浅谈电大远程教学平台的设计与实现

随着多媒体技术和网络通信技术的发展, 电大远程教育手段逐渐由过去基于广播电视的远程教学过渡到基于Internet的计算机远程教学。电大学生大多是在职学习, 由于工作比较繁忙, 没有完整和固定的学习时间, 而基于广播电视的远程教学存在着播出时间固定的、不可重复的缺点, 相反计算机远程教学有着传统教学模式所无可比拟的优点, 它创造了一种全新的教学模式, 打破了传统教学模式在时间、空间上的限制, 采用了先进的教学手段和教学方法, 大大提高了教学效率和教学效果, 使教学活动上了一个新台阶。我校从2003年开始采用基于Internet的计算机远程教学手段的电大远程教学平台。

1 电大远程教学平台的体系结构

电大远程教学平台是在I n t e r n e t/Intranet环境下实现的, 是典型的浏览器/服务器模式。服务器以W i n d o w s 2 0 0 0Server为操作系统平台, Microsoft SQL Server2000为RDBMS, 客户端通过浏览器访问系统提供的服务。本系统将用户分为三类:系统管理员、教师、学生, 他们都有各自的个性化界面, 访问系统的权限也不相同。其中权限最高的为管理员, 其次为教师, 最低为学生。权限高的能访问其下级所能访问的所有资源, 反之则不然。例如教师能进入学生界面, 而学生则不能访问教师界面所提供的功能 (布置作业、批改作业等) 。远程教学平台体系结构按用户角色的不同, 划分如下:

1.1 管理员模块

管理员模块包含了平台设置的各种功能。如:平台统计分析 (访问人数报表查询等) 、课程资源统计、教师和学生行为统计 (课程学习时间等) 、人员管理 (用户注册验证、删除用户等) 、教师权限管理、教学计划管理、课程资源管理 (资源导入等) 及平台网站管理等。

1.2 教师模块

教师模块中包含了教师授课所需的各种功能。如:网上实时授课广播、布置作业、批改作业、出试卷、评卷、考试结果统计分析、网上答疑、课程资源上传、统计学生学习行为等。系统使用组件对象模型 (COM) 以及Office Automation技术自动批改课程作业并登记成绩。教师可对作业结果进行查询、统计。教师可利用O u t L o o k向系统请求联机会议, 以此进行网上答疑、群体或个别辅导。

1.3 学生模块

学生模块包含查看教师布置的作业、 (在网上或本地) 做作业、测验 (考试) 、教师授课视频广播收看、点播、网上答疑、课程资源浏览、辅助服务等。学生使用浏览器访问学生个性化界面时, 需要提供帐号/密码进行用户验证, 通过验证后, 在浏览器关闭之前, 均以该帐号身份访问系统资源。课程的作业可直接在浏览器中完成并提交, 远程考试功能既提供选择题形式的传统笔试试题, 也提供实际操作形式的试题。考试通过W W W界面进行, 有时间限制。学生在规定时限之前完成考试内容时可通过“交卷”按钮提交试卷;若考试时限到达时学生仍未交卷, 则系统自动将考生当前的考试结果提交。为了更好地提高学生对网络的应用能力, 增强学生对教学内容的兴趣, 本系统为每位使用《电大远程教学平台》系统的学生和教师提供Email、BBS、联机会议 (在线聊天Chat、应用程序共享、白板) 、等功能。让学生在实际操作中提高对课程内容的理解以及对课程学习的兴趣。

2 电大远程教学平台系统的特点

电大远程教学平台功能涵盖了教学活动的各个方面, 用户界面完全由浏览器提供, 维护方便。其中采用了多项现时多媒体和网络的技术。

2.1 组件对象模型 (C O M) 技术

组件对象模型 (Component Object M o d e l, 简称C O M) 是一个软件规范, 它是基于对象的编程模型, 只要遵循C O M规范, 应用程序和组件对象之间就可实现二进制代码级别上的重用, 解决了对编程语言和环境的依赖。COM是Microsoft其它许多技术的核心, 它允许用某种语言编写的位于二进制代码中的对象, 为其它语言所访问 (或称二进制兼容) 。C O M技术已经渗透到M i c r o s o f t的各个产品中, 如:Windows NT/2000、SQL Server、Visual S t u d i o、等。电大远程教学平台系统使用C++或php脚本、Perl脚本作为编程语言, 其中大量采用了基于C O M的技术。

2.2 视频流技术

在Internet/Intranet环境下, 文字、静态图像信息的传输是不成问题的。对于视频/音频信息的传送, 则由于网络带宽等原因, 需要进行特殊处理。而远程教学系统中的授课功能就要求在Internet/Intranet环境下传送大量视频/音频数据, 以便实现教师授课的实时广播和视频点播 (V O D) 。在有限的网络带宽资源的限制下, 视频/音频数据必须经压缩处理后才在网络中传输。以往多采用M P E G I等压缩技术, 其特点是用户必须等待压缩文件完全下载到客户端后再播放, 增加了客户等待的时间。目前, 视频/音频数据采用经特殊算法处理的流技术, 使视频/音频数据边下载边播放。流技术的典型代表是Microsoft的Media Technologies (Netshow) 和Real Network的Real Video/Audio。电大远程教学平台系统主要采用了M e d i a T e c hnologies压缩技术, 使用其Multibit功能在一个流文件中压缩适合多种网络带宽 (从28.8Kbps~3Mbps) 的视频/音频流 (最多6个) 。由视频服务器根据客户访问时的实际网络传输能力选择其中一种带宽流向客户传输。另外, 还根据Netshow和Real Video/Audio支持多播 (Multicast) 的特点, 在网上对教师授课场景进行直播 (广播) 。在授课功能中, 单是教师的授课图像是远远不够的, 还必须配有同步的教师授课演示文稿 (Powerpoint或HTML网页) , 真正将课堂搬到网上。

2.3 网上实时交互

电大远程教学平台系统中的一个重要的特点就是教师与学生之间、学生与学生之间在网络环境下通过文字、视频、音频的实时交互, 以此实现课堂讨论、教师操作示范演示、学生个别辅导等功能。教师通过浏览器或Outlook向系统发出联机会议 (Online Conference) 请求, 在联机会议持续时间内, 学生可通过浏览器加入会议, 并使用系统提供的聊天 (文本) 、白板 (图画) 功能与与会者进行讨论;教师可通过应用程序共享功能向全体与会者演示某个程序的操作过程, 或 (通过语音) 要求指定学生完成某个操作 (个别辅导) 。客户端使用Net Meeting, 还可以实现一对一的视频/音频交互、聊天、白板、文件传输等。

3 结语

通过电大远程教学平台实现远距离教学, 教师通过网络把教学信息传给每个学员, 学生通过连网的计算机来进行学习和接受信息。这与传统远距离教育模式相比可以最大限度地发挥学习者的主动性、积极性, 这种教学方式可以完全按照个人的需要进行, 不论是教学内容、教学时间、教学方式甚至指导教师都可以按照学习者自己的意愿或需要进行选择。

摘要：本文讨论了基于Web的电大远程教学平台的设计思想及其实现方法。教师使用该系统可以进行网上授课、布置作业、批改作业、出试卷、评卷等;学生使用该系统在浏览器中观看教师授课视频图象、在网上做作业、提交作业、考试、答疑或课堂讨论。

关键词：计算机远程教学,体系结构,COM技术