摘 要： 本文在詳盡分析了分布式教學資源庫的組織、設(shè)計、管理、資源共享及安全的基礎(chǔ)上，提出了適合于遠程教學應用的基于Web的分布式遠程教學資源庫的設(shè)計模型，相應的多媒體信息資源的基本特征和制作方法。

關(guān)鍵詞：資源庫 資源共享 遠程教學

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：B 文章編號：1673-8454（2008）13-0065-03

一、教學資源庫的特點

現(xiàn)代遠程教育以信息技術(shù)和教育技術(shù)的不斷發(fā)展作為基礎(chǔ)，它具有開放、低成本、資源共享等優(yōu)點，而遠程教育的核心就是教學資源的建設(shè)。高質(zhì)量教學資源庫具有針對性強、內(nèi)容科學、實用性高、冗余度低的特點，建設(shè)高質(zhì)量教學資源庫有利于避免資源重復開發(fā)造成的巨大浪費和實現(xiàn)資源的高度共享，可以在學校教學和學生自主學習中發(fā)揮重要的作用。在學校校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，利用學校內(nèi)部教學資源庫或著名教育資源庫，學習者可以從中查找或搜尋到所需的學習資源，解決問題，并從中擴大學生的視野。教學資源庫也為教師提供了豐富的、生動形象的課堂教學內(nèi)容，提高教學效果。

二、分布式教學資源庫的優(yōu)勢

分布式數(shù)據(jù)庫（Distribute Database）是指物理位置分布在不同的節(jié)點上，而邏輯和管理上同屬于同一系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。按照各個學科對數(shù)據(jù)的要求和使用的功能的區(qū)別進行劃分，就近存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。

整個教學資源庫的系統(tǒng)是基于分布式的設(shè)計思想，同一系統(tǒng)下的不同單位可以將信息資源建設(shè)的任務(wù)切割，各單位分別建設(shè)不同的信息資源庫，最終統(tǒng)一使用資源，即加快了資源建設(shè)的進程，又可以避免各單位資源的重復建設(shè)。通過利用教學資源庫，可以把網(wǎng)上資源利用起來，把教師從復雜的編程環(huán)境中解放出來，把網(wǎng)絡(luò)教學的優(yōu)勢發(fā)揮出來。

采用分布式數(shù)據(jù)庫的思想設(shè)計教學資源庫，除具有一般采用數(shù)據(jù)庫思想設(shè)計教學資源庫的優(yōu)點以外，整個系統(tǒng)還具有可靠性高、地域范圍廣、數(shù)據(jù)量大、客戶數(shù)多等優(yōu)點。

對于一般用戶來說，在終端機上通過瀏覽器軟件瀏覽分布式數(shù)據(jù)庫內(nèi)的教學資源同瀏覽集中式數(shù)據(jù)庫內(nèi)的教學資源是一樣的方便，感覺不到什么差別，數(shù)據(jù)存取好像都是在本地進行的，系統(tǒng)內(nèi)各站點之間的數(shù)據(jù)傳輸對用戶都是透明的，都是由分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在必要時自動完成的。

三、教學資源庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）教學資源庫的管理系統(tǒng)。為了能夠集中控制與管理遠程教學資源庫的信息資源，整個教學資源庫的管理采用了三級管理機制：系統(tǒng)管理員、二級管理員和教師。系統(tǒng)管理員完成服務(wù)器配置，統(tǒng)一為各單位指定二級管理員和所管理的課程。二級管理員一般由各教研室主管教學的領(lǐng)導擔任，其主要任務(wù)：一是利用系統(tǒng)管理工具為本單位教師開設(shè)賬戶并設(shè)置權(quán)限級別，二是為本單位所開設(shè)的虛擬教室指定授課教師、授課對象和培養(yǎng)層次。另外，二級管理員也具備提交和管理本單位素材、教學資源的權(quán)限。教師完成素材、教材的搜集、添加，并利用所添加的素材、教材完成網(wǎng)絡(luò)課程的配置，用于教學中。

