基于bs架构高校在线学习系统开发及应用 研究报告

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1、1 基于 B/S 架构的高校在线学习系统 的开发与应用 一、绪论 1.1 引言 在国外一些发达国家，网络在线教育服务平台得到蓬勃发展，已成为现代教育的有力 补充。2004 年 12 月，韩国教育、商业、工业和能源部已宣称支持在线教育行业成为本国 的核心行业之一。2007 年 5 月，斯隆联盟发布的第四次美国高等教育在线学习年度调查报 告显示：超过 96%的大型院校提供了一些数字化教育公共服务项目。 目前国际上比较成熟的主要有美国凤凰城网络大学平台，主要将在职成人定位为培养 对象；英国的 Learndirect 也是一个知名的终身学习网站，主要特点是最大化地满足学习者 终身学习的需求。此外还有：

2、WebCT、Virtual-U、WISH、ClsssFronter、LUVIT 及 Moodle 等。总的说来，国外网络在线教学公共服务系统研究较早，技术比较成熟，已经进入实用 阶段。但是，由于我国的教育体制、培养目标、教学内容和考试机制与国外有明显区别， 国外网络在线教育服务平台价格昂贵，因此并不适合国内院校直接使用。 国内网络在线教育服务平台目前尚处于起步阶段，但发展势头是好的，己经有越来越 多的企业和高校开始意识到网络在线教育服务平台的重要性。并且已经有一些产品逐步进 入稳定发展阶段，如朝阳终身教育学习平台、 “TCL 开放教育平台” 、 “Vclass”系统、 “金 海航新数字学校”

3、，另外还有 “大学+IT 模式”的清华在线、北大在线，以英语培训起家 并日益壮大的新东方教育在线、以电脑教育软件起家的洪恩在线等等都是国内比较有影响 力的在线教育站点，尤其是“奥鹏”(open) 连锁网络教育超市，是中国最大的网络教育超 市，其远程教育平台 OEMS 代表了当前网络在线教育的最新技术，它是由“奥鹏远程教育 中心”与北京大学、中国人民大学、浙江大学等国内 36 所著名高校开展远程学历教育合作。 以上单位不但拥有先进技术支持的优势，而且其新颖的教学方式也从很多方面为教学带来 了传统教育无法提供的便利，己经在一定程度上为社会所接受。 网络在线教学平台设计的架构模式也经历了从 C/S

4、体系结构到 B/S 架构模式的过程。 C/S 模式系统架构在局域网内部应用，必须在客户端安装相应的客户软件，不利于举办范 围比较大的学习和考试，不利于教育资源的开放和共享。B/S 模式，即浏览器服务器模 式，又称 3 层 C/S 体系结构，即包括数据库系统、应用服务器、客户浏览器 3 部分。主要 优势表现在 3 个方面：一是最稳定的技术平台；二是一种客户机技术。用户只是通过浏览 器这个统一的界面，就可享受信息服务，原则上取消了客户端软件的安装，简化了在客户 机一侧的开发和维护工作；三是提供了异种机、异种网、异种应用服务的联机、联网、统 2 一服务的最现实的开放性基础，具有较好的可移植性。 国内

5、网络在线教育服务平台开发技术主要分静态网页制作技术，如主要有 FrontPage、Dreamweaver、Fireworks 等；动态网页制作技术，主要有 CGI、ASP、JSP、PHP 、Flash 等；数据库技术，如 Access 等。 随着多媒体制作技术的发展，虚拟现实技术（Virtual Reality） 、三维全景技术等在我国 城市规划、艺术设计和产品设计中得到广泛应用，也有少量应用于课程教学实验的虚拟设 计。由于高校理工科课程的实验实训项目较多，虚拟实验室应是现代高校数字化教育服务 平台中培养实践动手能力的重要模块。协同工作是 VR 技术研究和应用的热点，而数字化 教育服务平台的理

6、论依据之一恰是协同学习。由于构建虚拟实验室难度很大，从发表的文 献表明，迄今为止，尚没有将 VR 技术大量应用于数字化教育服务平台的开发，尤其是应 用于国内高校的数字化教育服务系统。 目前还没有成熟的符合我国高校教学特点的网络环境下开放式、交互式网络在线教育 服务平台，由于教学平台的主要模块就是各专业的网络课程教学，而开发具体课程的多媒 体系统是一项高技术的复杂工作，相关领域的教师也不一定熟悉计算机，普及和推广非计 算机类专业课程的网络在线教学的难度显而易见，从而使高校网络在线教育服务平台举步 艰难。 1.2 研究意义 信息技术的高速发展，网络时代的到来，给人们的学习、生活带来一场巨大的变革。

