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一、現代遠程教育管理中傳統B/S/D架構的缺陷
現代遠程教育工程就是基于社會化的網絡基礎之上,構建多媒體的網絡化學習環境,使人們在家,在辦公室,甚至在旅途中,都可以及時地進行學習,獲得各種信息。開展網絡化現代遠程教育涵蓋信息資源(媒體)、網絡傳輸(載體)、多媒體終端(顯示)和網絡教育管理四大部分。大多數傳統網絡教育管理系統一般均采用Browser/WebServer/DataServer的B/S/D三層Web架構。
B/S/D三層Web架構,在該架構中,Web服務器處于三層的核心地位,要完成雙重任務。第一重任務是提供表達服務,具體講就是存儲HTML靜態頁面,當客戶瀏覽器請求HTML頁面時,Web服務器調用相應的HTML頁面返回且在瀏覽器中執行顯示給用戶。Web服務器的第二重任務是提供業務邏輯和數據服務,與后臺數據庫動態地進行數據交互。具體講就是在Web服務器端運行業務邏輯和數據通道腳本,根據客戶端提出的請求調用相應的腳本文件來執行,動態地提取后臺數據庫中的數據,并以HTML格式將數據返回到瀏覽器端呈現給用戶。
在遠程教育管理系統中,B/S/D架構中的WEB服務器既要負責執行服務器端腳本來完成日趨復雜的網絡教育管理邏輯,又要為瀏覽器請求內容的需求服務,負載不斷加重,已經逐漸成為阻礙網絡教育管理系統高效運行的瓶頸。同時,傳統的B/S/D架構在編程邏輯、軟件質量、功能實現、執行速度、系統安全、開發效率等諸方面也日益表現出明顯的局限性。這些都是B/S/D架構不能解決的問題。
二、基于組件對象的B/(W-A)/D三層/N層分布式解決方案
基于以上問題,整個應用的體系結構正在轉向開放型架構:Browser/(WebServer-ApplicationServer)/DataServer三層/N層架構,簡稱B/(W-A)/D架構。
B/(W-A)/D架構如圖2所示:整個應用系統由表示層(Presentation)、事務邏輯層(BusinessLogic)
Web瀏覽器
(Browser)
(表達服務)
Web瀏覽器
(Webserver)服務器端腳本
頁面
(表達服務)
(業務邏輯)
(數據服務)
數據庫服務器
(DataServer)
和數據服務層(Data)構成。這樣的結構在邏輯上由客戶端運行用戶界面(UserInterface)、應用服務器上運行商業邏輯(BusinessLogic)和數據邏輯(DataLogic)、數據庫服務器運行數據庫引擎。
具體的結構和功能是這樣的:
·表示層——用戶界面部分。主要是實現用戶與應用服務器邏輯處理結果的通信。
·事務邏輯層——Web服務器和應用服務器部分。在B/(W-A)/D應用環境中,事務邏輯層的工作由WEB服務器(WebServer)和應用服務器(ApplicationServer)共同來完成,事務邏輯層是整個應用的核心部分,而組件對象則相當于其心臟(如圖2所示)。WEB服務器接受瀏覽器端的標準HTTP請求,并將請求交由應用服務器,在應用服務器上運行商業邏輯(BusinessLogic)和數據邏輯(DataLogic),這些邏輯均封裝在若干組件中,由組件來負責處理表示層的應用請求,完成商業和數據的邏輯計算任務及與數據庫的交互,并將處理結果返回給用戶在表示層顯示。事務邏輯處理層是將原先置于客戶端的事務邏輯分離出來,集中置于應用服務器部分為所有用戶共享。
·數據服務層——數據服務器部分,為應用提供數據來源。和以上的兩層體系結構不同,數據庫不再和每個活動客戶保持一個連接,而是若干個客戶通過應用服務器的邏輯組件共享數據庫的連接,從而減少了連接次數,提高了數據服務器的性能和安全性。
B/(W-A)/D架構相對于B/S/D結構具有很多優勢:
首先,B/(W-A)/D架構能將業務的處理分散到不同的服務器上。將業務分成若干功能模塊,各個部分獨立實現功能,同時相互協同工作,用戶界面、商業邏輯、數據邏輯、數據庫分布在網絡中的不同節點,這樣的處理過程在時間上各個模塊可以并行處理,提高了效率,在空間上分布在不同的節點處理,分散了各個節點的壓力,使得整個系統能承受更大業務量的處理。
第二,B/(W-A)/D架構使系統的可擴展性好。因為應用服務器可以是分布的多個服務器,系統可以自動調節各個服務器之間的負載平衡,客戶端并不需要關心訪問的是那一個服務器,對于更大業務量的需求,系統可以很容易的無限制的擴展。
第三,B/(W-A)/D架構使應用的可重用性和可維護性好。整個系統都是按照組件開發的模式進行的,每個組件完成一個單一的功能,同時可以互相調用,使得相同功能的組件只需一次編碼,代碼的可重用性好。如果業務需求有改變,只需將相應的組件模塊修改,只要接口不變對于別的組件都無影響,系統的維護量極小。
三、分布式解決方案在網絡遠程教育管理中的應用
1、分布式現代遠程教育管理方案
如上所述,在現代遠程教育管理中,涉及到方方面面紛繁復雜的管理問題,隨著WEB學習者的數量日益增多,請求后臺數據庫的數據量日益膨脹,這種B/S/D結構的WEB服務器已經成為網絡教育管理系統正常運行的瓶頸。因此,B/(W-A)/D架構的分布式解決方案應用于遠程教育管理是必然的解決方案。管理的事務由中間層——應用服務器來承擔,所有的邏輯運算和數據訪問服務通過服務器組件來完成。而在客戶端,用戶只需通過PC平臺上的網絡瀏覽器即可參與遠程教學,從而大大減輕了客戶端的負擔,實現了瘦客戶端。客戶端與數據庫通過應用服務器中介來間接聯結,大大減輕了數據庫的負擔。
當今世界,基于組件的分布式解決方案主要有兩大類,一種是由微軟推出的COM組件——ActiveX,一種是Sun的JavaBean。ActiveX可以做到操作系統級兼容,即在Windows平臺下運行,支持Windows平臺下的各類開發工具;JavaBean在所有支持Java的平臺上皆可運行,真正實現了跨平臺操作。
微軟以DCOM/ActiveX技術開發COM服務器組件的WindowsDNA解決方案已經成為當今一種流行的分布式解決方案。WindowsDNA具體的技術范疇是指分布式網間應用結構。WindowsDNA以“表現層/事務邏輯層/數據服務層”三層體系結構為構架,并將COM概念應用于Internet,利用COM組件對象在中間層進行事務邏輯服務,處理各種復雜的商務邏輯計算和演算規則。在分布式WindowsDNA應用環境中,COM組件處于核心地位如圖3所示,WindowsDNA方案在客戶端由瀏覽器來實現,在中間層服務器,由IIS服務器來響應客戶端的請求,由服務器COM組件進行中間層事務邏輯的處理,由MTS作為應用服務器在中間層對這些組件進行系統的管理。
這里以遠程教育管理中的學籍管理系統為背景,基于上述WindowsDNA三層結構的思想,來進行應用系統的設計。在該系統中,有關教務學籍的事務邏輯都是由定制COM組件來處理的,動態Web頁面通過ASP腳本調用這些組件。
例如在displayscore.asp頁面中接受、辨別用戶的查詢請求,做出不同的查詢處理。當客戶的身份為教師或教務時,可以查詢所有學生的成績;當客戶的身份為學生時,只能查詢該生本人的成績。
