教育信息化實施方案1

1、Xx科學院“十一五”教育信息化規(guī)劃e-Training系統(tǒng)實施方案（草稿）XX科學院研究生院“十一五”信息化規(guī)劃小組二零零六年四月目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc133219186 一、引言 PAGEREF _Toc133219186 h 4 HYPERLINK l _Toc133219187 1.1編寫目的 PAGEREF _Toc133219187 h 4 HYPERLINK l _Toc133219188 1.2背景 PAGEREF _Toc133219188 h 4 HYPERLINK l _Toc133219189 1.3定義 PAGEREF

2、_Toc133219189 h 5 HYPERLINK l _Toc133219190 1.4參考資料 PAGEREF _Toc133219190 h 6 HYPERLINK l _Toc133219191 二、系統(tǒng)需求概述 PAGEREF _Toc133219191 h 7 HYPERLINK l _Toc133219192 三、目標與任務概述 PAGEREF _Toc133219192 h 11 HYPERLINK l _Toc133219193 3.1建設目標 PAGEREF _Toc133219193 h 11 HYPERLINK l _Toc133219194 3.2總體框架 PAG

3、EREF _Toc133219194 h 11 HYPERLINK l _Toc133219195 3.2.1、功能框架 PAGEREF _Toc133219195 h 12 HYPERLINK l _Toc133219196 3.2.2、功能集成模型 PAGEREF _Toc133219196 h 13 HYPERLINK l _Toc133219197 3.2.3、網絡拓撲 PAGEREF _Toc133219197 h 14 HYPERLINK l _Toc133219198 3.2.4、數(shù)據流模型 PAGEREF _Toc133219198 h 15 HYPERLINK l _Toc1

4、33219199 3.3實施原則 PAGEREF _Toc133219199 h 20 HYPERLINK l _Toc133219200 3.4系統(tǒng)特色與預期的創(chuàng)新之處 PAGEREF _Toc133219200 h 21 HYPERLINK l _Toc133219201 四、關鍵技術研究 PAGEREF _Toc133219201 h 21 HYPERLINK l _Toc133219202 4.1網絡教育模式研究 PAGEREF _Toc133219202 h 21 HYPERLINK l _Toc133219203 4.2教育資源網格技術 PAGEREF _Toc133219203

5、h 22 HYPERLINK l _Toc133219204 4.3教學視頻的語義分割與摘要技術 PAGEREF _Toc133219204 h 23 HYPERLINK l _Toc133219205 4.4教育資源數(shù)字版權保護技術 PAGEREF _Toc133219205 h 23 HYPERLINK l _Toc133219206 4.5智能答疑技術 PAGEREF _Toc133219206 h 25 HYPERLINK l _Toc133219207 4.6移動學習技術 PAGEREF _Toc133219207 h 25 HYPERLINK l _Toc133219208 五、技

6、術方案 PAGEREF _Toc133219208 h 26 HYPERLINK l _Toc133219209 5.1教育資源庫建設 PAGEREF _Toc133219209 h 26 HYPERLINK l _Toc133219210 5.2情景式教學環(huán)境建設 PAGEREF _Toc133219210 h 27 HYPERLINK l _Toc133219211 5.2.1、網絡教室建設 PAGEREF _Toc133219211 h 28 HYPERLINK l _Toc133219212 5.2.2、情景式教學支持系統(tǒng)建設 PAGEREF _Toc133219212 h 28 HY

7、PERLINK l _Toc133219213 5.3分布式教育資源管理平臺建設 PAGEREF _Toc133219213 h 29 HYPERLINK l _Toc133219214 5.3.1、教育資源的標準化描述 PAGEREF _Toc133219214 h 29 HYPERLINK l _Toc133219215 5.3.2、基于標準的課件制作工具和教育資源封裝工具 PAGEREF _Toc133219215 h 30 HYPERLINK l _Toc133219216 5.3.3、教育資源的DRM管理工具 PAGEREF _Toc133219216 h 31 HYPERLINK

8、l _Toc133219217 5.3.4、本地資源庫管理子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219217 h 32 HYPERLINK l _Toc133219218 5.3.5、資源注冊與發(fā)現(xiàn)子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219218 h 33 HYPERLINK l _Toc133219219 5.3.6、分布式資源鏡像、存儲、備份與索引子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219219 h 34 HYPERLINK l _Toc133219220 5.3.7、視頻的語義分割與摘要工具 PAGEREF _Toc133219220 h 34 HYPERLINK l _Toc133

9、219221 5.3.8、教育資源的統(tǒng)一訪問Web Service和客戶端工具 PAGEREF _Toc133219221 h 35 HYPERLINK l _Toc133219222 5.4交互式網絡教學支撐系統(tǒng)建設 PAGEREF _Toc133219222 h 35 HYPERLINK l _Toc133219223 5.4.1、網絡教學和教務管理子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219223 h 35 HYPERLINK l _Toc133219224 5.4.2、虛擬課堂 PAGEREF _Toc133219224 h 35 HYPERLINK l _Toc133219225 5

10、.4.3、網絡多媒體課件點播子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219225 h 36 HYPERLINK l _Toc133219226 5.4.4、增量式智能答疑子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219226 h 36 HYPERLINK l _Toc133219227 5.4.5、作業(yè)與考試子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219227 h 36 HYPERLINK l _Toc133219228 5.4.6、在線網絡教育社區(qū) PAGEREF _Toc133219228 h 36 HYPERLINK l _Toc133219229 5.4.7、教學行為分析和質量評估工具 PAG

11、EREF _Toc133219229 h 37 HYPERLINK l _Toc133219230 5.4.8、用戶認證和電子結算子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219230 h 37 HYPERLINK l _Toc133219231 5.4.9、個性化學習服務子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219231 h 38 HYPERLINK l _Toc133219232 5.4.10、移動學習支持子系統(tǒng) PAGEREF _Toc133219232 h 38 HYPERLINK l _Toc133219233 5.5系統(tǒng)接口 PAGEREF _Toc133219233 h 38 HYP

