大學(xué)教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)構(gòu)建

1、大學(xué)教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)構(gòu)建    論文關(guān)鍵詞：大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)化 教學(xué)管理系統(tǒng) 論文摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開始在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)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(tǒng)，使教學(xué)管理過程向更加科學(xué)化、規(guī)范化、現(xiàn)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(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、開發(fā)步驟、工作流程、體系結(jié)構(gòu)與功能，并對(duì)大學(xué)教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的可拓展性進(jìn)行了分析。 教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)今國(guó)際教學(xué)管理信息化的主要趨勢(shì),以多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為主要標(biāo)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(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，

2、影響和改變著我們的工作方式、學(xué)習(xí)方式和生活方式乃至思維方式，也將會(huì)大大促進(jìn)人類社會(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(nèi)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(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與開發(fā)步驟 1、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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

3、義是“交互的”，“net”是指“網(wǎng)絡(luò)”，Internet是一個(gè)計(jì)算機(jī)交互網(wǎng)絡(luò)，又稱網(wǎng)間網(wǎng)。它是一個(gè)全球性的巨大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系，它把全球數(shù)萬(wàn)個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)千萬(wàn)臺(tái)主機(jī)連接起來(lái)，包含了難以計(jì)數(shù)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)化資源的開發(fā)必須符合國(guó)家遠(yuǎn)程教育資源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化資源的屬性標(biāo)注必須清晰合理；同時(shí)，為了減少資源的重復(fù)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(jì)實(shí)用，減少不必要的浪費(fèi)。因此，大學(xué)教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)定位在基于軟件實(shí)現(xiàn)的“應(yīng)用層”上，在大學(xué)現(xiàn)有教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化資源和教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)上作二次開發(fā)。 2、系統(tǒng)開發(fā)的步驟 教學(xué)

4、管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，必須用系統(tǒng)工程的方法來(lái)進(jìn)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(duì)該項(xiàng)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(jì)可行性），并嚴(yán)格按評(píng)審程序進(jìn)行評(píng)審。 第二是系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的總體功能，設(shè)計(jì)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(jì)各相關(guān)子功能與實(shí)現(xiàn)途徑。因?yàn)榻虒W(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)是采用計(jì)算機(jī)作為主控設(shè)備來(lái)構(gòu)建的，所以，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮以下主要指標(biāo)：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(kuò)展性等。 第三是系統(tǒng)實(shí)施。將第二階段

5、所形成的系統(tǒng)物理模型轉(zhuǎn)換為實(shí)際系統(tǒng)的過程即系統(tǒng)實(shí)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(yùn)行與運(yùn)行。在系統(tǒng)實(shí)施階段，會(huì)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(jì)階段考慮不周的問題，都需要及時(shí)修正。 系統(tǒng)正式投入使用以后，應(yīng)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。采取有效措施，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。 教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的工作流程 教學(xué)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(shí)況或存儲(chǔ)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(diǎn)播或廣播的流，其輸入可以是攝像機(jī)，攝像頭等采集設(shè)備或衛(wèi)星電視，也可以

6、是存儲(chǔ)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(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(chǔ)于流文件倉(cāng)庫(kù)中，供用戶點(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(chǔ)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(gè)視頻管理器端上都運(yùn)行有由一系列的組件管理組成的視頻管理平臺(tái)，這組管理用來(lái)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(duì)用戶的請(qǐng)求進(jìn)行分發(fā)并提供W W W管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)化節(jié)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

7、之適合大學(xué)教學(xué)管理的特點(diǎn)?？蛻舳耸窍到y(tǒng)的用戶界面，包括W eb管理和管理頁(yè)面，播放器可以使用獨(dú)立的播放器，也可以嵌入到瀏覽器或其他應(yīng)用程序中。客戶端為用戶訪問和管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化節(jié)目（課件）提供了便捷的接口。 教學(xué)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(duì)象的不同，教學(xué)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(yǔ)音室、教學(xué)管理廳、校園電視臺(tái)、校園廣播臺(tái)、監(jiān)控中心、管理中心、社區(qū)等部分進(jìn)行組織。 2、系統(tǒng)的功能模塊 教學(xué)管理系統(tǒng)在具體實(shí)現(xiàn)上，需要開發(fā)一系列的功能模塊，獨(dú)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(kù)節(jié)目（課件）

8、搜索節(jié)目（課件）評(píng)價(jià)收視率分析網(wǎng)絡(luò)化點(diǎn)播負(fù)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(yǔ)音室，教學(xué)管理廳，電視臺(tái)，廣播臺(tái)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(fù)載均衡調(diào)度模塊。該模塊用于動(dòng)態(tài)調(diào)整各視頻管理器的負(fù)載量，和系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊相互配合，使用戶的請(qǐng)求總是在負(fù)載量最輕的視頻管理器上得到最快的響應(yīng)，從而使整個(gè)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(fù)載均衡調(diào)度模塊能夠?qū)崟r(shí)獲取各視頻管理器的負(fù)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(shí)根據(jù)一定的負(fù)載均衡算法，進(jìn)行實(shí)時(shí)的負(fù)載統(tǒng)計(jì)和排名，根據(jù)各視頻管理器的負(fù)載總量，實(shí)現(xiàn)視頻流的動(dòng)態(tài)重新定向。

