遠(yuǎn)程教育中學(xué)習(xí)資源平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張蓓蓓，趙韞珂

（1.天津大學(xué)教育學(xué)院，天津300072；2.天津大學(xué)軟件學(xué)院，天津300072）

遠(yuǎn)程教育中學(xué)習(xí)資源平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張蓓蓓1，趙韞珂2

（1.天津大學(xué)教育學(xué)院，天津300072；2.天津大學(xué)軟件學(xué)院，天津300072）

隨著信息時(shí)代的到來，教育的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)日益明顯。傳統(tǒng)的面對(duì)面教育方式已不能滿足需要，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育應(yīng)運(yùn)而生并發(fā)展迅速。遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)資源平臺(tái)的開發(fā)是遠(yuǎn)程教育實(shí)施中關(guān)鍵的一環(huán)，是保證遠(yuǎn)程教育質(zhì)量的“生命線”。簡(jiǎn)要介紹了學(xué)習(xí)資源平臺(tái)的設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并重點(diǎn)探討了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及關(guān)鍵技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)教育；教學(xué)資源；標(biāo)準(zhǔn)建模語言；FLV流媒體

1 引 言

隨著信息時(shí)代的到來，人類知識(shí)更新的周期越來越短。如何使教學(xué)、培訓(xùn)能滿足不同地點(diǎn)、不同學(xué)習(xí)時(shí)間的人們的需要，傳統(tǒng)的面對(duì)面教育方式已經(jīng)力不從心。在這種情況下，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育應(yīng)運(yùn)而生。遠(yuǎn)程教育（Distance Education DE）是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代教育技術(shù)相結(jié)合而成的一種新型教育方式。它突破時(shí)間、空間和地域等限制在網(wǎng)上“虛擬教室”中開展教學(xué)各環(huán)節(jié)的協(xié)作活動(dòng)［1］。而網(wǎng)絡(luò)教育中學(xué)習(xí)資源平臺(tái)是保證遠(yuǎn)程教育質(zhì)量的“生命線”［2］，因此，基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)資源平臺(tái)的開發(fā)是十分重要的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則

學(xué)習(xí)資源平臺(tái)的建設(shè)以教育需求為前提，以系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，遵循國家頒布的技術(shù)規(guī)范，在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的開放與共享?；诖?，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，從實(shí)際情況和用戶需求出發(fā)，遵循以下幾項(xiàng)具體的設(shè)計(jì)原則：

（1）易用性和實(shí)用性原則?？紤]到系統(tǒng)的主要用戶是網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院的教師和學(xué)生，并且學(xué)生的水平差別較大，系統(tǒng)操作應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，目的盡可能明確，系統(tǒng)使用方式應(yīng)該盡量符合大多數(shù)用戶的習(xí)慣［3］。

（2）安全性原則。系統(tǒng)采用B／S模式，在設(shè)計(jì)上應(yīng)該盡量提高系統(tǒng)的安全性，避免用戶輸入的安全漏洞，ISAPI程序和過濾器的處理，盡量不在程序中存儲(chǔ)涉密數(shù)據(jù)等。

（3）層次的清晰和簡(jiǎn)潔性。系統(tǒng)每個(gè)部分完成的功能和目標(biāo)必須是明確的，同樣的功能，應(yīng)該只在一個(gè)地方實(shí)現(xiàn)。如果某個(gè)功能可以在系統(tǒng)不同的地方實(shí)現(xiàn)，那么，將會(huì)給后來的開發(fā)和維護(hù)帶來問題。系統(tǒng)應(yīng)該簡(jiǎn)單明了，過于復(fù)雜的系統(tǒng)架構(gòu)，會(huì)帶來不必要的成本和維護(hù)難度。在盡可能的情況下，一個(gè)部分應(yīng)該完成一個(gè)單獨(dú)并且完整的功能。

（4）可升級(jí)和可擴(kuò)充性。一個(gè)系統(tǒng)框架受技術(shù)條件的限制，或者設(shè)計(jì)者本人對(duì)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的局限，可能不會(huì)考慮到今后所有的變化。但是，系統(tǒng)必須為將來可能的變化做好準(zhǔn)備，能夠在今后，在目前已有的基礎(chǔ)上進(jìn)行演進(jìn)，但不會(huì)影響原有的應(yīng)用。接口技術(shù)，是在這個(gè)方面普遍應(yīng)用的技巧。

