远程教育平台的设计和实现策略

远程教育平台的设计和实现策略解放军理工大学通信工程学院张学平陈晖王海涛俞璐摘要本文首先阐述了建设专网远程教育平台的必要性，接着说明了远程教育的开展形式，然后介绍了专网远程教育平台的功能。最后详细论述了该平台的设计方案。关键词远程教育；计算机支持的协同工作；视频点播；活动服务页详细摘要随着国家和军队对远程教育重视程度的增加，专网远程教育平台的建设已经成为当前迫切需要解决的一个问题。本文讨论了专网远程教育平台的设计和实现方案，具体从以下几个方面展开。论文的第一部分结合部队的实际情况，阐述了建设专网远程教育平台的必要性和可行性。在论文的第二部分介绍了专网远程教育的开展形式，具体包括：讲授式教学模式、自主学习模式和交互式学习模式。通过对它们的比较和分析，并结合专网的实际网络环境，提出了各自的优势和缺点。第三部分说明了远程教育平台的功能、作用和应该实现的服务，具体包括：通用信息服务、教学和教务管理服务以及虚拟校园管理服务等。论文的第四部分详细介绍了讨论了远程教育平台的设计方案。在本节中，首先说明了设计的目标和内容；而后介绍了网络和硬件系统设备的设计规划方案，包括网络配置结构、信息控制中心组成以及教学节点配置等；接着讨论了远程教育软件系统平台的设计，主要介绍了通用教学、管理软件系统平台的结构和功能，远程教育软件系统平台设计与开发方案以及远程教育教学资源平台标准化设计等问题。在论文的最后，作者提出了对远程教育的一些看法和发展专网远程教育平台的建议。1建设专网远程教育平台的必要性随着国家和军队对远程教育重视程度的增加，专网远程教育平台的建设已经成为当前迫切需要解决的一个问题。结合部队的实际情况，建设此平台主要有以下原因：（1）专网远程教育平台可为各办学单位提供硬件支撑环境。使用单位可以不受地域限制直接将本校教学内容以主机托管、虚拟主机等多种方式连接到专网远程教育平台及其面向全军的镜像站点上，从而可以快速、低成本地实现网络环境建设，避免了对硬件平台、通信接入环境的重复建设。（2）专网远程教育平台可为各办学单位提供个性化的软件管理平台。平台将为各军校开发各种形式的课件、实施教学和教务管理提供统一的规范和标准。（3）利用专网远程教育平台，各网络学院可以共建、共享平台上的所有素材，从而可以避免各院校在资源建设上的重复投资，最大程度发挥已由资源的效益。（4）提供专网远程教育信息交流服务。通过专网远程教育平台，各相关单位可进行政策、信息的发布与交流，并在教学经验、教学内容、教学方法、教学资源等方面进行交流，从而提高网上教学的质量。2专网远程教育的开展形式2.1讲授式教学模式讲授式远程教育模式是传统讲授式教学模式在时间和空间上的延伸，是一种以单向信息传输为主的教学形式。与传统讲授式教学的区别在于它主要以多媒体的方式呈现教学内容，使得教学更加生动形象。讲授式教学可分为同步讲授型和异步讲授型两种模式。前者是指在同一时间以同步广播的形式向分处各地的学习者进行授课的模式。这种教学模式在高速网（如FDDI、ATM和交换式以太网等）上可以收到较好的效果。基于帧中继协议的专网由于受到带宽的限制，目前还不能完全适应开展这种教学模式的需要。因此专网上的远程教学主要采用异步式讲授教学，即教学活动不是在同一时间进行，学习者可以根据自己的实际情况和需要，在任何时候、任何地点，以不同进度随时都可以方便地接受教师的讲解，具有很大的灵活性，特别适合于自主学习，但是它不能实现学生和老师面对面的实时交互。在这种方式中，学生主要利用专网的服务、Email、FTP和BBS等进行学习。在园区网内或高速网上，还可以根据需要点播视频教学节目，实现视频点播教学（VOD）。2.2自主学习模式自主学习模式是基于认知建构主义学习理论的一种科学的学习模式。基于专网的自主教学模式主要有以下几种：（1）基于服务的教学模式：这种模式常常是教师将教学内容存放在Web服务器上，学习者根据自己的时间安排和需要，通过浏览的方式访问远程服务器，选择自己需要的内容进行学习。