（2）構(gòu)建整個教學資源庫的教材庫、素材庫、視頻庫、案例庫的入庫、管理與發(fā)布等應用系統(tǒng)。實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)課程、多媒體教學課件、數(shù)字音頻文件、數(shù)字視頻文件、圖片、動畫、模型等文件的入庫、管理、查詢與發(fā)布等功能。

習題庫的類型有單項選擇題、多項選擇題、填空題、判斷題、改錯題、問答題等。整個習題庫的管理分為習題錄入、修改（刪除）和組卷三大部分。

（3）整個教學資源庫具有強大的教學資源檢索的能力。系統(tǒng)提供的搜索引擎具有跨數(shù)據(jù)庫檢索的能力，為存儲的多媒體信息資源檢索提供高查準率和高查全率的支持。

（4）利用教學資源庫內(nèi)的教學資源可以制作基于Web的超文本方式網(wǎng)絡(luò)教材?；赪eb的超文本方式的網(wǎng)絡(luò)教材，在印刷教材的基礎(chǔ)上，對在教學資源庫內(nèi)已形成按章節(jié)劃分的目錄結(jié)構(gòu)的教材，進行技術(shù)整合，加入知識點、學習重點、學習方法、參考資料、作業(yè)等信息，形成按照人腦的聯(lián)想思維方式非線性地把網(wǎng)絡(luò)教材的各個不同章節(jié)和知識點單元等有機地鏈接在一起的，便于教師講課使用及學生自學的超文本方式的網(wǎng)絡(luò)教材。

（5）以教學資源庫為基礎(chǔ)建立的超文本方式的網(wǎng)絡(luò)教材，以課程為切入點，將某課程相關(guān)的一些教學參考書鏈接在一起，構(gòu)成教學參考書體系，使學生在學習過程中，能超越網(wǎng)絡(luò)教材的局限，全面深入地學習和掌握有關(guān)學科的知識。

（6）建立VOD視頻點播子系統(tǒng)，該系統(tǒng)帶有可控視頻流技術(shù)，支持傳送超過1000個MPEG-1或MPEG-4格式視頻流的并發(fā)用戶，數(shù)字視頻圖像質(zhì)量要求回放平滑而流暢。

建立多媒體教學課件管理子系統(tǒng)，支持用Multimedia Builder、Authorware、Flash、Director、Tool Book、PowerPoint等多媒體制作工具制作的電子課件的上傳與下載。

（7）構(gòu)建協(xié)作學習、實時學習、實時教學、答疑等相關(guān)的各功能模塊，并提供將URL與相關(guān)學習網(wǎng)站進行實際鏈接的工具，建立方便、快捷地訪問Internet網(wǎng)上資源的通道。

整個網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

四、教學資源庫系統(tǒng)設(shè)計

1.素材與教材的管理與分配

在“素材與教材的管理”模塊中，教師可進行素材目錄樹節(jié)點的增、刪、修改以及素材的添加、修改、刪除和查詢等工作。教師可以根據(jù)自己開設(shè)課程的需要，建立素材目錄，素材目錄中可以包括文字、圖像、聲音、視頻、動畫、模型等節(jié)點。

建立好“素材與教材”內(nèi)容后，教師就可以配置相關(guān)知識點，知識點是課程的基石，相同課程的不同虛擬教師之間共享知識點，知識點要按教學大綱劃分準確。在配置好知識點后，就可以配置相關(guān)的教學資源，如電子教材、電子教案、流媒體教材等相關(guān)資源。對課程節(jié)點，配置相關(guān)課程簡介，可添加包括：教學計劃、學習重點、學習方法、參考資料、計劃學時、教員簡介；對章節(jié)點，可添加：學習重點、學習方法、參考資料、計劃學時。