7、 它不仅极大地改变着人们的生产方式和生活方式，而且极大地改变着人们的思维方式和学 习方式。网络在线教育服务平台以网络技术为支撑实施教学，将组织学习转变为即时、快 速学习，很好地满足了学生跨时空与自主学习的需求，正以一股锐不可挡的趋势，成为网 络信息时代教育改革的重要方向。最近发布的国家教育改革和发展规划纲要征求意见稿 中明确提出建设有效共享的覆盖各级各类教育的国家数字化教学资源库和服务平台成为近 期教育改革和发展的重要规划之一。 网络在线教育在基本教学形式上和传统教育有很大不同，它是网络与信息科技、教学 内容和学习技术的完美结合体，体现为以 Internet 为载体，有无限的辐射范围；其 We

8、b 技 术是一个跨平台、多媒体的信息发布和浏览技术，文本、音频、视频、动画等计算机多媒 体技术表现的教学信息让学习过程更为生动直观；以学生为中心的教育方式革新了传统教 学模式，学生的学习进度和方式可以自己掌握，双向互动、实时全交互手段使师生之间、 生生之间无障碍进行讨论交流，很好地调动参与者的学习积极性；试题库技术能使学生在 学习过程中阶段自测，检验学习效果；网络资料便于存储和交流，使教师、学生可以得到 真正意义上的资源共享；教学内容更新快，实时性强。 本成果提出了高校网络在线教育服务平台组织结构和框架，构建了适应我国高校实际 情况的基于 B/S 架构的网络在线教育系统，使教师无须专门训练，只

9、需采用交互方式简单 进行课件内容的准备和教学过程的实施。系统设计中采用了最新的动态网页设计技术 VR 3 技术，用于开发构建虚拟实验室，解决了以往网络在线教学在培养学生实践动手能力方面 的弱势。拓展的在线教育的空间。 成果不仅为我国的现代数学化教育理论研究注入新的活力，而且为高校制定开放式教 学多媒体资源的平台统一标准提供参考。为实现高校改进教学手段，提高学生自学效果， 提升课件制作水平，本系统的设计完成，对规范教学管理，有着积极的现实意义。 1.3 研究目标 基于构建一个安全 、可靠 、稳定 、易扩展 、各组成部分模块化并且相互间尽量松 耦合的数字化学习环境的设计理念。提出高校数字教学服务平

10、台的组织结构和框架，即包 括基础设施层、远程教学支撑层、教学应用层和访问层；开发符合我国高校教学特点的、 开放的、交互式、基于 VR 技术和 B/S 架构的高校数字教学服务平台的典型模式，设计系 统能正确、有效地处理各种网上学习事务和考试事务；具有良好的实用性与通用性，提供 友好的人机界面；能兼容目前最流行、先进的多媒体设计技术和手段，具有较好的可扩充 性和安全性；具有扩展性，有广阔的应用前景，成为校园远程教学系统中重要的教学手段。 研究数字教育服务平台在高校使用的效能，提出进一步完善开放式教学多媒体平台的建议 和对策。 1.4 研究主要内容 1.4.1 本研究成果的总体构架、内容和成效本研究

11、成果的总体构架、内容和成效 教学方式和内容教学方式和内容教学手段和技术教学手段和技术取得成果和效益取得成果和效益 课堂教学 课程教学的网络动态课件 （含 PPT 课件和电子教案等） 分别获得过全国、全省、学 校的一等奖 课外自学 虚拟实验室、考试和自测系 统、相关专业丰富的学习资 源 自主学习、自我测验、 协同学习 实践训练虚拟实验室 提高动手能力，减少设备损 坏，缓和设备台套数的压力 理论学习采用多种先进多媒体技术提高学生学习兴趣 双证学习 华东交通大学国家 CAD 等级 考试认证培训基地 双证培训、提高 学生就业竞争力 科技竞赛 开发了江西 CAD 联盟 培养创新能力、参与省级科 技竞赛

