高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文志華，周序生，李永清

（湖南工業(yè)大學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)中心，湖南 株洲 412007）

0 引言

教學(xué)資源是學(xué)生獲取知識(shí)的主要途經(jīng)，提高其利用率和共享率，將有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和學(xué)校教學(xué)的發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)和信息處理技術(shù)的高速發(fā)展，高校教學(xué)資源種類得到了快速增長(zhǎng)，并逐漸走向了數(shù)字化、多樣化。教學(xué)資源的數(shù)字化使教學(xué)資源的表現(xiàn)形式更加豐富，也使共享教學(xué)資源變得更容易實(shí)現(xiàn)[1]。

然而，目前對(duì)數(shù)字化教學(xué)資源的制作、保存、表現(xiàn)形式和評(píng)價(jià)等方面還沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字化教學(xué)資源在制作、傳輸和共享等方面還存在很多需要解決的問(wèn)題。要解決這些問(wèn)題，關(guān)鍵在于建立一個(gè)安全可靠、使用方便的網(wǎng)絡(luò)化管理平臺(tái)，以對(duì)高校數(shù)字教學(xué)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理。本文以高校數(shù)字教學(xué)資源為研究對(duì)象，從教學(xué)資源的在線編輯和充實(shí)，文檔、圖片和視頻多種電子格式教學(xué)資源的制作和保存等方面，對(duì)高校數(shù)字教學(xué)資源的網(wǎng)絡(luò)化管理進(jìn)行研究，以期提高數(shù)字化教學(xué)資源利用和管理的有效性，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力[2]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源管理平臺(tái)旨在為教師、學(xué)生提供一個(gè)教學(xué)資源發(fā)布、管理和下載閱讀的平臺(tái)。該平臺(tái)主要設(shè)計(jì)了學(xué)生子系統(tǒng)、教師子系統(tǒng)、資源管理子系統(tǒng)3個(gè)部分。本平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源管理平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1The architecture of online teaching resources management platform

1.1 學(xué)生子系統(tǒng)

學(xué)生可通過(guò)WEB瀏覽器瀏覽所有信息，也可通過(guò)課程或教師名字等進(jìn)行模糊匹配查詢相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息。

學(xué)生登錄模塊。學(xué)生用戶名通過(guò)系統(tǒng)一次性生成，并與教務(wù)系統(tǒng)通用，學(xué)生只需記憶1組用戶名和密碼。同時(shí)通過(guò)建立驗(yàn)證機(jī)制，提供審驗(yàn)學(xué)生入網(wǎng)學(xué)習(xí)資格、授權(quán)登錄等功能。

個(gè)性服務(wù)模塊。不同年級(jí)和專業(yè)的學(xué)生在查閱網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源時(shí)，往往對(duì)與自己有關(guān)聯(lián)的信息比較感興趣，系統(tǒng)將根據(jù)學(xué)生瀏覽教學(xué)資源的次數(shù)，進(jìn)行后臺(tái)統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)出不同年級(jí)和專業(yè)最受歡迎的教學(xué)資源。同時(shí)，對(duì)使用者的閱讀信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到每個(gè)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)狀況和興趣點(diǎn)[3]。這樣可為不同的學(xué)生提供不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)而提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式。

網(wǎng)上交流模塊。在網(wǎng)上交流模塊中，針對(duì)每條網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源信息，學(xué)生可以評(píng)價(jià)和打分。如果網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源中的信息存在錯(cuò)誤，學(xué)生可以通過(guò)留言與發(fā)布此信息的教師進(jìn)行交流。同時(shí)，學(xué)生也可在網(wǎng)上留言提出需要的網(wǎng)絡(luò)資源，教師將根據(jù)學(xué)生的需要發(fā)布新的信息。

1.2 教師子系統(tǒng)

教師登錄模塊。教師用戶名也與教務(wù)系統(tǒng)通用，支持多點(diǎn)登錄，教師也只需記憶1組用戶名和密碼。

課程服務(wù)模塊。教師登錄后，可以管理自己原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，也可以創(chuàng)建一門課程。教師創(chuàng)建一門課程后，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)分配一門課程的空間，教師可在此空間進(jìn)行寫入、修改等操作。此外，系統(tǒng)為教師提供了信息發(fā)布、信息處理功能和留言本、E-mail等自動(dòng)回復(fù)功能，教師能夠發(fā)布信息，接受學(xué)生對(duì)教學(xué)資源的反饋信息，如學(xué)習(xí)要求、教學(xué)問(wèn)卷等。

