大學(xué)教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統的構建研究論文

　　關(guān)鍵詞：大學(xué) 網(wǎng)絡(luò )化 教學(xué)管理系統

　　摘要：隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮其獨特的作用，如何建立一套完整的教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統，使教學(xué)管理過(guò)程向更加科學(xué)化、規范化、現代化邁進(jìn)，是高等教育管理研究的一個(gè)重要課題。本文提出了大學(xué)教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統的設計思路、開(kāi)發(fā)步驟、工作流程、體系結構與功能，并對大學(xué)教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統的可拓展性進(jìn)行了分析。

　　教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化是當今國際教學(xué)管理信息化的主要趨勢,以多媒體計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)為主要標志的信息技術(shù)，作為現代科技革命的基礎和核心，已經(jīng)滲透到社會(huì )的各個(gè)領(lǐng)域，影響和改變著(zhù)我們的工作方式、學(xué)習方式和生活方式乃至思維方式，也將會(huì )大大促進(jìn)人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展和進(jìn)步，而且也必將引起教學(xué)管理領(lǐng)域的深刻變革，使教學(xué)管理的體制、教學(xué)管理內容、教學(xué)管理方法、教學(xué)管理模式、教學(xué)管理思想和教學(xué)管理觀(guān)念等產(chǎn)生新的重大飛躍。教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化所具備的“教學(xué)管理資源共享、信息交流”等功能，打破了傳統教學(xué)管理在時(shí)間和空間上所受的限制，它能使分布在大學(xué)不同的學(xué)科、不同的時(shí)間、不同的地方都能得到豐富的教學(xué)管理信息，能使每一個(gè)教師和學(xué)生受益。

　　教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統的設計思路與開(kāi)發(fā)步驟

　　1、系統的設計思路

　　網(wǎng)絡(luò )化是指用Internet（包含了數字化、多媒體）聯(lián)成統一的信息空間�！癐nter”的含義是“交互的”，“net”是指“網(wǎng)絡(luò )”，Internet是一個(gè)計算機交互網(wǎng)絡(luò )，又稱(chēng)網(wǎng)間網(wǎng)。它是一個(gè)全球性的巨大的計算機網(wǎng)絡(luò )體系，它把全球數萬(wàn)個(gè)計算機網(wǎng)絡(luò )，數千萬(wàn)臺主機連接起來(lái)，包含了難以計數的信息資源，向全世界提供信息服務(wù)。大學(xué)教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化資源的開(kāi)發(fā)必須符合國家《遠程教育資源建設標準》，教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化資源的屬性標注必須清晰合理；同時(shí)，為了減少資源的重復開(kāi)發(fā)，必須盡量做到資源的最大限度的共享；為了系統易于普及，在成本上必須講究經(jīng)濟實(shí)用，減少不必要的浪費。因此，大學(xué)教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統定位在基于軟件實(shí)現的“應用層”上，在大學(xué)現有教學(xué)網(wǎng)絡(luò )化資源和教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化平臺上作二次開(kāi)發(fā)。

　　2、系統開(kāi)發(fā)的步驟

　　教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統的開(kāi)發(fā)是一項復雜的工作，必須用系統工程的方法來(lái)進(jìn)行。首先是系統分析。要明確系統的功能與任務(wù)﹑擬建設系統的基礎與條件。在深入調查的基礎上，對該項目的可行性進(jìn)行科學(xué)分析（主要指技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性），并嚴格按評審程序進(jìn)行評審。

　　第二是系統設計。根據系統的總體功能，設計系統的總體結構（包括系統布局結構﹑系統硬件結構﹑系統軟件結構等），按照自上而下的方法，設計各相關(guān)子功能與實(shí)現途徑。因為教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統是采用計算機作為主控設備來(lái)構建的，所以，在系統設計過(guò)程中，要充分考慮以下主要指標：系統的可靠性，數據信息的完整性和安全性，﹑系統的響應和處理速度，系統的可擴展性等。

　　第三是系統實(shí)施。將第二階段所形成的系統物理模型轉換為實(shí)際系統的過(guò)程即系統實(shí)施。主要工作有：硬件的安裝，軟件開(kāi)發(fā)，系統的局部調試與整體調試（聯(lián)調），系統的試運行與運行。在系統實(shí)施階段，會(huì )碰到各種各樣的問(wèn)題，有可能是分析階段未考慮的問(wèn)題，也有可能是設計階段考慮不周的問(wèn)題，都需要及時(shí)修正。