12、，提高学校知名度 理论研究教改课题和论文 提高教学能力、锻炼教学队 伍 1.4.2 构建高校数字教学服务平台的组织结构和框架构建高校数字教学服务平台的组织结构和框架 数字教育服务平台的组织结构和框架分成四个层次，分别是基础设施层、远程教学支 撑层、教学应用层和访问层。基础设施层包括基础网络、操作系统以及在此基础上的资源 库和相关信息库等；远程 教学支撑层采用中间件技术，通过远程教学环境中间件的设计与 4 实现，实时教学环境的构建和远程教学环境中间件与实时教学环境的集成，实现远程教育 服务和系统的可扩展、可伸缩，并向上提供模块化服务功能；教学应用层利用远程教学集 成服务组件，建构教学系统、资源管

13、理系统、辅助学习系统、视频会议系统等；访问层是 用户接口，通过各种浏览和应用程序访问远程教学资源和系统，并进行交互。 1.4.3 开发基于开发基于 VR 技术和技术和 B/S 架构的高校数字教学服务平台的典型模式架构的高校数字教学服务平台的典型模式 课题组通过近几年对国内外网络在线教育平台的研究和实践，结合当今高校网络及多 媒体教学的现状和水平，提出我国高校开放式多媒体在线教学系统应具备的一般模块，利 用 VR 技术、三维全景技术以及 JS、ASP 等最新的多媒体制作技术，突出教学服务平台的 交互性能和协同学习能力，开发了基于 B/S 架构的学生在线学习系统。试图探索高校网络 环境下开放式多媒

14、体教学平台的典型模式。 系统主要具有在线课程功能模块和学习支持服务模块两大类，前者包括系统管理模块、 教务管理模块、教师管理模块、专业和课程管理模块、在线学习（教学内容模块） 、师生考 勤模块、论坛交流模块、课余答疑模块、实验管理模块（虚拟实验模块，含仪器管理和学 生成绩管理等） 、自我设计模块、学习评价和自测模块。 1.4.4 研究数字教育服务平台在高校的使用效能研究数字教育服务平台在高校的使用效能 国内目前注重平台的应用研究较多，很少研究平台在高校教学的使用效能如何？影响 平台教学效果的因素有哪些？项目利用本课题理念设计的高校开放式教学多媒体资源在本 校进行一个教学周期的教学使用，并通过一

15、定的科学统计方法，归纳、统计出学生在线学 习状况，并通过学生的建议完善设计系统。提出进一步完善开放式教学多媒体平台的建议 和对策。 二、构建 B/S 架构的高校网络在线教学服务平台模式 2.1 B/S 开发架构的选择 2.1.1 系统架构的选择系统架构的选择 由于系统目前的主要功能是提供教师和学生一个方便的教学平台,面向的对象主要是位 于校内局域网络的师生，故采用了对用户软硬件没有较高要求的 B/S(Brower/Server)架构， 采用 B/S 架构的客户机只要在配置一个支持 HTTP 协议的网络浏览器即可（如 IE 和 FireFox） ，通过 HTTP 协议和 CGI 技术调用服务器端

16、的业务逻辑，服务器根据客户机的请 求进行运算和数据处理，由于系统的业务逻辑和数据处理在性能良好的 web 服务器端和数 据库服务器上运行，可以有效地降低客户机的软件和硬件配置要求，并且在系统升级完全 在服务器端进行，可以大大降低系统的开发和维护成本。 B/S 架构模式的网络在线教学平台的发展先后也经历了几个阶段。最初的网络教学平 台是 Web 网站+网页的方式，将一些教学的讲义、课外阅读资料、课件视频等多媒体资源 做成静态的网页放到 Web 网站上供浏览下载，这是方式不能发挥网络许多优势。第二代网 络教学平台利用了动态网页和数据库技术，具有网络教学比较系统的功能，将多媒体网络 教学资源整合在数据库中，学生能够方便地登录到平台进行学习，平台具有可管理性和安 5 全性。第三代网络教学平台利用 XML 等技术，营造一个仿真的教学环境，能为学生提供 个性化的服务，着力发挥网络教学的个性化学习、创造性学习和合作学习的优势。下一代 网络教学平台将重点考虑平台的智能性，使得学生利用平台来学习能获得更多的“真实名 师”的“亲自指导” ，这将利用人工智能的最新研究成果