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计算机论文
分类号：
密级：
无
UDC：
单位代码：
10118
山西师范大学
研究生硕士学位论文
基于内容管理的PBL网络教学系统的设计与实现
呼洪强
指导教师安秋生副教授山西师范大学数学与计算机科学学院
申请学位级别教育学硕士专业名称计算机课程与教学
论文提交日期2008年3月20日论文答辩日期2008年5月22日
学位授予单位山西师范大学学位授予日期年月日
答辩委员会主席教授博导
评阅人教授博导教授博导
2008年3月20日
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山西师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名：
日期：
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解山西师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：
山西师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人授权山西师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。
（保密的学位论文在解密后适用本授权书）
学位论文作者签名：
指导教师签名：
日 期：
日 期：
学位论文作者毕业后去向：
工作单位：
电话：
通讯地址：
邮编：
论文题目：
基于内容管理的PBL网络教学系统的设计与实现
专业：
计算机课程与教学
硕士生：
呼洪强签名：
指导教师：
安秋生签名：
摘要
PBL作为一种教学策略，在国外倍受瞩目，很多文献和试验己经证明它能较好体现建构主义学习理论，能培养学生自主学习和协作学习的能力，发展学生高级认知思维能力和解决问题的能力。
网络环境下的PBL具有诸多优势，能为学生提供一个逼真的问题情境、便于学生的交流协作、有利于学生学习资源的获取、可以实现学生个性化独立自主学习。
随着Internet的快速发展，内容管理己经成为所有Web应用的基础。
从电子政务、企业信息化、综合性网站、数字图书馆乃至所有的电子商务，都要涉及到内容的采集、创建、存储、管理、发布、检索和服务。
网站内容管理系统不仅是一种可以建设网站，管理网络资源的工具，更是一种高效的信息发布系统。
本文首先介绍了PBL、网络环境下的PBL、内容管理的相关知识，接下来深入地阐述了PBL网络课程建设的若干问题，给出了基于内容管理的PBL网络教学系统的系统总体设计方案和采用的关键技术，主要包括内容管理理念的实现思想、N层结构、Webservice、XML、Ajax技术、存储过程、连接池、安全方案，最后较详细介绍了系统实现的重点模块，例如：
问题、论坛、聊天室、视频会议、数据采集、数据存储、界面功能定制等模块的实现
该教学系统为教师教学、学生学习提供了全面支持，教师可以非常方便的发布自己的教案、课件、题库,学生可以更系统、高效、轻松、有针对性的学习课程资料，特别是多媒体技术增加了学习者的兴趣；网络技术方便了师生之间的交流；问题的解决培养了学生的解决问题的能力。
【关键词】PBL，内容管理，Webservice，XML，Ajax
【论文类型】应用
Title：
DesignandImplementationofPBLTeachingandStudingSystemBasedonContentManagement
Major：
CurriculumandInstructionTheoryofComputer
Name：
HuHongqiangSignature：
Supervisor：
AnQiushengSignature：
Abstract
PBL,asateachingstrategy,isreceivingmultitudeofattentionabroad.Inmanyliteratureandexperiments,PBLhasprovedefficientinembodyingthelearningtheoryofconstructionism,traininglearnerautonomyandcooperativelearning.Itcouldalsodevelopinghighcognitive,ideationandproblemsolvingability.Inthecontextofweb,PBLshowsitsadvantagesincreatingarealisticsituation,providingstudentswithaneasyintercommunion,cooperation,accesstolearningresourcesandthusrealizingindependentandindividualizedknowledgeacquisition.
Withtherapidadvanceofinternet,contentmanagementhasbecomethebasisofallwebsites.Thecollection,establishment,storage,management,publish,searchandservingsofcontentonecloselylinkedwithe-governmentaffair,corporationinformation-based,digitallibrary,electronbusinessaffairs,all-aroundwebsitesandallthee-business.Thecontentmanagementismorethanatoolforadministeringresources.Ratheritisaninformationpublishingsystemfamousforitsefficiency.
ThearticlefirstlymakesabriefintroductiontoPBLandthePBLinthebackgroundofweb,relativeknowledgeofcontentmanagement.AndthenmakesadetailedlistofpossibleproblemsintheconstructionofPBLwebcourse.ThegeneralplanningandthekeytechforthePBLteachingandstudyingsysteminclude:
therealizationprincipleofcontentmanagement,Nlayerstructure,webservice,XML,Ajax,Storageprocess,Connectionpool,safetymeasure.Finally,Itdwellsonsomeimportantmodulessuchasproblems,forum,chatroom,Netmeeting,datacollection,datastorage,interfaceandfunctionorder.
