校园网络课堂教学系统的研究与实现

摘要

近年来，随着计算机应用技术的迅速发展与普遍应用，以网络和多媒体技术为基础的网络教育逐渐改变着传统的教育模式。网络教育技术使得教育资源得到共享和优化，极大地缓解了迅速增长的知识需求与匮乏的教学资源之间的矛盾，已经成为现代教育体系中不可缺少的重要部分。因此，如何利用当前有限资源和先进多媒体与网络技术，研发一套能良好运行在校园网络上，并是高效率、稳定、延时低、可交互的课堂教学系统，成为本文研究的方向。
　　 本文分析当前网络教学系统的发展现状，阐述了网络教育系统的功能、特点和应用范围，对网络课堂教学系统进行需求分析，给出了系统的设计目标和设计原则、网络承载、系统功能和兼容性等，并介绍了系统设计需要使用到的理论基础（P2P技术、流媒体技术、音视频编码技术），进而提出了系统的数据通信模型并用UML对系统进行需求建模设计，对系统的软件功能模块进行设计和实现。在深入研究P2P技术的基础上，建立了系统的通信模型，并采用UDP Hole Punching打洞技术突破防火墙、路由器中NAT设备的通信限制，解决了网络传输中带宽不足的问题，增强了课堂教学双方交互的实时性，达到现场教学的效果。本文设计了一个基于P2P技术的三层用户模型架构来满足网络课堂教学系统的需求，并对整个工作进行了总结，提出了系统的改进意见以及进一步的工作。

目录

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第一章 引言

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 网络教学的研究现状

1.2.2 P2P系统现状

1.3 本文主要内容及创新点

1.4 小结

第二章 系统的需求分析

2.1 需求概述

2.1.1 业务需求

2.1.2 网络需求

2.1.3 功能需求

2.1.4 兼容性需求

2.1.5 系统运行环境需求

2.1.6 总体目标

2.2 需求分析

2.2.1 角色列表

2.2.2 用例图

2.3 相关理论技术的概述

2.3.1 面向对象的方法学与开发工具选择

2.3.2 P2P技术

2.3.3 流媒体技术

2.3.4 MPEG-4视频编码

2.3.5 G.723音频编码

2.3.6 音频抖动处理

2.4 小结

第三章 校园网络课堂教学系统的设计

3.1 设计原则

3.2 系统总体架构

3.3 系统功能设计及概述

3.3.1 系统总体流程设计

3.3.2 系统主要功能设计

3.3.3 用户逻辑模块

3.4 应用UML建模进行系统设计

3.4.1 系统的顺序图

3.4.2 系统的包图

3.4.3 系统的活动图

3.4.4 系统的类图

3.5 数据库结构设计

3.5.1 建立概念数据模型

3.5.2 逻辑模式设计

3.5.3 物理模式设计

3.6 小结

第四章 通信模型研究

4.1 模型概述

4.2 基于P2P的数据传输模型

4.2.1 传输树的建立

4.2.2 NAr的穿透

4.3 中心服务器、教师端和学生端之间的通信

4.3.1 中心服务器与学生端的通信

4.3.2 中心服务器与教师端的通信

4.3.3 学生端与教师端的通信

4.3.4 学生端之间的通信

4.4 小结

第五章 系统的实现

5.1 系统开发环境

5.2 系统实现界面

5.2.1 登录与主界面

5.2.2 听课与课堂问答界面

5.2.3 服务端管理界面

5.3 实现的程序代码

5.3.1 数据传输模块

5.3.2 视频通讯模块

5.3.3 音频通讯模块

5.3.4 视频广播模块

5.4 小结

第六章 总结与展望

6.1 已完成的工作

6.2 进一步的工作

参考文献

致谢