（通信與信息系統(tǒng)專業(yè)論文）epss遠(yuǎn)程軟件教學(xué)系統(tǒng)及相關(guān)決策分析問(wèn)題研究.pdf

華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 ￥；髟 摘要 隨著多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代遠(yuǎn)程 教育已經(jīng)成為人仰關(guān)注的熱點(diǎn)。遠(yuǎn)程軟件教學(xué)系統(tǒng)是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究領(lǐng)域中的一 個(gè)重要的課題。，奉文對(duì)e j d 船( e l e c t r o n i cp p ，如，。m a n c es u p p o r ts y s t e m ) 遠(yuǎn)程軟件教 學(xué)系統(tǒng)及其相關(guān)的決策分析問(wèn)題在實(shí)現(xiàn)方法、實(shí)現(xiàn)技術(shù)和理論分析等方面做了詳盡 的論述。 本文首先列現(xiàn)有的遠(yuǎn)程軟件教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析，針對(duì)傳統(tǒng)遠(yuǎn)程軟件教 學(xué)方式重論述、輕實(shí)踐的缺點(diǎn)和軟件教學(xué)強(qiáng)調(diào)用戶操作的特點(diǎn)，提出了一個(gè)全新的 遠(yuǎn)程軟件教學(xué)模式，即用戶實(shí)際操作目標(biāo)應(yīng)用程序，教學(xué)系統(tǒng)對(duì)用戶的每步操作進(jìn) 行跟蹤指導(dǎo)。 ( 在此基礎(chǔ)上，本文提出了基于分布式組件技術(shù)( d c o m ) 的e p s s 系統(tǒng)框架模型， 同時(shí)在對(duì)i e e e p l 4 8 4 標(biāo)準(zhǔn)草案( l t s a ) 進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，提出了基于該標(biāo) 準(zhǔn)草案的客戶端應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)模型。少9 在分析了各種可能的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出了使用屏幕取 詞技術(shù)來(lái)截獲用戶對(duì)目標(biāo)應(yīng)用程序的操作的技術(shù)方案。屏幕取詞技術(shù)中關(guān)鍵的 w i n d o ，s 爿函數(shù)攔截技術(shù)是涉及w i n d o w s 操作系統(tǒng)核心的技術(shù)，本文對(duì)在w i n d o w s 操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)a p i 函數(shù)攔截的各種方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段進(jìn)行了全面的總結(jié)。 接著，本文分析了在e p s s 系統(tǒng)中進(jìn)行決策分析的目的和意義，在此基礎(chǔ)上提出 了將粗糙集( r o u g hs e t ) 理論應(yīng)用于e p s s 系統(tǒng)中進(jìn)行決策規(guī)則提取和知識(shí)樣本過(guò) 濾的解決方案。屬性約簡(jiǎn)是粗糙集理論的核心內(nèi)容，針對(duì)傳統(tǒng)j e l o n e t 屬性約簡(jiǎn)算法 效率不高，本文提出了口算法，減少了算法的時(shí)間復(fù)雜度。， 最后，本文給出了e p s s 系統(tǒng)的改進(jìn)方案，并明確了進(jìn)一步的研究工作所有這 些，為現(xiàn)代軟件遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)和研究提供了有益的參考6 關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程教育、屏幕取詞、w i n d o ，sa p l 攔截、粗糙集、屬性約簡(jiǎn)、l t s a 、 c o m d c o m 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o fm u l t i m e d i a t e c h n o l o g y , c o m p u t e rs c i e n c e ，c o m p u t e r c o m m u n i c a t i o na n dn e t w o r kt e c h n o l o g y ，t h e m o d e md i s t a n te d u c a t i o nh a sf o c u s e d p e o p l e sa t t e n t i o n t h ed i s t a n ta p p l i c a t i o nl e a r n i n gs y s t e mi s a ni m p o r t a n ts u b j e c ti nt h e r e s e a r c ho fm o d e r nd i s t a n te d u c a t i o ni nt h i sp a p e r , w ed i s c u s st h em e t h o d s ，t e c h n o l o g i e s a n dt h e o r i e su s e di nt h ei m p l e m e n t a t i o no fe p s ste l e c t r o n i cp e r f o r m a n c es u p p o r t s y s t e m ) d i s t a n ta p p l i c a t i o nl e a r n i n gs y s t e ma n d t h ep r o b l e m so fc o r r e l a t i v ed e c i s i o n a n a l y s i si nd e t a i l s f i r s t t h ea r t i c l ea n a l y z e st h ec u r r e n td i s t a n ta p p l i c a t i o nl e a r n i n gs y s t e m se n t i r e l y 、 a n da c c o r d i n gt ot h ef a c tt h a tt h ep r a c t i c es h o u l db ee m p h a s i z e di na p p l i c a t i o nl e a r n i n g c o u r s e ，an e wm e t h o dt h a tt h ed i s t a n ta p p l i c a t i o nl e a r n i n gs y s t e mt r a c k st h eu s e r sa c t i o n s w h e nh eo p e r a t e st h et a r g e ta p p l i c a t i o na n dt h e np r o v i d e st h ei n s t r u c t i o n sf o re a c hs t e pi s s u b m i t t e da g a i n s tt h ef l a wo ft h et r a d i t i o n a lm e t h o dt h a tt h es t a t e m e n to t h e rt h a np r a c t i c e i sa c c e n t u a t e di nd i s t a n ta p p l i c a t i o nl e a r n i n gs y s t e m o nt h eb a s i so f 、h ea b o v e t h e 船s s 科s t e ma r c h i t e c t u r eb a s e do n 也ed c o m t e c h n o l o g yi s s u b m i t t e dj nt h i sa r t i c l e t h r o u g ht h ed e e pr e s e a r c ho nt h ei e e ep 1 4 8 41 ( l t s a ) d r a f ts t a n d a r d s ，t h ec l i e n ta p p l i c a t i o na r c h i t e c t u r ei sa l s os u b m i t t e da c c o r d i n gt o s u c hs t a n d a r d s a t i e r a n a l y z i n g t h e a d v a n t a g e s a n d s h o r t c o m i n g s o fa l lk i n d so f p o s s i b l e i m p l e m e n t a t i o ns c h e m e s ，t h es c h e m eo fc a p t u r i n gt h eu s e r sa c t i o n sb yt h et e c h n o l o g yo f c a p t u r i n gw o r df r o ms c r e e n i ss u b m i g e da st