《模具CADCAECAM课程》网络教学系统的设计与实现

浙江科技学院本科毕业论文浙 江 科 技 学 院本 科 毕 业 论 文 ( 2010 届)题 目 模具CAD/CAE/CAM课程网络教学系统的设计与实现 学 院 机械与汽车工程学院 专 业 材料成型及控制工程 班 级 材料062 学 号 104012026 学生姓名 晏腾云 指导教师 管爱枝 完成日期 2010年6月1日 28模具CAD/CAE/CAM课程网络教学系统的设计与实现学生姓名：晏腾云指导教师：管爱枝浙江科技学院机械学院摘 要基于web的信息技术协作学习环境系统的开发是协作主义学习理论在网络教育中的一种实际应用，通过对模具CAD/CAE/CAM课程学习系统的设计与开发，体现了以学生为中心的协作学习模式，为学习者构建基于网络技术的协作学习环境。学习环境系统运用ASP网络编程和Access数据库技术实现讨论协作、网上课程发布等功能，便于教师和学生操作和交流，成功构建了基于web的协作学习环境。关键词： 模具 CAD/CAE/CAM 网络学习 网络系统CAD/CAE/CAM in Die Design Network Education System Design AbstractThe development of the web based IT collaborative learning environment system is a practice of the collaborative learning theory in education network. By design and development of learning system of CAD/CAE/CAM in Die Design , it embodied the student-centered collaborative learning models, and built a network-based technology collaborative learning environment for learners. The learning environment system by using the technology of Access achieved a lot of functions, discussing and collaborating and so on. The system let teachers and students operate and communicate conveniently and construct the web-based collaborative learning environment successfully.Keywords: CAD/CAE/CAM ; System Design ;Network Education目 录中文摘要I英文摘要II目录.III第一章引言11.1选题的背景与意义：11.1.1 Internet技术介绍11.1.2 技术特点21.2设计原则31.3技术路线4第二章系统的结构功能和模块设计52.1公众界面52.1.1 课程简介52.1.2电子课件52.1.3 教学大纲52.1.4 教学日历62.1.5实验教学62.1.6详细教案62.1.7成果展示62.1.8 视频教程62.2后台界面62.3学生界面8第三章功能设计93.1数据库设计93.2前台功能设计103.2.1首页设计103.2.2 列表页设计123.2.3内容展示页设计143.2.4 其他页面设计163.3底层程序的实现173.3.1数据库连接183.3.2系统安全控制193.3.3系统的界面与数据驱动203.4后台管理设计213.4.1添加内容的功能设计213.4.2 回复学生提问23第四章网络学习系统的应用244.1 协作学习活动244.2 课程集中教学244.3 教学资源共享24第五章结束语25致 谢28第一章 引言1.1 选题的背景与意义：最近几年，网络教育技术以迅雷不及掩耳的速度，在教育行业刮起了一阵狂风。它的兴起让教学人员耳目一新，实现了长期以来的梦想。它的出现无疑是当今计算机技术通向计算机时代的一个非常重要的里程碑。1.1.1 Internet技术介绍Internet是目前世界上最大的计算机互联网络，它遍布全球，将世界各地各种规模的网络连接成一个整体。作为Internet上一种先进的，易于被人们所接受的信息检索手段，World Wide Web(简称WWW)发展十分迅速，成为目前世界上最大的信息资源宝库。据估计，目前Internet上已有上百万个Web站点，其内容范围跨越了教育科研、文化事业、金融、商业、新闻出版、娱乐、体育等各个领域，其用户群十分庞大，因此，建设一个好的Web站点对于一个机构的发展十分重要。