时间:2023-05-08 18:00:25
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1、系统的设计思路
网络化是指用Internet(包含了数字化、多媒体)联成统一的信息空间。“Inter”的含义是“交互的”,“net”是指“网络”,Internet是一个计算机交互网络,又称网间网。它是一个全球性的巨大的计算机网络体系,它把全球数万个计算机网络,数千万台主机连接起来,包含了难以计数的信息资源,向全世界提供信息服务。大学教学管理网络化资源的开发必须符合国家《远程教育资源建设标准》,教学管理网络化资源的属性标注必须清晰合理;同时,为了减少资源的重复开发,必须尽量做到资源的最大限度的共享;为了系统易于普及,在成本上必须讲究经济实用,减少不必要的浪费。因此,大学教学管理网络化系统定位在基于软件实现的“应用层”上,在大学现有教学网络化资源和教学管理网络化平台上作二次开发。
2、系统开发的步骤
教学管理网络化系统的开发是一项复杂的工作,必须用系统工程的方法来进行。首先是系统分析。要明确系统的功能与任务﹑拟建设系统的基础与条件。在深入调查的基础上,对该项目的可行性进行科学分析(主要指技术可行性和经济可行性),并严格按评审程序进行评审。
第二是系统设计。根据系统的总体功能,设计系统的总体结构(包括系统布局结构﹑系统硬件结构﹑系统软件结构等),按照自上而下的方法,设计各相关子功能与实现途径。因为教学管理网络化系统是采用计算机作为主控设备来构建的,所以,在系统设计过程中,要充分考虑以下主要指标:系统的可靠性,数据信息的完整性和安全性,﹑系统的响应和处理速度,系统的可扩展性等。
第三是系统实施。将第二阶段所形成的系统物理模型转换为实际系统的过程即系统实施。主要工作有:硬件的安装,软件开发,系统的局部调试与整体调试(联调),系统的试运行与运行。在系统实施阶段,会碰到各种各样的问题,有可能是分析阶段未考虑的问题,也有可能是设计阶段考虑不周的问题,都需要及时修正。
系统正式投入使用以后,应对项目进行验收,对系统进行评价。采取有效措施,对系统进行维护,确保系统正常运行。
教学管理网络化系统的工作流程
教学管理网络化系统由制作端、管理端、客户端三部分组成,其中制作端用于将实况或存储的音频和视频编码为流、流文件或两者兼有,为系统用户提供点播或广播的流,其输入可以是摄像机,摄像头等采集设备或卫星电视,也可以是存储的可转化的网络化文件;采编工作站为加工单元,用于网络化数据的编码,形成特定的实况流广播流点播流或智能流。制作端生成的流格式文件存储于流文件仓库中,供用户点播或作为广播源进行广播。
管理端由视频管理器和中心管理器两大部分组成。视频管理器既要存储网络化节目(课件)也要完成网络化节目(课件)的发送;每一个视频管理器端上都运行有由一系列的组件管理组成的视频管理平台,这组管理用来将音频和视频内容通过单播和多播等形式发送到客户端和其他管理端。
中心Web管理器也属于管理端,其主要作用是对用户的请求进行分发并提供WWW管理,对网络化节目(课件)的组织逻辑和大学教学管理的业务逻辑进行控制和管理,使之适合大学教学管理的特点。客户端是系统的用户界面,包括Web管理和管理页面,播放器可以使用独立的播放器,也可以嵌入到浏览器或其他应用程序中。客户端为用户访问和管理系统的网络化节目(课件)提供了便捷的接口。
教学管理网络化系统的体系结构与功能
1、系统的组织结构
根据管理内容和管理对象的不同,教学管理网络化系统的体系结构按照影视厅、音乐厅、语音室、教学管理厅、校园电视台、校园广播台、监控中心、管理中心、社区等部分进行组织。
2、系统的功能模块
教学管理系统在具体实现上,需要开发一系列的功能模块,独立或协同地为上述组织模块提供支持和管理。系统通用模块有节目(课件)录制﹑节目(课件)入库﹑节目(课件)搜索﹑节目(课件)评价﹑收视率分析﹑网络化点播﹑负载均衡调度﹑数字权限管理等,它们为影视厅、音乐厅﹑语音室,教学管理厅,电视台,广播台等部分提供支持。一些主要的功能模块简要介绍如下:
(1)负载均衡调度模块。该模块用于动态调整各视频管理器的负载量,和系统状态监测模块相互配合,使用户的请求总是在负载量最轻的视频管理器上得到最快的响应,从而使整个集群的管理效率和用户的响应速度始终处于最佳状态。通过负载均衡调度模块能够实时获取各视频管理器的负载参数,包括总连接数,可用内存,可用CPU,网络连接状况等信息,同时根据一定的负载均衡算法,进行实时的负载统计和排名,根据各视频管理器的负载总量,实现视频流的动态重新定向。
(2)数字权限管理(DRM)模块。教学管理网络化资源只有经过允许的用户才能够使用,因此必须对网络化资源进行权限管理,该模块采用的是一种以安全方式进行媒体内容加密的端到端的解决方案,它允许内容提供商在其的媒体或节目(课件)中指定的时间段、观看次数及其内容进行加密和保护。通过该模块,管理器鉴别和保护需要保护的内容,支持媒体灵活的访问权限控制,同时支持对这些权限的动态修改。
(3)网络化点播模块。网络化点播是最目前最常见的交互式多媒体应用。该模块主要为系统提供媒体网络化的点播功能。除提供一般的点播功能外,系统最大的一个特点就是提供智能流视频管理,﹑动态节目(课件)列表,﹑故障自动转换等功能。视频源采用多速率智能流节目(课件)源,能根据网络情况,实现自适应速率传输;能够采用多种协议提供视频管理,并能实现协议间的自动翻转,保证视频流顺利到达客户端;对节目(课件)由多集或多部分组成的情况,动态生成整个节目(课件)的播放列表。用户可点播整个节目(课件)列表中的所有或部分段落,点播次序无限定。当视频管理器集群中的某一系统或应用程序发生故障时,系统能够自动将工作从故障节点分散到其余节点上,实现故障的自动转移和恢复。
(4)作业模块和测试模块。是语音室和教学管理厅特有的功能模块,用于对学习者进行训练和测试;教师可以根据某一个或一组视听材料的内容布置作业,或组卷进行测试,并对测试结果进行评分,给出反馈;允许对题量和分值进行自定义,同时支持对试题的再编辑。
