大地工程网路教学系统建置之研究

1大地工程網路教學系統建置之研究楊全成正修技術學院土木工程系摘要近年來國際間網際網路非常風行，政府推行國家資訊基礎建設不遺餘力，網路應用在教學課程上已經是時代之所趨。本文之研究首先以Linux作業系統架設全球資訊網之網路伺服器，並專注於基本網頁之設計及互動式CGI、Java程式之撰寫，完成一套大地工程網路教學系統─簡稱GEWTS。資訊化之GEWTS係以教育目的為設計之著眼點，提供大地程相關領域之學生或有興趣之社會人士另一個學習與練習之管道。GEWTS整合建構在上，包括五個主要內容：(1)土壤力學，(2)基礎工程，(3)土壤力學實驗，(4)基礎施工及(5)施工機械。此外並有網頁登錄與超鏈結、GEWTS專屬留言板及篩分析CGI線上分析與繪圖等功能，適時於各網頁融入Java、JavaScript之運用及MSOffice應用軟體檔案型式之超鍊結，提供使用者更柔性化、互動化與多元化之學習環境。本教學系統之使用者，若有需要時可在之部份內容下載，作為自我學習，或做家庭作業等之用。本文建立之GEWTS教學資源，已在大地工程相關課程教學實務上應用，且漸獲致良好的迴響與成效，可提供各學校師生教學之資訊化資源，使學生及社會人士獲得更多資訊，為一個有特色、有內涵之教學資源，且建置在網路上，可收網路無遠弗屆之功效，所以GEWTS是提昇教學品質與學習效果有用的工具。期待GETWS之發表，能激勵更多大地工程相關之教師與學者專家們，來投入網際網路建立更多資源，透過網路之網網相連之能力鏈結成廣大之大地工程專業網，更使遠距教學與資源共享之理想目標逐漸達成，共創二十一世紀之網路新紀元。本GEWTS建構之網址為：~ycc/geotechnical.htm。關鍵詞：大地工程網路教學系統，全球資訊網，網頁，網路伺服器。2一、前言近年來國際間網際網路(Internet)之風行，再加上政府推行國家資訊基礎建設(Nationalinformationinfrastructure，簡稱NII)不遺餘力，國際村之時代已在邁向二十一世紀之際悄悄來臨，網路應用在課程教學上是時勢之所趨。本系統首先以Linux作業系統架設全球資訊網(Worldwideweb，簡稱)之網路伺服器(Webserver)。基於伺服網站之強大功能，除了完成作者之首頁設計之外，更將作者之專業領域－大地工程(Geotechnicalengineering)所涵蓋之相關課程－土壤力學、基礎工程、土壤力學實驗、基礎施工及施工機械等，完成一套大地工程網路教學系統(GeotechnicalEngineeringWebTeachingsystem)(簡稱GEWTS)。本系統主要係作者本於教學之目的，將長年累積之教學資源，跟隨時代之脈動，利用網際網路之傳輸與超鏈結(Hyperlink)等應用功能，將大地工程之相關資料掛上網際網路。本GEWTS全球資訊網首頁之網址為~ycc/geotechnical.htm，透過基本語法與實作[12]及Java、JavaScript之撰寫[1]，並配合伺服(Server)端CGI程式之撰寫，及應用不斷更新的瀏覽器(Browser)來流灠與運作，而完成一套影像、聲音、圖形、文章俱備且具有計算與繪圖能力的多媒體課程教學資源，以漸達成WebCAI之境域。期待GETWS之發表，能有更多大地工程相關之教師與學者專家們，來投入建立大地工程網際網路資源，透過網路之網網相連之能力鏈結成廣大之大地工程專業網，更使遠距教學與資源共享之理想目標逐漸達成。二、研究動機為了提昇國家的競爭力，提昇人力素質，根本之道要從教育著手。歷來人們絕大多數知識之獲得是從學校與圖書館等，但現今及可預見的未來將有更多人尋求網際網路來獲得想要的資訊，網際網路提供終生學習(Lifelearning)教育的傳佈管道。