　　系統正式投入使用以后，應對項目進(jìn)行驗收，對系統進(jìn)行評價(jià)。采取有效措施，對系統進(jìn)行維護，確保系統正常運行。

　　教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統的工作流程

　　教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統由制作端、管理端、客戶(hù)端三部分組成，其中制作端用于將實(shí)況或存儲的音頻和視頻編碼為流、流文件或兩者兼有，為系統用戶(hù)提供點(diǎn)播或廣播的流，其輸入可以是攝像機，攝像頭等采集設備或衛星電視，也可以是存儲的可轉化的網(wǎng)絡(luò )化文件；采編工作站為加工單元，用于網(wǎng)絡(luò )化數據的編碼，形成特定的實(shí)況流廣播流點(diǎn)播流或智能流。制作端生成的流格式文件存儲于流文件倉庫中，供用戶(hù)點(diǎn)播或作為廣播源進(jìn)行廣播。

　　管理端由視頻管理器和中心管理器兩大部分組成。視頻管理器既要存儲網(wǎng)絡(luò )化節目（課件）也要完成網(wǎng)絡(luò )化節目（課件）的發(fā)送；每一個(gè)視頻管理器端上都運行有由一系列的組件管理組成的視頻管理平臺，這組管理用來(lái)將音頻和視頻內容通過(guò)單播和多播等形式發(fā)送到客戶(hù)端和其他管理端。

　　中心W eb管理器也屬于管理端，其主要作用是對用戶(hù)的請求進(jìn)行分發(fā)并提供W W W管理，對網(wǎng)絡(luò )化節目（課件）的組織邏輯和大學(xué)教學(xué)管理的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行控制和管理，使之適合大學(xué)教學(xué)管理的特點(diǎn)�？蛻�(hù)端是系統的用戶(hù)界面，包括W eb管理和管理頁(yè)面，播放器可以使用獨立的播放器，也可以嵌入到瀏覽器或其他應用程序中�？蛻�(hù)端為用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)和管理系統的網(wǎng)絡(luò )化節目（課件）提供了便捷的接口。

　　教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統的體系結構與功能

　　1、系統的組織結構

　　根據管理內容和管理對象的不同，教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統的體系結構按照影視廳、音樂(lè )廳、語(yǔ)音室、教學(xué)管理廳、校園電視臺、校園廣播臺、監控中心、管理中心、社區等部分進(jìn)行組織。

　　2、系統的功能模塊

　　教學(xué)管理系統在具體實(shí)現上，需要開(kāi)發(fā)一系列的功能模塊，獨立或協(xié)同地為上述組織模塊提供支持和管理。系統通用模塊有節目（課件）錄制﹑節目（課件）入庫﹑節目（課件）搜索﹑節目（課件）評價(jià)﹑收視率分析﹑網(wǎng)絡(luò )化點(diǎn)播﹑負載均衡調度﹑數字權限管理等，它們?yōu)橛耙晱d、音樂(lè )廳﹑語(yǔ)音室，教學(xué)管理廳，電視臺，廣播臺等部分提供支持。一些主要的功能模塊簡(jiǎn)要介紹如下：

　�。�1）負載均衡調度模塊。該模塊用于動(dòng)態(tài)調整各視頻管理器的負載量，和系統狀態(tài)監測模塊相互配合，使用戶(hù)的請求總是在負載量最輕的視頻管理器上得到最快的響應，從而使整個(gè)集群的管理效率和用戶(hù)的響應速度始終處于最佳狀態(tài)。通過(guò)負載均衡調度模塊能夠實(shí)時(shí)獲取各視頻管理器的負載參數，包括總連接數，可用內存，可用CPU，網(wǎng)絡(luò )連接狀況等信息,同時(shí)根據一定的負載均衡算法，進(jìn)行實(shí)時(shí)的負載統計和排名，根據各視頻管理器的負載總量，實(shí)現視頻流的動(dòng)態(tài)重新定向。

　�。�2）數字權限管理（DR M）模塊。教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化資源只有經(jīng)過(guò)允許的用戶(hù)才能夠使用，因此必須對網(wǎng)絡(luò )化資源進(jìn)行權限管理，該模塊采用的是一種以安全方式進(jìn)行媒體內容加密的端到端的解決方案，它允許內容提供商在其發(fā)布的媒體或節目（課件）中指定的時(shí)間段、觀(guān)看次數及其內容進(jìn)行加密和保護。通過(guò)該模塊，管理器鑒別和保護需要保護的內容，支持媒體靈活的訪(fǎng)問(wèn)權限控制，同時(shí)支持對這些權限的動(dòng)態(tài)修改。

