遠程教育管理系統的設計與實現

摘要:系統利用ASP. NET、Windows Media Service、SQL Server等開發工具，設計并開發了一個小型的遠程教育系統，首先簡要介紹系統框架設計，然后闡述系統功能模塊設計，最后重點介紹了視頻點播模塊設計與實現。

關鍵詞:遠程教育;WEB服務器;流媒體

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)11-2665-02

The Design and Implementation of Distance Education Management System

GAO Shi-chao

(Office of Academic Affairs， Guangxi International Business Vocational College， Nanning 530007， China)

Abstract: The paper elaborates the design and implementation of distance education management system， which applies some developing tools such as ASP.NET， Windows Media Service， SQL Server，etc.The framework of the system was discussed firstly，module design is followed.Finally，This paper focus on introducing the design and implementation of VOD.

Key words: distance education; WEB server; streaming media

隨著網絡進入校園和網絡條件的日益改善，我國的教育行業現代化也在跨越式的發展，基于Internet的計算機遠程教學作為一種全新的教學手段，越來越受到人們的關注，遠程教學是指利用網絡通信技術和多媒體技術，在網絡環境下開展的教學活動，具有傳統教學模式所無可比擬的優點，它創造了一種全新的教學模式，打破了傳統教學模式在時間、空間上的限制，采用了先進的教學手段和教學方法，大大提高了教學效率和教學效果，使教學活動上了一個新臺階。

1 系統框架

本系統采用三層B/S體系結構(如圖1所示)，由運行ASP.NET的Web服務器、客戶端瀏覽器、SQL server數據庫服務器及流媒體服務器組成。在B/S體系中，用戶端通過IE瀏覽器向分布在Internet上的WEB服務器發出服務請求，它只負責顯示部分，極大的簡化了客戶端的工作量;而對應用程序的執行、流媒體文件的播放，數據庫的訪問都將由服務器端來承擔，這種B/S三層結構，層與層之間相互獨立，任何一層的改變都不會影響其它層的功能，系統改進優化也變得容易。其中，客戶端對象為學生、教師和管理員，客戶端只需一個標準瀏覽器IE，通過HTTP便可訪問遠程教育的WEB網;WEB服務器主要是提供網頁的瀏覽，它從數據庫服務器中選取相關信息通過ASP生成動態網頁供用戶使用;數據庫服務器主要是用來存放用戶信息，教學資料信息、院系信息和上傳下載文件的相關信息等;流媒體服務器用于流媒體數據的存儲和發布。

2 系統功能設計

針對上述的需求分析，本遠程教育管理系統主要采用ASP.Net、HTML、SQL Server數據庫和VBScript等技術和工具實現，系統是由多個子系統組合構成的(如圖2所示)，其中一個為基礎數據管理子系統，處理一些基本數據，包括用戶管理、上傳文件、計費管理等等，其他為功能子系統。各功能子系統是針對某項教學管理工作而設計的，可以獨立運行，也可與其他功能子系統協同工作，適應數據共享與數據流轉。

1)教學資源庫:支持各種媒體格式(包括RM、SWF、CSF、SMIL等)、提供多種查詢模式、具備上傳、下載、在線瀏覽等功能的多媒體資源庫;同時管理員可通過后臺系統對相關資源進行添加、刪除、修改等維護操作，維護時不應影響其他用戶的正常使用。

2)課件制作:教師在網絡環境下可以制作出即時生成的課件，課件內容包括動畫，視頻，圖片，音頻，幾何畫板，文本，表格等，并且根據需要可以隨時修改、保存，其功能類似并優于PPT。

3)課堂實況:其具體功能要求通過屏幕抓取、同步實時錄像、鼠標軌跡捕捉的有機結合，將教師講課的影象以及教師使用課件的情形真實記錄下來，以便學生在線瀏覽時再現課堂真實情形。

4)在線點播:實現教師授課時的語音、影像、幻燈片屏幕三路媒體流信息同步在瀏覽器端顯示，學生可以隨時隨地通過網絡點播，比如可以選擇名師講授，課堂實況等，并且能實現對整個播放過程的控制。

5)在線交流與BBS論壇:提供一個類似QQ的在線交流工具，可以讓登陸本系統的用戶實時交流，支持電子白板，具有 BBS論壇功能，通過此平臺師生之間能較好的交流，學生的反饋信息能及時傳達給任課教師，便于教師了解學生的薄弱環節，并有針對性地對教學內容進行動態的調整。

6)在線測試:分為綜合測試、單元測試和期末考試兩部分，測試時，系統隨機產生試題，每套試題由單選題與多選題組成，考試時間一到，系統自動交卷、改卷和輸出考試成績，并記錄成績，供老師和學生查詢;同時把錯題的正確答案顯示以供學生學習改正。

7)課件上傳下載:教師可以把教學課件、教案、案例資料上傳到服務器，由于課件的種類比較多， PPT、Word、flash、視頻、錄音等各種類型，對于PPT和Word文件，利用直接在頁面打開顯示，而對于flash、視頻、錄音則需要專門的播放器來打開，對于課件提供下載功能。

