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基于.NET的网络教学平台的设计与实现
摘要
本文提出传统的教学模式下的学生操作能力较差这一问题，深入研究在国内高校的网络教学平台，提出的NET C # SQL精品课程网络教学平台的设计理念，设计平台的整体结构，功能模块和平台的后端数据库。本文着重阐述了致力于解决数据安全问题的MD5加密技术，还有学生学习情况的评估，其中同时采用了ADO.NET数据库访问技术和数学公式两个方面的分析。这个例子表明，使用Web应用技术开发的网络教学平台具有更高的安全性和可用性，从而提高学生的操作能力。
关键词：网络教学平台，系统设计，SQL
1引言
精品课程是拥有一流班级中的教师，教学内容，教学方法，教材，一流教学管理等的示范课程。精品课程建设项目是高校教学质量与教学改革工程的重要部分，而网络教学平台建设是该项目的核心。随着计算机技术和互联网技术的发展，人们已经不再满足于简单的在线课程，而是把目光转向网络教学平台。网络教学作为一种新的学习方式也越来越受欢迎。大部分现有的网络教学平台是基于WebService的和P2P流媒体开发的，其模式还未从传统的教学领域脱离出来。教师只通过图片，文字，音频，视频等来展示教学内容，学生就只研究教师“课件”。在课后环节的验收不能得到保证，学生学到了多少知识也不能在短期内进行检查。这意味着，实际上学生学习和教师教学之间存在脱节。
为了弥补网络教学平台存在的缺陷，本文介绍了基于ASP.NET的精品课程网络教学平台。它充分考虑了以用户为中心的主题，由传统的“教学为中心”转变为“学习中心”。它可以实时监控教学;追踪学生的学习情况;反馈学习效率并及时指导。本网络教学平台弥补了教材单一和封闭式学习的不足，有利于提高教学质量。
2 ASP.NET系统结构
2.1 ASP.NET概述
ASP.NET是由Microsoft公司开发的一种新技术，用于服务器端创建Web应用程序。作为一个统一的Web开发模式，ASP.NET 网络使用最少的硬件为开发者在企业级应用的产生方面提供了必要的服务。由于ASP.NET是.NET Framework的一部分，当开发人员编写ASP.NET应用程序的代码时，就可以访问.NET Framework的子类。开发人员可以使用与公共语言运行库（CLR）兼容的任何语言来编写应用程序代码。能兼容的语言包括微软的 Visual Basic，C＃和JScript.NET和J＃，使用这些语言来开发ASP.NET应用程序可以充分利用公共语言运行库、类型、安全，并继承这些优点。
ASP.NET本身是一个三层结构，即用户表示层，业务逻辑层和数据库层，其核心是在业务逻辑层的Web表单。它是给用户呈现数据和信息的基础，也是反应和处理在用户和所显示的Web表单的相互作用过程中创建的信息和数据的基础。详细结构显示如下图：
图1. ASP.NET结构图
用户表示层：负责与用户的交互。接收用户的输入信息，然后通过页面控制，将参数传递给业务逻辑层。最后，根据业务逻辑层的处理结果，更改页面显示方法然后呈现给用户的页面。
业务逻辑层：负责接收来自用户表示层的参数。根据参数确定是哪种服务，然后调用组件服务和数据库来处理用户表示层的要求，最后将结果返回给表示层。
数据库层：通过ADO.NET访问数据库，为业务逻辑层提供数据服务。
3平台分析
据参与教学活动的实体，该系统分为教师和学生两个子系统。对于网络教学平台需要不断的维护和更新，系统必须具有管理员子系统。同时问答子系统在网络教学平台中也很重要，所以还需要问答子系统。每个子系统还将进一步细分。它们既是相互独立的，有是彼此相互关联的。
3.1 平台功能模块介绍
管理模块：该模块包括教师信息，学生信息等信息的管理。教师信息主要包括补充新教师的信息、更新老教师的信息、更新课程内容和作业等。学生信息主要包括添加新的学生信息和学生更新上传作业。其他信息主要包括修改密码、更新留言板和信息公告等等。当老师和学生第一次登录到系统中，默认的帐号和密码都是一样的，为了保护个人信息，密码应再次更改。
教师模块：该模块的主要功能是为学生提供课件、任务和相应的数据，并及时纠正学生的作业。作业是检查教学质量的重要因素之一，也是传统教学过程中的一个重要组成部分。它可以督促学生学习知识，并巩固所学知识。教师布置作业给学生，并通过聊天室回答学生的疑难问题。学生上传课后作业，使教师可以修改和评估。
学生模块：该模块的主要功能是学习课件。学生通过学习独立完成他们的任务，并上传以便教师批改。学生可以与教师同学在聊天室沟通，并浏览聊天记录。