定制COM組件Score.dll進行查詢處理。首先設計該組件的接口,為組件設置四個屬性::Subj(課程)、Term(課程所屬學期)、Class(查詢的班級)和Stu_No(查詢學生的學號);定義兩個方法:RequeryScores和RequeryAllScores,分別對教師、教務部門和學生的請求做出相應的處理,并將查詢結果集返回給用戶。實際應用中,學生和教師的使用權限是不同的。在學生查詢成績的頁面中可重用該組件,只是調用其不同的接口而已。既以教師身份登錄時在ASP文件中可以調用Class接口,也可以調用Stu_No接口;而如果以學生身份登錄則只能調用Stu_No接口。如果僅使用ASP腳本進行業務處理,則需重新編寫與displayscore.asp類似的同樣煩瑣的代碼。
經比較,基于B/(W-A)/D架構的系統在開發速度、軟件質量、執行速度等諸方面都優于不用COM組件而僅用純ASP腳本的B/S/D方案。
2、分布式現代遠程教育管理方案的開發環境
基于WindowsDNA方案的遠程教育管理系統的開發環境主要由兩部分組成:
甌海區位于溫州的東南部,目前甌海區共有各類學校51所,分部在轄區內的城區以及郊區內,因此要進行全部的信息化難度要高得多。
經過幾年的前期信息化投入,目前甌海區教育機構擁有5000余臺電腦。為了有效利用各個學校的教育資源,甌海區教育部門決定對自身的網絡進行革新。經過多方討論,決定采用NETGEAR(美國網件)產品,利用DDNS動態域名解析技術構建一整套包括接入、安全、搭建的整體解決方案。
具體方案
在甌海教育局中心采用一臺FVX538作為中心端,在選定的48個學校中心選用48臺FVS338,整個VPN網絡通過認證密碼統一管理,形成一個集中管理的虛擬私有網絡,VPN傳輸使用IPSEC協議。對外安全邊界使用NETGEAR的寬帶防火墻技術屏蔽來自外部的各種可能攻擊。
如果學校是ADSL寬帶,將電話線連接至ADSL Modem,再將modem與VPN設備的Internet口連接起來,而VPN的8個LAN口接本點局域網內的電腦,根據各個學校PC數量的不同進行連接,如果超出8臺,可以在VPN下面接交換機,以達到網絡的擴展需求。如果學校是寬帶LAN線路,將LAN直接接至VPN設備的Internet口。
FVS338是一款VPN防火墻產品,擁有8個10/100 Mbps 局域網端口和1個10/100BASE以太網 RJ-45 廣域網端口。FVS338擁有的50個VPN隧道,都能提供安全穩定的網絡保護。強大的安全性能,包括:先進的SPI (基于連接的狀態數據包檢測)防火墻技術,3DES 和 AES IPSec 加密,PKI 支持。通過升級后,這兩款防火墻將能執行反病毒、反垃圾信息、反偵測的策略,并能提供強大的入侵監測系統(IDS)。
該套解決方案管理非常便捷,本地管理主要是在分點的內部局域網中實現對VPN設備的管理,用戶可以任意一臺局域網內的機器進行管理,打開IE瀏覽器,輸入VPN設備的LAN接口地址,便可以通過WEB界面來管理設備。
遠程管理主要是通過不在分點局域網內而且可以上INTERNET的機器進行管理,這樣可以不受距離遠的限制,方便而快捷的進行對VPN設備的管理,ADSL和LAN的用戶在進行遠程管理的時候是通過動態域名解析服務(DDNS)來進行管理的,而靜態IP用戶同時可以用固定IP來進行遠程管理。打開IE瀏覽器,輸入VPN設備的動態域名或靜態IP,然后跟上自己所設的端口號(默認的為8080),便可管理。
實際應用
在甌海區教育信息化建設的進程中,設計者將網絡定位于服務者的角色,即網上教學服務、教育信息資源服務、教育研究服務、教育管理服務、教育宣傳與成果展示服務等。同時,將甌海區的教育機構全部聯到網絡中,最終形成一個區域性的互聯、互動、信息交換、資源共享和遠程教育的基礎構架。去年開始,甌海教育信息中心又逐步開發教育局內部辦公系統、教師管理和繼續教育管理系統,學生管理和招生考試系統,各學校的校長辦公管理系統,使其成為真正的教育信息網。
采用初步篩選、試用、用戶評價、協議購買四個步驟,不斷的優化與重組區教育資源庫,形成以資源中心為主,備課中心、學習中心、教師教育中心為輔的資源庫結構體系。
1.從系統構建到片段教學的拓展
農村黨員干部教育體系非常龐大、內容非常豐富,加之他們的學習時間分散,學習時段短暫,如果片面地按照系統構建的思路來進行農村黨員干部現代遠程教育,很難達到預期效果。移動學習中的片段教學就是從課程體系出發,按照學習目標、掌握程度,梳理出知識點,并制作短小、精簡、實用的片段信息,開展教育教學活動。這些片段信息相對獨立,但又有邏輯關系,能有效地解決因過度片段化,而引起知識點上下銜接不暢的問題。這種方式既滿足了農村黨員干部利用片段化時間,獲取實用信息資源的需求,同時也讓他們在隨意的片段學習中完成了系統學習,是對農村黨員干部現代遠程教育系統教學的有效補充。
2.從定時定點到隨時隨地的拓展
目前,農村黨員干部現代遠程教育活動的開展主要是利用衛星、有線電視網、寬帶互聯網。將移動學習應用到農村黨員干部現代遠程教育中,就是要讓教育教學活動擺脫對教室、課桌、電視、電腦的依賴,教師、農村黨員干部、教學內容和教學平臺都是“移動”的,能夠在任何時間、任何地點有效地完成教育教學過程。在這個移動的農村黨員干部教育環境中,農村黨員干部可以隨時隨地獲取知識和信息,無拘無束地向教師提問請教;教師可以隨時隨地分享教育教學資源,自由自在地與學習者進行交流探討;管理者可以隨時隨地進行教育教學管理,無時不刻地為教師和農村黨員干部提供優質的教育教學服務。
3.從自主學習到即時交互的拓展
在國際遠程教育界,幾乎是以學生為中心、以學為主的一統天下。而遠程教育院校教師以及遠程學習同學的暢通且有效的交互是遠程學習成功的關鍵之一。對于農村黨員干部現代遠程教育而言,無論是教師,還是農村黨員干部,他們往往都來自不同部門、不同工作領域和不同研究領域,他們的知識積累、經驗積累和個人經歷也都不同,這都是豐富的交互資源。但在農村黨員干部現代遠程教育中,雖然依托互聯網安排了交流環節或提供了互動功能,但大多都是異步的,甚至是延時的,實時溝通和同步協作少之又少。移動學習則可以利用教師、農村黨員干部隨身攜帶的移動終端,依靠移動教育教學平臺,實現教師、農村黨員干部之間即時的交互,充分利用各方資源。
4.從全面漫灌到精準滴灌的拓展
從農村黨員干部現代遠程教育的內容安排來看,教育組織者雖然對其進行了科學分類,但是農村黨員干部很難迅速地找到合適的知識和信息,無法滿足他們的個性化需求,這仍然是粗線條的教育模式。在農村黨員干部現代遠程教育中引入移動學習,就是要根據農村黨員干部的文化層次、教育程度、工作崗位、學習興趣和學習風格等特點,設置專門的信息定制條件,通過專業的信息定制技術,對教育教學資源進行個性化定制,將精心篩選和精細匹配后的知識和信息準確無誤地推送到他們隨身攜帶的移動終端,實現遠程教育資源與農村黨員干部的精準對接。
二、基于移動學習的農村黨員干部現代遠程教育的實踐載體
1.建立農村黨員干部現代遠程教育教學資源庫
農村黨員干部遠程教育教學資源庫是以科學構建教育教學資源體系為前提的,它能夠讓教師隨時隨地上傳、管理教育教學資源,讓黨員農村干部隨時隨地瀏覽和下載教育教學資源。具體而言,可分為三個基本模塊。首先,是資源管理模塊。主要通過對用戶權限的管理和設置,根據不同的用戶類型分別授予上傳、下載、修改、瀏覽、匯總、統計資源的功能。其次,是資源檢索模塊。開發一個智能搜索引擎,讓教師和農村黨員干部在面對龐大教育教學資源時,能夠快捷地找到所需資源。再次,是資源存儲模塊。教育教學資源是教育教學資源庫的核心部分,要采取安全的設備和妥當的方式來存儲和管理。