12、ERLINK l _Toc133219234 5.5.1、TRP接口 PAGEREF _Toc133219234 h 38 HYPERLINK l _Toc133219235 5.5.2、內容網關 PAGEREF _Toc133219235 h 38 HYPERLINK l _Toc133219236 5.5.3、虛擬實驗室訪問接口 PAGEREF _Toc133219236 h 39 HYPERLINK l _Toc133219237 六、實施方式 PAGEREF _Toc133219237 h 39 HYPERLINK l _Toc133219238 6.1、關鍵技術研究的技術路線 PAG

13、EREF _Toc133219238 h 39 HYPERLINK l _Toc133219239 6.2、系統(tǒng)實現(xiàn) PAGEREF _Toc133219239 h 40 HYPERLINK l _Toc133219240 七、項目計劃與里程碑 PAGEREF _Toc133219240 h 42 HYPERLINK l _Toc133219241 八、經費預算 PAGEREF _Toc133219241 h 43 HYPERLINK l _Toc133219242 8.1、關鍵技術研究的經費預算 PAGEREF _Toc133219242 h 43 HYPERLINK l _Toc13321

14、9243 8.2、系統(tǒng)實現(xiàn)的經費預算 PAGEREF _Toc133219243 h 44一、引言1.1編寫目的此實施方案是對XX科學院十一五”信息化發(fā)展規(guī)劃中的“XX科學院十一五教育信息化”的教學活動信息化（e-Training）系統(tǒng)的解決方案、功能需求、模塊劃分、系統(tǒng)的總體結構和接口設計、安全設計及運行設計等方面作了全面的、概括性的說明，為該軟件系統(tǒng)的詳細設計和實施建設奠定基礎。1.2背景XX科學院信息化發(fā)展的戰(zhàn)略目標是：從現(xiàn)在起到2020年，通過科學院科研活動的信息化(e-Science）和科研管理的信息化（ARP），建立新型科研與運行管理環(huán)境，全面實現(xiàn)XX科學院的信息化（即Digita

15、l CAS），推動科研資源優(yōu)化配置和有效整合利用，促進科技自主創(chuàng)新能力的提升。因此，在“十一五”期間，XX科學院信息化最主要的任務是推動科研活動的信息化、提高科研活動的信息化水平，大幅度提高我院科技創(chuàng)新能力和國際競爭力。面向XX科學院研究生培養(yǎng)和職工再教育的教育資源管理（TRP）和教學活動信息化（e-Training）組成教育信息化系統(tǒng)，是ARP的必要的有機的補充，TRP和e-Training也要實現(xiàn)和ARP有機對接。因此，在XX科學院“十一五”信息化發(fā)展規(guī)劃中，對XX科學院“十一五”教育信息化設定的建設目標是：改進完善已有的TRP系統(tǒng)，實現(xiàn)教育資源的全面整合，建設統(tǒng)一的TRP門戶，開發(fā)與AR

16、P系統(tǒng)的數(shù)據接口，實現(xiàn)與ARP系統(tǒng)的對接。建成具有XX科學院特色的分布式教學資源庫，按照“精品、實用”的原則，重點建設著名科學家課程庫、優(yōu)秀公共課程庫等課件，逐步建成覆蓋XX科學院的“教育資源網格”，實現(xiàn)自主學習和教學互動的網絡環(huán)境。建立教育信息化的組織保障體系，制定相關政策、建立健全管理制度；加強培訓，開展應用效果評估，形成長效機制。教學活動信息化（e-Training）系統(tǒng)是XX科學院教育信息化系統(tǒng)的兩個組成部分之一。其主要目的是服務于XX科學院創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，服務于創(chuàng)新能力的提高。以滿足教育重點需求的、分布式的標準化教育資源庫為基礎，以交互、多媒體及網絡存儲手段的教學基礎設施為支持，建立

17、起面向教學、以課程為主的網絡教學環(huán)境和面向導師與學生的自主、協(xié)同、交互的學習環(huán)境。e-Training系統(tǒng)與XX科學院“十一五”信息化中其他系統(tǒng)之間的關系如下圖所示。圖1：XX科學院“十一五”信息化框架圖1.3定義1e-Training系統(tǒng)：用于實現(xiàn)XX科學院教學活動信息化的系統(tǒng)，從功能上分教育資源庫、分布式教育資源管理平臺、情景式教學環(huán)境和交互式網絡教學支撐系統(tǒng)等幾部分。2TRP系統(tǒng)：是XX科學院研究生教育管理信息化的具體實現(xiàn)，通過信息化手段實現(xiàn)對研究生招生、注冊、學籍、檔案、教務、培養(yǎng)、學位、派遣等全過程管理，以及對教師與教學的計劃、評估管理，提供教育管理決策支持，提高決策水平。e-Tra

18、ining系統(tǒng)需要與TRP系統(tǒng)緊密集成，利用TRP系統(tǒng)來完成網絡教育中的教學和教務管理功能。3 ARP系統(tǒng)：XX科學院資源規(guī)劃系統(tǒng)（ARP）是科研管理信息化的具體實現(xiàn)。ARP系統(tǒng)從院所二級治理結構出發(fā)，以科研計劃及其執(zhí)行管理為核心，綜合運用創(chuàng)新的管理理念和先進的信息技術，對全院人力、資金、科研基礎條件等資源進行有效的管理、整合與優(yōu)化，規(guī)范管理流程，形成院所兩級資源規(guī)劃與流轉調配信息體系和發(fā)展態(tài)勢監(jiān)測體系。TRP和e-Training組成的教育信息化系統(tǒng)是ARP的必要的有機的補充。4e-Science：是一種新的科學研究環(huán)境，在這種新的研究環(huán)境中研究人員能夠通過高性能的網絡進行先進計算、協(xié)同工作

19、、實現(xiàn)數(shù)據獲取和管理的服務。2002年，江綿恒副院長曾經系統(tǒng)地闡述過e-Science的內涵，他指出：“科學研究的信息化是信息時代中科學研究環(huán)境和科學研究活動的典型體現(xiàn)。它不僅包括采用最新的信息技術建設起來的新一代的信息化基礎設施，更有在這種基礎設施和相關支撐技術構成的平臺上開發(fā)的科學研究的應用，以及科學家們在這樣一個前所未有的環(huán)境中進行的科學研究活動。e-Science的實現(xiàn)將為科學家們提供一個信息化的科學研究環(huán)境，改變他們從事科學研究活動的方法和手段，甚至直接影響到一些學科的發(fā)展。” XX科學院“十一五”信息化建設將以 e-Science 為主線。5 教育資源: 面向教育應用的數(shù)字對象，包

