增加网上课程的交互性练习及测试功能

增加网上课程的交互性练习及测试功能 计算机与现代化 2003年第3期JISUANJIYUXIANDAIHUA总第91期 文章编号:1006-2475(2003)03-0044-04 增加网上课程的交互性练习及测试功能 潘卫东 (江苏广播电视大学,江苏南京210013) 摘要:研究利用JSP技术增加网上课程的交互性练习及测试功能,使学习者在学习 过程中能随时检测对所学知识的理 解及掌握情况,从而及时调整学习策略和进度,叙述了实现方法及主要的实现技 术. 关键词:网上课程;交互练习及测试;JSP技术;数据库 中图分类号:G434文献标识码:A DevelopingtheFacilityofInteractiveExercisesandTestsinaWeb-basedCourse PANWei-dong (JiangsuRadio&"IVUniversity,Nanjing210013,Claim) Ab翻 嘲:InvestigatestheissueabouthowtodevelopthefacilityofinteractiveexercisesandtestsinaWeb-basedcoursebytheJSPtech- niques.IeameIsCallusethisfacilitytodoexemisesandtestsduringtheironlinelearning,andbasedOiltheresultsoftheexercisesand teststheyCall删 theirstudystrategy.rI1lepaperdescribestheimplementationandthemaintechnologiesrelatedtotheimplementation. Keywords:Web-basedc0urse:interactiveexercisesandtests;JSPtechniques;database 0引言这些问题的回答. 近年来,基于WWW技术的网上教学得到了极为 广泛的重视和迅速的发展,已成为一种应用前景极为 广阔的远程教育形式.然而,目前很多采用这种形式 教学的网上课程一般只能以Web页的形式展示教学 内容,学习者只能通过超文本Web页浏览多媒体教 学内容,还不能在学习过程中联机进行交互练习和测 试.事实上,联机练习及测试是十分重要的人机交互 形式,通过这种交互,学习者可以随时检测对所学知 识的理解及掌握情况,从而及时调整学习的策略和进 度.因此,在一个功能比较完善的网上教学系统中, 提供给学习者在学习过程中进行交互练习和测试是 一 个不可或缺的功能. 怎样在已有的以Wleb页形式展示教学内容的基 础上,增加交互性练习和测试的功能,使其构成一个 比较实用的网上教学系统,特别是,如何在增加交互 性练习和测试功能时,尽可能地不修改已有的展示教 学内容的Web页,但又保证练习和测试题与Web页 上展示的知识点之间的紧密联系.本文我们对 1系统分析与 一 般而言,网上教学系统提供交互性练习及测试 功能可以有三种实现.一种是在系统中设置一 个与教学内容展示子系统位于相同层次的子系统实 现交互性练习及测试.另一种是将交互性练习及测 试的功能与教学内容的展示融为一体,在展示教学内 容的web页上设置练习及测试题.第三种方案折中 了前两种方案,以章,节,目为单位设置练习及测试 题,即让学习者在学完一章,节,目后进行练习和测 试. 我们面临的任务是,在已有的教学内容展示功能 的基础上增加交互性练习及测试的功能.第一种方 案似乎是最直接的选择,即设计一个专门用于实现交 互性练习及测试的子系统,然后再设置一个总控b 页,实现教学内容展示子系统与交互性练习及测试子 系统之间的联系.然而,这一方案的最大问题是交互 性练习及测试与教学内容的展示之间的联系不紧密. 主要表现在两个方面:第一,学习者在学习过程中如 收稿日期:2002-08.14 作者简介:潘卫东(1957.),男,江苏姜堰人,江苏广播电视大学计算机系副教授,硕士, 研究方向:计算机应用. 20O3年第3期潘卫东:增加网上课程的交互性练习及测试功能45 果要进行练习和测试,需要逐层退至总控Web页,才 能进入练习及测试子系统;第二,练习和测试的题目 很难与Web页上展示的知识点发生直接与紧密的联 系.