2.建立農村黨員干部現代遠程教育協同交流區
從協同交流區的分類來看,按內容可分為思想政治教育、職業技能培訓、生活知識分享等,按方式可分為文字協同交流、視頻協同交流等,按載體可分為手機APP、手機網站以及微信、微博等第三方平臺等,按時效可分為同步交流、異步交流等,按功能可分為以完成某項任務為目標的協同合作和以答疑解惑為目標的交流互動等。教師、農村黨員干部和教學管理者借助移動終端,通過實名認證后,進入協同交流區,自由發起或參與教學研討、集體備課、解惑答疑、協同學習、交流分享等教育教學活動,實現教師、農村黨員干部與教學管理者之間的無障礙溝通和全方位協作。
3.建立農村黨員干部現代遠程教育個性定制器
教育的個性化定制主要包括學習方案的個性化定制和教育資源的個性化定制。學習方案的個性化定制主要由教育組織者按照不同的教育目標、教育對象和教育內容擬定若干個不同的學習方案,供農村黨員干部自由選擇。在整個學習過程中,教育個性定制器會根據農村黨員干部選定的學習方案,及時地將學習安排和內容發送到移動終端,讓他們有序地進行學習。教學資源的個性化定制,主要由農村黨員干部選擇感興趣的教育教學資源,并設定好接收周期,教育個性定制器就按要求將相應的教育教學資源,精準地推送到他們的移動終端
4.建立農村黨員干部現代遠程教育知識微課堂
首先,要把農村黨員干部教育的課程體系按照學科類別、知識層次、學習對象等維度劃分成若干個子體系和相對應的知識點。然后,對這些知識點進行歸類匯總、分層處理,找到相同或類似的,歸類屬于相同教學層次或相似教學方式的。接著,將多媒體技術、網絡技術等信息技術手段,運用到課程的整個開發設計和錄制中,制作時長為5~10分鐘的教育教學視頻。最后,到教育教學資源庫,供農村黨員干部使用移動終端進行學習。另外,還要配套開發條理清晰、功能強大的知識節點導航和搜索引擎,讓農村黨員干部迅速地找到需要的微課。
5.建立農村黨員干部現代遠程教育移動服務端
關鍵詞:氣象遠程教育培訓系統;網絡構建;系統應用
中圖分類號:G434文獻標識碼:A
0引言
氣象遠程教育培訓系統是依托氣象衛星綜合應用業務系統,采用當代最新的衛星通信、計算機網絡、多媒體等技術而構建的適合部門業務特點的遠程教育培訓體系。新疆自治區信息培訓中心自構建遠程教育培訓系統以來,不斷利用先進網絡技術,完善了教育培訓平臺建設,為全區氣象職工創設了更多的學習培訓機會,成為新形勢下新疆自治區氣象事業跨越式發展的重要舉措。
1氣象遠程教育培訓系統的地位和作用
隨著計算機、網絡及多媒體技術的飛速發展,發展遠程教育、提高氣象培訓質量已是大勢所趨,該系統充分利用了氣象衛星通信系統、計算機網絡技術等,對解決面授教學方式有限、擴大受教育面、解決工學矛盾和培訓經費短缺等問題具有明顯的優勢,在實施“人才強局”戰略中具有重要作用和獨特地位。遠程教育方式可以實施教育資源的共享,豐富教學資源,提高培訓效率;而且有利于加快行業成果推廣速度,縮短新技術應用周期;同時還可提高集中在校培訓的質量和效益,幫助學員在參與集中培訓前通過遠程培訓方式學習掌握基礎知識,為在校集中培訓打下良好的基礎。新疆信息工程學校通過構建遠程直播教學系統和多媒體網絡教學系統,加強了新疆氣象教育培訓能力建設,強化了區局氣象培訓中心教育培訓職能,為全區氣象部門培訓工作搭建起了氣象現代遠程教育培訓與資源共享平臺,在氣象人才教育培訓中心發揮著重要作用。
2系統構建設計
新疆氣象遠程教育培訓平臺遵循省(區)級構建設計標準,實現與中國氣象局培訓中心主站的遠程實時雙向交互教學、討論及答疑等,可組織收看主站播放的教學節目,同時還可根據主站統一要求,對本臺站學員進行輔導并向主站反饋教學信息,同時根據全區氣象業務工作實際,制作網絡教學課件,通過遠程教育平臺面向全區氣象職工開展崗位專業技術培訓或特色業務項目培訓。
2.1設備選型
系統服務器以及PC機是進行網絡操作和應用的窗口和平臺,根據此設備管理性能、穩定性能、安全性能及綜合性能性價比等因素,新疆自治區采用DELL POWEREAGE服務器,將IBM ThinkCentre及部分其他品牌機作為教師機和學生機,并將一款非線性編輯機用于課件錄制。
2.2網絡結構設計
遠程教育培訓網絡系統主要采取星型網絡拓撲結構,由主干交換機通過光纖連接網管中心接入Internet,其中應用子網由支干交換機和主交換機相聯,包括遠程培訓教室、計算機網絡教教室和教師工作用機;其中網絡主干為三層交換的千兆以太網(VLAN),應用子網則為百兆以太網。利用Internet實現了自治區站教育培訓平臺與國家氣象局培訓中心遠程教育培訓系統的連接。
2.3網絡安全管理
網絡安全管理是分層理論的,按照ISO七層網絡協議,不同的安全層次其安全管理重點不同,通常可將其劃分為網絡層安全和應用層安全兩個方面。網絡系統設計涵蓋網絡層及應用層的安全控制和管理的一套立體、全方位的WebST網絡安全解決方案,WebST包含著一套安全產品組件,可全面適用Inernet/Extranet的安全保障,并包括NetSEAL、NetSEAT、WebSEAL以及JAVA CONSOLE等,是解決局域網及廣域網安全問題的重要手段。
2.4系統管理技術
為確保網絡系統的安全有效運行,應嚴格加強系統管理,對系統數據加密、審核日志和網絡資源進行集中管理,提供對訪問對象的身份驗證,并按授權層級對訪問對象進行權限控制;而且在學員學習培訓結束后,可利用網絡實行考核以檢驗學員學習效果;學員在學習過程中通過系統管理記錄一些課程上網學習次數,累計網上學習時間等。
3系統應用
利用遠程教育培訓網絡系統進行遠程培訓工作不受時空和自治區內地域限制,可經常性開展實施,而且網絡系統還具有靈活性、自主性和普及性,每一位學員都根據自身需求自由選取學習的章節段落。新疆自治區氣象局人事教育處和新疆氣象培訓中心積極響應中國氣象局培訓中心關于“落實省局遠程培訓師資研修班相關內容”的通知,通過舉辦全疆氣象遠程培訓管理與教學平臺使用培訓班,加強了來自全疆各地州市和區局直屬單位的遠程教育管理人員的遠程教育培訓新平臺的使用方法、發展思路、網絡安全與管理等的培訓學習。
多年應用結果告訴我們,氣象遠程教育培訓系統豐富的教育培訓資源以及不受時空、空間限制的優勢是當前其他培訓模式無法替代的,得到了培訓學員的好評并取得了良好的效果,為新疆自治區吸引、培養和用好氣象人才作出了全面部署,在較短時間內提升了全區氣象業務人員服務能力水平,在面對政府決策、公眾需求以及應對災害性天氣等各類氣象服務時表現出了較強的專業能力和服務水平,并得到了當地政府和社會公眾的認可。2012年6月26日,通過區地縣三級遠程視頻培訓,新疆氣象信息中心承辦了新疆“省級自動站實時數據質量控制及反饋系統”的業務技術基本操作培訓,并利用區地縣三級遠程視頻互動交流,及時有效解決了各地州和臺站在培訓中存在的疑惑,保證全疆各地氣象局自動站中心站和105個國家級臺站順利進入了業務運行。
1.云計算的定義美國國家標準與技術研究院(NIST)對云計算的定義是:云計算是一種利用互聯網實現隨時隨地、按需、便捷地訪問共享資源池(網絡、服務器、存儲、應用、服務等)的計算模式。計算機資源服務化是云計算重要的表現形式,它為用戶屏蔽了數據中心管理、大規模數據處理、應用程序部署等問題。通過云計算,用戶可以根據其業務負載快速申請或釋放資源,并以按需支付的方式對所使用的資源付費,在提高服務質量的同時降低運維成本。