2.課件、案例管理模塊

（1）課件管理：課件是一種在網(wǎng)上可以瀏覽的授課軟件，學生可以通過瀏覽課件來自學課程。課件的形式多種多樣。課件管理部分的主要功能就是管理某一科目所擁有的課件資源（添加、刪除、分類），提供一個簡單的課件制作工具。課件同媒體資源一樣，是按照科目中的知識點進行分類管理的。

（2）案例管理：案例管理的功能同課件管理很相似，但管理對象是案例。教師可以在此處維護本科目下的案例（添加、刪除、編輯）。案例也可以在教師編輯課程時，添加到教學大綱中。

3.用戶管理模塊

負責用戶的注冊、登錄及安全操作的管理。用戶分為三級：系統(tǒng)管理員、二級管理員和學生。注冊時，不同級別的用戶賦予不同的操作權(quán)限，系統(tǒng)管理員的權(quán)限最高，可以進行全系統(tǒng)維護與操作。用戶登錄時，先通過輸入相應的口令來驗證其身份，只有通過認證的用戶才擁有相應的操作權(quán)限。

4.題庫管理模塊

整個題庫分為考試試題庫與學生自測與練習題庫。通過數(shù)據(jù)庫分門別類管理大量試題（習題），并可根據(jù)已有的試題進行在線組卷與測試。整個題庫的管理分為試題（習題）的錄入、修改（刪除）和組卷三大部分。

與其他教學資源庫相同，題庫是按照科目中的知識點進行分類管理的。題目的類型有單選題、多選題、填空題、判斷題、問答題、改錯題。

題庫管理的主要功能是實現(xiàn)試題錄入與編輯。具體功能如下所述：

錄入試題：①選擇知識點。②選擇題型。確定是否作為試題，設(shè)置難度（共5級，級數(shù)越高，難度越大）。③輸入試題（必要時給出答案）。④提交題庫。除錄入試題外，還可以修改試題、刪除試題。各類題目只有與知識點相聯(lián)系才能實現(xiàn)科目下的共享。題庫文件支持多媒體信息，所以可以插入圖片、音頻和視頻文件。

5.媒體資源管理模塊

媒體管理服務(wù)對象是教師，教師可以在此處對一個媒體素材資源進行管理，這些媒體可以被該科目下的所有課程引用。媒體資源是按照知識點進行分類管理的，在同一知識點下，媒體資源將按文件類型分類管理。具體功能如下所述：

（1）媒體上傳：將媒體文件傳送至服務(wù)器。

（2）媒體編輯：媒體文件的創(chuàng)建者和科目負責人可以對媒體文件信息（名稱，簡介和媒體所屬的知識點）進行修改，也可刪除媒體文件。

五、教學資源庫系統(tǒng)采取的技術(shù)

1.三層體系結(jié)構(gòu)

Web應用服務(wù)器（WAS）采用三層結(jié)構(gòu)，Web訪問的效率非常高。三層結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)處理分為三個部分：第一層是表示層，是用戶與整個系統(tǒng)的接口?？蛻舻膽贸绦蚓喌揭粋€通用的瀏覽器軟件，如IE等。用戶網(wǎng)頁將輸入信息提交給后臺，提出處理請求，并經(jīng)后臺處理后得到反饋信息。第二層Web服務(wù)層，啟動相應的應用進程來響應用戶請求，并將處理結(jié)果返回給客戶機的瀏覽器。同時，Web服務(wù)器需要與數(shù)據(jù)服務(wù)器協(xié)同完成。第三層數(shù)據(jù)服務(wù)層，它的任務(wù)是負責處理Web服務(wù)器發(fā)出的SQL請求，管理數(shù)據(jù)庫。

采用三層結(jié)構(gòu)，客戶端和應用服務(wù)器、應用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間的通信、異構(gòu)平臺之間的數(shù)據(jù)交換等都可以通過中間件來實現(xiàn)。