h ec h o i c ei nt h ee p s si m p l e m e n t a t i o n w i n d o w sa p ii n t e r c e p t i o ni st h ek e yo ft h et e c h n o l o g yo fc a p t u r i n gw o r df r o ms c r e e n ， w h i c ht o u c h e st h ek e m e lo fw i n d o w so p e r a t i o n s y s t e m 、t h e a r t i c l e s y n t h e s i z e s t h e t e c t m o l o g i e sa n d m e t h o d su s e di nw i n d o w sa p li n t e r c e p t i o nt h o r o u g h l y n e x t t h ea r t i c l ed i s c u s s e st h em e a n i n ga n dt h ei n t e n t i o no f m a k i n gd e c i s i o na n a l y s i s i ne p s s s y s t e m t h e nr o u l g hs e t st h e o r yi sp o i n t e do u ta st h es o l u t i o no fe x t r a c t i n gt h e d e c i s i o nr u l e sa n df i l t e r i n gt h ek n o w l e d g es a m p l e s a t t r i b u t e sr e d u c t i o ni st h ec o r eo f r o u g hs e t st h e o r ya n dt h et r a d i t i o n a lj e l o n e ta l g o r i t h mi si n e f f i c i e n t ，s oa ni m p r o v e d 口a l g o r i t h mi ss u b m i t t e dw h i c hr e d u c e st h et i m ec o m p l e x i t yc o m p a r e dw i t ht h eo r e l o n e t a l g o r i t h m f i n a l l y ，t h ea r t i c l ed e s c r i b e st h ea m e n d m e n t so fe p s ss y s t e ma n ds p e c i f i e st h e c o r r e l a t i v ef u t u r er e s e a r c ha l lo ft h ea b o v ec f l nb eb e n e f i c i a lr e f e r e n c e sf o rt h er e s e a r c h a n dd e v e l o p m e n to nm o d e md i s t a n ta p p l i c a t i o nl e a r n i n g s y s t e m k e yw o r d ：d i s t a n te d u c a t i o n ，c a p t u r i n gw o r df r o ms c r e e n ，w i n d o w sa p i t n t e t c e 必e n ， r o u g hs e t s ，a t t r i b u t e sr e d u c t i o n ，l t s a 。c o m f f ) c o m 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 i 弓i 言 1 緒論 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，通過(guò)音頻、 視頻( 直播或求像) 及包括實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)在內(nèi)的計(jì)算機(jī)技術(shù)把課程傳送到校園外的 新弘教育形l 。i l l 界遠(yuǎn)程教育的歷史可以追溯到本世紀(jì)3 0 年代，隨著先進(jìn)的信息 技術(shù)特別是i n e # n e l 的出現(xiàn)，遠(yuǎn)程教育的特征發(fā)生了深刻的變化。 1 1 1 遠(yuǎn)程教育的發(fā)n i 2 1 1 4 1 1 6 在2 0 世紀(jì)早期和中期，遠(yuǎn)程教育技術(shù)( 如打印機(jī)、收音機(jī)和電視) 的特征是單 向傳輸。這一時(shí)期遠(yuǎn)程教育技術(shù)主要用于從老師到學(xué)生的信息傳遞，這種傳遞模式 沒(méi)能起到學(xué)生之間勾通的作用，僅實(shí)現(xiàn)了師生之間有限的交流。限于傳輸技術(shù)，遠(yuǎn) 程教育還受到時(shí)陽(yáng)的限制( 例如學(xué)生們收聽收音機(jī)和收看電視節(jié)目的時(shí)間是預(yù)先安 排好的) 。 第二代技術(shù)出現(xiàn)在1 9 6 0 年，它大大改進(jìn)了第一代技術(shù)對(duì)時(shí)間的依賴性。錄像機(jī) 和有線電視的出現(xiàn)，使遠(yuǎn)程教育課程傳播不受時(shí)問(wèn)限制，可以將錄制了課程內(nèi)容的 錄像帶發(fā)給學(xué)生，使他們可以隨時(shí)觀看。然而在別的方面，這一代遠(yuǎn)程教育技術(shù)同 上代相比并沒(méi)有太大的不同：學(xué)生之間、師生之側(cè)b 的交流還是很少。 8 0 年代中期，個(gè)人計(jì)算機(jī)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中的應(yīng)用標(biāo)志著第三代遠(yuǎn)程教育 技術(shù)的誕生，不久又出現(xiàn)了雙向視頻會(huì)議系統(tǒng)。第三代遠(yuǎn)程教育技術(shù)同以前相比， 教員可以傳送大量更加復(fù)雜的信息給學(xué)生，使學(xué)生之問(wèn)、師生之間可以通過(guò)電子郵 件、聊天室和電子公告牌進(jìn)行交流。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬以及通過(guò)計(jì)算機(jī) 磁盤、光盤和 n l e r n e t 等途徑傳播的電子資源進(jìn)一步表現(xiàn)出這一代遠(yuǎn)程教育的特征。 第四代遠(yuǎn)程教育技術(shù)更加先進(jìn)。學(xué)生之間、師生之間的交流得到了加強(qiáng)。進(jìn)行 交換的信息的數(shù)量和種類顯著增加，所需要時(shí)間變得更短。這減少了遠(yuǎn)程教育對(duì)時(shí) 間和空問(wèn)的依賴性，使實(shí)現(xiàn)真正意義上的虛擬大學(xué)成為可能。 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 _ 1 2 遠(yuǎn)程教育在中國(guó) 遠(yuǎn)程教育在中國(guó)的發(fā)展經(jīng)歷了三代：第一代是函授教育。這一方式為我國(guó)培養(yǎng) 了很多人才；第二代是8 0 年興起的廣播電視教育。我國(guó)的這一遠(yuǎn)程教育方式和中央 電視大學(xué)在世界上享有盛名；9 0 年代，隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)產(chǎn)生了以 信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育。 1 1 3 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的開發(fā)模式 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育可利用的信息傳輸通道主要有以下三種：衛(wèi)星廣播網(wǎng)、郵電通訊 網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)【3 】。目前，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程教育已經(jīng)成為現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的 基本模式。我們從教學(xué)和作業(yè)兩個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)看看現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的一般形式： 1 ) 教學(xué)環(huán)節(jié)。 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的教學(xué)方式主要有兩種：一種是使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)( c ，) 課件。 即教師根據(jù)不同課程的內(nèi)容、難度預(yù)先編制好一系列c a i 課件并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)?它們發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上。