2.云計算特點結合上述定義以及云計算的應用背景,其特點可歸納為:(1)資源租用化:云計算提供對計算、存儲、網絡、軟件等多種IT基礎設施資源的租用化服務,用戶不需要自己擁有和維護這些資源。(2)共享資源池:資源以共享資源池的方式統一管理。利用虛擬化技術,將資源分享給不同用戶,資源的存儲、分配與管理對用戶透明。(3)彈性化服務:服務的規模可快速伸縮,以自動適應負載的變化。(4)按需化服務:以服務的形式為用戶提供應用程序、數據存儲、基礎設施等資源,并可根據用戶需求自動分配,不需系統管理員干預。(5)服務可計費:監控用戶的資源使用量,并根據資源使用情況對服務計費。(6)泛在式接入:用戶可以利用各種終端設備(PC、筆記本、移動終端等)隨時隨地訪問云計算服務。
3.云計算優勢云計算是在互聯網技術的基礎上把所有硬件、軟件結合起來,充分利用和調動現有一切信息資源,通過架構一種新型服務模式結構,為人們提供不同層次、不同需求的低成本、高效率的智能化信息服務模式。與傳統的IT服務相比,其優勢主要集中在:(1)資源使用靈活:以并行計算為核心,按需調度計算任務、分配計算資源,并提供從數據整合處理、計算模型設定到計算結果輸出等完整的數據處理服務,為用戶提供靈活可靠的平臺。(2)提高設施利用率:通過虛擬化技術,在不增加新的計算能力前提下,有效提高硬件利用率。(3)節約成本:配置簡單,資源即取即用,無需花費大量的時間搭建、維護計算環境,以服務的方式使用及存儲資源,按需取用,按需付費,不需購買大量設備。(4)管理統一:通過云計算的統一整合,轉變原來IT管理一對多模式,實現物理資源池化的機制,通過云平臺統一調度,實現統一的管理入口。
二、云計算的服務類型及關鍵技術
1.云計算的服務類型云計算核心服務分為3種類型:基礎設施即服務、平臺即服務、軟件即服務。其基本架構如圖1所示:IaaS為用戶提供硬件基礎設施部署服務,如處理能力、存儲空間、網絡組件等,用戶可以根據需求向IaaS提供基礎的配置信息,以及運行于基礎設施的程序代碼和用戶數據。IaaS采用虛擬化技術向用戶提供高可靠性、可伸縮、可擴展的服務。典型服務,如AmazonEC2、Rackspace。PaaS為用戶提供應用程序的計算平臺和解決方案堆棧的服務。PaaS模式的重要應用場景之一是向用戶交付一個支撐應用運行的應用運行平臺。用戶不必關注底層的網絡、存儲和操作系統。基于PaaS模式構建應用運行平臺,需要具備:提供應用需求接口的能力、提供快速構建應用運行環境的能力、提供實時動態滿足應用需求的能力。典型服務,如:GoogleAPPEngine、Hadoop。SaaS是基于云計算平臺所開發的應用程序服務。軟件系統各個模塊可以由每個用戶自己定制、配置、組裝和測試,得到滿足客戶自身需要的軟件系統。可以在此定制滿足遠程教育需要的遠程教育教學平臺,而不必考慮系統的維護和管理,終端用戶可將桌面應用遷移至互聯網上,實現泛在訪問。典型服務,如:GoogleApps,ZohoOffice。
2.云計算的關鍵技術云計算的目標是以低成本的方式提供高可靠、高可用、規模可伸縮的個性化服務。為達到這個目標,需要虛擬化、海量數據存儲與處理、平臺管理與調度等關鍵技術加以支撐。(1)虛擬化技術:虛擬化技術是指計算元件在虛擬的基礎上運行,它可以擴大硬件的容量,簡化軟件的重新配置過程,減少軟件虛擬機相關開銷、支持更廣泛的操作系統。通過虛擬化技術可以實現軟件應用與底層硬件相隔離,它包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式,也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術目前主要應用在CPU、操作系統、服務器等多個方面,是提高服務效率的最佳解決方案。虛擬化技術是實現云計算資源池化和按需服務的基礎。(2)海量數據存儲與處理技術:云計算系統由大量服務器組成,同時為大量用戶服務,因此云計算系統采用分布式數據存儲技術,用冗余存儲的方式保證數據的可靠性。這種方式保證了分布式數據的高可用、高可靠和經濟性,即為同一份數據存儲多個副本,如GFS。另外,由于海量數據資源部署在大規模硬件基礎上,因此海量數據的處理分析需要抽象化處理,并要求其編程模型支持規模擴展,屏蔽底層細節,如Google提出的并行程序編程模型MapReduce。(3)平臺管理與調度技術:由于資源規模龐大,服務器數量眾多并分布在不同地點,同時運行著上百種應用,如何有效管理服務器,保證整個系統提供不間斷的服務是個巨大的挑戰。云計算系統的平臺管理與調度技術能夠保證大量服務器協同工作,方便進行業務部署和開通,快速發現和恢復系統故障,通過自動化、智能化手段實現大規模系統的可靠運營。(4)節能環保技術:云計算數據中心規模龐大,為保證設備正常工作,需要消耗大量的電能。因此,實施綠色環保的節能技術,不僅可以降低云計算中心的能耗,而且可以減少二氧化碳的排放。(5)安全管理技術:由于云計算的海量數據特性(TP甚至PB級),使得傳統的安全機制難以滿足安全需求,因此云計算環境下的數據安全與隱私保護成為關鍵技術之一。
三、基于云計算的遠程教育平臺建設
現代遠程教育是基于互聯網技術發展起來的教育新模式,它打破了時空限制,使學習者可以隨時、隨地獲取學習資源,其優勢在于資源利用最大化、教學形式多樣化、學習行為自主化、學習形式交互化、教學管理自動化。目前,無論是電大開放教育、高校網絡教育還是遠程教育培訓機構,其平臺建設都是采用B/S工作模式,這種方式具有技術成熟、管理簡單、資源集中、訪問便捷等優點。但隨著用戶規模的擴充,學習需求的多樣化、軟硬件更新速度加劇等諸多因素的影響,傳統的遠程教育平臺的缺點逐漸顯示出來,如:資源重復建設、軟硬件投入大、系統擴充能力弱、可配置性差、集中訪問時對網絡和服務器壓力大等。
1.基于云計算的遠程教育平臺架構設計
云計算技術的出現為遠程教育的發展注入了新的活力,為遠程教育帶來了更高層次的變化,也為學習者獲取更好的教學支持服務提供了技術支撐。本文提出基于云計算的遠程教育平臺建設方案,其架構如圖2所示。從圖2可知,基于云計算的遠程教育平臺基本架構由物理資源池、基礎管理層、應用接口層和遠程教育應用層組成。它應包含從事遠程教育所必須的一切軟硬件計算資源,這些計算資源經過虛擬化后,向遠程教育機構、學生提供以租用計算資源為形式的服務。遠程教育云區別于其他云的關鍵技術在于遠程教育應用層,它體現遠程教育主要的業務邏輯,由一組經拓展的遠程教育程序組成。遠程教育應用層主要包括:(1)遠程教育管理程序。實現遠程教育教學和管理的業務,包含遠程教學平臺、教務管理系統、OA管理系統、作業管理系統、考試管理系統、虛擬實驗室等;(2)遠程教育應用程序。包含流媒體播放軟件、文檔閱讀軟件、在線交互程序、電子郵件等程序;(3)遠程教育中間件。遠程教育機構可以通過中間件系統快速開發出適合自己應用的遠程教育程序。構建基于云計算的遠程教育平臺,其優勢包括:(1)物理層方面:由于云服務提供商能提供跨平臺、運算能力強大、資源豐富統一的通信平臺,因此,無需購買本地服務器和網絡硬件設備,僅需投入少數管理終端及云接入設備即可。其次,因所有的服務都由云端提供,無需考慮服務器運行的可靠性、可用性、安全性、完整性,大大降低維護、升級等工作量,從而節省大量的人力、物力。(2)應用層方面:教師能夠輕松構建自己的個性化教學環境,促進學生高級思維能力和群體智慧發展,提高教育質量。通過網上視頻教學、實時課堂、在線作業、在線測評、虛擬實驗室、在線答疑等功能,為學生提供教學輔導。(3)資源建設方面:基于云計算的遠程教育平臺能夠充分發揮云計算的特點,統籌使用各地軟、硬件資源,提供強大的遠程教學能力和資源提供能力,各地遠程教育機構能夠統一部署資源,有效避免資源的重復建設。資源訪問者不需要知道資源位于何處,系統使用統一的資源列表提供最合理的服務,不再受地域、時間的限制。對于任意的一個資源訪問者,系統可以自動分析IP、確定路由,尋找離他最近的資源并建立連接。(4)客戶端:隨著移動互聯網的飛速發展,學習者可以通過配置各種標準瀏覽器的終端(如PC、iPAD、手機等)使用遠程教育云提供的各種資源和服務,師生之間能更加快捷地采用協同模式開展教學活動,真正做到泛在學習。
