張寶君，張 晶，丁樹峰

(天津市電化教育館，天津 300074；2.天津市廣播電視大學，天津 300384)

基于網絡學習平臺的競賽系統(tǒng)設計與應用
——天津市教委“博學樂園”學習平臺演繹“寫字課進課堂”

張寶君1，張 晶2，丁樹峰1

(天津市電化教育館，天津 300074；2.天津市廣播電視大學，天津 300384)

隨著博客、微博以及SNS等基于Web 2.0的交互式網絡應用的興起，目前對于網絡學習平臺的研究更多關注于對學習者交互手段的研究，目的是提升學習者的參與度，而以競賽形式進行的學習活動，本身就具有高參與性的特點。然而，網絡競賽系統(tǒng)作為一種競賽組織管理的信息化工具，雖然近年來得到廣泛應用，但大多數競賽系統(tǒng)仍采用獨立開發(fā)運行的方式，難于與學習平臺實現數據互通。該文以天津市教委主辦的“博學樂園”書法網絡大賽使用的系統(tǒng)為例，闡述一種基于網絡學習平臺的競賽系統(tǒng)。該系統(tǒng)將網絡學習平臺與競賽系統(tǒng)進行有機結合，一方面提供了更加優(yōu)化的一站式用戶體驗，另一方面，互聯互通的數據為兩個系統(tǒng)的深化結合和數據挖掘提供了可能。該系統(tǒng)的構建，不但有效地解決了書法課師資短缺的難題，而且促進了學習方式的轉變。

網絡競賽；學習平臺；.NET；遠程教育

一、網絡學習平臺與競賽系統(tǒng)現狀

(一)網絡學習平臺

近年來，隨著計算機與網絡技術的飛速發(fā)展，信息技術在各領域的應用不斷加深，網絡學習平臺在教育領域的應用也日漸成熟。作為教育信息化的主要教學系統(tǒng)，網絡學習平臺從簡單的課程瀏覽、課程管理系統(tǒng)發(fā)展為集課程教學、交流輔導(BBS及SNS)、在線考試、知識系統(tǒng)(問答系統(tǒng)及WIKI百科)以及教學管理、資源管理等功能于一身的復雜系統(tǒng)。

高度集成的網絡學習平臺不僅為用戶提供了豐富的學習功能，使得網絡教學的展現方式更為豐富多彩，教學手段更為靈活多樣，而且各種應用數據的互聯互通使得教學管理更為科學高效。因此，以學習平臺為基礎進行功能擴充和系統(tǒng)集成比單獨設計開發(fā)應用系統(tǒng)更具有應用意義。

然而，對于網絡學習平臺的競賽組織功能，目前很少有人進行研究。筆者調研了目前一些主流的學習平臺，如國外的Moodle、BlackBorad，國內的奧鵬網校等，均沒有設計競賽相關功能。競賽活動作為一種特殊的教學活動，一方面可以提升學習者在教學過程中的參與程度，提高學習者興趣，另一方面可以將學習者的學習效果以競賽形式反映給教學者，使教學者心中有數，指導今后的教學?？梢?，考慮將競賽功能集成到網絡學習平臺中將是一種全新的應用研究且具有較大的實踐意義。

天津市“博學樂園”學習平臺和書法網絡大賽，是以信息技術手段促進信息技術應用的良好范例。在這個過程中，將教育的意義隱藏了，使學生浸潤在中華文化中，既繼承了中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，又提升了信息技術素養(yǎng)，是構成天津市“開放學堂”的不可分割的組成部分。

(二)網絡競賽系統(tǒng)

隨著信息技術的應用推廣，傳統(tǒng)的依靠人工方式進行競賽組織的相關工作也逐漸信息化，形成各種各樣的網絡競賽系統(tǒng)。從功能上來說，網絡競賽系統(tǒng)是依靠信息技術，實現競賽組織、競賽管理、信息發(fā)布、參賽報名、競賽評審、結果公示等工作的信息化系統(tǒng)[1]。一般包括信息發(fā)布子系統(tǒng)、參賽報名子系統(tǒng)、競賽子系統(tǒng)、評審(裁定)子系統(tǒng)與成績公示子系統(tǒng)等。