(5)媒体课件制作和媒体课件编辑模块是教学管理厅的核心功能模块,媒体课件制作模块用于为教师制作媒体课件提供便捷的向导和工具。支持用户对媒体课件进行在线编辑,通过插入视频时间线的方式,可以进行标记(Marker)和脚本的插入,﹑移动,﹑删除等功能,教师可以在标记处进行插入教鞭﹑播放动画﹑切换页面等操作;支持教鞭的插入和编辑,系统提供四种教鞭工具支持,移动教鞭、下划线、方框、闪烁字体,教师可选任意一种进行标记,系统能自动录制标记代码,并与录制的视频同步,播放时能放出同样的标记效果。
(6)网络化广播模块。为校园电视台和校园广播台提供节目(课件)源;配合视频捕捉卡,实时广播的视频源可以来自任何影音设备的信号,如摄录放影机、影碟机、有线电视、卫星电视等;也可以是存档的任何流式文件;在同一个频道中可以有多个节目(课件)源,循环播放;采用多线程机制,在广播多路节目(课件)时能实时存取视频数据;基于流式(Stream)的广播技术;采用UDP及网络无冲突技术,保证数据通畅无阻地在网上传输;采用多址广播技术,大大减轻网络负载,消除“广播风暴”;每路节目(课件)允许“无限多”使用者(网上所有用户)欣赏。
(7)实时监控模块。主要是为系统授权用户(如校长、实验室管理员、图书馆管理员等)提供远程监控相关公共场所的功能;系统管理员可设置密码,确定使用监控模块的许可、优先级和使用权限;通过对摄像头的底座进行编程,可以远程控制摄像头的焦距,摄像角度等参数;摄像头传递的图像送到采集/转换设备,或者是采用专业的直播机,供用户远程访问;也可以实时存储备份,将监控画面录制到硬盘或其他存储设备上,供日后查看,存储的文件也可以通过网络调用。
(8)系统状态监测模块。是管理器状态监测器的核心功能模块,用于收集各视频管理器的状态信息,如可用CPU,可用内存,﹑可用硬盘,﹑当前网络状况等,并根据负载均衡算法,计算出当前的负载总量,发送到中心管理器上,这些数据作为负载均衡模块进行负载均衡调度的依据。同时,通过该模块可以动态添加视频管理器,保证系统的可扩展性,并记录该视频管理器的系统运行日志。
教学管理网络化系统的可拓展性
以上构建的教学管理网络化系统在只有一个视频管理器集群的局域网应用上有着很好的适应性,能够提高整个系统的响应速度,但对于跨校区,甚至跨地区办学的大规模应用,由于用户规模比较大,覆盖范围比较广,单管理器集群已经不能够满足要求,系统必须考虑向广域网过渡,对原有方案进行扩展。一个可行的方案如图3所示。
整个管理系统由中心管理器集群﹑各区域管理器集群组成;在各区域管理器集群又包含至少一台Web管理器,一台视频管理器。中心管理器集群作为用户访问整个视频管理器系统的门户,维护Web页面内容和系统的中心数据库,在此数据库中,记录各区域管理器集群的总负载量(负载总量,可继续提供视频管理的视频管理器数量等)。区域管理器集群为本区域提供视频管理,维护本区域数据库(包括本地视频管理器数量,各管理器的负载量,是否处于活跃状态等)。各管理器集群是一组通过网络连接起来的管理器,每一台管理器都存储相同的信息用于客户访问,所有的管理器都有单独的IP地址,都可以单独对外提供视频管理;但管理内容需要通过中心Web管理器的解析和指向。
较高的机构已成为一种迫切的需要.所谓办公自动化是指运用微机及相关外设,有效地管理和传输各种信息,
达到提高工作效率的目的.
办公自动化网络是一个中小型的局部网络.办公自动化网络系统是自动化无纸办公系统的重要组成部分.在
实现联网办公时,由于覆盖面大,使用人员混杂,管理水平各异,往往不能保证公文在网络上安全传输和管理.
还有一些人专门在网络上从事信息破坏活动,给国家、企业造成巨大的损失.因此,加强网络安全,防止信息被
泄露、修改和非法窃取成为当前网络办公自动化普及与应用迫切需要解决的问题.
2办公自动化的主要特点
一般认为将办公室日常处理各种事务和信息的过程,在办公主体—人的控制下,利用现代工具和手段自
动完成,这就是办公自动化.从信息处理的多层面和复杂性来讲,办公自动化可分以下三个层面或阶段:
(1)行文处理自动化主要指纵向和横向单位传递来的各类文件之接收、批阅与办理过程;本单位发往上述单
位文件的拟稿、审核、签发等过程;本单位内部各种报告、计划、总结等材料的形成以及逐级审核、审批过程;
文档一体化及综合档案管理.
(2)事务处理自动化主要包括各种行政事务(车辆管理、固定资产管理等);秘书事务(会议安排、领导活动安
排、信息采编等);督办事务(领导交办事务督察、工作管理等);专业事务(财务管理、生产经营管理等);
个人事务(个人信息交流、个人通信录等).
(3)辅助决策自动化该层次的自动化是建立在前两个方面自动化基础上的,专门为负责人汇总各方面信息,
并就各种问题作出正确决策提供准确、全面、及时的依据而建立.其主要内容应建在领导综合查询平台下,提
供的信息主要是单位内部资金、经营等各方面情况的汇总及分析:国际国内相关领域有关情况分析预测;国家
相关法律法规汇编及快速参考等.通过综合查询能使本单位领导自动、快速地得到决策所需的各种详实材料,
使决策更加及时、准确.
3安全的诸多因素
根据以上办公自动化特点的分析,系统的安全应主要包括数据与信息的完整性和系统安全两个方面;数据与
信息的完整性指数据不发生损坏或丢失,具有完全的可靠性和准确性;系统安全指防止故意窃取和损坏数据.威
胁数据完整性和系统安全的因素主要有:(1)数据完整性威胁因素
1)人类自身方面:主要是意外操作、缺乏经验、蓄意破坏等;2)自然灾难方面:包括地震、水灾、火灾、
电磁等;3)逻辑问题方面:包括应用软件错误、文件损坏、数据交换错误、操作系统错保、不恰当的用户
需求等:4)硬件故障方面:主要指硬件系统的各个组成部分,如芯片、主板、存储介质、电源、I/O控制器等
发生故障;5)来自网络故障方面:网络故障包括网络连接问题(如网桥或路由器的缓冲不够大引起的阻塞),网
络接口卡和驱动程序问题以及辐射问题等.
