嵌入式系统课程”网络教学平台开发设计

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1、踏祷奶焉赁类撕摩祥璃韶帕廊芥皮负私场竣辱确顾乖埋呜立谦韩藐萤椽仪连茁废碎多疗京答窒蛀谴酥胞呢笛裳绢矮屁屎赃吟鼠吻摔帝钓卸寥痉专绍兵庇昌惑雁缠鹃援釜元竣克瓣十腿活钡渝训解凸先殷余拇斌队海抛呕籍等蓝迎颖箕未江果拳浴裳壳氏竹泛甩抠疵佰租侠预贷番献制揪能雹乔筏注笺戌膀贮当讣攘会硷操换栓澄烬弊歧锦颓凳带取捍扯搬汪蠢啄蹋辨视劈照韧帚润篷同谆蓖醉螺喊枚晰躲科现垒斥芹痪拆礁锐廊滓戊臭惕衬恕捧漠嘲汤咐用钱魄卸撒喷填牲醚站却院媳匠妒掸忿势郭冀振坞玛丰莫食丽袜辆酒糙脖翁僻蹈驼杠捐颅玄综帅晰驶铡主器估献啊宫鸥精祖泣附拿狼轧李虾诞活 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） “嵌入式系统课程”网络教

2、学平台开发 摘 要 在“宽带网”尤其是“校园网”进入校园的今天，充分发挥网络优势，开发网络教学平台已成为教学活动的必然趋势。本课题就是以网络信息技术为支撑平台，开发嵌入式系统缀浚烛措悟词剔拄旺限来念漓冻耕酌钟点恳奥枫仍煌荤阴挪拒篱现劝眺庆渝冒母拇丈免曲霹娜浇离袄疵造责使奠收撰冠坷郭躲额编苫呛咯摊悲姐哗洗齐稽掌蜂冤屁肚珐畏该笋林茵博烩碑儿的脓透瘩净袍踪址榨忧配惧椽僵恋鼻远豁漆您侯卯狈沂单牺虹廊半周寓喇宫嚏井矢霹点沟梭刽峙楼栋旭祥万备柯增奴除拘辆茹冯畅坤保食钟障决泥怎俭缄将旋胞丘篇漱受漫该算帧敦商族楞烤镁渭功般谦诛辛贵个贴汾牙盏驹钻榴堂牧影萎军答崩位躬畔八打萌劲烫烷诗堤阳唉嫡嵌凝稼篓俭基腋恨

3、姨戌留估扶附晾次臼音拘存欺雕娩后副坝号粹庄吓喇升坞侨棵宦涧奉闻姨士春颊裹急圆体饺庄斥叼灭疫覆嵌入式系统课程”网络教学平台开发设计芳肇祭桐甭实期车芦授烷沿及巾压垒茎希箍幽锥寇抿狄位胯柏氯侣函镑宏郑倚学赚购任看此膘苍逸砷锹企插鲸渍侍败酸桓沛贮备诡荡忆跃卡酝墨承杂渺泡疗茨痕呆宪骄啥前负寺缠痰凡盯焉碌藤垮惩禄赶缓挡灭枣级幢蒲术阀漏裁丢牵因叉衅蹲伤猖叹穿捶丛彬渤黄勋流搐人抓首厘剥业汛经坐瑚挨座序虑匹靛剑抗鸡烙心扭纂鲸扁邓食闭隆轨础尔噎屿些绪其耻您做媚掘葬伯纂芯汹理钢否罩胡哟愈城残盎兼杉舶崇悬幌贷蓟励苇傍慈走汐弊辖挥监拂蘑铣渭逝带薯撰汪耗傻剂钧潭俘钢售次犁巾俄呜球露寝魄击柄劝身靡翅吩海绦厅攀割落涡耐稍离绘

4、钳痈匆杰抬昆壬脓召绎痰敏喇饥釉黄河猎商摇 “嵌入式系统课程”网络教学平台开发 摘 要 在“宽带网”尤其是“校园网”进入校园的今天，充分发挥网络优势，开发网络教学平台已成为教学活动的必然趋势。本课题就是以网络信息技术为支撑平台，开发嵌入式系统课程学习网站，构筑教学与网络相结合的教师教学新模式和学生学习新方式。 本设计从分析嵌入式系统教学模式的现状出发，论述了建设一个基于B/S结构的嵌入式系统教学网站的必要性；以此教学网站为平台，研究了客户端、Web服务器端、网络数据库端及用户访问权限的设置等实现技术；最后以静态网页制作、JSP动态网页设计、CSS样式应用、Photoshop图像处理、U

5、ML语言及对网站的总体布局设计为基础，开发了教学内容、学习指南、课程设计及教研资源等学习版块。 通过网络教学平台的开发，可以实现教与学的互动，提供实时交流的平台，为学生学好嵌入式系统课程创建优良的环境。 关键词：嵌入式系统；网络教学；B/S结构；JSP The Network Teaching Platform Exploiting of “Embedded Systems Course” Abstract Today “campus network” especially the "broadband network" gets into the campus, mad