近年来，随着网络用户要求的不断提高及计算机科学的迅速发展，特别是数据库技术在Internet中的广泛应用，Web站点向用户提供的服务将越来越丰富。21世纪，社会的高度国际化、信息化使现代教育面临着深刻改变，传统的教育模式也因此受到冲击。以计算机为核心的信息技术必将导致教育教学领域的深刻改变，网络教学、远程教学、教育资源共享的教育新时代正向我们走来，在线系统网络的建设，为建构现代教育新型教学教育模式提供了最理想的教学环境。让学生共享网上教育资源，计算机和网络进行工作、交流和学习，计算机改变了人的教学方式，同时也改变了人的思维方式和学习方式，这是对教育的挑战，也是为教育的改革发展提供了千载难逢的机遇。1.1.2 技术特点多媒体计算机网络是集多媒体的长处于网络的优点于一身，是当今科技发展的结晶，主要有以下几个方面的特点；（1）网络教学过程的交互性，网络教学最大特点是它的实时交互性，实时交互性是指在网络上的各个终端可以即时实施回答，交互的方式有学生和教师之间，学生之间，通过课件还可以有效地获得图、文、声、像并茂的教育信息，师生之间的交互可以获得教师的指导，学生之间的交互可以进行协作学习，这种双向交互活动不仅使学生通过视、听手段获取教学信息，而且它还代表着一种学生所能接受到的、前所未有的兴趣。有课堂学习的过程中，通过交互学生能及时地了解自己的进步与不足，并按要求调整学习，从而极大地提高了学习的质量与效率。（2）网络教学资源的共享性，学生通过网络资源可以共享资源，其中包括硬件的共享和软件的共享，核心是软件的共享，网上资源丰富多彩、图文并茂、形声兼备，学习者在链接或教师指导下，可轻松自如地在知识海洋中冲浪，取之不尽、用之不竭的信息资源，神奇的网络环境，对教育个性化的形成，对学生创造思维的培养，对实现教学过程要素关系的转变，对促进从应试教育向素质教育转轨都将产生重大而深远的影响。（3）多媒体信息的综合性，多媒体网络融超媒体和超文本于一体，集图形、图像、图表、声音、文字于一体，有利于学生多种感官参与认知，促进学生对知识的建构，有利于激发学生兴趣，培养学生的情感，有利于素质教育的实施。（4）教学方式的先进性，传统教学的中心是教师教，网络教学的中心是学生的学，在网络教学中，教学不再是满堂灌，学生的学习应在教师的指导下根据自己的需要进行学生，学生之间也应是自由的，教师的作用主要是组织、调控，并以作业的评价方式帮助学生，至于学生的步调、方式、进度、内容的数量和难易程度等则由学生本人决定。（5）教学目标的多样性。学生的个体差异，如学生的学习方法，学习风格，学习的起点等决定了教学目标的多样性，在传统的“教学流水线”上难以实现因材施教，网络教学克服了这些弊端。多媒体网络课堂教学，带来了许多真实的情境，将生活中五光十色的现象带进了课堂，学生的学习效率将得到提高，有利于学生的身心健康。（6）教学内容的丰富性。网上的教学内容不仅有本校学科教师编制的CAI课件，而且有来自于不同类型，不同地区学校的课件内容，学生通过比较借鉴，选取那些内容结构组织严密的优秀网站或课件进行学习，从而提高单位时间内的学习效率。1.2设计原则运用现代教育技术，实现教学最优化的途径是多种多样的。我们认为建立起一个可操作性强的实际网络教学应用系统，是实现用现代教育技术进行教学整体优化设计进而实现教学最优化的基本条件，也是有效途径。在这方面，我们进行了初步探索，研制开发了“网络教学系统”，提出了应用现代教育技术，优化教学过程的一个新方法。 网络教学系统设计就是在教育最优化理论的指导下，以人为本，以“学”为主体，引用“大教材”的概念和教学设计原理，以计算机技术和网络技术为基础，运用信息传递与视频处理技术，使现代教育媒体与传统教育手段有机结合，建设一套集教学设计和施训、教学评估和管理于一体的完整的教学系统。 网络教学系统设计的原则是： （一）满足多种媒体教学的需要。为使网络教学系统顺利应用于教学，要求它必须具备支持包括教师备课、课堂讲授、模拟训练、学生自学等各个教学环节的功能。为此，在设计系统时，技术上必须解决三个问题：一是大容量教学信息资源(包括视频)的存储、管理；二是教学信息资源(包括视频)的快速查询、实时存取；三是教学信息资源(包括视频)的多路并发，以保证教学信息资源在教学应用中存取方便、运行畅通、实现共享。 （二）具有实用性、可靠性、先进性和经济性。即用户界面简洁、友好，便于教师、学生操作，便于教学各个环节的使用；信息传输差错率小，成功率高，无故障运行时间要长；系统要有足够的带宽和吞吐量，延时和延时变化要小，开放性好，交互能力强，便于扩充、升级；建设系统，要量力而行，力争较高的性能价格比。 （三）统一规划、配置系统的硬、软件。