基于Linux／NC中小學(xué)的資源管理和互動(dòng)教學(xué)系統

1 引 言

　　Linux最早是由芬蘭大學(xué)生Linus Torvalds于1991年開(kāi)發(fā)的，其借鑒Unix系統當時(shí)近30年的技術(shù)積累，并且綜合主流Unix系統的優(yōu)點(diǎn)。他遵照Unix標準設計的個(gè)人計算機和工作站上的Unix類(lèi)操作系統。他具有用戶(hù)希望的任何一個(gè)成熟的現代Unix系統的一切特點(diǎn)，包括真正的多任務(wù)功能、多用戶(hù)、虛擬內存、共享庫、高級內存管理等。

　　“基于Linux的網(wǎng)絡(luò )多媒體教學(xué)資源建設關(guān)鍵技術(shù)與應用研究”課題主要是依托貴州省高校千兆城域網(wǎng)基礎與相對技術(shù)優(yōu)勢：一是擴建基于Linux的網(wǎng)絡(luò )教育應用示范平臺構建教學(xué)資源庫，以支撐課題研究、中小學(xué)網(wǎng)絡(luò )教育示范應用、師資培訓和技術(shù)服務(wù)(網(wǎng)站)；二是在貴州省中心城市中選擇相對優(yōu)秀的中小學(xué)建立2所資源型網(wǎng)絡(luò )教學(xué)應用試點(diǎn)，在貧困地區建立12所NC網(wǎng)絡(luò )教室終端型應用試點(diǎn)，形成以資源型學(xué)校輻射貧困學(xué)校的教育支持網(wǎng)絡(luò )系統。重點(diǎn)圍繞基于國產(chǎn)Linux／NC的網(wǎng)絡(luò )教學(xué)平臺集成技術(shù)、基于Web、NAS的多層次多網(wǎng)點(diǎn)教學(xué)資源區域性共享和管理、基于IP的網(wǎng)絡(luò )多媒體教學(xué)直播系統、基于信息安全的網(wǎng)絡(luò )教育通用考試系統、現有教學(xué)資源(如課件、多媒體交互式網(wǎng)絡(luò )教學(xué))在國產(chǎn)NC上應用的適應性等技術(shù)專(zhuān)題進(jìn)行應用研究與開(kāi)發(fā)。其主要目的是利用優(yōu)秀的課堂教學(xué)單元和課件示范通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )輻射到貧困地區試點(diǎn)學(xué)校，帶動(dòng)其網(wǎng)絡(luò )教學(xué)的開(kāi)展，并對課堂教學(xué)起一定的推動(dòng)作用。

2 多用戶(hù)管理

　　多用戶(hù)管理設計的主要目的是考慮課題實(shí)際情況，主要是西部的中小學(xué)學(xué)生和教師用戶(hù)運用計算機水平相對較低，在設計中采用越方便、越簡(jiǎn)單的操作方式，用戶(hù)就越容易使用。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通過(guò)對不同系統使用者授予不同的權限，在權限上采取3級管理模式：管理員、教師和普通的用戶(hù)組(學(xué)生)。所有的用戶(hù)權限分配都由管理員完成，管理員可以根據實(shí)際情況給每個(gè)用戶(hù)分配權限。同時(shí)對普通的用戶(hù)組學(xué)生用戶(hù)根據所在年級進(jìn)行權限的分配，使每個(gè)學(xué)生用戶(hù)在進(jìn)入系統時(shí)根據權限登錄相應的用戶(hù)界面。當每年有新的學(xué)生入學(xué)或正常的學(xué)籍進(jìn)行變化時(shí)，管理員應根據情況對學(xué)生的用戶(hù)權限進(jìn)行注冊、更新或者刪除?？紤]到輸入數據的量數，每年新生的注冊都是利用批量注冊完成的，利用Linux下的文件轉化為標準文本，用戶(hù)注冊程序實(shí)現多用戶(hù)的自動(dòng)注冊。利用教師通過(guò)自身的權限進(jìn)入教師界面，教師對用戶(hù)并不存在管理功能，但能利用相應的課件管理模塊跟學(xué)生進(jìn)行交流、組織學(xué)生進(jìn)行課堂學(xué)習和其他老師進(jìn)行交流，這樣大大提高系統在管理上的安全性。學(xué)生正確登錄系統后，學(xué)生能夠根據老師所指定的方式進(jìn)行課堂學(xué)習和自己課后的復習。

3 課件資源管理與教師互動(dòng)教學(xué)