在線編輯模塊。運(yùn)用最新ajax技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在線文字、圖片和視頻內(nèi)容的混合編輯和排版，以及多媒體教學(xué)資源的制作、修改和充實(shí)。

交流評(píng)估模塊。此模塊包含博客、投票及調(diào)查等子功能，使師生能在線互動(dòng)和交流。

1.3 資源管理子系統(tǒng)

資源管理子系統(tǒng)包括上傳服務(wù)器模塊、資源存儲(chǔ)查詢模塊、系統(tǒng)管理模塊。

上傳服務(wù)器模塊。課件上傳模塊是由Server-U搭建一個(gè)文件傳輸協(xié)議（file transfer protocol，F(xiàn)TP）服務(wù)器構(gòu)成。教師的每一門課程都在此服務(wù)器中對(duì)應(yīng)一組賬號(hào)和密碼，每門課程都對(duì)應(yīng)一個(gè)空間。為了操作方便，教師登錄后系統(tǒng)平臺(tái)提供默認(rèn)記住密碼，教師只需點(diǎn)擊便可進(jìn)入FTP服務(wù)器，而且只需掌握復(fù)制和粘貼等基本操作就可以方便地上傳課件等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的形式主要包括文字、圖像、聲音、視頻等，一般像聲音、視頻、動(dòng)畫等資源文件比較大，在上傳過(guò)程中容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁擠和堵塞，造成文件上傳或下載失敗。所以，在上傳功能上，開發(fā)了支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳的上傳組件，教師和學(xué)生可隨時(shí)停止正在上傳的教學(xué)資源，等時(shí)間充足或網(wǎng)絡(luò)暢通時(shí)再?gòu)臄帱c(diǎn)處開始繼續(xù)上傳，這樣就解決了上傳大文件教學(xué)資源容易中斷的問(wèn)題。

資源存儲(chǔ)查詢模塊。此模塊主要針對(duì)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行快速定位和搜索。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫(kù)中的各類數(shù)據(jù)規(guī)模都較大，利用一種技術(shù)達(dá)到快速訪問(wèn)很關(guān)鍵。本平臺(tái)利用大型數(shù)據(jù)庫(kù)和磁盤陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)快速訪問(wèn)和寫入數(shù)據(jù)。為了提高查詢速度，對(duì)資源設(shè)置了關(guān)鍵詞，通過(guò)關(guān)鍵詞可極大提高資源查詢和瀏覽的速度。

系統(tǒng)管理模塊。此模塊的功能包括系統(tǒng)設(shè)置功能、數(shù)據(jù)備份和還原功能。系統(tǒng)管理員可設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和平臺(tái)樣式，設(shè)置資源權(quán)限。同時(shí)，還可設(shè)置自動(dòng)和手動(dòng)功能進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，以定時(shí)備份數(shù)據(jù)，這樣，即使在意外情況下數(shù)據(jù)庫(kù)文件丟失或崩潰，也可由系統(tǒng)管理員選擇備份文件進(jìn)行恢復(fù)。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

教學(xué)資源管理平臺(tái)采用基于WEB改進(jìn)型的3層B/S架構(gòu)。一般的B/S 3層架構(gòu)主要包含表示層、中間層和數(shù)據(jù)層。表示層位于客戶端，用于顯示數(shù)據(jù)；中間層也叫應(yīng)用層，主要負(fù)責(zé)請(qǐng)求響應(yīng)和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等任務(wù)；服務(wù)層與數(shù)據(jù)庫(kù)交互，進(jìn)行數(shù)據(jù)的增加、刪除和更新。這種架構(gòu)適合于小型的應(yīng)用系統(tǒng)，而對(duì)于業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜的大系統(tǒng)顯得力不從心。

