基于網(wǎng)絡(luò)研討廳輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

趙 剛，侯志紅

（太原大學(xué) 外語師范學(xué)院，山西 太原 030012）

基于網(wǎng)絡(luò)研討廳輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

趙 剛，侯志紅

（太原大學(xué) 外語師范學(xué)院，山西 太原 030012）

隨著時代發(fā)展，基于計算機的多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為建立新教學(xué)模式的技術(shù)保障。筆者將研討廳技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)，設(shè)計并實現(xiàn)了一個頗具特色的輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的研討廳系統(tǒng)。并對該系統(tǒng)的流程、框架、數(shù)據(jù)庫、功能的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

研討廳系統(tǒng) 框架設(shè)計 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 學(xué)習(xí)模式

一、問題的提出

隨著時代發(fā)展，基于計算機的多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為建立新教學(xué)模式的技術(shù)保障。筆者研究了目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，如E-learning、Blackboard、易學(xué)等，發(fā)現(xiàn)各系統(tǒng)中課件管理、教學(xué)設(shè)計、課程管理均各有特色，但在學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)向、重點問題的組討論等方面仍有弊端。

而從計算機專業(yè)角度而言，“研討廳”是輔助專家群體求解復(fù)雜巨系統(tǒng)問題的工作環(huán)境。這里的“研討”是指分析問題人員的群體協(xié)同工作，充分地利用定性定量模型和數(shù)據(jù)庫等工具，實現(xiàn)人機的有機結(jié)合，研討過程既是分析人員的知識同計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、模型和知識不斷的交互過程，也是研討人員群體智慧的結(jié)合和綜合。[1]這樣，即可實現(xiàn)定性定量的綜合集成研討。其基本體系結(jié)構(gòu)如圖所示。

可以發(fā)現(xiàn)，如果將學(xué)生看做自己學(xué)習(xí)的“決策者”，將教師群作為“專家體系”，將已有的學(xué)科相關(guān)知識納入“知識體系”，通過“機器體系”的連接，該“研討廳”體系即可成為一個頗具特色的“輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的研討廳系統(tǒng)”。

將“研討廳”技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)，具有極大的優(yōu)越性：第一，它有更為廣泛的影響面，合理地利用了現(xiàn)代教育技術(shù)，用戶可以不受時間、地點、年齡等各項因素的限制，只要擁有上網(wǎng)的條件就可以開展學(xué)習(xí)，并自主安排學(xué)習(xí)時間和地點，自行安排學(xué)習(xí)計劃；第二，它是一個以用戶為中心的教育環(huán)境，有利于發(fā)揮他們學(xué)習(xí)的主動性，隨時提出學(xué)習(xí)中的問題并能夠得到及時解答，學(xué)生就可以超出課堂教學(xué)的限制根據(jù)自身需要獲取更多的學(xué)習(xí)資料。這個環(huán)境允許人們致力于自己喜歡的主題，能夠滿足特殊的教育要求，從而成為一種有效的教育方法；第二，該系統(tǒng)有利于組學(xué)習(xí)的建立，避免了過度網(wǎng)絡(luò)化造成的學(xué)生自閉情況，有利于學(xué)生合作意識的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展；第四，該系統(tǒng)合理體現(xiàn)了學(xué)生主體、教師主導(dǎo)的教學(xué)模式，教師參與學(xué)習(xí)之中，避免了純粹網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中學(xué)生面對的冷冰冰的“計算機老師”的狀況。

二、研討廳輔助學(xué)習(xí)流程

1.學(xué)習(xí)研討管理及注冊

在學(xué)習(xí)研討開始前，首先由學(xué)習(xí)者從專家?guī)熘羞x擇此次研討所需的與會人員，并賦予他們不同的角色和注冊密碼。每個角色是一組定義好的權(quán)限集合。

2.學(xué)習(xí)主題模板設(shè)置及分解

確定需要研討的主題、研討的目標(biāo)、研討所要回答的問題，研討的結(jié)果表示等，并由主持人（學(xué)習(xí)者）通過發(fā)布信息的形式給出。根據(jù)不同類型的問題，可以將問題分解為多個子議題，子議題設(shè)置的過程是一個不斷迭代的過程?？傊?，有一個盡量原則：該子議題要么是定性的，要么是定量的。