　�。�3）網(wǎng)絡(luò )化點(diǎn)播模塊。網(wǎng)絡(luò )化點(diǎn)播是最目前最常見(jiàn)的交互式多媒體應用。該模塊主要為系統提供媒體網(wǎng)絡(luò )化的點(diǎn)播功能。除提供一般的點(diǎn)播功能外，系統最大的一個(gè)特點(diǎn)就是提供智能流視頻管理，﹑動(dòng)態(tài)節目（課件）列表，﹑故障自動(dòng)轉換等功能。視頻源采用多速率智能流節目（課件）源，能根據網(wǎng)絡(luò )情況，實(shí)現自適應速率傳輸；能夠采用多種協(xié)議提供視頻管理，并能實(shí)現協(xié)議間的自動(dòng)翻轉，保證視頻流順利到達客戶(hù)端；對節目（課件）由多集或多部分組成的情況，動(dòng)態(tài)生成整個(gè)節目（課件）的播放列表。用戶(hù)可點(diǎn)播整個(gè)節目（課件）列表中的所有或部分段落，點(diǎn)播次序無(wú)限定。當視頻管理器集群中的某一系統或應用程序發(fā)生故障時(shí)，系統能夠自動(dòng)將工作從故障節點(diǎn)分散到其余節點(diǎn)上，實(shí)現故障的自動(dòng)轉移和恢復。

　�。�4）作業(yè)模塊和測試模塊。是語(yǔ)音室和教學(xué)管理廳特有的功能模塊，用于對學(xué)習者進(jìn)行訓練和測試；教師可以根據某一個(gè)或一組視聽(tīng)材料的內容布置作業(yè)，或組卷進(jìn)行測試，并對測試結果進(jìn)行評分，給出反饋；允許對題量和分值進(jìn)行自定義，同時(shí)支持對試題的再編輯。

　�。�5）媒體課件制作和媒體課件編輯模塊是教學(xué)管理廳的核心功能模塊，媒體課件制作模塊用于為教師制作媒體課件提供便捷的向導和工具。支持用戶(hù)對媒體課件進(jìn)行在線(xiàn)編輯，通過(guò)插入視頻時(shí)間線(xiàn)的方式，可以進(jìn)行標記（M arker）和腳本的插入，﹑移動(dòng)，﹑刪除等功能，教師可以在標記處進(jìn)行插入教鞭﹑播放動(dòng)畫(huà)﹑切換頁(yè)面等操作；支持教鞭的插入和編輯，系統提供四種教鞭工具支持，移動(dòng)教鞭、下劃線(xiàn)、方框、閃爍字體，教師可選任意一種進(jìn)行標記，系統能自動(dòng)錄制標記代碼，并與錄制的視頻同步，播放時(shí)能放出同樣的標記效果。

　�。�6）網(wǎng)絡(luò )化廣播模塊。為校園電視臺和校園廣播臺提供節目（課件）源；配合視頻捕捉卡，實(shí)時(shí)廣播的視頻源可以來(lái)自任何影音設備的信號，如攝錄放影機、影碟機、有線(xiàn)電視、衛星電視等；也可以是存檔的任何流式文件；在同一個(gè)頻道中可以有多個(gè)節目（課件）源，循環(huán)播放；采用多線(xiàn)程機制，在廣播多路節目（課件）時(shí)能實(shí)時(shí)存取視頻數據;基于流式(Stream)的廣播技術(shù);采用U DP及網(wǎng)絡(luò )無(wú)沖突技術(shù)，保證數據通暢無(wú)阻地在網(wǎng)上傳輸;采用多址廣播技術(shù)，大大減輕網(wǎng)絡(luò )負載，消除“廣播風(fēng)暴”;每路節目（課件）允許“無(wú)限多”使用者(網(wǎng)上所有用戶(hù))欣賞。

