高校網絡教學資源管理平臺的設計與實現

文志華，周序生，李永清

（湖南工業大學 現代教育技術中心，湖南 株洲 412007）

0 引言

教學資源是學生獲取知識的主要途經，提高其利用率和共享率，將有利于學生學習和學校教學的發展。隨著網絡和信息處理技術的高速發展，高校教學資源種類得到了快速增長，并逐漸走向了數字化、多樣化。教學資源的數字化使教學資源的表現形式更加豐富，也使共享教學資源變得更容易實現[1]。

然而，目前對數字化教學資源的制作、保存、表現形式和評價等方面還沒有形成一個統一的標準，數字化教學資源在制作、傳輸和共享等方面還存在很多需要解決的問題。要解決這些問題，關鍵在于建立一個安全可靠、使用方便的網絡化管理平臺，以對高校數字教學資源進行統一管理。本文以高校數字教學資源為研究對象，從教學資源的在線編輯和充實，文檔、圖片和視頻多種電子格式教學資源的制作和保存等方面，對高校數字教學資源的網絡化管理進行研究，以期提高數字化教學資源利用和管理的有效性，并激發學生學習的主動性，提高學生的獨立思考能力[2]。

1 系統總體設計

高校網絡教學資源管理平臺旨在為教師、學生提供一個教學資源發布、管理和下載閱讀的平臺。該平臺主要設計了學生子系統、教師子系統、資源管理子系統3個部分。本平臺系統結構如圖1所示。

圖1 網絡教學資源管理平臺系統結構Fig.1The architecture of online teaching resources management platform

1.1 學生子系統

學生可通過WEB瀏覽器瀏覽所有信息，也可通過課程或教師名字等進行模糊匹配查詢相關的網絡教學信息。

學生登錄模塊。學生用戶名通過系統一次性生成，并與教務系統通用，學生只需記憶1組用戶名和密碼。同時通過建立驗證機制，提供審驗學生入網學習資格、授權登錄等功能。

個性服務模塊。不同年級和專業的學生在查閱網絡教學資源時，往往對與自己有關聯的信息比較感興趣，系統將根據學生瀏覽教學資源的次數，進行后臺統計分析，統計出不同年級和專業最受歡迎的教學資源。同時，對使用者的閱讀信息進行統計分析，得到每個學生不同的學習狀況和興趣點[3]。這樣可為不同的學生提供不同的學習內容，進而提供個性化的學習方式。

網上交流模塊。在網上交流模塊中，針對每條網絡教學資源信息，學生可以評價和打分。如果網絡教學資源中的信息存在錯誤，學生可以通過留言與發布此信息的教師進行交流。同時，學生也可在網上留言提出需要的網絡資源，教師將根據學生的需要發布新的信息。

1.2 教師子系統

教師登錄模塊。教師用戶名也與教務系統通用，支持多點登錄，教師也只需記憶1組用戶名和密碼。

課程服務模塊。教師登錄后，可以管理自己原來的網絡教學資源，也可以創建一門課程。教師創建一門課程后，系統將會自動分配一門課程的空間，教師可在此空間進行寫入、修改等操作。此外，系統為教師提供了信息發布、信息處理功能和留言本、E-mail等自動回復功能，教師能夠發布信息，接受學生對教學資源的反饋信息，如學習要求、教學問卷等。

在線編輯模塊。運用最新ajax技術，實現在線文字、圖片和視頻內容的混合編輯和排版，以及多媒體教學資源的制作、修改和充實。

交流評估模塊。此模塊包含博客、投票及調查等子功能，使師生能在線互動和交流。

1.3 資源管理子系統

資源管理子系統包括上傳服務器模塊、資源存儲查詢模塊、系統管理模塊。

上傳服務器模塊。課件上傳模塊是由Server-U搭建一個文件傳輸協議（file transfer protocol，FTP）服務器構成。教師的每一門課程都在此服務器中對應一組賬號和密碼，每門課程都對應一個空間。為了操作方便，教師登錄后系統平臺提供默認記住密碼，教師只需點擊便可進入FTP服務器，而且只需掌握復制和粘貼等基本操作就可以方便地上傳課件等網絡教學資源。網絡教學資源的形式主要包括文字、圖像、聲音、視頻等，一般像聲音、視頻、動畫等資源文件比較大，在上傳過程中容易導致網絡擁擠和堵塞，造成文件上傳或下載失敗。所以，在上傳功能上，開發了支持斷點續傳的上傳組件，教師和學生可隨時停止正在上傳的教學資源，等時間充足或網絡暢通時再從斷點處開始繼續上傳，這樣就解決了上傳大文件教學資源容易中斷的問題。