20、括對象內容和元數(shù)據，根據情況還有打包信息。這三部分數(shù)據作為一個整體存在。在本文件范圍內，教育資源對象應符合CELTSC標準。6分布式教育資源管理平臺: e-Training系統(tǒng)中的一個部分，主要實現(xiàn)對分布在全院范圍內的教育資源庫的管理，其核心應包括資源的標準化、資源分布存儲、資源庫查詢管理、異構數(shù)據互換、高速資源緩存、資源的注冊與發(fā)現(xiàn)等。7網絡教室: 具有基于高速互聯(lián)網進行雙向音視頻交互功能和情景教學交互手段的（實體）教室。其基本功能包括：音頻、視頻和共享數(shù)據的實時編碼和傳輸，支持多種交互模式和信息共享的電子白板工具，適應多種網絡接入環(huán)境的教學工具，支持大規(guī)模用戶參與的網上課堂。8情景式教學環(huán)

21、境: 基于多個交互式網絡教室，集成了交互式情景教學軟件，形成網絡環(huán)境下具有交互手段的情景式教學環(huán)境，使其能支持強大的教學多媒體交互特性，具有方便的教學協(xié)同功能和可擴展的實時授課控制機制。9交互式網絡教學支撐系統(tǒng): 是一套以自主學習、協(xié)同學習為特征的網絡教育支持工具，向學生提供網上學習的一切必要的環(huán)節(jié)，同時教師也可以利用網絡完成教學活動，此外該系統(tǒng)還支持研究性學習、移動學習、教學評估與質量跟蹤等。1.4參考資料1XX科學院十一五”信息化發(fā)展規(guī)劃，XX科學院信息化領導小組辦公室，2006年3月。2XX科學院“十一五”教育信息化規(guī)劃，XX科學院研究生院“十一五”信息化規(guī)劃小組，2006年3月。二、系

22、統(tǒng)需求概述有關XX科學院“十一五”教育信息化的詳細需求，請參見XX科學院“十一五”教育信息化規(guī)劃。本部分從教育資源庫建設、資源庫管理、情景式教學、網絡交互教學支持等方面來討論XX科學院e-Training系統(tǒng)的功能需求。模塊需求相應的功能支持1、教育資源庫建設1.1、學生不僅需要單一領域的課程，而是其它相關領域及交叉學科的課程。如夏季學期的課程越來越多的受到歡迎，學生要求能夠通過網絡進行選修，獲得更為豐富的知識。多學科課件庫建設特色課件庫建設1.2、需要高質量的碩士研究生和博士研究生公共課程(如英語、法語、數(shù)學、政治等)，有利于提高科學院研究生公共課程教學水平。優(yōu)秀公共課程庫建設1.3、科學院

23、學科、專業(yè)眾多，各領域水平也居于全國最前列（如信息學科、光學、生物等），因此需要建設各種學科的網絡課程庫，有利于研究生獲得最前沿、最權威的課程指導，也可以為科學院的其它專業(yè)研究生和科研人員的跨學科研究提供幫助。優(yōu)秀專業(yè)課程庫建設1.4、科學院有眾多的院士和著名科學家，而對大多數(shù)學生來說能直接聽他們授課的機會很小。把院士和著名科學家的課程制作成網絡多媒體課件，留存珍貴的教育資源供全院師生共享。著名科學家課程庫建設1.5、國家大科學工程中積累的實驗型課程，由院所與研究生院合作開發(fā)、制作成系列的網絡課程，實現(xiàn)實驗過程的再現(xiàn)與互動，實景過程的觀摩，在全院共享的基礎上逐步推向院外，與高校共享互換。實驗型

24、課程庫建設1.6、根據科學院建設學習型組織的要求，建設符合科學院職工實際需求的系列培訓課程，如XX科學院管理干部EMBA培訓課程，所級領導、研究生導師上崗培訓課程、職業(yè)技能培訓課程等系列課程庫，提高培訓效率和效果。在職職工培訓課程庫建設2、資源庫管理2.1、研究生培養(yǎng)單位的地域分布及學科分布，以及研究生教育的兩階段培養(yǎng)模式，形成豐富的教育資源積累，由此帶來的資源整合與共享問題分布式資源管理體系2.2、不同單位制作的、積累的課件或其他教育資源格式不一，媒體形式多樣，造成管理和交換的困難教育資源的標準化描述教育資源的標準化封裝工具2.3、某些已有課件沒有足夠的描述信息，而手工進行課件標注的工作量太

25、大課件描述信息自動抽取工具2.4、各分院、研究所自身制作或積累了大量的課件資源，這些資源需要有效的存儲和管理本地教育資源庫管理系統(tǒng)2.5、學生需要通過網絡進行選修來自不同授課單位的、其它相關領域及交叉學科的課程。 同一資源可能存放在不同的本地資源管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要對用戶的訪問請求根據帶寬、距離等進行自動查詢指派和資源定位，并對頻繁訪問的異地資源進行自動復制。資源目錄、注冊與發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)資源訪問的處理與重定位技術頻繁訪問資源的自動復制2.6、龐大的分布式資源庫需要為各種用戶提供基于元數(shù)據和內容的檢索服務，使其能快速準確地找到所需要的資源基于元數(shù)據的檢索工具基于內容的檢索工具2.7、龐大的分布式資源

26、庫也需要為各種用戶提供不同的資源瀏覽服務，使用戶可以根據不同的主題找到其所需要的資源，或根據資源間的相關性進行資源瀏覽基于主題的資源瀏覽系統(tǒng)可視化資源相關性分析工具2.8、在XX科學院研究生院的京外主要教學基地建立23個教育資源的鏡像存儲系統(tǒng)，以進行負載均衡、災難備份等分布式資源鏡像、存儲、備份與索引系統(tǒng)2.9、國內外其他高校、研究所有大量的優(yōu)秀課件、學術報告，可以通過某種方式提供給全院的研究人員和師生使用網絡教育資源自動搜集工具教育資源的共享網關（包括信息搜集、資源搜索、訪問計費等）2.10、科學院e-Science中的數(shù)字圖書館、科學數(shù)據庫等包含大量的資源，e-Training系統(tǒng)能充分利