2.國內遠程教育云平臺建設模式
目前,國內遠程教育主要由電大系統、普通高校網院、遠程教育公共服務體系、遠程培訓機構等組成,其運作模式都是自成體系,各自為陣,很難統一。其缺點顯而易見,其一,造成軟硬件資源的極大浪費,重復建設情況嚴重。其二,由于地區、觀念、師資等因素差異導致教育教學平臺建設質量參差不齊,教育教學發展不均衡。其三,教育模式不能有效統一,學分不能互認,學分銀行建設很難有效推進。隨著國家開放大學的掛牌成立,建立終生教育的立交橋有望取得突破,而云計算技術作為催化劑可以加速這一趨勢的發展。中央電大校長楊志堅在2012年中國遠程教育大會上發表的《選擇適應與追求卓越》上提到:云計算越來越成為經濟發展過程中的一個必然選擇和趨勢,我們要去迎接、擁抱新技術,推進國家開放大學教育信息化建設,利用新技術改變現有的教育方式。中央電大作為我國遠程教育的領頭羊,其具有成為建設遠程教育云平臺的物質條件和內在動力。因此,筆者認為國內遠程教育云平臺建設,可以以政府為主導、國家開放大學具體實施、高校和教育培訓機構共同參與建設的方法進行。一方面,基于云計算技術建立的網絡支持環境可以作為一種基礎設施,供任何遠程教育辦學機構使用,實現了基礎設施即服務。另一方面,云計算中虛擬化、按需服務等概念使得原有各級電大系統的基礎設施都能充分利用,并與新增的基礎設施一起通過資源調度管理后對外集成服務。因此,可以建立國家級、分部級、學院級等多級網絡架構,在用戶邊緣采用內容緩存以減少網絡流量為用戶提供高可靠、高體驗的遠程教育服務。
四、結束語
一、混合學習的基本原理
遠程教育由于其教學模式的特點和受到其他人為的干擾,其中派生出許多因素影響了遠程教育質量的提高,例如:強調學生的自主學習,削弱教師的主導作用;注重教學內容的講授,輕視教學的整體跟蹤與評價;突出理論知識學習,淡化動手實踐環節;急于增加網絡課程數量,忽視構建教育資源的質量;沒有正確發揮技術的作用,放棄教學環境的營造;企圖以人機交互替代人際交流,放棄面對面教學的優勢等等。為了解決上述問題,混合學習理論提出的策略受到了人們的重視。
國外學者對于混合學習給出了各種定義和解釋。MichaelOrey從三種不同的角度和觀點來定義混合學習:從學習者的觀點看,混合學習是一種能力,指從所有可以得到的,并與自己以前的知識和學習風格相匹配的設備、工具、技術、媒體和教材中進行選擇,以適于自己達到教學目標;從教師和教學設計者的觀點看,混合學習是組織和分配所有可以得到的設備、工具、技術、媒體和教材,以達到教學目標,即使有些事情有可能交叉重疊;從教育管理者的觀點看,混合學習是盡可能經濟地組織和分配一些有價值的設備、工具、技術、媒體和教材,以達到教學目標,即使有些事情有可能交叉重疊。這些設備、工具、技術、媒體和教材包括了書籍、計算機、學習小組、教師、教室、虛擬教室、非傳統教室、教學指南等等。
HarviSingh和ChrisReed將混和學習描述為應用多種傳遞方法的學習計劃,其目的是使學習成果和學習計劃傳遞的成本實現最優化。他們將混和學習定義為:混和學習注重應用“恰當的”教學技術與“恰當的”個人學習風格相匹配,以便在“恰當的”時間將“恰當的”技能傳遞給“恰當的”人。在這個定義中包含了以下的原則:運用混和學習時應該首先考慮學習目標,而不是傳遞方法;為了滿足廣大受眾的需要,應當支持多種不同的個人學習風格;每個人都將不同的知識帶入學習體驗中;在許多情況下,最有效的學習策略就是即時、即需。
KayeThorne則認為混和學習是從e-learning發展而來的概念,它將在線學習與更多的傳統學習和開發方法混合起來。混和學習是學習過程中最合理和自然的進展,它為構建個別化需求的學習和開發所提出的調整提供了極好的解決方案。混和學習為整合由在線學習提供的創新和技術進步提供了機會,而這種在線學習則是具有傳統學習最優秀的交互性和參與性的。混和學習是通過智慧和教師一對一的交流得以支持和強化的。
我國教育發展過程和教育技術應用的實際有其相應的特點,特別是開展時間較短的遠程教育更是具有自己的特色,在其中實施的混合教育則應包含切合我國教育實際的意義,即混合學習形式上是在線學習與面對面學習的混合。其基本原理是:混合學習過程強調教師主導作用與學生主體地位的結合;混合學習研究的本質是對信息傳遞通道的研究;混合學習的關鍵是對媒體的選擇與組合混合學習是在對網絡學習反思的基礎上形成的重要理念。
具體地來說混合學習就是要把傳統學習方式的優勢和e-learning(即數字化或網絡化學習)的優勢結合起來;既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用,又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。只有將這二者結合起來,使二者優勢互補,才能獲得最佳的學習效果。
而概括起來混合學習是指對所有的教學要素進行優化選擇和組合,以達到教學目標。
混合學習的原理正是針對遠程教育的弱點而產生的,因此在遠程教育中采用混合學習的策略,則可有效提高其教學質量。
二、在遠程教育中實施混合學習策略的設計要點
在遠程教育中將其優勢與其他教學模式的優勢結合在一起,是實施混合學習的核心。在遠程教育中實施混合學習主要通過教學模式的混合、教學媒體的混合和教學環境的混合等3方面來實現。
1.教學模式的混合
教學模式是在一定的教學思想指導下,圍繞著教學活動中的某一主題,形成相對穩定的、系統化和理論化的教學范型。教學模式包含指導思想、主題、目標、教學程序、策略、內容、評價等要素。
通過對不同教學模式的特點對比,可以明確在遠程教育中將面對面教學模式的優勢結合進來的內容,其中師生間的交流、教師的主導作用、實踐經驗的建立及教學跟蹤與評價等是教學模式混合設計的重點。
2.教學媒體的混合
教學媒體是儲存和傳遞教學信息的載體。表2簡要對比了不同教學模式下所使用的各種教學媒體的特點。
通過不同教學模式下教學媒體的對比可以看出,遠程教育模式下的教學媒體具有明顯的優勢,但其弱點仍是明顯的,例如:缺乏師生人際間直接交流、教學內容表達的真實性仍不足、無法獲得實際的實踐經驗等,這些方面是教學媒體的混合設計時需解決的主要問題。除此之外,一些人為因素也影響了遠程教育模式下的教學媒體對教學內容的表達質量,例如:教學媒體的選用與教學內容不相適應、教學媒體開發質量不高、教學媒體缺乏不斷維護等,這些因素也應引起足夠重視。