網絡競賽系統(tǒng)不僅可以使很多競賽管理工作自動化，提高競賽組織管理的效率，而且可以突破競賽實施的空間和時間限制，競賽組織者和參與者可以在任何地點，競賽期間的任何時間進行相關操作。因此，越來越多的競賽考慮并開始使用網絡競賽的方式實施。

(三)目前網絡競賽系統(tǒng)的不足

目前網絡競賽系統(tǒng)大多采用獨立運行的方式進行部署，這種方式在開發(fā)時不用考慮其它應用平臺架構，便于開發(fā)調試，但也存在一些明顯缺點。

1.用戶的認證問題

用戶參與競賽或管理者實施競賽管理需要用戶登錄驗證，對于獨立運行的競賽系統(tǒng)，即使用戶已經擁有相關網絡學習平臺或其它應用賬號也無法使用。這就要求用戶必須重新注冊一個網絡競賽系統(tǒng)的登錄賬號，不利于優(yōu)化用戶體驗。

2.數據孤島問題

獨立運行的競賽系統(tǒng)與網絡學習平臺處于數據隔離狀態(tài)，不便于數據的互聯互通，使得很多集成應用無法實施[2]。比如，競賽系統(tǒng)可能會讀取學習平臺的行為記錄，以檢查用戶是否達到參賽條件，學習平臺也可能會讀取競賽系統(tǒng)的比賽成績以作為對學生進行評價的參考數據。如果競賽系統(tǒng)獨立運行和部署，則這些集成應用必須依靠人工操作。

二、基于網絡學習平臺的競賽系統(tǒng)設計

(一)基于網絡學習平臺的競賽系統(tǒng)的優(yōu)勢

毫無疑問，如果將競賽系統(tǒng)作為學習平臺的一個擴展功能進行開發(fā)，開發(fā)一種基于學習平臺的競賽系統(tǒng)，就能很好地解決上述問題。

1.一站式的用戶體驗

基于網絡學習平臺的競賽系統(tǒng)可以使用學習平臺的統(tǒng)一認證機制，對于網絡學習平臺已經存在的用戶，基本的用戶信息可以直接從學習平臺讀取，不需要用戶重新注冊輸入，這樣不僅可以優(yōu)化用戶體驗，而且可以防止數據冗余存儲問題與數據不一致問題。此外，用戶在學習平臺內學習時就可以瀏覽競賽相關信息，便于競賽的推廣。學習平臺與競賽平臺形成有機整體，使“以競賽促應用”的思想得以落實，將“博學樂園”平臺真正打造成學習的平臺、交流的平臺。

2.應用數據互聯互通

將競賽系統(tǒng)集成于學習平臺內部可打破兩個系統(tǒng)的數據壁壘，實現數據互聯互通，可以實現很多集成應用。一方面，競賽系統(tǒng)的比賽成績作為對學生的一種評價參考，有利于學習平臺實現更科學全面的評價機制；另一方面，學習平臺的用戶信息和行為記錄也為競賽系統(tǒng)提供了輔助的數據支持，幫助競賽系統(tǒng)實現更為強大的參賽資格審查、比賽過程控制等功能?？傊?，兩個系統(tǒng)均可利用更為豐富的數據進行數據挖掘，為應用的深化擴展提供了可能。

(二)“博學樂園”網絡學習平臺簡介

天津市“博學樂園”學習平臺是由天津市教育委員會主辦，天津市電化教育館承辦，天津廣播電視大學提供技術支持的在線學習平臺。作為小學教育的有益補充，“博學樂園”為天津的小學生們提供了課外內容的學習、交互平臺。自2010年平臺上線以來，平臺已穩(wěn)定運行3年，開設課程14門，課程資源371條，注冊人數達到56371人，平臺提供了1-5年級的硬筆、軟筆書法課程，田蘊章書法講座等資源。

(三)“博學樂園”書法網絡大賽系統(tǒng)的設計

第一屆“博學樂園”書法網絡大賽舉辦于2012年5-9月，為了便于比賽的推廣和數據共享，此次比賽即采用了基于“博學樂園”學習平臺的網絡競賽系統(tǒng)。下面將從設計目標、軟件架構和硬件部署三個方面闡述博學樂園競賽系統(tǒng)的設計思路。