在本平臺(tái)中，應(yīng)用層由新增的應(yīng)用程序服務(wù)層和網(wǎng)站W(wǎng)EB服務(wù)器一起構(gòu)成，其功能主要是對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行管理。這樣，應(yīng)用服務(wù)層專門負(fù)責(zé)處理來(lái)自WEB服務(wù)器的數(shù)據(jù)操作請(qǐng)求，從資源服務(wù)器或后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取數(shù)據(jù)，處理加工后返回給WEB服務(wù)器。而WEB服務(wù)器則專一地處理來(lái)自學(xué)習(xí)或管理終端（即表示層）的訪問(wèn)請(qǐng)求，并將處理返回給表示層。本平臺(tái)中的3層結(jié)構(gòu)在資源使用終端和資源服務(wù)器之間增加了應(yīng)用服務(wù)器層，使終端和后臺(tái)數(shù)據(jù)分開，增加了平臺(tái)的安全性。這樣，表示層只能通過(guò)新增加的應(yīng)用層對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，極大地降低了來(lái)自表示層的非法入侵。同時(shí)，由于業(yè)務(wù)邏輯都在中間層處理，極大地方便了用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、修改、查詢等操作。本系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖Fig.2The architecture of the system

2.1 表示層

表示層是指系統(tǒng)的用戶界面（user interface，UI）部分，主要負(fù)責(zé)使用者與平臺(tái)的交互。使用者登錄后能在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同的功能。不同的使用者擁有不同的身份，主要包括：普通用戶、注冊(cè)用戶、欄目管理員、系統(tǒng)管理員。不同的身份具備不同的操作權(quán)限：普通用戶只具備網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容的瀏覽權(quán)，不具備編輯功能；注冊(cè)用戶除了具備普通用戶的權(quán)限外，還具備上傳和編輯信息的權(quán)限；管理員具備欄目管理、內(nèi)容審核、系統(tǒng)設(shè)置等最高權(quán)限。表示層采用ASP.NET實(shí)現(xiàn)，其頁(yè)面文件分為2部分，即.aspx和.cs文件，.aspx文件中主要存放頁(yè)面可見內(nèi)容，.cs文件中存放源文件，即控制邏輯。這樣做的好處是頁(yè)面顯示和控制邏輯分開，有助于網(wǎng)頁(yè)程序的可維護(hù)性。同時(shí)，ASP.NET提供的cache技術(shù)能夠使重要數(shù)據(jù)在內(nèi)存中持續(xù)保存一定時(shí)間，有效地提高了網(wǎng)站性能[4-5]。

2.2 業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層是整個(gè)平臺(tái)的核心，也是整個(gè)分層模型的中間層，位于表示層和數(shù)據(jù)服務(wù)層之間，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)功能，由基本業(yè)務(wù)邏輯組件和1個(gè)應(yīng)用服務(wù)層組成?；緲I(yè)務(wù)邏輯組件主要為用戶界面層提供可調(diào)用的功能，包括登錄模塊（包括學(xué)生、教師和管理者登錄）、在線編輯、網(wǎng)上交流、課程服務(wù)、交流評(píng)價(jià)和系統(tǒng)設(shè)置等模塊。應(yīng)用服務(wù)器層主要包括教學(xué)資源管理和教學(xué)資源檢索2個(gè)模塊。這2個(gè)模塊的訪問(wèn)量和讀取數(shù)據(jù)量都是最大的，是業(yè)務(wù)邏輯層的核心。它除了處理大量關(guān)于教學(xué)資源的業(yè)務(wù)邏輯外，還負(fù)責(zé)調(diào)用數(shù)據(jù)訪問(wèn)層所提供的功能，以實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互。業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)數(shù)據(jù)的快速訪問(wèn)基本上都是通過(guò)調(diào)用ADO.NET組件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2.3 數(shù)據(jù)持久層