（5）用戶為中心的設(shè)計(jì)思想。軟件從商品經(jīng)濟(jì)角度講也是商品。而商品只有滿足用戶的需求才有市場(chǎng)。而以用戶為中心的設(shè)計(jì)思想在軟件開發(fā)中的應(yīng)用正是從需求入手，從市場(chǎng)角度講這也符合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念。本系統(tǒng)在需求和設(shè)計(jì)階段即從用戶的需求和用戶的感受出發(fā)，以用戶為中心設(shè)計(jì)產(chǎn)品，而不是讓用戶去適應(yīng)產(chǎn)品，無論產(chǎn)品的使用流程、產(chǎn)品的信息架構(gòu)、人機(jī)交互方式等，都需要考慮用戶的使用習(xí)慣、預(yù)期的交互方式、視覺感受等方面。衡量一個(gè)系統(tǒng)是否遵循了以用戶為中心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想，可從有效性、效率和用戶主觀滿意度三個(gè)方面衡量［4］。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)模型

學(xué)習(xí)資源平臺(tái)在軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上采用三層B／S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。B／S三層結(jié)構(gòu)是一種成熟、簡(jiǎn)單并得到普遍應(yīng)用的應(yīng)用程序架構(gòu)。它將應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)劃分為三層獨(dú)立的包：用戶表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。其中，將實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的所有表單和組件放在表示層，將所有業(yè)務(wù)規(guī)則和邏輯實(shí)現(xiàn)封裝在負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯組件中，將所有和數(shù)據(jù)庫的交互封裝在數(shù)據(jù)訪問組件中。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 三層結(jié)構(gòu)示意圖

三層結(jié)構(gòu)是一種嚴(yán)格的分層防范結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)訪問層只能被業(yè)務(wù)邏輯層訪問，業(yè)務(wù)邏輯層只能被表示層訪問，用戶通過表示層將請(qǐng)求傳送給業(yè)務(wù)邏輯層，業(yè)務(wù)邏輯層完成相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)則和邏輯，并通過數(shù)據(jù)訪問層訪問數(shù)據(jù)庫獲得數(shù)據(jù)，然后按照相反的順序依次返回將數(shù)據(jù)顯示在表示層。

B／S結(jié)構(gòu)應(yīng)用開發(fā)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存在服務(wù)器端，這樣對(duì)數(shù)據(jù)的安全性和備份管理有個(gè)更好的保障。此外，B／S結(jié)構(gòu)應(yīng)用也無需安裝區(qū)域數(shù)據(jù)服務(wù)器，可以大大降低系統(tǒng)的硬件維護(hù)成本，從而提高資金的使用效率，所以采用B／S模式設(shè)計(jì)和開發(fā)。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)B／S結(jié)構(gòu)的不足，本系統(tǒng)使用Ajax技術(shù)改善傳統(tǒng)瀏覽器訪問方法，設(shè)計(jì)其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.4 系統(tǒng)開發(fā)使用工具及開發(fā)環(huán)境

（1）系統(tǒng)開發(fā)工具：Microsoft Visual Studio.NET 2005、Microsoft Office FrontPage 2003；

（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具：PowerDesigner Trial 11、Microsoft Office Visio2003；

（3）系統(tǒng)版本控制：Microsoft Visual SourceSafe 6.0；

（4）系統(tǒng)硬件平臺(tái)：

服務(wù)器：P4 2.4G以上機(jī)型、2G以上內(nèi)存、120G以上硬盤、網(wǎng)卡；

客戶端：P4 1.8G以上機(jī)型、512M以上內(nèi)存、60G以上硬盤、網(wǎng)卡；

（5）系統(tǒng)運(yùn)行的軟件環(huán)境：

服務(wù)器：操作系統(tǒng)平臺(tái)：Microsoft NT／2000，數(shù)據(jù)庫：Oracle 9i，Web服務(wù)器：IIS6.0，應(yīng)用程序平臺(tái)：Microsoft.NET Framework 2.0；

