基于C/S架構(gòu)的教學(xué)管理監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李玲玲

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的諸多弊端，開放式教學(xué)的普遍應(yīng)用，伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了教學(xué)和管理方式的改革。網(wǎng)絡(luò)與教學(xué)的結(jié)合，為教學(xué)的發(fā)展提供了更加多元化的發(fā)展空間。該文提出一個(gè)基于C/S架構(gòu)的教學(xué)管理監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，實(shí)用性強(qiáng)，具有可擴(kuò)展性。此系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、信息管理、屏幕監(jiān)控等功能，在該文中重點(diǎn)講解教學(xué)功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：C/S架構(gòu)；教學(xué)管理；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）28-0058-02

開放式教學(xué)的普遍應(yīng)用，伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶動(dòng)了教學(xué)和管理方式的改革。網(wǎng)絡(luò)與教學(xué)的結(jié)合，為教學(xué)的發(fā)展提供了更加多元化的發(fā)展空間。本文提出一個(gè)基于C/S架構(gòu)的教學(xué)管理監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、遠(yuǎn)程協(xié)助、信息管理與分配、屏幕監(jiān)控、交流等功能。

1 總體設(shè)計(jì)

教學(xué)管理與監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S通信結(jié)構(gòu)，服務(wù)器端主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)功能，包括信息管理與分配、數(shù)據(jù)監(jiān)控、教學(xué)等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示?？蛻舳说墓δ馨ǖ卿?、注冊(cè)、與服務(wù)器交流等功能。

1.1 教師端功能

教師端主要包括以下幾個(gè)功能模塊：

信息管理模塊：主要包括學(xué)生信息和成績(jī)信息管理，本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)使用SQL Server 2008，需要建立用戶信息數(shù)據(jù)庫(kù)表和成績(jī)信息數(shù)據(jù)庫(kù)表，在程序中要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)表的管理，比如添加、刪除、修改等操作。

服務(wù)器登錄模塊：服務(wù)器登錄，可以選擇不同的權(quán)限，有教師、管理員、超級(jí)管理員三種權(quán)限。

權(quán)限管理模塊：在服務(wù)器登錄時(shí)，可以選擇不同的權(quán)限進(jìn)行登錄，不同的權(quán)限也對(duì)應(yīng)相關(guān)的功能：教師負(fù)責(zé)教學(xué)、學(xué)生管理、成績(jī)管理；管理員可以管理教師信息；超級(jí)管理員可以配置相關(guān)系統(tǒng)的功能。

文件傳輸模塊：要向所有客戶端廣發(fā)文件信息，將服務(wù)器端的文件傳遞到客戶端的指定位置。

投影教學(xué)模塊：投影教學(xué)即教師向所有學(xué)生發(fā)送消息，要求所有學(xué)生的電腦黑屏并且提求所有學(xué)生注意投影。以方便老師教學(xué)。

遠(yuǎn)程協(xié)助模塊：即教師可以遠(yuǎn)端操作學(xué)生機(jī)電腦，以完成對(duì)學(xué)生的幫助和指導(dǎo)。

1.2 學(xué)生端功能

學(xué)生端主要包括以下幾個(gè)功能模塊：

注冊(cè)：學(xué)生機(jī)可以在本機(jī)輸入自己的相關(guān)信息，然后向教師發(fā)送注冊(cè)信息，消息格式“長(zhǎng)度|CUC|信息串”，信息將被記錄于教師機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)。教師收到注冊(cè)信息后，解析出消息內(nèi)容：首先在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找是否存在該學(xué)生學(xué)號(hào)，如果不存在，則將學(xué)生信息添加至數(shù)據(jù)庫(kù)用戶信息表，并向?qū)W生發(fā)送"3|CUC|YES"。否則，向?qū)W生機(jī)發(fā)送注冊(cè)失敗命令"2|CUC|NO"。

登錄：學(xué)生機(jī)向教師機(jī)發(fā)送登錄命令，教師機(jī)收到登錄命令后，解析出消息中的數(shù)據(jù)（學(xué)號(hào)和密碼）；然后根據(jù)學(xué)號(hào)查找數(shù)據(jù)庫(kù)，如果數(shù)據(jù)庫(kù)中沒有此學(xué)號(hào)，則向?qū)W生機(jī)發(fā)送"3|CUL|SNONO"，表示用戶名不存在；如果數(shù)據(jù)庫(kù)中有此學(xué)生，但密碼不正確，則向?qū)W生機(jī)發(fā)送"3|CUL|PASSNO"；如果學(xué)號(hào)和密碼都正確，則向?qū)W生機(jī)發(fā)送"3|CUL|YES"，表示登錄成功。

下線：學(xué)生機(jī)如果關(guān)閉系統(tǒng)，將會(huì)向服務(wù)器發(fā)送"DISCONNECT"消息，教師機(jī)接收到該消息后，提示某學(xué)生下線，并結(jié)束該學(xué)生的通信線程。

