郭雄偉, 薛海斌
(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1. 馬克思主義學(xué)院; 2. 信息工程分院, 陜西 楊凌 712100)
近年來,多媒體技術(shù)的發(fā)展給社會各領(lǐng)域都帶來了巨大沖擊,教育領(lǐng)域也隨之進(jìn)行變革。網(wǎng)絡(luò)教育出現(xiàn)在學(xué)生的日常學(xué)習(xí)當(dāng)中。網(wǎng)絡(luò)教育突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式和教學(xué)方法的局限性,改變了教師為主,學(xué)生為輔的教學(xué)現(xiàn)狀,平衡了全國優(yōu)秀教育資源分布,解決了部分地區(qū)教育資源不足的問題[1]。語數(shù)外是三大主要課程科目,因此當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)教育多集中在這三大課程上,設(shè)計很多教育平臺。如周曉濱、 白振興發(fā)表在現(xiàn)代電子技術(shù)期刊上的文章中提到了“大學(xué)語文”遠(yuǎn)程多媒體教育系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn);高上雄提出了基于網(wǎng)絡(luò)的中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)的研究;陸浩言、 郭金峰基于現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行在線英語教育平臺的開發(fā)與應(yīng)用研究[2]。然而,針對像思政一類課程所設(shè)計的專用平臺很少,即使存在,平臺性能和內(nèi)容也無法滿足需求,教學(xué)效果更是達(dá)不到理想效果。
思政教育雖然對學(xué)生文化知識的增長幫助不大,但是對于學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀具有十分重要的作用,并且對學(xué)生今后的發(fā)展也有重要的影響,因此思政教育在學(xué)生的學(xué)習(xí)生涯中是不可或缺的?;诖耍疚囊运颊逃秊閷ο?,結(jié)合一些主要課程科目的教育平臺設(shè)計經(jīng)驗,設(shè)計一種網(wǎng)絡(luò)思政教育平臺,實現(xiàn)該平臺在新媒體環(huán)境中的應(yīng)用。該平臺設(shè)計包括關(guān)鍵技術(shù)分析、平臺框架設(shè)計、平臺主要硬件選擇、平臺功能模塊設(shè)計、平臺實現(xiàn)與測試[3]。最后經(jīng)測試,本平臺在規(guī)定的時間完成多人登錄需求,并發(fā)性能較好,達(dá)到本系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)。
思政教育是精神文明建設(shè)的主要途徑,因此近些年來,教育部門較為重視思政課的教學(xué),雖然取得了一定的成績,但是對于一些問題仍然難以改變,如教學(xué)資源不夠新穎,教學(xué)內(nèi)容只局限在枯燥的理論教學(xué);學(xué)生興趣不高,抬頭率低等[4]。針對這種情況,隨著計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新媒體技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)教育成為當(dāng)下教育領(lǐng)域極力倡導(dǎo)的主流,教學(xué)模式和教學(xué)方法隨之得到了極大改變。這種改變一方面可以有效的實現(xiàn)教育資源整合共享,拓展了教育發(fā)展的空間和渠道,提高了教師教學(xué)效率和質(zhì)量,另一方面提升了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,實現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和互動學(xué)習(xí)的目的。
本系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用到的關(guān)鍵技術(shù)包括新媒體技術(shù)、JavaScript、SQL Server和MD5 加密技術(shù)。
(1) 新媒體技術(shù)
新媒體技術(shù)是指以現(xiàn)代化的數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)等全新技術(shù)為基礎(chǔ),能夠向用戶提供需要的信息服務(wù)的媒介手段,具體包括圖像與圖形信息處理技術(shù)、聲音信息處理技術(shù)、視頻信息處理技術(shù)、流媒體技術(shù)、藍(lán)光技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)。
(2) JavaScript
JavaScript是一種網(wǎng)絡(luò)編程語言,廣泛應(yīng)用在客戶端,可以直接在瀏覽器上運行,但需要服務(wù)器的支持[5]。
(3) SQL Server
SQL Server是Microsoft的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),能實現(xiàn)對多種數(shù)據(jù)的存儲和管理,具有可用性強(qiáng)、可擴(kuò)展性強(qiáng)和安全性強(qiáng)等優(yōu)點[6]。