(2)系统安全威胁因素
I)物理设备威胁:是指偷窃设备、直接读取设备、间谍行为等以直接方式对系统信息造成的威胁;2)线
缆连接威胁:包括拨号进入、连线或非连线(如磁场分析)窃听等方式窃取重要信息;3)身份鉴别威胁:包括口
令被破解、加密算法不周全等漏洞性因素;4)病毒或编程威胁:病毒袭击己成为计算机系统的最大威胁.此外,
有的编程人员为了某种目的,故意编写一段程序代码隐藏在系统中,对系统安全构成威胁.4办公自动化系统安全设计分析
由于众多的因素造成了对数据完整性威胁和安全威胁,因此,办公自动化网络系统必须建设一套完整的策
略和安全措施来保障整个系统的安全.
4.1安全设计的基本原则
1)安全性第一的原则:由于安全性和网络的性能(使用的灵活性、方便性、传输效率等)是一对矛盾,两者
不能兼得.建议选择前者,以牺牲网络的性能,来换取安全性的增强,但采取的措施应让用户感觉不到网络性
能受到的影响.2)多重保护的原则:任何安全保护措施都可能被攻破.建立一个多重保护系统,各重保护相互
补充,当一重保护被攻破时,其它重保护仍可保护信息系统的安全.3)多层次((OSI参考模型中的逻辑层次)的
原则:如在链路层和网络层实施包过滤,在表示层实施加密传送,在应用层设置专用程序代码、运行应用审计
软件,在应用层之上启动服务等.4)多个安全单元的原则:把整个网络的安全性赋予多个安全单元,如路
由器、屏蔽子网、网关,形成了多道安全防线.5)网络分段的原则:网络分段是保证安全的重要措施.网络分
段可分为物理分段和逻辑分段.网络可通过交换器连接各段.也可把网络分成若干IP子网,各子网通过路由器
连接,并在路由器上建立可访问表,来控制各子网的访问.6)最小授权的原则:对特权(超级)网络要有制约措
施,分散权力,以降低灾难程度.7)综合性原则:计算机网络系统的安全应从物理上、技术上、管理制度(如
安全操作乃至计算机病毒的防范等)上以及安全教育上全面采取措施,相互弥补和完善,尽可能地排除安全漏洞.
4.2建立一套安全措施
办公自动化网络建立以后,在运用安全设计原则的基础上如何很好地协调系统的安全和系统的灵活性、开
放性,是在设计系统安全时必须考虑的问题.分析此类办公自动化网络系统的特点,安全威胁主要有4个方面:
一是外界黑客或非法用户的侵入;二是病毒的侵害:三是内部人员闯入非允许进入的节点,获取非授权的资料;
四是设备发生问题影响网络的运行.为了防止这类事情的发生,在设计方案中根据实际情况,制定一系列的防
范措施.这些措施主要有:
1)建立用户使用网络资源的规章制度;2)严格划分不同工作人员的权限;3)严格设定各种信息资源、设备
资源的使用权限:4)关键信息的传输采用端到端的专用加密工具:5)完善认证/授权的技术控制手段;6)采用分
布授柳集中控制的安全策略;7)采用数字签名技术和第三方确认的控制措施;8)加强用户管理,防止非法侵入;
9)加强对用户下卸的软件进行病毒检查;10)定时备份,防止系统崩溃;11)加强组织管理,完善各项规章制度.
4.3防止非法访问与数据丢失
由于办公自动化网络联接着许多重要的部门,网上一些信息资源有着很高的保密性.在网络设计方案中应
根据实际情况,制定一系列的防范措施,分别对网络层、系统设备层、应用层进行分级安全保护,采用一些专
用的软件和设备提高安全性.数据的安全保护方法主要体现在两个方面:防止非法访问和防止数据丢失.
对于第一个方面,可以通过防火墙并利用CISCO路由器自带软件来实现.1)授权控制(Authentication):控制特定
的用户在特定的时间内使用特定的应用.防火墙用专有的FTP和
Telnet进程取代了标准进程。FTP或者Telnet的请求只有经过防火墙认证般权后才能进行通信.HTTP认证服务运
行在Firewallgateway之上,可以保护在防火墙之后的所有的HTTP服务器.管理员可以制定用户授权策略,决定
哪些服务器或应用可以被用户访问.2)数据加密((Encryption):在通信节点配备Firewallgateway,可以将各个节
点定义成为一个加密域,形成了一个虚拟专用网VPN.3)地址转换(IPTranslation):管理员可决定哪些IP地址需
要映射成能够接入Internet的有效地址,哪些地址被屏蔽掉,不能接入Internet.4)在对操作系统(Windows2000
Server)访问检查设置功能中采取进入系统时口令检查;在文件管理系统中建立文件、记录和共享资源的访问许
可控制;对存储空间的访问进行保护;控制面板中的网络窗口定义网络资源的访问许可控制;用户管理系统建
立登录用户的帐户,规定用户在系统中各种操作的权利等保护措施.
对于防止数据丢失,采取的方法是:
1)利用磁带机对文件服务器上的系统数据进行定期备份.2)采用先进的UPS来防止外部电源断电而引起的
对网络使用的伤害.3)利用磁盘阵列做好重要数据的冗余备份,提高网上重要设备的自身容错能力.4)设计
的主机群应采用双机祸合容错结构,主辅机可以共享磁盘阵列资源,可以自动错误侦测,接管备援,恢复系统,
使整个主机群处于高可靠祸合工作状态,双机可以互为备份,两台机器之间可以均衡负载.
4.4基于角色的访问控制机制
在防止非法访问和数据丢失的同时,应做到既防止公文信息被窃取、破坏和滥用,又有利于提高公文处理
效率,其重要手段之一就是采取一套安全有效又灵活的访问控制机制.
基于角色的访问控制是GeorgeMason(乔治梅森)大学的教授Sandhu(圣得胡)提出的一种新型访问控制模
型.它的基本思想是将权限与角色联系起来,在系统中根据工作应用的需要为不同的工作岗位创建相应的角色,
同时根据用户职务和责任指派合适的角色,用户通过所指派的角色获得相应的权限,实现对文件的访问.因此
可以极大地简化权限的管理,灵活地将用户从一个角色重新指派为另一个角色,给角色分配和撤销一些权限.它
支持最小特权、责任分离以及数据抽象三个基本的安全原则.
基于角色的安全性是指公文文档可被而且仅被预先定义的人员存取操作,在底层是网络和数据库安全性保
证,包括服务器存取控制、数据库存取控制表、加密、签名和用于鉴别的Domino/Notes和SSL(SecureSocketsLayer)
数字签名验证字.Domin。有以下访问类型(角色),按权限的高低依次有:管理者、设计者、编辑者、作者、读
者、投稿者等。而实际参与办公系统的有管理员、文书、办公室主任、局领导、科领导和科员等角色,由于在
该系统运行中,实际的角色权限还在动态改变,仍无法直接用Domino系统提供的权限,因此,提出通过映射关
系来实现(见表1).还必须借助Script动态的修改表单的域,实现对包括管理员在内的一些必要的限制.
