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大學教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的構(gòu)建研究論文
關(guān)鍵詞：大學 網(wǎng)絡(luò)化 教學管理系統(tǒng)
摘要：隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)開始在各個領(lǐng)域發(fā)揮其獨特的作用，如何建立一套完整的教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，使教學管理過程向更加科學化、規(guī)范化、現(xiàn)代化邁進，是高等教育管理研究的一個重要課題。本文提出了大學教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的設(shè)計思路、開發(fā)步驟、工作流程、體系結(jié)構(gòu)與功能，并對大學教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的可拓展性進行了分析。
教學管理網(wǎng)絡(luò)化是當今國際教學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(xiàn)代科技革命的基礎(chǔ)和核心，已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域，影響和改變著我們的工作方式、學習方式和生活方式乃至思維方式，也將會大大促進人類社會的發(fā)展和進步，而且也必將引起教學管理領(lǐng)域的深刻變革，使教學管理的體制、教學管理內(nèi)容、教學管理方法、教學管理模式、教學管理思想和教學管理觀念等產(chǎn)生新的重大飛躍。教學管理網(wǎng)絡(luò)化所具備的“教學管理資源共享、信息交流”等功能，打破了傳統(tǒng)教學管理在時間和空間上所受的限制，它能使分布在大學不同的學科、不同的時間、不同的地方都能得到豐富的教學管理信息，能使每一個教師和學生受益。
教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的設(shè)計思路與開發(fā)步驟
1、系統(tǒng)的設(shè)計思路
網(wǎng)絡(luò)化是指用Internet（包含了數(shù)字化、多媒體）聯(lián)成統(tǒng)一的信息空間�！癐nter”的含義是“交互的”，“net”是指“網(wǎng)絡(luò)”，Internet是一個計算機交互網(wǎng)絡(luò)，又稱網(wǎng)間網(wǎng)。它是一個全球性的巨大的計算機網(wǎng)絡(luò)體系，它把全球數(shù)萬個計算機網(wǎng)絡(luò)，數(shù)千萬臺主機連接起來，包含了難以計數(shù)的信息資源，向全世界提供信息服務(wù)。大學教學管理網(wǎng)絡(luò)化資源的開發(fā)必須符合國家《遠程教育資源建設(shè)標準》，教學管理網(wǎng)絡(luò)化資源的屬性標注必須清晰合理；同時，為了減少資源的重復開發(fā)，必須盡量做到資源的最大限度的共享；為了系統(tǒng)易于普及，在成本上必須講究經(jīng)濟實用，減少不必要的浪費。因此，大學教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)定位在基于軟件實現(xiàn)的“應(yīng)用層”上，在大學現(xiàn)有教學網(wǎng)絡(luò)化資源和教學管理網(wǎng)絡(luò)化平臺上作二次開發(fā)。
2、系統(tǒng)開發(fā)的步驟
教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的開發(fā)是一項復雜的工作，必須用系統(tǒng)工程的方法來進行。首先是系統(tǒng)分析。要明確系統(tǒng)的功能與任務(wù)﹑擬建設(shè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)與條件。在深入調(diào)查的基礎(chǔ)上，對該項目的可行性進行科學分析（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行評審。
第二是系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)的總體功能，設(shè)計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)（包括系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)﹑系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)﹑系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)等），按照自上而下的方法，設(shè)計各相關(guān)子功能與實現(xiàn)途徑。因為教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)是采用計算機作為主控設(shè)備來構(gòu)建的，所以，在系統(tǒng)設(shè)計過程中，要充分考慮以下主要指標：系統(tǒng)的可靠性，數(shù)據(jù)信息的完整性和安全性，﹑系統(tǒng)的響應(yīng)和處理速度，系統(tǒng)的可擴展性等。
第三是系統(tǒng)實施。將第二階段所形成的系統(tǒng)物理模型轉(zhuǎn)換為實際系統(tǒng)的過程即系統(tǒng)實施。主要工作有：硬件的安裝，軟件開發(fā)，系統(tǒng)的局部調(diào)試與整體調(diào)試（聯(lián)調(diào)），系統(tǒng)的試運行與運行。在系統(tǒng)實施階段，會碰到各種各樣的問題，有可能是分析階段未考慮的問題，也有可能是設(shè)計階段考慮不周的問題，都需要及時修正。
系統(tǒng)正式投入使用以后，應(yīng)對項目進行驗收，對系統(tǒng)進行評價。采取有效措施，對系統(tǒng)進行維護，確保系統(tǒng)正常運行。
教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的工作流程
