丁為民

在線學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

丁為民

巢湖學(xué)院，安徽 巢湖 238000

以在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)項(xiàng)目為原型，對(duì)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)服務(wù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，然后分析了宏觀背景，指出國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的在線教育學(xué)習(xí)存在服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、資源浪費(fèi)、信息孤島等核心問題，闡述了研究目的和意義。最后對(duì)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)背景和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并建立了系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型。

在線學(xué)習(xí)；信息孤島；教育資源

引言

近年來，網(wǎng)絡(luò)在線概念在城市、學(xué)習(xí)、生活等方面頻頻涌現(xiàn)，同樣也正逐步加快我國(guó)教育信息化建設(shè)的步伐。相對(duì)于國(guó)外在線學(xué)習(xí)側(cè)重網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能化應(yīng)用而言，國(guó)內(nèi)的在線學(xué)習(xí)難以應(yīng)付大量學(xué)習(xí)者的高訪問數(shù)據(jù)量的高速增長(zhǎng)，各類學(xué)習(xí)資源分散形成信息孤島的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，一定程度上影響著教育資源的分配與共享。此外，環(huán)境各異、擴(kuò)展困難也加重了運(yùn)營(yíng)與維護(hù)的負(fù)擔(dān)[1]。在這樣的宏觀背景下，對(duì)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，具有一定的意義和價(jià)值。

1 業(yè)務(wù)背景介紹

（1）在線教育。在線教育要求資源最大化的開放和共享，同時(shí)在學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)師生交互與協(xié)作。它不同于傳統(tǒng)的教育信息系統(tǒng)，在線教育對(duì)各種教學(xué)設(shè)備、教育資源進(jìn)行良好的組織與管理，同時(shí)，能夠根據(jù)情景智能識(shí)別用戶的終端設(shè)備、軟件環(huán)境、訪問請(qǐng)求、服務(wù)需求等信息。在線學(xué)習(xí)具備多種學(xué)習(xí)應(yīng)用模塊，并能夠?qū)W(xué)生、教師等用戶參與信息化的學(xué)習(xí)與教育輔助活動(dòng)中產(chǎn)生的各類信息進(jìn)行智能搜索，再按一定邏輯進(jìn)行分類、解析與歸納，將學(xué)習(xí)者的在線活動(dòng)歸整出規(guī)律并據(jù)此設(shè)計(jì)未來學(xué)習(xí)計(jì)劃。這是在線學(xué)習(xí)所特有的服務(wù)功能[2]。此外，在線教育以用戶為中心，能夠結(jié)合用戶的個(gè)體特征，有針對(duì)性地提供資源檢索、信息推送等服務(wù)，以模擬人腦思維的方式打造智能的教育生態(tài)系統(tǒng)。

（2）“二網(wǎng)融合”。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)支持學(xué)習(xí)者通過互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)完成學(xué)習(xí)計(jì)劃。注冊(cè)學(xué)員可以通過手機(jī)、平板機(jī)和電腦等終端隨時(shí)隨地完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)者的業(yè)余空閑時(shí)間被充分利用，而且不受終端設(shè)備的影響。

（3）分布式流媒體系統(tǒng)。分布式流媒體系統(tǒng)的組成部分主要有流媒體服務(wù)訪問中心、流媒體資源中心和訪問終端，流媒體服務(wù)訪問中心負(fù)責(zé)將流媒體資源中心的視頻分發(fā)到訪問終端，用戶不需要承擔(dān)高昂的軟硬件費(fèi)用，就能看到清晰順暢的學(xué)習(xí)資源。

（4）多維度內(nèi)容。學(xué)習(xí)平臺(tái)將學(xué)習(xí)內(nèi)容以電子期刊、PPT課件、討論集、音頻指導(dǎo)以及視頻等多種形式展示，從不同角度反映同一學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)習(xí)者根據(jù)自身情況選擇相應(yīng)學(xué)習(xí)資源[3]。同時(shí)，采用圖片、視頻以及動(dòng)畫從不同維度展示同一學(xué)習(xí)內(nèi)容，使得抽象的教學(xué)內(nèi)容不再枯燥，便于自學(xué)和記憶。

（5）“在線學(xué)習(xí)”網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的高體驗(yàn)度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足50萬注冊(cè)用戶量，單個(gè)業(yè)務(wù)延時(shí)范圍1～5秒。同時(shí)，支持多種形式上網(wǎng)訪問，教學(xué)資源豐富、教學(xué)流程互動(dòng)性強(qiáng)。除了教育教學(xué)過程中受理、咨詢、人員管理的主要流程以及業(yè)務(wù)管理的流程外，在在線學(xué)習(xí)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)自帶學(xué)習(xí)檔案管理、聽課券管理以及學(xué)習(xí)記錄等輔助管理業(yè)務(wù)[4]。