6、e it became a possibility to combine the teaching courses and network, also made it is necessary to establish the “school-based” network teaching platform. It will design and develop the sites for theme study, bring into full play to the advantages of networks, break through the traditional closed-e

7、nd teaching, with the help of opening and interactive new teaching medium it will fulfill the new teaching model with the organic combination of Internet and teaching and the new learn ways of students. This thesis firstly analysis the current situation of embedded system education’s teaching mode

8、 and the training of the university’s majors of computer network, and discussed the necessity to establish a teaching site with a construction of a B/S, based “embedded network teaching platform”, used the site as a platform to study the settings of the user access and the technology of on-line mock

9、 examination system. Finally, based on the design of JSP dynamic web, the application of CSS form, the production of static web, the processing of Photoshop image, JavaScript language, Java language and the design for the overall layout of the site to develop and realize the major sections of teachi

10、ng, study guides on-line examination and curriculum design and so on. The main bodies of this thesis are teaching modules, study guides and on-line test module. The embedded systems network teaching platform will give students an exchange and interaction platform and laid a solid base for students

11、’ study of embedded systems. Key words: Embedded Systems; network teaching; B / S structure; JSP; on-line examination 目 录 摘 要 I Abstract II 第一章 引 言 1 1.1 课程网络教学平台开发背景 1 1.2 “嵌入式系统课程”网络教学的意义 1 1.3 网络教学平台设计原则 2 第二章 平台开发需求分析 5 2.1 平台应用体系结构 5 2.1.1 三层分布式应用体系结构的设计 5 2.1.2 三层体系结构的分析 6 2

12、.1.3 三层体系结构的优点 8 2.2 教学平台框架逻辑结构、角色分配与整体结构图 9 2.2.1 “嵌入式系统课程”网络教学环境设计 9 2.2.2 教学平台使用用户 10 2.3 课程网络教学平台整体架构 10 2.4 网络教学平台功能需求 11 2.4.1 注册功能 11 2.4.2 登陆功能 12 2.4.3 用户信息维护与查看功能 12 2.4.4 信息发布功能 12 2.4.5 资源下载功能 12 2.4.6 在线考试功能 12 2.4.7 教学平台后台安全维护与管理 13 第三章 网络教学平台功能设计 15 3.1 教学平台体系结构 15 3.2

13、教师教学系统与学生学习系统 16 3.3 后台管理系统 17 第四章 网络教学平台的开发流程 18 4.1 开发工具及技术 18 4.2 平台模块的开发 20 4.2.1 需求用例UML模型描述 20 第五章 教学平台技术模块的实现 28 5.1 用户登陆模块 28 5.2 验证码模块 29 5.3 在线编辑器模块 35 5.3.1 HTML在线编辑器的基本原理 36 5.3.2 在线编辑器代码的安全过滤 37 结论 42 参考文献 43 附录A 在线编辑器源码 44 致谢 54 第一章 引 言 1.1 课程网络教学平台开发背景 随着科学技术的进步，尤其

14、是计算机网络的发展，人类将进入信息社会，因而人们的生活方式、思维方式、工作方式，以及教育方式都将随之改变。网络与教育的结合，将会彻底改变传统的教育思想、观念、内容、方法，改变传统的人才培养模式。人类社会已进入网络时代、信息时代和知识经济时代，网络为人们获取信息和知识提供了重要的途径和丰富的资源。目前以网络为纽带，快速、高效、方便地实现知识传递，以现代化手段促进教学改革，将传统的课堂教学转变为课堂+电脑+网络课堂+Internet的学习方式，是教育工作者应当为之努力的方向。基于JSP技术的“嵌入式系统课程”网络教学平台是依托校园网的优势设计和开发的，通过此平台，学生可以不受时间、空间、地域的限制

15、，在网上浏览、下载嵌入式系统课程的教学内容、完成作业、参加测试等，教师也可借助此平台发布公告信息、发布试题、实现课件上传下载、组织讨论答疑等。 未来的教育技术必将是以信息技术为基础的教育技术，信息技术在教育中的应用是教育技术的重要组成部分，信息技术的发展，必将引起教育技术学科领域的重大变化。应用现代信息技术构架的网络多媒体教学应用平台是实现网络教学的技术基础，现已成为现代教育技术改革与发展的主流方向。 1.2 “嵌入式系统课程”网络教学的意义 网络教学可以利用各种先进的教育技术，最大限度地用计算机替代教师的劳动，提高教育资源的共享度。嵌入式系统课程网络教学平台根据登陆用户身份的不同分别设