在知識爆發、科技與資訊日新月異的世紀驅使之下，這個空前的時代營造出一種不斷刺激個人學習的動力，並促使個人隨著時代變遷加緊腳步汲取科技與資訊衝擊所醞釀出的產物結晶─。這樣的生活環境中，個人除了學習學校給予的基本教育之外，對於正推動終身學習的社會大眾而言，此時的網際網路開闢另一條很好的學習途徑，網際網路儼然已扮演起社會相當重要的角色。期望二十一世紀初，各級學校各學門之各課程能相繼建立類似或功能更強之大地工程網路教學資源，以本地的廚房，烹調出道地本土風味的資訊特色，共創二十一世紀地球村新紀元的來臨。所以研究應用網際網路與一些實用課程相結合將是未來整體之趨勢，近來大家發現最具3多媒體與教學潛力之，是值得發揮在教學上之工具，這也就是完成本系統之動機。三、Java和CGI之簡介Java沿襲了C++的精神，是一種物件導向程式語言，它可以用來撰寫單純的應用程式，也可以撰寫後經過編譯(Compile)而成JavaApplet之迷你應用程式，是一種十分完整的程式語言，能在網路瀏覽器上執行。在網際網路上，Java程式被稱為Applets(或JavaApplet)之意思，是Applets被嵌入在HTML中的應用程式，而且只要按一下滑鼠就可以下載到支援Java的瀏覽器執行，如Netscape或MSIE。[12]JavaScript則是一種與AppletScript、VisualBasicScript和其類似語言相似的、比較不複雜的程式語言，以直接解譯(Interpreted)來執行的Scripting語言。JavaScript在某些方面和Java很類似，主要在於簡單易學、彈性靈活、以物件導向為基礎可與首頁之物件互動。[1]CGI(CommonGatewayInterface)共通閘道介面是一個介於外部程式和伺服器間的，此共通閘道介面是一個資訊伺服主機對外資訊服務的標準輸出及輸入介面，如圖一所示。也就是說一個閘道介面在一般超文件與伺服主機上的應用程式的中間。目前最受歡迎的CGI程式語言有四；C、Shell、Perl和VisualBasic語言。但其它程式語言（如：Fortran、TCL及AppleScript）也是大有人在使用。[6,13]圖一CGI程式功能示意圖於LinuxServer主機上寫Perl之CGI程式的步驟：[7,13]1.利用本主機系統上能認知的Perl電腦語言來撰寫CGI程式。2.撰寫好的PerlCGI程式是解譯語言，故不須編譯。3.將CGI程式移到(move)或上傳(FTP)到cgi-bin目錄之下。44.執行Unix之命令chmod755filename，以確定檔名為filename之程式可被伺服器執行。5.利用互動式表單之功能，將撰寫與該CGI程式互動之HTML文件，並將該HTML文件，存放在目錄下，以提供用戶端之使用者截取使用。6.利用用戶端瀏覽器接取上述HTML文件，測試該HTML文件與上述CGI程式之功能。四、全球資訊網之網站建立與功能(一)全球資訊網網站建立：本文目前所架設之全球資訊網站，即透過本校之校園網路資源，可利用最低硬體需求之386級PC來建立網路伺服器，本網路伺服器乃以32位元Linux作業系統建立，Linux作業系統是一套不需工作站(Workstation)級設備，即能在個人電腦上作相當於Unix之作業系統，同時Linux作業系統所需基本配備亦比WindowsNT工作站的要求低。最重要Linux是完全免費，幾乎所有程式發展均靠網際網路上溝通交流所完成。(二)Linux作業系統全球資訊網網站之功能：本系統利用Linux2.0.09版作業系統建構網站[2]，當安裝後經適當的設定，即擁有E-mail、FTP、Telnet、等功能。透過網路系統管理方式，即可達到多人使用、多人簽入的多工網路功能，因此本網站除為提供大地工程相關資訊之專業網站外，亦在教學實務上利用此網路伺服器，透過系統管理者，分配建立專題學生們大地工程相關之網址。