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教学管理网络化系统的设计思路与开发步骤
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 2、系统开发的步骤
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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。
夜上海论坛 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播。
夜上海论坛 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Web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WWW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Web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
夜上海论坛 1、系统的组织结构
夜上海论坛 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
夜上海论坛 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:
夜上海论坛 (1)负载均衡调度模块。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(DRM)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,它允许内容提供商在其的媒体或节目(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;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(Marker)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。
夜上海论坛 (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UDP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,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,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Web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Web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)。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Web管理器的解析和指向。
在管理器端,各区域管理器集群的Web定期向中心Web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Web管理器发送该视频管理器当前的信息。
1.1网络系统设计的教学内容在想尽的网络系统需求分析的基础上,用户就可以进行网络系统设计了。网络系统的设计要考虑很多因素,如网络通信协议、网络规模、网络拓扑结构、网络功能、网络操作系统、网络应用系统等。在进行网络设计过程中一定要遵循网络系统设计的有关步骤和原则。拓扑结构是将各种物体的位置表示成抽象位置。在网络中,拓扑结构形象的描述了网络的安排和配置,包括各种节点和节点的相互关系。拓扑结构不关心事物的细节,也不在乎相互的比例关系,只将讨论范围内事物之间的相互关系,通过图形表示出来。网络通信需要每个参与通信的实体都具有相应的IP地址。不同的网络可以有不同的地址编码方案。VLAN的设计与地址规划方法是密切相关的。这是这部分的重点和难点。网络操作系统对网络的性能有着至关重要的影响。网络操作系统的选择原则是随着市场、技术及生产厂商的变化而变化。
夜上海论坛 1.2网络系统集成设备的教学内容计算机网络设备是计算机网络系统中重要的组成部分,其主要功能是传输数据和存储数据。经常使用的网络设备包括网卡、交换机、路由器、防火墙、不间断电源、存储设备和服务器等。本部分对网络系统集成中经常使用的设备的工作原理和分类方式进行详细介绍。明确设备选型过程中需要重点考虑考察的性能指标,理解设备选型过程中需要注意的事项。服务器技术主要是让学生了解选择服务器的指标有哪些以及在服务器中采用的典型技术。为了保证可靠性,服务器中采用的典型技术包括磁盘阵列技术、双机热备份技术、容灾数据备份技术。
1.3网络管理与网络安全的教学内容随着计算机网络技术的快速的发展,很多企事业单位都建立了自己的网络。为了让网络更好地为企事业单位服务,需要对建设的网络进行管理。要管理好网络,需要随时掌握整个网络的状态,并对网络及时进行网络升级和防毒等,保护网络安全。这部分主要讲解与网络管理、网络安全相关的内容。将叫教学知识重心放在学生对于网络管理相关定义及具体手段的把握上,同时能够知道一定的解决网络故障问题的策略;正确理解网络安全相关定义及其相关的加密技术。