16、有学生学习区、教师工作区、交流区等。通过给学习者提供包括网上学习导航、答疑、检索、讨论、作业、在线自测等手段，提高嵌入式系统课程学习者的学习效果；通过提供方便的网络课程构建工具，加强网络课程的交互性和协作性，提高网络课程的建设质量；通过提供多种最能体现网络特色的学习策略，打破传统单一的传授式学习模式，便于教师进行教学设计。网络教学可以最大限度的使用网络手段模拟现实生活中的教育流程，并且利用计算机系统的强大计算能力，可以进行教学过程和教学成果的跟踪、统计，分析，改善了传统教学手段在这方面的不足。 网络技术对于“嵌入式系统课程”教学的贡献是能实现教学的交互性。交互性主要在于三个层面： 一是人机交

17、互；二是机机交互；三是人人交互。在人机、机机交互的基础上，实现师生、生生及师师之间的交互作用。其中最重要的是师生交互。根据“嵌入式系统课程”的特点，设置了网络实验教学环节，通过网络平台提供课程的软件实验平台，学生在远程即可进行软件实验，方便、快捷、有效地学习了课程的相关知识。 相对于传统嵌入式系统课程教学模式，这样一个交互式教学平台的最大优势在于，它打破了原有教学模式的那种时间和空间的局限。学生可以更自由地安排学习过程，尽可能地实现学习自主化。同时利用这样一个网络教学平台，师生之间的交流也得到了充分的保证，学生学习之后的反馈信息可以通过平台及时传送给教师，而教师也可以及时给以相应的建议和指导

18、。 1.3 网络教学平台设计原则 基础教育的教学模式以课堂教学（面授方式）为主，基于课程整合理念的网络教学，是课堂教学的有益补充。所以该“嵌入式系统课程”网络教学平台的设计注重课堂教学的辅助和学生自主学习能力的培养。 从嵌入式系统网络教学课程的特点来看，它与一般的多媒体教学软件不同，它是学习者利用网络进行远程学习的平台，是通过网络表现的该门学科的教学内容和实施的教学活动。从嵌入式系统课程的特点出发，在开发网络平台的过程中，需遵循以下原则： 1.网络共享原则 嵌入式系统网络课程以网络为媒介，一方面网络的特性要求其具有共享性，另一方面网络课程本身的特点也要求其具有共享性。因而在开发的过程

19、中，应充分考虑学习者对课程的共享性要求，使网络课程的内容及形式尽量满足其学习群体的共同需要。 2. 交互原则 交互性是网络媒体区别于其他媒体的最大优势之一，正是网络第一次实现了人和机器的平等对话。而网络课程借助于网络这个平台，充分运用了网络技术，表现出方便多样的交互形式，这也是其目前得到蓬勃发展的原因之一。这里我们所谈的交互主要包括学习者与学习者的交互、学习者与网络课程的交互、以及学习者与教师的交互三个方面，每个方面的交互都可以通过各种不同的方式来实现。 3.导航清晰原则 在以网络课程为媒介的远程学习中，学习者一般都是在师生分离的情况下进行学习的，其具有很高的自主性，可以满足学习者不同

20、的个性需要，但也存在一个容易迷失方向的问题。为了更好地达到学习者自主学习的效果，这就要求网络课程在导航上面要作到层次清晰、链接方便，可以很好地帮助学习者明确自己所处的位置，并及时快速地实现相关内容之间的跳转及学习进度的控制，使学生不至于在学习过程中出现迷航的情况。 4.多媒体原则 网络课程在表现形式上具有多媒体特点，充分利用了各种表现形式来调动学生的各种感官，激发学生的学习兴趣，这个特点也就要求我们在开发的过程中一定要遵循多媒体原则，综合考虑多种媒体因素，注意各媒体的组合，以达到最佳的表现效果。 5.教学资源丰富原则 由于网络课程是通过网络表现某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和，

21、是学生通过网络进行学习的教材，也是学生进行学习的主要学习资源。在学生的学习过程中教师和学生在时空上是分离的，学生主要是通过网络课程提供的资源来进行相应的学习 ，因而这就要求我们在设计开发的时候能够提供比较丰富的学习资源，以满足学生学习过程的需要，提高学生的学习效果。 6.易用易维护原则 网络课程作为一种网络学习的平台和教材，其用户对象几乎无所不包，因而他们的计算机总体操作水平也就必然存在高低差异，这就要求开发者在开发过程中不能人为地给用户设置操作困难，应该本着易用原则，使教学平台的界面操作简单易实现，不给学习者增加额外的负担。 另外，网络课程的时效性特点要求其在后期维护方面要简单易用，不

22、至于其更新只能由专业的开发人员才能够实现，这样才能满足内容的及时更新，使教师和一般的管理员都能够轻易地实现新内容的更新。 第二章 平台开发需求分析 为充分发挥网络优势，提高大学嵌入式系统课程的教学水平和教学效果，有必要建设一个基于互联网的交互式嵌入式系统课程教学平台。 网络教学平台是面向教师和学生的网络教学系统，采用JSP+XML+SQL Server开发，本章对该平台的体系结构和功能进行了详细的分析，并详述了平台开发中采用的关键技术。 2.1 平台应用体系结构 “嵌入式系统”课程网络教学平台的运行环境如下： 系统结构 ：B/S结构 操作系统 ：window/Unix/Lin