8)用戶管理:提供用戶注冊功能，防止非法身份使用系統資源，登陸后顯示用戶個人信息資料，實時記錄用戶在本系統中的使用情況，并及時將各項信息反饋給用戶，根據角色給予相應的訪問資料權限。

3 視頻點播模塊設計與實現

由于篇幅有限，這里僅選取實現難度最大的視頻點播模塊加以分析。視頻點播以Internet網為傳輸平臺，由三部分構成:內嵌客戶端瀏覽器的媒體播放器、流媒體服務器、媒體文件制作工具，主要包括媒體編碼器， ASF文件制作工具和ASF文件管理工具。

視頻點播流程:學生進入視頻點播頁面中，點擊該頁面的可點播的教學視頻的超鏈接，同時，也可以通過查詢檢索的方式獲得視頻的超鏈接;IE瀏覽器向Web服務器發出視頻請求，Web服務器響應用戶的請求，在數據庫中檢索符合條件的信息，并將這些信息返回給客戶端瀏覽器，瀏覽器根據返回的教學視頻的URL，向流媒體服務器發出請求，流媒體服務器獲取傳送過來的節目請求，檢查該請求是否正確，若不正確，則給出出錯的提示，反之，即讀取存儲器上的視頻文件，并以RTSP流式傳輸給客戶端，最后瀏覽器調用內嵌在HTML頁面的媒體播放器接收并播放教學視頻文件，并保障教學視頻的實時傳送。

1)WEB服務器配置

系統采用ASP.NET技術來管理視頻課件信息，生成動態頁面讓學生瀏覽、點播、觀看視頻課件。ASP運行的基礎是Windows Web服務器 IIS，使用版本是 IIS 6.0，安裝在 Windows XP操作系統中。WEB服務器主要是提供網頁的瀏覽，它從數據庫服務器中選取相關信息通過ASP生成動態網頁提供給點播用戶使用。

2)流媒體服務器配置

流媒體在播放前不是完全下載整個文件，而是把開始部分內容存入內存，數據流是隨時傳送隨時播放。本流媒體服務器使用 Microsoft windows 2003 Server自帶組件WindowsMedia Service 實現流媒體服務，Windows Media Services采用最新壓縮技術，能夠提供最高質量的音頻、視頻的播放效果，具有在窄帶上傳輸高品質畫面的能力。使用前，先在WindowsMedia Service服務器中啟用Windows Media Program Service、Windows Media Uncast Service、Windows Media Station Service、Windows Media Monitor Service;在開始傳輸內容之前，再啟動Windows Media管理器，對Windows Media Services服務器進行設置，添加并配置發布點，然后設置發布內容;最后配置Windows Media服務器組件使用HTTP流式傳輸。

3)數據庫結構設計

數據庫是信息管理系統的核心，系統采用SQL Server 2008作為數據庫工具，系統中所有的信息都存儲于數據庫中，在ASP.NET頁面中通過ADO.NET于數據庫連接，完成Web服務器發來的數據庫操作指令，包括對存儲的節目信息和用戶信息進行查詢和增刪改等操作。

點播系統中學生可點播的視頻鏈接信息需要使用數據庫存儲，點播模塊中主要使用視頻信息表記錄視頻的基本信息。

其中，視頻信息表=ID+視頻名稱+所屬課程+教師編號+所屬教研室+URL地址+視頻圖片+文件大小+上傳時間+瀏覽次數+內容簡介，課件信息表=ID+課件名稱+所屬課程+教師編號+所屬教研室+課件類型+容簡介+關鍵詞+URL地址+文件大小+上傳時間等，觀看記錄表=編號+片名+用戶名+用戶IP+觀看時間+觀看次數+觀看方式，視頻地址表=編號+IP地址+URL地址。

4)學生登錄遠程教育系統并進入視頻點播頁面后，可以向WEB服務器請求特定視頻數據流的播放，學生可自行選擇學習內容，視頻播放開始后可以使用播放器來控制開始、暫停、前進和后退等播放過程。播放功能的實現使用了ActiveX控件技術，Window Media Player控件能通過HTTP協議接收Internet并顯示.ASF視頻文件，本模塊需要實現在視頻播放時，教師音頻流、視頻流和屏幕流三路媒體流能同步展現給點播用戶，再現課堂實況，增加親臨課堂的氣氛。

4 結束語

本系統基于Web運行平臺，采用SQL Server作為后臺數據庫，使用ASP.NET Web應用程序開發技術和ADO.NET數據庫訪問技術，設計與實現了一種遠程教學系統，實現遠程實時互動式教學、異地實時授課、語音文字答疑等功能，在Internet下，實現足不出戶，手把手的遠程家教輔導，可以廣泛應用于應用在學校、企業、事業單位、軍隊等的遠程教學。

參考文獻:

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