根据教学应用需要，统一规划和配置系统的硬、软件，并尽量减少所用网络协议和机种，便于设备和软件的维护，有利于人员培训，软件开发、交流和移植。1.3技术路线本系统开发环境选定为windows 2003 server 服务器操作系统及 IIS 6.0 + SQL server 2005 数据库服务系统。采用高效率 ASP 语言编写后台程序。采用的技术包括但不限于：ASP后台编程技术，VBScript，java，HTML div+css前台界面控制，JavaScript前台验证，ajax异步传输技术，flv视频压缩，流媒体技术等。采用的软件有 Dreamweaver cs4编码器， flash cs4 动画设计器，fireworks cs4 Photoshop cs4，illustrator CorelDRAW 等图片处理软件。FLV 视频压缩软件等。 采用的开源软件或框架有 jQuery 框架，Extjs，oblog，JAVA Servlet 等第二章 系统的结构功能和模块设计模具CAD/CAE/CAM课程网络教学系统分为公众界面、学生界面和老师界面。学生可以通过公众界面访问大部分信息，学生可以通过学生界面发布提问，收看一些老师添加了权限的文档，老师可以通过教师界面发布学习资料，布置作业，解答学生提问等。2.1公众界面公众界面是内容最多的界面，含有以下几种分类：图2.1 导航功能设计2.1.1 课程简介课程简介包含了本课程的介绍等基本信息。帮助学生更好地了解本课程。清楚学习目标，了解课程的主要学习内容、学习计划。2.1.2电子课件电子课件包含了本课程的所有电子课件，学生可以下载。及时消化课程内容。电子课件包含的多媒体方式，有助于学生更好地提高学习效率。2.1.3 教学大纲教学大纲为本课程的大纲信息，在课程简介的基础上，更好地系统了解课程内容。有助于学生了解自身知识框架。及时调整学习策略。2.1.4 教学日历教学日历是老师对于教学的安排情况，学生可以更系统地了解教学的进程。2.1.5实验教学实践教学在教学中占有非常重要的地位，实验教学将一些实验知识要点多媒体化，让学生更好的理解。2.1.6详细教案详细教案是本课程的详细教学方案，学生可以通过教案了解到更详尽的教学信息。可以弥补课堂上时间短促的不足，增加自主学习的主动性与易用性。2.1.7成果展示成果展示为本课程的教学成果的展示，一方面可以激励学生，另一方面，成功的经验也可以与学生分享。2.1.8 视频教程视频教程为CAD/CAE/CAM等的操作视频教程，操作技巧等等。方面学生的课外学习。巩固软件知识。2.2后台界面后台管理员界面为老师对系统的控制界面，可以添加资料，管理分类，管理资料。管理学生提问等等。图2.2 后台界面截图图2.3 添加资料界面2.3学生界面学生界面为公众界面的扩展，可以访问一些只提供本校学生访问的内容。以及提交问题等等图2.4 提问界面第三章 功能设计3.1数据库设计数据库是整个系统的数据支柱，一个良好的数据库设计，有助于系统程序的开发，清晰的数据库逻辑结构。是系统数据的逻辑基础。本系统的数据库包含以下表：图3.1 数据库表设计文章表字段设计举例：图3.2 文章表字段设计3.2前台功能设计3.2.1首页设计 首页是登录网页的第一个窗口，为了方便用户使用，所有的系统连接都能在首页找到，重要内容都直接调用显示出来。方便查阅。图3.3 首页截图首页的技术实现：首页采用asp+程序+html模板技术。配合数据库的调用，实现界面的显示与内容的控制。部分关键源代码如下：相关链接$leftlinklist$ 文章调用载入中 getData(Ft_inc_indexarticle_xzy.asp,art);$search_right$showcourse1$ 教程调用载入中 getData(Ft_inc_indexcourse_xzy.asp,course);$showcourse2$更多建模素材$indexpic$3.2.2 列表页设计列表页是内容标题的合集，可以方便地检索该板块下的所有内容。图3.4 列表页截图列表页的技术实现列表页采用与首页相同的asp程序+html模板技术。采用的是最新的程序与模板分离，程序与数据分离技术。部分关键源代码如下：文章列表状态文 章 标 题发 表浏览/$artsignimg$arttitle$artdate$artcount$/$artpage$3.2.3内容展示页设计该部分为各文档的详细内容展示：图3.5 内容展示页截图内容展示页的技术实现部分关键源代码：分类导航$nav_art_left$left_pub热点文章$hotart$catandtitle$ 查看方式： 查看： 大字 中字 小字 $arttitle$来源： $artfrom$ 作者：$artposter$ 发表日期： $artdate$ 阅读次数： $artcount$ 查看权限： $userview$artcontent$nav_next_back$【在线答疑】 我要提问 问题列表加载中.