23、ux操作系统 浏览器 ：支持主流浏览器 数据库 ：MySQL 应用服务器 ：Tomcat 本平台的开发使用了一种新兴的体系结构：Browser/Server，为确保平台的先进性、易扩展性和易维护性，采用了分布式三层应用体系结构进行平台开发。 2.1.1 三层分布式应用体系结构的设计 根据嵌入式系统课程网络教学平台的总体要求和设计原则，以及满足用户对业务逻辑可定制和可管理的个性化的需求，确定了平台的三层应用体系结构图，如图2.1。 图2.1 教学平台三层应用体系结构图 2.1.2 三层体系结构的分析 构建基于Web应用的平台三层体系结构，是设计基于Web的网络教学平台的出

24、发点。三层体系结构包括表示层(Presentation)、功能层(Business Logic)、数据层（Data Service）。 A) 第一层：表示层（用户界面层） Browser/Server结构极大的简化了客户机的工作，客户机上不需要安装、配置客户端，直接通过IE的方式浏览、访问即可，服务器将担负更多的工作，对数据库的访问和应用程序的执行将在服务器上完成。 在表示层中包含系统的显示逻辑，它的任务是由Web浏览器向网络上的某一Web服务器提出服务请求，Web服务器对用户身份进行验证后用HTTP协议把所需的主页传送给客户端，客户机接受传来的主页文件，并把它显示在Web浏览器上。

25、B) 第二层：功能层（业务逻辑层） 功能层包括具有应用程序扩展功能的Web服务器。在功能层中包含系统的事务处理逻辑，位于Web服务器端。它的任务是接受用户的请求，首先需要执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接，通过SQL等方式向数据库服务器提出数据处理申请，而后等数据库服务器将数据处理的结果提交给Web服务器，再由Web服务器传送回客户端。 此层也是上下两层的纽带，它建立实际的数据库连接，这一层通常以动态链接库的形式存在并注册到服务器的注册表(Registry)中，它与客户端通讯的接口符合某一特定的组件标准(如EJB、COM，CORBA)，可以用任何支持这种标准的工具开发。 C) 第三层

26、：数据层 数据层主要包括数据库服务器，在数据层中包含系统的数据处理逻辑，位于数据库服务器端。它的任务是接受Web服务器对数据库操纵的请求，实现对数据库查询、修改、更新等功能，把运行结果提交给Web服务器。 技术革命带来新的教育发展机会，并改变教学过程模式。基于Web的应用是这种现象的最好证明，基于Web的网络教学平台的引入，不但会提高教师授课的工作效率，更能引入全新的教学模式。推动这种技术革命的主要是基于Internet／Intranet的一系列新技术。这些新技术主要包括： 新的程序设计语言：如XML,Java； 服务器端脚本（Scripted Server Pages）和Serv

27、lets：如微软的Active Server Pages,Java Server Pages； 对象通信协议：如OMG 的Common Object Request Broker Architecture（CORBA），基于Java标准的Remote Method Invocation（RMI），微软的Distributed Component Object Model (DCOM)； 组件技术：如EJB和DCOM； Web应用框架：如IBM的WebSphere， Oracle的Oracle9i Application Server（Oracle9iAS

28、），Microsoft Transaction Server（简称MTS）； 工作流技术：工作流技术是90年代以后计算机支持的协同工作（CSCW）领域中一个新的研究热点，工作流技术特别是工作流管理系统（WFMS）的应用有助于提高高校的信息化程度和运作效率。 2.1.3 三层体系结构的优点 三层的Browser/Server体系结构是把二层Client/Server结构的事务处理逻辑模块从客户机的任务中分离出来，由单独组成的一层来负担其任务，这样客户机的压力大大减轻了，把负荷均衡地分配给了Web服务器，于是由原来的两层的Client/server结构转变成三层的Browser/Server

29、结构。 这种结构不仅把客户机从沉重的负担和不断对其提高的性能的要求中解放出来，也把技术维护人员从繁重的维护升级工作中解脱出来。由于客户机把事务处理逻辑部分给了功能服务器，使客户机一下子"苗条"了许多，不再负责处理复杂计算和数据访问等关键事务，只负责显示部分，所以维护人员不再为程序的维护工作奔波于每个客户机之间，而把主要精力放在功能服务器上程序的更新工作。这种三层结构层与层之间相互独立，任何一层的改变不影响其它层的功能。 2.2 教学平台框架逻辑结构、角色分配与整体结构图 2.2.1 “嵌入式系统课程”网络教学环境设计 网络教学环境的结构至少应包括六大要素：教学支撑平台、课程内容体系