如何根据应用的需求恰当地建立用户—角色—权限这三者之间多对多的映射关系,将是整个办公自动
化系统安全可靠和高效运行的关键.此外,所建立的映射关系,应提供灵活的配置功能,使映射关系具有可更
改和可扩充性,以适应可能变化的需求.为了实现基于角色的访问控制,这里定义了四张表以实现角色到用户、
角色到权限的分配.如表2}3}4}5所示.
在用户申请某操作时,系统需要检测用户所拥有的角色集,并根据这些角色集中所包含的权限来判断该用
户是否能进行该操作,如果可行则置许可证发放标记为真.同时,系统为了执行某些静态约束,比如同一用户
不能同属于两个互斥角色,还可以定义互斥角色表.约束是基于角色的访问控制中重要的安全策略,是对用户
执行权限的一些限制.静态约束在系统设计时定义,而动态约束在系统运行时执行.某个用户在系统中可能同
时拥有多个角色,但是在某一个工作过程中,当他充当其中一个角色的同时不能激活其另一个角色.例如在一
个文件的处理过程中,用户的拟稿角色和审批角色至多只能激活一个.又例如对用户阅读文件的时间期限,系
统也可以加以限制.
5小结
系统安全在办公自动化网络系统中占据着尤为重要的地位.本文对系统安全设计进行了简要的阐述,针对
非法访问,数据丢失和访问控制模式进行了较为详细的论述.
随着我国信息化的逐步深入,尤其是“电子政务”建设热点的兴起,建设办公自动化网络系统的热潮将会
得到更迅速的发展,将会促进我国信息化的建设.
参考文献:
t1]李海泉.计算机系统安全技术与方法[叫.西安:西安电子科技大学出版社,1991.
引言:随着计算机技术和通信技术的发展以及学习理论、计算机辅助教学理论的完善,网络教育也日益受到人们的重视,成为当前教育的发展重点。同时也应运而生了很多新的理论、新的学说。基于网络的协作学习就是当前网络教育中研究的热点。毫无疑问,协作学习有利于增强学生个体之间的沟通能力以及对学生个体之间差异的包容能力。但是也不能忽视网络教育中个别化学习的重要作用。个别化学习毕竟是网络教育中最基本的学习方式,它经历了长期的发展,形成了较为完善的系统,特别有利于学生个性的发展,学习自主性、独立性的形成,以及学生创造性思维的培养。在发展网络教育时,要正确处理二者的关系,让他们互相补充,互相促进,扬长避短,使网络教育真正成为继传统教育后有益的教育方式。
一、基于网络的个别化学习和协作学习
在讨论二者关系之前,首先要弄清楚网络教育中个别化学习和协作学习的定义。
基于网络的个别化学习是指根据学生的不同特征进行因材施教,通过网络给出不同学习环境、学习方式、学习内容的选择,为每个学生提供最佳的教学支持,让学生自由选择学习内容,制定学习计划,自由安排学习时间、地点,从而自我获取知识,更新知识。
基于网络的协作学习是指利用计算机网络建立协作学习的环境,通过小组或团队的形式组织学生进行学习,使教师与学生、学生与学生在讨论、协作与交流的基础上进行协作学习。
二、网络教育中个别化学习和协作学习的关系
个别化学习和协作学习都是网络教育中重要的学习方式,他们都体现了网络教育以“学”为主的特点,但是他们也各有特色,相互联系。
(一)、个别化学习和协作学习各具特点
个别化学习强调在学习过程中,学生自主学习知识,自我更新知识,通过自己思考、探索来独立完成学习。它比较适合达到认知领域和动作技能领域中大多数层次的学习目标,如学习事实信息、掌握概念和原理、应用信息、概念和原理、形成动作技能和培养解决问题的能力等。
个别化学习最大的特点在于学生的高度自主性。这种自主性具体表现在:学生确定自己的目标后,能够借助网上优势,自主选择学习内容、学习方法和支配学习时间,从中知道了如何学习才能达到目标,也知道了如何评价自己的学习效率、测试自己的学习效果和成绩。学生根据自己的知识基础和学习进度进行个别化学习,不必跟随教师统一的教学内容和进度,而且网上没有固定的学习模式,自己不主动学习,就不可能得到新知识,这样学生就由原来被动的、不得不学转变为主动的、要求去学。从而能提高学生的领会和保持水平,有利于学生学习能力的培养。而且,学生在学习中自己制定学习计划,自己掌握学习进程,自己负责学习效果,这有助于养成学生在教育活动、工作职责和个人行为等方面的良好习惯。除此之外,学生自己选择学习时间,自己确定学习地点,学习时间、空间的灵活性大,特别适应于成年的、在职的学生的主客观条件。总之,个别化学习允许程度各异的学生都能按自己的能力选择相应的学习条件,让每个学生都能最大限度地获得学习效益。不仅能使学生掌握知识,还能使学生学会如何学习,培养学生的独立思考和自主学习的能力,适应每个学生的个性发展。
协作学习强调在学习过程中通过网络和计算机来支持学生之间的交互活动,这种交互活动指的是以小组形式,在师生之间、生生之间进行讨论、交流、协作,学生通过合作过程共同完成学习。相比之下,它比较适合实现情感领域的教学目标。如形成态度、培养鉴赏力,形成合作精神和良好的人际关系。以及认知领域的某些高层次技能,如问题解决和决策。
协作学习最大的优势在于协作活动的参与者促进了学生的学习。学生们可以突破地域和时间上的限制,进行同伴互教、讨论交流、课外兴趣活动等协作性学习。学生、教师通过网络实现了资源共享,教师和学生之间可以在网上共同进行问题的探究探讨。教师通过网上专题讨论为各个学生提供了单独或小组讨论的机会,每个学生可以在有竞争性的讨论中,积极思考问题。学生不仅可以从自己的思考过程中获取知识,还可以从别的学生的观点中获取知识。随着信息量的增加,视野的扩大,学生也将逐步增加对知识的掌握,对社会的了解,从而提高学生的综合素质。不仅可以增强学生的学习动机,还可以培养学生的信息处理能力和社会交往技能。
(二)、个别化学习和协作学习相互补充
个别化学习有利于发挥学生的主动性和能动性,但是也存在不足,这时可以通过协作学习来弥补。