學(xué)習(xí)者不再受時(shí)空的限制，根掘自己的學(xué)習(xí)能力和掌握程度， 隨時(shí)隨地從網(wǎng)上點(diǎn)播適合自己的c a i 課件，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)課程。 另一種是w e b 瀏覽器方式。w e b 將世界各地極其豐富的信息資源以含有鏈接的 超文本形式組織成一個(gè)巨大的信息網(wǎng)絡(luò)，用戶通過(guò)w e b 瀏覽器，在w e b 網(wǎng)頁(yè)中用鼠 標(biāo)點(diǎn)擊有關(guān)的文字或圖形，就可以隨心所欲地瀏覽他所感興趣的內(nèi)容?；趙 e b 的 學(xué)習(xí)就是把教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成網(wǎng)頁(yè)，放在w e b 上，供學(xué)員以瀏覽網(wǎng)頁(yè)的方式進(jìn)行自主 學(xué)習(xí)。 2 ) 作業(yè)環(huán)節(jié) 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的作業(yè)方式主要也有兩種：一種是c a 方式，教師預(yù)先將練習(xí)或 測(cè)試題編制成c a l 作業(yè)自測(cè)軟件放置在計(jì)算機(jī)教學(xué)網(wǎng)上，學(xué)員按要求上網(wǎng)查詢到該 軟件就可以在線做作業(yè)。當(dāng)作業(yè)、自測(cè)完成時(shí)，教學(xué)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為其評(píng)分并將成績(jī) 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“上交”給教師。 第二種就是e m a i l ( 電子郵件) 方式。根據(jù)教師的統(tǒng)一要求，學(xué)員以統(tǒng)一的文 件格式來(lái)書寫所做作業(yè)。作業(yè)完成后，再將這個(gè)作業(yè)文件作為附件隨em a i l 發(fā)送給 教師。教師對(duì)作業(yè)進(jìn)行批改后，對(duì)作業(yè)中存在的問(wèn)題進(jìn)行解答，仍以em a i l 的方式 反饋給學(xué)員，針對(duì)學(xué)員中普遍存在的問(wèn)題，還可在網(wǎng)上發(fā)布公共信息或組織網(wǎng)上實(shí) 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 時(shí)討論。 1 1 4 遠(yuǎn)程教育面臨的問(wèn)題1 5 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的突出特點(diǎn)是：真f 不受時(shí)間和空洲的限制：受教育的對(duì)象擴(kuò)展 到全社會(huì)：隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，將會(huì)有極豐富的教學(xué)資源供學(xué)習(xí)者選用：教學(xué)形式 由原來(lái)的以教為主變?yōu)橐詫W(xué)為主。 任何事務(wù)都有4 i 足之處，基于 n t e r n e t 和多媒體技術(shù)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育也是如此。 首先， n t e t n e t 帶寬艟一個(gè)共享信道，目6 “其接入帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育的信息 通道容量( 比如有線電視) ，學(xué)生和教師在進(jìn)行多媒體交互的時(shí)候，性能會(huì)受到影響 甚至完全行4 i 通。h 此，如何減少教學(xué)課件的數(shù)掘量成了首要研究的問(wèn)題。其次， 數(shù)掘傳輸只是利用了i n t e r n e t 分布式計(jì)算能力很小的一一部分。如何充分利用計(jì)算機(jī) 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，將教學(xué)中涉及的系統(tǒng)管理和維護(hù)等工作實(shí)現(xiàn)信息化也是我們 需要研究的課題。從硬件基礎(chǔ)上講，如何建設(shè)遠(yuǎn)程教學(xué)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的教學(xué)環(huán) 境，也是一個(gè)重要問(wèn)題。除此之外，政策的制定、系統(tǒng)丌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化、教學(xué)課件的制 作等等都是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究必須面對(duì)的關(guān)鍵問(wèn)題。 1 2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育標(biāo)準(zhǔn)化工作概況 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)( 以及衛(wèi)星數(shù)字通訊) 技術(shù)為支撐，具有時(shí)空自由、 資源共享、系統(tǒng)丌放、便于協(xié)作等優(yōu)點(diǎn)。世界各國(guó)在發(fā)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育時(shí)深刻認(rèn)識(shí) 到，學(xué)習(xí)資源的可共享性和復(fù)用性對(duì)于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性具有決定性 意義1 7 1 。雖然目酊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已為教育資源在低水平上的自治與共享( 例如通過(guò) h 丌p 和h t m l ) ，為學(xué)習(xí)活動(dòng)的合作( 例如通過(guò)各種通信工具) 提供了基本技術(shù)條 件，但是允許教學(xué)資源在課程知識(shí)和教學(xué)管理水平進(jìn)行交換的標(biāo)準(zhǔn)卻沒(méi)有很好地制 定，因此妨礙了教學(xué)資源的大范圍共享與交流。 有鑒于此，國(guó)際上已有不少國(guó)家和組織致力于遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究。在美 國(guó)有航空工業(yè)計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練委員會(huì)( a 1 c c ) 最早提出的計(jì)算機(jī)管理教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)；有 m s 全球?qū)W習(xí)聯(lián)合公司提出的學(xué)習(xí)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范。在歐洲方面，有a r l a d n e ( 歐洲 遠(yuǎn)程教育多媒體制作與銷售網(wǎng)聯(lián)盟) ，c e n 1 s s ( 歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員化信息社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化系 統(tǒng)) 等組織進(jìn)行多媒體和遠(yuǎn)程教學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究、國(guó)際合作及本土化工作。目自u(píng) 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 在國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)學(xué)習(xí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)( 簡(jiǎn)稱1 e e e l t c s ) 的主持下， 若干個(gè)工作小組正丌展網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂工作，將形成i e e e l 4 8 4 標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織i s o 于1 9 9 9 年成立了一個(gè)j t c l s c 3 6 委員會(huì)，專門從事學(xué) 習(xí)、教育、培訓(xùn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的征集、修訂和批準(zhǔn)工作，目前已有美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、 日本、烏克蘭等國(guó)提交了標(biāo)準(zhǔn)議案。世界上許多國(guó)家十分重視教育技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 采用，組織力量參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定與本土化工作，其中法國(guó)、德國(guó)、西班牙已完成 了部分i e e e l t s c 標(biāo)準(zhǔn)的本土化工作，荷蘭、希臘、意大利等國(guó)家即將推出他們的 教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)草案。 