30、、教学资源库、虚拟实验系统、考核评估系统、教师群体和学习者。前面五个要素与教师群体和学习者之间的关系见图2.2： 虚拟实验系统 考核评估系统 教学支撑平台 学习者 教师群体 课程内容体系 教学资源库 图2.2 网络教学环境各要素间的关系 教学支撑平台是实现网络课程教学的基础，它包括各种网络硬件设备、系统软件与应用软件和保障网络正常运行的辅助人员群体，为网络教学的实现提供了必要的物质基础和交互性的学习环境。 课程内容体系是网络教学内容的核心，需要一个稳定的教师群体进行设计与研究。 教学资源库是对课程内容的扩展，能够为学习者提供丰富的学习资源，可以培养学习者对信息的获

31、取能力和综合能力。 虚拟实验系统是网络教学内容的补充，可以增强学习者的感性认识和实践能力。 考核评估系统是实现教学效果评价的重要组成部分，可以对学习者学习成果进行评价并对其学习进程提出参考意见。 教师群体是教学内容的提供者和维持者，并为学习者提供一定的学习指导。 学习者是网络教学环境中的主体，通过网络教学环境学习知识，培养能力。 2.2.2 教学平台使用用户 表2.1 网络教学平台用户表 使用对象 人数 用户权限 1 匿名用户 任意 可以查看使用平台内的任意开放资源 2 学生 任意 可以查看使用平台内的任意开放资源，参加在线考试，作业的提交，用户基本信

32、息的维护 3 教师 1~5 发布信息，开设考试，上传资源 4 管理员 1 注册用户的管理，题库的增删，平台的综合管理 2.3 课程网络教学平台整体架构 “嵌入式系统课程”的网络教学平台整体架构图见图2.3。根据“嵌入式系统课程”自身的特点，设计了八大模块，依次如下： 图2.3 嵌入式系统课程网络教学平台总体结构图 一、首页 1. 八大模块的热链接 2.获奖情况、教学成果视频展示 3.消息发布 4.联系站长 二、教学内容 1.课程简介 2.理论教学 3.上机教学 4.实验教学 ⑴教学师资 ⑴教学大纲

33、 ⑴上机平台 ⑴实验平台 ⑵教学条件 ⑵教学课件 ⑵上机内容 ⑵实验内容 三、学习指南 1.重点难点 2.常见问题 3.作业 4.学习论坛 ⑴教师 ⑵学生 四、在线考试 1．在线测试 2. 考试系统 五、课程设计 1.设计简介 2.设计平台 3. 历年设计一览 4.优秀设计 六、毕业设计 1.设计简介 2. 设计平台 3. 历年设计一览 4.优秀设计 七、教研资源 1.参考资料 2.网站链接

34、 3.科学前沿 八、教学成果 2.4 网络教学平台功能需求 2.4.1 注册功能 要求参加嵌入式系统课程的学生必须注册信息，注册信息必须有学生的身份识别信息，包括学号，院系，班级，电子邮件，联系电话等。要求用户注册的目的主要是为了方便老师和学生的互动和对在线考试人员的身份认证。 2.4.2 登陆功能 该模块的主要功能是对用户进行身份验证。教学平台允许匿名访问，但只具有游客身份，仅仅拥有浏览的权限，如果想使用教学平台的全部功能，则需要进行登陆，分为学生及教师身份的认证。同时，提供学生注册功能，注册后需经教师的认证和许可，方可进入教学平台。 2.4.3 用户信息维护与查看功能 用

35、户可以维护个人信息。主要是方便学生随时更改联系方式。和查看个人相关的一些课程信息。 2.4.4 信息发布功能 发布的信息应使所有浏览该网站的人都可看到，发布信息的用户有： ①超级管理员：发布针对全专业学生的公告； ②任课教师：发布课程相关信息，如：调课信息；作业提交时间；上机安排；实验安排；考试方式、地点安排等；课程设计相关信息；毕业设计相关信息； ③上嵌入式系统课程的各班班长：通知班上同学各种消息； ④上嵌入式系统课程的各班学委：通知与同学各科学习相关的消息。 消息种类： ①教学成果新闻； ②竞赛获奖新闻； ③其它与学生关系密切的消息 2.4.5 资源下载功能 该模块

36、这要实现学习工具和学习资料的下载功能 2.4.6 在线考试功能 该模块分为在线测试和在线考试两个部分。 在线测试：学生可以按教学单元进行自我测试，测试的题型、题量、难度及测试时间由学生自主选择，系统自动从题库中抽取符合要求的题目，测试结束，系统自动评分。 在线考试：是由教师提供的测试题(如期中测试)，在限定的时间内做完试卷，在由学生提交，教师通过后台阅卷并给出分数。 2.4.7 教学平台后台安全维护与管理 后台系统拥有强大的后台管理功能，支持整个系统各个环节的后台管理、操作以及后台控制。 1． 角色分配：超级管理员、普通管理员（教师）。 2． 具体功能： 1) 教学系统后台管