问答模块：该模块在增进师生之间的交流、帮助学生明确问题、使他们得到需要的答案和信息等方面起到了不可或缺的作用。当学生遇到学习过程中的一些疑难问题，就可以进入网络教学平台的问答模块寻找解决方案。学生可以先进入问题资源中心，搜索问题相关的资源，看看是否有同样的问题，如果有的话，学生可以直接浏览答案；如果没有，学生可以进入问题中心，提出自己的新问题。当老师在线，他们可以得到实时的答案；当老师不在线时，他们可以通过留言板咨询问题，也能及时查看老师的答复。
3.2 平台流程图
该网络教学平台根据学生和教师已入校多久来决定一个人是否应注册（即：是新用户还是老用户）。进入教学平台后，用户可以根据自身身份的识别来选择用于相应的操作所需的功能。在未认证身份的情况下，用户可以在前端界面浏览课程信息和教师信息，阅读已通过浏览器发布的公告、新闻和信息。后台系统可以上传课件、作业等。具体操作流程如下图所示：
图2.网络教学平台流程图
4平台的实现关键技术
4.1数据安全（MD5加密技术）
MD5代表Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5）。它是在90年代初由美国麻省理工学院计算机科学实验室和来自RSA数据安全公司的Ronald L. Rivest开发的，广泛用于加密和解密的技术，并常用在文件验证。无论文件有多大，它可以通过MD5产生唯一的MD5值。 MD5将任何长度“字节串”变换成一个大的128位的整数，这是一种不可逆的字符串变换算法。也就是说，即使你看到源程序和算法描述，您仍然无法将一个MD5值还原成原始字符串。从数学原理讲，是因为有无限多个原始字符串。这个有点数学中不存在反函数（即不可逆）。MD5的典型应用是为了在字节串生成指纹时防止“篡改”。例如，当你在一个readme.txt文件中写一片段后，生成的readme.txt一个MD5值并记录它，那么你可以将此文件发送给其他人，如果他/她修改文件的任何内容，当你重新计算MD5时你会发现文件被修改的痕迹。
在该平台的创建过程中，由于学生和老师应定期上传和下载相应的存档，这是有可能发生的数据丢失等问题。例如，学生上传的压缩的作业文件到该教学平台，或教师上传自己的压缩的课件文件到该教学平台，由于网络故障或其他原因，当教师解压由学生上传的作业任务或学生下载课件时就可能会出现数据丢失等故障。因此，为了防止这种情况的发生，该平台采用MD5加密技术，其中A方是代表学生，B方代表老师。在详细的加密过程如下：
图3. MD5加密过程
加密过程：（1）A方公布消息摘要算法; （2）根据消息摘要算法，B方对原始数据进行适当的消息摘要;（3）A方将原始数据和消息摘要的结果发送给B方的结果; （4）B方从A方收到后摘除原始数据; 5比较A方和B方处理的信息摘要，看是否相同。
如下所示的加密算法，在该平台中使用的数据加密的地方应该采用此代码。
public static byte [] encryptMD5 (byte [] data) throws Exception
{
MessageDigest md5 =
MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
md5.update (data); return md5.digest () ;
}
4.2 SOAP安全机制
业务逻辑层的使用SOAP协议传输Web表单和XML，WEB服务器之间的消息。当SOAP发出请求消息时就对该消息进行数字加密。它必须首先获得预加密的SOAP消息以及用户的认证信息，然后转向加密对象，即对所得到的SOAP消息进行加密。接着根据加密的消息产生新的SOAP消息。从送出到接收消息都进行安全测试，使得该服务请求与Web应用程序之间的通信在一个安全和可靠的条件下。加密过程如下图所示：
图4. SOAP加密过程
如下图所示加密算法：
Public Message encryptSOAPEnvelope
(SOAPEnvelope unsignedEnvelope, Message
axisMessage) throws Exception {hellip;hellip;
Document doce = unsignedEnvelope.getAsDocument();
Document Doced = encrypt.build(doce, crypto);
Message encryptedMsg = (Message)AxisUtil.
