基于流媒體的多功能一體化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

林之博 楊博文 王代君

【摘要】文章提出對技術(shù)教育類課程授課方式的革新，并設(shè)計(jì)開發(fā)相應(yīng)的專用系統(tǒng)，基于網(wǎng)絡(luò)平臺，采用流媒體技術(shù)，運(yùn)用管理信息系統(tǒng)領(lǐng)域知識設(shè)計(jì)開發(fā)多功能一體化的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，將教學(xué)視頻、指導(dǎo)說明書、實(shí)時通知等內(nèi)容存入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生提供高質(zhì)量的在線視頻教程。

【關(guān)鍵詞】程序設(shè)計(jì);流媒體;信息發(fā)布;實(shí)驗(yàn)平臺;網(wǎng)絡(luò)咨詢;教育培訓(xùn)

一、前言

信息時代來臨，人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式發(fā)生了顯著的變化，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及流媒體技術(shù)的發(fā)展使得人們能站在不同的角度審視傳統(tǒng)教育模式。“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)教育理念，使教育不局限于固定的時空，讓學(xué)生學(xué)習(xí)過程更高效，成本更低廉，效果更顯著。通過互聯(lián)網(wǎng)這一工具，學(xué)生與教師的交流方式也可以打破傳統(tǒng)的局限性，學(xué)生可以不限時間地點(diǎn)進(jìn)行答疑，功能強(qiáng)大的文件同步傳輸功能也為學(xué)生作業(yè)的電子化與自動化管理提供了可行性。

二、系統(tǒng)功能模塊組成

該系統(tǒng)具有良好的多用性、可擴(kuò)展性，裝載教學(xué)內(nèi)容具有多樣性。通過管理軟件進(jìn)行內(nèi)容添加和設(shè)定就可以整合多個類別的技術(shù)課程，并由各專業(yè)技術(shù)課程教師負(fù)責(zé)不同課程的答疑。此外，學(xué)生通過注冊表的引導(dǎo)輕松啟動相應(yīng)的編程學(xué)習(xí)軟件，在完成后上交作業(yè)或?qū)嶒?yàn)報(bào)告。

系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理端與系統(tǒng)客戶端。其中，系統(tǒng)管理端以PC軟件形式實(shí)現(xiàn)，以充分發(fā)揮管理員主機(jī)的性能，并為管理員的操作提供最高的優(yōu)先級。學(xué)生使用的客戶端則通過Java Web項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)，簡化學(xué)生學(xué)習(xí)的方式，通過新穎的功能和簡潔的頁面吸引學(xué)生的興趣。

管理端主要由以下功能模塊組成：用戶管理、教學(xué)視頻管理、實(shí)驗(yàn)或作業(yè)管理、驗(yàn)收作業(yè)、交互管理、首頁推薦設(shè)置、信息公開。教學(xué)視頻與作業(yè)、實(shí)驗(yàn)文檔的添加采取高度自動化和智能化的方式，系統(tǒng)通過掃描整理選中的視頻，自動在數(shù)據(jù)庫寫入記錄，形成URL檢索目錄，同一集合下的視頻在數(shù)據(jù)庫中被歸類為同一目錄，在網(wǎng)絡(luò)平臺中被訪問時則顯示原名稱。通過設(shè)置首頁視頻，可以改變網(wǎng)絡(luò)平臺首頁推薦視頻;信息公開功能則可以推送最新的學(xué)習(xí)要求或任務(wù)指導(dǎo)通知。教師還可以很方便地在平臺內(nèi)對學(xué)生的提問進(jìn)行查看和答疑。

網(wǎng)絡(luò)平臺提供了用戶賬戶管理、操作記錄查詢、檢索課程、收藏課程、移除課程、下載課程、觀看課程、查詢作業(yè)/實(shí)驗(yàn)、在線作業(yè)/實(shí)驗(yàn)、作業(yè)/實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交、撤回作業(yè)/實(shí)驗(yàn)報(bào)告、在線咨詢答疑功能。學(xué)生觀看視頻、收藏、移除課程等各項(xiàng)操作都會形成操作記錄，以供學(xué)生、教師查詢。學(xué)生在咨詢模塊上的咨詢過程實(shí)現(xiàn)私密化，充分考慮學(xué)生使用的舒適度。學(xué)生檢索到的作業(yè)、實(shí)驗(yàn)任務(wù)等皆由教師設(shè)置有超期時限，超過時限仍未完成的作業(yè)自動作廢。學(xué)生在正確安裝編程軟件后，可以點(diǎn)擊“開始實(shí)驗(yàn)”一鍵啟動相應(yīng)的軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方便快捷。若學(xué)生提交作業(yè)后發(fā)現(xiàn)錯誤，需要改動，可以在教師尚未驗(yàn)收或批改時撤回提交的電子文檔并重新發(fā)送，已被教師驗(yàn)收的則不能撤回和重新完成。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)構(gòu)思

