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1、天津师范大学 硕士学位论文 基于网络环境的心理学综合实验台管理系统的设计与实现 姓名：王旭 申请学位级别：硕士 专业：教育技术学 指导教师：吴晓荣 20080301 摘 要 在网络教育快速发展的今天，网络教学中实验教学手段的重要性与日俱增。 本论文设计并开发了一套心理学实验台管理系统，该系统通过串口通信的方式由 上位机发送指令到下位机进行心理学仪器的控制，达到完成心理学实验的目的。 实验由教师进行主控，这样可以针对每一位学生进行实验安排，形成一对多的实 验教学形式。 网络化远程控制管理是管理系统发展的必然趋势 然而，现有的远程管理 方式还较难做到由主控机同时控制管理众多的心理学实验台，尤其是在
2、与各平台 之间的数据传输通信方面，更是瓶颈所在。 为克服现有的心理学实验台远程管理的缺陷，本课题提出并实现了一种基 于分布式数据库的网络化远程管理系统。本系统的设计思想是将每 个实验台内 安排一个局部的数据库，位于不同地点的许多实验台通过网络互相连接，共同组 成一个完整的、全局的大型数据库。这样就良好地解决了远程控制下，多个实验 台之间的数据传输方面的困境。在此基础上 ，教师只需远程控制每个实验台的本 地数据库，就可以对该实验台台进行相应的控制管理。本模式下的远程控制，即 使每个实验台的物理位置分散，教师仍然可对其进行管理操控，因此具有良好的 拓展性。 本课题以分布式数据库技术为主要特色，针对
3、一套心理学实验台的管理系 统进行了研究和开发。目前该系统已进入试运行阶段，用户反应良好。 关键词：远程控制分布式数据库网络管理系统 ASP.NET C# Abstract Today the education in the network has developed fest. The test become a more and more important part of teaching approaches. In this thesis,the writer designed a psychology experiment set management system. The sy
4、stem take the control toward the psychology instruments and attaining the purpose of the psychology experiment completion. The experiment is carried on by the teacher in the network. So the experiment can be an arrangement to each student and become an experiment teaching form that one server contro
5、ls many users. However, existing long range management methods are still more difficult to attain is controled machine by the lord to control to manage numerous psychology experiment sets in the meantime. Particularty the correspondence aspect with delivering the data, is also a bottleneck. In order
6、 to overcome existing blemish with the long range management of the psychology experiment sets, this topic puts forward and carried out a kind to turn long range management system according to the network of distributed database. The design thought of this system is to arrange a local database insid