27、用e-Science的資源，為師生提供“一站式”信息服務內容網關（包括數(shù)字圖書館、科學數(shù)據庫開放訪問接口，統(tǒng)一搜索和訪問界面）2.11、課件等教育資源中包含有大量的多媒體信息（視音頻文件），需要對這些文件進行自動分割和摘要提取，以適應不同帶寬、訪問付費情況下訪問視頻的自動分割工具視頻的自動摘要工具2.12、網絡上的課件、學術報告等教育資源以及相關的圖像、視頻等應只允許授權用戶在許可的權利范圍內使用，防止非法使用和傳播數(shù)字版權保護技術（保護信息嵌入課件，相關工具嵌入課件制作工具）2.13、教育資源應根據其內容、制作成本等分為若干訪問級別，對不同級別的資源面向不同的受眾，采用不同的計費和收費措施教

28、育資源庫訪問計費系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的計費接口2.14、課件等教育資源中包含有大量的多媒體信息（視音頻文件），需要有健壯的傳輸技術支持以適應不同的網絡帶寬以及移動教育環(huán)境教育資源的P2P傳輸系統(tǒng)2.15（擴展）、對注冊學生、教師或研究人員，可以提供“資源定購”服務：當系統(tǒng)中有其感興趣的或定購的教育資源時，可以通過工具自動為其推送相關資源的信息，并允許其對簡單預覽資源的RSS描述資源定購工具(網絡、客戶端)移動學習支持系統(tǒng)2.16（擴展）、教育資源的分布式存儲與管理要求有較高的安全保障機制，使其能有效防止非法訪問、黑客攻擊與病毒傳播（內嵌或院信息化專項中）防火墻等安全系統(tǒng)（或接口）2.17（擴展）、其

29、他涉及資源分布式存儲、安全訪問、個性化主動服務等方面的需求，以及為構建“教育資源網格”方面的需求資源與系統(tǒng)的集成教育資源網格系統(tǒng)3、情景式教學3.1、分布式師資結構要求能夠以靈活多樣的信息手段支持異地、實時下的教學。XX科學院研究生教育地理上的網狀分布式格局,要求能夠同時支持異地的、同步的、交互式的情景教學。3.1.1、能多角度拍攝教室中的課堂場景3.1.2、能支持教師的PPT自動投影和板書的自動記錄3.1.3、能支持多種交互模式和信息共享的電子白板3.1.4、適應多種網絡接入環(huán)境的教學工具（電腦等）3.1.5、能支持大規(guī)模用戶參與的文字或視頻交互3.1.6、音頻、視頻和共享數(shù)據的實時編碼和傳

30、輸3.1.7、與XX科學院視頻會議系統(tǒng)、十五遠程教育系統(tǒng)進行集成在XX科學院各教學基地、培養(yǎng)單位建約50個網絡教室相應的情景式教學支撐系統(tǒng)（電子白板、文字或視頻交互支持等）3.2、地理分布的學生可以通過網絡參與正在進行的情景式教學，并與實際教室中的老師與同學進行文字或視頻交互對應網絡教室的、可互動的虛擬教室3.3、根據需要，能自動對網絡教室中的某一堂課生成課件實時課件生成工具3.4、網絡教室中的師生能通過統(tǒng)一的資源訪問界面，訪問相關的教育資源內嵌的教育資源庫訪問界面3.4、對學生通過網絡參與課堂的情況，提供可伸縮的流化視頻傳輸服務，使用戶能在有限的帶寬下獲得最好的效果（例如課堂的基本背景不會變

31、化，只需要編碼和傳輸變化的視頻內容）視頻可伸縮編碼和P2P傳輸系統(tǒng)3.5（擴展）、系統(tǒng)能根據學生的典型行為、常見問題等向教師提供智能的咨詢建議，例如學生可以隨時對老師的當前內容進行評價或反饋，而老師則根據評價的結果即使改進教學方式實時智能教學分析工具4、交互式網絡教學支持4.1、需要實現(xiàn)對研究生招生、注冊、學籍、檔案、教務、培養(yǎng)、學位、派遣等全過程管理，以及對教師與教學的計劃、評估管理，提供教育管理決策支持，提高決策水平導入TRP的面向全日制研究生的教學管理功能自開發(fā)面向在職研究生的教學管理功能4.2、分布式師資結構要求能夠以靈活多樣的信息手段支持異地、實時、非實時等多種需求下的教學虛擬課堂（

32、可與網絡課堂結合，也可支持完全虛擬協(xié)作學習）4.3、學生需要通過網絡進行選修來自不同授課單位的、其它相關領域及交叉學科的課程。網絡多媒體課件點播系統(tǒng)4.4、XX科學院研究生的培養(yǎng)、創(chuàng)新文化氛圍的建設，開放的、國際化的國際教育與學術交流氛圍的形成，需要大量的、優(yōu)秀的教師講座、大師講座及時的共享虛擬學習社群支持，包括在線興趣小組、學習Blog群組、虛擬學術報告廳等4.5、研究生院的研究生“兩段式培養(yǎng)”模式要求研究生基礎課程、專業(yè)課程的學習與科研實踐充分銜接，一方面學生在第一段的培養(yǎng)過程中需要與未來導師的交流，另一方面，在第二段培養(yǎng)過程中學生需要進一步的知識培養(yǎng)與全面素質教育。個性化學習服務系統(tǒng)（個

33、性學習計劃定制、個性化資源和課程定購、個性化群體活動推薦、等）4.6、“兩段式”的培養(yǎng)模式客觀上要求任課教師在具有科研優(yōu)勢的基礎上，積極開展教學研究，更加注重提高學生實際能力的知識傳授；論文指導教師對教學環(huán)節(jié)需要及時了解，在指導科研實踐和論文工作的同時，進行教學信息反饋。科研式學習支持工具（包括期刊或會議征文通知與提醒、在線論文寫作支持等）4.7、對某些課程或實驗，要求能讓學生感受到真實的、近似現(xiàn)場觀摩的效果，并在實驗過程中可交互、可以記錄實驗過程并做出評價。（導入或自開發(fā)）虛擬實驗系統(tǒng)(或課件)4.8、學生能找到在學習過程中一些常見的疑難問題的回答或解決方案增量構建式智能答疑系統(tǒng)4.9、遠程