　�。�7）實(shí)時(shí)監控模塊。主要是為系統授權用戶(hù)（如校長(cháng)、實(shí)驗室管理員、圖書(shū)館管理員等）提供遠程監控相關(guān)公共場(chǎng)所的功能；系統管理員可設置密碼，確定使用監控模塊的許可、優(yōu)先級和使用權限；通過(guò)對攝像頭的底座進(jìn)行編程，可以遠程控制攝像頭的焦距，攝像角度等參數；攝像頭傳遞的圖像送到采集/轉換設備，或者是采用專(zhuān)業(yè)的直播機，供用戶(hù)遠程訪(fǎng)問(wèn)；也可以實(shí)時(shí)存儲備份，將監控畫(huà)面錄制到硬盤(pán)或其他存儲設備上，供日后查看，存儲的文件也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )調用。

　�。�8）系統狀態(tài)監測模塊。是管理器狀態(tài)監測器的核心功能模塊，用于收集各視頻管理器的狀態(tài)信息，如可用CPU，可用內存，﹑可用硬盤(pán)，﹑當前網(wǎng)絡(luò )狀況等，并根據負載均衡算法，計算出當前的負載總量，發(fā)送到中心管理器上，這些數據作為負載均衡模塊進(jìn)行負載均衡調度的依據。同時(shí)，通過(guò)該模塊可以動(dòng)態(tài)添加視頻管理器，保證系統的可擴展性，并記錄該視頻管理器的系統運行日志。

　　教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統的可拓展性

　　以上構建的教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化系統在只有一個(gè)視頻管理器集群的局域網(wǎng)應用上有著(zhù)很好的適應性，能夠提高整個(gè)系統的響應速度，但對于跨校區，甚至跨地區辦學(xué)的大規模應用，由于用戶(hù)規模比較大，覆蓋范圍比較廣，單管理器集群已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足要求，系統必須考慮向廣域網(wǎng)過(guò)渡，對原有方案進(jìn)行擴展。一個(gè)可行的方案如圖3所示。

　　整個(gè)管理系統由中心管理器集群﹑各區域管理器集群組成；在各區域管理器集群又包含至少一臺W eb管理器，一臺視頻管理器。中心管理器集群作為用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)整個(gè)視頻管理器系統的門(mén)戶(hù)，維護W eb頁(yè)面內容和系統的中心數據庫，在此數據庫中，記錄各區域管理器集群的總負載量（負載總量，可繼續提供視頻管理的視頻管理器數量等）。區域管理器集群為本區域提供視頻管理，維護本區域數據庫（包括本地視頻管理器數量，各管理器的負載量，是否處于活躍狀態(tài)等）。各管理器集群是一組通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)的管理器，每一臺管理器都存儲相同的信息用于客戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)，所有的管理器都有單獨的IP地址，都可以單獨對外提供視頻管理；但管理內容需要通過(guò)中心W eb管理器的解析和指向。

　　在管理器端，各區域管理器集群的W eb定期向中心W eb管理器發(fā)送集群信息(該信息已存儲在中心數據庫中)。在區域內部，各視頻管理器都運行客戶(hù)端程序，定期向區域W eb管理器發(fā)送該視頻管理器當前的信息。

　　在客戶(hù)端，當用戶(hù)在W eb管理器上請求一個(gè)視頻管理時(shí)，W eb管理器根據用戶(hù)本地DN S解析確定用戶(hù)IP地址所屬區域，優(yōu)先訪(fǎng)問(wèn)本地區域數據庫，W eb管理器根據本地數據庫中管理器信息表中的負載排名，選擇一個(gè)負載最輕的視頻管理器，將管理指向該管理器。當本區域中所有視頻管理器都處于過(guò)載狀態(tài)時(shí)，本地W eb管理器將自動(dòng)搜索中心管理器中的記錄，選定一個(gè)負載最輕的群集，再在此群集中找出一臺負載量最輕的視頻管理器，將該管理指向到該視頻管理器。

　　因此，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)的發(fā)展以及學(xué)習者對學(xué)習資源多樣性要求的不斷提高，大學(xué)教學(xué)管理資源的表現形式也將更注重動(dòng)態(tài)化和交互性，注重構造一個(gè)多媒體的交互性教學(xué)管理環(huán)境。教學(xué)網(wǎng)絡(luò )化資源無(wú)疑在這其中占據著(zhù)很重要的位置，然而教學(xué)管理作為大學(xué)一個(gè)特殊的管理領(lǐng)域，在其中引入教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò )化，既要考慮到要有較好的功能特性和較高的性能價(jià)格比；更要考慮到其教學(xué)管理特性，為教學(xué)管理構建一個(gè)適合網(wǎng)絡(luò )化學(xué)習的多媒體集成資源環(huán)境，以滿(mǎn)足學(xué)生和教師的需要，保證教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

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