TheteachingandstudingSystemprovideall-aroundsustainforteachingandstuding,theteachersmayveryconveniencetopublishthemselvesteachingplans,courseware,problemwarehouse,thestudentsmayextraordinarysystem,highefficiency,easy,pertinencestudycourse,especiallyinterestofstudenshavebeenincreasedbecauseofmultimediatechnology,theintercoursebetweenteachersandstudentshaveconveniencedbyreasonofnetworktechnology,thesolveproblematicabilityhavebringupofthesolvedofproplem.
【KeyWords】PBL,ContentManagement,WebService,XML,Ajax
【TypeofThesis】Application
目录
1绪论1
1．1研究的目的和意义1
1.1.1理论意义1
1.1.2实践意义1
1.2研究方法、技术路线1
1.3国内外研究的现状、发展趋势及存在的问题2
1.3.1PBL国外研究的现状、发展趋势2
1.3.2内容管理国外研究的现状、发展趋势2
1.3.3PBL国内研究的现状、发展趋势2
1.3.4内容管理国内研究的现状、发展趋势3
1.3.5PBL存在的问题3
1.3.6内容管理存在的问题3
1.4课题研究的主要内容3
2PBL与网络环境下的PBL概述5
2.1PBL的概念5
2.1.1PBL的渊源5
2.1.2PBL的起源5
2.1.3PBL的概念5
2.2PBL学习模式的理论基础5
2.2.1建构主义学习理论5
2.2.2情境学习理论7
2.2.3合作教学原理7
2.2.4个别化学习理论8
2.3PBL的基本要素8
2.3.1PBL中的问题8
2.3.2PBL中的学生9
2.3.3PBL中的教师10
2.4PBL模式的特征11
2.5PBL模式的教学价值12
2.6网络环境下的PBL13
2.6.1传统PBL的不足13
2.6.2网络环境下的PBL14
2.6.3网络环境下PBL的优势14
2.6.4网络环境下的PBL的种类15
2.7基于问题式学习的基本流程16
2.8基于问题式学习的适用条件17
3内容管理19
3.1什么是内容19
3.2内容管理19
4PBL网络课程开发21
4.1网络课程学习内容与传统课程学习内容的比较分析21
4.2网络课程学习内容的组织方法概述21
4.3PBL网络课程定义22
4.4PBL网络课程的特点23
4.5PBL网络课程的设计原则23
4.6PBL网络课程的功能设计24
4.7PBL网络课程学习内容的选用与组织26
4.7.1内容的选用与组织原则26
4.7.2PBL网络课程学习“问题”的设计27
4.7.3学习资源的设计29
4.7.4问题情境的设计30
4.7.5网络课件制作原则32
4.8交流模块设计原则33
5系统分析与总体设计35
5.1开发技术与开发工具35
5.1.1开发技术35
5.1.2开发工具37
5.2系统设计目标39
5.3需求分析39
5.4体系结构41
5.4.1N层应用程序概述41
5.4.2Webservice43
5.4.3设计模式44
5.4.4Ajax技术45
5.4.5数据安全方案47
5.5数据库设计48
5.5.1数据库设计原则48
5.5.2数据存储48
5.5.3数据库优化技术51
6详细设计55
6.1教务模块55
6.2教师用户模块56
6.3学生用户模块59
7网络环境下基于问题学习活动的设计75
7.1网络环境下基于问题式学习活动过程的分析75
7.2网络环境下基于问题式教学活动策略的分析76
7.3网络环境下基于问题式学习活动设计76
8研究结论与后续发展83
8.1研究结论83
8.2研究的创新点83
8.3研究的不足83
8.4后继发展方向84
致谢85
参考文献86
攻读学位期间所做的项目及设计88
1绪论
1．1研究的目的和意义
1.1.1理论意义
PBL作为一种教学策略，在国外倍受瞩目，很多文献和试验己经证明它能较好体现建构主义学习理论，能培养学生自主学习和协作学习的能力，发展学生高级认知思维能力和解决问题的能力。
对于网络环境下PBL的研究刚刚起步，如何在网络环境中设计、实施、组织和评价PBL等，是该领域目前研究的重点。
随着Internet的快速发展，内容管理已成为所有Web应用的基础。
从电子政府、企业信息化、综合性网站，到垂直门户、数字图书馆、远程教育、远程医疗，乃至所有的电子商务应用，都是围绕内容的采集、创建、存储、管理、发布、检索和服务，这是用户核心的需求。