toSOAPMessage(Doced); // search and encrypt SOAP MessageString soapPart=encryptedMsg.getSOAPPartAsString(); ((SOAPPart)axisMessage.getSOAPPart()).setCurrentMessage(soapPart,SOAPPart.FormString);
Doced=axisMessage.getSOAPEnvelope ().
getAsDocument () ;hellip;hellip;}
4.3数据库访问
ASP.NET是通过ADO.NET来访问数据库的。 ADO.NET是一组用于和数据源进行交互的面向对象类库，为创建分布式数据共享应用提供了一套丰富的构成组件。利用ADO.NET可以访问相关数据，XML和应用数据，因此是.NET框架的一个必要组成部分。使用ADO.NET来访问数据库可以让多样化编程的实现和对数据库的复杂性操作变得十分简单。下图显示ADO.NET访问数据库的示意图：
图5. ADO.NET架构
.NET框架的数据提供者（.NET Framework Data Provider）是ADO.NET结构的核心要素。它的目的是快速，顺向和只读地处理和访问数据。连接（Connection）对象提供数据源的连接; 命令（Command）对象可以访问用于返回数据，修改数据，运行存储过程以及发送或检索参数信息的数据库命令；数据读取器（DataReader）提供了从数据源来的高性能数据流。最后，数据接收者（DataAdapter）提供数据集（DataSet）对象和数据源的连接桥；数据接收者（DataAdapter）使用命令对象（Command）在数据源执行SQL命令，以便将数据加载到数据集（DataSet）中，并让数据集的数据与数据源一致。数据集（DataSet）是ADO.NET断开连接结构的核心组成部分。数据集（DataSet）的设计是为了实现独立的访问，无需连接任何数据源。下面有一个针对ADO.NET数据库访问的例子：服务器名为“server”，数据库名为“database”，用户名为“XSM”，密码为“123456”，然后将一个按钮控件添加到Default.aspx页面来实现数据库的连接。具体代码如下：
Initial DataSource =“server=(localhost);
Catalog = database;
UID = xsm;
PWD = 123456”; //set connecting string SqlConnection con=new SqlConnection(DataSource);
con.Open(); //open database connection
string Sqlstr='select * from Member';//process SQL command SqlDataAdapter ada=new SqlDataAdapter(Sqlstr,con);
DataSet sa=new DataSet();
ada.Fill(sa);//Use the result of DataAdapter to fill the data sheet of DataSet object,names sa; GridView1.DataSource=sa;
GridView1.DataBin();//data binding
con.Close();//disconnect database
4.4学习提升
通过计算学生的学习速度并对学习情况进行实时的追踪，该学习平台给不同的学生提供了不同的训练重点，因材施教，逐步提高他们的操作能力，使教，学，做三个环节紧紧相扣。
（1）学习速度：
n：学习数；：学习该课程的时间； ：通过课程考试知识点的所有学生的总学习时间。：所有学生在课程中学习的总时间；
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