首先,个别化学习有局限性。对单个学生来说,由于其对问题认识的广度和深度、对事物的理解能力都受到自身条件和认识水平的局限,特别是当他遇到巨大困难时,即使通过自身长期努力和持之以恒能解决这些问题,也必须花费更多的时间和精力,要想更快更好地学到更多的有用知识,就必须通过协作学习,才能达到事半功倍的效果。而且,个别化学习的动力很大一部分来自于学生本身的求知欲与好奇心、兴趣和爱好,与其他学习方式相比,学生的个性因素在个别化学习中扮演着重要的角色。若学生学习自觉性不高、学习兴趣不浓、学习动机不强,可能会拖延学业、降低学习效果。而协作学习从某种程度上而言,能增强学生的学习动机,激发学生的学习兴趣,提高学生的学习自觉性。
其次,个别化学习中交互性不够。若长期把它作为唯一的学习方式,可能会缺少生生、师生之间的相互作用。网络教育是建立在建构主义学习理论基础之上的,建构主义学习理论认为学习是学生在一定学习环境中主动建构知识意义的过程,“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。在个别化学习中,情境主要限于单个学生,学习过程中缺乏协作、会话。生生之间、师生之间如果缺乏交流,教师就不便于掌握学生在理解新知识时的普遍反应,学生也局限在自己的思考范围内,无法与他人沟通,获取更多的信息以及更广阔的思路。而协作学习可以实现建构主义学习理论中对“情境”、“会话”、“协作”的要求,能为学生构建更多的“情境”,这种情境是由学生和学生、学生和教师共同建构的探究学习环境,还可以通过资源解决问题,提供多种人际沟通手段,从而在以学生为中心的学习中实现从简单到复杂的“意义建构”,促进学生更好地学习,培养学生多方面的能力。
协作学习能诱发学生渴望成功的愿望,维持学习动机,但是在现阶段协作学习还存在一些问题,需要个别化学习的补充。
首先,协作学习的前提是学生已经具有了社会文化的背景知识和从事社会活动的经验。因此协作学习的组织工作和学生的学习准备至关重要,要根据协作学习的目标与任务及其协作学习成员的个性特征创设良好的协作学习环境。而个别化学习的组织和实施就相对简单、方便些。
其次,协作学习对教师和学生的要求都比较高。协作学习的主体还是学生,任何学生都要虚心向别人学习,不耻下问,对同学们的提问,要求有问必答,并要求尽可能给出正确的答案。这就要求学生要有良好的品德和良好的协作精神。对于教师来说要求则更高,教师要引导、指导学生学习,如果不注意引导、指导,就有可能造成学生过分依赖老师和其他学生,或者偏离教学目标,反而不利于学生掌握知识,特别是巩固知识。也不利于学生独立思考和自主学习能力的形成。除此之外,还要注意不要把师生的相互作用变成了长篇累牍的独自讲授,要控制教学进度,掌握现代技术,具有更好的组织、管理、协调能力,使小组所有成员都积极参与活动而又不至于变成无意义的闲谈。这些都是有一定难度的,遇到这些情况,就可以利用个别化学习,例如个别化学习训练系统,来加强知识的掌握、巩固效果,增强学生的独立、自主意识。
再次,当前技术还是以支持个别化学习为主。尽管计算机技术及网络技术得到了长足发展,例如CSCW技术促进了基于网络的协作学习系统的产生和发展。但是在开发中出现了技术与理论跟不上的情况,比方说协作学习中的讨论应该是基于三维的共享空间,而现在协作学习中的讨论还是利用电子公告板,即BBS。而且,在互联网环境下进行协作学习,由于受传输速率的限制,势必会影响学生对信息资源的获取速度。因此当前网络环境中,更广泛、更常用的还是个别化学习方式,支持协作学习的技术还有待发展。
总之,网络教育中,个别化学习需要协作学习的配合,协作学习是建立在个别化学习的基础之上的,二者相辅相成,互相促进。另外,这两种学习方式之间没有十分明显的界限,例如个别化学习中可以补充协作学习的讨论交互方式,协作学习可以借鉴个别化学习中的个别辅导学习手段。
三、如何处理网络教育中二者的关系
个别化学习和协作学习都是网络教育的基本学习方式,要充分发挥二者的优势,扬长避短。
(一)、充分发挥各自特色
在个别化学习中,要围绕学生的学习需要,仔细安排学习活动,构造良好的自主学习环境,不断激励学生自觉学习,及时掌握学习进度,及时给予学生强化。在协作学习中,要充分激发学生的学习兴趣与学习动机,发挥学生学习主体的作用,提供便捷有效的交流手段,鼓励学生之间的协作,对协作过程进行积极的引导。根据个别化学习和协作学习的特色,制定不同的教学目标、教学内容。在具体的网络课程、网络学习软件的设计中贯彻这一宗旨,从总体结构设计到网页设计都要充分考虑二者各自的特色,充分发挥二者各自的优势,在适当的时机使用适当的学习方式。
互联网作为20世纪最伟大发明,在进入了21世纪的今天,已使人类的生产方式和生活方式、学习方式发生了深刻变化,给未成年学生的学习、生活和娱乐带来了全新的方式和渠道,已经在事实上成为学生重要的课外活动场所。网络日益成为青少年生活中不可忽视的一部分,随着3G手机迅速普及,上网变得更加快捷和便宜。互联网在丰富了学生们的学习、生活的同时,其负面影响同样令学校和家长感到担忧。网络对于青少年学生心理发展的巨大影响越来越成为整个社会关注的焦点。其中“网络成瘾”(Internet Addiction Disorder: IAD)是未成年学生因沉溺于网络而引发的一种常见的复杂的心理、行为障碍,或称心理疾病,已成为影响未成年学生心理发展和健康成长的巨大障碍。特别是中职学生,他们是处于正在成长的、可塑性最强的也最脆弱的群体,他们在中职院校的学习时期既是容易接受正确的引导养成良好品德的时期,又是最易受到不良影响而被腐蚀和扭曲的时期。如何在网络环境下对这些学生进行正确的引导和教育,已成为当前社会和学校、教师和家长共同关注的重要课题。
一、网络环境对未成年学生产生消极影响的内因(心理)分析
总体而言,一是未成年学生正处于身体发育的青春懵懂时期,心理发展还不成熟,自控力差,人生观、价值观、世界观都正在形成中,人格和性格也不太稳定,对事物的把握能力比较差,容易受到外界的诱惑。这时的他们有着强烈的好奇心,对新鲜的事物充满了探索欲,也敢于向新事物挑战,但缺少辨别是非的能力。二是现在的青少年大都是独生子女,由于他们在家庭成长的过程中缺乏与同龄儿童交流的经历,因而与他人交往的能力没有得到培养,走出家庭后,一旦在交际或学习上受挫折,便会对现实感到灰心失望,在网络虚拟的世界里,能满足他们内心多种的需求。就心理素质特征而言,内向敏感、缺乏自信、现实人际交往困难的未成年人,易沉湎于网络。因为这些未成年学生在现实中不太容易成功,心理上缺乏群体归属感和认同感,渐渐对网络产生心理上的依赖感,混淆了虚拟世界和现实,将虚拟世界当作生活的现实和全部。沉迷于网络不能自拔的男生明显多于女生,特别是那些缺少同伴,希望得到同学、老师重视但又十分孤独的学生,生活、学习遭遇挫折的学生,家庭不和睦的学生,没有特长、成绩不突出的学生,心情压抑的学生。