我國(guó)的遠(yuǎn)程教育技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)入以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的新階段。在基礎(chǔ)教育方面， 近年來(lái)各地自發(fā)地涌現(xiàn)出一大批中小學(xué)教育網(wǎng)校：在高等教育方面，教育部已經(jīng)批 準(zhǔn)3 0 多所重點(diǎn)高校丁i = 辦網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育。大力發(fā)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)教育 的普及和建立終生學(xué)習(xí)體系，實(shí)現(xiàn)教育的跨躍式發(fā)展，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。前幾 年由于我國(guó)目前還沒(méi)有制定關(guān)于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，各網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)的資源 自成體系，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效交流和和共享，造成大量低水平的重復(fù)性開發(fā)工作，不但 帶來(lái)人力物力的浪費(fèi)，而且將無(wú)法與國(guó)際網(wǎng)上教育體系相溝通。因此國(guó)家教育部成 立了中國(guó)教育部現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)全國(guó)各高校的科研小組進(jìn)行 遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研制工作。 我國(guó)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制工作以國(guó)際國(guó)內(nèi)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的大發(fā)展與大 競(jìng)爭(zhēng)為背景，以促進(jìn)和保護(hù)我國(guó)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)資源共享、 支持系統(tǒng)互操作性、保障遠(yuǎn)程教育服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo)，通過(guò)跟蹤國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)研究工作和 引進(jìn)相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)我國(guó)教育實(shí)際情況修訂與創(chuàng)建各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，最終形成一個(gè)具 有中國(guó)特色的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系( d i s t a c e l e a r n i n g t e c h n o l o g y s t a n d a r d s ， 簡(jiǎn)稱d l t s ) 1 7 。 通過(guò)分析國(guó)際上關(guān)于教育信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究線索，特別是參照i e e e1 8 4 8 的 框架，中國(guó)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系目前提出了2 7 項(xiàng)子標(biāo)準(zhǔn)，分為總標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué) 資源相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)者相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)環(huán)境相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、教育服務(wù)質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)五大 類。此外，還設(shè)立了4 個(gè)跟蹤研究項(xiàng)目。這些標(biāo)準(zhǔn)的相互關(guān)聯(lián)如圖1 1 所示【7 1 。 在2 0 0 2 年2 月6 日，教育部正式印發(fā)了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和1 1 項(xiàng) 試用標(biāo)準(zhǔn)v 1 0 版，從此，我國(guó)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的研發(fā)工作有了適用于本國(guó)的參考依 據(jù)。 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖1 1d l t s 的標(biāo)準(zhǔn)類型及其相互關(guān)聯(lián) 1 3 課題的研究背景 本課題是華中科技大學(xué)電子與信息工程系圖像教研室與美國(guó)f u t t o n 公司合作 進(jìn)行的開發(fā)遠(yuǎn)程軟件教學(xué)系統(tǒng)的課題。該系統(tǒng)是在w e b 平臺(tái)上，對(duì)w i n d o w s3 2 位 應(yīng)用程序進(jìn)行專家指導(dǎo)的交互式遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱e p s s ( e l e c t r o n i cp e ，_ 廠0 r m a n c e s u p p o r ts y s t e m ) 。 1 3 1 應(yīng)用軟件遠(yuǎn)程教學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r 目前應(yīng)用軟件的遠(yuǎn)程教學(xué)主要有以下幾個(gè)途徑：一是將軟件的使用方法編寫成 h t m l 頁(yè)面，配以圖片、聲音等媒介，用戶通過(guò)w e b 瀏覽器訪問(wèn)這些頁(yè)面來(lái)進(jìn)行學(xué) 習(xí)。這是目前使用最廣泛的模式：另一個(gè)就是c ，方式( 一般是記錄操作的視頻文 件) ，由專門人員為學(xué)習(xí)對(duì)象編制教學(xué)課件，用戶從網(wǎng)站上下載這些課件，在客戶端 運(yùn)行來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。這些方法的優(yōu)勢(shì)是，i n t e r n e t 使得教學(xué)內(nèi)容能夠方便地更新，多媒 體的應(yīng)用使得教學(xué)更加生動(dòng)。然而，應(yīng)用軟件的教學(xué)不同于其他理論知識(shí)的教學(xué)， 它更加強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的操作。當(dāng)軟件初學(xué)者看到個(gè)步驟復(fù)雜的功能介紹時(shí)，由于對(duì) 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 軟件的不熟悉往往會(huì)覺(jué)得不知所云。這時(shí)如果用戶能親自運(yùn)行應(yīng)用軟件，由教學(xué)系 統(tǒng)對(duì)用戶的每步操作進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)，將會(huì)大大的提高教學(xué)的效果。本軟件教學(xué)系統(tǒng) 的目的就是實(shí)現(xiàn)這一功能。 1 3 2 前景的預(yù)測(cè) 目前我國(guó)遠(yuǎn)程教育的網(wǎng)站有很多，但絕大多數(shù)都停留在h t m l 頁(yè)面，配以音頻、 視頻等媒介，重論述，輕實(shí)踐。本課題中提出的軟件遠(yuǎn)程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)根據(jù)軟件教 學(xué)的特點(diǎn)，以對(duì)用戶的實(shí)際操作進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)為指導(dǎo)思想，真正實(shí)現(xiàn)專家指導(dǎo)信息 的實(shí)時(shí)反饋。另外傳統(tǒng)c a l 課件傳輸數(shù)據(jù)量很大，一個(gè)包含了音頻和視頻信息的教 學(xué)課件的一般都是以m 字節(jié)為單位計(jì)量大??