9、 （2）數(shù)字權(quán)限管理（DR M）模塊。教學(xué)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(duì)網(wǎng)絡(luò)化資源進(jìn)行權(quán)限管理，該模塊采用的是一種以安全方式進(jìn)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(shí)間段、觀看次數(shù)及其內(nèi)容進(jìn)行加密和保護(hù)。通過該模塊，管理器鑒別和保護(hù)需要保護(hù)的內(nèi)容，支持媒體靈活的訪問權(quán)限控制，同時(shí)支持對(duì)這些權(quán)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(diǎn)播功能。除提供一般的點(diǎn)播功能外，系統(tǒng)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(jié)目（課件）列表，故障自動(dòng)轉(zhuǎn)換等功能。視頻

10、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(shí)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(shí)現(xiàn)協(xié)議間的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，保證視頻流順利到達(dá)客戶端；對(duì)節(jié)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(jié)目（課件）的播放列表。用戶可點(diǎn)播整個(gè)節(jié)目（課件）列表中的所有或部分段落，點(diǎn)播次序無(wú)限定。當(dāng)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(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)將工作從故障節(jié)點(diǎn)分散到其余節(jié)點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)轉(zhuǎn)移和恢復(fù)。 （4）作業(yè)模塊和測(cè)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(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試；教師可以根據(jù)某一個(gè)或一組視聽材料的內(nèi)容布置作業(yè)，或組卷進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)分，給出反

11、饋；允許對(duì)題量和分值進(jìn)行自定義，同時(shí)支持對(duì)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?qū)Ш凸ぞ?。支持用戶?duì)媒體課件進(jìn)行在線編輯，通過插入視頻時(shí)間線的方式，可以進(jìn)行標(biāo)記（M arker）和腳本的插入，移動(dòng)，刪除等功能，教師可以在標(biāo)記處進(jìn)行插入教鞭播放動(dòng)畫切換頁(yè)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(dòng)教鞭、下劃線、方框、閃爍字體，教師可選任意一種進(jìn)行標(biāo)記，系統(tǒng)能自動(dòng)錄制標(biāo)記代碼，并與錄制的視頻同步，播放時(shí)能放出同樣的標(biāo)記效果。 （6）網(wǎng)絡(luò)化廣播模塊。為校園電視臺(tái)和校園廣播臺(tái)提供節(jié)目（課件）源；

12、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(shè)備的信號(hào)，如攝錄放影機(jī)、影碟機(jī)、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(gè)頻道中可以有多個(gè)節(jié)目（課件）源，循環(huán)播放；采用多線程機(jī)制，在廣播多路節(jié)目（課件）時(shí)能實(shí)時(shí)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(wú)沖突技術(shù)，保證數(shù)據(jù)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(fù)載，消除“廣播風(fēng)暴”;每路節(jié)目（課件）允許“無(wú)限多”使用者(網(wǎng)上所有用戶)欣賞。 （7）實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊。主要是為系統(tǒng)授權(quán)用戶（如校長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)室管理員、圖書館管理員等）提供遠(yuǎn)程監(jiān)控相關(guān)公共場(chǎng)所的功能；系統(tǒng)管理員可設(shè)置密碼，確定使用監(jiān)控模

13、塊的許可、優(yōu)先級(jí)和使用權(quán)限；通過對(duì)攝像頭的底座進(jìn)行編程，可以遠(yuǎn)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(jī)，供用戶遠(yuǎn)程訪問；也可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)備份，將監(jiān)控畫面錄制到硬盤或其他存儲(chǔ)設(shè)備上，供日后查看，存儲(chǔ)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(cè)模塊。是管理器狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況等，并根據(jù)負(fù)載均衡算法，計(jì)算出當(dāng)前的負(fù)載總量，發(fā)送到中心管理器上，這些數(shù)據(jù)作為負(fù)載均衡模塊進(jìn)行負(fù)載均衡調(diào)度的依據(jù)。同時(shí)，通過該模塊可以動(dòng)態(tài)添加視頻管理器，保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，并記錄該視頻管

14、理器的系統(tǒng)運(yùn)行日志。 教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的可拓展性 以上構(gòu)建的教學(xué)管理網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)在只有一個(gè)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(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但對(duì)于跨校區(qū)，甚至跨地區(qū)辦學(xué)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(duì)原有方案進(jìn)行擴(kuò)展。一個(gè)可行的方案如圖3所示。 整個(gè)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(tái)W eb管理器，一臺(tái)視頻管理器。中心管理器集群作為用戶訪問整個(gè)視頻管理器系統(tǒng)的門戶，維護(hù)W eb頁(yè)面內(nèi)容和系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫(kù)，在此數(shù)據(jù)庫(kù)中，記錄各區(qū)域管理器集群的總負(fù)載量（

15、負(fù)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(hù)本區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)（包括本地視頻管理器數(shù)量，各管理器的負(fù)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(lái)的管理器，每一臺(tái)管理器都存儲(chǔ)相同的信息用于客戶訪問，所有的管理器都有單獨(dú)的IP地址，都可以單獨(dú)對(duì)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(chǔ)在中心數(shù)據(jù)庫(kù)中)。在區(qū)域內(nèi)部，各視頻管理器都運(yùn)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(dāng)前的信息。 在客戶端，當(dāng)用戶在W eb管理器

16、上請(qǐng)求一個(gè)視頻管理時(shí)，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(kù)，W eb管理器根據(jù)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中管理器信息表中的負(fù)載排名，選擇一個(gè)負(fù)載最輕的視頻管理器，將管理指向該管理器。當(dāng)本區(qū)域中所有視頻管理器都處于過載狀態(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(fù)載最輕的群集，再在此群集中找出一臺(tái)負(fù)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(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)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(xiàn)形式也將更注重動(dòng)態(tài)化和交互性，注重構(gòu)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(jù)著很重要的位置，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