3.教學環境的混合
教學環境是與人類教學活動相關的環境,是教學活動賴以存在的各種客觀條件的總合。其中包括師資水平、校風學風、道德品格、師生關系以及教學場所、教學設備、圖書資料等軟硬件環境。
遠程教育中名師上課、易于擴大教學規模、網上信息豐富等都是突出的優勢,但由于遠程教育中的學生長期處于網絡上的虛擬教室中,不利于通過師生交流培養優秀的道德品質和充分感受校園氛圍的熏陶。另外,遠程教育系統以外的網上信息良莠不齊,易對學生的成長產生不良影響。因此,上述因素也是進行教學環境的混合設計時應考慮的重點。
在遠程教育中實施混合學習策略時,應根據具體教學對象和相應的教學內容進行設計,避免目前遠程教育中只采用幾種固定的教學方式所帶來的弊端。
三、在遠程教育中實施混合學習策略的技術實現方法
在遠程教育中實施混合學習的策略時,很重要的一環是教師的面授、輔導和答疑以及學生實驗。然而由于遠程教育教學模式的固有特點,教師與學生面對面教學的機會是有限的,因此混合學習策略的實現主要采用在技術支持下融合面對面教學中的各種優勢的方法完成。表4是在遠程教育中實施混合學習策略的技術方案,這些技術方案是在目前條件下能夠實現的。
論文關鍵詞:網絡教育 遠程教育 輔導教師 職業技能
論文摘要:網絡技術的應用使遠程教育呈現與傳統教育不同的特點,這對身處遠程教育一線的楠導教師提出了更高的職業技能委求。北京交通大乎遠程與絕續教育學院通過幾年來的探索與嘗試,總結出職業技能的培養雷要綠合多種培訓形式,這是一項禽要長期開辰維護的工程,任何單一的扭期的培訓娜不及以潤足雷未,逐漸摸索出一套可以有效提高教師職業技能的培訓方案。本丈旨在向讀者介紹學院教師培訓的實成過程及枯果,并分析各種培訓方式的實際應用效果,錄終總結出經過乎院實踐臉證的籍合實跳常求的多元化培訓方案。
擁有一支合格優秀的教師隊伍是遠程教育教學質量保障的必要因素,然而受制于我國遠程教育專業人才培養供不應求等多種因素影響,建設遠程教育專職教師隊伍的愿望一直未能實現,目前遠程教師隊伍仍然以兼職教師為主。眾所周知,遠程教育是區別于傳統教育的不同的教育模式,技術的引進以及教與學的時空分離要求教師在教學過程中采用與傳統教育不同的方法與技巧,這對以兼職教師為主的遠程教師隊伍是一個嚴峻的考驗。遠程教育辦學機構要想建設高素質的遠程教師隊伍,目前最切實可行的辦法只能是對教師進行有針對性的培養。
北京交通大學遠程與繼續教育學院(以下簡稱“學院”)為了能夠使教師更加高效高質量地完成遠程教學任務,在實踐中進行了多種培訓嘗試,最終取得良好效果。
1、遠程教育中教師面臨的挑戰
要想使培訓更加有針對性,首先要分析輔導教師在遠程教學過程中遇到的主要挑戰。關于教師開展網絡教育面臨的挑戰的研究很多,結論主要集中在觀念因素、技術因素、教學因素、管理體制和政策因素、知識產權因素等。某調查中關于網絡教育可能面臨的挑戰,“教師們比較一致地認為,當前最為關注的是在線交流互動問題、教師投人時間問題、版權保護問題、在線績效考核問題、網絡教育人才缺乏問題和技術支持問題。”
通過多年的網絡教育實踐,學院發現,教師在工作中所表現出來的不足主要體現在在線交流互動方面。學院教師的工作職責主要包括:為學生講解重點難點、及時回答學生疑難問題,布置課后作業及作業點評、組織引導學生進行在線學習。通過嚴格的招聘把關,教師普遍在前三項工作中表現出優秀的勝任能力,唯最后一項工作普遍表現力不從心。學院進行的一次問卷調查中,教師普遍反映“組織引導學生進行在線學習”花費太多的心思和時間.另外,由于缺乏經驗,他們也普遍不了解引導方法。
教師組織引導不到位導致學生在線學習受挫,表現為過于依賴面授課和實時輔導課。學院為了進一步保證遠程教學質量,將提高教師的遠程教學職業技能列為工作重點,探索并嘗試多種培訓方法。
2、遠程教學職業技能培養的嘗試
近幾年來,學院積極嘗試各種培訓方法,主要培訓活動如下表1所示。
2 .1遠程教學理論的在線培訓
遠程教學職業技能培養的最終目的,是培養教師的組織引導能力;而組織引導能力培養的首要任務,是端正教師對現代遠程教育的教育觀念。
基于網絡的在線視頻培訓以其受眾面廣的特性,非常適合遠程教育早期對教師進行掃盲教育。在學院剛剛開始應用網絡進行教學的2005年和2006年,由于社會環境中遠程教育應用較少,教師對遠程教育了解普遍較少。因此,學院針對全體輔導老師開展了兩次大型的在職培訓,分為初級和高級。首先進行了一輪主題為《如何成為成功的遠程教育輔導教師》的掃盲培訓,包括什么是遠程教育,遠程教育中教與學的關系,學生對輔導教師的要求等內容。在掃盲培訓的基礎上,學院又開展主題為《如何有效地促進遠程學習》的高級培訓,包括如何幫助學生有效學習,如何撰寫學習指導書,如何組織學習活動等內容。
隨著遠程教育在社會中應用日益增多,以及在遠程教學過程中的經驗積累,教師對遠程教育的認識也逐漸深刻。遠程教育理論知識的掃盲教育逐漸調整為對新教育的人職培訓。學院把對教師的遠程教育理論知識常規化,要求每位教師必須接受入職培訓,培訓內容包括遠程教育與傳統教育的區別,遠程教育中教師角色地位的轉變,遠程教育成人學習者的特點,遠程教育中組織引導的方法。培訓以專家講座為主,采用遠程在線培訓形式。在培訓知識的同時,還可以幫助教師適應遠程在線學習環境。
經過培訓,教師普遍了解遠程教育的特殊性以及教師地位的轉變,表現為積極主動回答學生問題,及時關注網絡信息。但是改變僅是對原有工作的表面的淺層次的改進,而原本較為困難的組織引導工作仍舊未有很大改變。究其原因,是由于理論講解善于給出指導思想,并不能給出具體的策略和方法。這就導致教師在實踐中仍需要自己努力將知識進行轉化,這對于遠程教學經驗缺乏又同時為兼職身份的教師而言顯然存在很大難度。
2 .2一對一輔導
就像學校教育的串講與答疑一樣,遠程教育教師培訓中存在這樣的對應關系。理論培訓重點是幫助教師轉變觀念,然而面向大眾的內容對于深人的具體的問題效果不佳,必須要有靈活及時的答疑輔導才能全面解決教師遇到的具體問題。因此學院開設輔導熱線,由經驗豐富的教學管理人員與輔導教師一對一電話溝通或是面談,解決教師的具體問題,從思想上徹底掃盲。
一對一輔導的次數與內容根據實際情況而定,因人而宜,剛開始起步時比例較大,大約一學期輔導40名教師,達到教師總數的66%。隨著教師水平的提高,現在大約占到15%,同時以電話和短信聯系作補充。培訓內容根據教師的個人情況側重點不同,主要是兩個內容:(1)每學期教學輔導任務的布置、教材發放:平臺的操作與使用;各項輔導工作要求。(2)對輔導監督與考核過程中發現許多普遍存在的問題的強調,例如教師在論壇中如何更好地回復學生的提問,論壇板塊如何合理組織,導學材料的編寫規范問題等。
2 .3全程協助指導
能力的培養僅靠知識講解見效甚微,必須通過實踐探索,才能真正掌握。為幫助教師盡快將所學理論知識轉化到遠程教學中,學院不惜指派專門的支持人員開展試點工作,支持人員全程協助試點課程的教師完成整個學期的教學任務。
在教學過程中,教師主要負責教學內容的傳授,支持人員協助教師完成組織引導活動設計及活動安排。通過一學期的教學實踐,教師可以熟悉整個工作流程。從具體的實踐中,了解在一學期的各個階段如何給予學生指導,給予學生什么樣的指導等。例如學期初,教師在支持人員的協助下在教學平臺開展互動交流活動,組織學生進行自我介紹;開展制訂學習計劃活動,并且對學生提交的學生計劃進行點評;在學期中,教師分階段本門課程的導學材料,提供參考資料,督促學生學習;個別學科還存在支持人員協助下組織學生開展小組學習活動。