1.設計目標

(1)系統(tǒng)功能目標

“博學樂園”書法網絡大賽系統(tǒng)的前臺用戶功能包含賽事信息瀏覽、參賽紙下載、作品上傳和已上傳作品展示等，如圖1所示。

圖1 前臺用戶功能設計

后臺用戶功能包括比賽信息發(fā)布、上傳作品管理、作品數量統(tǒng)計和作品評審等，如圖2所示。

圖2 后臺用戶功能設計

除此以外，系統(tǒng)在“博學樂園”學習平臺中也增加了相應的集成功能，如競賽推廣、競賽專題頁模板管理等。

(2)系統(tǒng)性能要求

為保證系統(tǒng)覆蓋天津市1000多所小學，提供穩(wěn)定可靠的服務，系統(tǒng)擬實現以下目標：a.系統(tǒng)支持5000人同時在線，進行作品瀏覽或作品上傳；b.對于一般頁面，系統(tǒng)響應時間不超過3秒，對于含有大量圖片(如作品列表)的頁面，系統(tǒng)響應時間不超過6秒(以2M ADSL線路的網速為參考)；c.在比賽期間，系統(tǒng)應支持7×24小時不停機提供服務；d.服務器系統(tǒng)進行漏洞掃描，數據操作進行SQL注入檢查，保證系統(tǒng)安全性；e.競賽系統(tǒng)不得直接操作學習平臺數據庫，不得影響學習平臺的穩(wěn)定性。

2.軟件架構

(1)基礎技術路線

“博學樂園”書法網絡大賽系統(tǒng)基于“博學樂園”學習平臺，因此，在基礎技術路線方面與“博學樂園”保持一致，采用微軟公司技術路線，如下表所示。

“博學樂園”書法網絡大賽系統(tǒng)基礎技術路線表

(2)軟件架構設計

“博學樂園”書法網絡大賽系統(tǒng)采用目前流行的ASP.NET三層架構模式進行開發(fā)設計，便于系統(tǒng)的并行開發(fā)和提高系統(tǒng)架構的靈活性和可維護性。系統(tǒng)的三層架構分別為表示層、業(yè)務邏輯層(包含緩存層)和數據訪問層。其中競賽系統(tǒng)模塊包括應用頁面、信息發(fā)布、作品管理、作品評審和數據訪問實現包；學習平臺模塊包括UI工具實現包、用戶認證和權限管理、對象映射、注入檢測，事務封裝；第三方類庫或反對技術包括JQuery、AJAX、Uploadify、CSS HTML Javascript、MasterPage、MS SQL Server 2005，如圖3所示。

表示層通過各種應用頁面與用戶進行交互，使用了CSS、HTML、JavaScript腳本等客戶端技術以及JQuery、Uploadify等前端框架。同時，為了便于頁面被今后的競賽復用，系統(tǒng)使用了ASP.NET 2.0中的MasterPage模板頁機制進行頁面模板更換。BXLY.UI是“博學樂園”學習平臺中已有的工具包，主要封裝了一些服務器端調用的JS函數、字符串處理工具以及表單驗證工具等。

圖3“博學樂園”書法網絡大賽系統(tǒng)軟件架構

業(yè)務邏輯層是整個系統(tǒng)的核心，其中封裝了競賽系統(tǒng)所有模塊的業(yè)務邏輯操作。所有業(yè)務操作均要受到用戶權限管理模塊的管理，同時對于較為頻繁的操作(如作品列表的分頁瀏覽)應支持業(yè)務邏輯層緩存，以減少數據庫系統(tǒng)的壓力。系統(tǒng)使用了“博學樂園”學習平臺業(yè)務層的緩存管理模塊(BXLY.CacheManager)，不僅減少了緩存模塊的重復開發(fā)操作，而且便于直接從緩存層獲取學習平臺的數據，防止學習平臺緩存變化而產生的臟數據問題。