34、教育與繼續(xù)教育的需要: 科技人員與管理人員在職在崗的特點，客觀上要求有效解決傳統(tǒng)培訓中工作和學習的時間沖突矛盾，使培訓學習成為人們隨時隨地持續(xù)獲取知識、進行交流的渠道。個性化資源和課程定購移動學習支持系統(tǒng)4.10、能向學生提供在線的單元測試與評價，以便學生能及時掌握個人學習進展，從而定制不同的學習計劃（增量構建式）在線試題庫系統(tǒng)4.11、在職的研究生或其他用戶能通過系統(tǒng)支付必要的教學費用或資源訪問費用訪問計費系統(tǒng)支付網關（可采用教育費用卡方式或與其他電子支付網關協(xié)作）4.12、需要有完善的用戶管理和安全機制，能對系統(tǒng)中的敏感數(shù)據，如用戶數(shù)據、試題庫數(shù)據、費用數(shù)據等進行有效的管理和保護，有效防止

35、非法訪問、黑客攻擊與病毒傳播。（內嵌或院信息化專項中）防火墻等安全系統(tǒng)（或接口）4.13、對網絡教育中的教學效果、教學過程等進行動態(tài)的評估，以便教學和管理部門及時改進教學方案與管理措施網絡教育反饋與評估工具三、目標與任務概述3.1建設目標長期目標是：服務于XX科學院創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，服務于創(chuàng)新能力的提高，以滿足教育重點需求的、分布式的標準化教育資源庫為基礎，以交互、多媒體及網絡存儲手段的教學基礎設施為支持，實現(xiàn)XX科學院教育的有效管理，建立起面向教學、以課程為主的網絡教學環(huán)境和面向導師與學生的自主、協(xié)同、交互的學習環(huán)境?！笆晃濉逼陂g的目標是：以重點學科為龍頭，以優(yōu)秀講座為基礎，帶動標準化教育資

36、源庫的系統(tǒng)建設，建成具有XX科學院特色的分布式教學資源庫，按照“精品、實用”的原則，重點建設著名科學家課程庫、優(yōu)秀公共課程庫等課件；根據需求建設重點教室的交互環(huán)境建設，實現(xiàn)基于網絡的多點、實時、同步的情景式教學環(huán)境；初步建成以自主學習、協(xié)同學習為特征的網絡互動教育平臺，它包括分布式教育資源管理平臺和交互式網絡教學支撐系統(tǒng)，從而逐步建成覆蓋XX科學院的“教育資源網格”，實現(xiàn)自主學習和教學互動的網絡環(huán)境。更詳細的建設目標請參見XX科學院“十一五”教育信息化規(guī)劃。3.2總體框架 下面我們分別從系統(tǒng)功能框架、網絡拓撲、功能集成模型與數(shù)據流模型四個方面來闡述XX科學院e-Training系統(tǒng)的總體框架結

37、構。3.2.1、功能框架 XX科學院e-Training系統(tǒng)的整體框架（如圖2所示）由教育資源庫、分布式教育資源管理平臺、情景式教學環(huán)境和交互式網絡教學支撐系統(tǒng)四個主要部分組成，同時還包括三類訪問接口：訪問e-Science系統(tǒng)中的科學數(shù)據庫、數(shù)字圖書館、虛擬實驗室等科研資源的內容網關或訪問接口，由TRP系統(tǒng)提供的XX科學院研究生院教學管理和教務管理服務接口，以及由電子銀行或其他電子支付系統(tǒng)提供的網絡教育結算與支付服務接口等。高速互聯(lián)網絡是e-Training系統(tǒng)與其他關聯(lián)系統(tǒng)的公用基礎設施，同時e-Training系統(tǒng)也考慮利用XX科學院研究生院遠程教育系統(tǒng)中現(xiàn)有的衛(wèi)星網絡以及無線通信網絡來

38、提供可靠、高質量的服務。e-Training系統(tǒng)整體框架高速寬帶網絡衛(wèi)星網絡無線接入網絡e-Science視頻會議數(shù)字圖書館虛擬實驗室內容網關/接口分布式教育資源管理平臺服務接口交互式網絡教學支撐系統(tǒng)管理接口TRP情景式教學環(huán)境數(shù)據交換/共享ARP圖2：XX科學院e-Training系統(tǒng)框架圖分布式教育資源管理平臺是e-Training系統(tǒng)中的基礎設施，其目標是對XX科學院分布的教育資源進行有效的組織、管理以實現(xiàn)全院范圍內教育科研資源的有效整合與共享。分布式教育資源管理平臺的核心功能包括資源的標準化、資源分布存儲、資源庫查詢管理、異構數(shù)據互換、高速資源緩存、資源的注冊與發(fā)現(xiàn)等，同時也支持教育資

39、源的數(shù)字版權管理、資源訪問控制和計費、資源定購服務等高級服務，還可以通過內容網關或訪問接口訪問XX科學院e-Science系統(tǒng)中的科學數(shù)據庫、數(shù)字圖書館等科研資源。覆蓋XX科學院的交互式網絡教室，與科學院視頻會議系統(tǒng)緊密結合，并集成相關軟件，形成網絡環(huán)境下具有交互手段的情景式教學環(huán)境，使其能支持強大的教學多媒體交互特性，具有方便的教學協(xié)同功能和可擴展的實時授課控制機制。與傳統(tǒng)遠程教育中的空中課堂不同，用戶也可以通過與之相對應的虛擬課堂來在網絡上實時接受網絡課堂中的授課，并參與多種模式的交互和信息共享。交互式網絡教學支撐系統(tǒng)是一套以自主學習、協(xié)同學習為特征的網絡教育支持工具，向學生提供網上學習的