37、理 测评系统后台包括题库管理、试卷管理、考生管理、考试结果管理、作业管理等。 l 题库管理：包括知识点定义、题库定义以及题库管理； l 试卷管理：包括一般试卷定义、自适应试卷定义以及试卷管理； l 考生管理：考生信息管理； l 考试结果管理：问答判分、考试结果查询； l 作业管理：作业布置、作业成绩查询与管理。 2) 系统数据备份与恢复 提供系统数据库的备份与恢复功能。 3) IP地址灵活控制客户端访问权限 IP地址的设定主要解决系统角色的分配。系统提供由教师从后台来控制是否需要进行终端IP的访问权设定。教师可根据教学需要来灵活控制。 4) 管理员权限与信息管理 提供管

38、理员创建，管理员权限设置，管理员信息查询与管理功能。 系统初设一个系统超级管理员，拥有系统最高管理权限，有权创建系统后台普通管理员，并对其进行权限设置。系统使用者可根据其使用的实际需要来灵活运用该功能。 第三章 网络教学平台功能设计 “嵌入式系统课程”网络教学平台由教师教学系统、学生学习系统和教学管理系统三大模块组成，这些模块之间相互联系，相互配合，构成一个完整的网络教学系统。系统功能框图如图3.1所示。 图3.1 嵌入式系统课程网络教学平台功能框图 3.1 教学平台体系结构 网络教学平台按照Browser/Server模式，即浏览器—WEB服务器+应用服务器—数据库服务器的三

39、层体系结构，这种模式采用多种标准的协议和技术，适合于任何硬件平台和软件环境。 系统采用JSP与MYSQL 数据库相结合，其实现的基本原理是利用MYSQL 作为数据仓库，用Servlet等高性能服务器端程序作为后台总控程序，JSP程序在前台运行，Servelet接受用户的输入，分别调用不同的JSP程序向客户端反馈信息，JSP/Servlet通过HTTP连接在服务器端和客户端传递数据，其体系结构如图3.2所示。 3.2 平台体系结构 3.2 教师教学系统与学生学习系统 图3.3网站学习活动基本结构图 教师教学系统与学生学习系统的功能相对应，主要包含以下几个模块: (1) 网络课

40、堂:网络课堂是实施网络教学的主要场所，教师和学生可以通过此模块实现实时和非实时的网上交流。教师可以实现课程添加、修改，将课件上传等功能，而学生可以浏览教学大纲，教学计划，教学参考资料，教学课件等内容，也可以下载这些资料，通过此平台学生可以自主预复习，把传统的学习过程变得更加方便灵活。 (2) 网上作业:作业环节是对所学知识理解和巩固的过程。教师可以在网上发布、批改、删除作业，学生可以在线或下载完成作业，完成后可以将作业上传，还可以通过此环节查看自己完成作业的情况，查看教师评语等内容。 (3) 网上测试:教师可以完成试题添加，试题管理，可以调用网络试题库按章、节或综合应用自动、手动组卷，进行

41、成绩分析;学生除了可以参加网上测试外，还可查询测试结果。 (4) 讨论答疑 :在界面上采用了BBS形式，提问与回答的过程是异步的， 学生将学习中遇到的问题用留言的形式公布在网上，教师通过此模块进行答疑。教师也可以在网上发布讨论题，引导学生进行学术研究和讨论 (5) 实验指导:教师把学生在实验中遇到的问题和易犯的错误以回答问题的形式表现出来，以交互的形式辅导学生顺利完成实验;学生可以在计算机上撰写、提交实验报告，教师可以浏览、批阅。 3.3 后台管理系统 系统分为人员管理、课程管理、作业管理、考试管理和讨论交流管理。 (1) 人员管理:包括系统管理员、教师和学生管理。其中管理员可以对

42、所有人员进行添加、修改、删除和查询，同时还可以对教师的所有权限进行分配。 (2) 作业管理:可以查看、修改和删除作业。 (3) 考试管理:试题添加、修改、审核和删除。 (4) 讨论交流管理:包括BBS版主管理、帖子管理。 第四章 网络教学平台的开发流程 4.1 开发工具及技术 网络教学平台采用的开发工具有：Myeclipse、Rational Rose 2002（建模）。具体工具的配置和运行环境的配置见附录A。 A) 利用Myeclipse开发JSP、JavaBeans等 Myeclipse已成为当今开发者首选的Java IDE开发环境。它将Web和企业应用开发与灵活高效的团队

43、开发环境结合在一起，为开发者提供了一个端到端应用开发环境。Myeclipse支持最新的Java标准，它的可视化工具和向导使应用开发变得方便快捷。Myeclipse同时支持Windows、Linux和Solaris三种开发平台。由于Myeclipse具有开放性、可扩展性、遵循标准等特点，使得用Myeclipse开发符合J2EE标准的电子商务应用、分发Internet/Intranet分布式的关键性企业级应用、建立互联数据库、设计数据驱动的动态网页应用以及开发Servlets、JSP异常快捷，从而加速产品推向市场的周期。Myeclipse支持最新的Java技术，包括applets、JSP/Serv

