大学教学管理网络化系统的构建研究

1、    大学教学管理网络化系统的构建研究            作者：黄俊兵时间：2009-9-7 14:53:00                     论文关键词：大学 网络化 教学管理系统论文摘要：随着科学技术的飞速发展，计算机网络

2、开始在各个领域发挥其独特的作用，如何建立一套完整的教学管理网络化系统，使教学管理过程向更加科学化、规范化、现代化迈进，是高等教育管理研究的一个重要课题。本文提出了大学教学管理网络化系统的设计思路、开发步骤、工作流程、体系结构与功能，并对大学教学管理网络化系统的可拓展性进行了分析。教学管理网络化是当今国际教学管理信息化的主要趋势,以多媒体计算机技术和网络通信技术为主要标志的信息技术，作为现代科技革命的基础和核心，已经渗透到社会的各个领域，影响和改变着我们的工作方式、学习方式和生活方式乃至思维方式，也将会大大促进人类社会的发展和进步，而且也必将引起教学管理领域的深刻变革，使教学管理的体制、教学管理

3、内容、教学管理方法、教学管理模式、教学管理思想和教学管理观念等产生新的重大飞跃。教学管理网络化所具备的“教学管理资源共享、信息交流”等功能，打破了传统教学管理在时间和空间上所受的限制，它能使分布在大学不同的学科、不同的时间、不同的地方都能得到丰富的教学管理信息，能使每一个教师和学生受益。教学管理网络化系统的设计思路与开发步骤1、系统的设计思路网络化是指用Internet（包含了数字化、多媒体）联成统一的信息空间。“Inter”的含义是“交互的”，“net”是指“网络”，Internet是一个计算机交互网络，又称网间网。它是一个全球性的巨大的计算机网络体系，它把全球数万个计算机网络，数千万台主机

4、连接起来，包含了难以计数的信息资源，向全世界提供信息服务。大学教学管理网络化资源的开发必须符合国家远程教育资源建设标准，教学管理网络化资源的属性标注必须清晰合理；同时，为了减少资源的重复开发，必须尽量做到资源的最大限度的共享；为了系统易于普及，在成本上必须讲究经济实用，减少不必要的浪费。因此，大学教学管理网络化系统定位在基于软件实现的“应用层”上，在大学现有教学网络化资源和教学管理网络化平台上作二次开发。2、系统开发的步骤教学管理网络化系统的开发是一项复杂的工作，必须用系统工程的方法来进行。首先是系统分析。要明确系统的功能与任务拟建设系统的基础与条件。在深入调查的基础上，对该项目的可行性进行科

5、学分析（主要指技术可行性和经济可行性），并严格按评审程序进行评审。第二是系统设计。根据系统的总体功能，设计系统的总体结构（包括系统布局结构系统硬件结构系统软件结构等），按照自上而下的方法，设计各相关子功能与实现途径。因为教学管理网络化系统是采用计算机作为主控设备来构建的，所以，在系统设计过程中，要充分考虑以下主要指标：系统的可靠性，数据信息的完整性和安全性，系统的响应和处理速度，系统的可扩展性等。第三是系统实施。将第二阶段所形成的系统物理模型转换为实际系统的过程即系统实施。主要工作有：硬件的安装，软件开发，系统的局部调试与整体调试（联调），系统的试运行与运行。在系统实施阶段，会碰到各种各样的问

6、题，有可能是分析阶段未考虑的问题，也有可能是设计阶段考虑不周的问题，都需要及时修正。系统正式投入使用以后，应对项目进行验收，对系统进行评价。采取有效措施，对系统进行维护，确保系统正常运行。教学管理网络化系统的工作流程教学管理网络化系统由制作端、管理端、客户端三部分组成，其中制作端用于将实况或存储的音频和视频编码为流、流文件或两者兼有，为系统用户提供点播或广播的流，其输入可以是摄像机，摄像头等采集设备或卫星电视，也可以是存储的可转化的网络化文件；采编工作站为加工单元，用于网络化数据的编码，形成特定的实况流广播流点播流或智能流。制作端生成的流格式文件存储于流文件仓库中，供用户点播或作为广播源进行广

