計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用①

摘 要：為了阻止學(xué)生在上計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課時(shí)做與學(xué)習(xí)無關(guān)的事情，本文設(shè)計(jì)出計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)，它可以自動(dòng)對(duì)學(xué)生上機(jī)行為進(jìn)行監(jiān)控，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)比，在應(yīng)用該監(jiān)控系統(tǒng)后，學(xué)生的上機(jī)行為得到了有效的限制，機(jī)房產(chǎn)生的流量大幅減少，學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)操作的能力有顯著的提高。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué) 行為監(jiān)控 機(jī)房流量 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0177-03

隨著計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和普及，為了適應(yīng)社會(huì)需求，幾乎所有的高校都將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課作為全校各專業(yè)學(xué)生必修的公共課。由于計(jì)算機(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，所以計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分就成為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的重點(diǎn)，其教學(xué)效果直接影響著學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，部分學(xué)生往往不按照要求進(jìn)行練習(xí)，經(jīng)常做與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的事情，如看視頻、聊QQ、打游戲等，既影響了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的掌握、分散教師上課的精力，又給校園網(wǎng)絡(luò)帶來很大的負(fù)擔(dān)。針對(duì)這種狀況，該文設(shè)計(jì)出計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)，它可以自動(dòng)對(duì)學(xué)生上機(jī)行為進(jìn)行監(jiān)控，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

1 需求分析

學(xué)生的需求：在上機(jī)實(shí)驗(yàn)過程中，部分學(xué)生的自我控制力差，他們有學(xué)習(xí)的意愿，但控制不住自己去做與學(xué)習(xí)無關(guān)的事，甚至有的學(xué)生在無法上網(wǎng)的情況下玩紙牌等單機(jī)版游戲。這就需要一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)學(xué)生在上機(jī)過程中用到的進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)游戲、視頻播放等進(jìn)程就自動(dòng)將其強(qiáng)制關(guān)閉[1]。

老師的需求：教師在上課過程中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行上機(jī)指導(dǎo)的同時(shí)，還要花費(fèi)很大的精力監(jiān)督學(xué)生的上機(jī)行為，這影響了教學(xué)效果。目前已有的監(jiān)控系統(tǒng)大都通過教師機(jī)監(jiān)控學(xué)生的上機(jī)情況，教師查看后采取相應(yīng)處理，雖然能起到一定的作用，但是仍不能保證教師將全部精力放到對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上。這就需要一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)在上課過程中不需要教師的參與，就能夠自動(dòng)地對(duì)學(xué)生的上機(jī)行為進(jìn)行監(jiān)控，只需要該系統(tǒng)在課前進(jìn)行簡(jiǎn)單地設(shè)置。

網(wǎng)絡(luò)管理的需求：在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程中，不可避免地用到網(wǎng)絡(luò)，如果不對(duì)學(xué)生的上網(wǎng)行為進(jìn)行控制，學(xué)生就會(huì)做與學(xué)習(xí)無關(guān)的事情，如看視頻、打游戲等，而這些應(yīng)用都是非常消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我校的機(jī)房在同時(shí)使用的情況下，機(jī)房占用的帶寬達(dá)到學(xué)?？値挼?0%，嚴(yán)重影響了學(xué)校教職工正常的網(wǎng)絡(luò)辦公。針對(duì)這種情況，如果僅限制流量，又會(huì)導(dǎo)致機(jī)房網(wǎng)速過慢，達(dá)不到教學(xué)的效果，這就需要對(duì)占用帶寬大的進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)控。

2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1 功能分析

針對(duì)以上需求，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：

①監(jiān)控進(jìn)程設(shè)置 教師對(duì)需要監(jiān)控的進(jìn)程進(jìn)行設(shè)置，包括進(jìn)程名、運(yùn)行的時(shí)間段等。并通過增加和刪除實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)進(jìn)程的管理。

②進(jìn)程監(jiān)控 對(duì)教師設(shè)置的進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)有設(shè)置的進(jìn)程運(yùn)行，立即將其關(guān)閉。

③自我保護(hù) 保證進(jìn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常地運(yùn)行，不被學(xué)生關(guān)閉。

2.2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

考慮到便于教師的管理，我們采用c/s模式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

由圖1可知，整個(gè)系統(tǒng)分為教師機(jī)端程序和學(xué)生機(jī)端程序兩部分，這兩部分程序都是建立在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基礎(chǔ)上。教師機(jī)端程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì)要監(jiān)控的進(jìn)程進(jìn)行設(shè)置，并向?qū)W生機(jī)端程序發(fā)送相關(guān)進(jìn)程的信息。學(xué)生機(jī)端程序主要是接收教師機(jī)端程序發(fā)送的相關(guān)進(jìn)程信息，運(yùn)行自身的監(jiān)控功能，同時(shí)保證自身程序不被學(xué)生關(guān)閉。

2.2.1 教師機(jī)端部分

教師機(jī)端部分主要負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生機(jī)運(yùn)行的進(jìn)程進(jìn)行設(shè)置，如圖2所示。

設(shè)置完成后，利用winsock網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將進(jìn)程信息發(fā)送給學(xué)生機(jī)端程序[2-3]。