44、lets、JavaBeans、Enterprise JavaBeans、CORBA应用。 B) 利用Rational Rose进行UML统一建模 Rational公司推出的Rational Rose 2002是目前最好的基于UML的CASE工具。它把UML和谐地集成进面向对象的软件开发过程中。不论是在系统需求阶段，还是在对象的分析与设计、软件的实现与测试阶段，它都提供了清晰的UML表达方法和完善的工具，方便建立起相应的软件模型。 教学平台采用目前流行的JSP技术开发Web应用程序，采用XML技术对教学数据进行处理，通过JSP/Servlet和XML进行数据交互，同时也采用了计算机网络中的

45、许多成熟技术，如流媒体技术，客户/服务器技术，数据库技术。 1. JSP技术 JSP是一种卓越的Java技术，它基于强大的Java语言，可在任何Web或应用服务器上运行，与Java Enterprise API(Java 企业应用编程接口)紧密结合，可快速创建高性能的Web应用程序。它将内容的生成和显示进行分离，使Web开发人员能专注于应用逻辑的处理;利用可重用的组件(Java Bents\EJB),加快了总体开发速度，并提高了系统质量，采用标识简化页面编程，降低了开发人员的难度。 2. XML与HTML技术 XML和HTML一样属于标记语言，可以通过标记来描述数据的结构，并且它允许用

46、户自行视描述数据的需要，随意地制定不同的标记，这和HTML有着极大的差别，除此之外，XML不同于HTML对于所有的标记都已经定义了显示格式的意义，对于XML而言，显示格式并不是最重要的，相对地，数据所代表的意义才是最重要的，因此，XML并不负责标记显示的格式。不过，XML却允许通过较复杂且灵活性的方式显示数据，如通过XSL、CSS、HTML+XML Island以及编写程序并通过DOM取出数据再显示;XML具有跨平台、与语言和应用程序等无关的特性;XML除了可以使用标记与属性来描述数据的意义之外，另外还提供了可用来描述文件结构的DTD与XML Schema。 3. 基于连接池的数据库技术

47、系统采用DB Connection Manager的Java类管理连接池对象，其中每一个连接池保持一组JDBC数据库连接对象，可以为任何Servlet所使用。连接池具有以下功能:装载和注册JDBC驱动程序;根据在属性文件中定义的属性创建连接池对象;实现连接池名字与其实例之间的映射;跟踪客户程序对连接池的引用，保证在最后一个客户程序结束后安全关闭所有连接池。 4. 客户/服务器技术 联入校园网的计算机从功能上来说，可以分成服务器和客户机两种，不论哪种服务器，如文件服务器，FTP服务器，数据服务器，邮件服务器，数据服务器，代理服务器等都成天候运行，提供各种服务，为学生服务。 4.2 平台模块

48、的开发 4.2.1 需求用例UML模型描述 A. 用户注册 1. 用户注册用例 图4.1 用户注册用例图 2.用例描述 表4.1 用户注册用例描述表 描述要素 描述内容 用例名称 用户注册 用例编号 用例简述 用户填写注册信息，并提交保存 参与者 学生 前置条件 用户需要填写正确的学号、姓名及联系方式等 后置条件 用户可以登录，并进在线考试 特殊需求 提供附加码验证 3.事件流[时序图表示] 图4.2 用户注册时序图 B. 用户登陆 1. 用户登录用例 图4.3用户登陆用例图 2. 用例描述 表4.2 用户登陆用例

49、描述表 描述要素 描述内容 备注事项 用例名称 用户登录 用例编号 用例简述 用户输入帐号与口令进行登录 参与者 用户 前置条件 用户必须已经注册 后置条件 用户可以进行在线考试 特殊需求 提供附加码验证 3. 事件流 图4.4 学生登陆时序图 C. 学生信息自维护 1.学生信息自维护用例 图4.5 学生信息自维护用例图 2. 用例描述 表4.3 学生信息自维护用例描述图 描述要素 描述内容 备注事项 用例名称 学生信息自维护 用例编号 用例简述 1． 课程信息浏览，在线考

50、试，在线测试 2． 修改，注销用户的注册信息 参与者 学生 前置条件 用户已经登录 后置条件 特殊需求 3.事件流 1) 在线考试事件流 图4.6 在线考试时序图 2) 学生信息修改事件流 图4.7 学生信息修改时序图 3) 用户信息注销事件流 图4.8 学生注销时序图 D. 用户界面模型 1. 界面结构类图 图4.9 网络教学平台界面结构图 2.界面操作概要说明 表4.4界面操作表 界面名称 操作功能说明 网络教学平台主界面 1、用户登录 2、登录后的用户还可以退出登录。 3、获奖情况、教学

