Elearning技术白皮书0730.docx
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Elearning技术白皮书0730
东软
教育行业整体解决方案
EducationServicesProvidesfor
东软软件集团
2002-7-29
版本控制记录
更改日期
说明
更改标志
2002-07-28
初稿
无
咨询人员
东软教育行业事业部:
史晓宁
张静波
贾彦生
大连信息学院:
刘春雨
东软中间件公司
张谊岩
彭程宝
张霞
0引言
0.1目的
“教育行业解决方案”是东软集团在教育行业上的一个完整的解决方案
东软集团在多年的教育行业软件的开发实践中,获得了许多宝贵的资料和经验,使我们能够为客户提供越来越合理和先进的系统,满足客户的需要,同时在多年的实践中也得到了广大用户的肯定和认同;我们编写此技术白皮书的目的主要如下:
1)对我们已有系统做一个比较全面的总结和概括,做为我们前进的一个新的起点
2)由于目前系统已经比较庞大和复杂,希望能使我们更加清晰的了解我们目前系统结构和形态,更好的改进设计,实现功能更强大的系统
3)同时使我们的管理者、技术骨干、开发人员能够统一思想,对我们的解决方案有一个更全面的认识
4)为企业内部的相关人员更好的了解我们在教育行业做能提供的服务
是一个比较全面和概要的技术资料
0.2系统简介
整个解决方案是全面基于面向对象的技术和方法,使用服务器端的JAVA技术来实现的,具有非常灵活的框架结构,同时也使其本身能够非常好的和其他的系统及平台相互集成。
他主要是面向高等大中专的学校设计的,可以在高速网络的支持下完成基于一个城市的多个院校的E-learning的服务;通过整个系统把学生、教师、家长快速的有机的联系起来,通过提供高度个性化的服务,完成对象之间必要的信息交换,满足学校和学生的要求,达到E-learning的目的。
0.3系统的概要划分
本解决方案主要划分以下的几个方面:
1E-Learning时代的来临
互联网的出现对我们的影响的确是非常的大,它改变了我们的生活方式,使我们及时是远隔重洋也能通过电子邮件网络(视频)电话快速的沟通;改变了我们工作方式,出现了SOHO一族,使他们能够足不出户就完成自己的工作内容;改变了我们的娱乐的方式,在世界的范围内可以在网络上大玩游戏,如同近在咫尺;同时也改变了我们的学习的方式,使我们能够在任何时候、任何地点学习到有用的知识,及时的和同学和老师沟通,最大限度的提高我们的学习效率,最大限度的提供更多的学习内容;
面对互联时代我们要说:
E-Learning的时代来临了
1.1E-learning的发展过程
从90年代开始,中国的教育行业由传统的教学、管理模式逐渐转向了以使用计算机为重要特征的现代教育模式。
愈来愈多的教育机构,开始尝试着使用计算机参与日常的应用管理、培训、教学。
学校从建立了电教室、多媒体教室、双向控制多媒体教学系统,并由此拓展到校园网信息建设。
随着信息化建设步伐的不断加快,以校园网应用为主体建设正在不断地完善,各省、市也积极对当地的教育体制、模式进行整体的规划。
并希望建立一种全新的教育模式。
教育模式的变革,不仅对现代化教育建设提出了更高的要求,也对原有的管、教、学教育应用系统进行着不断的冲击。
然而各地各单位这种由不同厂商参与建设,缺乏统一的建设标准与管理规范以校园网应用为主体的教育模式,暴露出以下弊病:
1)管理模式没有得到优化,工作效率低下
2)缺乏对教学资源统一建设的管理与规范,教学质量没有得到更大的提高
3)没有形成标准化、规范化的业务管理,投入巨大硬件设备已经成为摆设
4)90年代兴起的技术已经不适合用于解决教育业务对应用软件的需求
因此,统一各地区的办公管理模式;整合优秀的教学资源;实现远程的协作办公管理,发展远程教育,让边远地区甚至更多人去使用丰富的教学资源,接受优秀教师的指导;解决教学单位在人力、财力资源上的重复建设、浪费等问题;提供全新的远程教学模式,也就成为21世纪初教育信息化建设最新的热点。