3.模板庫、模型庫、知識庫的調(diào)用

針對每一個子問題，選擇相應(yīng)的問題和結(jié)論模板，使系統(tǒng)可以自動地對專家（教師或同學(xué)）的意見或建議進(jìn)行分析，做出決定。同時可以選擇某個子問題需要的知識庫和模型庫。等這些基礎(chǔ)設(shè)備都調(diào)整好之后，可以開始研討學(xué)習(xí)。

4.學(xué)習(xí)研討狀態(tài)

狀態(tài)信息包括本次研討的基本信息，如研討學(xué)習(xí)代號、研討學(xué)習(xí)標(biāo)題、開始時間、結(jié)束時間、學(xué)習(xí)人員狀態(tài)，包括用戶名、姓名、學(xué)習(xí)身份、當(dāng)前狀態(tài)、研討學(xué)習(xí)進(jìn)度、問題模板等。狀態(tài)信息報告生成是將狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換為定制格式的文檔。研討日志是按時間順序記載研討過程中的每個事件以供查詢。

5.學(xué)習(xí)研討過程

研討學(xué)習(xí)人員利用研討系統(tǒng)里的研討模型、研討白板、群件工具和研討模板進(jìn)行研討。系統(tǒng)實現(xiàn)對有關(guān)文檔的管理，在對某些問題發(fā)表看法時，可能要利用模型庫、數(shù)據(jù)庫為分析解決問題提供支持，從中找出解決問題的論據(jù)。

6.綜合歸納及報告產(chǎn)生

在知識查詢方面，系統(tǒng)可根據(jù)用戶提供的關(guān)鍵詞，自動搜索所有相關(guān)內(nèi)容的發(fā)言，并產(chǎn)生按關(guān)聯(lián)程度排序的查詢結(jié)果表。不斷往復(fù)這個過程，最后得出某種分析結(jié)果。報告結(jié)果既可以是得出的明確結(jié)論，也可以是得出的部分結(jié)論，同時說明尚存在哪些未討論明白的問題。

三、“學(xué)習(xí)研討廳”框架設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)采用如圖2所示的B/S，C/S混合結(jié)構(gòu)。在縱向共分三層，很像軟件模式中的MVC（模型-視圖-控制器）框架。

C/S、B/S混合模式是利用 C/S、B/S模式不同的優(yōu)點來構(gòu)架應(yīng)用系統(tǒng)。即利用C/S模式的高可靠性來構(gòu)架包括輸入、計算和輸出的應(yīng)用功能，利用B/S模式的廣泛性來構(gòu)架服務(wù)或延伸應(yīng)用（主要是查詢和數(shù)據(jù)交換）。

系統(tǒng)開發(fā)使用的語言是C#語言，運行平臺為.NET Framework，使用的開發(fā)工具為Visual Studio2005，數(shù)據(jù)庫為SQL Server2005，B/S端使用了ASP.NET AJAX技術(shù)。

運行界面效果如圖3、圖4，圖5所示是設(shè)置時的截圖。

四、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計相輔相成。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及對特殊需求的分析，經(jīng)過不斷地斟酌修改，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表設(shè)計如下：

14個單表：角色表、權(quán)限表（權(quán)限賦給角色，角色賦給人）、模型表、模板表、知識表、專家教師表、研討學(xué)科表、單位表、目前所在地表、子問題表、IP地址表、與會人員留言記錄表、研討學(xué)習(xí)表。

兩個關(guān)系表：角色權(quán)限表；研討角色表。

為了實現(xiàn)應(yīng)用對多種數(shù)據(jù)庫的支持，在數(shù)據(jù)庫的訪問操作部分使用了典型的設(shè)計模式：簡單工廠模式。

可以簡單認(rèn)為工廠模式是通過反射在運行時動態(tài)加載正確的數(shù)據(jù)訪問對象。簡單工廠的作用是實例化對象，而不需要客戶了解這個對象屬于哪個具體的子類。優(yōu)點是可以使用戶根據(jù)參數(shù)獲得對應(yīng)的類實例，避免了直接實例化類，降低了耦合性，當(dāng)業(yè)務(wù)改變或者數(shù)據(jù)庫環(huán)境的改變不會影響整個架構(gòu)的其他部分，只需要關(guān)注接口和新的數(shù)據(jù)庫訪問模塊。實現(xiàn)的關(guān)鍵代碼如下：

