大學教學管理網路化系統的構建研究論文
大學教學管理網路化系統的構建研究論文
關鍵詞：大學 網路化 教學管理系統
摘要：隨著科學技術的飛速發展，計算機網路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路化系統，使教學管理過程向更加科學化、規範化、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路化系統的設計思路、開發步驟、工作流程、體系結構與功能，並對大學教學管理網路化系統的可拓展性進行了分析。
教學管理網路化是當今國際教學管理資訊化的主要趨勢,以多媒體計算機技術和網路通訊技術為主要標誌的資訊科技，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。教學管理網路化所具備的“教學管理資源共享、資訊交流”等功能，打破了傳統教學管理在時間和空間上所受的限制，它能使分佈在大學不同的學科、不同的時間、不同的地方都能得到豐富的教學管理資訊，能使每一個教師和學生受益。
教學管理網路化系統的設計思路與開發步驟
1、系統的設計思路
網路化是指用Internet（包含了數字化、多媒體）聯成統一的資訊空間。“Inter”的含義是“互動的”，“net”是指“網路”，Internet是一個計算機互動網路，又稱網間網。它是一個全球性的巨大的計算機網路體系，它把全球數萬個計算機網路，數千萬臺主機連線起來，包含了難以計數的資訊資源，向全世界提供資訊服務。大學教學管理網路化資源的開發必須符合國家《遠端教育資源建設標準》，教學管理網路化資源的屬性標註必須清晰合理；同時，為了減少資源的重複開發，必須儘量做到資源的最大限度的共享；為了系統易於普及，在成本上必須講究經濟實用，減少不必要的浪費。因此，大學教學管理網路化系統定位在基於軟體實現的“應用層”上，在大學現有教學網路化資源和教學管理網路化平臺上作二次開發。
2、系統開發的步驟
教學管理網路化系統的開發是一項複雜的工作，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，對該專案的可行性進行科學分析（主要指技術可行性和經濟可行性），並嚴格按評審程式進行評審。
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（包括系統佈局結構﹑系統硬體結構﹑系統軟體結構等），按照自上而下的方法，設計各相關子功能與實現途徑。因為教學管理網路化系統是採用計算機作為主控裝置來構建的，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，資料資訊的完整性和安全性，﹑系統的響應和處理速度，系統的可擴充套件性等。
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：硬體的安裝，軟體開發，系統的區域性除錯與整體除錯（聯調），系統的試執行與執行。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後，應對專案進行驗收，對系統進行評價。採取有效措施，對系統進行維護，確保系統正常執行。
教學管理網路化系統的工作流程
教學管理網路化系統由製作端、管理端、客戶端三部分組成，其中製作端用於將實況或儲存的音訊和影片編碼為流、流檔案或兩者兼有，為系統使用者提供點播或廣播的流，其輸入可以是攝像機，攝像頭等採集裝置或衛星電視，也可以是儲存的可轉化的網路化檔案；採編工作站為加工單元，用於網路化資料的編碼，形成特定的實況流廣播流點播流或智慧流。製作端生成的流格式檔案儲存於流檔案倉庫中，供使用者點播或作為廣播源進行廣播。
管理端由影片管理器和中心管理器兩大部分組成。影片管理器既要儲存網路化節目（課件）也要完成網路化節目（課件）的傳送；每一個影片管理器端上都執行有由一系列的元件管理組成的影片管理平臺，這組管理用來將音訊和影片內容透過單播和多播等形式傳送到客戶端和其他管理端。
中心W eb管理器也屬於管理端，其主要作用是對使用者的請求進行分發並提供W W W管理，對網路化節目（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。客戶端是系統的使用者介面，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式中。客戶端為使用者訪問和管理系統的網路化節目（課件）提供了便捷的介面。
教學管理網路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物件的不同，教學管理網路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、社群等部分進行組織。
2、系統的功能模組
教學管理系統在具體實現上，需要開發一系列的功能模組，獨立或協同地為上述組織模組提供支援和管理。系統通用模組有節目（課件）錄製﹑節目（課件）入庫﹑節目（課件）搜尋﹑節目（課件）評價﹑收視率分析﹑網路化點播﹑負載均衡排程﹑數字許可權管理等，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援。一些主要的功能模組簡要介紹如下：
（1）負載均衡排程模組。該模組用於動態調整各影片管理器的負載量，和系統狀態監測模組相互配合，使使用者的請求總是在負載量最輕的影片管理器上得到最快的響應，從而使整個叢集的管理效率和使用者的響應速度始終處於最佳狀態。透過負載均衡排程模組能夠實時獲取各影片管理器的負載引數，包括總連線數，可用記憶體，可用CPU，網路連線狀況等資訊,同時根據一定的負載均衡演算法，進行實時的負載統計和排名，根據各影片管理器的負載總量，實現影片流的動態重新定向。
（2）數字許可權管理（DR M）模組。教學管理網路化資源只有經過允許的使用者才能夠使用，因此必須對網路化資源進行許可權管理，該模組採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釋出的媒體或節目（課件）中指定的時間段、觀看次數及其內容進行加密和保護。透過該模組，管理器鑑別和保護需要保護的內容，支援媒體靈活的訪問許可權控制，同時支援對這些許可權的動態修改。