教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)由制作端、管理端、客戶端三部分組成，其中制作端用于將實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(tǒng)用戶提供點播或廣播的流，其輸入可以是攝像機，攝像頭等采集設(shè)備或衛(wèi)星電視，也可以是存儲的可轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)的編碼，形成特定的實況流廣播流點播流或智能流。制作端生成的流格式文件存儲于流文件倉庫中，供用戶點播或作為廣播源進行廣播。
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(jié)目（課件）也要完成網(wǎng)絡(luò)化節(jié)目（課件）的發(fā)送；每一個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，這組管理用來將音頻和視頻內(nèi)容通過單播和多播等形式發(fā)送到客戶端和其他管理端。
中心W eb管理器也屬于管理端，其主要作用是對用戶的請求進行分發(fā)并提供W W W管理，對網(wǎng)絡(luò)化節(jié)目（課件）的組織邏輯和大學教學管理的業(yè)務(wù)邏輯進行控制和管理，使之適合大學教學管理的特點�？蛻舳耸窍到y(tǒng)的用戶界面，包括W eb管理和管理頁面，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(yīng)用程序中�？蛻舳藶橛脩粼L問和管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化節(jié)目（課件）提供了便捷的接口。
教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與功能
1、系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)
根據(jù)管理內(nèi)容和管理對象的不同，教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)按照影視廳、音樂廳、語音室、教學管理廳、校園電視臺、校園廣播臺、監(jiān)控中心、管理中心、社區(qū)等部分進行組織。
2、系統(tǒng)的功能模塊
教學管理系統(tǒng)在具體實現(xiàn)上，需要開發(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(tǒng)通用模塊有節(jié)目（課件）錄制﹑節(jié)目（課件）入庫﹑節(jié)目（課件）搜索﹑節(jié)目（課件）評價﹑收視率分析﹑網(wǎng)絡(luò)化點播﹑負載均衡調(diào)度﹑數(shù)字權(quán)限管理等，它們?yōu)橛耙晱d、音樂廳﹑語音室，教學管理廳，電視臺，廣播臺等部分提供支持。一些主要的功能模塊簡要介紹如下：
�。�1）負載均衡調(diào)度模塊。該模塊用于動態(tài)調(diào)整各視頻管理器的負載量，和系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測模塊相互配合，使用戶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(yīng)，從而使整個集群的管理效率和用戶的響應(yīng)速度始終處于最佳狀態(tài)。通過負載均衡調(diào)度模塊能夠?qū)崟r獲取各視頻管理器的負載參數(shù)，包括總連接數(shù)，可用內(nèi)存，可用CPU，網(wǎng)絡(luò)連接狀況等信息,同時根據(jù)一定的負載均衡算法，進行實時的負載統(tǒng)計和排名，根據(jù)各視頻管理器的負載總量，實現(xiàn)視頻流的動態(tài)重新定向。
�。�2）數(shù)字權(quán)限管理（DR M）模塊。教學管理網(wǎng)絡(luò)化資源只有經(jīng)過允許的用戶才能夠使用，因此必須對網(wǎng)絡(luò)化資源進行權(quán)限管理，該模塊采用的是一種以安全方式進行媒體內(nèi)容加密的端到端的解決方案，它允許內(nèi)容提供商在其發(fā)布的媒體或節(jié)目（課件）中指定的時間段、觀看次數(shù)及其內(nèi)容進行加密和保護。通過該模塊，管理器鑒別和保護需要保護的內(nèi)容，支持媒體靈活的訪問權(quán)限控制，同時支持對這些權(quán)限的動態(tài)修改。
�。�3）網(wǎng)絡(luò)化點播模塊。網(wǎng)絡(luò)化點播是最目前最常見的交互式多媒體應(yīng)用。該模塊主要為系統(tǒng)提供媒體網(wǎng)絡(luò)化的點播功能。除提供一般的點播功能外，系統(tǒng)最大的一個特點就是提供智能流視頻管理，﹑動態(tài)節(jié)目（課件）列表，﹑故障自動轉(zhuǎn)換等功能。視頻源采用多速率智能流節(jié)目（課件）源，能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況，實現(xiàn)自適應(yīng)速率傳輸；能夠采用多種協(xié)議提供視頻管理，并能實現(xiàn)協(xié)議間的自動翻轉(zhuǎn)，保證視頻流順利到達客戶端；對節(jié)目（課件）由多集或多部分組成的情況，動態(tài)生成整個節(jié)目（課件）的播放列表。用戶可點播整個節(jié)目（課件）列表中的所有或部分段落，點播次序無限定。當視頻管理器集群中的某一系統(tǒng)或應(yīng)用程序發(fā)生故障時，系統(tǒng)能夠自動將工作從故障節(jié)點分散到其余節(jié)點上，實現(xiàn)故障的自動轉(zhuǎn)移和恢復。