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程采用嚴(yán)格的MVC設(shè)計(jì)模式，采用MVD架構(gòu)的系統(tǒng)具有開發(fā)效率高、維護(hù)方便、程序簡潔易讀、功能模塊之間耦合度低、內(nèi)聚程度高和可擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。另外，采用jsp頁面取代servlet作為控制器免去了修改xml等配置信息，提高了開發(fā)速度，簡化了代碼的編寫。

（二）關(guān)鍵技術(shù)與算法

1.MD5加密算法生成URL。 部署在服務(wù)器上的資源可以通過每個資源項(xiàng)的URL進(jìn)行播放、下載、收藏等操作。結(jié)合MD5加密技術(shù)，將所有資源項(xiàng)名稱通過加密算法加密為16 bit MD5密文，再與其父集文件夾編碼組裝生成新的文件名和資源URL。其中，父集文件夾的編碼由管理員在添加資源時指定，指定的編碼需在這一過程中被命名為父集文件夾的新名稱，而原名稱與其目錄下的子項(xiàng)原名皆作為其展示給用戶的信息保存在數(shù)據(jù)庫中。

通過這一方式，既避免了URL中出現(xiàn)中文，又可以方便數(shù)據(jù)庫信息查詢和操縱，同時保留了展示給用戶的資源信息。

2.流媒體播放。自HTML升級到第五代后，原來需要通過復(fù)雜的標(biāo)簽在網(wǎng)頁中嵌套的資源可以直接通過更簡單的方式展示在網(wǎng)頁中。通過添加videoJS插件實(shí)現(xiàn)了對低版本服務(wù)器的兼容，在使用中可以將mp4格式的流媒體轉(zhuǎn)化為flash在低版本服務(wù)器中播放。流媒體技術(shù)的應(yīng)用使得用戶播放視頻更方便高效，學(xué)習(xí)過程流暢舒適。

3.比特流下載與上傳。作為前端項(xiàng)目另一項(xiàng)重要功能的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，比特流傳輸方式可以更高效、快速地調(diào)出瀏覽器下載模塊，從服務(wù)器將資源供應(yīng)給用戶或?qū)⒂脩籼峤坏奈募蟼鹘o服務(wù)器。服務(wù)器端也會相應(yīng)地將文件信息基于前文所述生成URL的方式錄入數(shù)據(jù)庫。這一模塊為系統(tǒng)提供了良好的文件收發(fā)環(huán)境。

4.可擴(kuò)展平臺接口。該平臺作為教育培訓(xùn)類系統(tǒng)，有許多潛在的需求尚未被挖掘，在實(shí)現(xiàn)過程中應(yīng)當(dāng)預(yù)留可擴(kuò)展功能的接口。因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫被設(shè)計(jì)為可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)，前端功能也可以在未來迭代開發(fā)中繼續(xù)裝載更多的功能或資源。

5.注冊表引導(dǎo)啟動軟件。系統(tǒng)可以通過訪問注冊表引導(dǎo)用戶主機(jī)啟動對應(yīng)的編程軟件。這一功能可以在后期擴(kuò)展整合更多的適用軟件進(jìn)入系統(tǒng)，方便學(xué)生在線學(xué)習(xí)編程。用戶主機(jī)可以通過默認(rèn)方式正常安裝軟件，也可以運(yùn)行管理者、開發(fā)者發(fā)布的reg文件將啟動引導(dǎo)信息導(dǎo)入計(jì)算機(jī)。本例使用小組自行開發(fā)的匯編語言學(xué)習(xí)軟件，通過該方式即可一鍵啟動。

四、結(jié)束語

本文所研討實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)在實(shí)際測試中表現(xiàn)良好，小組經(jīng)嘗試以一臺普通筆記本電腦作服務(wù)器，將系統(tǒng)部署于桂林電子科技大學(xué)內(nèi)網(wǎng)中，已成功在內(nèi)網(wǎng)中為多臺不同地理位置的學(xué)生客戶機(jī)提供在線課程和答疑服務(wù);系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、作業(yè)與公告信息的發(fā)布、文件收發(fā)與管理功能表現(xiàn)優(yōu)越，贏得用戶的一致好評。

“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的熱潮提供了無數(shù)簡化公眾學(xué)習(xí)過程的思路，也極大地提高了人們的工作效率。本系統(tǒng)平臺不僅為高等院校提供了教學(xué)變革思路，也為大型企業(yè)的培訓(xùn)與其他服務(wù)提供了可能的方法。該平臺具有可持續(xù)發(fā)展、迭代擴(kuò)展功能，并隨時代變遷動態(tài)更新其裝載的核心內(nèi)容的可進(jìn)化系統(tǒng)。以發(fā)展的眼光來審視目前的系統(tǒng)構(gòu)架與其設(shè)計(jì)理念，為以后的系統(tǒng)擴(kuò)展或其他各方向的發(fā)展提供了無限可能。

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