小處著眼 整體架構 逐步優化 服務教學

蘆斌

● 源起：低姿做起，逐步規劃

如今，電子書包已成為一個熱門話題，周圍的電子書包層出不窮，但真正用于實際的卻不多，很多“電子書包”被商家的利益歪曲，無形中扭曲了“電子書包”的功能。為了避免出現宏觀規劃過大、過空、脫離實際的教學現象，所以我區做該電子書包項目時，是抱著“平民化”的姿態，從小處著眼，以某一學科——信息技術學科作為實體內容，從實際教學應用著手，先確定核心電子課本的功能，再根據教學實際需求逐步規劃體系框架，在課本成形的基礎上提出了動態教學數據的要求，于是便逐步有了多平臺服務支持、數據動態更新的整體架構方案，在實際的教學應用中，不斷優化體系架構以及各功能模塊。接下來就與大家分享一下我區電子書包具體架構的實施過程。

● 實施：聚沙成塔，步步優化

1.“實”的開始——以實際教學需求為核心，逐步完善平臺體系建設

在研發設計初期，確定了課程管理平臺的架設需求，只有與電子課本教材體系同步，服務平臺才能在教學中發揮作用，并在此基礎上逐步形成了兩條主線的開發模式，一條是課程平臺，另一條是電子課本，以及兩者的優化協同，方便實際教學使用的總體設計思路。

談到課程平臺，不難讓人想到CMS，在功能結構上體現了現代教育技術理念，更加注重教師資源活動的個性化需求，更加便于師生、生生之間的互動、協作和交流。但這些大型的、“企業化”的網絡課程管理平臺，在實際教學中師生使用存在著許多的不適應性，一是學生對課程平臺的登錄方式不習慣而且登錄后在課程系統與電子書包間切換會造成許多不便；二是由于操作界面設計考慮比較成人化，雖說功能比較完善，但就學生而言過于繁雜。同時，課程平臺作為電子書包的一部分內容，不能完全實行拿來主義。

針對這些情況，我們開發小組對實際教學的需求進行了分析，既需要課程管理的體系，又要簡化登錄界面，快速讀取資源數據。因此制定了以課程平臺為主體服務架構，以主題劃分的結構作為同步基礎，以主題單元內的資源、活動索引數據作為教師自主的課程拓展資源，并且在客戶端連接網絡后同步地加載到本地的“教學資源”、“教學活動”兩大教學服務模塊。作為教師仍然可以利用課程管理平臺方便地調整資源、規劃課程、設計課堂活動，作為學生可以實時地與教師同步實現教學資源的一致性，作為電子書包的核心教學內容，課程平臺既有標準化的電子課本作為基礎，又有教師個性化的教學支持作為拓展。

2.“云”的啟發——以云技術云理念為引導，打造符合教學實際的服務架構

學生考勤是電子書包一個重要的功能模塊，但開發初期作為唯一平臺的課程管理系統的用戶登錄方式相對簡單，而且對于用戶登錄數據的統計也不清晰，要修改系統數據庫結構會牽連過大。開發小組在“云”理念的啟發下，提出了用多平臺“云”架構的方式來實現，不拘泥于一個服務平臺，盡最優化的服務方案來提供對電子書包的支持，同時開發小組單獨設置了一個“教學管理平臺”用于學生考勤登錄、課堂實時討論以及一些臨時數據的中轉。另外，在課堂實際運用過程中，我們發現在學生上傳大數據作業或作品時會出現擁塞或緩慢現象，因此我們將課堂實時的作品數據匯總服務放置到了教室局域網中作為第三類服務平臺——“即時上傳平臺”。這三類平臺的設置是考慮到了實際教學需求后進行的劃分架設，如圖1所示從左至右服務的響應速率、通訊要求越來越高。

多平臺的系統體系雖滿足了不同的教學需求，但給使用者也帶來了麻煩，就是多平臺的登錄，為了用戶使用更為方便，我們采用了“單點登錄”技術，讓用戶通過一次登錄實現對多個平臺的驗證提交。隨著云服務、云架構的不斷完善強大，學生手中的電子書包也變得更豐富多彩，逐步成為“云”端的一抹亮色。