2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 創(chuàng)建局域網(wǎng)通信

整個(gè)C/S結(jié)構(gòu)采用SOCKET通信，系統(tǒng)使用VS2008編寫，先創(chuàng)建單文檔項(xiàng)目，并將視圖的基類改為CFormView，這樣可以隨意在VIEW框中增加控件。服務(wù)器需要用到多個(gè)線程，一個(gè)線程負(fù)責(zé)客戶端的連接（登錄和注冊(cè)）的操作（設(shè)為線程函數(shù)A）；另一個(gè)線程負(fù)責(zé)通信過(guò)程中的數(shù)據(jù)接收與處理（設(shè)為線程函數(shù)B）；當(dāng)學(xué)生連接成功后，創(chuàng)建該學(xué)生的數(shù)據(jù)通信線程。線程函數(shù)B會(huì)被引用多次，即會(huì)被創(chuàng)建多個(gè)線程，當(dāng)前有多少學(xué)生在線就會(huì)創(chuàng)建多少個(gè)線程。

接下來(lái)介紹服務(wù)器的創(chuàng)建流程：

使用WSAStartup函數(shù)創(chuàng)建SOCKET版本，或申明一個(gè)連接的開始。

再使用socket或者WSASocket建立流式套接字，返回套接字號(hào)。

bind函數(shù)將套接字與本地地址相連，進(jìn)行綁定。綁定時(shí)要配置相關(guān)結(jié)構(gòu)體（包括IP地址、端口號(hào)）SOCKADDR_IN。

使用listen設(shè)置服務(wù)器的監(jiān)控個(gè)數(shù)，如：listen（sListeningSocket， LISTEN_LEN）；。

利用while（1）的循環(huán)，使用accept監(jiān)控客戶端的連接，如果連接成功，則返回客戶端的套接字，用于與客戶端通信。

當(dāng)監(jiān)控到學(xué)生的連接后，需要判斷學(xué)生的登錄信息和注冊(cè)信息。

每監(jiān)控到一個(gè)學(xué)生上線，使用CreateThread創(chuàng)建一個(gè)線程。

關(guān)閉連接： closesocket （套接字）；WSACleanup（）；。

服務(wù)器創(chuàng)建流程圖如圖2所示：

再介紹客戶端的連接流程：

使用WSAStartup函數(shù)創(chuàng)建SOCKET版本，或者申明一個(gè)連接的開始。

再使用socket或者WSASocket建立流式套接字，返回套接字號(hào)。

配置SOCKADDR_IN結(jié)構(gòu)體參數(shù)；包括端口，服務(wù)器IP地址等，利用connect函數(shù)去與服務(wù)器建立連接。

連接建立成功后，就可以利用套接字與服務(wù)器進(jìn)行通信，包括發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)（send、recv）。

關(guān)閉連接：closesocket（套接字）；WSACleanup（）；。

客戶端創(chuàng)建流程圖如圖3所示：

2.2 投影教學(xué)功能實(shí)現(xiàn)

投影教學(xué)即教師向所有學(xué)生發(fā)送消息，要求所有學(xué)生的電腦黑屏并且提求所有學(xué)生注意投影，以方便老師教學(xué)。投影教學(xué)的流程如下：

教師向所有學(xué)生發(fā)送投影教學(xué)啟動(dòng)命令"2|TP|ON"。

學(xué)生機(jī)接收命令后，調(diào)用相關(guān)窗口進(jìn)行黑屏和文件顯示處理，并鎖定鍵盤和鼠標(biāo)。

當(dāng)教師向?qū)W生發(fā)送投影教學(xué)關(guān)閉命令后"2|TP|OFF"，學(xué)生機(jī)操作恢復(fù)，屏幕黑屏取消。

2.3 遠(yuǎn)程協(xié)助功能實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)程協(xié)助包括兩部分的功能：學(xué)生桌面?zhèn)鬏敽蛥f(xié)助兩個(gè)功能。

學(xué)生桌面?zhèn)鬏斄鞒蹋?/p>

教師機(jī)向?qū)W生機(jī)發(fā)送“遠(yuǎn)程協(xié)助”命令："2|RomteHelp|ON"

學(xué)生機(jī)接收到“遠(yuǎn)程協(xié)助”命令后，學(xué)生機(jī)選擇是否接收協(xié)助，并向教師機(jī)發(fā)送相關(guān)命令。

教師機(jī)如果接收到同意協(xié)助的命令"3|RomteHelp|YES"（如果接收到的命令是不同意，則提示學(xué)生機(jī)不同意"2|RomteHelp|NO"），教師機(jī)先獲取學(xué)生機(jī)的分辨率信息，并向?qū)W生機(jī)發(fā)送桌面分塊，初始化接收桌面數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。