；而本系統(tǒng)中，教學(xué)課件基本上是文字 信息，再加上一些圖片信息，其大小是以k 字節(jié)單位計(jì)量的，在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面無(wú)疑 具有很大優(yōu)勢(shì)。由于同類系統(tǒng)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)有相當(dāng)?shù)碾y度，目前在國(guó)內(nèi)仍處于研究 階段，因此，本課題有著良好的應(yīng)用前景。 1 4 多層軟件結(jié)構(gòu) 這一節(jié)我們介紹一下應(yīng)用系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)。根據(jù)用戶界面與后臺(tái)數(shù)據(jù)之間層次 數(shù)目的不同，可以把應(yīng)用結(jié)構(gòu)分為單層、兩層、三層或多層軟件結(jié)構(gòu)。在e p 醛系 統(tǒng)中，我們將采用多層軟件結(jié)構(gòu)。首先我們從軟件結(jié)構(gòu)的發(fā)展過(guò)程討論這三種結(jié)構(gòu) 的基本概念，然后我們對(duì)多層軟件結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步介紹，最后總結(jié)多層結(jié)構(gòu)的一些優(yōu) 點(diǎn)。 1 4 1 應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展i 8 l 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件的復(fù)雜程度在不斷增加， 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)過(guò)程中所起的作用越來(lái)越重要。早期的單層應(yīng)用軟件通 常包括了所有的用戶界面、業(yè)務(wù)規(guī)則以及數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用的數(shù)據(jù)有可能存放在遠(yuǎn)程 機(jī)器上，但訪問(wèn)數(shù)據(jù)的邏輯被包含在應(yīng)用程序中。 單層應(yīng)用軟件由于包含了所有的應(yīng)用邏輯，從后臺(tái)最基本的數(shù)據(jù)處理，到前臺(tái) 對(duì)用戶的響應(yīng)以及處理結(jié)果的顯示，所以應(yīng)用軟件往往比較龐大。給軟件的設(shè)計(jì)、 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 開發(fā)、測(cè)試和維護(hù)以及版本更新都帶來(lái)了很多不利因素。 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用或分布式應(yīng)用，單層結(jié)構(gòu)顯然是不能滿足要求了。于是很自然地， 把應(yīng)用程序分為了兩個(gè)部分，客戶端部分和服務(wù)器端部分，從而形成了兩層結(jié)構(gòu)， 有時(shí)候也稱為客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)( c s ) 。在這種兩層結(jié)構(gòu)地應(yīng)用中，用戶界面和業(yè)務(wù) 規(guī)則在應(yīng)用的客戶端；數(shù)據(jù)維護(hù)在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，通常由另一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序來(lái) 完成，比如，s o ls e r v e r 或o r a c l e 等數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 從兩層結(jié)構(gòu)到三層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)的演變也是個(gè)很自然的過(guò)程。在兩層結(jié)構(gòu)中， 如果把業(yè)務(wù)邏輯放在客戶端，往往使得客戶端非常笨重；如果把業(yè)務(wù)邏輯放在服務(wù) 器層，則往往難以在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用邏輯。因此在三層或多層結(jié)構(gòu)中， 把業(yè)務(wù)邏輯單獨(dú)提墩出來(lái)，構(gòu)成中f b 的一層或多層，形成真正的分布式應(yīng)用系統(tǒng)。 在多層應(yīng)用結(jié)構(gòu)( 包括三層) 中，客戶層只提供應(yīng)用的用戶界面，它根據(jù)用戶 的操作調(diào)用相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯，它永遠(yuǎn)不會(huì)直接訪問(wèn)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，有時(shí)我們也把客戶 層稱為表示層：業(yè)務(wù)邏輯是應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，它負(fù)責(zé)處理所有的用戶請(qǐng)求，并 且把處理結(jié)果返回給表現(xiàn)層；服務(wù)器層仍然提供數(shù)據(jù)庫(kù)支持，我們也可以用一些簡(jiǎn) 單的存儲(chǔ)過(guò)程來(lái)維護(hù)數(shù)據(jù)，這一層也稱為數(shù)據(jù)層。三層應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1 2 所示。 表現(xiàn)層 業(yè)務(wù)層 數(shù)據(jù)層 巾問(wèn)層 ( 業(yè)務(wù)邏輯) 一 服務(wù)器 ( 數(shù)據(jù)維護(hù)和存儲(chǔ)) f = 二二) il l d b l 、 圈1 2 三層應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖 多層應(yīng)用結(jié)構(gòu)要求層與層之間必須有明確的接口定義，從而保證多層之間可以 協(xié)作完成應(yīng)用任務(wù)。業(yè)務(wù)層作為表現(xiàn)層和數(shù)據(jù)層的中間服務(wù)層，必須保證所有的業(yè) 務(wù)邏輯被正確處理。多層結(jié)構(gòu)比兩層結(jié)構(gòu)具有更大的靈活性，首先，三層可以運(yùn)行 在不同的機(jī)器上，可以使用高配置的計(jì)算機(jī)來(lái)運(yùn)行業(yè)務(wù)層；如果應(yīng)用的數(shù)據(jù)量很大， 我們可以采用分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)作為應(yīng)用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。其次，只要層與層之間的 習(xí) 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 接口保持不變，那么某一層的變化不會(huì)影響到其他層。 當(dāng)然，多層應(yīng)用的開發(fā)需要各種工具來(lái)支持彳+ 可能實(shí)現(xiàn)。微軟開發(fā)的c o m 、 d c o m 和m t s ( 微軟事務(wù)處理服務(wù)器) 等技術(shù)為我們提供了一個(gè)非常好的多層結(jié)構(gòu) 的基礎(chǔ)平臺(tái)f 8 i ，目自u(píng) 在w i n d o w s 操作系統(tǒng)中，基于c o m 、d c o m 的多層應(yīng)用軟件 技術(shù)得到了非常廣泛的應(yīng)用。在基于c o m 、d c o m 的多層結(jié)構(gòu)平臺(tái)中，層與層之 間可通過(guò)c o m 接口聯(lián)系起來(lái)，他們可以運(yùn)行在不同的進(jìn)程。甚至不同的機(jī)器上， c o m 和d c o m 提供了進(jìn)程透明和位置透明特性。m t s 又為中間的業(yè)務(wù)層提供了統(tǒng) 一的配置和管理環(huán)境，我們可以把業(yè)務(wù)邏輯封裝到m t s 對(duì)象中，然后由m t s 負(fù)責(zé) 運(yùn)行和包裝這些業(yè)務(wù)組件。 1 4 2 基于c o m 、d c o m 的多層應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu) 多層結(jié)構(gòu)建立了一種基本的軟件建模思想，它主要是針對(duì)分布式應(yīng)用軟件系統(tǒng)。 c o m 為多層應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)有力的支持，利用c o m 、d c o m 和m t s ，我們 可以給出一種典型的多層軟件實(shí)現(xiàn)方案。如圖l _ 3 所示吼 表現(xiàn)層 客戶應(yīng)用 d c o m 中間壕 m r r s 遙仃蝦境 業(yè)務(wù)層 r r l fm t s 對(duì)象l _ h - h 資源份發(fā)器f 【。