40、一切必要的環(huán)節(jié)，包括網絡課堂學習、利用網絡進行課件點播、網上討論、答疑、資料查詢、作業(yè)遞交、考試，同時教師也可以利用網絡進行授課、答疑、作業(yè)分發(fā)、作業(yè)批閱等，此外該系統(tǒng)還應該支持研究性學習、協(xié)作學習、網上課程計劃、教學評估與質量跟蹤等。隨著移動網絡的進一步普及和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，它也可以向學生、科研人員或其他在職學生提供移動學習和虛擬試驗等高級功能。 XX科學院e-Training系統(tǒng)作為XX科學院“十一五”信息化建設的一個組成部分，也將共用其他XX科學院信息化建設的成果，包括高速互聯(lián)網、e-Science系統(tǒng)、TRP系統(tǒng)、信息安全保障設施等。同時，也將利用到電子銀行或其他電子支付系統(tǒng)等國家

41、信息化設施。e-Training系統(tǒng)需要開發(fā)與這些系統(tǒng)的接口或內容網關，以便與它們進行有效的集成。3.2.2、功能集成模型 根據XX科學院e-Training系統(tǒng)的功能框架，其詳細的邏輯功能集成模型如圖3所示。圖3：XX科學院e-Training系統(tǒng)功能集成參考模型教育資源庫包含了分布在XX科學院不同資源中心的教育資源，包括講座庫、公共課程庫、專業(yè)課程庫、培訓課程庫、實驗型課程庫等。在分布式教育資源管理平臺方面，系統(tǒng)包含了三個功能層次：局部存儲管理層實現(xiàn)對本地教育資源的存儲管理；分布管理層實現(xiàn)對分布在全科學院范圍內的教育和科研資源進行有效的索引和管理；而資源管理層則在此基礎上實現(xiàn)各種資源管理功

42、能，包括檢索、描述、格式轉換、訪問控制、計費、版權保護、資源注冊、資源定購等。交互式網絡教學支撐系統(tǒng)是由網絡教育門戶、功能/服務平臺以及若干支撐子系統(tǒng)/工具構成，向學生提供網上學習的一切必要的環(huán)節(jié)，向教師提供網絡教學方面的支持。情景式教學環(huán)境由網絡教室與編碼傳輸、電子白板、實時視頻/文字交互、實時課件生成、實時教學分析和資源訪問接口等方面相關支持軟件構成。除強大的情景式教學和實時交互功能之外，情景式教學環(huán)境還支持學生通過在線的虛擬教室實時參與網絡課堂的授課、通過網絡訪問教育資源以及實時教學分析等功能。XX科學院e-Training系統(tǒng)的四個部分通過數(shù)據接口和服務接口有效地集成起來，構成一個統(tǒng)一

43、的整體。3.2.3、網絡拓撲根據e-Training系統(tǒng)功能上的體系結構，其物理實現(xiàn)結構圖如圖4所示。在物理網絡拓撲上，XX科學院研究生院的教育資源中心處于整個XX科學院e-Training系統(tǒng)的中心，它包括交互式網絡教學支撐機群系統(tǒng)和教育資源管理中心機群系統(tǒng)，并在防火墻等安全設施的保障下通過寬帶互聯(lián)網絡向全科學院提供網絡教育管理、教育資源管理和服務等功能。XX科學院研究生教育資源分中心的機房位于XX科學院各教育基地，主要負責本地的網絡教育管理、服務功能，并和位于XX科學院研究生院教育資源中心的教育資源管理系統(tǒng)進行資源的注冊、共享和備份。網絡教室位于XX科學院研究生各培養(yǎng)單位，它能通過寬帶互聯(lián)

44、網、衛(wèi)星網絡來和XX科學院研究生院教育資源中心、其他網絡教室之間進行有效的通信。網絡教室也可以位于XX科學院研究生院的中關村、玉泉路、懷柔等教學園區(qū)內，并通過寬帶互聯(lián)網來與XX科學院研究生院教育資源中心進行通信。XX科學院e-Training系統(tǒng)支持寬帶網絡和無線移動網絡兩種網絡接入條件下的用戶訪問。圖4：XX科學院e-Training系統(tǒng)網絡拓撲圖3.2.4、數(shù)據流模型XX科學院e-Training系統(tǒng)中的數(shù)據流主要包括如下幾類：用戶認證信息控制和I/O數(shù)據資源信息費用與支付信息其他用戶訪問信息下面，我們描述XX科學院e-Training系統(tǒng)中典型的數(shù)據流參考模型。教學管理數(shù)據流流程說明：

45、（1）用戶登陸網絡教育門戶。 （2）教育門戶模塊把用戶的登陸信息傳給用戶認證模塊進行身份認證。 （3）用戶認證模塊把認證結果返回給教育門戶。 （4）教育門戶把認證結果返回給用戶。 （5）如果認證通過，用戶通過教育門戶進入交互式網絡教學支撐系統(tǒng)。 （6）交互式網絡教學支撐系統(tǒng)向用戶認證模塊交付用戶信息進行驗證。 （7）用戶認證模塊向交互式網絡教學支撐系統(tǒng)返回用戶信息驗證結果。 （8）如果驗證通過，交互式網絡教學支撐系統(tǒng)向核心數(shù)據庫請求該用戶的權限信息。 （9）核心數(shù)據庫把用戶的權限信息返回給交互式網絡教學支撐系統(tǒng)。圖5：XX科學院e-Training系統(tǒng)中的教學管理數(shù)據流參考模型分支一：如果該流

46、程是學生選課，則以下流程為： （10）交互式網絡教學支撐系統(tǒng)中的選課子系統(tǒng)向核心數(shù)據庫請求該學生能夠選擇的課程信息。 （11）核心數(shù)據庫把請求的課程信息返回給交互式網絡教學支撐系統(tǒng)。 （12）學生選完課程之后，由交互式網絡教學支撐系統(tǒng)把學生的選課信息發(fā)送給支付網關。 （13）學生選課信息經過計費后轉發(fā)給網上銀行或電子支付系統(tǒng)進行網上交費。 （14）網上銀行或電子支付系統(tǒng)把學生交費結果發(fā)送給支付網關。 （15）支付網關再把交費結果轉發(fā)給交互式網絡教學支撐系統(tǒng)。 （16）交互式網絡教學支撐系統(tǒng)把交費結果返回給用戶。 （17）同時，交互式網絡教學支撐系統(tǒng)把學生的選課信息存入核心數(shù)據庫。分支二：如果該