(4) MD5 加密技術(shù)
平臺中包含著大量的教育資源以及管理人員、教師、學(xué)生等個人信息,這些信息中有的屬于敏感信息,需要加密技術(shù)保證其安全。
本文在MD5 加密技術(shù)中融入CRC32(Cyclic Redundancy Check 32)算法,CRC32算法具有檢錯能力極強(qiáng)、開銷小等特點,將長度為k位的數(shù)據(jù)塊對應(yīng)一個GF(2)多項式M,以8位數(shù)據(jù)塊11100110舉例,如果先傳輸MSB(Most Significant Bit),則它對應(yīng)的多項式為x7+x6+x5+x2+x(8位對應(yīng)x的7次冪,因為從x0開始計數(shù),2進(jìn)制為1時有效)。發(fā)送端和接收端約定一個次數(shù)為r的CRC多項式,取CRC-4為例:x4+x+1,r=4。在數(shù)據(jù)塊后面加上r個0對應(yīng)的多項式為M′,如式(1)。
M′=Mxr
(1)
用M′除以CRC-4將得到一個次數(shù)等于或小于r-1的余數(shù)多項式R,其對應(yīng)的r位數(shù)值則為校驗碼。發(fā)送方通過指定的CRC多項式產(chǎn)生r位的CRC校驗碼,接收方則通過該CRC多項式來驗證收到的報文碼的CRC校驗碼是否為0。
采用該方法讓大容量信息在用數(shù)字簽名軟件簽署私人密匙前被“壓縮”成一種保密的格式,主要用在用戶注冊口令加密,比如登錄系統(tǒng)密碼加密、電子簽名密碼加密等領(lǐng)域內(nèi)[7]。MD5 加密技術(shù)的應(yīng)用大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可靠性。
加密算法流程,如圖1所示。
圖1 加密算法流程圖
B/S 結(jié)構(gòu),即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)勢。
(1) 系統(tǒng)的維護(hù)和升級簡單。大部分的業(yè)務(wù)邏輯都在服務(wù)端實現(xiàn),因此升級和維護(hù)只針對服務(wù)端進(jìn)行即可,大大降低了工作成本和工作量;
(2) 兼容性強(qiáng)。利用B/S架構(gòu)的軟件在操作系統(tǒng)上有更多的選擇,具體包括Windows、Linux、Unix等;
(3) 交互性強(qiáng)。BS架構(gòu)可以直接放在廣域網(wǎng)上,通過一定的權(quán)限控制就可以實現(xiàn)多客戶訪問的目的;
(4) 安全性高。數(shù)據(jù)集中存放于總部的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,客戶端不保存任何業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫連接信息,客戶端也就不必同步數(shù)據(jù),所以安全問題也就得到保證[8]?;贐/S 結(jié)構(gòu)進(jìn)行本文網(wǎng)絡(luò)思政教育平臺框架設(shè)計,如圖2所示。
圖2 網(wǎng)絡(luò)思政教育平臺框架
(1) 中央單元
中央單元是系統(tǒng)的核心,主要作用是調(diào)節(jié)、控制和管理整個系統(tǒng)的運行[9],該單元相當(dāng)于一個微型計算機(jī)。中央單元硬件配置,如表1所示。
表1 中央單元硬件配置
(2) 電源電路
電源是指提供給系統(tǒng)提供電力的電源部分的電路,是整個系統(tǒng)運行的動力來源。本系統(tǒng)當(dāng)中的電源電力設(shè)計,如圖3所示。
圖3 電源電路
(3) LCD顯示器
LCD顯示器是用戶與系統(tǒng)連接的唯一交互窗口。本系統(tǒng)當(dāng)中的顯示器分辨率為2 880×900像素; 尺寸為32∶10;亮度200 cd/m2;對比度10 000∶1;響應(yīng)速度0.02 m/s。Adobe RGB色彩覆蓋率為99.3%;sRGB色域為100%。本系統(tǒng)通過PCB將LCD控制器、RAM、ROM、LCD、LCD顯示器等聯(lián)系在一起,構(gòu)成液晶顯示模塊[10]。
本平臺模塊主要包括5個:用戶管理模塊、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模塊、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模塊、網(wǎng)絡(luò)交流模塊和資源管理模塊。下面進(jìn)行具體分析。
(1) 用戶管理模塊
該模塊的主要作用是對訪問用戶身份和權(quán)限進(jìn)行審核和管理,保證平臺訪問的安全性。該模塊業(yè)務(wù)流程,如圖4所示。
圖4 用戶管理模塊業(yè)務(wù)流程
用戶管理模塊包括用戶注冊申請、審核管理和用戶權(quán)限設(shè)置三部分內(nèi)容。用戶首次登錄平臺時需要填寫注冊信息,包括姓名、班級、學(xué)號等個人信息,然后提交,等待系統(tǒng)審核和驗證,驗證通過后,平臺會給予用戶一個個人賬號,下次登錄平臺直接輸入賬號登錄即可。不同的用戶身份具有不同的權(quán)限,用戶只能根據(jù)自身身份權(quán)限訪問相應(yīng)業(yè)務(wù),不可跨身份訪問[11]。
(2) 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模塊
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模塊是針對教師設(shè)置的模塊,在該模塊中主要包括課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課后作業(yè)和在線測試四部分[12],如圖5所示。
