基于流媒體的多功能一體化網(wǎng)絡學習平臺的設計與實現(xiàn)

林之博 楊博文 王代君

【摘要】文章提出對技術教育類課程授課方式的革新，并設計開發(fā)相應的專用系統(tǒng)，基于網(wǎng)絡平臺，采用流媒體技術，運用管理信息系統(tǒng)領域知識設計開發(fā)多功能一體化的網(wǎng)絡學習平臺，將教學視頻、指導說明書、實時通知等內(nèi)容存入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡為學生提供高質(zhì)量的在線視頻教程。

【關鍵詞】程序設計;流媒體;信息發(fā)布;實驗平臺;網(wǎng)絡咨詢;教育培訓

一、前言

信息時代來臨，人們的學習、工作和生活方式發(fā)生了顯著的變化，計算機網(wǎng)絡技術及流媒體技術的發(fā)展使得人們能站在不同的角度審視傳統(tǒng)教育模式?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教學”的應用打破了傳統(tǒng)教育理念，使教育不局限于固定的時空，讓學生學習過程更高效，成本更低廉，效果更顯著。通過互聯(lián)網(wǎng)這一工具，學生與教師的交流方式也可以打破傳統(tǒng)的局限性，學生可以不限時間地點進行答疑，功能強大的文件同步傳輸功能也為學生作業(yè)的電子化與自動化管理提供了可行性。

二、系統(tǒng)功能模塊組成

該系統(tǒng)具有良好的多用性、可擴展性，裝載教學內(nèi)容具有多樣性。通過管理軟件進行內(nèi)容添加和設定就可以整合多個類別的技術課程，并由各專業(yè)技術課程教師負責不同課程的答疑。此外，學生通過注冊表的引導輕松啟動相應的編程學習軟件，在完成后上交作業(yè)或?qū)嶒瀳蟾妗?/p>

系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理端與系統(tǒng)客戶端。其中，系統(tǒng)管理端以PC軟件形式實現(xiàn)，以充分發(fā)揮管理員主機的性能，并為管理員的操作提供最高的優(yōu)先級。學生使用的客戶端則通過Java Web項目實現(xiàn)，簡化學生學習的方式，通過新穎的功能和簡潔的頁面吸引學生的興趣。

管理端主要由以下功能模塊組成：用戶管理、教學視頻管理、實驗或作業(yè)管理、驗收作業(yè)、交互管理、首頁推薦設置、信息公開。教學視頻與作業(yè)、實驗文檔的添加采取高度自動化和智能化的方式，系統(tǒng)通過掃描整理選中的視頻，自動在數(shù)據(jù)庫寫入記錄，形成URL檢索目錄，同一集合下的視頻在數(shù)據(jù)庫中被歸類為同一目錄，在網(wǎng)絡平臺中被訪問時則顯示原名稱。通過設置首頁視頻，可以改變網(wǎng)絡平臺首頁推薦視頻;信息公開功能則可以推送最新的學習要求或任務指導通知。教師還可以很方便地在平臺內(nèi)對學生的提問進行查看和答疑。

網(wǎng)絡平臺提供了用戶賬戶管理、操作記錄查詢、檢索課程、收藏課程、移除課程、下載課程、觀看課程、查詢作業(yè)/實驗、在線作業(yè)/實驗、作業(yè)/實驗報告上交、撤回作業(yè)/實驗報告、在線咨詢答疑功能。學生觀看視頻、收藏、移除課程等各項操作都會形成操作記錄，以供學生、教師查詢。學生在咨詢模塊上的咨詢過程實現(xiàn)私密化，充分考慮學生使用的舒適度。學生檢索到的作業(yè)、實驗任務等皆由教師設置有超期時限，超過時限仍未完成的作業(yè)自動作廢。學生在正確安裝編程軟件后，可以點擊“開始實驗”一鍵啟動相應的軟件進行實驗，方便快捷。若學生提交作業(yè)后發(fā)現(xiàn)錯誤，需要改動，可以在教師尚未驗收或批改時撤回提交的電子文檔并重新發(fā)送，已被教師驗收的則不能撤回和重新完成。