�。�4）作業(yè)模塊和測試模塊。是語音室和教學管理廳特有的功能模塊，用于對學習者進行訓練和測試；教師可以根據(jù)某一個或一組視聽材料的內(nèi)容布置作業(yè)，或組卷進行測試，并對測試結(jié)果進行評分，給出反饋；允許對題量和分值進行自定義，同時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?qū)Ш凸ぞ�。支持用戶對媒體課件進行在線編輯，通過插入視頻時間線的方式，可以進行標記（M arker）和腳本的插入，﹑移動，﹑刪除等功能，教師可以在標記處進行插入教鞭﹑播放動畫﹑切換頁面等操作；支持教鞭的插入和編輯，系統(tǒng)提供四種教鞭工具支持，移動教鞭、下劃線、方框、閃爍字體，教師可選任意一種進行標記，系統(tǒng)能自動錄制標記代碼，并與錄制的視頻同步，播放時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(jié)目（課件）源；配合視頻捕捉卡，實時廣播的視頻源可以來自任何影音設(shè)備的信號，如攝錄放影機、影碟機、有線電視、衛(wèi)星電視等；也可以是存檔的任何流式文件；在同一個頻道中可以有多個節(jié)目（課件）源，循環(huán)播放；采用多線程機制，在廣播多路節(jié)目（課件）時能實時存取視頻數(shù)據(jù);基于流式(Stream)的廣播技術(shù);采用U DP及網(wǎng)絡(luò)無沖突技術(shù)，保證數(shù)據(jù)通暢無阻地在網(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“廣播風暴”;每路節(jié)目（課件）允許“無限多”使用者(網(wǎng)上所有用戶)欣賞。
�。�7）實時監(jiān)控模塊。主要是為系統(tǒng)授權(quán)用戶（如校長、實驗室管理員、圖書館管理員等）提供遠程監(jiān)控相關(guān)公共場所的功能；系統(tǒng)管理員可設(shè)置密碼，確定使用監(jiān)控模塊的許可、優(yōu)先級和使用權(quán)限；通過對攝像頭的底座進行編程，可以遠程控制攝像頭的焦距，攝像角度等參數(shù)；攝像頭傳遞的圖像送到采集/轉(zhuǎn)換設(shè)備，或者是采用專業(yè)的直播機，供用戶遠程訪問；也可以實時存儲備份，將監(jiān)控畫面錄制到硬盤或其他存儲設(shè)備上，供日后查看，存儲的文件也可以通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用。
（8）系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測模塊。是管理器狀態(tài)監(jiān)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(nèi)存，﹑可用硬盤，﹑當前網(wǎng)絡(luò)狀況等，并根據(jù)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(shù)據(jù)作為負載均衡模塊進行負載均衡調(diào)度的依據(jù)。同時，通過該模塊可以動態(tài)添加視頻管理器，保證系統(tǒng)的可擴展性，并記錄該視頻管理器的系統(tǒng)運行日志。
教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的可拓展性
以上構(gòu)建的教學管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)在只有一個視頻管理器集群的局域網(wǎng)應(yīng)用上有著很好的適應(yīng)性，能夠提高整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但對于跨校區(qū)，甚至跨地區(qū)辦學的大規(guī)模應(yīng)用，由于用戶規(guī)模比較大，覆蓋范圍比較廣，單管理器集群已經(jīng)不能夠滿足要求，系統(tǒng)必須考慮向廣域網(wǎng)過渡，對原有方案進行擴展。一個可行的方案如圖3所示。
整個管理系統(tǒng)由中心管理器集群﹑各區(qū)域管理器集群組成；在各區(qū)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訪問整個視頻管理器系統(tǒng)的門戶，維護W eb頁面內(nèi)容和系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫，在此數(shù)據(jù)庫中，記錄各區(qū)域管理器集群的總負載量（負載總量，可繼續(xù)提供視頻管理的視頻管理器數(shù)量等）。區(qū)域管理器集群為本區(qū)域提供視頻管理，維護本區(qū)域數(shù)據(jù)庫（包括本地視頻管理器數(shù)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網(wǎng)絡(luò)連接起來的管理器，每一臺管理器都存儲相同的信息用于客戶訪問，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(nèi)容需要通過中心W eb管理器的解析和指向。
在管理器端，各區(qū)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(shù)據(jù)庫中)。在區(qū)域內(nèi)部，各視頻管理器都運行客戶端程序，定期向區(qū)域W eb管理器發(fā)送該視頻管理器當前的信息。
在客戶端，當用戶在W eb管理器上請求一個視頻管理時，W eb管理器根據(jù)用戶本地DN S解析確定用戶IP地址所屬區(qū)域，優(yōu)先訪問本地區(qū)域數(shù)據(jù)庫，W eb管理器根據(jù)本地數(shù)據(jù)庫中管理器信息表中的負載排名，選擇一個負載最輕的視頻管理器，將管理指向該管理器。當本區(qū)域中所有視頻管理器都處于過載狀態(tài)時，本地W eb管理器將自動搜索中心管理器中的記錄，選定一個負載最輕的群集，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，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展以及學習者對學習資源多樣性要求的不斷提高，大學教學管理資源的表現(xiàn)形式也將更注重動態(tài)化和交互性，注重構(gòu)造一個多媒體的交互性教學管理環(huán)境。教學網(wǎng)絡(luò)化資源無疑在這其中占據(jù)著很重要的位置，然而教學管理作為大學一個特殊的管理領(lǐng)域，在其中引入教學管理網(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格比；更要考慮到其教學管理特性，為教學管理構(gòu)建一個適合網(wǎng)絡(luò)化學習的多媒體集成資源環(huán)境，以滿足學生和教師的需要，保證教學效果，提高教學質(zhì)量。
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