在这种形势的带动下各地教委(教育局)纷纷组建信息中心,建立各地区级的教育城域网络,内容涉及教育办公管理、信息发布、教学资源、视频点播、网络课程等,系统覆盖全城以及周边环境的所有幼儿园、中小学校园、职业学校、教育机构,教育城域网的概念逐步的成熟了。
1.1.1第一代教育城域网应用系统
以线路接入为主,提供教学信息、资源共享服务是第一代教育城域网主要标志
教育数据中心
应用系统
用于教委(教育局)发布教育信息
教育信息网站
为各教学单位提供远程教学资源共建、共享服务
教学资源库
辅助教委日常办公
教委办公自动化
对接入数据中心的各级教育机构管理所使用线路的流量及带宽进行控制、管理
流量计费系统
校园网
应用系统
提供本校的基础教学业务管理
教务管理系统
提供本校园信息、办公管理
信息管理系统
为本学校提供资源库、VOD等辅助教学手段
辅助教学管理系统
1.1.2第二代教育城域网
协同业务办公与远程教学应用的出现是第二代教育城域网应用的主要标志。
教育数据中心
应用系统
用于教委(教育局)发布教育信息
教育信息网站
为各教学单位提供远程教学资源共建、共享服务
教学资源库
为各教育局与下级组织提供日常行政办公服务
协作办公系统
为各教育局与下级组织提供协作教学业务管理
教学业务管理系统
提供给广大学习者辅助学习与交流的环境
远程学习系统
对接入数据中心的各级教育机构管理所使用线路的流量及带宽进行控制、管理
流量计费系统
校园网
应用系统
提供本校的基础教学业务管理
教务管理系统
提供本校园信息、办公管理
信息管理系统
为本学校提供资源库、VOD等辅助教学手段
辅助教学管理系统
1.1.3第三代教育城域网
随着网络技术的迅速发展,也使E-learning的系统有了比较大大发展,同时在软件方面,基于服务器端的JAVA技术的发展,搭建了一个新的软件体系结构,更好的满足了应用的需要。
实现了真正意义上的远程教学,实现了更好的信息共享和相互的协同工作,基于数据流的视频资料也得到极大的丰富。
同时国家相关的课件及管理标准的出台为我们E-learning的发展提供了技术上的保证。
1.2E-learning的现状
国家教育部关于中小学校“校校通”的决议为教育信息化的基础通讯建设指明了方向。
各地教委、教育局纷纷自建或租用电信部门的城市光缆骨干网,将本地区中小学校和相关教研单位连接在一起,建设教育城域网。
显然如何在教育城域网这一基础通讯平台上建设应用系统是教育信息化成败的关键。
但目前各地区教育信息化应用系统的建设普遍存在不少误区,各学校纷纷投资建设校园网,购买各种应用软件及服务器,投入大量的人力和物力重复建设,标准各异,难于统一管理。
各学校之间也缺乏有效交互,教育资源只能做到局部共享。
随着信息技术的日新月异,各学校势必不断追加投资,更新软硬件系统,培训人员,事实上对中小学来说,这是一个无法持续发展的信息化建设模式。
我们的基于城域网的E-learning主要是正对以上这种问题提出的解决方案。
1.3E-learning的种类
1:
主要有两种形态:
基于宽带城域网的教育解决方案
对于网络环境比较好的地区是非常好的解决方案,特点是学校较多的情况下,总体投入较少,平均费用降低。
2:
大学数字化校园解决方案
对于专门的大专院校,本身有较好的实力和自己的特色需求。
我们建议以第一种方案为主。
2市场和需求情况
近年来,高等教育领域中E-LEARNING的使用迅猛增长,在美国几乎有一半左右的大学提供某种形式的远程学习。
根据一个行业调查,此数字预期到2004年将增长至90%。
高等教育部门的强势增长被看作是相关公司E-LEARNING竞争领域进一步获利的催化剂,预计增加总额会从2000年约350万美元增加至2005年的200亿美元。
做为E-learning国际市场上的三家主要的公司的经营指标就可见一斑:
SmartForce公布2002年第一季度比去年同期增长115%
Saba2001年第三季度财政收入同前一季度收入相比增长了179%
Docent比去年同期增长了10%
2.1我们的目标客户
基于宽带城域网的教育解决方案
市教育局:
负责技术维护,系统建设
使用者:
全市范围内的幼儿园、中小学、及地方性大学