學(xué)生機(jī)接收桌面分塊命令后，根據(jù)桌面的分塊，初始化發(fā)送桌面數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，將記錄桌面每一塊區(qū)域的右上角坐標(biāo)和左下角坐標(biāo)，以及該區(qū)域的位圖。

教師機(jī)向?qū)W生機(jī)發(fā)送桌面更新命令"7|RomteHelp |REFRESH"，客戶端接收到更新命令后向教師機(jī)傳遞桌面更新的塊數(shù)、更新塊的坐標(biāo)、塊的壓縮信息；同時(shí)教師機(jī)還需要接收更新的塊數(shù)、更新塊的坐標(biāo)、塊的壓縮信息，并解壓縮，然后將塊信息（坐標(biāo)、塊壓縮）存入接收結(jié)構(gòu)鏈表。

在遠(yuǎn)程協(xié)助相關(guān)界面上畫出學(xué)生機(jī)桌面信息，在OnPaint函數(shù)中繪制桌面。

當(dāng)教師機(jī)需要停止遠(yuǎn)程協(xié)助時(shí)，發(fā)送"2|RomteHelp|OFF"。

協(xié)助功能流程：

在學(xué)生機(jī)桌面?zhèn)鞯浇處煓C(jī)后，教師可以“操作”該桌面，包括鼠標(biāo)左鍵按下、彈起；右鍵按下、彈起；當(dāng)“桌面”響應(yīng)這些消息后，向?qū)W生端發(fā)送WM開頭的消息。

學(xué)生機(jī)收到WM消息后，根據(jù)不同的消息模擬鼠標(biāo)和鍵盤響應(yīng)。首先將消息解出，消息包括了鼠標(biāo)響應(yīng)的坐標(biāo)。學(xué)生機(jī)將坐標(biāo)取出后，轉(zhuǎn)換成本機(jī)分辨率的坐標(biāo)，然后再轉(zhuǎn)換成MOUSE_EVENT函數(shù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)（0，0 -65535，65535），轉(zhuǎn)換坐標(biāo)后再使用mouse_event模擬出來(lái)。

學(xué)生機(jī)根據(jù)模擬的操作，執(zhí)行操作后，教師機(jī)再發(fā)送桌面更新命令，并再次接收學(xué)生桌面信息存放于GdiREVList鏈表中。

2.4 同步教學(xué)功能的實(shí)現(xiàn)

此功能是遠(yuǎn)程協(xié)助的逆過(guò)程。服務(wù)器是桌面信息發(fā)送方，學(xué)生機(jī)是桌面信息的接收方。同步教學(xué)實(shí)現(xiàn)流程如下：

教師機(jī)向所有學(xué)生發(fā)送同步教學(xué)命令"2|TeachSyn|ON"

學(xué)生機(jī)收到命令后，開始獲取教師機(jī)的分辯率，并向?qū)W生機(jī)發(fā)送桌面分塊，初始化接收桌面數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。

教師機(jī)接收桌面分塊命令后，根據(jù)桌面的分塊，初始化發(fā)送桌面數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，將記錄桌面每一塊區(qū)域的右上角坐標(biāo)和左下角坐標(biāo)以及該塊區(qū)域的位圖。

后面的處理，與遠(yuǎn)程協(xié)助相同。只是由學(xué)生機(jī)發(fā)起更新桌面的命令，教師機(jī)將桌面信息發(fā)送給學(xué)生機(jī)。

教師可以發(fā)送"3|TeachSyn|OFF"命令，關(guān)閉同步教學(xué)。在關(guān)閉同步教學(xué)時(shí)，注意要等待SendRegionDisplay函數(shù)執(zhí)行完畢后，再釋放Clear_GdiSend（&GdiSendStart;）。

3 結(jié)束語(yǔ)

值得注意的是，由于整個(gè)C/S通信框架只有一個(gè)SOCKET通信，所以在使用同步教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)限制教師向?qū)W生機(jī)發(fā)送信息，更不可在做同步教學(xué)正在進(jìn)行時(shí)發(fā)送遠(yuǎn)程協(xié)助和屏幕監(jiān)控等命令。同樣的道理，遠(yuǎn)程協(xié)助或屏幕監(jiān)控正在進(jìn)行時(shí)，也應(yīng)該限制其他消息的發(fā)送，包括學(xué)生端的。這可以避免消息的沖突。在本文中主要介紹了教學(xué)管理監(jiān)控系統(tǒng)中的教學(xué)功能，后續(xù)再詳細(xì)介紹系統(tǒng)中的管理監(jiān)控系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 張夢(mèng)蝶.基于C/S模式的軟件工程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2012.

[3] 雷雪.基于C/S模式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)， 2011.

【通聯(lián)編輯：梁書】