客戶端：瀏覽器：IE6.0以上，操作系統(tǒng)平臺(tái)：Microsoft XP／NT／2000。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

學(xué)習(xí)資源平臺(tái)整合現(xiàn)有教學(xué)資源，主要實(shí)現(xiàn)以下功能模塊，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能模塊圖

3.1 用戶管理模塊

系統(tǒng)中的用戶分為三類：系統(tǒng)管理員、教師和學(xué)生。為不同類型的用戶賦予各自的權(quán)限，從而可以保障系統(tǒng)的安全性和資源具有較高質(zhì)量。三類用戶的權(quán)限分配和具有的功能如下：

（1）系統(tǒng)管理員：管理教師、學(xué)生信息及權(quán)限，添加、刪除、修改課程、在線習(xí)題、網(wǎng)上作業(yè)以及系統(tǒng)公告，安排師生答疑，設(shè)定課程評(píng)價(jià)科目、時(shí)間，查看系統(tǒng)日志，備份系統(tǒng)數(shù)據(jù)，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。

（2）教師用戶：管理個(gè)人信息，上傳、搜索、瀏覽、下載、收藏各類課程資源，添加、刪除、修改在線練習(xí)題、在線作業(yè)，并查詢學(xué)生完成情況，管理學(xué)生成績(jī)，通過BBS論壇、在線交流等模式與學(xué)生進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)交流。

（3）學(xué)生用戶：管理個(gè)人信息，搜索、瀏覽、收藏、下載教學(xué)資源，完成網(wǎng)上習(xí)題、作業(yè)等教學(xué)任務(wù)，與教師和學(xué)生實(shí)現(xiàn)在線交流、論壇交流，查詢學(xué)習(xí)成績(jī)。

3.2 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)工作，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性及對(duì)并發(fā)訪問的支持。具備的功能有：資源管理系統(tǒng)的初始化，對(duì)訪問本資源管理系統(tǒng)用戶的控制，使用防火墻等措施以保證系統(tǒng)不受病毒侵蝕和黑客攻擊，日志管理，數(shù)據(jù)備份。

3.3 資源管理模塊

學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)的資源包括：文檔資源、視頻課件資源、音頻課件資源以及學(xué)生對(duì)于課程的提問和交流、學(xué)生在線習(xí)題、網(wǎng)上作業(yè)、在線答疑輔導(dǎo)等。資源管理模塊針對(duì)以上不同的課程資源分別實(shí)現(xiàn)有效的管理，設(shè)定了習(xí)題管理模塊、作業(yè)管理模塊、課件管理模塊、文檔管理模塊、論壇管理模塊、答疑管理模塊6個(gè)小模塊，實(shí)現(xiàn)資源上傳、查詢、刪除、修改、下載、統(tǒng)計(jì)等功能。

4 關(guān)鍵技術(shù)與理論

4.1 UML動(dòng)態(tài)建模

推動(dòng)不斷進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)的方法是對(duì)每個(gè)用例進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模。動(dòng)態(tài)建模的方法是使用UML中的時(shí)序圖描述用例，一個(gè)時(shí)序圖針對(duì)某個(gè)用例中的一個(gè)“場(chǎng)景”進(jìn)行分析。所謂“場(chǎng)景”是指一個(gè)用例中事件發(fā)展的一條路線。根據(jù)活動(dòng)參與者的不同輸入或行為，通常一個(gè)用例會(huì)有多個(gè)“場(chǎng)景”，也就需要分析出多個(gè)場(chǎng)景。通過時(shí)序圖描述一個(gè)場(chǎng)景中各個(gè)對(duì)象之間所進(jìn)行的通信，同時(shí)可以分析出系統(tǒng)中相應(yīng)的類需要具備的操作，從而不斷擴(kuò)充和細(xì)化類的設(shè)計(jì)。圖4給出了登陸系統(tǒng)場(chǎng)景時(shí)序圖，在用戶界面包中定義了一個(gè)LoginForm類，其對(duì)應(yīng)的Web窗體為用戶登錄窗體頁面Login.aspx，下圖描述了在該窗體中實(shí)現(xiàn)用戶登陸的場(chǎng)景。