一个可能的解决方案是修改已有的展示教学内 容的Web页,例如,在其上增加按钮使学习者能直接 进入练习及测试子系统.然而,修改已有的Web页 需要大量的工作量. 我们以"交互练习和测试应该与教学内容的展示 紧密结合在一起,以便学习者在学习过程中能随时方 便地检测对所学知识点的理解与掌握情况"为原则, 综合考虑系统的通用性,安全性,可移植性,可维护性 和可扩充性,同时为了尽可能地减少开发工作量,缩 短开发周期,采用下面的设计方案: (1)通过Web页实现教学内容展示与交互性练 习及测试的有机连接,使学习者在学习任一展示教学 内容的Web页时,均可进行与该Web页展示知识点 相关的练习和测试.结束练习和测试后,返回该Web 页继续学习. (2)设计一个专门的数据库保存全部练习及测试 题.不同类型的题目分别存放在不同的表中.题目 类型包括选择题(单选与多选),是非判断题,问答题 等.选择题包含的字段主要有:subject,frame,ques. tion,chA,chB,chC,chD,chE,chF,answer等.subject, fl"anle分别记录与该选择题对应的知识点的课程名及 所在的Web页的索引;question保存选择题的题目; chA—chF分别记录六个可选项(可选项允许空白); allswer保存正确答案o (3)将提供交互性练习和测试及评判部分的功能 设计成一个相对独立的子系统,完成三个方面的工 作:?交互性练习及测试,包括向学习者展示练习及 测试题,接受学习者的响应及给出响应是否正确的评 判和相应的提示信息等.?练习及测试题数据库的 维护,包括添加,删除,修改等.?统计练习和测试的 结果,包括分析学习者完成练习及测试的情况,评估 学习者对所学内容的掌握程度等. (4)教学内容展示子系统与交互练习及测试子系 统之间的联系,通过在展示教学内容的web页上设 置按钮实现.这些按钮不通过人工修改已有的Web 页的HTML文档实现,而由服务器端的程序在Web 页被请求时自动嵌入.当服务器收到一个访问Web 页的请求时,除了将要展示的教学内容发往客户端, 还调用一个专门的进程判断在练习及测试题数据库 中是否有与该Web页上知识点相对应的练习及测试 题,如果有,则将与进入练习及测试子系统有关的按 钮嵌入到展示教学内容的页面上.通过在练习及测 试子系统的用户界面上设置"返回"按钮,实现返回到 原来的Web页. (5)通过嵌入在Web页上的按钮,学习者可以进 入练习及测试子系统,练习并测试他们对该Web页 上展示知识点的理解与掌握的程度.根据反馈的结 果,他们可决定是进行后续Web页的学习还是继续 复习本Web页.通过这些按钮,受权教师也可进入 练习及测试子系统,对与该Web页展示知识点有关 的练习及测试题进行更新,维护. 根据J2EE规范,我们按照基于Web的三层式体 系结构设计系统.第一层是表示层,用作用户与应用 交互信息的界面.第二层是应用层,包括Web服务 器和组件容器两部分.前者根据客户端的请求启动 进程完成与练习及测试有关的事务逻辑处理,并将结 果以HTML代码的形式发送给客户端,实现用户界面 的展现.后者用于实现系统事务逻辑和规则以及与 练习及测试题数据库的连接等.第三层是数据层,负 责练习及测试题数据库的管理,完成数据查询与更 新.本系统的Web服务器和数据库服务器分别采用 Tomcat,Oracle8i. 我们采用新一代的动态Web应用开发语言JSP 开发系统.JsPWeb页是由传统Web页的HTML文 档加人Java程序片段和JSP标记构成的.前者描述 信息的布局,后者描述处理的逻辑,可以是数据库操 作,Web页定向等.Web服务器在收到访问JSPWeb 页的请求时,首先执行嵌入在其中的Java程序段,然 后将执行的结果重新嵌入HTML代码,一起发送给客 户端.JsP可以在Servlet和JavaBean的支持下开发 Web应用. 2实现方法 2.1总体实现方法描述 我们的目标是,在已有的展示教学内容的Web 页的基础上,增加交互性练习及测试的功能,使学习 者既能通过超文本Web页浏览多媒体教学内容,又 能在浏览过程中方便地进行交互练习和测试.为此, 我们开发了一个类似于总控的JsP程序,完成两个重 要的任务:第一,实现教学内容展示部分与练习及测 试子系统之间的联系;第二,将对展示教学内容Web 页的调用控制在这个程序下进行,即将原来通过Web 页的URL实现的Web页之间的调用修改为以Web 页URL作参数反复调用这个JSP程序,由它根据URL 将Web页的内容读出,发送给客户端.