3.“流”的優化——以新技術新平臺為依托，提高服務體系的整體性能

如果說多平臺“云”服務給了平江版電子書包的靈魂，那么Ajax、NGINX就是銜接我們電子書包外殼與靈魂的高速“流”，從asp到.net再到Ajax，我們開發小組對系統的通訊作了諸多調試，目的是讓電子書包中的服務通訊數據能更為平滑地過渡到師生端界面。電子書包的研發過程中，新技術的融匯應用是必不可少的，通過研究比較，Ajax技術加載時間少，數據精簡，且通訊中斷不會報錯，通過定制Ajax與課程服務平臺進行數據同步，實現了高效加載，讓服務數據自然融入電子書包，師生完全沒有使用外部資源的感覺。另一股高速“流”就是NGINX，作為新興的Web服務技術，它的系統效率、客戶提交數據處理速度均遠高于IIs、apache。因此，為了讓服務端能提供更高效的“流”，讓電子書包在大規模應用的情況下仍保持穩定狀態，我們對Web服務的架構進行了NGINX化的改建，形成了“centos系統+NGINX+PHP組件”的整體方案。在正式的實驗課程中，在兩班學生同時訪問的情況下，系統依然能保證正常訪問。新技術的引入，關鍵技術的優化，幫助我們不斷提升了電子書包的性能，也為今后的大規模推廣、應用提供了經驗借鑒，提供了基礎保障。

4.“底”的革新——以開放的功能需求為目標，徹底改換全系統平臺架構

在第一版電子書包中根據初期功能分析搭建了一個功能相似的雛形架構（如圖2），功能上初步滿足了設計要求，但課本、服務支持、學具等都融為一體，缺少分割，不適于批量開發或模塊修改，且制作成本較高。另外一個關鍵問題是開發基于的平臺是以Windows系統下的軟件功能為主體，這樣會導致移植性較差，不利于推廣。針對上述問題，在新版的客戶端開發設計時，改變了基礎的開發平臺，以往思路總定格在某個操作系統作為平臺基礎進行整體搭建，這樣就被操作系統本身給局限了，對此我們開發小組大膽提出了以Web平臺作為基礎的總體設計方案（如圖3），在Web基礎平臺上電子課本的加載形式靈活開放，HTMl5、PDF、SWF等都可用于課本制作，在Web環境中與服務器通訊也更為方便，Web作為計算機發展到現在還能長久不衰的一種媒體形態，正被越來越多的各類終端所接受，以后不管孩子擁有的是一部手機還是IPAD或者PC機只要能打開Web，他都有機會使用自己的電子書包。

5.“集”的打造——以三層架構理論為指導，區分功能重部新局

早在系統設計規劃前，祝教授的工具集、服務集的概念就深入我們心中，但在第一版規劃時，我們的拓展功能與課本融為一體，過于緊密，沒有真正體現出“集”的概念，在第二版Web版電子書包的開發過程中，我們利用HTMl5技術在層和JS的作用下逐步地把電子課本與拓展功能區進行了分離，課本的標準性、穩定性得到了充分的體現，教學服務區作為一個動態模塊可以實時加載教學資源教學活動，而學具、工具被逐步地歸結在一個“學具箱”的區塊中。通過這種劃分，學生可以有學生的學具箱（如圖4），教師可以有教師的教具箱（如圖5），不同學科也有不同的“工具箱”，未來我們可以引入外部資源一同開發Web體系下的工具箱，Web體系作為標準體系不存在兼容性問題，工具集的管理可以引入IGOOGLE概念，分為固有的和可選的，根據個人喜好自定工具箱。通過電子課本、服務區、工具箱的劃分，各部分的功能清晰，相互不會牽連，有利于今后的模塊化改造以及第三方開發。

● 回望：點滴匯聚，經驗分享

通過近一年的電子書包整體開發實踐，我們不僅有了一套完備的電子書包架構體系，更從中積累了一些開發心得。

1.與時俱進，不斷創新

電子書包作為一個新興事物，又是未來教育的有力工具，它的“材質”必須是與時俱進的。一是新技術的融入，只有新技術的不斷融入才能讓電子書包更優化、更領銜時代，在我們的電子書包開發過程中，新的Web技術，如AJAX、HTMl5、NGINX在不斷產生發展，電子書包的架構也需要不斷調整；二是技術的創新引入，一些成熟技術、成套系統不可能一成不變地被引入電子書包，需要開發者與教師根據實際教學需求創新引入，如課程平臺的改造、AJAX模塊的再開發，Web工具類的整合都需要開發者的再開發。

2.模塊區分，功能細化

隨著電子書包的日趨成熟，功能模塊劃分越發清晰，電子課本與教學服務、學具箱模塊的區分越發明顯，清晰的模塊劃分，有助于各模塊內的獨立開發，也有助于各模塊的功能標準建立，便于今后的拓展延伸。

3.平臺開放，包容萬千

在多次修改了平臺的底層后，我們逐漸發現平臺越來越“開放”、“包容”，這對新技術的引入也提供了更多的便捷，對平臺自身的升級以及協同開發提供了保障。

4.教育為主，引領開發

只有一個“去利益化”的團體開發電子書包，尤其是核心的電子課本、教學服務，才能真正讓電子書包為教育服務，才能不斷創新。教育部門應該成為電子書包的開發主體，在核心成熟、體系完善、標準建立后，再逐步引入其他社會力量介入第三方模塊的開發，這樣會讓電子書包更適于教學實際，讓我們的教師、學生擁有一個得心應手的電子書包。