數據訪問層實現了各種業(yè)務實體的讀取和持久化操作。通過“博學樂園”學習平臺提供的對象關系映射工具(BXLY.ORM)，競賽系統(tǒng)的數據訪問層以面向對象的方式訪問數據庫。在數據庫設計上，競賽系統(tǒng)與“博學樂園”的數據庫分別部署在獨立的數據庫服務器上，通過MS SQL Server 2005提供的鏈接服務器功能實現兩個數據庫的關聯查詢操作。雙方數據庫將需要開放的數據以視圖作為接口，利用數據視圖的只讀性保證本系統(tǒng)的數據庫不被另一系統(tǒng)意外修改，同時也使得兩個數據庫的依賴關系清楚明確。此外，數據訪問層是提供了數據庫級別的安全監(jiān)測機制，所有操作參數通過“博學樂園”學習平臺的防注入工具(BXLY.SQLChecker)進行注入監(jiān)測。對于較為復雜的查詢，數據訪問層使用事務與存儲過程進行了封裝(BXLY.Transaction)，保證了復雜數據操作的原子性和可回溯性。

3.硬件部署

“博學樂園”書法網絡大賽系統(tǒng)的硬件部署分為Web服務和數據庫系統(tǒng)兩個方面。系統(tǒng)的Web服務與“博學樂園”學習平臺部署于一個網站之中，便于復用學習平臺的身份認證、權限管理和部分業(yè)務層功能。數據庫部署于獨立的服務器上，以降低對學習平臺數據庫的壓力。

網絡拓撲上，系統(tǒng)使用網通和教育網雙線路，采用防火墻(HillStone SG6000系列)進行攻擊防護與流量控制。采用Radware公司的LinkProof鏈路控制器進行教育網線路和網通線路的雙地址域名映射和線路自動選擇。此外，系統(tǒng)通過Radware公司的AppDirector負載均衡器，將兩個互為鏡像的Web服務器映射為一個內網地址，實現透明的故障轉移與負載均衡。兩臺Web服務器上均部署了“博學樂園”和競賽系統(tǒng)，一臺發(fā)生故障后另一臺會在負載均衡器的控制下接管用戶會話，使網絡服務不會中斷。數據庫方面，為緩解學習平臺的數據庫壓力(Web服務器實現負載均衡后，系統(tǒng)性能瓶頸主要來自于數據庫服務器)，同時為了保證學習平臺的數據庫的獨立性，系統(tǒng)采用獨立的競賽系統(tǒng)數據庫，使用鏈接服務器和只讀的數據視圖實現數據互通。硬件和網絡部署情況如圖4所示。

圖4“博學樂園”及其競賽系統(tǒng)硬件架構圖

(四)解決學習平臺與競賽系統(tǒng)整合的關鍵問題

單純從系統(tǒng)集成的角度分析，將學習平臺與競賽系統(tǒng)的系統(tǒng)代碼集成到一個Web工程中，并且將所有數據表集中到一個數據庫中可以實現最徹底的系統(tǒng)集成與數據互通。但這種集成模式一方面會使得兩個系統(tǒng)耦合度過高，整個Web工程過于臃腫，不利于系統(tǒng)的開發(fā)與維護，另一方面，從部署運行上也不便于分散訪問壓力。因此，實現一個松散耦合的系統(tǒng)集成模型具有重要意義。在用戶業(yè)務流程方面，實現一站式訪問，優(yōu)化用戶體驗；在數據處理方面，實現數據的高效互通，為進一步的數據挖掘提供可能；而在系統(tǒng)開發(fā)與部署方面，各個系統(tǒng)相對獨立，分散壓力且降低互相的影響。

如圖4所示，博學樂園學習平臺與書法大賽競賽系統(tǒng)采用相互獨立的Web服務器與數據庫系統(tǒng)，實現了壓力的分散，降低了系統(tǒng)間的耦合，同時兩個系統(tǒng)在Web方面與數據庫服務器方面分別采用了一定的互通機制，以保證用戶業(yè)務流程的連續(xù)與數據互聯互通。根據前文的闡述，對于獨立開發(fā)運行的競賽系統(tǒng)，主要問題在于其系統(tǒng)的封閉性所帶來的數據互聯互通問題。具體到系統(tǒng)功能層面，主要形成用戶認證和數據孤島兩個問題。本節(jié)將從解決這兩個關鍵問題著手，闡述基于學習平臺與競賽系統(tǒng)的整合模式。

