计算机网络与通信技术课程介绍

南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）第1页共39页第一章课题相关介绍1.1计算机网络与通信技术课程介绍《计算机网络与通信技术》是一门详细解说计算机网络和数据通信的一门课程，它主要讲了其基础知识概念、原理、相关技术以及实际应用，反映出当前计算机网络和数据通信的发展现状。其内容有：计算机网络基本概念、数据通信基础、局域网、通信网与广域网、网络体系结构、Internet、互联网技术、网络操作系统、网络管理及安全技术、网络综合实验等内容。这门课程内容相当严谨与丰富，让我们对计算机网络和数据通信两个模块有了深入了解，其主旨也重在强调理论联系实际，帮助我们更好地理解知识[19]。当前信息技术飞速发展，计算机网络技术、通信技术也获得飞速发展，对此的研究与学习也越来越普遍，使之成为了一个新兴的科学技术研究领域。计算机网络与通信技术是紧密相关的，两者互相联系构成了交叉学科和自己独立的理论体系结构。计算机网络这门课程里面专业术语比较多且抽象，内容枯燥，基本概念也多，协议多。计算机网络与通信这门课程理论性，实践性，应用性都特别强，因此，这门课程要求理论联系实际能力比较强，但该课程重点多、学时少、内容多，知识点比较难以掌握。为了突破传统教学模式和方法，更好的培养学生的理论分析能力、实际操作能力、独立思考能力以及创新精神，有必要对该课程的教学内容、教学手段和方法以及实践教学等进行改革尝试与实践，以帮助学生提高计算机网络应用和实践能力[2]。1.2慕课的相关介绍1.2.1慕课的发展和背景第一个MOOC平台大约出现在2011年，美国斯坦福大学教授塞巴斯蒂安·史朗把他研究生水平的人工智能课程放在了互联网上，从而吸引了来自190多个不南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）第2页共39页同国家的160,000名学生。接下来的一年，几个资金实力雄厚的投资商与顶尖大学合作，包括Coursera，Udacity，EDX等，不断改变着MOOC教育的面貌。2012年9月，Google发布了一个制作MOOC的工具。斯坦福大学建造了一个名“Class2Go”的网络课程平台，截止2012年12月已有两个课程上线[21]。2000年之后出现了一种教育模式，即大量公开免费线上教育，它的理论基础深深根植于信息时代之前，仔细研究可发现其理论基础出现于20世纪60年代。在20世纪六十年代那会，美国的科学家巴克敏斯特发表了一个演讲，演讲的中心思想是工业化规模的教育科技。与此同时，美国的发明家恩格尔巴特也提出一个研究课题，其主题是“扩大人类智力之概念纲领”，这个研究强调的是发现利用计算机辅助学习存在的可能性。在二十一世纪初，大卫教授开设了初期的大型开放式网络课程，这个课程是开放给全世界热爱钻研学习、有兴趣钻研学习的人来参与的，它是一种研究生进修课程。其实它刚出现的时候来学习的人并不多，仅仅只有5名研究生选修，但后来随着它的优点不断被人们挖掘，便发展成了来自多个国家多名学生选修的课程。在第二年，首次提出了这个概念,由戴夫Cormier与布莱恩亚历山大教授提出[20]。之后，美国斯坦福大学一个教授将人工智能研究水平的课程放在了网上，吸引了近两百个多个国家约十六万名学生来注册学习，这使得大型开放式网络课程取得重大突破。因此，美国一些比较优秀的大学开始纷纷建立各种网络学习平台，将各个学校的课程发布到网上供学生免费学习，之后各大投资商抓准机会与各大高校合作，制作出各种网络学习平台，其中最突出的是Coursera、Udacity、edX这三大慕课平台，因而给更多学生提供了获得系统学习的机会。在去年2月份的时候，新加坡的一所高校与美国一家著名公司Coursera合作，加入了研究大型开放式网络课程平台的战队，以获得共同长足发展[23]。慕课从最初的思想萌芽到发展壮大，经历了很多年，发展也越来越迅速，在未来势必将引领全球教育茁壮成长。慕课的兴起，给传统教育带来了巨大的冲击，学习不再受时间、空间、地点的限制，无论谁，只要通过电脑或其他上网设备、网络就能学习和授课，甚至可以与全世界的人们一起学习，通过学习与全世界的人联结起来，这是过去难以想象的。