數字作業系統的研究與設計

宋靜

【摘 要】隨著教育信息化進程的不斷加快，開發一個數字作業系統，改變傳統的教學作業的布置和批改模式，利用網絡進行高效率的作業布置和批改是當前數字化校園建設環境下面臨的主要課題之一，同時數字作業將會是伴隨信息技術發展和社會進步的必然產物，是未來改革基礎教育和提高教育效率的一大工作重點。

【關鍵詞】教育信息化 數字作業

一、引言

建立一套采用最新信息化教育技術，基于互聯網開發的集作業布置、學生答題、作業反饋、統計分析、錯題管理為一體的數字作業系統將是伴隨信息技術發展和社會進步的必然產物。

二、系統研究概述

數字作業系統，是依據教育教學信息化規劃理念，以優質主流的內容資源為基礎，以共建共享的內容資源生成機制為核心，建立的信息化網絡教學應用系統。系統為廣大教師和學生提供一套集學生作業自動批改、學習情況及時反饋、錯題庫個性化管理、統計查詢、在線交流等功能為一體的網上綜合數字教育解決方案，保證教師從布置作業到獲取學生學習完成情況和學生進行針對性檢測等各個環節的無縫對接，為提高學生的學習質量和為優化老師備課效率提供幫助。

三、系統研究目標

數字作業系統的研究目標主要體現在以下三個方面：

1.內容方面：系統提供了一套有效的共建共享的內容組建模式，可實現每個教師將優秀資源上傳至系統，提供給老師們共享，滿足教師的個性化教學需求和學生的個性化學習需求，從而提高教學質量。

2.功能方面：通過對數字作業系統中用戶的使用數據、操作流程是否符合用戶的使用習慣、功能設計能否滿足用戶的使用需求、各功能的使用簡易與否等方面的統計與分析進而優化數字作業系統的功能應用體系，提高教學效率。

3.教學方面：通過了解數字作業系統對課堂教學、教師課余生活、紙質作業、學生課余生活、學習效果、師生人際交流諸方面影響；探索數字作業系統模式下教學創新方式，進一步改善教學效果，從而提高教與學的質量。

四、系統設計框架

1.技術路線

系統采用分布式部署、應用服務器集群和數據庫集群的系統架構，同時采用硬件負載均衡器實現負載均衡。

后臺服務器基于J2EE平臺，采用Spring + Hibernate技術路線的多層體系架構，支持底層平臺從Windows到UNIX/LINUX、從PC服務器到小型機的擴展需求。在應用系統數據源層，采用大型數據庫軟件系統作為應用系統的數據存貯、交換、查詢、管理平臺。

客戶端分為B/S客戶端和C/S客戶端：

（1）B/S端：采用HTML、CSS、Ajax、ActiveX等技術手段實現用戶表示層，完成應用系統與用戶間的人機會話功能，提供更人性化、更貼切的用戶體驗（UE）。

（2）C/S端：采用C++實現學習控制功能，包括防應用切換、防拷屏等功能；同時充分發揮C++運行效率高、計算能力強的特點，提高客戶端處理能力和執行效率，分擔服務器端的工作負荷。

2.技術架構

系統技術架構如圖1所示。最底層是服務器、交換機、負載均衡器等硬件及網絡設備，其上是UNIX/LINUX操作系統、Oracle 數據庫。J2ee中間件建議采用WebLogic、WebSphere或JBOSS，因為Tomcat有并發用戶數限制。基于J2EE中間件開發應用系統，學生客戶端采用FLEX開發。通過縱深安全防御體系保障系統安全。遵循國家及文軒企業標準（如數據編碼標準）進行系統開發，并建立可靠的運維管理體系。基于WebService技術開發接口服務提供對外接口，實現數據共享。

圖1數字作業系統技術架構

五、系統應用展望

系統開發完成后，在四川省內幾所市重點中學進行有效地試運行，目前運行情況良好，受到了師生的一致好評，無論是教師、學生還是家長對數字作業系統設計理念表示贊同，認為這是一種良好的發展趨勢。但這種發展不是一個一蹴而就的結果，而是一個動態的系統工程，更是一項長期的任務。在發展中也存在著一些問題，如，學校硬件與網絡條件不完善、學生家庭條件的限制、在電腦上輸入問題等是制約數字作業發展的瓶頸。但隨著現在手寫輸入、語音輸入的發展推廣以及掃描儀的廣泛推廣， 會發生轉變。數字作業變得非常容易時，還是會把數字作業推到一個新的時代，屆時，必會對教育信息化產生又一個重大推動。

【參考文獻】

[1]胡斌， 季曉云.基于Web的作業管理系統開發與設計. 通信論壇，2005.

[2]陳華， 轟鋼.美國在線作業系統WebAssign及其啟示. 中國遠程教育，2005.