1.1.2实践意义
对网络环境下的PBL教学模式进行深入研究，释放网络环境和PBL教学模式的优势，并对其进行有机的整合。
设计、实现PBL网络教学平台，提供给教师一个集成的PBL网络课程开发环境，使其能快速构建起PBL网络课程。
提供给学习者一个界面友好、课程内容及表现形式丰富、交互、便于协作的PBL网络课程，该平台能够提高学习者的学习绩效，达到提高学习者解决问题的能力、灵活地掌握知识、发展自学能力和培养学习者终身学习能力。
用户逐渐地产生个性化内容的需求，特别是企业面向大量的顾客时，用户希望看到的内容是可以定制的，用户能够方便的搭建网站、增加栏目、修改栏目及后台数据发布，这样就能实现缩减WEB维护队伍，节省开支。
1.2研究方法、技术路线
1.3国内外研究的现状、发展趋势及存在的问题
1.3.1PBL国外研究的现状、发展趋势
1969年由美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创，先后在60多所医科学校中推广、修正。
现在，更多的院校采用这种方法进行教学或教学改革，包括教育学院、商学院、工程学院等以及一些中小学，己成为国际上较流行、较有效的一种教学策略。
通过对国外大量文献的调研，我们会发现，把PBL作为中小学教学的一种策略越来越受到人们的重视。
研究表明作为建构主义理论指导下的PBL确实能有效的把课程和复杂的生活实际相结合，激发学生学习动机和学习兴趣，能提高学生协作学习的能力和自主学习能力，培养学生发现问题、解决问题的能力，培养学生学会学习的能力。
随着网络在教学中的广泛运用和研究，在线PBL的研究开始成了人们关注的焦点。
在这些研究中人们凸现了PBL中的协作，把网络作为PBL的协作交流工具，主要集中在CPBL（协作式PBL）的研究和在线PBL的设计、传输上。
从文献上看大多是理论上的探讨，实验研究比较少，但有很多中小学PBL研究的网站和PBL课程。
1.3.2内容管理国外研究的现状、发展趋势
目前，无论在国内还是在国外，内容管理系统产品都处在开发应用的黄金时期。
根据META集团的报告，在全球2000强公司中，采用网站内容管理的企业在2002第一季度就达到了60%.到了2004年底，全球内容管理市场已经超过100亿美元，采用网站内容管理系统的全球2000强企业占到90%多。
IDC公司则认为，网站内容管理市场将以年均44%的速度增长，到2006年将达到240亿美元的规模。
在国外，内容管理产品市场主要由四大提供商把持。
据ForresterResearch公司2001年对北美地区874位高级主管的调查表明，Interwoven公司的企业内容管理解决方案以28%的应用比例遥遥领先，之后的是Vignette公司，占据16%的份额，Documentum公司占据15%份额。
微软公司在2001年5月份购买了加拿大企业NCompassLabs之后获得了该公司的Resolusion软件产品，并更名为Microsoft内容管理系统，该系统占据14%的市场份额。
1.3.3PBL国内研究的现状、发展趋势
我们发现PBL在中国也同样引起了相关学者的重视和研究。
就地域而论，台湾和香港己经把PBL作为教学改革突破口，涌现出很多研究个案，相比较而言，中国大陆从1994年才开始有PBL方面的文章，对于PBL的研究还只是处于理论方面的探索和介绍性的研究方面，在应用方面特别少，基本没有典型个案。
PBL在国内的研究己经从医学教育推广到其他领域的教育；PBL在医学教育中的应用较为成熟，而用于中小学综合课程和教育教学改革的研究没有完全成熟，理论研究多于实际应用；在教育领域研究中，对于网络环境下的PBL的理论研究和应用研究是现在PBL研究的主要热点。
目前对于PBL研究，人们没有将理论研究和应用研究及时恰当地结合起来。
通过深入研究我们还发现，PBL的研究者主要集中在教育技术界、远程教育和成人教育方面，对于PBL的研究的关注重点依次是:
网络环境下的PBL,PBL的协作分享机制、PBL课程设计和认知过程等。
目前国内有关PBL在研课题有:
（1）北京师范大学心理系顾力雄，陈琦:
基于web的问题式网络教学研究
（2）北京师范大学心理系苗逢春，陈琦:
计算机环境下基于问题的学习
1.3.4内容管理国内研究的现状、发展趋势
随着国内信息产业的发展，内容管理越来越受到政府和企业的重视。
在2003年北京市政府采购内容管理产品后，云南、陕西等省份也开始进行电子政务的建设。
在企业方面，联想集团、海尔集团等国内大型企业也纷纷展开企业网站内容管理的建设。
目前，国内的内容管理产品市场却远未发育成熟。
大部分的内容管理提供商是在原来的办公软件提供商的基础上发展起来的，产品的质量、功能和性能与国外相比仍有巨大差距。
1.3.5PBL存在的问题
对远程教学平台建设的重要性认识不足，成熟的PBL网络教学平台缺少；缺乏对教学活动的支持是目前网络教学普遍存在的问题，重教学内容呈现和讲解，轻教学环境设计和教学活动设计，特别是缺乏高效的教学交互活动的设计和教学内容表现形式单一的问题。
