張蓓蓓，趙韞珂

（1.天津大學教育學院，天津300072；2.天津大學軟件學院，天津300072）

遠程教育中學習資源平臺的設計與實現(xiàn)

張蓓蓓1，趙韞珂2

（1.天津大學教育學院，天津300072；2.天津大學軟件學院，天津300072）

隨著信息時代的到來，教育的網絡化趨勢日益明顯。傳統(tǒng)的面對面教育方式已不能滿足需要，現(xiàn)代遠程教育應運而生并發(fā)展迅速。遠程教育學習資源平臺的開發(fā)是遠程教育實施中關鍵的一環(huán)，是保證遠程教育質量的“生命線”。簡要介紹了學習資源平臺的設計原則、系統(tǒng)結構，并重點探討了該系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)以及關鍵技術。

網絡教育；教學資源；標準建模語言；FLV流媒體

1 引 言

隨著信息時代的到來，人類知識更新的周期越來越短。如何使教學、培訓能滿足不同地點、不同學習時間的人們的需要，傳統(tǒng)的面對面教育方式已經力不從心。在這種情況下，現(xiàn)代遠程教育應運而生。遠程教育（Distance Education DE）是計算機技術、網絡與通信技術、多媒體技術和現(xiàn)代教育技術相結合而成的一種新型教育方式。它突破時間、空間和地域等限制在網上“虛擬教室”中開展教學各環(huán)節(jié)的協(xié)作活動［1］。而網絡教育中學習資源平臺是保證遠程教育質量的“生命線”［2］，因此，基于網絡的教學資源平臺的開發(fā)是十分重要的。

2 系統(tǒng)設計概述

2.1 系統(tǒng)設計思想和設計原則

學習資源平臺的建設以教育需求為前提，以系統(tǒng)理論為指導，遵循國家頒布的技術規(guī)范，在較大范圍內實現(xiàn)資源的開放與共享?；诖?，系統(tǒng)在設計時，從實際情況和用戶需求出發(fā)，遵循以下幾項具體的設計原則：

（1）易用性和實用性原則?？紤]到系統(tǒng)的主要用戶是網絡教育學院的教師和學生，并且學生的水平差別較大，系統(tǒng)操作應該盡量簡單，目的盡可能明確，系統(tǒng)使用方式應該盡量符合大多數(shù)用戶的習慣［3］。

（2）安全性原則。系統(tǒng)采用B／S模式，在設計上應該盡量提高系統(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涉密數(shù)據(jù)等。

（3）層次的清晰和簡潔性。系統(tǒng)每個部分完成的功能和目標必須是明確的，同樣的功能，應該只在一個地方實現(xiàn)。如果某個功能可以在系統(tǒng)不同的地方實現(xiàn)，那么，將會給后來的開發(fā)和維護帶來問題。系統(tǒng)應該簡單明了，過于復雜的系統(tǒng)架構，會帶來不必要的成本和維護難度。在盡可能的情況下，一個部分應該完成一個單獨并且完整的功能。

（4）可升級和可擴充性。一個系統(tǒng)框架受技術條件的限制，或者設計者本人對系統(tǒng)認識的局限，可能不會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備，能夠在今后，在目前已有的基礎上進行演進，但不會影響原有的應用。接口技術，是在這個方面普遍應用的技巧。

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

2.2 系統(tǒng)架構模型

學習資源平臺在軟件設計結構上采用三層B／S結構設計。B／S三層結構是一種成熟、簡單并得到普遍應用的應用程序架構。它將應用程序結構劃分為三層獨立的包：用戶表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。其中，將實現(xiàn)人機界面的所有表單和組件放在表示層，將所有業(yè)務規(guī)則和邏輯實現(xiàn)封裝在負責業(yè)務邏輯組件中，將所有和數(shù)據(jù)庫的交互封裝在數(shù)據(jù)訪問組件中。其結構如圖1所示。

圖1 三層結構示意圖

三層結構是一種嚴格的分層防范結構，即數(shù)據(jù)訪問層只能被業(yè)務邏輯層訪問，業(yè)務邏輯層只能被表示層訪問，用戶通過表示層將請求傳送給業(yè)務邏輯層，業(yè)務邏輯層完成相關業(yè)務規(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結構應用開發(fā)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存在服務器端，這樣對數(shù)據(jù)的安全性和備份管理有個更好的保障。此外，B／S結構應用也無需安裝區(qū)域數(shù)據(jù)服務器，可以大大降低系統(tǒng)的硬件維護成本，從而提高資金的使用效率，所以采用B／S模式設計和開發(fā)。