4.2 Ajax技術(shù)

Ajax（Asynchronous JavaScript and XML）是一種創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁應(yīng)用的網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)。傳統(tǒng)B／S結(jié)構(gòu)也有其不足的一面。如狀態(tài)的不連續(xù)性，只能通過HttpSession來跟蹤用戶狀態(tài)。同時(shí)傳統(tǒng)B／S結(jié)構(gòu)請(qǐng)求是一種獨(dú)占式請(qǐng)求，它帶來的弊端是如果前一種請(qǐng)求沒有得到完全響應(yīng)，后一個(gè)請(qǐng)求則不能發(fā)送，而在現(xiàn)實(shí)中往往一個(gè)任務(wù)是由多個(gè)步驟完成的。這樣在用戶的一個(gè)請(qǐng)求沒有得到響應(yīng)時(shí)的選擇只有等待。Ajax技術(shù)的出現(xiàn)完善了傳統(tǒng)B/S架構(gòu)的不足，它基于異步方式發(fā)送用戶請(qǐng)求，用戶可以連續(xù)發(fā)送請(qǐng)求，頁面狀態(tài)不會(huì)停止，即使服務(wù)器響應(yīng)沒有到達(dá)，瀏覽者也可以瀏覽該頁面。而服務(wù)器的響應(yīng)到達(dá)客戶端時(shí)，瀏覽器也無需重新加載整個(gè)頁面，而只是更新頁面的部分?jǐn)?shù)據(jù)，提高了頁面使用率。

4.3 FLV流媒體技術(shù)

學(xué)習(xí)資源平臺(tái)及教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的教學(xué)資源主要是音視頻課件，因此，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)必須滿足學(xué)生能夠順暢下載、觀看教學(xué)視頻這一基本要求。流媒體技術(shù)是采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nternet播放的媒體格式，不僅使啟動(dòng)延時(shí)大幅度縮減，而且對(duì)系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低，避免了學(xué)生必須等待整個(gè)文件全部從Internet上下載才能觀看的缺點(diǎn)。FLV (FLASH VIDEO)作為一種新的視頻格式，由于其形成的文件極小、加載速度極快，使得網(wǎng)絡(luò)觀看視頻文件成為可能，它的出現(xiàn)有效解決了視頻文件導(dǎo)入Flash后，使導(dǎo)出的SWF文件體積龐大，不能在網(wǎng)絡(luò)上很好使用的缺點(diǎn)。本系統(tǒng)引入第三方軟件mencoder，實(shí)現(xiàn)了FLV流媒體技術(shù)。

5 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)是教育信息化建設(shè)的重要組成部分，是進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)、實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與課程整合的重要保證和前提，是開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)資源平臺(tái)優(yōu)化了學(xué)習(xí)條件，提高了學(xué)習(xí)效率，滿足了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)規(guī)模迅速發(fā)展的要求，為現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 平培元.試論開放教育網(wǎng)絡(luò)課程資源的建設(shè)策略［J］.現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2008(4):44－46.

［2］ 李婷.精品課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的建設(shè)與評(píng)價(jià)［J］.武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，21(3):86－89.

［3］ 鄧勇，丁峰，沈鈞毅.基于UML的WEB應(yīng)用系統(tǒng)建模方法的研究［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2000(6): 19－21.

［4］ 于重重.基于UML的網(wǎng)上審批系統(tǒng)的建模研究［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2004，21(7):169－171.

Design and Im plementation of Learning Resource Platform in Distance Education

ZHANG Bei-bei1，ZHAOWen-ke2
（1.School of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2.School of Computer Software，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

With the coming of information times，the trend of education networking is increasingly evident.In fact，the traditional face-to-face education fails to meet the requirements，so modern distance education comes and rapidly develops.It is important to establish a learning resource platform for distance education.The design principles and structure for learning resource platform are introduced briefly，and the design and realization of the system and its key techniques are deeply discussed.

Network Education；Teaching Resources；UML；FLV

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.02.022

TP311

A

1002-2279（2014）02-0070-03

張蓓蓓（1987-），女，河北懷來人，碩士研究生，主研方向：遠(yuǎn)程教育信息化、職業(yè)教育。

2013-09-23