2 關(guān)鍵技術(shù)介紹

本系統(tǒng)借助騰訊云服務(wù)的支持為海量用戶提供在線學(xué)習(xí)服務(wù)，組織和計(jì)算業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的同時(shí)統(tǒng)計(jì)與分析服務(wù)記錄的信息，最終使得服務(wù)內(nèi)容得以優(yōu)化。大規(guī)模數(shù)據(jù)集并行運(yùn)算編程模型MapReduce通過映射與規(guī)約完成任務(wù)的分解與結(jié)果的匯總操作，極大地提高了大數(shù)據(jù)的處理能力。海量教育資源的存儲(chǔ)與訪問是用分布式技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，即用多臺(tái)服務(wù)器分開存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建一個(gè)高效、穩(wěn)定、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)，利用多臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備分擔(dān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)壓力，提升存取性能，同時(shí)通過冗余存儲(chǔ)、容錯(cuò)備份等技術(shù)，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的質(zhì)量與安全[5]。系統(tǒng)采用了粗粒度松耦合的設(shè)計(jì)模式，能快速方便、安全可靠且能重復(fù)使用地搭建在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的整體架構(gòu)。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的點(diǎn)播和直播功能都需要借助分布式流媒體技術(shù)。直播（Live Video Broadcasting）系統(tǒng)架構(gòu)首先需要如電視信號(hào)源、攝像機(jī)信號(hào)源、電腦、移動(dòng)端等桌面捕捉的內(nèi)容作為服務(wù)器端的信號(hào)源，然后通過推拉流工具將信息流推送到一個(gè)視頻處理的中心。視頻處理中心將學(xué)習(xí)資源進(jìn)行編解碼操作，或進(jìn)行一些防偽的水印操作的視頻處理[6]。具體方法如打點(diǎn)的數(shù)據(jù)、字幕以及一些特殊說明標(biāo)注等，處理后的視頻轉(zhuǎn)換成H.264編碼和音頻AAC編碼的直播流。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)依托騰訊教育云服務(wù)提供的軟件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程課堂、教務(wù)管理、門戶系統(tǒng)等教育云服務(wù)業(yè)務(wù)，其邏輯關(guān)系可以分為底層的設(shè)施層、系統(tǒng)構(gòu)建層與業(yè)務(wù)服務(wù)層[7]。底層設(shè)施層是軟硬件設(shè)施的支撐基礎(chǔ)，提供虛擬存儲(chǔ)環(huán)境和分布式云計(jì)算服務(wù)器設(shè)備；系統(tǒng)構(gòu)建層負(fù)責(zé)規(guī)范學(xué)習(xí)者業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)格式以便服務(wù)監(jiān)控和資源調(diào)度；應(yīng)用服務(wù)層對(duì)下層提供的基礎(chǔ)教育服務(wù)接口進(jìn)行組合編排，形成面向教育云用戶的各種教育應(yīng)用服務(wù)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)能較好地實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者、教育者、教育管理者以及學(xué)習(xí)服務(wù)資源多方協(xié)同；服務(wù)可靈活配置、可伸縮，可持續(xù)化演進(jìn)和擴(kuò)展；云平臺(tái)可以支持海量教育資源分配共享與管理，實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模教育應(yīng)用請(qǐng)求并發(fā)處理[8]。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)包括以下幾層：終端訪問設(shè)備、數(shù)據(jù)表現(xiàn)層、中間件層以及硬件基礎(chǔ)設(shè)施層。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)圖如圖1所示：

圖1 在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)軟硬件架構(gòu)圖

4 總結(jié)

相對(duì)于國(guó)外的在線學(xué)習(xí)側(cè)重于高科技、智能化應(yīng)用而言，國(guó)內(nèi)的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)在教育教學(xué)業(yè)務(wù)方面由于學(xué)校體制、教學(xué)管理職能的不同，而更側(cè)重于教育主管部門或教學(xué)機(jī)構(gòu)如何通過信息化手段和途徑對(duì)資源進(jìn)行整合，將學(xué)習(xí)各方面的服務(wù)向多渠道、多層次進(jìn)行延伸和應(yīng)用，同時(shí)目前國(guó)內(nèi)各類學(xué)習(xí)服務(wù)普遍存在著服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、資源浪費(fèi)、信息孤島等核心問題。在這樣的宏觀背景下，基于云平臺(tái)下在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。

[1]張進(jìn)寶，黃榮懷，張連剛.智慧教育云服務(wù)：教育信息化服務(wù)新模式[J].開放教育研究，2012，18（3）：20-26.

[2]鄭曉萍.云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用初探[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2014（1）：99-101.

[3]2016年中國(guó)在線教育行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[EB/OL].http：//www.qianzhan.com/analyst/det ail/220/160524-6481830d.html，2016.

[4] 2016年中國(guó)在線教育行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)[EB/OL].https：//sanwen8.cn/p/1b3Ur7b.html，2016.

[5]盧蓓蓉，任友群．中國(guó)教育信息化的云中漫步——教育云建設(shè)的困境及探析[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2012，30（1）：62-67.

[6]王繼鵬.高等教育云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建策略初探[J].安陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（5）：82-86.

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[8]李松，王莉娟．在線學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的功能[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2011（3）：57-58.

Online Learning Business Analysis and System Design

Ding Weimin

Chaohu College, Anhui Chaohu 238000

Taking online learning system project as the prototype, the paper designs and implements the learning system service for online learning. Then，the paper analyzes the background, points out core issues of disunited online education service standards waste of resources and information silos that exists in domestic, and expounds the purpose and significance of the study. At last, the business background and key technology of the online learning system are analyzed, and the system design model is set up.

online learning; information silos; educational resources

TP311.5

A

1009-6434（2017）10-0057-02

丁為民（1971—），男，漢族，安徽巢湖人，巢湖學(xué)院講師，計(jì)算機(jī)應(yīng)用碩士，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)軟硬件應(yīng)用研究。