1.4网络综合布线系统的教学内容综合布线系统是网络集成系统中十分重要的子系统,主要是指建筑物的综合布线系统。这里我们所说的传输介质具体而言就是在网络中负责传输信息的载体,常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。
夜上海论坛 2多种教学方法的选择
夜上海论坛 2.1教学内容特点分析表1所示的教学内容在学习上具有各自的难点,具体如表2所示。
2.2教学手段的选定要想实现教学质量的进一步增强,要结合具体教学内容的实际特征,选择相对应的教学手段。主要表现如下表3。
3所得教学效果分析
根据上述我们所规划的教学措施,开展了教学工作。在32学时中,各部分课程内容所占据的时间比重参见下图1。在教学过程中我们设置了四堂实验课程。全部的学生都在规定的时间范围内做完了实验,另外还有一些学生在课下自己做完了提高部分的内容。在招投标模拟实习的整个实践环节中,每个学生根据自己扮演的角色提交了相应的文档并做了报告。模拟实习的成绩分布为:优秀的占4%,良好的占30%,中等的占64%,及格的仅占2%。根据模拟实习成绩和学生的反映可以看出,模拟实习对于他们理解整个招投标过程、集成方案的设计以及各种集成技术的应用有较好的效果。所有学生所取得的笔试成绩参见图2。从图中我们可以了解到成绩良好的学生占到了所有学生的百分之十六,成绩中等的学生占到了所有学生的百分之四十六,成绩及格的学生占到了所有学生的百分之十六,符合我们最初的效果所想。
4结束语
学生能完成网络工程的设计、施工和管理。能承担网络工程师的岗位职能和工作任务。因此,专业的培养方向就应该是通过计算机系统集成的工程式教学教改与设计培养和提高学生的计算机网络应用与开发、计算机网络管理、计算机网络基础设施建设的能力,融合理论教学与实践教学体系,做到“教、学、做”一体化,以工程式教学的项目来组织实践性教学内容,以掌握专业技能和实践能力为重点,以培养创新人才为目标,改变传统网络教学中的“实验围绕理论教学转”的模式,提高学生的综合素质和职业技能,以适应计算机网络技术日新月异发展的就业需求。
夜上海论坛 2工程式教学在网络系统集成课程中的具体应用
夜上海论坛 2.1工程式教学法,是师生通过共同实施一个完整的“工程”工作而进行的教学活动。在职业教育中,工程项目是指以生产一件具体的、具有实际应用价值的产品或是完成一项具体工作为目的的任务,它应该满足下面的条件:(1)该工程可用于学习一定的教学内容,具有一定的应用价值;(2)该工程能将某一教学课题的理论知识和实际技能结合在一起;(3)该工程能与企业实际生产过程或现实的商业经营活动有直接的关系;(4)在教学过程中,学生有独立进行工作的机会,并在一定的时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为;(5)工程结果有明确而具体的成果展示;(6)学生自己克服、处理在项目工作中出现的困难和问题;(7)工程项目学习结束时,通过建立客观的考评体系,科学同评价项目成果和总结学习方法。(8)工程积累由小到大、由浅到深,学生得以在不同项目练习中不断取得进步,最终达到专业教育的目的。
夜上海论坛 2.2在工程项目确定后,根据教学的设计要求,对班级学生按项目进行分组,每周六人左右,由同学自行选择组长进行工作安排,利用网络工程实验室现有的RCNA系列设备、VM虚拟软件、CISCO模拟软件等完成工程项目的模拟操作,按工程项目的实际要求提交项目设计方案、测试文档、验收报告等配套资料,最终在教师主持下分别进行项目评述与验收答辩,不同项目组间相互交叉评价,从而完成一次工程式教学过程。具体细分到相关教学任务或知识点为:(1)综合布线选择本地公司进行综合布线布线、理架、上柜综合布线集成知识。(2)企业内VLAN实现企业不同部门网络隔离跨交换机实现VLAN间路由网络层、数据链路、VLAN。(3)企业内路由企业内不同部门内部路由利用单臂路由实现VLAN间路由网络层、数据链路。(4)网络交换技术在核心交换机间用树实现线路备份与交换带宽聚合提升快速生成树、端口聚合配置STP、MSTP、端口聚合、带宽。(5)远程路由在总部、分公司间按RIP、OSPF等不同方式实现路由RIP、OSPF、RIP2及路由分发混用路由器的不同路由方法配置。(6)交换机的端口安全在网络出口出现端口安全按端口设置绑定安全交换端口。(7)自外向内的网络访问分部或在外员工按NAT方式安全访问内网服务器NAT、NAPT的相关设置。(8)企业内部网络服务设置(包括WIN、LINUX两套系统在内)配置为域控制器和DNS服务器,域的功能级别为2003模式;DNS服务需要正确配置SOA,NS,AAA记录和反向记录创建4个OU,创建4个全局组,创建12个用户服务器配置为web服务器,使用IIS6.0来建立WEB站点配置FTP服务器,创建虚拟用户user1和user2,允许user1、user2可上传、下载文件,其它用户只能下载文件,允许匿名系统的相关网络服务功能设置。(9)项目文档设计提交整体的项目文档包括项目设计方案、测试报告、验收报告等相关内容项目文档设计。通过采用此教学法,可以把这几门课程的内容综合到工程中一个或几个子项目当中,让学生在学习的同时感受到在具体工作应用要求,从而在完成计算机网络系统集成教学、实验的基础上,提高学生应用知识能力,发挥学生创新能力,提高学生的网络系统设计与综合施工能力,为毕业就业的实际工程应用奠定的基础。在合理设计工程目标及解决问题的目的驱动下,学生会主动去查资料,复习并综合运用知识点;在遇到困难时会通过网络或图书馆查询解决方案,会和同学教师共同探讨如何在多种选择方案下,综合考虑合理的因素进行比较,并做出科学的选择方案设计。同时教师也要积极发挥辅导和监督作用,积极参与学生设计方案的选择和探讨,帮助学生解决设计中遇到的困难,协助解决设计调试中的障碍。
3结语