（3）網路化點播模組。網路化點播是最目前最常見的互動式多媒體應用。該模組主要為系統提供媒體網路化的點播功能。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慧流影片管理，﹑動態節目（課件）列表，﹑故障自動轉換等功能。影片源採用多速率智慧流節目（課件）源，能根據網路情況，實現自適應速率傳輸；能夠採用多種協議提供影片管理，並能實現協議間的自動翻轉，保證影片流順利到達客戶端；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。使用者可點播整個節目（課件）列表中的所有或部分段落，點播次序無限定。當影片管理器叢集中的某一系統或應用程式發生故障時，系統能夠自動將工作從故障節點分散到其餘節點上，實現故障的自動轉移和恢復。
（4）作業模組和測試模組。是語音室和教學管理廳特有的功能模組，用於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佈置作業，或組捲進行測試，並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，同時支援對試題的再編輯。
（5）媒體課件製作和媒體課件編輯模組是教學管理廳的核心功能模組，媒體課件製作模組用於為教師製作媒體課件提供便捷的嚮導和工具。支援使用者對媒體課件進行線上編輯，透過插入影片時間線的方式，可以進行標記（M arker）和指令碼的插入，﹑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；支援教鞭的插入和編輯，系統提供四種教鞭工具支援，移動教鞭、下劃線、方框、閃爍字型，教師可選任意一種進行標記，系統能自動錄製標記程式碼，並與錄製的影片同步，播放時能放出同樣的標記效果。
（6）網路化廣播模組。為校園電視臺和校園廣播臺提供節目（課件）源；配合影片捕捉卡，實時廣播的影片源可以來自任何影音裝置的訊號，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檔案；在同一個頻道中可以有多個節目（課件）源，迴圈播放；採用多執行緒機制，在廣播多路節目（課件）時能實時存取影片資料;基於流式(Stream)的廣播技術;採用U DP及網路無衝突技術，保證資料通暢無阻地在網上傳輸;採用多址廣播技術，大大減輕網路負載，消除“廣播風暴”;每路節目（課件）允許“無限多”使用者(網上所有使用者)欣賞。
（7）實時監控模組。主要是為系統授權使用者（如校長、實驗室管理員、圖書館管理員等）提供遠端監控相關公共場所的功能；系統管理員可設定密碼，確定使用監控模組的許可、優先順序和使用許可權；透過對攝像頭的底座進行程式設計，可以遠端控制攝像頭的焦距，攝像角度等引數；攝像頭傳遞的影象送到採集/轉換裝置，或者是採用專業的直播機，供使用者遠端訪問；也可以實時儲存備份，將監控畫面錄製到硬碟或其他儲存裝置上，供日後檢視，儲存的檔案也可以透過網路呼叫。
（8）系統狀態監測模組。是管理器狀態監測器的.核心功能模組，用於收集各影片管理器的狀態資訊，如可用CPU，可用記憶體，﹑可用硬碟，﹑當前網路狀況等，並根據負載均衡演算法，計算出當前的負載總量，傳送到中心管理器上，這些資料作為負載均衡模組進行負載均衡排程的依據。同時，透過該模組可以動態新增影片管理器，保證系統的可擴充套件性，並記錄該影片管理器的系統執行日誌。
教學管理網路化系統的可拓展性
以上構建的教學管理網路化系統在只有一個影片管理器叢集的區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，但對於跨校區，甚至跨地區辦學的大規模應用，由於使用者規模比較大，覆蓋範圍比較廣，單管理器叢集已經不能夠滿足要求，系統必須考慮向廣域網過渡，對原有方案進行擴充套件。一個可行的方案如圖3所示。
整個管理系統由中心管理器叢集﹑各區域管理器叢集組成；在各區域管理器叢集又包含至少一臺W eb管理器，一臺影片管理器。中心管理器叢集作為使用者訪問整個影片管理器系統的門戶，維護W eb頁面內容和系統的中心資料庫，在此資料庫中，記錄各區域管理器叢集的總負載量（負載總量，可繼續提供影片管理的影片管理器數量等）。區域管理器叢集為本區域提供影片管理，維護本區域資料庫（包括本地影片管理器數量，各管理器的負載量，是否處於活躍狀態等）。各管理器叢集是一組透過網路連線起來的管理器，每一臺管理器都儲存相同的資訊用於客戶訪問，所有的管理器都有單獨的IP地址，都可以單獨對外提供影片管理；但管理內容需要透過中心W eb管理器的解析和指向。
在管理器端，各區域管理器叢集的W eb定期向中心W eb管理器傳送叢集資訊(該資訊已儲存在中心資料庫中)。在區域內部，各影片管理器都執行客戶端程式，定期向區域W eb管理器傳送該影片管理器當前的資訊。
在客戶端，當用戶在W eb管理器上請求一個影片管理時，W eb管理器根據使用者本地DN S解析確定使用者IP地址所屬區域，優先訪問本地區域資料庫，W eb管理器根據本地資料庫中管理器資訊表中的負載排名，選擇一個負載最輕的影片管理器，將管理指向該管理器。當本區域中所有影片管理器都處於過載狀態時，本地W eb管理器將自動搜尋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影片管理器，將該管理指向到該影片管理器。
因此，隨著網路技術，網路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互動性，注重構造一個多媒體的互動性教學管理環境。教學網路化資源無疑在這其中佔據著很重要的位置，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路化，既要考慮到要有較好的功能特性和較高的效能價格比；更要考慮到其教學管理特性，為教學管理構建一個適合網路化學習的多媒體整合資源環境，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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