7、e each experiment set, and to connect them with each other through the network, then to constitute a database of integrity together. Though each physical position of the experiment set is different, the teacher still can carry on managing operation from the server computer. Keywords： Long range cont
8、rol, Distributed database, network, management system , ASP.NET, C# 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获 得 天津师范大 学 或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本 人完全了解天津师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并
9、采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和磁盘 (保密的论文在解密后应 遵守此规定） 签名 : 日 期 ： 越上 扣 学位论文版权使用授权书 签名 : 第 一 章 绪 论 1.1课题研究背景 1.1.1课题相关研究现状 1. 心理学实验台研究现状 随着科学技术和社会发展水平的不断提高，人们在推进各种科技进步的同 时，也越来越重视对人类自身的研究工作。这其中，心理学又成为当代社会和行 为科学中发展最迅速的学科之一 m。 自十九世纪以来，心理学逐渐脱离哲学而成 为一门独立的科学，其目的是采用科学的方法研究人的心理行为，其对人类进步 与
10、社会的发展起到十分重要的作用。由于其研究过程基于多种科学的实验方法和 手段，因此心理学的研究大多需要依靠各种心理学仪器或量表的支持。 心理学实验台是一种应用较为普遍的心理学实验平台，主要应用于高等院 校、科研院所等单位的心理学教学与科研领域；同时，也可以广泛应用于军事、 公安、航空、交通、体 育、工业管理等其他相关学科领域的人才培养与选拔。 早期的心理仪器，大多依靠心理学家手工制作，这些仪器在特定的历史时期 推动了心理学科的发展。但是其也具有明显的缺点，例如结构简单、功能单一， 性能指标不高等。 随着科学技术的进步，越来越多的技术手段开始应用于心理仪器领域。其中， 电子信息学科与心理学科的交叉
11、较为显著。近二十年来，这种趋势越来越明显。 国外关于心理学实验仪器的研究和开发均较多，发展速度较快。心理学实验 台的各组成部分，例如速示器、深度知觉测试仪等，均可以在国外的文献资料中 发现记载；但是，迄今未 发现有与心理学实验台类似的综合一体化产品出现。 国内最早出现的心理学实验台是课题组前期研制的 JGW-B型心理学实验台， 由天津高师公司进行批量生产，并广泛应用于国内 140余所高等院校，为我国高 等院校的心理学相关学科实验条件的改善提供了有力的支持。 传统的心理学实验系统，其实验数据仅能通过微型打印机的纸带输出，数据 的处理能力不强，数据的保存也很困难；每台仪器均需要主试操作，故在实验中
12、 需要多人管理；功能较为单一，仅能用于实验教学，而不能用于科研；设备不易 升级、 实验内容不易更新；传统心理学实验仪器大多独立发展，过多地关注于单 机的数据采集与实验结果分析，而忽略了与其他同类型仪器的数据集成与共享， 因而在实验中形成 “ 信息孤岛 ” ，影响了心理及相关学科研究水平的提升。无法 满足现代科学对大实验基数、海量实验数据的要求。 2. 计算机网络通信技术研究现状 计算机网络就是通过电缆、电话或无线通讯将两台以上的计算机互边起来的 集合。按计算机联网的地理位置划分，网络一般有两大类：广域网和局域网。 Internet网是最典型的广域网，它们通常连接着范围非常巨大的区域。局 域网是