二、网络环境对未成年学生产生消极影响的外因(文化)分析
1.文化及其作用
文化是人类群体创造并共同享有的物质实体、价值观念、意义体系和行为方式,是人类群体的整个生活状态。文化由于人类的群体范围划分不同而体现出差异,不同的人类群体具有不同的文化。人的精神素质受文化影响,文化的沉淀形成人们的心理和人格,体现为价值符号和“软”规则的文化直接影响人们价值观念的形成。各种文化都蕴涵、传播着其特定的价值观念和社会规范,影响着人们的心理、思维方式和价值取向、行动。互联网对未成年人心理素质的影响是与文化环境对未成年人的影响密不可分的,因此,只重视心理因素还是不够的,因为未成年人的内因(心理因素)具有相似性,关键是看环境因素,在未成年人的网络成瘾、厌学等问题上,文化环境(外因)起着不可忽视的重要作用。
2.文化环境因素(外因)分析
家庭文化的“合理性”缺失。家庭对儿童的成长作用在社会学中有很多的研究,首先,儿童社会化是从家庭开始的,家长对子女的社会化起到非常重要的作用。家庭对孩子影响的依据是其家庭的文化。如果说家庭文化只受传统文化或儒家文化的影响,不如说家庭文化更受市井文化的熏陶,特别是对广大的普通家庭来说,更是市井文化的集中体现。在目前经济转轨、社会转型的变革中,一些家庭文化具有功利性价值取向,“金钱至上”、“利益至上”思想渗透并影响到家庭成员的价值观与思维方式。面对中职生就业困难、就业层次低、工资待遇低的现实境况,即使上了大学也面临“毕业就失业”的风险,家庭成员的教育态度发生了变化,“读书无用论”重新抬头。这导致一部分家长消极支持子女读书,子女对学习兴趣不高、动力不足,特别是孩子成绩不理想或家庭经济困难的情况下,家庭的重点更加不放在支持孩子读书上,对孩子的课外行为放任不管。另外,也有部分家长坚信知识就是力量,秉承“唯有读书高”的价值观念,对子女教育绝不轻视,望子成龙、望女成凤的态度倾向明显。家长惟恐子女落后于他人,对子女学习干涉过多,对子女的点滴错误指责过多,忽视子女的心理承受能力,易引起子女的反感,产生逃避读书转而投入“更有意义的、更迷人的”网络怀抱。上述两种不同家庭对于子女学习的态度都过于极端,缺少民主性、科学性与合理性。“合理性”家庭文化的缺失是导致学生厌学、沉湎于网络的家庭方面原因。
大众文化消极作用的侵蚀。大众文化从实质上说是在现代工业社会产生的、与市场经济发展相适应的一种市民文化。大众文化是围绕着市民生存、生活而产生的文化,一切围绕着生存和生活,完全有别于官方主流文化和学界精英文化。大众文化和市场之间存在着天然的亲缘关系,大众文化本质上是一种商业性的文化,它的价值观必然是功利的。中国的大众文化很大程度上夹杂着中国封建传统文化的色彩,某种程度上充当了传统文化的寄生体,久经大众文化熏陶的人,更现实、更功利、更世故,常常会视野狭窄、目光短浅,他们的世界观和价值标准常常显得零碎、多变和不成系统。不同的年代、地域、职业群体的大众文化也是有差异的。但围绕着市民生存、生活的现实性、功利性价值取向不会改变。在经济转轨、社会转型不断加剧的今天,大众文化对社会成员的影响也在不断加深和扩大,成为日常生活的一部分,早已不是体力劳动者阶层独享的阶层文化,甚至可以说已成为社会成员共享的行动指南。正像杨振宁先生所说的,时下,中国从商界到学界,投机取巧、弄虚作假的“巧人”实在太多了,甚至正从成年人群体向未成年人群体蔓延,这是最可忧虑的。大众文化的消极作用强化了学生的叛逆行为,使其盲目追求庸俗的“时尚”,热衷于梦幻性追求。这种“浮躁”内隐于学生心灵,外显于学生日常行为,而沉溺于网络就是其中的症状之一。
校园文化对升学无望的学生不利。大众文化侵蚀着社会的方方面面,学校不是象牙塔,校园文化也要跟着大众文化走。社会上的传统的封建残余和儒家思想、大众的拜金主义都极力推崇现实主义和投机取巧,大众的社会行为以“利益”为中心,学校的利益就是升学率,升学率直接跟教师、学校的“名”、“利”挂钩,升学率被当成衡量学生素质、教师教学的唯一标准。在此文化的指导下,投机取巧、浮躁之气弥漫。学校和教师只抓有升学希望的那部分学生,而另外一部分则作为陪衬,在有形无形之中已经被分化和淘汰。被分化出来的那部分学生自然就失去了读书的积极性和主动力,在读书学习的世界里失去了位置,进而要在另一个世界里寻找位置,因而有相当部分学生在网络的虚拟世界中找到了“自我”。
三、中职生仍处于不利的文化环境,使其成为易受网络消极影响的敏感人群
当代中国由十个社会阶层组成:国家与社会管理者阶层、经理人员阶层、私营企业主阶层、专业技术人员阶层、办事人员阶层、个体工商户阶层、商业服务业员工阶层、产业工人阶层、农业劳动者阶层和城乡无业失业半失业者阶层。社会阶层是一个综合的、整体的阶层概念,它应是社会成员所属的经济、文化、职业、政治等各“次阶层”状况组合而成的“总体阶层”状况的统称。随着进一步的经济转轨和社会转型与发展,经济“次阶层”对“总体阶层”——社会阶层的影响越来越大,在社会阶层中所占的权重越来越大,特别是对中下社会阶层来讲,社会阶层的差异很大程度上意味着经济收入的差异。