7、播。管理端由视频管理器和中心管理器两大部分组成。视频管理器既要存储网络化节目（课件）也要完成网络化节目（课件）的发送；每一个视频管理器端上都运行有由一系列的组件管理组成的视频管理平台，这组管理用来将音频和视频内容通过单播和多播等形式发送到客户端和其他管理端。中心W eb管理器也属于管理端，其主要作用是对用户的请求进行分发并提供W W W管理，对网络化节目（课件）的组织逻辑和大学教学管理的业务逻辑进行控制和管理，使之适合大学教学管理的特点。客户端是系统的用户界面，包括W eb管理和管理页面，播放器可以使用独立的播放器，也可以嵌入到浏览器或其他应用程序中。客户端为用户访问和管理系统的网络化节目（课

8、件）提供了便捷的接口。教学管理网络化系统的体系结构与功能1、系统的组织结构根据管理内容和管理对象的不同，教学管理网络化系统的体系结构按照影视厅、音乐厅、语音室、教学管理厅、校园电视台、校园广播台、监控中心、管理中心、社区等部分进行组织。2、系统的功能模块教学管理系统在具体实现上，需要开发一系列的功能模块，独立或协同地为上述组织模块提供支持和管理。系统通用模块有节目（课件）录制节目（课件）入库节目（课件）搜索节目（课件）评价收视率分析网络化点播负载均衡调度数字权限管理等，它们为影视厅、音乐厅语音室，教学管理厅，电视台，广播台等部分提供支持。一些主要的功能模块简要介绍如下：（1）负载均衡调度模块。

9、该模块用于动态调整各视频管理器的负载量，和系统状态监测模块相互配合，使用户的请求总是在负载量最轻的视频管理器上得到最快的响应，从而使整个集群的管理效率和用户的响应速度始终处于最佳状态。通过负载均衡调度模块能够实时获取各视频管理器的负载参数，包括总连接数，可用内存，可用CPU，网络连接状况等信息,同时根据一定的负载均衡算法，进行实时的负载统计和排名，根据各视频管理器的负载总量，实现视频流的动态重新定向。（2）数字权限管理（DR M）模块。教学管理网络化资源只有经过允许的用户才能够使用，因此必须对网络化资源进行权限管理，该模块采用的是一种以安全方式进行媒体内容加密的端到端的解决方案，它允许内容提供

10、商在其发布的媒体或节目（课件）中指定的时间段、观看次数及其内容进行加密和保护。通过该模块，管理器鉴别和保护需要保护的内容，支持媒体灵活的访问权限控制，同时支持对这些权限的动态修改。    （3）网络化点播模块。网络化点播是最目前最常见的交互式多媒体应用。该模块主要为系统提供媒体网络化的点播功能。除提供一般的点播功能外，系统最大的一个特点就是提供智能流视频管理，动态节目（课件）列表，故障自动转换等功能。视频源采用多速率智能流节目（课件）源，能根据网络情况，实现自适应速率传输；能够采用多种协议提供视频管理，并能实现协议间的自动翻转，保证视频流顺利到达客户端；

11、对节目（课件）由多集或多部分组成的情况，动态生成整个节目（课件）的播放列表。用户可点播整个节目（课件）列表中的所有或部分段落，点播次序无限定。当视频管理器集群中的某一系统或应用程序发生故障时，系统能够自动将工作从故障节点分散到其余节点上，实现故障的自动转移和恢复。（4）作业模块和测试模块。是语音室和教学管理厅特有的功能模块，用于对学习者进行训练和测试；教师可以根据某一个或一组视听材料的内容布置作业，或组卷进行测试，并对测试结果进行评分，给出反馈；允许对题量和分值进行自定义，同时支持对试题的再编辑。（5）媒体课件制作和媒体课件编辑模块是教学管理厅的核心功能模块，媒体课件制作模块用于为教师制作媒体

