大學教學管理網絡化系統的構建研究論文

　　關鍵詞：大學 網絡化 教學管理系統

　　摘要：隨著科學技術的飛速發展，計算機網絡開始在各個領域發揮其獨特的作用，如何建立一套完整的教學管理網絡化系統，使教學管理過程向更加科學化、規范化、現代化邁進，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絡化系統的設計思路、開發步驟、工作流程、體系結構與功能，并對大學教學管理網絡化系統的可拓展性進行了分析。

　　教學管理網絡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和網絡通信技術為主要標志的信息技術，作為現代科技革命的基礎和核心，已經滲透到社會的各個領域，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展和進步，而且也必將引起教學管理領域的深刻變革，使教學管理的體制、教學管理內容、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生新的重大飛躍。教學管理網絡化所具備的“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。

　　教學管理網絡化系統的設計思路與開發步驟

　　1、系統的設計思路

　　網絡化是指用Internet（包含了數字化、多媒體）聯成統一的信息空間。“Inter”的含義是“交互的”，“net”是指“網絡”，Internet是一個計算機交互網絡，又稱網間網。它是一個全球性的巨大的計算機網絡體系，它把全球數萬個計算機網絡，數千萬臺主機連接起來，包含了難以計數的信息資源，向全世界提供信息服務。大學教學管理網絡化資源的開發必須符合國家《遠程教育資源建設標準》，教學管理網絡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，必須盡量做到資源的最大限度的共享；為了系統易于普及，在成本上必須講究經濟實用，減少不必要的浪費。因此，大學教學管理網絡化系統定位在基于軟件實現的“應用層”上，在大學現有教學網絡化資源和教學管理網絡化平臺上作二次開發。

　　2、系統開發的步驟

　　教學管理網絡化系統的開發是一項復雜的工作，必須用系統工程的方法來進行。首先是系統分析。要明確系統的功能與任務﹑擬建設系統的基礎與條件。在深入調查的基礎上，對該項目的可行性進行科學分析（主要指技術可行性和經濟可行性），并嚴格按評審程序進行評審。

　　第二是系統設計。根據系統的總體功能，設計系統的總體結構（包括系統布局結構﹑系統硬件結構﹑系統軟件結構等），按照自上而下的方法，設計各相關子功能與實現途徑。因為教學管理網絡化系統是采用計算機作為主控設備來構建的，所以，在系統設計過程中，要充分考慮以下主要指標：系統的可靠性，數據信息的完整性和安全性，﹑系統的響應和處理速度，系統的可擴展性等。

　　第三是系統實施。將第二階段所形成的系統物理模型轉換為實際系統的過程即系統實施。主要工作有：硬件的安裝，軟件開發，系統的局部調試與整體調試（聯調），系統的試運行與運行。在系統實施階段，會碰到各種各樣的問題，有可能是分析階段未考慮的問題，也有可能是設計階段考慮不周的問題，都需要及時修正。

　　系統正式投入使用以后，應對項目進行驗收，對系統進行評價。采取有效措施，對系統進行維護，確保系統正常運行。

　　教學管理網絡化系統的工作流程

　　教學管理網絡化系統由制作端、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，攝像頭等采集設備或衛星電視，也可以是存儲的可轉化的網絡化文件；采編工作站為加工單元，用于網絡化數據的編碼，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絡化節目（課件）也要完成網絡化節目（課件）的發送；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容通過單播和多播等形式發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并提供W W W管理，對網絡化節目（課件）的組織邏輯和大學教學管理的業務邏輯進行控制和管理，使之適合大學教學管理的特點。客戶端是系統的用戶界面，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用程序中。客戶端為用戶訪問和管理系統的網絡化節目（課件）提供了便捷的接口。

　　教學管理網絡化系統的體系結構與功能

　　1、系統的組織結構

　　根據管理內容和管理對象的不同，教學管理網絡化系統的體系結構按照影視廳、音樂廳、語音室、教學管理廳、校園電視臺、校園廣播臺、監控中心、管理中心、社區等部分進行組織。

　　2、系統的功能模塊

　　教學管理系統在具體實現上，需要開發一系列的功能模塊，獨立或協同地為上述組織模塊提供支持和管理。系統通用模塊有節目（課件）錄制﹑節目（課件）入庫﹑節目（課件）搜索﹑節目（課件）評價﹑收視率分析﹑網絡化點播﹑負載均衡調度﹑數字權限管理等，它們為影視廳、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）負載均衡調度模塊。該模塊用于動態調整各視頻管理器的負載量，和系統狀態監測模塊相互配合，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，從而使整個集群的管理效率和用戶的響應速度始終處于最佳狀態。通過負載均衡調度模塊能夠實時獲取各視頻管理器的負載參數，包括總連接數，可用內存，可用CPU，網絡連接狀況等信息,同時根據一定的負載均衡算法，進行實時的負載統計和排名，根據各視頻管理器的負載總量，實現視頻流的動態重新定向。

