《网络教学信息资源系统的建设与应用研究 【学科教育论文】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《网络教学信息资源系统的建设与应用研究 【学科教育论文】（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学科教育论文-网络教学信息资源系统的建设与应用研究 摘要：伴随信息技术蓬勃发展而诞生的网络教学，凭借其信息量大、交互性强、覆盖面广等强大特点，为信息化教育提供了新的发展机遇，成为军、地教育领域中最具优势和发展前途的教育模式之一。本文依据装甲兵工程学院网络教学信息资源系统建设和应用实践，结合军队院校教育的实际需求，对军队院校如何开展网络教学信息资源建设和网络教学应用进行了深入的探讨和研究。 关键词：网络教学信息资源 建设 应用一、引言 “利用现代教育技术手段搞好部队的教育与训练” 是军队教育训练的一项重大改革，是提高教学质量的具体措施。随着全军军事训练信息网的建成与完善，网上信息资源的建设和应用
2、已成为当前和今后一个时期军事训练信息化工作的主要任务。通过网络信息资源的建设 可以实现多媒体信息的存储管理、快速查询、实时存取和随机编辑；同时依托军队院校网络教学应用系统，开展网上教学、网上自学、网上作业、网上考试等教学活动，实现教学资源的充分共享和有效管理，加快军事训练现代化、信息化建设步伐。装甲兵工程学院是“全军军事训练多媒体信息资源系统”（以下称“系统”）第一批试点建设院校之一。系统于 2000 年 11 月建成并投入使用，先后进行了四次开发升级工作。本文根据几年来进行网络资源建设和网络教学实践探索，讨论一个“方便实用、安全稳定、着眼发展、充分共享”的网络教学资源系统的结构形式，提出开展
3、网络教学活动的措施和思路。二、网络教学信息资源管理系统的建设1、建设的基本原则（1）可靠性教学资源的可靠性对远程教育来说是至关重要的，加上教学资源的庞大数量，系统必须采用性能优越的，大型商业数据库系统。这样有利于缩短大批量数据的吞吐时间，使整个系统管理规范化；而且随着数据库的增大和操作扩展到一天 24 小时、一周 7 天，能够执行备份操作而不影响系统的正常运转。此外，在灾难性故障发生后能够还原数据库，能在最短时间内还原它，使数据的完整性、安全性得到保障。（2）灵活性素材的管理在数据管理方面应具备较大的伸缩性和扩展性，它可以集中管理远程教育工程中的所有素材，也可以将素材按类型或学科划分开来，单独
4、进行管理。比如，军队院校可以按照系（部）教研室课程的模式进行设置，一方面，资源条理清楚，专业学科明确，便于使用和查找；另一方面，各单位资源信息的种类数量一目了然，为机关和系、室领导进行网络资源管理、检查和评价提供了方便的条件。系统还应提供接口，可以把多种渠道收集的教学资源纳入系统的管理之中。（3）开放性网络教学所涉及的专业范围大，学习者的数量多，教学内容的形态需求复杂，这就要求系统具有完全的开放性，能够容纳各种形态的网上教学内容。不能仅仅限于支持某些专用工具开发的教学内容，不能只是支持某些文件格式。系统要支持开放的文件存储格式，能管理所有能够在网上运行（包括需要插件的文件）的课程内容与文件格式
5、，不对教学资源作限定要求。系统软件体系结构采用浏览器服务器的网络模式，系统服务器采用可扩展的分布式多服务器计算模式，采用分模块层次结构，多模块分立，允许系统分布式并行处理提高系统的工作效率。各功能模块是普通的网络程序，建立在开放的网络标准之上，遵循 HTTPFTPXML 等普通网络协议和数据格式进行消息处理和数据交换。（4）安全性由于网络教学应用系统是运行在军训网上，是远程的，开放的，所以安全性显得尤为重要。如：保护远程访问会话中传输的信息和局域网络中传输的信息；限制不同权限用户对各种层次的信息的访问等。安全性包括保密、完整性保护、身份验证、授权和预防回放。、系统结构的技术实现我们在开发建设系