j 1 ，i o d b c 連接 或o l ed b 圖1 3 基于c o m 的三層應(yīng)用結(jié)構(gòu) 在分布式應(yīng)用系統(tǒng)中，直接面對(duì)客戶的表現(xiàn)層實(shí)現(xiàn)的功能比較簡(jiǎn)單，它只是把 用戶的操作轉(zhuǎn)化成一些業(yè)務(wù)指令，然后調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層的接口函數(shù)，當(dāng)業(yè)務(wù)層返回 結(jié)果后，它再把結(jié)果以可視化的方式展現(xiàn)給用戶。因此，客戶機(jī)上的應(yīng)用程序往往 比較簡(jiǎn)單，對(duì)機(jī)器配置要求也比較低，只要求客戶機(jī)能夠通過(guò)d c o m 訪問(wèn)中間業(yè)務(wù) 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 層。 在中間層，m 擂可以把所有的業(yè)務(wù)組件管理起來(lái)，并提供運(yùn)行環(huán)境。使用m t s 作為中間層的基礎(chǔ)平臺(tái)，除了簡(jiǎn)化編程模型外，我們還可以獲得廣泛的靈活性1 。 首先，當(dāng)應(yīng)用的姚模增長(zhǎng)時(shí)，我們可以在多個(gè)機(jī)器上安裝m t s ，并配置和運(yùn)行m t s 組件，無(wú)需修改代碼就可以適應(yīng)應(yīng)用規(guī)模的增長(zhǎng)。其次，由于組件本身的獨(dú)立性， 隨著應(yīng)用發(fā)展的需要，改變業(yè)務(wù)規(guī)則意味著只需改變有關(guān)的m t s 組件即可，而不必 改變整個(gè)應(yīng)用。c o m 和m t s 的優(yōu)勢(shì)可以在中間層得到充分的體現(xiàn)，包括版本升級(jí)、 應(yīng)用維護(hù)等。 數(shù)據(jù)層通常由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在多層機(jī)構(gòu)模型中，業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)層不 一定在同一臺(tái)機(jī)器上，他們有可能分布在不同的服務(wù)器上。對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù) 和訪問(wèn)接口的選擇是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素。o d b c 是訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)接口， m t s 也把o d b c 連接作為資源管理起來(lái)。目自u(píng) 微軟推出了新的數(shù)據(jù)訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)一o l e d b a d o 】。o l ed b 是一個(gè)比o d b c 更為先進(jìn)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，它以c o m 接口的 形式統(tǒng)一了對(duì)各種數(shù)據(jù)訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)，包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系數(shù)據(jù)源；而a d o 則 是建立在o l ed b 基礎(chǔ)上的一套自動(dòng)化接口，適用于高級(jí)語(yǔ)言或腳本語(yǔ)言訪問(wèn)各種 數(shù)據(jù)源。o l e d b 昶】a d o 構(gòu)成了一致數(shù)據(jù)訪問(wèn)( u d a ) 機(jī)制。如圖1 4 所示。 心用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)使用存 二：二二二二二二二二二二二二t 二j l ! 數(shù)據(jù)庫(kù)提供名 圖14o l e d b u a d o 結(jié)構(gòu)圖 c o m 在w i n d o w s 平臺(tái)上已經(jīng)根深蒂固了，并且j 下在向其他操作系統(tǒng)擴(kuò)展。在 u d a 和m t s 的支持下，我們?cè)陂_發(fā)基于c o m 的分布式應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，既不需要考慮 網(wǎng)絡(luò)調(diào)用，也不需要考慮數(shù)據(jù)源的差異，大大方便了系統(tǒng)的開發(fā)。 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 4 3 基于c o m 、d c o m 的多層應(yīng)用結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)1 9 i 我們?cè)诹私饬嘶赾 o m 的多層應(yīng)用的基本結(jié)構(gòu)之后，現(xiàn)在結(jié)合c o m 和m t s 的一些特性，對(duì)多層結(jié)構(gòu)的特性作一個(gè)簡(jiǎn)要說(shuō)明。 1 1 可伸縮性。多層結(jié)構(gòu)的伸縮性來(lái)自d c o m 和m t s 的可伸縮性，當(dāng)應(yīng)用的規(guī)模增 大時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的配置而不必修改代碼就可以適應(yīng)新的應(yīng)用要求，而且利用 這種伸縮性我們可以在低檔的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的分布式應(yīng)用系統(tǒng)。 2 1 可配置性。利用m t s 管理工具，我們可以很方便地改變應(yīng)用的配置，包括應(yīng)用 的執(zhí)行功能信息、m t s 組件的屬性等。 3 1 可靠性。因?yàn)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)把一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用拆分成一些小的組件，并且這些組件依 賴于操作系統(tǒng)提供的支持，所以應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性易于得到保證。 4 ) m t s 事務(wù)和安全模型。多層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)可以直接得益于m t s 的事務(wù)和安全 模型，從而簡(jiǎn)化應(yīng)用的業(yè)務(wù)處理規(guī)則。 5 ) 充分體現(xiàn)了軟件集成的思想。我們不僅可以設(shè)計(jì)和丌發(fā)一些組件，而且可以使用 大量已進(jìn)入市場(chǎng)的組件產(chǎn)品，或者使用以前積累下來(lái)的組件庫(kù)中的組件，從而縮 短開發(fā)周期，提高組件的重用率。 鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，e p s s 系統(tǒng)從應(yīng)用結(jié)構(gòu)上將采用基于c o m 、d c o m 的多層應(yīng)用 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其具體設(shè)計(jì)將在第二章詳細(xì)介紹。 1 5 數(shù)據(jù)挖掘( d a t a m i n i n g ) 和知識(shí)發(fā)現(xiàn)( k d d ) 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模日益擴(kuò)大，復(fù)雜程度不斷增長(zhǎng)， 從大量數(shù)據(jù)中及時(shí)獲取有利于系統(tǒng)改進(jìn)的決策信息顯得越來(lái)越重要。目前作為信息 處理新發(fā)展階段的決策支持系統(tǒng)尚處于初級(jí)階段，由于在數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)建模、接 口設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析等方面的局限，很多決策支持系統(tǒng)并不能很好地為決策者提供決 策信息。9 0 年代初，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展給決策支持系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)。 1 , 5 1 數(shù)據(jù)挖掘( d a t am i n i n g ) 技術(shù)簡(jiǎn)介 數(shù)據(jù)挖掘是在一些事實(shí)或觀察數(shù)據(jù)集合中尋找模式的決策支持過(guò)程1 1 1 1 。它具有 以下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)挖掘要求處理大量的數(shù)據(jù)，待處理的數(shù)據(jù)規(guī)?？