本網站目標為大地工程專業網站，將充實其該有之完整內容，可利用超鏈結整合全球相關資訊，建置出系統化、多元化之課程資訊。五、系統維護與網站管理目前本伺服網路系統用NortonGhost(5.1)軟體做伺服網站硬碟之備份，於DOS式下執行Ghost.exe[14]，即會出現如圖二所示之畫面，選擇Local/Disk/ToDisk即可對新舊兩顆Linux作業系統之硬碟作對拷之維護；網站管理者可用Telnet簽入網站做系統管理，一般使用者亦可簽入作一般性檔案管理─如圖三所示，Linux作業系統常用之基本指令與DOS作業系統相似，其基本指令比較表，如表一所示。於使用端將撰寫好之網頁可以用FTP軟體上傳網頁資料─如圖四所示，可於Telnet模式下用Linuxvi編輯器編輯CGI檔案─如圖五所示。檔案權限問題，因Linux是多人使用伺服器，所以檔案有讀寫執行權限問題，一個檔案可分為擁有者、同群組、其他三種等級權限。[7,15]更改檔案權限方式chmod???filename更改目錄權限方式chmod-R???dirname5圖二用GHOST軟體做伺服網站硬碟之備份圖三用Telnet簽入網站做系統管理表一Linux與DOS基本指令比較表[7,15]基本指令LinuxDOS查看目錄檔案lsls-ldir/wdir更換目錄cdcd建立新目錄mkdirmd刪除目錄檔案rmdelrd複製檔案cpfile1file2copyfile1file2移動檔案mvfile1file2removefile1file2線上支援manls--helphelpdir/?至於???分別代表擁有者、同群組、其他之使用權限以數字表示：執行(x)=1,寫入(w)=2,讀取(r)=4。所以就數字而言就有1~7的排列組合...例如：soil:~$ls-lycc.dat-rwxr-xr--1yccusers4Feb2717:34ycc.dat*soil:~$chmod743ycc.datsoil:/var/lib/httpd/cgi-bin$ls-lycc.dat-rwxr---wx1yccusers4Feb2717:34ycc.dat*Linux(Vi)與DOS(pe2,he5,...etc.)等文書編輯器比較表，如表二所示。6表二Linux(Vi)與DOS(pe2,he5,...etc.)等文書編輯器比較表[7,15]文書編輯器Linux(vi)DOS(pe2,he5,...etc.)插入文字command模式按[i]進入編輯模式command模式按[Esc]進入編輯模式刪除字元command模式按[i]進入編輯模式編輯模式按[Delete]刪除字元command模式按[x]編輯模式[Alt]+[L],[Alt]+[D]刪除一行command模式按[d][d]編輯模式[Alt]+[L],[Alt]+[D]儲存檔案command模式按[:][w]command模式saveor[F2]離開儲存檔案command模式按[:][w][[q]command模式[F2][F4]離開不存檔案command模式按[:][q][[!]command模式[F4]線上支援manvi[F1]圖四用FTP軟體上傳網頁資料圖五用Linuxvi編輯器編輯CGI檔案六、GEWTS內容與運用成效(一)GEWTS內容：作者個人首頁如圖六所示，由此首頁可鏈結至本文所建置之大地工程網路教學系統(GEWTS)首頁，或直接鍵入位址~ycc/geotechnical.htm亦可進入GEWTS首頁如圖七所示，主要包括五個主要內容：(1)土壤力學，(2)基礎工程，(3)土壤力學實驗，(4)基礎施工及(5)施工機械等內容，這些內容均用HTML語法所撰寫，並適時夾雜一些Java、JavaScript語法或CGI程式來提高學習之趣味性與互動性，網頁之編輯偶而用FrontPage98軟體加以潤飾。[4]7圖六作者個人首頁圖七大地工程網際網路教學系統(GEWT