6、统过程中发现，开发难点在服务程序，如网络通信、进程协调、资源冲突等许多技术问题非常棘手。这里主要介绍系统设计的一些关键技术。这些关键技术主要有网络数据库的呈现模式，资源的共享与安全性，教材库中课件播放的多平台支持，文件的传输方法，读写冲突的解决，数据的存储技术，服务器 RAID 冗余磁盘阵列技术，视频点播技术，以及实时广播用的流媒体技术。（1）网络数据库的呈现模式至今为止，广泛使用的数据库呈现方法有两种，一种是网页呈现模式：如ASP。ASP 技术是 MICROSOFT 公司推出的新一代开发动态网页的技术 它可以构造功能更加强大的 WEB 应用程序 而且提供了一个开发环境 开发工作变得简单。最常
7、见的是网站的注册登陆功能；另一种是窗口模式，即用 WINDOWS 的界面呈现数据，如 ICQ（你的好友名单存储在远方服务器的数据库中），超星阅读器等。我们学院的系统实现采用了 ASP 的网页呈现模式。两者的特点如下：两者的数据库分布结构都是 CLINTSERVER 型即数据存放在远方的数据服务器中。主要区别在于基于浏览器方式的数据库呈现由于网络安全性的限制，无法对本地的文件进行（COOKIE 除外），而基于 WINDOWS 窗口方式可以对本地机的资源进行必要的操作。但前者的远程通讯连接由浏览器自动完成而后者必须由程序员调用 WINSOCK API 进行连接。由此可见基于浏览器的方式无需安装客户
8、端的软件，但对客户端资源的操作方面有很大限制。基于 WINDOWS 窗口方式对客户端资源的操作方面有很大的灵活性。但由于其连接程序必须由程序员自行完成。（2）课件播放的多平台支持用不同多媒体开发平台开发的课件需要不同的播放环境，重新开发一个统一的播放环境是不现实的。我们的设计思路是分析各种常用的多媒体开发工具，将播放环境剥离出来，打包成一个统一的播放环境，用户在向服务器提交课件时，自动将课件的有关信息，包括开发者、课件开发平台（播放环境），教研室、科目、章节等信息记入服务器上的数据库，这些信息不由用户通过 ODBC 写入，而是由运行在服务器端的服务程序来完成。这就完全解决了数据库更新与课件更新
9、的同步问题。用户在使用课件时，首先查找服务器上的数据库，确定文件所有位置和播放环境，再自动调用相应的播放器进行播放。这一过程对用户透明，使用户觉得使用了统一的播放器，更加方便。这种方法还便于增加对新出现的播放环境的支持，以及对用编程语言编制的课件的支持。（3）文件的传输方法在播放时，如果使用服务器上的播放环境，则通常必须将服务器上存放播放环境的只读共享映射为本地资源。为安全起见，在上载和下载课件时不能这样，那么使用什么协议呢？我们一开始使用 FTP 进行文件传输，整个过程对用户透明，用户只通过用户界面对课件进行操作，非常简单。但是，一个课件可能大到数百，用 FTP 上传一个课件实在太慢，因此，
10、我们将服务器上课件所在目录给一个隐藏的可写共享名，用 COPYFILE 函数直接向服务器拷贝，速度明显提高。这样做的结果是留下了安全隐患，服务器上课件所在目录是不应该为所有人共享的，否则，无论是有意还是无意，都可能破坏服务器上的重要数据。为了提高安全性，也为了实现简单，我们使用了一个改进方法。用户端每次在上传课件之前，先向运行在服务器上的服务程序发出请求，服务程序得到请求后，判断是否可以上传，如果可以，则随机产生一个共享名（如 ABC）并返回给用户（终端程序）。当课件所有文件上传完毕，用户端向服务程序发送一个结束信号，服务器取消先前建立的共享。这种方法同样存在比较大的安全隐患，而实现起来比预想
11、的难得多。其实，既然使用客户服务器结构，完全可以将文件操作交给服务器端。方法是在服务器与客户程序之间建立一个管道，客户端在得到确认后，连续向管道写入数据，服务端负责将数据转移到相应的目录，此法比用 COPYFILE 略慢，比 FTP 快得多。（4）读写冲突的解决如果每次只是上传新课件，由于新课件的信息是在课件上传完毕后才记录入数据库，用户看不到正在上传的课件，因此不会引起读写冲突。而如果用户试图重传一个课件，为了有序管理和节约服务器资源，我们总是希望将课件上传到原来课件所在目录，这就可能引起读写冲突。另外，在用户删除一个课件时也可能引起冲突。课件通常由许多文件组成，不能通过锁定文件来避免冲突。