2008年學院嘗試了一輪全程協助指導,輔導科目為“大學英語”。學生反映非常好,至今課程結束已經半年時間,學員仍然在平臺中回帖與輔導教師溝通。
經過一學期的努力,試點課程取得了良好的效果,表現為學生在平臺中的發言回復明顯高于其他課程,課程評價中學生滿意度明顯較高,學生與教師間的關系更加密切,課程結束之后半年內仍然有不少學生到論壇與教師交流。然而,試點課程的推廣需要很多具有遠程教育專業素質的支持人員,所耗費的人力是學院現有條件所無法承受的。
2 .4制定工作規范
為推廣試點效果,學院將試點所取得的良好效果制定形成工作規范。為此,學院成立專門的項目組,總結分析試點課程中的工作文檔,將試點過程取得良好效果的做法總結到工作規范中,要求每位教師在以后的工作嚴格執行。例如要求每位教師在學期初必須與學生開展在線交流活動,活動形式包括自我介紹和制定學習計劃。
工作規范制定實行之后,教學平臺中每門課程的教學較之以往明顯更加標準化和統一化。然而,教師對于規范中的要求怨聲載道,普遍反映存在難度,規范中要求的工作完成的質量和數量普遍不達標。學院通過調查了解到,多數教師沒有經過試點過程,僅通過理論培訓直接按規范執行,確實存在一些困難,因此還需要為教師提供更為具體的指導手冊。
2 .5編制教師手冊
編制教師手冊的目的是把遠程教學相關的工作流程具體化。教師手冊可謂是教師在遠程教學工作中的技巧寶典,里面包含教師從入職到離職,從學期開始到學期結束整個過程所需要做的所有工作的詳細說明,井且提供大量的案例作為支撐。有了教師手冊,教師遇到任何問題都可以在手冊中找到答案;即使找不到具體的解決方案,也肯定可以找到請求幫助的電話,這樣教師便可以按照手冊中的指示獨立高質量地完成教學任務。
為使教師教學工作盡量與學生學習協調同步進行,學院在編寫教師手冊的同時,還配套完成了針對學生網絡學習情況的問卷調查。通過問卷調查,學院了解到學生在線學習的習慣與困難,相應地教師手冊中進行協調。例如調查得出學生上網學習的主要時間段為周末白天比較集中,教師手冊中便建議教師盡量選擇在周末白天在線工作。目前教師手冊已經發放到全國各地的學習中心進行試運行,教師與學習中心普遍反映實用有效。
3、結語
教師遠程教學能力的培養需要綜合多種培訓形式,這是一項需要長期開展維護的工程,任何單一的短期的培訓都不足以滿足需求。目前學院采用多元化的培訓方案保障教師遠程教學技能的培養與提高。(見圖1)
通過摸索,學院總結出要培養教師的遠程教學技能,需要解決三方面問題,一是提高教師對遠程教育理論知識的掌握水平。教師要充分認識到遠程教學環境中教與學時空分離所帶來的各種教學問題,認識到遠程學習者工學沖突的各種矛盾,認識到學習者對于應用性知識的渴求。二是要幫助教師充分熟悉教學平臺。教學平臺開發了豐富的功能支持教師教學,例如名師答疑區的題庫可以將共同的問題集中處理,論壇功能支持教師根據課程需要自建板塊等;三是最重要的,是將學院多年積累的教學經驗傳授給教師,幫助教師掌握遠程教學中需要的方法與技巧,例如教師如何幫助學員緩解工學壓力,新學期開始時教師如何有效地引起學員注意,論壇中教師如何有效回答學員提問等。其中第三項是最高效快捷的,也是需要多年積累才能實現的。
【關鍵詞】虛擬實驗室 Labview 網絡
【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)09(b)-0044-01
1 研究背景
實驗教學是許多專業必須進行的一項教學活動,而掌握測量儀器和設備的操作使用方法是每個學生進行科學實驗基本前提。傳統的實驗教學方法是學生在教師的指導下進行實驗操作,此法工作量大故而教師很難對所有學生進行全面指導,既影響教學效果又容易造成儀器損壞。
虛擬實驗室能借助于現代化信息技術可有效地擴大辦學規模,通過網絡技術為廣大用戶提供先進的虛擬實驗平臺,使得用戶接觸到以前根本不可能接觸到的儀器設備,更方便、更直接地接受先進的實驗教學,進行個性化的選擇學習。
現代遠程教育以網絡的開放性、廣泛性和靈活性吸引著社會上越來越多的受教育者,給學校的教學、工作方式帶來了巨大的變化。網上現代遠程教育就是利用計算機網絡技術和計算機多媒體技術,在網絡上通過電子教室、電子白板等手段,使學生和教師可以在異地進行的新型教學模式。
將虛擬儀器技術與計算機虛擬實驗、網絡虛擬現實相結合,則可以開展網上教學和遠程實驗,實現教學手段現代化。基于虛擬儀器的遠程實驗教學平臺是現代多媒體教學與網絡技術相結合的產物。在現有的高等教育條件下,采用網上現代遠程教育形式,擴大高校教學資源的覆蓋面,可以有效地緩解我國教育資源的不足與信息化時代巨大的社會教育需求之間的矛盾。
2 所解決的主要問題
“實驗先于理論,實驗是科技之母。”可以說,沒有實驗就沒有現代科學技術,忽視實驗教學就難以培養出高素質人才。本課題針對高校學生教學管理的實際情況,研究開發基于虛擬儀器的遠程實驗教學系統,使教學工作實現科學化與規范化、信息化與自動化,提升辦公效率,提高教育質量。
遠程教育平臺可以充分利用LabVIEW的強大的網絡通訊功能,采用遠程控制技術,開發虛擬實驗教學系統中的各種虛擬儀器,并利用該教學系統進行遠程電工電子類實驗的教學。
3 國內同一研究領域的現狀與趨勢
我國的高等學校中,教學、科研需要大量的測量分析儀器設備,特別是電子類實驗教學,每種儀器都必須配置多套,而且有的儀器設備價格昂貴,因此儀器設備所需投資巨大,一般學校很難滿足,造成許多學校儀器設備缺乏和過時陳舊等現象,嚴重影響教學科研。
傳統儀器下的高校實驗教學,已嚴重滯后于信息時代和工程實際的需要。其根本原因在于實驗教學內容依附于課程設立,基本處于割裂狀態,儀器設備不可能實現資源共享,在科學技術以摩爾定律發展的今天,高校不可能支付巨額的儀器設備更新資金,而且現代化生產要求電子儀器品種多、功能強、精度高、自動化程度高,而且要求測試速度快、實時性好、具有良好的人機界面。
隨著信息通信技術的發展和互聯網的廣泛應用,教育管理智能化、規范化、集成化已經成為一種勢在必行的趨勢。
4 理論價值、實踐意義和創新性
基于虛擬技術的虛擬實驗是我國普通高校和遠程高等教育實驗教學中易于構建、可以推廣的模式。在遠程教育的環境中,通過操作虛擬儀器可以替代真實儀器的操作,并顯示直觀的實驗結果,從而在網絡中建立一個虛擬的實驗環境,同樣使學生能夠“身臨其境”的進行“實際”操作和觀察實驗現象,實現實驗教學遠程化,彌補現行實驗教學中實驗教學儀器的不足;通過本平臺,還可以與異地學習者進行交流與合作。這對現代遠程教育具有十分重要的意義。
將虛擬儀器技術和計算機模擬仿真技術結合起來,通過數據交換共享結合起來建成虛擬仿真實驗室,對一些科學現象和規律進行仿真實驗,能夠代替部分實際實驗項目,供教師和學生進行教學與研究;另外,還可利用計算機模擬仿真軟件對硬件實驗進行模擬仿真,仿真的結果通過虛擬儀器系統進行觀察、分析、處理。由于仿真軟件和虛擬儀器均具有人機交互能力,因此,這個虛擬的交互式仿真能創造一種近乎進行真實實驗的感覺。