數(shù)據(jù)持久層位于系統(tǒng)最底層，提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)接口，其主要技術(shù)包括WEBService和ADO.NET。其中，WEBService提供的接口可供不在本地的互聯(lián)網(wǎng)其他系統(tǒng)交互使用，具有良好的跨平臺(tái)行性；ADO.NET技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)與本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的交互，即完成數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的查詢、插入、刪除和修改。數(shù)據(jù)持久層的功能主要是為業(yè)務(wù)邏輯層提供接口，以供業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行數(shù)據(jù)修改。這些數(shù)據(jù)主要包括用戶信息數(shù)據(jù)（注冊(cè)用戶、欄目管理員和系統(tǒng)管理員等數(shù)據(jù)）、教學(xué)資源數(shù)據(jù)和互動(dòng)教學(xué)數(shù)據(jù)（網(wǎng)上課堂預(yù)約、網(wǎng)上課堂修改申請(qǐng)、教學(xué)留言等數(shù)據(jù)）。

3 系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，整個(gè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā)都是在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上完成的。同時(shí)，安全性對(duì)系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)也具有極其重要的作用，良好的安全性是系統(tǒng)性能的重要保證。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)界面如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源管理平臺(tái)界面Fig.3The interface of online teaching resources management platform

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本平臺(tái)中數(shù)據(jù)庫(kù)主要分成以下3個(gè)部分：1）基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，包括基本信息表和代碼表2類?；拘畔⒈碇饕杏脩粜畔⒈?、二級(jí)院系信息表、教學(xué)資源信息表等；代碼表主要有學(xué)院代碼、專業(yè)碼表、用戶類型碼表等，該數(shù)據(jù)表是建立信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。2）主題數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存放網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源管理平臺(tái)的各種信息，主要有用戶表、二級(jí)院系表、管理部門表、資源審核表、資源使用表、教學(xué)互動(dòng)信息表等。3）Server-U對(duì)接數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括用戶信息表。教師的每一門課程都在此服務(wù)器中對(duì)應(yīng)一組賬號(hào)和密碼，用來(lái)對(duì)接Server-U的權(quán)限表。教師登錄后，系統(tǒng)平臺(tái)提供默認(rèn)記住密碼，教師只需點(diǎn)擊便可進(jìn)入FTP服務(wù)器，而且只需掌握復(fù)制和粘貼等基本操作就可方便地上傳課件等教學(xué)資源。

3.2 安全性設(shè)計(jì)

1）采用特殊的3層結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的訪問(wèn)者在訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，沒(méi)有直接與數(shù)據(jù)層交互，所有的交互全部由中間層即業(yè)務(wù)邏輯層來(lái)完成，表現(xiàn)層只是表現(xiàn)數(shù)據(jù)，只有數(shù)據(jù)層才直接對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。這樣的3層體系結(jié)構(gòu)避免了表現(xiàn)層直接與持久層交互，提高了數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的安全性能。2）防結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（structured query language，SQL）非法注入。WEB表單提交后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)這些表示層的數(shù)據(jù)進(jìn)行非法字符檢測(cè)，安全后才轉(zhuǎn)為可用參數(shù)提供給業(yè)務(wù)邏輯層。在本平臺(tái)中，此類參數(shù)會(huì)轉(zhuǎn)換為類或?qū)ο蟮淖侄?，持久層還要將這些字段轉(zhuǎn)換成查詢參數(shù)后才會(huì)與數(shù)據(jù)庫(kù)交互。這樣防止了直接的SQL語(yǔ)句提交，因此，最大程度地防止了SQL注入類的攻擊。3）MD5加密。所有用戶密碼等數(shù)據(jù)都采用MD5的加密方式加密，即使被攻擊獲得了用戶名和密碼，也只是MD5加密后的數(shù)據(jù)，沒(méi)有任何用處。因此，在網(wǎng)站管理系統(tǒng)中，采用MD5加密存儲(chǔ)關(guān)鍵信息仍然是一個(gè)有效的安全手段[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)基于.NET框架，采用表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層（含應(yīng)用服務(wù)器層）和持久層的3層設(shè)計(jì)架構(gòu)，利用ASP.NET安全性較好的特性，極大地提高了應(yīng)用系統(tǒng)的可移植性、可擴(kuò)充性和可維護(hù)性，并在實(shí)際應(yīng)用中獲得了較好的效果。本教學(xué)資源平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)與實(shí)施，極大地促進(jìn)了由以教師為中心向以學(xué)生為中心的轉(zhuǎn)變，由注重知識(shí)傳授向注重創(chuàng)造、創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，由封閉性學(xué)習(xí)向開放型學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

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