：使服务请求者可以通过服务注册代理查找特定种类的服务。 ( 3 ) 绑定操作：使服务请求者能够真正使用服务提供者提供的服务。 3 3w e b 服务所涉及的协议和规则 w 曲服务平台需要一套协议来实现分布式应用程序的创建。因此： ( 1 ) 任何平台都有它的数据表示方法和类型系统。要实现互操作性，w 曲服务平台必 须提供一套标准的类型系统，用于沟通不同平台、编程语言和组件模型中的不同类型系 统。 ( 2 ) 我们还必须有一种方法来对这个w 曲服务进行远程调用。这种方法实际是一种 远程过程调用协议( r p c ) 。为了达到互操作性，这种r p c 协议还必须与平台和编程语言 无关。 ( 3 ) 在传统的分布式系统中，基于界面( i m e m c e ) 的平台提供了一些方法来描述界 面、方法和参数( 如c o m 和c 0 b a r 中的i d l 语言) 。同样的，w 曲服务平台也必须提 供一种标准来描述w 曲服务，让客户可以得到足够的信息来调用这个w e b 服务。 f 4 ) 最后，w e b 服务平台还提供了一种让客户端动态发布和查找w e b 服务的机制。 下面简要介绍了组成w 曲服务平台的这四个技术。 1 0 】 1 1 】i j 2 】【1 4 】 3 3 1 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 和x s d 可扩展的标记语言( ) ( m l ) 是w 曲服务平台中表示数据的基本格式。除了易于建立和 易于分析外，x m l 主要的优点在于它既是平台无关的，又是厂商无关的。 x m l 解决了数据表示的问题，但它没有定义一套标准的数据类型，更没有说怎么 去扩展这套数据类型。w 3 c 制定的x m ls c h e m a ( ) ( s d ) 就是专门解决这个问题的一套 标准。它定义了一套标准的数据类型，并给出了一种语言来扩展这套数据类型。w 曲服 务平台就是用x s d 来作为其数据类型系统的。当你用某种语言( 如vb net 或c # ) 来构造一个w 曲服务时，为了符合w 曲服务标准，所有你使用的数据类型都必须被转 换为x s d 类型。你用的工具可能已经自动帮你完成了这个转换，但你可根据你的需要 修改转换过程。 3 3 2s o a p ( s i p l e0 b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) w 曲服务建好以后，简单对象访问协议( s o a p ) 提供了标准的r p c 方法来调用w e b 服务。s o a p 规范定义了s o a p 消息的格式，以及怎样通过h t t p 协议来使用s o a p 。 s o a p 以x m l 形式提供了一个简单、轻量的用于在分散或分布环境中交换结构化 和类型信息的机制。s o a p 是“第一个没有发明任何新技术的技术”，s o a p 本身并没 有定义任何应用程序语义，如编程模型或特定语义的实现，实际上，它通过提供一个有 标准组件的包模型和在模块中进行数据编码的机制，定义了一个简单的表示应用程序语 义的机制，这使s o a p 能够用于从消息传递到r p c 的各种系统。 s o a p 包括三个部分： ( 1 ) s o a p 信封( e n v e l o p ) ：定义了一个整体框架，以表示消息中包含什么内容，谁 发送的，谁来处理这些内容以及这些内容是可选的或是必需的。 ( 2 ) s 0 a p 编码规则( e n c o d i n gr u l e s ) ：定义了数据的编码机制，用以交换应用程序定 义的数据类型的实例。 ( 3 ) s 0 a pi 冲c 表示( r p cr e p r e s e n t l t i o n ) ：定义了一个用来表示远程过程调用和应答 的协定。 3 3 3w s d l( w e b s e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) w e b 服务描述语言( w s d l ) 就是这样一个基于幢l 的语言，用于描述w 如服务及 其函数、参数和返回值。因为是基于x m l 的，所以w s d l 既是机器可阅读的，又是人 可阅读的。一些最新的开发工具既能根据你的w e b 服务生成w s d l 文档，又能导入 w s d l 文档，生成调用相应w e b 服务的代码。 一个w s d l 文档将服务定义为一个网络端点的集合，或者端口的集合。在w s d l 里，端点及消息的抽象定义与它们具体的网络实现和数据格式绑定是分离的。这样就可 以重用这些抽象定义。针对一个特定端口类型的具体协议和数据格式规范构成一个可重 用韵绑定。一个端口定义成网络地址和可重用的绑定的联接，端口的集合定义为服务。 3 3 4u d d i( u n i v e r s a ld i s c o v e r y ， d e s c r i p t i o n ，i n t e g r a t i o n ) u d d i 是在m i c r o s o f t 的d i s c o ( d i s c o v e r yo fw 曲s e r v i c e s ) 和i b m 的a d s ( a d v e n i s 锄e ma n dd i s c o v e r yo f s e r v i c e s ) 的基础上发展而来，它定义在v i l 和s o a p 之 上的一个层次，提供了一种让客户端动态发布和查找w 曲服务的机制。 u d d i 的核心组件是u d d i 商业注册，它使用x m l 文档来描述企业及其w 曲服务。 包含三个部分： ( 1 1 白页( w h i t e p a g e ) ：包括了地址、联系方法和已知的企业标识。 ( 2 ) 黄页( y c l l o wp a g e ) ：包括了基于标准分类法的行业类别。 ( 3 ) 绿页( g r e e np a g e ) ：包括了关于该企业所提供的w 曲服务的技术信息。 借助x m l 和s o a p ，集成和交互的问题将从层次上被简化。x m l 提供了跨平台的 数据编码和组织方法，而s o a p 建立在x m l 之上，定义了一种跨系统平台的信息交换 的简单包装方法。绑定于ht tp 之上的s 0 a p 协议，可以跨语言、跨操作系统进行远 程过程调用( r p c ) ，实现了编程语言和系统平台的无关性。但如果仅仅是l 和s o a p 的话，对于公司间的交流仍存在着巨大的鸿沟。u 叩i 规范在) m l 和s o a p 的基础之 上定义了新的一层，在这一层次，不同企业可以用相同的方法描述自己所能提供的，并 能查询对方所能提供的服务。 第四章基于w e b 服务的远程教育系统的设计与实现 经过前面的分析，我们发现各种与远程教育相关的系统比较分散，没有形成一个完 整的整体。另外，现有的系统在跨平台使用、动态分布式管理和自动维护等方面存在着 严重的不足，给后期维护和升级带来巨大的麻烦，而w e b 服务技术的引入正可以解决 这些问题。本章将介绍基于w 曲服务的远程教育系统的总体结构以及网络题库考试子 系统的具体设计与实现。 4 1 基于v v e b 服务的远程教育系统建模 4 1 1 系统的体系结构 根据教育部颁布的关于现代远程教育系统的体系结构的规范的规定，以及中小学教 学的实际需求，远程教育系统应包含三个子系统：教学支持子系统、系统管理子系统和 教育资源库子系统。其中教学支持子系统包括备课讲授系统、智能导学系统、信息发布 系统、作业管理系统、辅导答疑系统、网络题库考试系统、电子图书系统、交流讨论系 统等模块；系统管理子系统包括系统评价、统计分析、性能管理、安全管理、故障分析、 计费管理等模块：教育资