這種結(jié)構(gòu)的好處：

（1）簡化了客戶端。無需在不同的客戶機上安裝不同的客戶應用程序，只需安裝通用的瀏覽器軟件即可。

（2）簡化了系統(tǒng)的開發(fā)和維護。系統(tǒng)的開發(fā)者無需再為不同級別的用戶設(shè)計開發(fā)不同的客戶端應用程序，所有的功能都在Web服務(wù)器上實現(xiàn)，就不同的功能為各級別的用戶設(shè)置權(quán)限就可以了。

（3）使得用戶操作變得更簡單?？蛻舳酥皇且粋€簡單易用的瀏覽器，使用者不需要專門的培訓，就可直接使用。

2.分布式處理

當大數(shù)據(jù)量或超大數(shù)據(jù)量訪問時，采用多臺服務(wù)器安裝在WAS的分布式并列方式，使用智能HUB或交換機進行并列連接，可以有效地解決負載均衡和分布式訪問的問題。

使用多臺服務(wù)器并列是操作效率最高的，也是最容易使用的數(shù)據(jù)庫擴展方式，不僅大幅度降低了單臺服務(wù)器的負擔，也使系統(tǒng)的查詢效率得到很大提高。對全文檢索服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的訪問是直接通過IP地址來完成的，在使用多臺不同的服務(wù)器時，只需要設(shè)定不同的IP地址和相應的訪問端口，就可對數(shù)據(jù)庫進行各種查詢。

3.系統(tǒng)安全性

本文提出的基于Web的分布式遠程教學資源庫的實現(xiàn)方案比較突出的優(yōu)點是，只需采取比較經(jīng)濟的手段就可以在各個環(huán)節(jié)上做到安全、保密。而且這些手段都是獨立工作的，不會因為某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏洞而導致整個系統(tǒng)都處于不安全的狀態(tài)。

（1）將數(shù)據(jù)庫/文件服務(wù)器、Web服務(wù)器分別放在不同的計算機上，且Web服務(wù)器上程序只能訪問臨時數(shù)據(jù)庫。

（2）只給Web服務(wù)器上運行的程序比較低的數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限。

（3）為文件服務(wù)器的共享目錄設(shè)置嚴格的訪問權(quán)限。

（4）為Web服務(wù)器選擇合適的加密和安全認證手段。

4.系統(tǒng)的運行環(huán)境

整個系統(tǒng)設(shè)計采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）模式，操作系統(tǒng)和Web服務(wù)器選用的是Windows 2000 Advanced server及Internet Information Server，Microsoft SQL server 2000作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，ASP作為服務(wù)器端腳本語言。

支持全文檢索的多媒體素材庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫環(huán)境為：

（1）Oracle 8/8i，若進行全文檢索服務(wù)器數(shù)據(jù)庫到RDBMS的數(shù)據(jù)遷移，需要選用FTP服務(wù)器。

（2）Informix 7.3以上。

（3）Microsoft SQL Server7.0/2000。

（4）Sybase SQL Server 11以上。

六、結(jié)束語

遠程教學資源庫建成后，可以在我校的本科生和研究生的教學、科研和遠程教學中進行廣泛推廣應用，主要包括：教師在多媒體教室中直接調(diào)閱資源庫中的課程信息進行課堂教學；學生在電子閱覽室和宿舍調(diào)閱庫中的多媒體課件、教學視頻等資源進行自主學習；各研究所、重點實驗室利用資源庫中信息服務(wù)于其科研工作；依托衛(wèi)星地面站利用資源庫中信息進行遠程教學；多媒體教材編制人員利用庫中信息進行協(xié)同教材編制等?？傊?，依托現(xiàn)有的寬帶局域網(wǎng)，結(jié)合當今計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、存儲技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，充分組織和利用多媒體教學資源庫，能有效地利用教學資源、發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學的優(yōu)勢，大大促進我國網(wǎng)絡(luò)教育和遠程教育水平的提高，并將更好地為培養(yǎng)跨世紀人才而服務(wù)。

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