Winsock編程主要有以下步驟：

（1）初始化winsock 主要是利用WSAStartup函數(shù)對(duì)winsock資源進(jìn)行初始化。

（2）建立套接字并綁定。

（3）建立socket連接。

（4）通過套接字進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。

（5）關(guān)閉套接字 調(diào)用WSACleanun函數(shù)釋放Winsock資源。

2.2.2 學(xué)生機(jī)端部分

在學(xué)生機(jī)端部分，程序隨電腦主機(jī)的啟動(dòng)而啟動(dòng)，主要是通過注冊(cè)表編程來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)啟動(dòng)后不斷地監(jiān)聽教師機(jī)端程序發(fā)來的進(jìn)程信息，如果收到信息，立即將信息寫入到數(shù)據(jù)表中。

進(jìn)程監(jiān)控

系統(tǒng)運(yùn)行后監(jiān)控進(jìn)程立即工作，它不斷地檢測(cè)非法進(jìn)程的運(yùn)行狀況，一旦發(fā)現(xiàn)非法進(jìn)程，就立即關(guān)閉。學(xué)生機(jī)端部分功能如圖3所示。

執(zhí)行過程如下：

（1）定時(shí)獲取計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)程的快照[4-6]，同時(shí)獲取系統(tǒng)快照中的第一個(gè)進(jìn)程信息。

（2）判斷獲取的信息中的進(jìn)程名是否等于要監(jiān)控的進(jìn)程名，如果等于，轉(zhuǎn)步驟（3）；否則，轉(zhuǎn)步驟（4）。

（3）關(guān)閉進(jìn)程。

（4）獲得系統(tǒng)快照中的下一個(gè)進(jìn)程的信息，轉(zhuǎn)步驟（2）。

主要源代碼如下：

bStatus=Process32First（hSnapShot，prosInfo）；

while （bStatus）

{

if（prosInfo.szExeFile==thunder.exe）

{

dwProcessID=prosInfo.th32ProcessID；

hProcess=

：：OpenProcess（PROCESS_TERMINATE，F(xiàn)ALSE，dwProcessID）；

：：TerminateProcess（hProcess， 0）；

CloseHandle（hProcess）；

MessageBox（L”該進(jìn)程已被禁止運(yùn)行，將立刻被關(guān)閉！\"）；

}

bStatus = Process32Next（hSnapShot， prosInfo）；

}

進(jìn)程保護(hù)

學(xué)生端程序自我保護(hù)主要有兩個(gè)功能，一是保護(hù)監(jiān)控進(jìn)程不被關(guān)閉，是通過看守進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)。二是保護(hù)看守進(jìn)程不被關(guān)閉，此功能類似于木馬，具有很強(qiáng)的生存能力，除非開發(fā)者留后門，否則用戶無法將其關(guān)閉。

看守進(jìn)程具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

szCommandLine[]=TEXT（\"D：＼＼Process＼＼debug＼＼Process.exe\"）；

do{

if（！CreateProcess（ NULL，szCommandLine，NULL，NULL，F(xiàn)ALSE，0，NULL，NULL，si，pi））{

MessageBox（L\"進(jìn)程創(chuàng)建失?。"）；

}

WaitForSingleObject（ pi.hProcess， INFINITE）；

CloseHandle（pi.hProcess）；

CloseHandle（pi.hThread）；

}while（TRUE）；

3 測(cè)試

3.1 功能測(cè)試

以監(jiān)控迅雷應(yīng)用程序（thunder.exe）和qq應(yīng)用程序（qq.exe）為例，首先，在教師機(jī)端設(shè)置需要監(jiān)控的程序，如圖4所示：

設(shè)置完成后，學(xué)生機(jī)端收到進(jìn)程信息，開始監(jiān)控禁止運(yùn)行的程序，如果發(fā)現(xiàn)有禁止運(yùn)行的程序，將立即關(guān)閉。如圖5所示。

3.2 效果測(cè)試

為了驗(yàn)證本系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到的效果，我們以2012級(jí)康復(fù)1班為例，將該班分兩組，每組25人，分組1使用該監(jiān)控系統(tǒng)，分組2不使用監(jiān)控系統(tǒng)。這兩組均采用相同的教學(xué)方法和教學(xué)過程，兩組的實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)對(duì)比如表1所示。

Word、excel、ppt是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重點(diǎn)，因此，我們以這三個(gè)實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行對(duì)比，從上表中可知，采用本監(jiān)控系統(tǒng)的分組1的通過率明顯高于沒有采用監(jiān)控系統(tǒng)的分組2，分組1所在的機(jī)房產(chǎn)生的流量明顯低于分組2產(chǎn)生的流量，該系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的目的。

4 結(jié)語

為了提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)效率，本文研究并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：（1）分析了現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)，針對(duì)我校計(jì)算機(jī)教學(xué)的實(shí)際情況，提出了本監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2）認(rèn)真研究了實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)所需要的技術(shù)，包括c++、定時(shí)器、鉤子、網(wǎng)絡(luò)編程等。（3）實(shí)現(xiàn)了本系統(tǒng)的主要功能，并通過測(cè)試。并將該系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中，從應(yīng)用效果看，該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中不需要教師的參與即可有效地對(duì)學(xué)生的上機(jī)行為進(jìn)行監(jiān)控，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和較高的推廣價(jià)值。

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