赡苓_(dá)到g b 、t b 甚 o 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 至更大；由于用戶不能形成精確的查詢要求，依靠數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為用戶尋找他可能 感興趣的信息；它把大量的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的知識(shí)，用于描述過(guò)去的趨勢(shì)和 預(yù)測(cè)未來(lái)的趨勢(shì)；數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)快速，許多數(shù)據(jù)來(lái)不及分析就過(guò)時(shí)了，而數(shù)據(jù)挖掘能 快速地做出響應(yīng)，提供決策支持信息。 1 從應(yīng)用深度上，我們將數(shù)據(jù)挖掘劃分為三個(gè)層次空川1 1 3 ：( 1 ) 數(shù)據(jù)空間。它利 用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)地查詢檢索和報(bào)表功能，進(jìn)行基于關(guān)鍵字的決策查詢，實(shí)現(xiàn) 聯(lián)機(jī)事務(wù)處理( o l t p ) 。( 2 ) 聚合空間。利用聚合運(yùn)算( 相加、求平均、取最大值、 取最小值等) ，結(jié)合多維分析和統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)在線分析處理( 0 l 爿j p ) ，以提供決策 參考的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。( 3 ) 影響空間。按照相似性的聚類、差異性的分類方法，發(fā) 現(xiàn)關(guān)聯(lián)性及結(jié)構(gòu)模式、順序模式，建立預(yù)測(cè)模型，從數(shù)據(jù)庫(kù)或大量數(shù)據(jù)記錄中發(fā)現(xiàn) 隱含的有用信息，這是在更深層次上的知識(shí)發(fā)現(xiàn)，是數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵸|(zhì)性內(nèi)涵。 以上數(shù)據(jù)挖掘的各個(gè)層次空間反映了不同級(jí)別的查詢請(qǐng)求，這種劃分有利于知 識(shí)的逐步提取，知識(shí)的提取過(guò)程即為決策支持過(guò)程。在傳統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)中，知 識(shí)庫(kù)的知識(shí)和規(guī)則是由專家或程序人員建立的，由外部輸入，而數(shù)據(jù)挖掘是從系統(tǒng) 內(nèi)部自動(dòng)獲取知識(shí)的過(guò)程。同數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)查詢檢索的信息相比，數(shù)據(jù)挖掘的知 識(shí)是隱含的、精練的和高水平的。 1 - 5 2 知識(shí)發(fā)現(xiàn)( k d d ) 簡(jiǎn)介 數(shù)據(jù)挖掘的知識(shí)通常表現(xiàn)為概念、規(guī)則、規(guī)律、模式、約束和可視化等形式。 這些知識(shí)經(jīng)過(guò)解釋后可以直接在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用以輔導(dǎo)決策過(guò)程，或者提供給領(lǐng)域 專家以修正專家已有的知識(shí)體系，也可以作為新的知識(shí)轉(zhuǎn)存到應(yīng)用系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中。 知識(shí)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程是利用各種知識(shí)發(fā)現(xiàn)算法從數(shù)掘庫(kù)中發(fā)現(xiàn)、表達(dá)、更新和解釋有關(guān) 知識(shí)的過(guò)程，它主要包括下幾個(gè)方面的問(wèn)題： 1 ) 知識(shí)的發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是數(shù)據(jù)庫(kù)中存在的一類重要的可被發(fā)現(xiàn)的知識(shí)。若兩 個(gè)或多個(gè)變量之間取值之間存在某種規(guī)律性，則稱為關(guān)聯(lián)。知識(shí)發(fā)現(xiàn)目的就是采 用關(guān)聯(lián)規(guī)則歸納技術(shù)找出數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)項(xiàng)( 屬性、變量) 之間內(nèi)在隱藏的關(guān)聯(lián)網(wǎng)。 2 ) 不確定知識(shí)的表達(dá)。人們對(duì)事務(wù)的判斷、預(yù)測(cè)和決策等是在問(wèn)題域的信息不完全、 不精確或者模糊的條件下進(jìn)行的。粗糙集( r o u g hs e t ) 理論作為一種智能數(shù)據(jù) 決策分析工具，被應(yīng)用于這種不確定性的知識(shí)獲耿和知識(shí)表達(dá)q b t 4 3 1 。 3 ) 知識(shí)的更新。決策分析必須不斷地從樣本模式中學(xué)習(xí)專家用于決策地定性的、經(jīng) 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 驗(yàn)性的知識(shí)，從而保證系統(tǒng)不斷地獲取新的知識(shí)以及對(duì)系統(tǒng)中擁有的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)進(jìn) 行更新和完善。 4 1 知識(shí)的表達(dá)和解釋。為使用戶能夠理解所發(fā)現(xiàn)的知識(shí)，數(shù)據(jù)可視化采用直觀的方 式將信息模式、數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)或趨勢(shì)多維地呈現(xiàn)給決策人員，使之能深入到數(shù)據(jù)的 結(jié)構(gòu)中了解數(shù)掘的狀況和數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律。 本文的第四章將針對(duì)在e p s s 系統(tǒng)中進(jìn)行決策分析進(jìn)行詳細(xì)的理論分析，并從實(shí) 際應(yīng)用的角度結(jié)合羊h 糙集理論討論如何在e p s s 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)。 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 e p s s 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本章主要介紹e p s s 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。本章首先介紹了e p s s 系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的框 架然后分別介紹了客戶端應(yīng)用程序組件邏輯等主要部分的設(shè)計(jì)方案。其中客戶 端應(yīng)用程序的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考了1 e e e p l 4 8 4 ，標(biāo)準(zhǔn)草案，即l e a r n i n gt e c h n o l o g y s y s t e m sa r c h i t e c t u t 。p ( l t s a ) ；關(guān)鍵技術(shù)中提出了屏幕取詞方案：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用 邏輯操作使用d c o m 分布式組件技術(shù)。 2 1e p s s 系統(tǒng)框架 p 5 s ( e l e c t t ，7 i cp e c f o r m c l l t c es u p p o l ，s y s t e m ) 作為一個(gè)遠(yuǎn)程軟件教學(xué)系統(tǒng)，其 主要功能是：j f j 戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)選擇學(xué)習(xí)對(duì)象( 即應(yīng)用軟件) ，e p s s 系統(tǒng)對(duì)用戶的實(shí) 際操作進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)，以最直觀的方式達(dá)到軟件教學(xué)的目的。 e p s s 系統(tǒng)工作的基本原理是：用戶通過(guò)客戶端應(yīng)川程序( 內(nèi)嵌w e b 瀏覽器) 登錄到指定的教學(xué)嘲站，選擇學(xué)習(xí)對(duì)象和具體課件。當(dāng)用戶選定某學(xué)習(xí)對(duì)象后，客 戶端應(yīng)用程序會(huì)在本地自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)用軟件( 如w o r d 等) 然后從遠(yuǎn)端學(xué)習(xí) 資源數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得課件的內(nèi)容( 即應(yīng)用程序操作步驟) ，并通過(guò)客戶端應(yīng)用程序的向 導(dǎo)窗口向?qū)W習(xí)者提供操作指示，用戶按照輔導(dǎo)者的指導(dǎo)操作學(xué)習(xí)對(duì)象。