基于这种教学模式，学习者可以在任何时间、任何地点获取教学信息，每个人都可以得到相关教师的指导。它是开放型教育的一种重要的教学模式。（2）基于Email的教学模式：学习者通过网络利用电子邮件形式，提交作业或向教师提出问题，教师通过E-Mail或BBS回答学习者的问题，布置作业和发布信息等。（3）文件传送模式（FTP）：教师将教学内容以CAI软件形式存放在网络服务器上。学生学习时，利用FTP服务，将CAI软件下载到本地计算机上，然后学习者在本地计算机上进行自主学习。（4）远程登录（Telnet）：通过Telnet服务，学习者可以远程登录到网络CAI教室，获得良好的学习环境，或登录到一些虚拟实验室进行远程仿真实验，也可以登录到数字图书馆或专网数据中心，检索和阅读学习资料。基于专网的自主学习方式实现简单、传输可靠，并且对带宽的要求较低，对于目前专网带宽较窄的情况下，有着重要的现实意义。2.3交互式学习模式（1）实时交互式学习模式：在实时交互式学习模式中，教师将教学内容编制成网络CAI教学软件，通过在网上运行这种软件，学生可以根据自己的需要，在网上进行交互式学习。由于这种CAI教学软件的运行不受平台的限制，可供更多的学习者在网上进行实时交互式学习，从而提高了资源的利用率和经济效益。但这种交互式只是简单的人机对话，不能实现教师与学生的直接交流。因此，在带宽可以保证的前提下，可以借助IP网络视讯会议系统在专网上实现双向音视频交互式教学，以此来提高教学效果。（2）非实时交互式学习模式：在这种学习模式中，教师将教学信息以超文本标记语言（HTML）的格式存放在服务器上，学生通过浏览页面来进行学习。学生有问题时可以通过E-mail和BBS在网上提出询问。另外，学生可以将网上的CAI教学软件下载到本计算机上，进行自主交互学习，还可以利用FTP提供远程登录（Telnet）服务，建立虚拟实验室，通过网络远程登录到实验室或工作站，进行仿真实验。（3）协同、讨论学习摸式：协同学习环境是基于计算机支持的协同工作技术（CSCW）来实现的，该技术是基于专网的协作学习模式的支持技术之一。这种学习模式具有群体用户多点之间的对称交互的特点，能够实现远距离互动，使异地学习者克服空间和时间上的障碍，共同进行协作学习。协同学习也可以采用借助通信网络的视频会议系统实现。讨论式学习模式除了可以在上述的视频会议系统中实现以外，一种最简单的方法是利用服务来实现。在目前专网网络环境下，同步讲授型和实时交互型等方式带宽受限，而异步讲授、自主学习、非实时交互等学习模式则适于在网上运行。3远程教育平台的功能专网远程教育平台包括网络环境、网站(网络学堂)、学生、课件、资源库等要素，它以专网为依托，通过开发一套完整的教学支撑软件和管理服务软件来保证整个网络教育的有序运行和管理。专网远程教育平台具体需要实现以下服务：（1）通用信息服务：通用信息服务将成为远程教育网络平台的信息交互基础，通过它可以发布和交流校内外的教育信息，介绍众多的网上大学和培训机构，同时师生可以在网上交流教与学的体会等。（2）教学和教务管理服务：教学服务和教务管理服务是构成专网远程教育平台的核心部分。它主要包括：课程学习管理系统、课程浏览系统、多媒体授课学习系统、多媒体作业系统、答疑分析系统、远程考试系统、课件开发与管理系统以及学籍管理和信息查询系统。（3）虚拟校园管理服务：虚拟校园管理系统在整个教学活动中起纽带和桥梁作用，贯穿于整个教学活动和校园管理的各个环节，涉及教学中的所有对象和资源。它主要包括：教师管理、数据统计、分析系统、计费功能、安全管理、日志管理、行政公文管理、网上图书馆和学生社区管理等。4远程教育平台的设计方案4.1设计目标与内容专网网远程教育平台的设计包括硬件平台系统选型设计和软件平台系统的设计开发。专网远程教育平台作为网上虚拟大学园区的系统平台，能够为远程教育协作单位和其他网上办学机构提供全方位的技术支持和保障，避免重复投资，建立适应息化和网络化发展需要的新型网络教育体系。