1.解決用戶認證問題

解決同一用戶在不同系統(tǒng)的Web服務器中的認證問題，是實現一站式訪問的基礎?！安W樂園”書法大賽系統(tǒng)使用學習平臺用戶信息進行認證，為實現此認證模式，書法大賽系統(tǒng)與學習平臺采用了一種基于MD5算法的防篡改機制進行認證。

用戶登錄到學習平臺以后，學習平臺可以拿到當前登錄的用戶名。當用戶跳轉到競賽系統(tǒng)相關頁面后，學習平臺將當前登錄用戶名傳遞到競賽系統(tǒng)，競賽系統(tǒng)直接以此用戶名進行認證，提取用戶信息。為保證此過程的安全性，學習平臺在傳遞參數時，除了傳遞當前用戶名，還將傳遞一個當前日期(日期加小時與分鐘)和一個經過MD5算法加密的驗證碼。

該統(tǒng)一身份認證機制在防篡改方面使用了加入擾碼的MD5加密機制，可防止用戶修改鏈接中的用戶名或時間實現認證欺騙。在鏈接的時效性方面，采用了類似時間戳的日期碼，防止用戶意外獲得一個跳轉鏈接后可在任何時間進行登錄。

2.解決數據孤島問題

“博學樂園”學習平臺和競賽系統(tǒng)使用了相互獨立的數據庫系統(tǒng)，實現了數據庫壓力的分擔以及系統(tǒng)的松耦合。為了保證兩個系統(tǒng)的數據通信，使得更深一步的數據挖掘成為可能，兩個系統(tǒng)的數據庫采用了基于SQL Server 2005的鏈接服務器模式與數據視圖進行互通。

SQL Server 2005的鏈接服務器的最大優(yōu)勢是可以將部署于不同數據庫服務器中的數據表進行聯合查詢。然而，僅僅通過鏈接服務器將一個系統(tǒng)的數據庫完全暴露給另一個系統(tǒng)仍然存在數據耦合過高的可能，因此，博學樂園學習平臺與競賽系統(tǒng)還采用了數據視圖，將另一個系統(tǒng)需要的數據建立為接口視圖，通過鏈接服務器提供給另一系統(tǒng)。在鏈接服務器建立時，使用僅僅能訪問接口視圖的賬號。這樣，一方面，兩個系統(tǒng)均能方便地使用鏈接服務器的聯合查詢功能，另一方面，數據耦合全部集中于接口視圖，簡單明確，降低了數據耦合。

三、學習平臺與競賽系統(tǒng)相結合的應用

(一)“博學樂園” 書法網絡大賽系統(tǒng)應用情況

第一屆“博學樂園”書法網絡大賽于2012年5月開始進行賽事推廣和作品上傳，于2012年9月開始作品評審，10月開始結果公示和總結表彰。在此期間，“博學樂園”及其競賽系統(tǒng)為全市小學提供服務，總共收到來自146所小學的5959件有效的書法參賽作品，作品總容量達到6G，實現了所有書法作品的網絡提交、發(fā)布、評審和展示。目前，“2013年天津市‘博學樂園’書法網絡”大賽作品上傳工作已經結束，共收到天津市18個區(qū)縣273所小學11740件學生硬筆書法作品，166件學生軟筆書法作品，1404件教師硬筆書法作品，專家評委正進入緊張的評審中。

可以想象，如果沒有高可靠性、高針對性的信息化系統(tǒng)的幫助，如此規(guī)模的比賽將會耗費大量人力物力。在信息技術的幫助下，所有用戶的作品使用網絡即可報名、提交。專家評委通過賦予了相應權限的用戶名和密碼，任何時間在任何有網絡的地方即可進行作品評審，便于組織專業(yè)的評審團隊。管理者也可以突破時間和空間限制，對上傳作品進行管理，以各種直觀的報表形式查看各個學校的參賽情況統(tǒng)計。

此外，學習平臺和競賽系統(tǒng)相結合的方式對于二者都獲得了較好地收益，一方面，賽事的推廣可以利用學習平臺渠道，讓在學習平臺學習的用戶第一時間即看見比賽信息，另一方面，通過“博學樂園”書法網絡大賽，更多的學生了解了“博學樂園”學習平臺并對其中的課程產生了興趣。應該說，基于學習平臺的競賽系統(tǒng)不僅能利用信息化手段提高競賽的組織管理水平，而且可以成為一種雙贏的推廣工具。