用戶對(duì)學(xué)習(xí) 對(duì)象的每一個(gè)步操作，都是在客戶端應(yīng)用程序的監(jiān)控下完成的，其操作的f 確與否， 系統(tǒng)會(huì)及時(shí)給出信息，使用戶能按照正確的步驟對(duì)學(xué)) j 對(duì)象進(jìn)行學(xué)習(xí)。 e p s s 系統(tǒng)采片3 三層應(yīng)用模式，其系統(tǒng)框圖如圖21 昕示，整個(gè)系統(tǒng)主要由三部 分組成： 1 ) 數(shù)掘庫(kù)服務(wù)器：負(fù)責(zé)存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)資料，包括課程內(nèi)容、用戶信息、權(quán)限管理、 訪問(wèn)統(tǒng)計(jì)等。 課程內(nèi)容按照章( t u t o r i a l ) 、節(jié)( l e s s o n ) 、頁(yè)( p a g e ) 的方式進(jìn)行分類組織， 一章對(duì)應(yīng)一個(gè)軟件學(xué)習(xí)對(duì)象( 如w o r d 等) ，一節(jié)則對(duì)應(yīng)一個(gè)能完成一定功能 的操作步驟集( 如打丌文件、打印等) 一頁(yè)則對(duì)應(yīng)一個(gè)具體操作步驟。用戶信 息包括作者( a u t h o r ) 和學(xué)習(xí)者( l e a r n e r ) 兩部分，作者是課程的制作者，不同 的課程設(shè)計(jì)者可能不同，通過(guò)權(quán)限管理可以有效的約束不同作者的權(quán)限，學(xué)習(xí)者 是已經(jīng)注冊(cè)登記的軟件學(xué)習(xí)用戶。權(quán)限管理指定了作者、學(xué)習(xí)者以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理 人員的權(quán)限。訪問(wèn)統(tǒng)計(jì)則負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)用戶的具體訪問(wèn)情況。 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 數(shù)據(jù)庫(kù) 服務(wù)器 f 二二二二= 習(xí) l 1數(shù)據(jù)庫(kù) 一一 1 a d o 巾川、v 用 服務(wù)器 乞 d c o m ：組件服務(wù) w w w 服務(wù) 客戶端la u t h o r | 戍用程序i u s c r瀏覽器 應(yīng)用程序 圖21e p s s 系統(tǒng)框圖 2 1 中間應(yīng)用服務(wù)器：包括組件服務(wù)器和w w w 服務(wù)器。 組件服務(wù)器：用于管理各種d c o m ( 分布式c o m ) 應(yīng)用組件，包括應(yīng)用對(duì)象組 件和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)管理組件。用戶端各種應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用d c d m 組件的方法來(lái) 實(shí)現(xiàn)邏輯處理和數(shù)據(jù)訪問(wèn)，其中包括課件制作和設(shè)計(jì)、用戶的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、 權(quán)限的管理等，在下文中將作詳細(xì)介紹。 w w w 服務(wù)器：提供服務(wù)網(wǎng)站的相關(guān)信息。 3 1 客戶端應(yīng)用程序：主要包括a u t h o r 應(yīng)用程序和u s e r 應(yīng)用程序。另外還包括報(bào)表 應(yīng)用程序等輔助應(yīng)用程序。 a u t h o r 應(yīng)用程序( a u t h o rt 0 0 1 ) ：負(fù)責(zé)編輯排版數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的課程內(nèi)容，包括每一 個(gè)學(xué)習(xí)步驟的圖片、文字提示信息等。在編排的過(guò)程中，課件制作者用鼠標(biāo)、鍵 盤操作實(shí)際的學(xué)習(xí)對(duì)象，a u t h o r 應(yīng)用程序捕獲每個(gè)操作步驟的鼠標(biāo)、鍵盤信息， 對(duì)某些重要的步驟還要截獲相應(yīng)的操作界面( 壓縮成j p e g 格式) ，將這些數(shù)據(jù) 通過(guò)d c o m 組件存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為用戶的學(xué)習(xí)內(nèi)容。 u s e r 應(yīng)用程序( u s e r t 0 0 1 ) ：內(nèi)嵌瀏覽器，訪問(wèn)w w w 服務(wù)器，得到課程學(xué)習(xí)的 相關(guān)信息。用戶選定學(xué)習(xí)課件后，通過(guò)d c 伽組件從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得相應(yīng)的學(xué)習(xí) 內(nèi)容，當(dāng)用戶操作指定的學(xué)習(xí)對(duì)象時(shí)，監(jiān)控用戶的操作行為，獲得鼠標(biāo)鍵盤信息， 并與數(shù)據(jù)庫(kù)里的內(nèi)容進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果給出提示信息。 從通用性考慮，e p $ 系統(tǒng)的學(xué)習(xí)對(duì)象定位為任何w i n 3 2 應(yīng)用程序。根據(jù)下一章 介紹的系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的介紹可知，e p s s 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是平臺(tái)相關(guān)的，實(shí)際課題中要求 華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 用戶使用的w n 如w9 5 1 9 8 操作系統(tǒng)。所有客戶端應(yīng)用程序?qū)⑹褂胢 i c r o s o f t v i s u a l c + + 6 0 開發(fā)，某些底層處理函數(shù)使用匯編語(yǔ)言。下面我們從u s e r 端應(yīng)用程序開始 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做洋細(xì)分析。 2 2u s e r 端應(yīng)用程序設(shè)計(jì) u s e r 端應(yīng)用程序在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上參照了1 e e ep 1 4 8 4 ，標(biāo)準(zhǔn)草案：l e a r n i n g t e c h n o l o g ys y s t e m sa r c h i t e c t u r e ( l t s a ) ：在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上提出屏幕取詞方案。我們 首先介紹體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 2 2 1l t s a 體系結(jié)構(gòu)介紹 l t s a 標(biāo)準(zhǔn)草案的制定和修訂工作是在i e e ec o m p u t e rs o c i e t y l e a r n i n g t e c h n o l o g ys t a n d a r d sc o m m i t t e e ( l t s c ) 主持下，由若干個(gè)工作小組開展進(jìn)行的。 由于其權(quán)威性和完備性，該標(biāo)準(zhǔn)被很多科研組織借鑒。該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)范了基于信息 技術(shù)的教育、學(xué)習(xí)和培訓(xùn)l 系統(tǒng)的高層體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的組成模塊，使研究人員能更 好的理解這類系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的工作模式，以及不同系統(tǒng)之問(wèn)的相互關(guān)系。同時(shí)該 標(biāo)準(zhǔn)的有很好的通用性，適用于各種教學(xué)方法、各種培訓(xùn)l 內(nèi)容、各種不同的文化以 及各種開發(fā)平臺(tái)【1 8 i 。 除了l t s a 標(biāo)準(zhǔn)，掩c 還制定了p 1 8 4 8 + 一系列有關(guān)開發(fā)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的教學(xué) 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)草案1 1 8 9 腳】，包括與學(xué)習(xí)者相關(guān)的