摘 要：為了阻止學(xué)生在上計算機實驗課時做與學(xué)習(xí)無關(guān)的事情，本文設(shè)計出計算機實驗教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)，它可以自動對學(xué)生上機行為進行監(jiān)控，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。經(jīng)過試驗對比，在應(yīng)用該監(jiān)控系統(tǒng)后，學(xué)生的上機行為得到了有效的限制，機房產(chǎn)生的流量大幅減少，學(xué)生對計算機操作的能力有顯著的提高。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué) 行為監(jiān)控 機房流量 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：G71文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0177-03

隨著計算機及互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和普及，為了適應(yīng)社會需求，幾乎所有的高校都將計算機基礎(chǔ)課作為全校各專業(yè)學(xué)生必修的公共課。由于計算機是一門實踐性很強的學(xué)科，所以計算機實驗教學(xué)部分就成為計算機基礎(chǔ)教學(xué)中的重點，其教學(xué)效果直接影響著學(xué)生對計算機的應(yīng)用。在實驗教學(xué)過程中，部分學(xué)生往往不按照要求進行練習(xí)，經(jīng)常做與實驗無關(guān)的事情，如看視頻、聊QQ、打游戲等，既影響了學(xué)生對計算機知識的掌握、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)。針對這種狀況，該文設(shè)計出計算機實驗教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)，它可以自動對學(xué)生上機行為進行監(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：在上機實驗過程中，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版游戲。這就需要一個監(jiān)控系統(tǒng)對學(xué)生在上機過程中用到的進程進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)游戲、視頻播放等進程就自動將其強制關(guān)閉[1]。

老師的需求：教師在上課過程中，對學(xué)生進行上機指導(dǎo)的同時，還要花費很大的精力監(jiān)督學(xué)生的上機行為，這影響了教學(xué)效果。目前已有的監(jiān)控系統(tǒng)大都通過教師機監(jiān)控學(xué)生的上機情況，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學(xué)生的實驗指導(dǎo)上。這就需要一個監(jiān)控系統(tǒng)在上課過程中不需要教師的參與，就能夠自動地對學(xué)生的上機行為進行監(jiān)控，只需要該系統(tǒng)在課前進行簡單地設(shè)置。

網(wǎng)絡(luò)管理的需求：在學(xué)生實驗操作過程中，不可避免地用到網(wǎng)絡(luò)，如果不對學(xué)生的上網(wǎng)行為進行控制，學(xué)生就會做與學(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，我校的機房在同時使用的情況下，機房占用的帶寬達到學(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。針對這種情況，如果僅限制流量，又會導(dǎo)致機房網(wǎng)速過慢，達不到教學(xué)的效果，這就需要對占用帶寬大的進程進行監(jiān)控。

2 設(shè)計實現(xiàn)

2.1 功能分析

針對以上需求，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：

①監(jiān)控進程設(shè)置 教師對需要監(jiān)控的進程進行設(shè)置，包括進程名、運行的時間段等。并通過增加和刪除實現(xiàn)對多個進程的管理。

②進程監(jiān)控 對教師設(shè)置的進程進行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)有設(shè)置的進程運行，立即將其關(guān)閉。

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

2.2 設(shè)計實現(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，整個系統(tǒng)分為教師機端程序和學(xué)生機端程序兩部分，這兩部分程序都是建立在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)基礎(chǔ)上。教師機端程序主要實現(xiàn)對要監(jiān)控的進程進行設(shè)置，并向?qū)W生機端程序發(fā)送相關(guān)進程的信息。學(xué)生機端程序主要是接收教師機端程序發(fā)送的相關(guān)進程信息，運行自身的監(jiān)控功能，同時保證自身程序不被學(xué)生關(guān)閉。

2.2.1 教師機端部分

教師機端部分主要負(fù)責(zé)對學(xué)生機運行的進程進行設(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)將進程信息發(fā)送給學(xué)生機端程序[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winsock資源進行初始化。

（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)生機端部分

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

進程監(jiān)控

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

執(zhí)行過程如下：

（1）定時獲取計算機系統(tǒng)中進程的快照[4-6]，同時獲取系統(tǒng)快照中的第一個進程信息。

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

（3）關(guān)閉進程。

（4）獲得系統(tǒng)快照中的下一個進程的信息，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”該進程已被禁止運行，將立刻被關(guān)閉！\"）；

}

bStatus = Process32Next（hSnapShot， prosInfo）；

}

進程保護

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

看守進程具體實現(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\"進程創(chuàng)建失?。"）；

}

WaitForSingleObject（ pi.hProcess， INFINITE）；

CloseHandle（pi.hProcess）；

CloseHandle（pi.hThread）；

}while（TRUE）；

3 測試

3.1 功能測試

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)生機端收到進程信息，開始監(jiān)控禁止運行的程序，如果發(fā)現(xiàn)有禁止運行的程序，將立即關(guān)閉。如圖5所示。

3.2 效果測試

為了驗證本系統(tǒng)在計算機實驗教學(xué)中起到的效果，我們以2012級康復(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，兩組的實驗考核成績對比如表1所示。

Word、excel、ppt是計算機實驗教學(xué)中的重點，因此，我們以這三個實驗為例進行對比，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)達到了預(yù)期的目的。

4 結(jié)語

為了提高計算機實驗教學(xué)的教學(xué)效率，本文研究并實現(xiàn)了計算機實驗教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)，主要從以下幾個方面進行研究：（1）分析了現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)，針對我校計算機教學(xué)的實際情況，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)真研究了實現(xiàn)本系統(tǒng)所需要的技術(shù)，包括c++、定時器、鉤子、網(wǎng)絡(luò)編程等。（3）實現(xiàn)了本系統(tǒng)的主要功能，并通過測試。并將該系統(tǒng)應(yīng)用到實際教學(xué)中，從應(yīng)用效果看，該系統(tǒng)在實驗教學(xué)過程中不需要教師的參與即可有效地對學(xué)生的上機行為進行監(jiān)控，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，具有較強的實用性和較高的推廣價值。

參考文獻

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