$remarklist$ 问题列表加载中.3.2.4 其他页面设计包括出错页面，学生留言界面等。设计的的基本框架都是采用了模板与程序分离，程序与数据分离。这样一个三层的模式。图3.6 网站出错界面其他技术实现示例部分源代码如下：$webname$-错误信息！网站错误信息提示$errmsg$浙江科技学院机械学院  3.3底层程序的实现底层驱动程序，是整个系统的运行基础。其中采用大量的程序代码。本处只做简略说明。底层程序用到的部分文件列表：图 3.7 底层程序用到的部分文件列表3.3.1数据库连接程序需要跟数据库连接，以读出数据库中存储的数据，或者通过程序向数据库写入数据。数据库的连接是网络系统运行的基础。数据库连接代码如下：Option Explicit=文 件 名：Ft_conn.asp=功 能：网站数据库连接及公用过程或函数=On Error Resume Next数据库地址设置，根据相应情况作更改，名称越复杂越好。Dim Conn,ConnStrConst Db=data#v390/feitec#data.asaConnstr=Provider=Microsoft.Jet.OleDb.4.0;Data Source=&Server.Mappath(Db)Set Conn = Server.Createobject(adodb.connection)Conn.open ConnStrIf Err ThenErr.ClearConn.Close:Set Conn=NothingResponse.Write 数据库连接出错，请检查连接字串。:Response.EndEnd IfFunction CloseDatabaseConn.Close:Set Conn=NothingEnd Function3.3.2系统安全控制因为网络是一个开放的系统，理论上说，英特网内任何一台电脑都能够连接到系统。出色的安全保障，是系统稳定的重要前提。本系统，通过自创的检查模块对进出系统的字符排查。降危险降低到最低。并将存在对系统实施攻击行为的IP地址自动锁定并记录。一来防范该主机的继续攻击，二来也留存证据。部分过滤代码如下：Function CheckSql(name,str,attrib,num)Dim founderr,errmsg,sqlnamefounderr=Falseerrmsg=sqlname=namestr=Trim(str)解决26个日文片假名引起显示及搜索错误的问题，替换为空Dim F,iF=array(chr(-23116),chr(-23124),chr(-23122),chr(-23120),chr(-23118),chr(-23114),chr(-23112),chr(-23110),chr(-23099),chr(-23097),chr(-23095),chr(-23075),chr(-23079),chr(-23081),chr(-23085),chr(-23087),chr(-23052),chr(-23076),chr(-23078),chr(-23082),chr(-23084),chr(-23088),chr(-23102),chr(-23104),chr(-23106),chr(-23108)For i=0 To 25str=Replace(str,F(i),)NextIf attrib=1 ThenIf str=  Or str= Or str= Thenstr=Elsestr=Trim(Replace(str,)End IfIf str= Thenfounderr=Trueerrmsg=errmsg+&sqlname&不能为空！ElseIf num0 ThenDim Bword(24) Bword(0)=- 部分代码省略Function RemoveByRegExp(RegExpPattern, sInputStr)Dim objRegExpSet objRegExp = New RegexpobjRegExp.IgnoreCase = TrueobjRegExp.Global = TrueobjRegExp.Pattern = RegExpPatternsInputStr = objRegExp.Replace(sInputStr, )Set objRegExp = Nothing RemoveByRegExp = sInputStrEnd Function锁定ip的技术实现代码如下：If Kill_IP=True ThenSql=Select Sqlin_IP From Ft_SqlIn Where Sqlin_IP=&RequestIp& And kill_ip=TrueSet Rs=Server.Createobject(adodb.recordset)Rs.open Sql,Conn,1,1If Not Rs.Eof ThenResponse.Write alert(你的Ip已经被本系统自动锁定！