而在慕课兴起之前就有许多学校和公司机构在在线教育这一块进行过大量尝试，但结果却尽不如人意：比如大学公开课，曾经风靡一时的一种教育模式，南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）第3页共39页它的出现非常迅速，消退速度却也极快，导致它并没有给人们的教育带来任何影响；又如纽约大学曾经开办的的“纽约大学在线”、美国坦普尔大学开办的“虚拟坦普尔”，两者均在开办几年后由于没有学生来源而被迫关闭；再如提供网络学位教育的网络大学，曾经也十分火爆，现在却面临招生困境[26]。其实慕课的兴起并不偶然，在这个网络技术发展越来越快的时代，落后的传统教育却一直为人们所青睐，高等教育的成本也逐渐出现大幅上涨的趋势，未来职业教育需求也面临困境，这一系列的原因使得慕课出现成为必然。而针对这些问题慕课做出了改进，将原来不符合现状的在线教育、传统教育去粗取精，形成现在大众喜爱的教育模式。为何慕课如此被现代人所喜爱，其原因如下：第一，课程学习没有地点时间限制，全球的学习者都可以在网上进行学习，学习者人数是相当巨大的。第二，课程内容可以自由传播，课程来源非常广泛，且大部分都是免费，我们可以随意向别人介绍，使更多的学者来学习。第三，实际教学方式多种多样，并不仅仅局限于视频授课，它是同时横跨多种平台的一种教学，但是这种课程对学习者提出了一个要求便是希望参与者能够按照课程的时间进行有计划的学习，以便获得最好的学习效果[11]。慕课是一种新颖的学习和教学方法，具备的优点有：学习资源丰富；易于使用；费用低廉；绝大部分免费；自主学习；笼盖人群广[27]。1.2.2慕课的研究现状慕课作为目前热门的一种教育方法，它拥有大规模和开放性的特色，它也成为国内外教育界的一个研究热点，各种正式的和非正式的学术研究和言论接踵而来。实际上深入分析慕课是必不可少的，这是由慕课实际发展的需要和可持续发展的需要所决定的。通过一些学术文献对慕课当前的研究状况进行分析，可以分两个方面：1、研究主题分布及特点研究主题分布分为慕课的可能性及对高等教育的影响；慕课平台的技术特征；慕课课程的对比剖析；慕课在各阶段教育中实际运用的初步探讨。研究主题的特点是：第一，与慕课本身相关；第二，联通主义是慕课当前主要的理论基础，同时它是慕课当前成长近况中的主要特点；协作学习、远程教育与慕课的涌现和发展紧密相关；对慕课技术发展的关注来自于自适应查询调度等关键词；仅有5南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）第4页共39页个高频关键词，显得单调、贫乏[28]。2、研究与实践的特点慕课研究和实践都处在早期，存在很大的上升空间。而研究和实践是密不可分的，两者的特点和问题研究也密不可分。总的来说，慕课的相关研究与实践当中，有以下几方面要注意：研究广度和深度需要提高，研究欠缺综合性、透彻性，这也体现出了相关实践在积累上的缺少。慕课实践在广度、深度上的缺乏制约了研究的发展。在国内外研究慕课的相关文献中都体现出了这一特点。研究者与实践者从一开始就注意力就集中在高校，当然这样保证了研究成果的学术水平，但同时限制了研究视野。随着企业、远程教育机构等的加入，相关研究与实践都将更丰富多彩。企业介入是慕课近些年发展的一大现状。企业灵敏的的感知到慕课的商业价值。因此企业的加入给慕课提供了盈利模式、技术平台等等，能够给慕课开辟新的发展愿景，但同时我们也要警惕过度商业化给慕课研究和实践带来的阴影[6]。1.3主要的研究目的及内容本课题研究的主要目的是探讨慕课是如何实现大规模的网络教学，使在线学习更加清晰，透明，易于操作，易于管理。通过多个功能模块组合实现不同的管理细节，实现最大程度的信息化与自动化。慕课作为一种新兴的被人们广泛推荐的课程模式，主要是因为它的课程结构比较完整，首先，它能够让我们自由选择自己想学的课程，其次，我们能够根据网上发布的课程时间来选择我们上课的时间来学习课程，同时与老师交流问题，在课后也可以通过一些习题的练习来巩固知识。