其中最突出的矛盾就是网络课程的技术成就胜过了其思想成就，或者说采用新教学技术手段的网络教学依然沿用旧的教学理念和教学方法，导致网络教学没有发挥其应有的效能和潜力；模式单一，不够灵活；网络教学缺乏高效的监控设计。
1.3.6内容管理存在的问题
对于国内市场来讲，国外的那些厂商在内容管理的影响力、技术、资金等方面具有一定的优势，但他们的产品面向的应用规模较大、功能大而全，价格昂贵、技术应用难度高、不支持中文等问题是制约他们目前在中国快速发展的原因。
因为中文内容管理技术和市场与国外相比，具有一定的特殊性。
1.4课题研究的主要内容
综合运用教学理论，结合PBL的基本要素和特点，研究网络环境下PBL，实现基于内容管理的PBL网络教学平台。
主要内容包括:
运用教育、心理、课程与教学等方面的理论，对PBL进行深入地研究，分析比较传统PBL与网络环境PBL，充分利用网络环境的优势，释放网络和PBL的整合优势，提高学习绩效。
从静态（PBL网络课程开发）和动态（PBL网络课程教学活动的实施）方面进行研究，分析提出PBL网络课程环境和PBL网络课程教学活动流程。
从内容发布、功能及界面定制，问题模板定制、资源管理、情景创设、协作交互入手寻求所研究课题的创新突破口。
深入研究内容管理和ASP.NET2.0技术体系，从性能、可伸缩性、安全等方面分析网站的整体架构，采用先进的理念（如内容管理、软件分层开发等）和技术（如XML、Webservice、Ajax等），设计与实现PBL网络教学平台
2PBL与网络环境下的PBL概述
2.1PBL的概念
2.1.1PBL的渊源
问题取向的教学思路具有较长久的历史渊源。
从春秋时代孔子的启发式教学思想到古希腊哲学家苏格拉底的对话式教学思想，再到近代美国教育思想家杜威的“通过解决问题进行学习”的思想，以及近些年来出现得越来越多的以问题为中心或基础的学习模式
2.1.2PBL的起源
PBL（基于问题的学习，Problem-basedLearning）起源于20世纪50年代的医学教育，1969HowardBarrows教授在加拿大安大略省汉密尔顿市的麦克马斯特大学首创了PBL模式，并将其在教学中加以应用，后来经过包括哈佛大学医学院在内的多所机构试用完善，PBL得到了认可并在多个学科领域中得以推广应用。
20世纪70年代以后，在北美获得了快速发展，先后在60多所医科院校中推广、修正，同时也开始从北美扩展到澳大利亚、荷兰、菲律宾、印度、埃及、尼日利亚以及中中国等40多个国家和地区的医学院校。
除医学院校外，很多其它院校，包括教育学院、商学院、工程学院等以及一些高级中学，也开始应用PBL对其教育和教学进行改革。
20世纪90年代以后，PBL逐渐被引入到美国中小学教育中，并得到教学研究者的关注，成为倍受重视的一种教学模式。
2.1.3PBL的概念
“基于问题的学习”，也译作“基于问题式学习”（Problem-BasedLearning，简称PBL），是指把学习设置于复杂的、有意义的问题情境中，通过让学生以小组合作的形式共同解决复杂的、实际的（real-world）或真实性（authentic）问题，来学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的能力，并发展自主学习和终生学习的能力。
通过引导学生解决复杂的、实际生活中的问题，PBL旨在使学习者建构起宽广而灵活的知识基础；发展有效的问题解决技能；发展自主学习和终生学习的技能；成为有效的合作者；并培养学习的内部动机。
基于问题式学习与传统学习方式相比较有如下特点:
（1）以问题为中心，为学习者创设较为真实的情境，使学习者获得知识的内容更为广泛，掌握知识的程度的更加牢固。
培养学习者问题解决的能力，使他们比较灵活地掌握知识。
（2）以学习者为中心，发展自学能力，帮助学习者发展终身学习技能。
（3）以小组为团队，发展学习者与同伴合作的技能和态度，促进学习者批判性思维的发展。
（4）教师为指导，教师担当学习辅助者，学习向导，专业顾问等角色，教师不再是知识的灌输者。
2.2PBL学习模式的理论基础
2.2.1建构主义学习理论
（1）建构主义的概念
建构主义学习理论来源于瑞士皮亚杰（J.Piaget）的结构主义，其基本含义是：
知识的获取是个体与环境交互作用，逐渐形成认知结构的结果，这一过程是永恒的。
建构主义学习理论强调情境在学习中的作用，他们认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境中，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得的。
计算机网络为学习者提供了良好的建构学习环境，主要包
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