12、课件提供便捷的向导和工具。支持用户对媒体课件进行在线编辑，通过插入视频时间线的方式，可以进行标记（M arker）和脚本的插入，移动，删除等功能，教师可以在标记处进行插入教鞭播放动画切换页面等操作；支持教鞭的插入和编辑，系统提供四种教鞭工具支持，移动教鞭、下划线、方框、闪烁字体，教师可选任意一种进行标记，系统能自动录制标记代码，并与录制的视频同步，播放时能放出同样的标记效果。（6）网络化广播模块。为校园电视台和校园广播台提供节目（课件）源；配合视频捕捉卡，实时广播的视频源可以来自任何影音设备的信号，如摄录放影机、影碟机、有线电视、卫星电视等；也可以是存档的任何流式文件；在同一个频道中可以有多个

13、节目（课件）源，循环播放；采用多线程机制，在广播多路节目（课件）时能实时存取视频数据;基于流式(Stream)的广播技术;采用U DP及网络无冲突技术，保证数据通畅无阻地在网上传输;采用多址广播技术，大大减轻网络负载，消除“广播风暴”;每路节目（课件）允许“无限多”使用者(网上所有用户)欣赏。（7）实时监控模块。主要是为系统授权用户（如校长、实验室管理员、图书馆管理员等）提供远程监控相关公共场所的功能；系统管理员可设置密码，确定使用监控模块的许可、优先级和使用权限；通过对摄像头的底座进行编程，可以远程控制摄像头的焦距，摄像角度等参数；摄像头传递的图像送到采集/转换设备，或者是采用专业的直播机，

14、供用户远程访问；也可以实时存储备份，将监控画面录制到硬盘或其他存储设备上，供日后查看，存储的文件也可以通过网络调用。（8）系统状态监测模块。是管理器状态监测器的核心功能模块，用于收集各视频管理器的状态信息，如可用CPU，可用内存，可用硬盘，当前网络状况等，并根据负载均衡算法，计算出当前的负载总量，发送到中心管理器上，这些数据作为负载均衡模块进行负载均衡调度的依据。同时，通过该模块可以动态添加视频管理器，保证系统的可扩展性，并记录该视频管理器的系统运行日志。教学管理网络化系统的可拓展性以上构建的教学管理网络化系统在只有一个视频管理器集群的局域网应用上有着很好的适应性，能够提高整个系统的响应速度，

15、但对于跨校区，甚至跨地区办学的大规模应用，由于用户规模比较大，覆盖范围比较广，单管理器集群已经不能够满足要求，系统必须考虑向广域网过渡，对原有方案进行扩展。一个可行的方案如图3所示。整个管理系统由中心管理器集群各区域管理器集群组成；在各区域管理器集群又包含至少一台W eb管理器，一台视频管理器。中心管理器集群作为用户访问整个视频管理器系统的门户，维护W eb页面内容和系统的中心数据库，在此数据库中，记录各区域管理器集群的总负载量（负载总量，可继续提供视频管理的视频管理器数量等）。区域管理器集群为本区域提供视频管理，维护本区域数据库（包括本地视频管理器数量，各管理器的负载量，是否处于活跃状态等）

16、。各管理器集群是一组通过网络连接起来的管理器，每一台管理器都存储相同的信息用于客户访问，所有的管理器都有单独的IP地址，都可以单独对外提供视频管理；但管理内容需要通过中心W eb管理器的解析和指向。在管理器端，各区域管理器集群的W eb定期向中心W eb管理器发送集群信息(该信息已存储在中心数据库中)。在区域内部，各视频管理器都运行客户端程序，定期向区域W eb管理器发送该视频管理器当前的信息。在客户端，当用户在W eb管理器上请求一个视频管理时，W eb管理器根据用户本地DN S解析确定用户IP地址所属区域，优先访问本地区域数据库，W eb管理器根据本地数据库中管理器信息表中的负载排名，选择一个负载最轻的视频管理器，将管理指向该管理器。当本区域中所有视频管理器都处于过载状态时，本地W eb管理器将自动搜索中心管理器中的记录，选定一个负载最轻的群集，再在此群集中找出一台负载量最轻的视频管理器，将该管理指向到该视频管理器。因此，随着网络技术，网络化技术的发展以及学习者对学习资源多样性要求的不断提高，大学教学管理资源的表现形式也将更注重动态化和交互性，注重构造一个多媒体的交互性教学管理环境。教学网络化资源无疑在这其中占据着很重要的位置，然而教学管理作为大学一个特殊的管