传统的在线学习规模小、闭塞、受限制多，不利于课程的学习，而慕课具有如下优势：1、高校规模化、教师规模化、学生规模化和投入规模化等；2、对学习对象的开放、对教学形式的开放、对课程内容的开放、对教育理念的开放等；3、时间的网络化、地点的网络化、主动学习的网络化、数据挖掘的网络化等；4、课程组织方式的创新性、课程内容的创新性、学习方式的创新性、课程评价的创新性。因此，系统开发要完成的任务是实现在线学习的智能化、网络化、开放化和网络化，以此来达到提高在线学习效率的目标。南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）第5页共39页1.4研究方法通过一系列研究方法，全面透彻的了解慕课并设计一个简单的慕课系统。方法有：1、文献研究法。何谓文献研究法，即指通过大量阅读文献资料，对资料进行深入研究，以此来全面、正确的了解和掌握所要研究的课题，再通过分析、归纳和综合文献，在现有研究成果的基础上形成系统的理论基础和整体结构，然后借助工具进行搜集、加工和整理，形成自己需要的东西。2、理论与实践相结合的方式。首先分析系统的需求，然后对各种开发平台、环境、语言、技术进行分析，选择比较适合的开发方案。3、建模。利用UML建模方法进行建模设计和分析，调试，实现系统的具体功能。4、系统剖析和逻辑辩证剖析相结合。系统剖析是指用系统性的整体思想来研究和分析有关对象和联系的方法；而逻辑辩证剖析法是按照事物本身存在的发展规律，用判断推理的逻辑方法揭示事物的内在规律以及概念与概念之间联系的一种复合的分析方法。南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）第6页共39页第二章系统分析2.1需求分析2.1.1需求定义1、功能需求系统是一个基于JSP与数据库的在线学习系统，通过浏览系统，获取课程信息，报名课程进行学习，利用系统提供的功能辅助学习的服务。用例图是一种动态视图，由三个元素组成：参与者Actor、用例UseCase、参与者与用例之间的相互关系，这三个元素描述了系统的功能。用例图被称为参与者的外部用户所能观察到的系统功能的模型图，呈现了参与者和用例及它们之间的关系，主要用于对系统、子系统或类所具有的功能行为进行建模。下面将使用用例图来定义系统的主要用户的功能：（1）如下图系统管理员的用例图，系统管理员的功能有：Ⅰ系统用户信息管理（登录密码修改，信息修改删除，用户增加）；Ⅱ课程公告管理（公告修改，公告删除，发布公告）；Ⅲ课程资料管理（课程资料修改，课程资料删除，课程资料添加）；Ⅳ测评资料管理（测评资料修改，测评资料删除，试题添加）；V在线答疑管理（发帖删除，回帖删除）；VI注册用户管理（注册用户删除）。南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）第7页共39页图2.1系统管理员用例图(2)如下图注册用户的用例图，注册用户的功能有：Ⅰ课程（查看课程，学习课程）；Ⅱ答疑（查看帖子，发布帖子，回复帖子）；Ⅲ测评（查看试题）。图2.2注册用户用例图2、性能需求（1）服务器端：硬件：处理器：因特尔奔腾P6200内存：512M或更大硬盘：120G或更大软件：Windows7、MyEclipse、MySQL南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）第8页共39页（2）客户端：硬件：能联网即可软件：Windows7系统、浏览器IE6.0或更高版本3、开发环境需求采用JSP技术，安装JDK、Tomcat、Myeclipse作为开发平台，使用MySQL、Navicat作数据库工具，另外在开发过程中会用到一些相关的辅助技术，如：CSS，Servlet，JavaBean。2.1.2系统流程本系统主要是实现注册人员在线选择课程进行学习，在线交流，课程试题查看等功能。因此，主要的模块包含：课程管理模块、在线答疑模块、测评管理模块、用户登录模块、管理员管理模块等。系统主要实现注册人员网上学习，管理员管理的功能，对应不同的成员完成不同的功能，各自拥有各自的权限，因此将系统整体流程划分为如下：图2.3注