1平台工作原理及系统架构
高校课堂互动平台利用无线网络对学生进行认证，任课教师在进行课堂互动教学的同时能随时掌握学生到课情况。高校课堂互动平台不是单一的一个软件系统，它是在无线网络环境下，对专用的无线路由器进行开发，并配以互动平台软件，实现课堂互动的网络、硬件、软件相结合的一个解决方案。无线网络是整个方案的基础，实现平台功能的一个关键点是开发有特定功能的无线接入点（以下简称AP）和相关的控制软件。如图1所示，本设计将平台分为三个部分，主要由服务层、网络层及应用层组成。整个教学区需先架设无线网络，并在教学区各区域接入专用AP。平台工作原理如下：（1）系统管理员在服务层部署服务器，提取学生数据、教师数据和相对应的课程信息；（2）系统管理员将服务层设置好的各种策略和配置分发给网络层的各个AP，AP是连接服务层和应用层的中枢，在接受服务层分发的配置的同时，AP可与客户端交互信息，并且各AP之间也需要相互传输共享信息；（3）应用层给师生提供登录无线网络、登录软件等界面，教师在应用层进行各项操作。
2平台软件功能设计
平台软件部分主要的功能包括教师对学生课堂的联网状态监控、学生终端机的访问控制、网络控制及系统管理员对学生信息、教师信息、课程信息的管理。
2.1管理功能
在大部分的多媒体课程当中，教师被迫成为了网络管理员，对于非计算机专业教师而言，教整个班级的学生登录他们的电脑并连接网络不是一件容易的事。这不仅会影响到课堂教学时间，还会影响到教师的教学可信度。本平台不需要教师作任何配置，系统管理员在服务器上部署课堂互动软件，从学生信息系统中同步学生信息，从教务系统同步课程信息和该课程所对应的教师信息，通过管理员界面对学生信息、教师信息和相对应的课程信息进行设置。教师登录时，只需简单的选择班级、课程等基本信息，就能进入监控页面。
2.2互动功能
学生利用手机、笔记本电脑等移动终端通过AP在服务器端进行身份认证并连接到无线网络，可以根据教师的设置连接到内网或者互联网，可以访问白名单范围内网站，可以根据教师课堂要求跟着教师的操作界面查看教师的课件内容。如图3所示，教师登录平台后进入操作页面，操作页面上主要有联网监控、访问控制、网络控制、更改课程信息等按钮，相对应的，平台互动功能如下。
2.2.1联网监控
任课教师通过AP登录平台，如登录时刚好是上课时间，根据预先设定的课程表，任课教师登录平台后则直接进入当前课程的应到学生列表页面。通过联网监控模块，教师可实时查看当前课程学生联网状态、登录时间、访问网站、终端类别（手机、笔记本电脑等）等信息。
2.2.2访问控制学生可以在任课教师预先设定的白名单中登录网站，教师可控制学生终端页面显示的内容。教师可以在终端上展示课件、播放视频或者登录网站，并且学生的页面将根据教师的页面自动跳转。
2.2.3网络控制
教师在此模块设置学生登录网站的白名单、黑名单，选择学生所连接的网络类型，网络类型主要包括校园内网、互联网或者无网络状态等。
2.2.4更改课程信息如课程需临时更换时间、更换教室或更换教师，可选择在此模块进行更改。教师登录平台后，可查看所有与他相关的课程，对于已经结束的课程可查询历史记录，对于还未开始的课程，教师可提前登录进行网址黑名单、白名单列表的设置，或更改某一课程的任课教师、教室、上课时间等信息。
3平台实现的关键技术
3.1无线802.1X认证技术。系统在学生联网认证上采用了802.1X认证技术。在提供无线接入点的教学楼，需要每个学生进行接入认证，以防止非授权用户接入。IEEE在2001正式颁布了IEEE802.1x标准，用于基于以太的局域网、城域网和各种宽带接入手段的用户/设备接入认证。802.1x协议是基于Client/Server的访问控制和认证协议，在获得交换机或LAN提供的各种业务之前，802.1x对连接到交换机端口上的用户/设备进行认证。在认证通过之前，802.1x只允许EAPoL(基于局域网的扩展认证协议)数据通过设备连接的交换机端口；认证通过以后，正常的数据可以顺利地通过以太网端口。这种认证采用基于以太网端口的用户访问控制技术，只有网络系统允许并授权的用户可以访问网络系统的各种业务，既可以克服PPPoE方式的诸多问题，又避免了引入集中式宽带接入服务器所带来的巨大投资，且该技术具有很高的安全性。
3.2应用层防火墙技术。系统采用了应用层防火墙技术来实现对学生联网状态的监控、访问控制及网络控制等功能。第三代防火墙称为应用层防火墙，这种防火墙在两种方向上都有“代理服务器”的能力，这样它就可以保护主体和客体，防止其直接联系。在OSI模型中，第五层是会话层，第七层是应用层，传统会话层防火墙甚至并不能阻止多数基本的应用型攻击。因此，我们的解决方案就是实施应用层防火墙，它不仅仅实施ACL及目标端口等的检查，在与应用程序交互时，可以进行更深的数据包检查、状态连接管理、应用层过滤等，这些功能对于我们实现联网监控、访问控制是至关重要的。
3.3软件开发技术。本系统应用软件使用JSP技术进行开发，系统页面采用Html语言和Css样式以及JavaScript脚本来设计，系统主要功能由Java语句来实现，数据库采用Oracle。
4平台测试及应用效果
在所有学生都拥有可连接无线网络的终端设备的前提下，平台对一个班级32名学生的一门课程进行了测试。通过表1的测试结果可看出，本平台的实施取得了一些实际效果：教师能实时掌握学生的到课情况；任课教师能掌握学生终端页面展示内容的主动权；历史记录的保存为各类量化和考核提供了依据。
5结语
本文深入分析了我国高校教学平台和网络建设现状，研究并提出无线网络环境下高校师生互动平台的系统解决方案，重点探讨了师生互动平台的工作原理、系统架构、系统的软件功能设计及平台实现的关键技术。本研究主要创新点是提出利用移动终端和无线网络对学生到课进行实名认证和记录，无需教师花费大量的时间在点名和抽查上，让学生参与课堂教学成为一件理所当然的事情。教师也不需要再奔波于整个教室去检查学生是否正在登陆或者查看教学内容，只需要操作讲台上的计算机就可以实现学生终端的显示内容。并且所有的课堂行为将会作为重要数据保存下来，学生任何的课堂参与都有记录，都有迹可循，可作为学生各项考核的依据。本论文的研究对于提高学生课堂到课率和课堂参与度，从而在一定程度上提高教学质量具有重要的实践意义。本方案具有通用性和可移植性，具有很大的发展前景，通过在部分高校试用，总结经验，进一步完善相关制度、机制和办法，可适时在高校进行推广。
作者：陈贺婉 陆慧娟 单位：中国计量学院校长办公室
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