　　在資源分類(lèi)上將資源分成優(yōu)秀課件和教師自制課件，優(yōu)秀課件是符合教育部基礎教育大綱全部知識點(diǎn)的中小學(xué)網(wǎng)絡(luò )教學(xué)課件素材庫；而教師自制課件是教師在教學(xué)的基礎上根據實(shí)際需要由教師按一定格式和規范完成的。資源管理分成總站資源管理和基站資源管理。被總站授權的教師可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )按自己的需要，下載總站優(yōu)秀資源或者所有基站教師上傳被審核通過(guò)的資源；而教師也可以將自己制作的課件通過(guò)網(wǎng)絡(luò )上傳到總站的網(wǎng)絡(luò )附加存儲設備(Network Attached Storage，NAS)服務(wù)器上，已待總站管理員審核，審核通過(guò)的加入優(yōu)秀資源庫中。

　　課件資源的上傳和下載可以在NC端、基站和總站3個(gè)地方進(jìn)行，對于有同名課間存在的問(wèn)題，系統可以根據你自身的要求進(jìn)行提示，或者說(shuō)是更改課件名稱(chēng)后進(jìn)行存儲。對于總站和NC端的用戶(hù)到基站的存儲的過(guò)程中，同時(shí)將課件傳到基站的數據庫中便于將來(lái)的檢索和查找。

　　在課件的上傳過(guò)程中，系統會(huì )根據不同的年級不同的學(xué)科，將課件存儲在不同的數據表中。當教師進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師可以根據所教的年級和專(zhuān)業(yè)，對課件進(jìn)行不同的選擇。有了相應的課件資源，就可以便于教師動(dòng)態(tài)的選擇課件，對學(xué)生進(jìn)行不同課程的教學(xué)。對于不同年級不同課程的教學(xué)，教師可以根據需要選擇多種授課模式。此外，學(xué)生還可以通過(guò)交互平臺和教師進(jìn)行課堂交流和提問(wèn)，教師可以將學(xué)生所問(wèn)問(wèn)題的答案以郵件的模式發(fā)送到學(xué)生的信箱中。教師教學(xué)和學(xué)生上課的流程如圖2，圖3所示：

4 安全機制

　　在現實(shí)環(huán)境下系統利用的是神洲天脈網(wǎng)絡(luò )計算機(NC-Network Computer)，其具體配置為CPU(龍芯I 800 MHz)，128 M內存，聲卡，顯卡，10 M／100 M自適應網(wǎng)卡)，考慮到的NC特點(diǎn)沒(méi)有可存儲設備，所以對于病毒的抗干擾能力較高。因此，這里的安全主要是集中在服務(wù)器端，利用相應的防火墻和可信任的內網(wǎng)IP控制訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)來(lái)提高整個(gè)系統的安全性。此外，對于重要的數據采用加密算法進(jìn)行加密，一般數據采用MD5的加密算法進(jìn)行加密，而用戶(hù)瀏覽數據沒(méi)有采用任何特殊加密算法加密。

5 存在的問(wèn)題

　　該系統是在原有的IPv4的網(wǎng)絡(luò )體系架構下設計和實(shí)施，對于現在的網(wǎng)絡(luò )發(fā)展，原有的IPv4網(wǎng)絡(luò )向IPV6網(wǎng)絡(luò )的轉換過(guò)程中，有可能還會(huì )出現一些不可預料的問(wèn)題。這些問(wèn)題有待進(jìn)一步的研究IPv6后解決和完善。此外，在Windows操作系統下的可用課件資源非常豐富，但能直接為L(cháng)inux操作系統下的課件的資源不是很豐富，考慮到教師制作課件的水平不是很高，系統設計相應的轉化軟件，但現有設計的轉化程序不能很好地轉化，還需要部分的進(jìn)行手工改動(dòng)。因此，對于轉化程序的轉化功能仍需改進(jìn)。

6 結語(yǔ)

　　從工程的實(shí)際應用上看來(lái)，多用戶(hù)角色管理大大方便了終端型的實(shí)驗學(xué)校；對于最普通的使用者，用戶(hù)在使用上表示非常方便。而資源管理使教學(xué)者(教師)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò )得到符合教育部規范的基于元數據的資源庫，豐富他們的教學(xué)方式，以這種方式去拓展學(xué)生的知識面，開(kāi)闊學(xué)生的學(xué)習視野，有利于提高中西部邊緣貧困地區的教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)還取得一定的社會(huì )和經(jīng)濟效益。