13、目前应用最为广泛的网络，几乎每个高等院校内部都设有局域网，我们通 常也把它称之为校园网。局域网通常也提供接口与广域网相连。 进入 90年代后，世界经济发展的一个显著特点是以信息技术为先导的高技 术产业突飞猛进，电子计算机不断渗透到传统工业的各个领域，推动国民经济迅 速发展。信息的交换、存储、处理和利用将更多地通过计算机进行。各种计算机 不再是封闭的终端，而将同电话、电视机一样使用方便，接入数据网络便可共享 数据库资源和网络设备资源。 计算机通信网络是计算机技术和通信技术相结合而形成的一种新通信方式， 主要是满足数据通信的需要。它将不同地理位置、具有独立功能的多台计算机、 终端及附属设备用通信链
14、路连接起来，并配备相应的网络软件，以实现通信过程 中资源共享而形成的通信系统。它不仅可以满足局部地区的一个企业、公司、学 校和办公机构的数据、文件传输需要，而且可以在一个国家甚至全世界范围进行 信息交换、储存和处理，同时可以提供话音、数据和图像的综合性服务，具有诱 人的发展前景。 目前，计算机网络和数据通信发展迅速，各国都通过建成的公用数据通信网 享用各数据库资源和网络设备资源。为发展高新技术和国民经济服务。计算机通 信技术、数据库技术相基于两者基础上的联机检索技术已广泛应用于信息服务领 域。从报刊、人工采集、会员单位组织的传统信息服务方式正逐步被以数据库形 式组织的信息通信计算机网络供用户联
15、机检索所代替。信息量和随机性增大，信 息更新加快，信息价值明显提高，信息处理和利用更加方便。因此，计算机网络 通信系统是信息社会的显著标志，在信息处理和传递中占重要位置。 3. 数据库技术现状 数据库技术自产生以来，发展到今 R己形成了坚实的理论基础和独特的数 据处理技术，并获得了广泛的应用 .数 据库技术是信息社会的重要基础之一，是计 算机科学领域中发展最为迅速的分支 .数据库技术是一门综合性的技术，它涉及 到操作系统，数据结构，算法设计和程序设计等知识，因此，在计算机科学中，将数 据库技术作为专门的学科来研究和学习 .从应用的角度来看，计算机用户需要掌 握数据库的理论基础，以其来指导应用实
16、践 . 数据库技术的研究范围十分广泛，目前概括的讲可以分为三个主要领域 .2 (1) 数据库管理系统软件的研制 数据库管理系统 (DBMS)是数据库系统的基础，研制 DBMS的基本目标是扩大 功能，提高性能，增强可用性 .研制以 DBMS为核心的一组互相可联系的软件系统 已成为当前数据库软件产品的方向，这些在 DBMS基础上运行的软件有 :数据通 讯软件，表格软件，数据字典，报表书写，图形系统等 . (2) 数据库设计 在数据库管理系统的支持下，按照某企业某组织的需求，设计一个结构良好 的，使用方便，效率较高的数据库及其应用系统，是数据库设计的主要任务 .在这 个领域内，主要研究课题是设计方法
17、学 ;数据模型和数据建模方法的研究 ;数据库 设计计算机辅助方法的研究 ;数据库设计规范和标准的研究，以及数据库设计工 具的开发等 . (3) 数据库理论 数据库理论研究主要 集中与关系的规范化理论，关系型数据库理论，数据库 与人工智能结合，数据库与逻辑，逻辑演绎和知识推理等方面，此外，演绎数据库， 面向对象数据库，知识库系统的研究都是研究方向 . 一般来说数据库系统由计算机软、硬件资源组成 .它实现了有组织地，动态 地存储大量关联的数据，方便多用户访问，它与文件系统的重要区别是数据的充 分共享，交叉访问及应用的高度独立性 .通俗地讲，数据库系统可以把 Fi常一些表 格，卡片等数据有组织地集合
18、在一起，输入到计算机，然后通过计算机处理，再按 一定要求输出结果 .所以，对于数据库来说，主要解决 了三个数问题 .第一，有效地 组织数据这里主要是指对数据进行合理设计，以便计算机存取 ;第二，将数据方便 地输入到计算机中 ;第三，根据用户的要求将数据从计算机抽取出来 . 对于数据库的运行环境来说，基本可分为三个阶段： 第一阶段，在大型、中性、小型机上运行。一般为多用户系统，用户通过终 端并发地存取、共享数据资源。微机上的一般为单用户版本。 第二阶段，可以向两个方发展 。一 个是提高可移植性，使之能在多种硬件平 台和操作系统下工作。另一个方向是数据库联网，向分布式系统发展，支持多种 网络协议。