该平台的建设拟采用当今流行的ASP、IDC等先进的Internet技术理念，结合经典的网络技术、视频传输技术、多媒体技术和软件工程技术，具体需要这种考虑以下几个方面：（1）可扩展的、灵活、安全、高效的硬件系统。组成硬件平台的主机、网络设备、通讯设备、数据存储设备等都要求安全、稳定、高效，具有阶段的先进性和良好的可扩展性。（2）通用性强、功能完善的软件支撑环境。结合国家教育部现代远程教育支撑平台、资源管理系统及远程教育软件标准的研发成果，建立远程教育的软件体系和标准。（3）灵活、快捷、方便的接入环境。专网通用网络教育平台将与专网各地区专网数据中心建立专线光纤联接。各院校园区网和远程教育节点可方便地通过各种类型的数据网络来接入访问。（4）遍布各个院校的远程教育节点。利用专网通用网络教育平台逐步在专网范围建设一批镜像站点和教学站点，形成遍布专网范围的网络教育体系。4.2网络及硬件系统设备规划设计专网远程教育的教学环境主要由控制中心和远程教育节点通过网络以分级的形式连接而成。其中控制中心配置有教学实施和管理所需的硬软件系统，远程教育节点配置有教员授课和学员学习所需的硬软件环境。4.2.1网络环境远程教育平台主要依托专网来开展远程教育活动，在实施的试点阶段拟在本校或专网数据中心设立控制中心和授课点，远程教学点分散设立在各试点单位，它们之间通过专网进行连接。目前，已经在大部分院校内建立了百兆和千兆的园区网，为远程教育提供了信息传输的通道。远程教育平台的网络连接结构如图1所示。在大学内部配置有信息控制中心、教员授课节点和数据中心等要素，它们是开展远程教育的关键设施。目前，在大学实施远程教育可以依托两种网络环境，它们分别是专网信息网和SDH网。与专网相连的大学校园网是由各个分院的园区网通过光纤互连而设计的千兆网络，从而为远程教育诸要素提供基本网络运行平台，4.2.2信息控制中心组成及功能信息控制中心是远程教育平台的核心部分，是远程教育顺利实施的关键。远程教育平台的主要硬软件系统都放置在信息控制中心，如VOD点播系统、视频会议控制平台、课件库、数据中心、远程教育管理系统等，主要为远程教育提供技术支持。信息控制中心可以实施对远程教育节点的控制，学员参加远程教育必须登录到信息控制中心的远程教育平台，并根据需要进行课件浏览等学习活动，同时教员开发的课件等教学资源也都存放在信息控制中心的相应系统中。4.2.3异步、同步教学节点功能及配置异步教学节点主要配置有多媒体计算机，这些计算机通过局域网和专网相连。学员可以通过异步教学点进行网上注册、多媒体课件学习、教学录象点播和其他教学资源的浏览学习、参加课程考试和进行专题讨论等活动。同步教学节点为教员和学员提供实时的双向交流，在教员和学员之间构建一种面对面的教学环境，学员可以实时地看到教员的讲课画面，听到教员的讲课内容，教员也可以实时地看到学员听课的情况并能够解答学员提出的各类问题或进行讨论。同步教学节点除了配置有异步教学节点的设备外还配置有视频会议系统、课件播放系统、电子白板、音响系统和一些其他配套设施。4.3远程教育软件系统平台设计4.3.1通用教学、管理软件系统平台结构远程教育软件系统平台是建立在专网基础之上的，专门为远程教育提供全面服务的软件系统平台。该远程教育软件支撑平台由以下四个子系统组成：远程教育教学支持系统、远程教育管理系统、远程教育课程开发系统和远程教育教学资源管理系统。（1）远程教育教学支持系统：它以网络课程为核心，在教学管理系统的支持下，合理有效地利用学科教学资源，为实施全方位的远程教育提供服务，并能将网络课程与学校的远程教育服务进行有机的集成。（2）程教育管理系统：远程教育管理系统可划分为三个相对独立的模块：专业课程管理、教务管理和系统管理，从而为学生、教师、管理人员提供全面的服务。学生可以通过管理系统保存自己的个人档案，及时获取教学机构发布的最新信息，得到教师的帮助与辅