大学数字化校园解决方案
规模比较大的大学,及条件好的中小学
2.2目前的市场情况
2.2.1基于城域网的ASP教育系统
从目前来看,此运营模式有一点超前,但是是以后的发展方向,可能会在4-5年的时间里逐步的取代数字化校园,是E-learning的主要的发展方向,有着广泛的发展前景,能在3年内有比较快的增长。
在此市场上,大大小小的公司比较多,在局部的竞争上比较激烈,但是平台级整体的竞争我们占优,目前此市场的份额比较有限,价格的竞争比较明显,竞争对手不断的在更替,目前的市场还不足以支持这么多的厂家
2.2.2数字化校园解决方案
目前数字化校园用户的需求还是比较多的,同时延续的时间也是比较长的,应用软件的结构也经历了从C/S到B/S的过渡,业务部分绝大部分是用PB做的C/S系统,在统计报表上由于用户的要求,主要是改进后B/S结构报表。
这样的系统的特点是相对的封闭性比较的大,将来在系统的集成和移植、升级上都有比较大的麻烦。
从长期的角度来看是没有前途的;同时由于是单一学校建立的,也会导致建立、运营成本的增高。
2.3目前客户面临的问题
国家教育部关于中小学校“校校通”的决议为教育信息化的基础通讯建设指明了方向,但是目前各个学校大多数都在建立自己的校园网,校校通变成了校校网,带来了许多的问题:
每个学校都要求专门的人员维护,造成人员的浪费
硬件设备重复投资,造成计算机硬件资源的浪费
各个学校信息资源不能共享,数据不一致,没有标准,无法沟通
都是在一个较低的水平上重复
2.4如何改善现状
学校在解决教学网络化、信息化的同时,学校管理也迫切的需要信息化
◆学校的业务也需要信息化管理
◆需要实现无纸化办公,及公文的电子化管理
◆现代化的学校,需要更加现代化的校务管理
◆信息化的社会也需要现代化的学校
需要提供完整的解决方案,全面的解决问题,提高学校的管理、教学水平
(A)基于告速城域网的系统,可以降低各校的负担,提高系统的整体性能
◆资源服务集中统一
◆利用门户技术实现个性化服务
◆系统符合国家和国际标准
◆应用能够渗透到教学过程,教育局的办公管理,学校的教学管理
◆大幅度的降低软硬件投资,资源最大程度的共享
◆减少维护人员,降低成本,提高应用水平。
(B)标准化课件的使用
在标准课件的帮助下,使学生可以随时的参加学习
系统在内容上的扩展和移植变得非常的容易
3教育行业解决方案体系结构
图1:
系统的体系结构
我们的数据中心连接到我们的高速的城域网或全国的高速网络,再通过ISP(InternetServiceProvid)或直接的连接道我们的各个学校,为各个学校提供相应的服务,这个中心可以是基于一个城市的,同时也可以是基于整个地区或全国的。
3.1解决方案的整体结构
对于我们的每一个数据中心的结构:
图2:
数据中心的结构
3.2系统的硬件相关构成
图3:
城域网的结构图
图4:
数据中心的硬件结构
上面的两个图从城域网的角度和数据中心的角度,对系统的硬件结构做了比较详细的描述,我们以下的讨论将主要针对数据中心来做讨论。
3.2.1负载平衡和高有效性
从图2可见,对于系统中的每一个专用的功能服务器,都是通过负载平衡分不到不同的服务其上去的;这种负载平衡的方法使系统的有效性大大提高,使网络的访问流量非常均衡的到达每一台服务器,当一台服务器发生故障的时候,另一台也可以自动的完成转化;同时负载均衡通过使用VIP(VirtualIPAddress),NAT(NetworkAddressTranslation),以及SNAT(SecureNetworkAddressTranslation)提供额外的安全机制。
3.2.2Web服务器
Web服务器由多台多CPU的高性能UNIX服务器组成,运行NetscapeEnterpriseServer或者ApacheWebServer;他们一方面接受用户的服务请求,为使用者提供静态的HTML等服务,同时他们和后端的应用服务器相连,完成动态页面的生成和复杂功能的实现;随着用户量的增加,我们可以简单的通过增加Web服务器的数量来提高系统的容量,满足用户的需求。
具有非常好的可扩展性。
.
