網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)與應用

張艮山 劉旭寧

摘? 要： 針對傳統(tǒng)資源共享系統(tǒng)的抗壓能力差的問題，設計網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)并研究其應用。對傳統(tǒng)共享系統(tǒng)的硬件進行更新后，在硬件的基礎上完成軟件設計。對數(shù)字資源進行預處理，對其進行數(shù)字屬性標注，建立“關鍵字?文檔”倒索引結構。對數(shù)字資源進行管理，根據(jù)數(shù)字資源的可信度計算其權重，生成資源的搜索列表。管理員對用戶上傳和互聯(lián)網(wǎng)抓取的資源進行審核。設計數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表結構，使用SQL Server應用完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計。通過與傳統(tǒng)資源共享系統(tǒng)的對比仿真實驗，驗證設計的數(shù)字資源共享系統(tǒng)的應用效果，該文設計的網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)的抗壓能力優(yōu)于傳統(tǒng)資源共享系統(tǒng)，整體具備優(yōu)越性。

關鍵詞： 數(shù)字資源共享; 網(wǎng)絡遠程教育; 系統(tǒng)設計; 資源預處理; 數(shù)據(jù)庫設計; 應用測試

中圖分類號： TN711?34; TP311.52? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）08?0029?03

Application of digital resource?sharing system for network distance education

ZHANG Genshan1， LIU Xuning2

（1. Shijiazhuang College， Shijiazhuang 050035， China; 2. School of Computer Science and Engineering， Shijiazhuang College， Shijiazhuang 050035， China）

Abstract： As the traditional resource?sharing system has poor anti?pressure ability， a digital resource?sharing system for network distance education is designed and its application is studied. The hardware of the traditional sharing system is updated， after which the software design is completed on the basis of the hardware. The digital resources are preprocessed， their digital attributes are marked， and the inverted index structure of "keyword?document" is established. The digital resources are managed， their weights are calculated according to their credibility of the digital resources， and then the search list of the resources is generated. The administrator reviews the resources uploaded by users and grabbed by the Internet. The database′s data table structure is designed， and the database design of the whole system is completed by means of the SQL Server. The simulation experiments verify the application effect of the designed digital resource?sharing system. The experimental results show that， in comparison with the traditional resource?sharing system， the anti?pressure ability of the designed digital resource?sharing system for network distance education is better.

Keywords： digital resource?sharing; network distance education; system design; resource preprocessing; database design; application test

0? 引? 言

計算機技術與互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，對網(wǎng)絡的大規(guī)模建設以及應用網(wǎng)絡實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)傳輸能力大幅提升。實際線下教學由于受到地域、師資、教育硬件資源等因素局限，很難得到較好的教育效果。網(wǎng)絡則能實現(xiàn)教育資源的數(shù)字化遠程共享[1]，并且允許用戶根據(jù)自身需求自行選擇教育資源。網(wǎng)絡教育資源共享還可以使得教育資源多元化，豐富教育模式。網(wǎng)絡的良好交互性，能夠提高用戶的學習效率[2]。但是，隨著網(wǎng)絡的快速發(fā)展和教育資源的豐富，傳統(tǒng)的資源共享系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當下的需求。因此，本文擬設計一個網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)，并對其進行實驗應用。

1? 網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)硬件設計

鑒于傳統(tǒng)資源共享系統(tǒng)硬件不能支持大量數(shù)字資源的快速傳遞，對系統(tǒng)硬件的核心處理器進行更換，重設硬件通信端口和通信協(xié)議，更新系統(tǒng)配置。

本文所設計系統(tǒng)選用基于ARM9微處理器的核心板。該處理器具有獨立供電電源、時鐘電路和復位電路，以及能夠實現(xiàn)對工作數(shù)據(jù)進行存儲的存儲器模塊。通信端口由RS 484電路和CAN總線通信電路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的交互。其他硬件配置如表1所示[3]進行更新。

2? 網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)軟件設計

在硬件模塊設計完成后，對網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)的軟件模塊進行優(yōu)化設計。

2.1? 教育數(shù)字資源預處理

為了方便管理遠程共享系統(tǒng)，需要對教育數(shù)字資源進行標注。本文選用IDL接口描述語言，根據(jù)表2對數(shù)字資源部分屬性進行標注[4]。

資源標注完成后，利用XML技術完成對數(shù)字資源的規(guī)范標注，用戶搜索時就是對XML文件的遍歷查詢。由于數(shù)據(jù)量過于龐大，影響檢索速度，需使用倒排索引表對XML文件進行優(yōu)化[5]。

倒排索引結構即建立“關鍵字?文檔”的一一映射關系。將教育數(shù)字資源的標注信息保存，對XML元數(shù)據(jù)進行預處理后，系統(tǒng)讀取標注信息，分析XML文件記錄，生成倒排序索引結構[6]，流程如圖1所示。

倒排索引結構建立后，用戶搜索關鍵詞，就能找到所需資源。當教育數(shù)字資源預處理完成，就需要對其進行上傳、存儲、刪除等重要的管理操作，來實現(xiàn)最大化利用[7]。