nn如想访问本站请和管理员联系！管理员邮箱：&webemail&nn &webname&);Response.EndEnd IfRs.Close:Set Rs=NothingEnd If3.3.3系统的界面与数据驱动Dim Sql,Rs,totalcat,k,j,mm,arttitle,istop,artgood,artid,artdate,userview,x_id,x_name,i,signimgpathDim newtitle,Arr_title,catidlist,m,classname,Sql2,Rs2,meta,classid,webstyle,Skin,mb_mainwebstyle=Split(CheckSql(网站界面风格,web_style,1,20),)If Request.Cookies(webname)(Skin)= ThenSkin=CheckSql(风格ID,webstyle(1),0,3)ElseSkin=CheckSql(风格ID,Request.Cookies(webname)(Skin),0,3)End IfSql=Select mb_main From Ft_mb_style Where mb_id=&SkinSet Rs=Server.CreateObject(adodb.recordset)代码部分省略If Not Rs.Eof Thenx_id=x_id&Rs(0)&|x_name=x_name+Rs(1)&|Elsex_id=x_id&catidlist(i)&|x_name=x_name&分类错误|End IfRs.Close:Set Rs=Nothing NextIf (m+1) Mod 20 Then 单数x_id=x_id+0x_name=x_name+热门文章Elsex_id=Left(x_id,Len(x_id)-1)x_name=Left(x_name,Len(x_name)-1)End IfEnd If3.4后台管理设计后台管理是方便老师更改系统内容及回答同学提问的。本系统采用面向对象的程序设计思想。以用户体验为先。后台的使用非常简单。不需要很专业的计算机知识也可以操作:3.4.1添加内容的功能设计 图3.8 后台发布界面截图3.4.2 回复学生提问图3.9 后台回答提问界面第四章 网络学习系统的应用模具CAD/CAE/CAM设计网络学习系统已经在网上正式投入使用，具有一定的实用性。协作学习环境系统可以在以下几个方面应用：协作学习活动、课程集中教学、教学资源共享。 4.1 协作学习活动所有登录学生和教师都可以在协作学习环境系统下进行交流活动。利用系统提供的分组协作策略能够更好的构建协作学习环境，从而达到更好的协作学习效果。系统中的专题话题讨论、班级小组讨论、班级群体讨论以及学习实时交流等模块基于各种协作策略而实现。4.2 课程集中教学教师可以利用协作学习环境系统的教师模块进行在线备课，可以及时的更新包括图文教材、电子教案、视频教材等的教学资源，同时推荐其他教学资料给学习者作为学习参考。在配有网络的多媒体教室环境中，教师可以直接调用教学资源（课件、影像、作品等）进行上课，对学生的作业进行讲评，组织课程测试，以及对讨论组出现的集中问题进行讲解。4.3 教学资源共享合理有效的使用多媒体资料，能充分调动学生的学习积极性，提高学习效率。自学型课件相对于教学型课件来说，对资料的要求更高。要完成一个自学型课件，首先要搜集大量的资料，然后再筛选、归纳、整理。所选文字要求简单明了，通俗易懂。对于图片、视频、声音等资料最好能够原创，从而更加有效的整合到教学内容中，到达教学最优化。第五章 结束语本次毕业设计是本人比较全面的一次系统开发，经过详细的系统设计、应用软件工程、面对对象的程序设计思想，网络编程等相关技术以及模具CAD/CAE/CAM设计课程的基础理论，使理论和实践得以结合，自己在大学四年中所学的知识在实践中得以实现，真正达到了学有所用、学有所长的学习效果，通过这次的系统开发使我对相关技术和专业理论更加熟悉。希望本系统的开发能对以后的实践教学和更深入的研究提供微薄之力。参考文献：1 王春蕾协作学习策略初探J中国电化教育2002/8：21-242 杨红颖、王向阳基于建构主义学习理论的多媒体网络