資源存儲查詢模塊。此模塊主要針對大規模的網絡教學資源進行快速定位和搜索。網絡教學資源庫中的各類數據規模都較大，利用一種技術達到快速訪問很關鍵。本平臺利用大型數據庫和磁盤陣列來實現快速訪問和寫入數據。為了提高查詢速度，對資源設置了關鍵詞，通過關鍵詞可極大提高資源查詢和瀏覽的速度。

系統管理模塊。此模塊的功能包括系統設置功能、數據備份和還原功能。系統管理員可設置系統參數和平臺樣式，設置資源權限。同時，還可設置自動和手動功能進行數據備份，以定時備份數據，這樣，即使在意外情況下數據庫文件丟失或崩潰，也可由系統管理員選擇備份文件進行恢復。

2 系統體系結構

教學資源管理平臺采用基于WEB改進型的3層B/S架構。一般的B/S 3層架構主要包含表示層、中間層和數據層。表示層位于客戶端，用于顯示數據；中間層也叫應用層，主要負責請求響應和數據格式轉換等任務；服務層與數據庫交互，進行數據的增加、刪除和更新。這種架構適合于小型的應用系統，而對于業務邏輯復雜的大系統顯得力不從心。

在本平臺中，應用層由新增的應用程序服務層和網站WEB服務器一起構成，其功能主要是對教學資源進行管理。這樣，應用服務層專門負責處理來自WEB服務器的數據操作請求，從資源服務器或后臺數據庫獲取數據，處理加工后返回給WEB服務器。而WEB服務器則專一地處理來自學習或管理終端（即表示層）的訪問請求，并將處理返回給表示層。本平臺中的3層結構在資源使用終端和資源服務器之間增加了應用服務器層，使終端和后臺數據分開，增加了平臺的安全性。這樣，表示層只能通過新增加的應用層對數據庫進行操作，極大地降低了來自表示層的非法入侵。同時，由于業務邏輯都在中間層處理，極大地方便了用戶對數據進行存儲、修改、查詢等操作。本系統體系結構如圖2所示。

圖2 系統體系結構圖Fig.2The architecture of the system

2.1 表示層

表示層是指系統的用戶界面（user interface，UI）部分，主要負責使用者與平臺的交互。使用者登錄后能在系統中實現不同的功能。不同的使用者擁有不同的身份，主要包括：普通用戶、注冊用戶、欄目管理員、系統管理員。不同的身份具備不同的操作權限：普通用戶只具備網頁內容的瀏覽權，不具備編輯功能；注冊用戶除了具備普通用戶的權限外，還具備上傳和編輯信息的權限；管理員具備欄目管理、內容審核、系統設置等最高權限。表示層采用ASP.NET實現，其頁面文件分為2部分，即.aspx和.cs文件，.aspx文件中主要存放頁面可見內容，.cs文件中存放源文件，即控制邏輯。這樣做的好處是頁面顯示和控制邏輯分開，有助于網頁程序的可維護性。同時，ASP.NET提供的cache技術能夠使重要數據在內存中持續保存一定時間，有效地提高了網站性能[4-5]。

2.2 業務邏輯層

業務邏輯層是整個平臺的核心，也是整個分層模型的中間層，位于表示層和數據服務層之間，實現應用程序的業務功能，由基本業務邏輯組件和1個應用服務層組成。基本業務邏輯組件主要為用戶界面層提供可調用的功能，包括登錄模塊（包括學生、教師和管理者登錄）、在線編輯、網上交流、課程服務、交流評價和系統設置等模塊。應用服務器層主要包括教學資源管理和教學資源檢索2個模塊。這2個模塊的訪問量和讀取數據量都是最大的，是業務邏輯層的核心。它除了處理大量關于教學資源的業務邏輯外，還負責調用數據訪問層所提供的功能，以實現與數據庫的交互。業務邏輯層對數據的快速訪問基本上都是通過調用ADO.NET組件來實現的。

2.3 數據持久層

數據持久層位于系統最底層，提供對數據庫的訪問接口，其主要技術包括WEBService和ADO.NET。其中，WEBService提供的接口可供不在本地的互聯網其他系統交互使用，具有良好的跨平臺行性；ADO.NET技術主要實現與本地數據庫的交互，即完成數據庫中數據的查詢、插入、刪除和修改。數據持久層的功能主要是為業務邏輯層提供接口，以供業務邏輯層進行數據修改。這些數據主要包括用戶信息數據（注冊用戶、欄目管理員和系統管理員等數據）、教學資源數據和互動教學數據（網上課堂預約、網上課堂修改申請、教學留言等數據）。