47、流程是教務管理人員激活用戶的注冊信息，則以下流程為： （10）交互式網絡教學支撐系統(tǒng)向核心數(shù)據庫請求還未激活的用戶注冊信息。 （11）核心數(shù)據庫把請求的數(shù)據返回給交互式網絡教學支撐系統(tǒng)。 （17）交互式網絡教學支撐系統(tǒng)把審核后的結構存入核心數(shù)據庫。分支三：如果該流程是教師設置課程信息，則以下流程為： （10）交互式網絡教學支撐系統(tǒng)通過課程管理子系統(tǒng)把教師設置的課程信息存入核心數(shù)據庫。網絡課件點播及資源訪問數(shù)據流流程說明： （1）用戶登陸網絡教育門戶。 （2）網絡教育門戶把用戶的登陸信息傳給用戶認證模塊進行身份認證。 （3）用戶認證模塊把認證結果返回給教育門戶。圖6：XX科學院e-Trainin

48、g系統(tǒng)中的在線課件點播及資源訪問數(shù)據流參考模型 （4）教育門戶把認證結果返回給用戶。 （5）如果認證通過，用戶通過教育門戶提供的鏈接進入交互式網絡教學支撐系統(tǒng)的課件點播模塊。 （6）課件點播模塊向用戶認證模塊交付用戶信息進行驗證。 （7）用戶認證模塊向課件點播模塊返回用戶信息驗證結果。 （8）如果驗證通過，課件點播模塊向核心數(shù)據庫請求該用戶的選課信息或其他個人概況信息。 （9）核心數(shù)據庫把用戶的選課信息返回給課件點播模塊，課件點播模塊據此向用戶顯示推薦的可訪問課件信息。（10）用戶選擇要點播的課件。（11）用戶的點播請求傳到分布式教育資源管理平臺，后者根據用戶的物理位置、網絡帶寬等條件得到課件

49、的存儲位置。（12）用戶的課件點播請求傳到該課件所存儲的教育資源庫。（13）若該課件被知識產權保護，則需要教育資源DRM模塊驗證用戶是否擁有對該課件的訪問權限。（14）教育資源DRM模塊向資源許可證模塊請求該用戶的訪問許可證。（15）資源許可證模塊向用戶驗證模塊查詢該用戶的資源訪問權限。（16）用戶驗證模塊返回該用戶的資源訪問權限。（17）資源許可證模塊根據該用戶的資源訪問權限向教育資源DRM模塊授權訪問許可證。（18）教育資源DRM模塊根據該用戶的訪問許可證，對所訪問的教育資源進行相應的解密處理或訪問控制。（19）將經過認證的課件訪問信息返回給用戶，用戶可以執(zhí)行在線瀏覽或下載等權訪問行為。（

50、20）課件點播模塊將本次用戶的訪問信息提交給個性化學習服務模塊。（21）個性化學習服務模塊將本次用戶的訪問信息寫入核心數(shù)據庫。用戶通過虛擬課堂參與網絡課堂實施授課的數(shù)據流流程說明： （1）用戶登陸網絡教育門戶。 （2）網絡教育門戶把用戶的登陸信息傳給用戶認證模塊進行身份認證。 （3）用戶認證模塊把認證結果返回給教育門戶。（4）教育門戶把認證結果返回給用戶。 （5）如果認證通過，用戶通過教育門戶提供的鏈接進入交互式網絡教學支撐系統(tǒng)的虛擬課堂模塊。 （6）虛擬課堂模塊向用戶認證模塊交付用戶信息進行驗證。 （7）用戶認證模塊向虛擬課堂模塊返回用戶信息驗證結果。 （8）如果驗證通過，虛擬課堂模塊向核心

51、數(shù)據庫請求該用戶的選課信息或其他個人概況信息。圖7：用戶通過虛擬課堂參與網絡課堂實施授課的數(shù)據流參考模型 （9）核心數(shù)據庫把用戶的選課信息返回給虛擬課堂模塊，虛擬課堂模塊據此向用戶顯示當前可加入的網絡課堂實時授課課程。（10）用戶選擇要加入的網絡課堂實時授課課程。（11）虛擬課堂將用戶的加入請求向對應的網絡課堂服務器發(fā)出請求。（12）網絡課堂服務器與用戶之間建立視音頻鏈接通道，用戶可以通過該通道聽網絡課堂中教師授課，或與老師、其他同學進行實時交互和討論。（13）虛擬課堂將用戶參與的實時授課課程的訪問信息發(fā)給個性化學習服務模塊（以及訪問計費模塊）。（14）個性化學習服務模塊將本次用戶的訪問信息寫

52、入核心數(shù)據庫。3.3實施原則1). 運行環(huán)境設計原則為了e-Training系統(tǒng)有效集成并達到性能要求：安全，可靠，穩(wěn)定，易擴展。對系統(tǒng)的運行環(huán)境進行如下設計和規(guī)范：各子系統(tǒng)/工具應盡量采用B/S結構：除了少數(shù)模塊（如實時教學、課件制作工具、資源分析工具等）的部分功能必須采用專門客戶端外，其它應采用B/S結構。各業(yè)務子系統(tǒng)服務器端采用Web服務器/應用服務器/數(shù)據庫服務器（W/A/D）三層結構，建議采用JAVA技術實現(xiàn)，符合J2EE規(guī)范，以保證系統(tǒng)能跨平臺使用，有良好的伸縮性。某些處理或運算功能強、同時與系統(tǒng)其他部分主要通過數(shù)據接口來進行集成的軟件平臺，可以采用VC+/C+/C#開發(fā)。2).