五、“學(xué)習(xí)研討廳”功能實現(xiàn)

整個系統(tǒng)由研討廳準(zhǔn)備向?qū)?、研討廳BS端，CS端三部分組成。其中，通過研討廳準(zhǔn)備向?qū)Э梢猿醪酵瓿梢粋€會議研討的準(zhǔn)備工作，包括學(xué)習(xí)主題的確定、參與人員的選擇及角色分配、服務(wù)器的設(shè)置等。

CS端中的客戶端，面向參與研討人員使用，為參與研討人員在研討過程中提供各種工具，支持研討。包含的功能有：在線發(fā)言、使用發(fā)言模板、與其他參與研討人員進(jìn)行視頻會議、使用Web服務(wù)、生成研討樹、瀏覽網(wǎng)頁等。并且不同的參與研討人員設(shè)置不同的權(quán)限，防止了低權(quán)限用戶的越權(quán)操作。其中的服務(wù)器端的功能主要是：監(jiān)視學(xué)習(xí)研討廳整個過程的進(jìn)行，對學(xué)習(xí)研討過程中的結(jié)論進(jìn)行分類存儲。

1.安全設(shè)計

在安全方面主要考慮了以下三方面內(nèi)容：

第一，客戶端與服務(wù)器交互的所有動作都會生成日志，供以后進(jìn)行分析。

第二，整個系統(tǒng)在權(quán)限控制方面做了較仔細(xì)的設(shè)計。所有權(quán)限均分配給角色，這樣設(shè)計保證了不會出現(xiàn)越權(quán)操作，避免了不必要的隱患。角色共有五種，包括學(xué)習(xí)者，負(fù)責(zé)教師，參與教師，同學(xué)，旁聽者等。

第三，服務(wù)器端使用SSL調(diào)用Web服務(wù)。首先在服務(wù)器端配置證書，分為申請，提交，頒發(fā)三步。等服務(wù)器配置好之后在客戶端安裝相應(yīng)證書即可實現(xiàn)安全通信。

2.視頻會議實現(xiàn)

實現(xiàn)視頻通信主要有以下三種方法：

第一，在攝像頭驅(qū)動的基礎(chǔ)上編程。

第二，通過DirectShow編程實現(xiàn)。

第三，在NetMeeting服務(wù)基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。

筆者采用了第一種方式實現(xiàn)，功能強大，輕量級編程而且滿足要求。在安裝攝像頭驅(qū)動后，會生成一個名為“avicap32.dll”的庫文件。 avicap32.dll是 Windows API應(yīng)用程序接口相關(guān)模塊，用于對攝像頭和其他視頻硬件進(jìn)行AVI電影和視頻的截取。它可以執(zhí)行性能掃描，自動優(yōu)化內(nèi)存，CPU，以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。通過調(diào)用此庫文件所包含的函數(shù)即可實現(xiàn)對圖像的捕捉、發(fā)送，從而實現(xiàn)了視頻會議功能。視頻實現(xiàn)的關(guān)鍵代碼如下：

[1]戴汝為,操龍兵.綜合集成研討廳的研制[J].管理科學(xué),2002,5（3）：10-16.

[2]胡曉惠.研討廳系統(tǒng)實現(xiàn)方法及技術(shù)的研究[J].系統(tǒng)工程理論與實踐,2002（6）：1-7.

[3]戴汝為,李耀東.基于綜合集成的研討廳體系與系統(tǒng)復(fù)雜性[J].復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué),2004,1（4）：1-24.

[4]韓祥蘭,吳慧中,竇萬春,陳圣磊.面向復(fù)雜問題求解的綜合集成型決策支持系統(tǒng)[J].計算機集成制造系統(tǒng),2005，11（1）：109-115.

（編輯：楊馥紅）

G250.73

B

1673-8454（2010）01-0061-04