12、解决冲突要从读写两方面来着手：在播放课件时，首先向服务程序发出请求，服务程序接到请求后，首先从数据库中检查课件的删除标记，其中，删除标记0 为正常状态，1 表示删除，2 表示上传中。若被删除或正在重传则拒绝播放，否则，将数据库中该课件的使用人数加一，返回播放参数（播放器、课件路径）。用户端根据播放参数进行播放。课件播放完成后，向服务程序发送一个结束信号，服务程序将课件使用人数减一。在提交课件时，由于用户端只能播放正常状态的课件，删除状态和重传状态的课件使用人数会很快变为 0，此时，服务程序可将临时目录中的文件移到原目录，完成后将删除状态改为 0。（5）数据的存储技术 我们设计思路是多媒体网络教
13、材以 HTML 页面形式存放在 WEB 服务器中，多媒体光盘教材和素材以硬盘阵列作为一级库、光盘库作为二级库的方式进行保存，视频教学资源以多通道快速响应的应用 RAID 5 技术的硬盘阵列的方式进行保存。而其中视频数据和其它多媒体数据是分开保存的。由于多媒体数据量非常大，要求网络响应请求快、并发性强，所以我们采用了 NAS（NETWORK ATTACHED STORAGE，网络附加存储）技术。它被定义为一种特殊的专用数据存储服务器，内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能。NAS 设备完全以数据为中心，采用“瘦服务器”的模式，将存储设备与服务器彻底分离，集中管理数据，从而有效释放带宽，并且在网络
14、运行中可以同时更换添加存储设备而不用停止在线服务等优点，大大提高了网络整体性能，也可有效降低总拥有成本。而传统的 DAS（DIRECT ATTACHED STORAGE，直接附加存储）技术是直接连接在各种服务器或客户端扩展接口（如 SCSI 接口）下的数据存储设备。它完全以服务器为中心，寄生在相应服务器或客户端上，其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统，具有初始化慢、管理复杂、在线添加容量会影响网络运行等缺点。采用 NAS 技术可有效的解决信息资源库中数据实时性传输、大规模并发的问题，据测试采用该种存储模式可提高网络性能 4050。我们采用了该设备后，使大量传统的单机版课件无须下载和处理即
15、能以较高速度通过网络运行，基本解决了单机版课件网络化运行的难题，这也是系统设计时重点解决的难题之一。（6）WINDOWS MEDIA SERVICE 技术在系统中的应用在系统中设计了两路实时广播。一路是电视新闻和教育节目实时广播。首先在配备了 PCTV 接受卡的机上用 WINDOWS MEDIA AUTHOR 将录制好的其它格式的音视频数据文件转换成 ASF 文件，然后 MEDIA ASF INDEXER 对 ASF 添加标记MARKER 和描述SCRIPT ，并在事后将其放到媒体服务器的发布点上。然后，发布 ASF 文件。这时，媒体服务器启动 MEDIA UNICAST SERVICE 服务
16、模块，并且工作在 ONDEMAND UNICAST 模式下，用 MMS 协议发布 ASF 文件。最后，客户端用内嵌的 WINDOWS MEDIA PLAYER 接受和播放信息。我们根据我们的网络带宽和计算机的配置，设置了 ASF 流的码率和同时点播人数。另一路用于实时授课。服务器端预先发布教学安排，按安排播发教学内容。学生定时被动的听课。教师端用摄像机和麦克风等采集教师的实时授课现场信息，并用 WINDOWS MEDIA ENCODER 直接制作成 ASF 流，用 MSBD 协议送到媒体服务器的广播站上进行实时广播。同时，MEDIA SERVER 的启动 STATION SERVICE 服务模块，直接发布 ASF 流；客户端用内嵌的 WINDOWS MEDIA PLAYER 接受和播放 ASF 流。三、网络教学活动的开展1、多媒体教学信息资源建设经过几年建设，我院拥有较为丰富的网络信息资源。目前，系统的资源总量已达 675G 包括单机版课件 320 部，网络版课件 170