3.2.3应用服务器
应用服务器由多台多CPU的高性能的UNIX服务器组成应用服务器集群,运行BEAWebLogicapplicationserver软件,应用服务器集群采用变得是基于服务器端的JAVA技术来实现的,包括JavaServlets和EJB技术,通过这些应用服务器达到负载平衡及容错的功能
3.2.4数据库服务器
数据库服务器由多台多CPU的高性能的UNIX服务器组成应用服务器集群,运行Oracle数据库系统,数据库系统是构建各级教育信息网及教委教学管理管理系统的核心部分,由于本系统在应用中的数据类型较复杂,数据量庞大,数据的一致性、可靠性要求较高,因此数据库的建设将是整个系统建设的重要内容。
在数据库选型方面应考虑以下要求:
1.市场份额最大的成熟产品(具有10年以上的应用历史)
2.基于B/S的体系结构设计,支持SQL标准
3.支持并行技术,双机备份
4.支持多CPU、多机Cluster结构
5.提供数据库类型和日志镜像,不间断完成媒体上数据加密
6.支持实时、定时复制、弹性的复制粒度和灾难恢复
7.透明、完全分布式数据库技术
8.多线索、多进程技术,支持多种应用开发工具
3.2.5邮件服务器
电子邮件(Email)是数据中心提供给用户的最基本的服务,也是最广泛的应用。
是应用系统平台的组成部分,服务于整个应用系统的个人用户、基于应用系统平台所生成的各级主机构、各主机构人员设立的资机构。
邮件服务系统具有数据流量比较大、访问频率相对集中、数据的存储量大、传输安全性较高等要求。
电子邮件系统支持外加的如OA等专用系统的无缝集成。
要求支持电子邮件行业的普遍性标准和协议,如SMTP、POP3、IMAP4、InternetMail、HTTP、PROXY等,并进一步支持JaveMailAPI和HTTPS,和国际主流电子邮件技术具有优良的兼容性。
3.2.7聊天服务器
聊天服务器是系统的一个部分,也是系统内用户之间互相沟通的一个方式,他是完全基于JAVA的技术来开发的,具有非常好的可扩充性,只要简单的通过增加机器的方式就可以扩大系统的容量。
3.2.8流媒体服务器
1、视频点播系统功能
为实现多媒体教学,媒体服务是不可缺少的。
媒体点播采用视频数据压缩和流控制技术,充分利用服务器、磁盘阵列和网络资源,为网络用户提供数字视频节目、多媒体光盘节目(课件)、电子图书、数字音乐节目等各种多媒体节目的点播室以及图书馆中的电子阅览室。
同时还为视频会议系统、授课观摩系统、教学交流系统等提供服务支持。
视频点播系统运行于教育宽带城域网,以实现网上的多媒体点播,应具有如下功能:
A)用户在WEB平台下使用。
B)具有完善的用户管理及权限管理功能
C)服务器端支持多硬盘存放媒体文件
D)具备自动节目录制功能:
可定时录制电视新闻频道或其他视频流(如会议现场摄像)
E)支持以下类型文件点播
媒体格式
文件名后缀
MPEG-1
*.mpg,*.mpe,*.mpeg
VCD
*.dat
DVD/MPEG-2Program
*.vob
MPEG-2Transport
*.m2t
Mpeg-4/Divx,avi
*.avi
MpegLayer-3Audio
*.mp3
MpegAudio
*.mpa,*.mp2
MpegVideo
*.mpv,*.mp2v,*.mpv2,*.m2v,*m1v
Snd
*.snd,*.au
Aiff
*.aif,*.aiff,*.aifc
Wav
*.wav
3.2.9其他的服务器系统