2.3 系統(tǒng)網絡結構設計

為了彌補傳統(tǒng)B／S結構的不足，本系統(tǒng)使用Ajax技術改善傳統(tǒng)瀏覽器訪問方法，設計其網絡拓撲結構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)網絡拓撲圖

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)設計工具：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：

服務器：P4 2.4G以上機型、2G以上內存、120G以上硬盤、網卡；

客戶端：P4 1.8G以上機型、512M以上內存、60G以上硬盤、網卡；

（5）系統(tǒng)運行的軟件環(huán)境：

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

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

3 系統(tǒng)功能設計與實現(xiàn)

學習資源平臺整合現(xiàn)有教學資源，主要實現(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、教師和學生。為不同類型的用戶賦予各自的權限，從而可以保障系統(tǒng)的安全性和資源具有較高質量。三類用戶的權限分配和具有的功能如下：

（1）系統(tǒng)管理員：管理教師、學生信息及權限，添加、刪除、修改課程、在線習題、網上作業(yè)以及系統(tǒng)公告，安排師生答疑，設定課程評價科目、時間，查看系統(tǒng)日志，備份系統(tǒng)數(shù)據(jù)，設置系統(tǒng)參數(shù)。

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

（3）學生用戶：管理個人信息，搜索、瀏覽、收藏、下載教學資源，完成網上習題、作業(yè)等教學任務，與教師和學生實現(xiàn)在線交流、論壇交流，查詢學習成績。

3.2 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊主要負責對整個系統(tǒng)的維護工作，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴展性及對并發(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

學生網上學習的資源包括：文檔資源、視頻課件資源、音頻課件資源以及學生對于課程的提問和交流、學生在線習題、網上作業(yè)、在線答疑輔導等。資源管理模塊針對以上不同的課程資源分別實現(xiàn)有效的管理，設定了習題管理模塊、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個小模塊，實現(xiàn)資源上傳、查詢、刪除、修改、下載、統(tǒng)計等功能。

4 關鍵技術與理論

4.1 UML動態(tài)建模

推動不斷進行詳細設計的方法是對每個用例進行動態(tài)建模。動態(tài)建模的方法是使用UML中的時序圖描述用例，一個時序圖針對某個用例中的一個“場景”進行分析。所謂“場景”是指一個用例中事件發(fā)展的一條路線。根據(jù)活動參與者的不同輸入或行為，通常一個用例會有多個“場景”，也就需要分析出多個場景。通過時序圖描述一個場景中各個對象之間所進行的通信，同時可以分析出系統(tǒng)中相應的類需要具備的操作，從而不斷擴充和細化類的設計。圖4給出了登陸系統(tǒng)場景時序圖，在用戶界面包中定義了一個LoginForm類，其對應的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現(xiàn)用戶登陸的場景。

4.2 Ajax技術

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

4.3 FLV流媒體技術

學習資源平臺及教學評價系統(tǒng)中的教學資源主要是音視頻課件，因此，系統(tǒng)的實現(xiàn)必須滿足學生能夠順暢下載、觀看教學視頻這一基本要求。流媒體技術是采用流式傳輸?shù)姆绞皆贗nternet播放的媒體格式，不僅使啟動延時大幅度縮減，而且對系統(tǒng)緩存容量的需求也大大降低，避免了學生必須等待整個文件全部從Internet上下載才能觀看的缺點。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，使得網絡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入Flash后，使導出的SWF文件體積龐大，不能在網絡上很好使用的缺點。本系統(tǒng)引入第三方軟件mencoder，實現(xiàn)了FLV流媒體技術。

5 結束語

網絡教學資源建設是教育信息化建設的重要組成部分，是進行數(shù)字化學習、實現(xiàn)信息技術與課程整合的重要保證和前提，是開展網絡教學的基礎。學習資源平臺優(yōu)化了學習條件，提高了學習效率，滿足了網絡教學規(guī)模迅速發(fā)展的要求，為現(xiàn)代遠程教育的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

［1］ 平培元.試論開放教育網絡課程資源的建設策略［J］.現(xiàn)代遠距離教育，2008(4):44－46.

［2］ 李婷.精品課程網絡教學資源的建設與評價［J］.武漢科技學院學報，2008，21(3):86－89.

［3］ 鄧勇，丁峰，沈鈞毅.基于UML的WEB應用系統(tǒng)建模方法的研究［J］.計算機工程與應用，2000(6): 19－21.

［4］ 于重重.基于UML的網上審批系統(tǒng)的建模研究［J］.計算機仿真，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：遠程教育信息化、職業(yè)教育。

2013-09-23