3 系統開發與實現

數據庫設計是系統開發與實現的重要環節，整個平臺的設計與開發都是在數據庫的基礎上完成的。同時，安全性對系統開發與實現也具有極其重要的作用，良好的安全性是系統性能的重要保證。本系統實現界面如圖3所示。

圖3 網絡教學資源管理平臺界面Fig.3The interface of online teaching resources management platform

3.1 數據庫設計

本平臺中數據庫主要分成以下3個部分：1）基礎信息數據庫，包括基本信息表和代碼表2類。基本信息表主要有用戶信息表、二級院系信息表、教學資源信息表等；代碼表主要有學院代碼、專業碼表、用戶類型碼表等，該數據表是建立信息系統的基礎。2）主題數據庫，用于存放網絡教學資源管理平臺的各種信息，主要有用戶表、二級院系表、管理部門表、資源審核表、資源使用表、教學互動信息表等。3）Server-U對接數據庫，主要包括用戶信息表。教師的每一門課程都在此服務器中對應一組賬號和密碼，用來對接Server-U的權限表。教師登錄后，系統平臺提供默認記住密碼，教師只需點擊便可進入FTP服務器，而且只需掌握復制和粘貼等基本操作就可方便地上傳課件等教學資源。

3.2 安全性設計

1）采用特殊的3層結構。系統的訪問者在訪問網站時，沒有直接與數據層交互，所有的交互全部由中間層即業務邏輯層來完成，表現層只是表現數據，只有數據層才直接對數據庫進行操作。這樣的3層體系結構避免了表現層直接與持久層交互，提高了數據庫中數據的安全性能。2）防結構化查詢語言（structured query language，SQL）非法注入。WEB表單提交后，系統會對這些表示層的數據進行非法字符檢測，安全后才轉為可用參數提供給業務邏輯層。在本平臺中，此類參數會轉換為類或對象的字段，持久層還要將這些字段轉換成查詢參數后才會與數據庫交互。這樣防止了直接的SQL語句提交，因此，最大程度地防止了SQL注入類的攻擊。3）MD5加密。所有用戶密碼等數據都采用MD5的加密方式加密，即使被攻擊獲得了用戶名和密碼，也只是MD5加密后的數據，沒有任何用處。因此，在網站管理系統中，采用MD5加密存儲關鍵信息仍然是一個有效的安全手段[6]。

4 結語

本系統基于.NET框架，采用表現層、業務邏輯層（含應用服務器層）和持久層的3層設計架構，利用ASP.NET安全性較好的特性，極大地提高了應用系統的可移植性、可擴充性和可維護性，并在實際應用中獲得了較好的效果。本教學資源平臺的實現與實施，極大地促進了由以教師為中心向以學生為中心的轉變，由注重知識傳授向注重創造、創新意識培養的轉變，由封閉性學習向開放型學習的轉變。

[1]周金玲.校園網多媒體教學資源庫的建設和管理探討[J].科技情報開發與經濟，2007(17)：250-251.Zhou Jinling.Probe into the Construction and Management of the Multimedia Teaching Resource Pool on the Campus Network[J].Sci-Tech Information Development &Economy，2007(17)：250-251.

[2]丘輝麒.關于網絡教學資源建設的分析[J].電化教育研究，2005(2)：51-53.Qiu Huiqi.The Analysis of Construction of Online Teaching Resources[J].E-Education Research，2005(2)：51-53.

[3]張建偉，彭 燕，劉 強.軟件工程實踐教學平臺的設計與實現[J].湖南工業大學學報，2009，23(2)：92-95.Zhang Jianwei，Peng Yan，Liu Qiang.Design and Realization for Software Engineering Practice Teaching Platform[J].Journal of Hunan University of Technology，2009，23(2)：92-95.

[4]麥克唐納.ASP.NET 3.5高級程序設計[M].2版.北京：人民郵電出版社，2008：58-70.MatthewMacDonald.ASP.NET 3.5Advanced Programming[M].2nd ed.Beijing：People Post Press，2008：58-70.

[5]余金山.ASP.NET 2.0 + SQL Server 2005企業項目開發與實戰[M].北京：電子工業出版社，2008：105-112.Yu Jinshan.Enterprise Project Development and Practice in ASP.NET 2.0 & SQL Server 2005[M].Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2008：105-112.

[6]劉 怡，張 勘.基于Internet的管理信息系統研究[J].計算機應用與軟件，2005，22(8)：57-59.Liu Yi，Zhang Kan.On Manage Information System Based on Internet[J].Computer Applications and Software，2005，22(8)：57-59.