19、 第三阶段，追求开放性，满足可移植性、可连接性、可伸缩性。 1.1.2课题的提出 本课题针对正在开发的心理学实验台遇到的远程数据控制问题以及网络通 信技术研究的现状，提出并实现了一种可行的远程管理模式。本模式的设计思想， 是将每个心理学实验台上的数据库作为局部数据库，实验的主控端可以直接通过 访问本地数据库的来控制该心理学实验台完成实验。数个局部数据库可以形成一 个大型的完整的数据库，由主控端进行设置和控制。主控端通过编辑实验 参数、 设置实验内容、指定实验数据、选择实验对象等方式来远程控制受控端，即每个 实验台按照主控端的要求进行实验操作。每个实验台都有一个完整的数据副本， 当实验结束后，主
20、控端可以通过远程访问，读取各实验平台的实验结果数据，转 存到本地，用来进行下一步的分析处理。这种方式克服了中心数据库的弱点，降 低了数据传输代价，是一种较为有效的网络远程数据管理模式。 心理学实验台在心理学教育方面有着显著的作用。通过本实验台的操作， 可以较为准确地了解到受试者对于各方面诸如反应速度、判断能力、辨别能力、 承受能力等心理学范畴 的属性值，以及视觉、听觉、触觉等生理上的知觉属性值。 本实验台的特色在于其实用性，主控端不仅可以对受试者进行相应的测试，而且 可以通过管理系统设计更改实验的性能和参数。由于可以基于网络进行远程控 制，使得主控者对整个实验的安排和进行有了最大程度上和最广范
21、围上的权力。 实验内容的调整和修改，也有助于良好控制受试者的实验条件以获取最准确的实 验数据。实验内容种类繁多，风格迥异，针对不同的实验对象有量身定制的效果。 1.2课题研究的目标与意义 1.2.1课题研究的目标 (1) 网络控制与数据共享功能的实现。设计网络化的实验台整体方案，实 现基于计算机网络的多机控制、管理与数据共享； (2) 软硬件协同设计。软件负责每个实验的实验指导（包括文字，语音， 影像 )，主试控制界面的显示，参数的设定，实验进程控制，实验数据的采集， 提供实验所需的文字，语音，图片，影像等信息。硬件在软件的控制下完成指定 的实验，亦即，指导教师在主控机上通过软件控制、管理多个
22、实验台的运行。 1.2.2课题研究的意义 本课题的研究关注于目前基于网络的远程控制与数据共享技术的发展方 向，致力于集成控制与数据网络，推动心理 学实验仪器从单机时代跨入网络化时 代，具有较好的前瞻性和较强的可行性。 本系统中实验数据的呈现和处理均基于内嵌式 PC机的后台数据库，且可以 在局域网及全国范围内共享同类仪器的实验数据，拓展实验台的数据处理功能， 使其应用范围从传统的教学领域扩展到研究及测试领域。 本课题的研究成果将直接由天津高师公司转化为批量生产的产品计划，预计 将广泛应用于国内外心理学相关学科的教学、科研、测试领域。 心理学实验台是课题组提出、实现，并应用于国内 140余所高等院
23、校的心 理学实验平台。除可以应用于高等院校、科研院所等单位的心理学教学与科研领 域外，也可以广泛应用于军事、航空、交通、体育等其他相关学科领域。新一代 心理综合实验台的研制将在本质上改善和提高心理学及相关领域的实验条件和 水平，其更适合应用于心理学科及相关学科的科学研究，同时也是心理学实验教 学的换代产品，其将在心理及相关领域学科的科学研究、新型人方培养、髙水平 人才选拔等方面起到重要作用，具有可观的社会效益与经济效益 1.3论文主要内容及创新点 1.3.1论文的主要内容 本论文按照课题的研究进程撰写，共分为七章。第一章分析了本心理学实 验台课题的研究背景和研究目标。第二章介绍了本论文基于的几
24、种理论分析，以 及理论对本研究的启示。第三章从管理系统的设计思想、整体架构、软件功能结 构和数据表管理几个方面阐述了本心理学实验台管理系统的方案设计。第四章具 体介绍了本管理系统的各功能模块的设计与作用。第五章从开发工具、开发技术 及关键功能实现介绍了本管理系统在开发过程中的具体内容。第六章介绍了本管 理系统按照一定的方案进行测试及应用的情况。第七章总结了本论文，并提出了 对进一步改造和更新本管理系统的展望。 1.3.2论文主要创新点 本论文主要创新点有： 1. 通过教学、心理学、计算机技术三位一体的软件系统结构理念，设计出科 学实用的心理学实验台管理系统。 2. 由于实现了心理学实验台的网络化管理，可以实现各个实验平台实验数据 信息的共享，有利于对大量实验数据的分析进行加工。 3. 利用分布式数据库管理方式，通过网络环境对实验台进行管理。由主控机 远程操纵受控机，改变了原有的一对一实验模式，变成了一对多的实验管理模式。 有效节省了实验管理的人力资源。同时也降低了心理学实验中主试对被试的心理 压力，使实验结果更真实有效。