53、軟件產品建議服務器操作系統(tǒng)建議選擇Linux的最新版本或者Unix的最新版本。Web服務器可以采用Apache。應用服務器可以選用BEA Weblogic Server或Oracle Application Server。BEA Weblogic Server是目前被最廣泛使用的應用服務器，且相關的技術資料，文檔和成功案例較多，它具有基于標準、支持混合系統(tǒng)、可擴展的平臺等特性。Oracle Application Server集成度較高技術支持和文檔支持較好，集成了門戶軟件、無線和語音、網頁緩存、商務智能、完全集成及其他功能。如果數(shù)據庫產品選用Oracle，那么集成起來會比較方便。最后它的價格

54、比BEA產品低廉。數(shù)據庫服務器Oracle。Oracle數(shù)據庫產品性能足夠強大，提供所有關系型數(shù)據庫的功能，包括存儲過程，視圖，事務處理等高級特性，有良好的執(zhí)行效率。對分布式環(huán)境的支持上也完全可以滿足需要。對Linux平臺的支持最好。作為成熟的數(shù)據庫產品，其技術支持和文檔也是比較全面的。3). 硬件產品建議服務器方面考慮到系統(tǒng)并發(fā)訪問量會很大，擬采取Linux服務器集群（產品可以采用IBM的X335,X345服務器作為管理和應用節(jié)點）配含自動負載平衡（L7交換）功能的交換機（可以采用BIG-IP的智能應用交換機或CISCO的同類型產品）一臺，可以充分滿足系統(tǒng)對帶寬（8GBx2）和并發(fā)訪問的要求

55、。其余的網絡設備如機柜，網卡，海量存儲設備等按集群的需求配置。3.4系統(tǒng)特色與預期的創(chuàng)新之處e-Training系統(tǒng)屬于XX科學院的“十一五”信息化建設的一個組成部分，具有明顯的特色和創(chuàng)新之處：完全基于網絡的互動教育平臺：XX科學院e-Training系統(tǒng)是一套完全基于網絡的互動教育平臺。系統(tǒng)構建于XX科學院的高速互聯(lián)網絡和已有的衛(wèi)星網絡，將研究生教育的教學、教務、科研等環(huán)節(jié)都在網絡環(huán)境下進行有效的組織和實施，從而能有效地解決由于XX科學院研究生教育地理上的分布式園區(qū)及網狀分布式格局帶來教學組織的需要，對以導師、學生為教育主體的“兩段式”的研究生培養(yǎng)模式，能提供有效的交流與聯(lián)系環(huán)境。實時教學和

56、網絡教學的有機結合：e-Training系統(tǒng)中的情景教學環(huán)境能有效地將現(xiàn)實的課堂教學和網絡教學結合起來，使得物理上分布的師生能在情景化的教學環(huán)境中實現(xiàn)實時互動。網格化的教育資源管理：分布式教育資源管理平臺是實現(xiàn)“教育資源網格”的基礎。首先它能有效地整合和管理XX科學院中分布在全國各地的豐富的教育資源，使其成為用戶可透明訪問的資源主體（即用戶不需要該教育資源實際位于何處）；其次，它提供了靈活的教育資源描述、制作、視頻分析、訪問控制和版權管理的工具，為教育資源的有效管理和訪問提供強大的支持。移動學習支持：XX科學院e-Training系統(tǒng)充分考慮信息網絡技術的發(fā)展趨勢，支持用戶在無線/移動網絡環(huán)境

57、下利用多媒體移動手持設備（如手機、PDA）來進行隨時、隨地的學習行為。移動學習對于XX科學院的高級人才教育與培訓（如研究生教育、在職人員培訓、高級繼續(xù)教育等）具有很重要的實用意義?？蒲惺浇虒W支持：XX科學院e-Training系統(tǒng)支持在研究生全程培養(yǎng)過程中教學與科研實踐緊密結合。一方面支持學生在基礎課程的學習過程中與未來導師的有效交流；另一方面也支持在課題研究過程中學生進一步的知識培養(yǎng)與全面素質教育。教學與科研的緊密結合是XX科學院e-Training系統(tǒng)與國內外其他網絡教育系統(tǒng)相區(qū)別的一個顯著特色。四、關鍵技術研究4.1網絡教育模式研究網絡教育是未來知識社會的基本范疇。在知識社會里，誰擁有最

58、大量的和最具活力的知識資源，并以最快的速度加以利用、創(chuàng)造財富，誰能最有效地、最經濟地培養(yǎng)和造就適應知識經濟發(fā)展的足夠的創(chuàng)造性人才，誰就能在激烈的競爭中取勝，處于領導地位。因此，網絡教育將成為驅動知識社會中經濟、文化、政治等社會范疇良性循環(huán)、加快知識創(chuàng)新的新階梯。然而，網絡教育是信息技術和教育學相結合的產物，是跨學科的領域。不僅要研究相關的信息技術，而且要研究新型教育模式和教育方式、網絡教育中教學行為分析和質量評估技術、基于網絡的科研式教學機制與效果等。4.2教育資源網格技術教育資源網格（Educational Resource Grid, ERGrid）是未來寬帶網絡環(huán)境下教育資源分布和共享的

59、基礎設施。圖8給出了一種基于分布式教育資源管理平臺的教育資源網格的參考模型。教育資源網格具有一般網格的基本特征，包括網絡化和服務化。同時，強互動的教育資源（信源）、免路由的資源訪問與共享通道（信道）、各種資源訪問設備（終端），是教育資源網格區(qū)別于一般教育資源管理平臺的三個特色。圖8：“教育資源網格”的參考模型 XX科學院有研究和建設教育資源網格的良好基礎和優(yōu)越條件。依托科學院的環(huán)境優(yōu)勢和擁有實力較強的運行服務隊伍，XX科學院承擔了中國國家網格北方主節(jié)點和國家網格運行支持中心重任，在網格技術方面有深厚的技術積累。同時，XX科學院自“十五”開始的遠程教育系統(tǒng)，積累了課件等豐富的教育資源，這些資源分

60、布在XX科學院的各教育機構和研究所，因此研究和建設教育資源網格對XX科學院具有重要的應用價值。本項目研究的分布式教育資源管理技術與平臺是實現(xiàn)教育資源網格的第一步。在此基礎上，我們將研究如何利用網格技術來實現(xiàn)一個功能強大的教育資源網格，從而為分布在全國的科學院所中的師生和研究人員提供各種教育資源的統(tǒng)一訪問接口。教育資源網格技術涉及到教育資源的標準化描述、發(fā)現(xiàn)、組織、發(fā)布、交換與自動同步等，這些技術在本項目中都將得到初步的研究和實現(xiàn)。 4.3教學視頻的語義分割與摘要技術課件等教育資源中都包含有大尺寸的視頻文件，這種超大的視頻文件對教育資源的有效傳輸、移動學習服務等帶來了巨大的挑戰(zhàn)。由于網絡環(huán)境和不