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

1 引 言

　　Linux最早是由芬蘭大學(xué)生Linus Torvalds于1991年開發(fā)的，其借鑒Unix系統(tǒng)當(dāng)時近30年的技術(shù)積累，并且綜合主流Unix系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。他遵照Unix標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的個人計(jì)算機(jī)和工作站上的Unix類操作系統(tǒng)。他具有用戶希望的任何一個成熟的現(xiàn)代Unix系統(tǒng)的一切特點(diǎn)，包括真正的多任務(wù)功能、多用戶、虛擬內(nèi)存、共享庫、高級內(nèi)存管理等。

　　“基于Linux的網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)資源建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研究”課題主要是依托貴州省高校千兆城域網(wǎng)基礎(chǔ)與相對技術(shù)優(yōu)勢：一是擴(kuò)建基于Linux的網(wǎng)絡(luò)教育應(yīng)用示范平臺構(gòu)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(yīng)用、師資培訓(xùn)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(yīng)用試點(diǎn)，在貧困地區(qū)建立12所NC網(wǎng)絡(luò)教室終端型應(yīng)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(tǒng)。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(qū)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(tǒng)、基于信息安全的網(wǎng)絡(luò)教育通用考試系統(tǒng)、現(xiàn)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(yīng)用的適應(yīng)性等技術(shù)專題進(jìn)行應(yīng)用研究與開發(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IP網(wǎng)絡(luò)輻射到貧困地區(qū)試點(diǎn)學(xué)校，帶動其網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的開展，并對課堂教學(xué)起一定的推動作用。

2 多用戶管理

　　多用戶管理設(shè)計(jì)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)生和教師用戶運(yùn)用計(jì)算機(jī)水平相對較低，在設(shè)計(jì)中采用越方便、越簡單的操作方式，用戶就越容易使用。在開發(fā)過程中，通過對不同系統(tǒng)使用者授予不同的權(quán)限，在權(quán)限上采取3級管理模式：管理員、教師和普通的用戶組(學(xué)生)。所有的用戶權(quán)限分配都由管理員完成，管理員可以根據(jù)實(shí)際情況給每個用戶分配權(quán)限。同時對普通的用戶組學(xué)生用戶根據(jù)所在年級進(jìn)行權(quán)限的分配，使每個學(xué)生用戶在進(jìn)入系統(tǒng)時根據(jù)權(quán)限登錄相應(yīng)的用戶界面。當(dāng)每年有新的學(xué)生入學(xué)或正常的學(xué)籍進(jìn)行變化時，管理員應(yīng)根據(jù)情況對學(xué)生的用戶權(quán)限進(jìn)行注冊、更新或者刪除?？紤]到輸入數(shù)據(jù)的量數(shù)，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(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)文本，用戶注冊程序?qū)崿F(xiàn)多用戶的自動注冊。利用教師通過自身的權(quán)限進(jìn)入教師界面，教師對用戶并不存在管理功能，但能利用相應(yīng)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(xí)和其他老師進(jìn)行交流，這樣大大提高系統(tǒng)在管理上的安全性。學(xué)生正確登錄系統(tǒng)后，學(xué)生能夠根據(jù)老師所指定的方式進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)和自己課后的復(fù)習(xí)。

3 課件資源管理與教師互動教學(xué)

　　在資源分類上將資源分成優(yōu)秀課件和教師自制課件，優(yōu)秀課件是符合教育部基礎(chǔ)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(chǔ)上根據(jù)實(shí)際需要由教師按一定格式和規(guī)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(quán)的教師可以通過網(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的資源；而教師也可以將自己制作的課件通過網(wǎng)絡(luò)上傳到總站的網(wǎng)絡(luò)附加存儲設(shè)備(Network Attached Storage，NAS)服務(wù)器上，已待總站管理員審核，審核通過的加入優(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個地方進(jìn)行，對于有同名課間存在的問題，系統(tǒng)可以根據(jù)你自身的要求進(jìn)行提示，或者說是更改課件名稱后進(jìn)行存儲。對于總站和NC端的用戶到基站的存儲的過程中，同時將課件傳到基站的數(shù)據(jù)庫中便于將來的檢索和查找。

　　在課件的上傳過程中，系統(tǒng)會根據(jù)不同的年級不同的學(xué)科，將課件存儲在不同的數(shù)據(jù)表中。當(dāng)教師進(jìn)行教學(xué)時，教師可以根據(jù)所教的年級和專業(yè)，對課件進(jìn)行不同的選擇。有了相應(yīng)的課件資源，就可以便于教師動態(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(jù)需要選擇多種授課模式。此外，學(xué)生還可以通過交互平臺和教師進(jìn)行課堂交流和提問，教師可以將學(xué)生所問問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(jī)制

　　在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)利用的是神洲天脈網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)(NC-Network Computer)，其具體配置為CPU(龍芯I 800 MHz)，128 M內(nèi)存，聲卡，顯卡，10 M／100 M自適應(yīng)網(wǎng)卡)，考慮到的NC特點(diǎn)沒有可存儲設(shè)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(yīng)的防火墻和可信任的內(nèi)網(wǎng)IP控制訪問技術(shù)來提高整個系統(tǒng)的安全性。此外，對于重要的數(shù)據(jù)采用加密算法進(jìn)行加密，一般數(shù)據(jù)采用MD5的加密算法進(jìn)行加密，而用戶瀏覽數(shù)據(jù)沒有采用任何特殊加密算法加密。

5 存在的問題

　　該系統(tǒng)是在原有的IPv4的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)下設(shè)計(jì)和實(shí)施，對于現(xiàn)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(zhuǎn)換過程中，有可能還會出現(xiàn)一些不可預(yù)料的問題。這些問題有待進(jìn)一步的研究IPv6后解決和完善。此外，在Windows操作系統(tǒng)下的可用課件資源非常豐富，但能直接為Linux操作系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)化軟件，但現(xiàn)有設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化程序不能很好地轉(zhuǎn)化，還需要部分的進(jìn)行手工改動。因此，對于轉(zhuǎn)化程序的轉(zhuǎn)化功能仍需改進(jìn)。

6 結(jié)語

　　從工程的實(shí)際應(yīng)用上看來，多用戶角色管理大大方便了終端型的實(shí)驗(yàn)學(xué)校；對于最普通的使用者，用戶在使用上表示非常方便。而資源管理使教學(xué)者(教師)能夠通過網(wǎng)絡(luò)得到符合教育部規(guī)范的基于元數(shù)據(jù)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，開闊學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，有利于提高中西部邊緣貧困地區(qū)的教學(xué)質(zhì)量。同時還取得一定的社會和經(jīng)濟(jì)效益。