这个JSP程序 计算机与现代化2003年第3期 是通用的,可适用于任何以WWW技术展示教学内容 的网上课程.它的主要工作如下: ?首次进入时,根据课程名从数据库中查询该 课程的首Web页的URL,根据URL得到以HTML文 档形式的Web页内容. ?对Web页内容进行处理.修改其中的所有超 链:将本JSP程序的URL设置为新的URL,将原超链 中的URL附加到新的URL中作为进入本JSP程序的 参数,使得在点击该超链时,能调用本JSP程序,同时 将原超链中的URL以参数的形式发送给本JSP程序. 例如,若一个Web页中有一超链: <Ahref="www.jstvu.edu.cn/VBCAI/Ch2/CtrlUse. htm"><b>控件使用</b></a> 经过修改以后,变为(设本JSP程序名为jxzk. j叩): <Ahref="jxzk.jsp?www.jstvu.edu.cn/VBCAI/ Ch2/CtrlUse.htm"><b>控件使用</b></a> ?查询练习及测试题数据库,判断其中是否有 与该Web页上知识点相对应的练习及测试题,如果 有,将"练习及测试"按钮嵌入到HTML文档中,以便 该按钮被点击时能调用练习及测试子系统,并将该 Web页的索引及课程代码附加到URL中以参数的形 式发送给练习及测试子系统.例如,设进入练习及测 试子系统的JSP程序名为ExA88.jsp,课程代码是 VB6,Web页索引是102,则通过嵌入下面的代码嵌入 一 个"练习及测试"按钮: <PIIrI'眦="button"NAME:butExVALUE = "练习及测试"onClick="window.1ocation=ExAss. jsp?Subj=VB6&Frame=102> ?将HTML文档发送给客户端. ?等待来自客户端的请求.如果接收的请求是 "练习及测试",调用练习及测试子系统;如果请求是 要展示另一Web页,从接收到的请求信息中分解出 要求展示的Web页的URL,根据URL得到Web页内 容,然后再转?处理. 2.2练习及测试模块的实现 这个模块是练习及测试子系统中的一个重要模 块,用于供学习者进行联机交互练习及测试.从展示 教学内容的Web页进入,练习及测试结束后返回原 来的Web页. 进入这个模块后,首先根据解析参数得到的Web 页索引号以及课程代码等信息,从练习及测试题数据 库中检索与该课程及该wleb页相对应的练习及测试 题. 检索到的题目被嵌入到HIMI.文档中,以便能够 呈现在用户界面上的一个精心设计的窗口中供学习 者练习和测试.当这个HTML文档被发送到客户端 浏览器后,学习者通过鼠标或键盘在用户界面输入他 们的响应,对选择题,是非判断题,直接点击无线按 钮;对于问答题,在Text框中输入答案. 当学习者按下"提交"按钮后,他们的响应与保存 在数据库中的正确答案进行比较,相同为答对,不相 同为答错;对于问答题,采用关键字匹配技术确定响 应是否正确:若含有题库中保存的"答案要点"则为正 确.不论学习者的响应是否正确,都立即给出反馈, 在响应不正确时,还将从提示信息数据库中检索出相 应的提示信息,在用户界面上显示.同时,将比较的 结果记录下来以便统计模块对练习及测试的结果进 行统计. 如果题库中有多条与Web页中知识点相对应的 练习及测试题,在用户界面上还可能会出现"下一 条","上一条","第一条","最后一条"等按钮.这些 按钮是动态的,即只有在相应的条件成立时,它们才 被嵌入HTML文档发往客户端,条件不成立时不作处 理.通过这些按钮,学习者可以根据他们的需要,选 择相应的题目进行练习和测试. 2.3题库维护模块的实现 这个模块是练习及测试子系统中的另一重要模 块,用于供受权教师对练习及测试题数据库进行更新 维护.从展示教学内容的Web页进入,更新结束后 返回原来的Web页. 进入这个模块后,先启动一个进程从练习及测试 题题库中检索与该课程及该Web页相对应的练习及 测试题,并将其发送到客户端浏览器.同时还嵌入一 系列用于对题库进行更新维护,例如插入,添加,修 改,删除等的按钮. 受权教师在用户界面上通过这些按钮可以进行 相应的操作.