(3) 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模塊
網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模塊主要針對學(xué)生用戶設(shè)計,在該模塊中主要包括遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)測評、在線考試和研究習(xí)性學(xué)習(xí)等內(nèi)容[13],如圖6所示。
圖5 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模塊
圖6 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模塊
(4) 網(wǎng)絡(luò)交流模塊
網(wǎng)絡(luò)交流模塊主要是針對教師與學(xué)生之間的互動、交流而設(shè)計的模塊,具體包括在線咨詢和社區(qū)交流兩部分[14]。具體業(yè)務(wù)流程,如圖7所示。
圖7 網(wǎng)絡(luò)交流模塊業(yè)務(wù)流程
在線咨詢。在這里學(xué)生可以根據(jù)個人遇到的問題選擇教師,進(jìn)行一對一的在線咨詢。教師在收到學(xué)生問題后,及時給出反饋。
社區(qū)交流。若教師不在線,學(xué)生可以在平臺上查詢教師的微信、QQ等社交信息,然后與教師建立好友,進(jìn)行在線查詢外的社區(qū)交流。
(5) 資源管理模塊
思政教學(xué)必然用到很多的資源,這些資源是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),因此資源管理至關(guān)重要。在該模塊當(dāng)中又分為5個小的模塊,即基礎(chǔ)設(shè)置模塊、我的資源管理模塊、共享資源管理模塊、課件組裝模塊和查詢統(tǒng)計模塊[15]。
平臺測試是保證平臺設(shè)計質(zhì)量和可靠性的前提和基礎(chǔ)。通過平臺測試可以發(fā)現(xiàn)平臺設(shè)計中存在的問題和缺點,以便進(jìn)行改進(jìn)。本系統(tǒng)性能測試指標(biāo)在于用戶并發(fā)量,即系統(tǒng)是否能夠在規(guī)定的期限能處理完成用戶請求。并發(fā)性能相關(guān)計算如下。
(1) 系統(tǒng)每秒處理并發(fā)用戶數(shù)量,如式(2)。
(2)
式中,C表示平均的并發(fā)用戶數(shù);n表示login session的數(shù)量;L表示login session的平均長度;T表示考察的時間段長度。
(2) 請求成功率,如式(3)。
(3)
式中,k表示請求成功率;p′表示請求成功虛擬用戶數(shù)量;p表示并發(fā)用戶總數(shù)。
(3) 系統(tǒng)響應(yīng)時間如式(4)。
T=t1+t2+t3
(4)
式中,T表示系統(tǒng)響應(yīng)時間;t1表示服務(wù)器端響應(yīng)時間;t2表示網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間;t3表示客戶端響應(yīng)時間。
系統(tǒng)測試環(huán)境,如表2所示。
表2 系統(tǒng)測試環(huán)境
根據(jù)當(dāng)前的學(xué)習(xí)情況,系統(tǒng)要求并發(fā)訪問為準(zhǔn),在此基礎(chǔ)之上設(shè)計用戶并發(fā)性能測試用例,如表3所示。
并發(fā)用戶數(shù)與事務(wù)執(zhí)行情況,如表4所示。
并發(fā)用戶數(shù)與數(shù)據(jù)庫主機(jī)運行情況,如表5所示。
從表4和表5中可以看出,300 個用戶持續(xù) 3 分鐘并發(fā)對服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù),服務(wù)器對事件響應(yīng)時間均在3秒內(nèi),達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),請求成功率均為100%,說明300 個用戶均成功登錄系統(tǒng)。雖然系統(tǒng)資源占用率隨用戶增加而遞增,但也控制在60%之內(nèi),而且內(nèi)存使用也僅占不到5%,滿足了系統(tǒng)預(yù)期性能目標(biāo)。
表3 測試用例
表4 并發(fā)用戶數(shù)與事務(wù)執(zhí)行情況
表5 并發(fā)用戶數(shù)與數(shù)據(jù)庫主機(jī)運行情況(單位:%)
綜上所述,由于我國對語數(shù)外三個主要科目的重視程度較高,因此對這三個主要科目教育平臺研究較多,但對于一些非主要科目,尤其像思政這類科目,很少有專門的教育教學(xué)平臺。為此,本文實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)思政教育平臺在新媒體環(huán)境中的應(yīng)用。最后由測試結(jié)果可知,本教育平臺能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。然而,還存在不足之處,如系統(tǒng)的穩(wěn)定性有待增強(qiáng)。雖然本系統(tǒng)能夠同時滿足300人同時在線登錄使用,但實際中使用本教育平臺的用戶數(shù)量遠(yuǎn)超300人,因此用戶的并發(fā)性能還需要進(jìn)一步的完善,以滿足更多用戶的在線學(xué)習(xí)需求。