三、系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

（一）系統(tǒng)構思

本系統(tǒng)設計實現(xiàn)過程采用嚴格的MVC設計模式，采用MVD架構的系統(tǒng)具有開發(fā)效率高、維護方便、程序簡潔易讀、功能模塊之間耦合度低、內(nèi)聚程度高和可擴展性強的優(yōu)點。另外，采用jsp頁面取代servlet作為控制器免去了修改xml等配置信息，提高了開發(fā)速度，簡化了代碼的編寫。

（二）關鍵技術與算法

1.MD5加密算法生成URL。 部署在服務器上的資源可以通過每個資源項的URL進行播放、下載、收藏等操作。結合MD5加密技術，將所有資源項名稱通過加密算法加密為16 bit MD5密文，再與其父集文件夾編碼組裝生成新的文件名和資源URL。其中，父集文件夾的編碼由管理員在添加資源時指定，指定的編碼需在這一過程中被命名為父集文件夾的新名稱，而原名稱與其目錄下的子項原名皆作為其展示給用戶的信息保存在數(shù)據(jù)庫中。

通過這一方式，既避免了URL中出現(xiàn)中文，又可以方便數(shù)據(jù)庫信息查詢和操縱，同時保留了展示給用戶的資源信息。

2.流媒體播放。自HTML升級到第五代后，原來需要通過復雜的標簽在網(wǎng)頁中嵌套的資源可以直接通過更簡單的方式展示在網(wǎng)頁中。通過添加videoJS插件實現(xiàn)了對低版本服務器的兼容，在使用中可以將mp4格式的流媒體轉化為flash在低版本服務器中播放。流媒體技術的應用使得用戶播放視頻更方便高效，學習過程流暢舒適。

3.比特流下載與上傳。作為前端項目另一項重要功能的實現(xiàn)基礎，比特流傳輸方式可以更高效、快速地調(diào)出瀏覽器下載模塊，從服務器將資源供應給用戶或?qū)⒂脩籼峤坏奈募蟼鹘o服務器。服務器端也會相應地將文件信息基于前文所述生成URL的方式錄入數(shù)據(jù)庫。這一模塊為系統(tǒng)提供了良好的文件收發(fā)環(huán)境。

4.可擴展平臺接口。該平臺作為教育培訓類系統(tǒng)，有許多潛在的需求尚未被挖掘，在實現(xiàn)過程中應當預留可擴展功能的接口。因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫被設計為可擴展的結構，前端功能也可以在未來迭代開發(fā)中繼續(xù)裝載更多的功能或資源。

5.注冊表引導啟動軟件。系統(tǒng)可以通過訪問注冊表引導用戶主機啟動對應的編程軟件。這一功能可以在后期擴展整合更多的適用軟件進入系統(tǒng)，方便學生在線學習編程。用戶主機可以通過默認方式正常安裝軟件，也可以運行管理者、開發(fā)者發(fā)布的reg文件將啟動引導信息導入計算機。本例使用小組自行開發(fā)的匯編語言學習軟件，通過該方式即可一鍵啟動。

四、結束語

本文所研討實現(xiàn)的系統(tǒng)在實際測試中表現(xiàn)良好，小組經(jīng)嘗試以一臺普通筆記本電腦作服務器，將系統(tǒng)部署于桂林電子科技大學內(nèi)網(wǎng)中，已成功在內(nèi)網(wǎng)中為多臺不同地理位置的學生客戶機提供在線課程和答疑服務;系統(tǒng)實驗、作業(yè)與公告信息的發(fā)布、文件收發(fā)與管理功能表現(xiàn)優(yōu)越，贏得用戶的一致好評。

“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的熱潮提供了無數(shù)簡化公眾學習過程的思路，也極大地提高了人們的工作效率。本系統(tǒng)平臺不僅為高等院校提供了教學變革思路，也為大型企業(yè)的培訓與其他服務提供了可能的方法。該平臺具有可持續(xù)發(fā)展、迭代擴展功能，并隨時代變遷動態(tài)更新其裝載的核心內(nèi)容的可進化系統(tǒng)。以發(fā)展的眼光來審視目前的系統(tǒng)構架與其設計理念，為以后的系統(tǒng)擴展或其他各方向的發(fā)展提供了無限可能。

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