由于中职教育毕业生的就业岗位层次低,多以简单的体力劳动为主,经济收入自然也属低层次,在未来能够提高社会阶层的空间也是有限的,这与家长们“望子成龙,望女成凤”的心愿相去甚远,因此,家长们并不愿意将子女送到这样的学校。只有一种情况,如果孩子的学习成绩实在上不了普通高中,而其家庭的收入却又很微薄,付不出上普通高中的择校费,家长才会让孩子读职校。当然,也有少数学生的家庭经济情况比较好一点。总的来说,中职教育的生源是考分低,同时家庭经济又困难的学生。家庭经济困难也就预示着家庭的社会阶层地位低,家庭的文化环境差。心理学研究表明,社会阶层地位低的人,其家庭生活或生存压力大,情绪紧张、低落。一种情况是无暇顾及子女,对子女放任、缺少关爱,子女甚至成为其情绪的发泄对象;一种情况是对子女过分溺爱,以子女为中心,对子女只有满足而没有教育。这两种情况都直接导致狭隘、低落、消极的家庭文化的形成,这种消极、低落的家庭文化将根植、内隐于孩子的内心,成为其心理素质建构的依据。这样单一的生源结构都集中到中职学校,将具有一致或相似的消极、低落的家庭文化带到了学校,形成集聚效应,构成和强化了班级的不良文化环境,使学生已形成的心理素质方面的不良倾向不仅未及时矫正,反又扩大和新增,从而进一步影响着学生心理素质和品质的健康成长,使中职生群体成为同年龄段中令社会关注的,易受不良品质感染与伤害的弱势群体,当然也是易受网络消极影响的敏感人群。
四、构建积极健康的文化环境,防治中职学生网络成瘾疾患
1.将中职校园建设成温馨和谐的先进文化家园,让学生尽享文化带来的愉悦和充实
中职生网络成瘾、厌学主要是和家庭文化的狭隘、低落、消极,校园文化的枯燥、落后、缺失有关。中职生在家庭中缺少温馨、和谐的先进文化,在小学和初中也因成绩不好而遭冷落,因而中职学校再也不能冷落他们了,用温馨和谐的先进文化唤醒他们的重任义不容辞地落在了中职校的教师们的肩上。构建温馨和谐的校园文化首先要构建好温馨和谐的班级文化,要将中职学校的班级建设成温馨、和谐的精神家园。为此,首先班主任和教师们需要更多的付出,要肩负起这个家园的家长的重任,把所有的爱奉献给所有的学生,实行生本化的管理,多与学生对话,多给学生关怀,发现学生有困难则发动全班帮助他;其次,充分利用重大节庆日、纪念日、传统节日,开展各种丰富多彩的主题教育活动;第三,要重视开展科技、艺术、体育、娱乐活动,重视课外活动与教育教学活动的有机结合;第四,要将班级文化和所学专业文化、技术文化、企业文化结合起来,融通起来。这样既丰富了班级文化,又有利于树立学生的专业思想。通过这些措施使中职校的班级不仅成为传播知识和技能的家园,同时还应成为温馨、和谐的文化和精神的家园,让学生尽享文化带来的愉悦和充实,从而不断矫正学生心理素质上的缺陷,树立正确的人生观、价值观、学习观。
2.营造合理性家庭文化,为孩子建构良好的终身受用的价值体系奠定好第一块基石
(一) 研究样本的选择
由于学习共同体的研究范围较为广泛,在教育、社会学、计算机与互联网等领域均有涉及。因此,国内关于学习共同体的文献量非常大,刊登该研究领域成果的期刊种类也较多,且比较分散。为尽可能保证数据分析的全面性,本研究使用中国知网的中国学术期刊网络出版总库 (CAJD)、中国博士学位论文全文数据库和中国优秀硕士学位论文全文数据库获得相关文献的信息与全文。
(二) 研究文献信息的收集与处理方法
Community 的中文译法通常有“社会”、“共同体”、“社区”、“社群”等,最常见的是“共同体”和“社区”的译法,同时与 community 有关的复合词汇也有多种不同的译法,如本研究关注的“learn-ing community”就有学习型社区、学习共同体两种不同的译法。因此,本研究在检索时,使用以下控制条件“期刊年限 (2001~2011) + 来源类别 (核心期刊),内容检索条件为:主题 (学习共同体) 或者包含 (学习型社区)”对中国学术期刊网络出版总库进行文献检索,获得期刊文献 725 篇 (检索时间为2011 年 10 月 15 日)。同时使用控制条件“期刊年限 (2001- 2011),内容检索条件为:主题 (学习共同体) 或者包含 (学习型社区)”对中国博士学位论文全文数据库进行检索得到博士论文 66 篇,对中国优秀硕士学位论文全文数据库检索得到硕士论文 628篇。最后,依据中国知网提供的文献信息依次进行文献信息采集。在文献数据信息处理方面,本研究主要采用中国医科大学医学信息学系开发的数目共现分析系统 Bi-comb v1.0[3][4],以及美国德雷塞尔大学陈超美博士研发的信息可视化统计软件 CiteSpace 3.0.R2[5][6]两款数据统计软件对获取的数据进行统计处理。其中,CiteSp ace 软件可有效探索学科知识领域的演进与研究前沿,进行可视化分析,使得文献计量学分析易于实现历时性的动态化[7],该软件内嵌了国内学者刘盛博编制的 CNKI(RefWork) 格式转换程序,具备将CNKI 数据转换为可处理的格式的功能。但受 CNKI数据采集选项和中文文本处理功能的限制,CiteS-p ace 仅可有效处理 CNKI 数据的专业术语和关键词分析。因此,笔者同时选用 Bicomb 软件、UCINET软件,甚至人工统计的方法对文献信息进行补充处理与分析。最后,依据统计结果对学习共同体的研究进展状况进行分析和评判。
二、研究结果与分析
(一) 国内学习共同体研究成果产出分析
笔者按年度对 2001 至 2011 年间的国内期刊论文和国内硕博论文进行了检索和统计 (2011 年截止到笔者检索日期 10 月 15 日),国内各年份的论文刊发与学位论文数量情况如图 1 所示。由图分析可知,期刊论文和硕士论文的数量整体上呈上升趋势(2011 年仅能检索到 10 月份),特别是近三年来,期刊论文数量一直保持在 100 篇以上,硕士论文也从2007 年开始保持在 85 篇以上,这可能与国内教育界对建构主义、学习的社会性等与学习共同体相关理论的关注力度加大有关,从而引发更多的国内学者对该领域进行研究。如果单从博士论文数量上看,则相对比较稳定,近三年来一直保持在十篇左右。总体上看,国内学者对学习共同体的研究趋于上升趋势,有更多的学者开展该领域研究。
(二) 载文期刊与研究机构分布