在修改,删除练习及测试题时,需要先 通过"下一条","上一条","第一条","最后一条"等动 态按钮将待操作的题目从题库中调出显示到用户界 面上,然后再通过"修改"或"删除"按钮完成相应的 操作. 当模块检测到受权教师按下的对练习及测试题 数据库进行插,删,改或添加操作的按钮后,分别向数 据库服务器发出相应的请求,由后台数据库服务器完 成相应的操作.为了保证练习及测试题数据库的完 蛰I生与正确性,各部分都设置了一定的防错保护措 施. 2003年第3期潘卫东:增加网上课程的交互性练习及测试功能47 3主要实现技术讨论 3.1维持会话状态的技术 在基于WWW技术的Web应用中,服务器端应 用服务程序在收到客户端浏览器的访问请求时,只是 根据要求将被请求的Web页的一个副本传送给客户 端,对用户访问Web页的过程,服务器不作任何记 录.然而,在实际应用中,很多功能必须由多个web 页相配合才能实现,因而如何在多个请求之间维持会 话状态是开发Web应用的一个重要技术. 与其它Web应用开发语言相类似,JSP允许通过 Cookies,隐藏ITI~L表单变量域或直接将参数附加到 URL等方法,在多个请求之间维持会话状态.而且, JSP还设置了一些内置对象,利用它们同样能够实现 在多个请求之间维持有效的会话状态.request对象, session对象及application对象等就是这样的内置对 象,它们不需要显式地声明,也不需要创建实例,只要 直接使用即可.例如对于request对象,只要执行re. quest.getParameter("V"),即可得到由其它Web页 用GET或POST方法传送过来的ValA参数的值. session对象在第一个JSPWeb页被装载时自动创建, 最后一个JSPWeb页卸载时自动撤销.当在一个JSP Web页上用setAttribute方法通过session对象设置一 个参数以后,只要该session对象有效,在其它JSP Web页上均可以用getAttribute方法获取此参数的值. 通过这样的过程可维持多个请求之间的会话状态. 我们在增加网上课程的交互性练习与测试功能 时,主要通过使用request对象和session对象实现多 个请求之间会话状态的维持.例如,在从展示教学内 容的Web页进入练习与测试子系统时,使用request 对象传送Web页索引,使用session对象传送课程的 代码.另外,还使用session对象在各个请求之间传 送练习与测试结果的统计信息. 3.2操作后台练习及测试题数据库的技术 网上练习及测试的所有工作都是围绕着练习及 测试题数据库进行的,因而如何与之连接,并查询和 维护其中的数据,是非常关键的实现技术之一. 我们采用JDBC技术实现与练习及测试题数据 库的连接.JDBC是Java语言访问后台通用关系数据 库的API,带有简单且功能强大的应用程序接口.利 用JDBC,在Java程序中可通过三个步骤操作后台的 练习及测试题数据库:(1)与练习及测试题数据库建 立连接,包括加载Oracle的JDBC驱动程序,然后再与 目标数据库的文件进行连接;(2)对练习及测试题数 据库执行要求的操作,执行包括进行查询及插入,删 除,修改等的SQL语句;(3)获取对练习及测试题数 据库进行查询的结果. 为了提高系统的安全性及运行的效率,我们将采 用JDBC技术实现对练习及测试题数据库的全部操 作,以JavaBean的形式保存在指定的目录中,当需要 对练习及测试题数据库进行某一具体的操作时,在 JSP程序中通过useBean语句与指定的组件相联系, 并实例化相应的参数,实现需要的操作. 3.3获取Web页的技术 在基于WWW技术的Web应用中,Web页内容 的读出是由Web服务器自动完成的,无需系统开发 人员专门开发代码实现这一功能.然而,在我们实现 的系统中,由于对展示教学内容的web页的请求调 用已被JSP程序控制,因而在这个JSP程序中,需要 解决如何根据URL读出Web页内容的问题. 这里Web页的URL是使用getParameter方法从 参数中解析得到的,其数据的类型为String型.现在 的任务是,根据这个String型变量的值,将相应的 Web页的内容读出.主要工作有:先使用URL方法 将这个String型变量的值转换成为一个URL类的对 象,然后再通过该对象得到Web页的内容放人一个 StringBuffer型的变量中,最后再将其转换成String格 式存放在一个String型变量中.