(二)學習平臺與競賽系統(tǒng)集成應用的展望

如果對競賽系統(tǒng)的業(yè)務與數據進行深度挖掘，可以發(fā)現，對于學習平臺來說競賽系統(tǒng)不僅僅是一種推廣工具，進一步可作為學習平臺的一種學習工具。比如，可在學習平臺中的課程設置里針對某一章節(jié)甚至某一知識點設置一次知識競賽，比賽成績或獎勵可以與課程的平時成績相結合，不僅可增加學生對課程學習的參與度，調動學習興趣，而且可通過比賽加深學生對知識的理解。反過來，學習平臺的數據也可以被競賽系統(tǒng)所用。比如某些更加復雜的競賽系統(tǒng)，可根據學習者在學習平臺里的學習記錄和學習成績，實現更加智能化的參賽資格審查、比賽成績核對以及競賽的合理性分析等功能。當今乃至今后，“泛在學習”環(huán)境為每一個學習者提供了更為寬泛的學習時空，學習資源的開發(fā)與應用是支持泛在學習的重要因素。當信息技術能夠支持學習資源跨平臺應用時，人們將使用更個性化的移動終端設備(電腦、iPad、手機)，實現隨時隨地學習。“博學樂園”學習平臺的下一個戰(zhàn)略就是將學習素材資源直接從瀏覽器透出，使學習者不受移動終端設備的限制，使書法學習能夠隨時隨地發(fā)生。

四、結束語

天津市“博學樂園”書法網絡大賽，是以信息化手段促進信息化應用的良好范例，是天津市在教育信息化工作中的又一新舉措，開創(chuàng)了運用信息技術促進中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化傳承的新局面。

近年來，隨著博客、微博和SNS等Web2.0網絡交互式應用的興起，對于學習平臺的研究也更多地關注于如何將新的交互手段作為一種學習工具融入到平臺之中。然而，Web 2.0的各種應用源自于用戶的交互需求，在向學習平臺融入的過程中必須要經過科學的改造和引導，才可發(fā)揮其作用。與此相比，競賽系統(tǒng)的需求更加貼近學習平臺的目標，組織一個競賽的目的往往是提起學習者的學習興趣，推動學習過程的高效實施，因此，競賽系統(tǒng)的數據更容易被學習平臺所利用。學習平臺與競賽系統(tǒng)的結合應用，對于網絡教學和競賽管理均有重要的應用意義。

[1]郭詩維,雒曉卓.網絡競賽系統(tǒng)框架設計與功能模塊實現[J].電腦編程技巧與維護,2011,(10):84-85.

[2]歸群峰.基于創(chuàng)新推廣的學科競賽網絡支持系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D].金華:浙江師范大學,2011.

張寶君：中學高級教師，研究方向為網絡微課程開發(fā)與應用(djgzhbj@126.com)。

張晶：工程師，研究方向為遠程教育與網絡技術應用。

丁樹峰：館長，高級講師，研究方向為區(qū)域信息技術應用。

2014年3月26日

責任編輯：馬小強

Design and Application of Competition System Based on e-Learning Platform

Zhang Baojun1,Zhang Jing2,Ding Shufeng1
(1.Tianjin Educational Technology Center,Tianjin 300074; 2.Tianjin Open University,Tianjin 300384)

With the rise of interactive network application based on Web 2.0,such as blog,micro-blog,etc,the research in e-Learning platform focused more on the learners' interaction methods.The purpose is to promote learners' participation.Learning activities,which is in the form of competition,has the high involvement feature.However,as the information tool for organization and management of competition,network competition system is widely used in recent years,but most competition systems still be developed and deployed independently and dif fi cult to exchange data with e-Learning platform.This paper takes the system which is applied in the Tianjin Municipal Education Commission Erudite Park calligraphy competition for example,describes a kind of competition system based on the e-Learning platform.The system combined the e-Learning platform and competition system.On one hand,it provides one-stop user experience.On the other hand,interconnected data provide the possibility of deep binding and data mining for two systems.The construction of the system,not only solves the shortage of the calligraphy teacher,but also promotes the transformation of the study method.

Network Competition; e-Learning Platform; .NET; Distance Education

G434

A

1006—9860(2014)05—0125—05