　　（2）數字權限管理（DR M）模塊。教學管理網絡化資源只有經過允許的用戶才能夠使用，因此必須對網絡化資源進行權限管理，該模塊采用的是一種以安全方式進行媒體內容加密的端到端的解決方案，它允許內容提供商在其發布的媒體或節目（課件）中指定的時間段、觀看次數及其內容進行加密和保護。通過該模塊，管理器鑒別和保護需要保護的內容，支持媒體靈活的訪問權限控制，同時支持對這些權限的動態修改。

　　（3）網絡化點播模塊。網絡化點播是最目前最常見的交互式多媒體應用。該模塊主要為系統提供媒體網絡化的點播功能。除提供一般的點播功能外，系統最大的一個特點就是提供智能流視頻管理，﹑動態節目（課件）列表，﹑故障自動轉換等功能。視頻源采用多速率智能流節目（課件）源，能根據網絡情況，實現自適應速率傳輸；能夠采用多種協議提供視頻管理，并能實現協議間的自動翻轉，保證視頻流順利到達客戶端；對節目（課件）由多集或多部分組成的情況，動態生成整個節目（課件）的播放列表。用戶可點播整個節目（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或應用程序發生故障時，系統能夠自動將工作從故障節點分散到其余節點上，實現故障的自動轉移和恢復。

　　（4）作業模塊和測試模塊。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；教師可以根據某一個或一組視聽材料的內容布置作業，或組卷進行測試，并對測試結果進行評分，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導和工具。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）網絡化廣播模塊。為校園電視臺和校園廣播臺提供節目（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備的信號，如攝錄放影機、影碟機、有線電視、衛星電視等；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目（課件）源，循環播放；采用多線程機制，在廣播多路節目（課件）時能實時存取視頻數據;基于流式(Stream)的廣播技術;采用U DP及網絡無沖突技術，保證數據通暢無阻地在網上傳輸;采用多址廣播技術，大大減輕網絡負載，消除“廣播風暴”;每路節目（課件）允許“無限多”使用者(網上所有用戶)欣賞。

　　（7）實時監控模塊。主要是為系統授權用戶（如校長、實驗室管理員、圖書館管理員等）提供遠程監控相關公共場所的功能；系統管理員可設置密碼，確定使用監控模塊的許可、優先級和使用權限；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；攝像頭傳遞的圖像送到采集/轉換設備，或者是采用專業的直播機，供用戶遠程訪問；也可以實時存儲備份，將監控畫面錄制到硬盤或其他存儲設備上，供日后查看，存儲的文件也可以通過網絡調用。

　　（8）系統狀態監測模塊。是管理器狀態監測器的核心功能模塊，用于收集各視頻管理器的狀態信息，如可用CPU，可用內存，﹑可用硬盤，﹑當前網絡狀況等，并根據負載均衡算法，計算出當前的負載總量，發送到中心管理器上，這些數據作為負載均衡模塊進行負載均衡調度的依據。同時，通過該模塊可以動態添加視頻管理器，保證系統的可擴展性，并記錄該視頻管理器的系統運行日志。

　　教學管理網絡化系統的可拓展性

　　以上構建的教學管理網絡化系統在只有一個視頻管理器集群的局域網應用上有著很好的適應性，能夠提高整個系統的響應速度，但對于跨校區，甚至跨地區辦學的大規模應用，由于用戶規模比較大，覆蓋范圍比較廣，單管理器集群已經不能夠滿足要求，系統必須考慮向廣域網過渡，對原有方案進行擴展。一個可行的方案如圖3所示。

　　整個管理系統由中心管理器集群﹑各區域管理器集群組成；在各區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的門戶，維護W eb頁面內容和系統的中心數據庫，在此數據庫中，記錄各區域管理器集群的總負載量（負載總量，可繼續提供視頻管理的視頻管理器數量等）。區域管理器集群為本區域提供視頻管理，維護本區域數據庫（包括本地視頻管理器數量，各管理器的負載量，是否處于活躍狀態等）。各管理器集群是一組通過網絡連接起來的管理器，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，各區域管理器集群的W eb定期向中心W eb管理器發送集群信息(該信息已存儲在中心數據庫中)。在區域內部，各視頻管理器都運行客戶端程序，定期向區域W eb管理器發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管理器根據用戶本地DN S解析確定用戶IP地址所屬區域，優先訪問本地區域數據庫，W eb管理器根據本地數據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。當本區域中所有視頻管理器都處于過載狀態時，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，隨著網絡技術，網絡化技術的發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形式也將更注重動態化和交互性，注重構造一個多媒體的交互性教學管理環境。教學網絡化資源無疑在這其中占據著很重要的位置，然而教學管理作為大學一個特殊的管理領域，在其中引入教學管理網絡化，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，為教學管理構建一個適合網絡化學習的多媒體集成資源環境，以滿足學生和教師的需要，保證教學效果，提高教學質量。

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