2.2? 教育數(shù)字資源管理

教育數(shù)字資源管理包括對海量資源數(shù)據(jù)的存儲、檢索和獲取，將預處理后的數(shù)據(jù)進行自定義構成，作為源數(shù)據(jù)輸入整個共享系統(tǒng)。源數(shù)據(jù)除了存儲形式為文檔、音頻、視頻的資源，還包括對資源進行描述的相關信息。相關信息存儲為“.XML”格式，針對描述信息形成資源倒索引序列，對序列進行優(yōu)化，最終產(chǎn)生最終索引文件[8]。而用戶索引列表的順序將依照數(shù)字資源的權重計算結果排列，權重高的資源會優(yōu)先出現(xiàn)在用戶的搜索結果中[9]。

假設用戶對同一類型資源的滿意度為Hm，當遠程共享系統(tǒng)中有K個供用戶使用學習的教育資源和N位注冊用戶時，使用[Wij]表示該類型教育數(shù)字資源j被用戶i選取的程度，[0

為方便計算某一類型數(shù)字資源的權重，對[Wij]進行歸一化處理[10]。令[j=1KWij=1]，則：

倒索引隊列中，數(shù)字資源排列依據(jù)首先是資源包含關鍵詞多少，其次是計算的權重。

對系統(tǒng)的資源管理還包括數(shù)字資源的上傳、下載和管理。除了系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘模塊直接從互聯(lián)網(wǎng)抓取的相關資源，用戶也會上傳相關資源到系統(tǒng)。權限高的用戶上傳的資源可信度相對更高，管理員在后臺按照可信度降序排列資源進行審核，將用戶上傳的分類錯誤、不合規(guī)的資源進行修改和刪除。數(shù)字資源下載則是指用戶通過Web網(wǎng)頁發(fā)送指令到系統(tǒng)資源管理模塊，從數(shù)據(jù)庫的索引表中調取數(shù)據(jù)源代碼，經(jīng)過轉換發(fā)送至下載數(shù)據(jù)庫，響應下載指令完成資源下載。完成數(shù)字資源管理單元設計后，就是對資源共享系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進行的設計。

2.3? 實現(xiàn)教育數(shù)字資源共享

傳統(tǒng)的共享系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫只保存用戶的相關行為數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)主要存放在用戶的瀏覽器腳本中，無法實現(xiàn)資源的有效共享。為了有效支撐用戶和系統(tǒng)頻繁交互，本文選擇SQL Server 2016作為數(shù)據(jù)庫應用，本系統(tǒng)中的部分數(shù)據(jù)表結構如圖2所示。

在本文構建的數(shù)字資源共享系統(tǒng)中，管理員可以根據(jù)需求在相關分類下進行數(shù)字資源的管理操作。用戶則可以直接從網(wǎng)頁端通過賬號密碼登錄系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)庫獲取相關資源。至此，網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)的設計就完成了。

3? 網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)應用測試

3.1? 測試內容

為了驗證本文構建的系統(tǒng)能否實現(xiàn)實際應用，設計與傳統(tǒng)資源共享系統(tǒng)的對比實驗。

實驗測試以傳統(tǒng)資源共享系統(tǒng)為對照組，本文設計系統(tǒng)為實驗組，在如表3所示的實驗環(huán)境中，使用Apache JMeter模擬多個用戶對系統(tǒng)的訪問，同時測試系統(tǒng)抗壓能力驗證系統(tǒng)的動態(tài)性能。

實際系統(tǒng)使用時，用戶的訪問很隨機，但總體近似服從泊松分布，仿真實驗為方便統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)，進行理想化分析，設置用戶按均勻分布訪問兩組實驗系統(tǒng)。為保證實驗變量的唯一性，兩組實驗系統(tǒng)布置在相同實驗環(huán)境中，測試結果如圖3所示。

3.2? 測試結果

分析圖3可知，對照組系統(tǒng)的抗壓臨界點的發(fā)生位置早于實驗組，并且在系統(tǒng)抗壓臨界點的抗壓穩(wěn)定值低于實驗組。在超過臨界點后，兩組系統(tǒng)抗壓性能均下降并最終保持平穩(wěn)，但對照組下降速度更快，而且其最后穩(wěn)定的系統(tǒng)抗壓能力低于實驗組。說明實驗組系統(tǒng)的抗壓能力優(yōu)于對照組。由此可證，本文系統(tǒng)能夠改善傳統(tǒng)系統(tǒng)抗壓能力差的問題。

4? 結? 語

當教育教學的重心逐漸向網(wǎng)絡化教育轉移，作為網(wǎng)絡教學的重要組成部分，對教育資源共享系統(tǒng)的要求越來越高。本文構建的網(wǎng)絡遠程教育數(shù)字資源共享系統(tǒng)，較傳統(tǒng)的共享系統(tǒng)性能有很大提升，經(jīng)驗證能夠滿足現(xiàn)階段對教育資源共享的需求。

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