目前,遠程教學的內容主要是文字、音視頻,而遠程實驗教學的實現是公認的難題。利用Internet資源和技術,如ASP(Active Server Pages,動態服務器主頁)、Socket(套接字)等,將Internet與虛擬儀器技術結合起來,構建起遠程虛擬實驗室,可以為遠程教育中實驗教學提供一種全新的解決方案。
5 思路設計(技術路線)
虛擬儀器的主要功能大多是由軟件來體現的。我們可以利用虛擬儀器的軟件開發平臺――NI公司(美國國家儀器公司)的LabVIEW 8.5所提供的圖形化、交互式的編程設計環境,利用網絡環境,由鼠標和鍵盤操作虛擬化儀器界面(如同操作傳統的電子測量儀器一樣)。使用該平臺學生可以實現遠程的實驗教學;同時,利用LabVIEW,學生還可以自己定義、設計儀器系統,以滿足不同的要求。
針對本遠程實驗教學平臺,開展本項研究的技術思路如下:
(1)技術準備。進一步確定方案;搜集、消化國內外虛擬儀器在遠程教育中的成功經驗和相關技術資料,為下一步的理論分析作好準備;
(2)理論研究。根據所確定方案確定各實驗模塊的具體功能;
(3)聯網試驗。將各實驗模塊到網上,并調試其功能;
(4)調試階段。進一步完善試驗平臺功。
作者:伍尤發 余新科 吳榜中
論文關鍵詞:網絡教育平臺 需求分析 技術方案 J2EE
論文摘要:網絡教育平臺是開展現代遠程教育的支撐核心。本文對網絡教育平臺的業務需求進行了分析,并對網絡教育平臺的設計開發原則,開發模式等問題進行了研究和探討。
1 網絡教育平臺簡述
網絡教育是建立在現代通訊技術基礎上的新型教育方式,與傳統教育模式存在很大的區別,在國內網絡教育剛起步之時沒有以往經驗可借鑒,往往都是借鑒傳統教育的管理模式,作為支撐教育服務運營的網絡教育平臺系統應在實踐中不斷完善,以適應網絡教育的發展。網絡教育平臺系統在數據安全、服務靈活、系統性能、系統擴展性等方面都應有較高的要求。為使平臺具有更強大的生命力,建立新平臺的主導思想要立足于網網絡教育目前業務需求,同時也要關注國內、國際上在網絡教育上的發展。
2 平臺框架
整個網絡教育平臺由教育支撐平臺和教育實施平臺兩部分組成。其中教育支撐平臺的主要職能是管理和服務,教育實施平臺的主要職能是實現整個教學過程。
教育支撐平臺由8個子系統構成:公共信息系統、招生錄取系統、學生信息系統、教師信息系統、教務考務系統、費用管理系統、學習中心管理系統和平臺維護系統構成。提供了從招生、入學、在校及畢業后的一整套教學教務管理方案,通過公共信息系統可以對外公共信息,招生系統可以實現網上報名、考試、錄取等環節。學生、教師信息系統用于管理和查詢有關人員的相關信息。教務考務系統是實現整個教學管理過程的關鍵部分,提供教學組織、過程管理與監督等方面的準確信息。在費用管理中,應提供兩套學費管理方案:按學分收費和不按學分收費。通過學習中心管理系統可以監督和引導學習中心的運作,提高服務功能。平臺維護系統用于保證數據庫的數據完整可靠以及對各種用戶的管理,并提供管理各子系統的功能。
教育實施平臺由8個子系統構成:教育資源管理系統、網上教學系統、網上監督系統、網上輔導系統、網上作業系統、網上答疑系統、網上學習交流系統和網上考試、測驗系統。提供了通過網絡實現教學、自學、討論、輔導、測驗和考試等所有的教學職能。并提供多種的教學環境和教學方式以適應不同學習群體的學習需要,可以將多媒體教室正在講解的內容通過網絡或衛星傳送到其他教學點,學員也可以通過這種直播的方式實時地進行學習,營造一種身臨其境地學習環境;也可以通過點播的方式重播課堂教學過程或者優秀課件,從而達到實時上課的教學效果。并通過各種學習環境收集學生的學習行為、分析學生的學習狀態、給出對不同學生的學習建議。
3 平臺規模
若網絡教育學院現有在校約15000學生,同時滿足其在線選課,師生信息查詢的需求。學生人數規模較大,而選課、課件點播、成績查詢及教務查詢等系統相對在開學初、學期末等時期使用較集中,有較強的突發性。
為了估算一個系統負載情況,我們可以按較大規模的方案進行如下的估算。在這個環境里,下表說明了我們假設的系統的一些特征,表1。
在Oracle MIS系統中通常用以上特征代表了一個用戶的典型情況;從實用角度考慮我們在采用時可側重稍大一點的值。
根據以上的估算,建議對系統的主機服務器作以下配置,表2。
4 性能要求
為保證系統良好的響應能力,根據在多年應用的經驗,大型的數據庫系統應達到以下設計目標:最大支持1000-2000在線用戶網上查詢,系統應不會有明顯的減慢;系統在滿負載情況下,應能保證所有數據操作的一致性;
可靠性要求:教育平臺本身的可靠性主要基于兩個方面,其一是整個系統結構的可靠性,其二是軟件本身的可靠性。為保證系統結構的可靠性,需選擇穩定可靠的硬件系統和成熟、應用豐富的操作系統。
5 技術解決方案
(1)所選擇的服務器系統最好采用高檔小型機系統,亦可考慮使用高檔的PC服務器。其主要部件如CPU,內存,主板等應支持冗余結構和ECC錯誤校驗功能;其存儲系統、電源、風扇系統應支持冗余結構和熱交換(Hot Swap)功能。從長遠的考慮,主機系統甚至還應支持HA高可靠性結構和Cluster集群結構。
(2)作為網絡教育平臺中心的數據庫服務器,必須具備高可靠性,高處理能力。未來系統采用的教育平臺軟件將采用Oracle數據庫管理系統作為數據庫平臺。
(3)所選擇的操作系統建議采用目前應用較廣,應用軟件較多的Unix系統,可以根據硬件的最終定論,確定符合硬件的Unix系統。在確保有效投資及滿足實際需求需要的情況下,建議采用的單機加存儲的方式,并對硬盤數據做RAID5數據備份,對日常重要數據根據具體策略,進行重要業務信息數據的安全備份,WEB服務器通過負載均衡方式,提高整個網絡教育平臺的可靠性。
(4)采用基于J2EE標準的三層B/S結構
系統采用B/W/D結構,目前業界有兩種提供三層B/S架構的主流方案,一種是Sun提出的J2EE標準,另外一種是微軟提出的.NET平臺。這兩種方法都各有千秋,性能難分伯仲。為了便于用戶使用,提高系統的開放性和可擴展性,加強系統的可移植性及可維護性,結合網絡教學管理系統的要求,考察現有基礎和網絡系統資源情況,擴大網絡教學管理的應用范圍,建設一個適應各類網絡教育學院典型功能的網絡教學管理系統,綜合考慮選擇Sun的J2EE標準來作為開發平臺的基礎。JAVA語言作為一種跨平臺的簡單易用的、面向對象的編程語言具有很多優點,使程序“一次編寫,跨平臺運行”。為了增強java在服務器端的應用,推出了完整的開發平臺:java平臺企業版J2EE。J2EE平臺的主要目標是提供一個平臺無關、可移植、多用戶、安全和標準的企業級JAVA服務器端部署平臺。
6 結語
應該看到,目前水平的現代遠程教育平臺還存在著許多有待解決和完善的問題。基于傳統的教學理念建立起來的教育支撐服務體系還不能為學生提供智能化、個性化服務,不能對學習過程中的不確定性加以有效管理。建設和完善現代遠程教育平臺,需要我們運用以學生為本的現代遠程教育理念,建立健全以學生為中心,由服務、資源、輔導、評價等子系統構成的標準化、個性化、開放靈活的智能型學習支持服務系統,探索現代遠程教育平臺的特點和運行機制,不斷研究和實踐,不斷提高遠程教學的技術實現能力,才能使遠程教育平臺集“網上教學、網上服務、網上管理、網上辦公”等多種功能與一身,最終將信息化建設引入到教學、管理等各個環節中去。
參考文獻
[1] 王斌,楊宗凱,吳砥.基于J2EE平臺的教育資源注冊及檢索系統.計算機應用研究,2004.