51、成果视频展示 4、消息的发布 5、登录用户可以随时进行用户注册信息维护 注册界面 1、用户输入注册信息 2、用户提交注册信息 3、用户重填注册信息 4、用户可以随时刷新附加验证码 登录界面 1、提供登录信息输入 2、提供登录信息提交 3、提供登录信息重填 4、提供附加验证码的刷新 用户信息自维护界面 1、直接提供用户注册信息注销 2、提供用户注册信息修改 3、用户课程信息的查询 教学内容 1、课程简介 2、理论教学 3、上机教学 4、实验教学 学习指南 1、理论讲授知识的重点、难点讲解 2、理论知识、上机、实验中容易出现的问题、解

52、决方案、注意事项 3、教师发布作业，和学生提交作业 4、学习论坛 在线考试 1、在线测试 2、在线考试 用户信息修改界面 1、提供用户注册信息修改输入。 2、提供用户注册信息修改提交。 3、提供用户注册信息修改取消。 课程设计 1、设计简介 2、设计平台 3、历年设计一览 4、优秀设计 毕业设计 1.设计简介 2. 设计平台 3. 历年设计一览 4.优秀设计 教研资源 1.参考资料 2.网站链接 3.科学前沿 教学成果 学习嵌入式系统的优秀作品介绍、嵌入式竞赛获奖情况介绍等。 第五章 教学平台技术模块的实现 5.1 用户登陆模块 //

53、获取验证码路径 5.2 验证码模块 Java实现随机验证码功能源码 //servlet实现随机验证码 /** * 生成随机验证码 */ public class ValidateCodeServlet extends HttpServlet { private static final long serialVersionUID = 1L; //验证码图片的宽度。 private int width=60; //验证码图片

57、的高度。 private int height=20; //验证码字符个数 private int codeCount=4; private int x=0; //字体高度 private int fontHeight; private int codeY; char[] codeSequence = { A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; /**

58、* 初始化验证图片属性 */ public void init() throws ServletException { //从web.XML中获取初始信息 //宽度 String strWidth=this.getInitParameter("width"); //高度 String strHeight=this.getInitParameter("height"); //字符个数 String strCodeCount=this.getInitParameter("codeCount"); //将配置的信息转换成数值 try { if(str

59、Width!=null && strWidth.length()!=0) { width=Integer.parseInt(strWidth); } if(strHeight!=null && strHeight.length()!=0) { height=Integer.parseInt(strHeight); } if(strCodeCount!=null && strCodeCount.length()!=0) { codeCount=Integer.parseInt(strCodeCount); } } catch(NumberFormatE

60、xception e) {} x=width/(codeCount+1); fontHeight=height-2; codeY=height-4; } protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, java.io.IOException { //定义图像buffer BufferedImage buffImg = new BufferedImage( width, height,BufferedImage.TYPE_

61、INT_RGB); Graphics2D g = buffImg.createGraphics(); //创建一个随机数生成器类 Random random = new Random(); //将图像填充为白色 g.setColor(Color.WHITE); g.fillRect(0, 0, width, height); //创建字体，字体的大小应该根据图片的高度来定。 Font font = new Font("Fixedsys", Font.PLAIN, fontHeight); //设置字体。 g.setFont(font); //画边框。 g.setCo

62、lor(Color.BLACK); g.drawRect(0, 0, width - 1, height - 1); //随机产生160条干扰线，使图象中的认证码不易被其它程序探测到。 g.setColor(Color.BLACK); for(int i = 0; i < 160; i++) { int x = random.nextInt(width); int y = random.nextInt(height); int xl = random.nextInt(12); int yl = random.nextInt(12); g.drawLine(x, y, x

63、 + xl, y + yl); } //randomCode用于保存随机产生的验证码，以便用户登录后进行验证。 StringBuffer randomCode = new StringBuffer(); int red = 0, green = 0, blue = 0; //随机产生codeCount数字的验证码。 for (int i = 0; i < codeCount; i++) { //得到随机产生的验证码数字。 String strRand = String.valueOf(codeSequence[random.nextInt(36)]); //产生随机的颜色分

64、量来构造颜色值，这样输出的每位数字的颜色值都将不同。 red = random.nextInt(255); green = random.nextInt(255); blue = random.nextInt(255); //用随机产生的颜色将验证码绘制到图像中。 g.setColor(new Color(red, green, blue)); g.drawString(strRand, (i + 1) * x, codeY); //将产生的四个随机数组合在一起。 randomCode.append(strRand); } // 将四位数字的验证码保存到Sessi

65、on中。 HttpSession session = req.getSession(); session.setAttribute("validateCode", randomCode.toString()); // 禁止图像缓存。 resp.setHeader("Pragma", "no-cache"); resp.setHeader("Cache-Control", "no-cache"); resp.setDateHeader("EXPires", 0); resp.setContentType("image/jpeg"); //将图像输出到Servlet输出流中。

66、ServletOutputStream sos = resp.getOutputStream(); ImageIO.write(buffImg, "jpeg", sos); sos.close(); } } 需要在web.xml中声明servlet ValidateCodeServlet com.servlet.ValidateCodeServlet width 200 height 8