其他的多种的服务器,主要有新闻服务器、天气服务器、数据导入导出服务器等,都是基于JAVA技术,易于扩展的系统。
3.3系统软件平台构成
4软件各子系统结构
4.1教育门户平台
4.1.1门户的特点和优势
教育企业级门户在以信息服务为主的第一代门户基础之上更强调应用服务和应用的集成。
在数据中心系统中,教育企业级门户为其他的系统功能提供支撑和服务,如统一登陆和身份认证、权限与角色、信息过滤等。
教育企业级门户将教育局、区县教育局、中小学应用建立在统一的平台上。
各中小学校和教育机构无须在本地建立自己的应用系统、采购相应的软硬件、进行维护管理,真正做到了教育资源的共享。
4.1.2门户的主要功能
机构生成系统:
包括主机构和子机构的生成系统,构造系统的基本应用的框架
各机构的功能模块:
主机构功能:
公共信息发布系统,信息交流系统,教育资源网站链接,网站导航系统,门户管理系统
子机构功能:
信息发布系统,信息交流系统,网站链接,集体成员档案,集体日历,集体通讯录,协作式集体备忘录,集体图相册,集体文档,基层组织管理。
个人用户的功能:
个人工具:
个人电子信箱、个人日历、个人通信录、个人备忘录和个人图相册等
个人首页:
个人首页还汇总了个人未读的电子信件、被邀请的加入的活动和待办的事项等个人信息。
个人主页可按用户喜好做一定程度的定制。
用户的角色和权限:
集体角色:
管理员、教师、学生、职工、校友、家长。
个人角色:
如新闻编辑、办公室主任、高一
(2)班班主任、网页制作课余小组会员等。
行政业务
管理机构
教学机构
培训机构
教职员机构*
学生机构*
学校家长会
管理员
可设立
可设立
可设立
可设立
由上一级教育局主管设立
教师
部分可设立*
可设立
可设立
学生
可设立
可设立
职员
可设立
可设立
校友
可设立
可设立
家长*
可设立
4.2教育资源管理中心
教育资源中心既是应用于远程教学中的一种教学辅助工具,又是为个教学机构提供和积累优秀教学资料的数据中心,为教育城域网的所有用户提供与教育资源相关应用服务。
它不仅包含与教学相关的资源库,还包括与教育相关的管理数据和信息,由知识管理库、信息内容库、教学资源库构成,是管、教、学三方面资源内容的整合。
4.2.1知识管理库
教育资源中心通过收集教育办公中心、校务管理中心、远程教育中心的信息、数据,送入管理知识库,然后经过决策分析支持系统处理,将全市的基层组织信息、师资力量情况、教学质量分析情况、管理决策信息及时迅速地提供给教育管理机构。
2.2.2信息内容库
信息内容库为各级教育、教学管理机构提供教育科研信息、国内外教育动态等内容;为广大的教育研究者、师生、家长提供全面、详实的招生信息、留学信息、考试信息等内容。
4.2.3教学资源库
教学资源库由资源管理、资源存储、资源使用这三个主要业务组成。
在资源的存储上我们参照我国的DLTS规范,按照业务划分原则将教学资源分为多媒体素材、课件、学件、电子教案、电子文献等;依据媒体类型划分原则将教学资源分为文本、图片、音频、视频、动画资源。
对于资源的制作工具、存储格式、发布过程参照AICC推荐的标准制定。
因此无论用户自行开发资源或者从资源提供商处购买资源,只要符合上两条规范即可
4.2.4课件管理
课件是我们E-learning的一个重要的组成部分,是知识的载体;各国为了使课间在E-learning系统之间能够共享,提出了许多的技术标准,主要有:
◆AICC(美国航空工业计算机辅助训练委员会)