这部分的核心代码 如下: try}url=newURL(urlString); //urlString中是待获取的Web页的URL YYY=newInputStreamReader(urt.openStream()); input:newBufferedReader(yyy); buffernewStringBuffer(); while((1ine=input.readLine())!=nul1) {buffer.append(1ine).append("\);f input.close(); page=buffer.toString(); //page中是String格式的Web页的内容 }catch(MalformedURLExceptiOne){f catch(java.io.IOExcepfiOne){f catch(SecurityExceptiOne)jj 4结束语 采用本文介绍的方法,在已有的以web页形式 展示教学内容的基础上,增加交互性练习和测试的功 (下转第53页) 2OO3年第3期何轶彬等:基于多线程的监控系统设计53 个函数来协调重叠I/0的操作.事件对象的作用是 告诉其它线程发生了某一特定事件.相关的API函 数CreateEvent()创建事件对象,WaitForSingleObject() 函数等待该事件变为有信号状态,调用成功后用 SetEvent()和ResetEvent()手工重置事件对象状态. 图2程序结构流程图 图3串口数据接收流程图 4下位机工作原理 采集传输部分采用80C196KB单片机作为主控 制,各单片机通信都采用串行中断的方式实现.单片 机对各监控传感器进行数据采集并定时存储.当有 串行中断时,执行串行中断服务程序,判断是否为本 单片机的地址信息,如是本机地址,转为接收控制命 令并准备发送数据.如不是本机地址,则退出中断. 5系统的基本功能 监控系统是现代通信技术,计算机网络技术,多 媒体技术,传感器技术等高科技技术的结合.监控软 件投入运行后,操作人员可以在它的支持下完成以下 6项任务. (1)查看监控现场的实时数据及流程画面. (2)自动打印各种实时,历史监控报表. (3)自动浏览各种实时/历史监控画面. (4)及时得到并处理各种过程报警和系统报警. (5)在需要时,修改收尘装置参数和状态. (6)与管理部门的计算机联网,为管理部门提供 监控的实时数据. 此系统使所有运行设备和环境状况均处于严密 的监视和受控之中,为实现无人值守,全自动化运行 创造了必要的条件.实践证明,多线程编程实现串行 通信对于近距离的R5232接口通信和远距离的 RS485接口通信都能取得良好的效果,能够高速,稳 定地满足实时数据的采集任务. 参考文献: [1]张迎新.单片微型计算机原理,应用及接口技术[M].北 京:国防工业出版社,2001. [2]李圣怡,等.Windows环境下软硬件接口技术[M].北京: 国防工业出版社,2001. [3]MicrosoftCorporation.Win32程序员参考大全(二)[M].欣 力,等译.北京:清华大学出版社,1995. (上接第47页) 能,无需对已有的Web页的内容进行任何形式的修 改,即可实现练习和测试题与原有的Web页上展示 的知识点之间的紧密联系.学习者在学习任一Web 页上的知识点时,均可进行与这些知识点相关的练习 和测试且可得到及时的反馈和提示,结束练习和测试 后可返回原Web页继续学习.这种方法是一种行之 有效的增加网上课程交互性练习和测试功能的方法, 具有实现简单,方便,高效等特点,而且用它开发的系 统具有良好的通用性,安全性,可移植性,可维护性和 可扩充性等.因此,这种方法值得应用,推广. 参考文献: [1]黄理,等.用JSP轻松开发Web网站[M].北京:希望电 子出版社,2001. [2]蒋本珊,黄敏.基于数据库和ASP的网上自我测试系统 [J].计算机系统应用,2OO2,(1):19—21. [3]李志华,孙荣胜.基于JSP技术的Web应用设计[J].电 脑开发与应用,2OO2,15(3):9—10. [4]潘卫东.多媒体CAI测试子系统的设计与实现[J].电脑 与信息技术,1999,7(6):19—21. [5]周鸿飞,陈启泉.基于J2EE规范的HIKS网上考试系统 [J].微型机与应用,2001,(9):3740.