◆ADL(美国高级分布式学习研究项目)
◆IMS(美国全球学习联合公司)
◆NCES(美国教育部教育统计中心)
◆ICRA(美国Internet内容分级协会)
◆其它
我们的国家在这方面也参照国际的标准制定了自己的DLTS课间标准:
在我们的系统中课间分两大类:
4.2.4.1基于Authorware的课间系统
Authorware是一个专业的课间制作系统,它能够帮助我们快速的完成课间系统的制作,他的优点是:
能够快速的制作课间系统,满足用户的需要,具有一定的交互能力。
它的缺点是由于此开发环境是原来C/S,模式下使用的,WEB的功能是后来添加的,所以在WEB的交互能力上有不足的一面。
我们的课间系统有一小部分是基于此方式开发的
4.2.4.2基于KnowlodgeManagerment的课间系统
为了制作出更加优秀的课间系统,我们同时支持基于KM的课间制作平台,使用最先进的知识管理的方法来组织我们的知识系统,是系统的基于知识的交互能力有了进一步的提高,更好的提高学习的效率和科学化。
此系统最大的特点是:
用专业的知识管理的方法来管理知识,通过知识搜索引擎和管理等技术,是它有很强的交互能力,有一定的智能性。
我们以后的主要课间将在这样的平台上完成。
在目前来看是一个非常先进的平台,在国内是处于领先的位置。
4.3校务管理平台
4.3.1教师档案管理
1.管理基本信息:
姓名、性别、出生日期、民族、户口、籍贯、住址、联系方式、政治面貌、照片、所学专业、学历、学位、职称、开始工作日期、参加教育工作日期、工作类型(来此机构方式:
毕业分配、调转)、备注信息;
2.辅助信息管理,包括家庭成员、学习经历、工作简历、接受培训和取得资格证书情况、奖惩信息;
3.对基本信息要提供扩展功能;
4.对辅助信息提供扩展功能;
5.每学期确定后能对教师进行任课和任班主任管理;
6.能对教师进行工作状态管理(默认为在校);
7.支持多条件统计本校教师信息。
4.3.2学籍管理
1.管理基本信息:
姓名、性别、出生日期、民族、户口、政治面貌、籍贯、住址、联系方式、照片、入学类型(上学方式:
直升、转学)、入学成绩(入学课程名称由系统最初使用时管理员设定)、备注信息;
2.管理辅助信息:
学生家庭成员、奖惩信息、参加社会活动情况、特长和业余爱好、每学期末的班主任教师评定;
3.能够对基本信息提供扩展功能;
4.能够对辅助信息提供扩展功能;
5.要进行学生所在班管理,要求操作简单,能提供成批操作;
6.能提供学生在校状态管理;
7.能提供毕业管理。
能够填写毕业成绩,并将学生设成毕业状态;
8.检索、统计学籍信息,班主任能查看和添加学生学籍信息。
4.3.3成绩管理
学校对本校学生成绩信息进行管理。
参加的考试包括教委统一举办的和学校内部自己举办的考试。
1.设定考试评价类型,就按考试课程满分的百分数衡量真实成绩属于何种评价状态,系统可以设定内置的及格何优秀标准(60%和90%),但不排除可以更改此标准;
2.能按班级课程录入和修改学生的原始成绩(对本校考试);
3.能按班级课程录入学生的原始成绩(对教委举办的考试);
4.能够每次考试完成后,经过计算可得到学生个人的总分、平均分、最高分、最低分、班级名次、年级名次;
4.3.4工资管理
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
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