用 Bicomb 软件对 2001~2011 年间关于国内学习共同体研究的、在核心期刊发表的文献进行载文期刊分布进行统计,载文量大于等于 10 篇的期刊有 21家,结果见表 1 和图 2。其中载文数量在前 10 位的期刊的载文量占到了全部文献的 41.89%。仅就载文期刊关注领域来看,学习共同体研究还主要集中于教育领域。为有效反映研究论文的机构来源,本研究使用Bicomb 软件对期刊论文和硕博论文的研究单位或授予学位单位进行统计,统计结果如表 2 所示。无论从期刊论文数量还是硕博论文数量上来看,华东师范大学均是学习共同体研究的一个重镇。如仅从期刊载文量来看,华南师范大学、北京师范大学、西南大学、南京师范大学也对学习共同体研究做了较突出贡献。但若仅从硕士论文上讲,首都师范大学、山东师范大学、东北师范大学等学校的学位论文数量较多。为此,我们对各单位不同类型的发文量进行对比(图3),发现了一个现象,即:有些单位核心期刊研究论文较多却少有相关的硕博学位论文,但有些单位核心期刊发文量较低却有特别多的硕士学位论文出现。前者还比较容易理解和解释,即该校有相关研究,且做出了较为突出的成绩,但没有引领研究生跟进该领域的研究。但后者所反映的问题却值得我们深思,即研究还没有得到业内广泛认可(表现为没有在该领域的核心期刊或较少),却指导了非常多的硕士论文研究。
(三) 学习共同体领域研究热点与前沿分析
1. 研究热点分析
关键词是文章主题的高度概括和凝练,通过对高频关键词进行统计与分析,可以挖掘某一研究领域的热点。本文使用 CiteSpace 3.0.R2,以关键词为节点,时间分区为 1 年,阀值为 50Top per slice,采用最小成树算法,利用国内期刊文献绘制国内学习共同体研究热点知识图谱,共得到节点 366 个,连线 294 个,结果见图 4 和表 3。而对国内硕博论文绘制高频关键词共现网络,得到节点 321 个,连线 315个,结果见图 5 和表 4。根据陈超美的介绍[8],分析由 CiteSpaceII 生成的期刊热点知识图谱 (图 4) 的关键节点分布可知,国内学习共同体研究领域热点可以确定为:学习共同体、学习型社区、社区教育、共同体、学习型社会、教师、教师专业发展、终身学习、网络学习共同体、专业发展等。而根据硕博论文热点知识图谱 (图 5)的关键节点分布可确定学习共同体研究热点领域为学习共同体、教师专业发展、虚拟社区、协作学习、网络学习共同体、专业发展、知识建构等。由表 3 可知,期刊高频关键词频次排序中,学习共同体最高,因此其节点年环明显最大。从节点的中介中心度看,学习共同体的中心度同样最大,因此其节点的紫色年环最大,即中心度最高,占核心地位,紧随其后的是社区教育、共同体、学习型社会、教师、教师专业发展等。若从硕博论文高频关键词中心度和频次统计角度分析 (见表 4),对策的研究频次最高,专业发展排其次。但教师专业发展、虚拟学习社区、协作学习、学习共同体、网络学习共同体等的中心度相比前两者更高,占较为重要的核心地位。
由以上分析可知,从期刊论文来看,关于学习共同体、学习型社区的研究最广泛,而社区教育、共同体、学习型社会、教师、教师专业发展等是相对突出的研究热点。从硕博论文分析,学习共同体隐去了其中心位置,教师专业发展、虚拟学习社区、网络学习共同体等主题凸显出来。学习共同体、学习型社区的研究频次最高是易于理解的,但无论是期刊论文还是硕博论文都显示与教师专业发展、网络学习共同体相关研究热度较高,这应引起我们的重视。对学习共同体,人们不仅研究它的概念、内涵、基本理论和形成机制,更关注它的具体应用。教师专业发展在教育领域备受关注,然而强调教师知识提升的理智取向的专业发展范式,虽经多年研究与实践,成效却不尽如人意。学习共同体所提倡的学习的社会文化观和分布式认识观适应了人们对学习观的转变,特别是它强调的知识建构的社会性、文化场域依存性、多元主体互动性等适应了当今人们对学习的理解,正好适应了教师专业发展观的实践 - 反思取向(教师主要不是通过“接受”知识,而是通过“反思”以更清晰地理解自己、理解实践,并实现专业发展)[9]、生态取向 (教师专业知识和能力发展并不能全然依靠自己,而应将其置于一定的社会环境、人际关系中,有效利用各种人力和物力资源以实现专业发展;将教师专业发展的内涵提升到教师教研合作能力和教师群体整体专业发展水平的高度)[10]。学习共同体所倡导的理念、实践形式为教师专业发展提供了理论先导和实践指导。因此,在学习共同体研究领域,关于教师专业发展的内容被广泛关注和深入研究。
为了进一步了解其研究现状,本研究以“主题(学习共同体)并含 (教师专业发展)”为检索条件对中国知网数据库进行检索发现,2001~2011 年间国内学习共同体领域教师专业发展方向研究文献呈快速增长趋势 (见图 6)。2003 年,顾小清在 《教师专业发展:在线学习共同体的作用》 一文中对学习共同体与教师专业发展的关系、如何利用信息通信技术构建教师在场的学习共同体以及学习共同体对教师专业发展的影响进行了详细阐述。随后,这一领域引起了国内学者的广泛关注,相关研究逐年增多而以“主题 (网络学习共同体) 或含 (网络学习社区) 或含 (网络学习型社区)”为检索条件对中国知网数据库进行检索发现 (图 7),国内网络学习共同体的研究是在近年来才逐渐被广泛关注的,这一转变与 Web2.0 技术在教育教学领域的广泛应用恰好契合。Web2.0 的六度分割理论、利用集体智慧与学习共同体理念相似,同时,Web2.0 及其相关技术为组建学习共同体提供了技术支持。因此,网络共同体及其相关问题逐渐成为该研究范畴所关注的重点内容。对研究热点分布做进一步的时间线图分析,结果见图 8 和图 9。从图 8 来看,现有的研究热点主要出现于2005 年之前。2005~2010 年间,虽有新的研究热点出现,但研究频次和中心度相对不大。而从图 9来看,形式也基本一样,知识热点和出现时间稍有区别,最为突出的是教师专业发展、网络学习共同体的出现时间和关注程度稍有差别。从二者的整体时间分布情况来分析,2005 年以后,新的研究热点出现较少,主要是对以前研究热点的继续深化。总体看来,国内学习共同体研究各研究方向逐渐成熟化,呈现静态稳定趋势。
2. 研究前沿分析
CiteSp ace 软件选择突变专业术语类型 (b urs tterm),利用其词频探测技术进行研究前沿术语分析。期刊论文得到突变专业术语 366 个,硕博学位论文得到 321 个,分别对视图布局进行精简合并,形成结果见图 10 和图 11。综合分析这两个图,显著的索引专业术语主要有:学习共同体、学习型社区、共同体、社区教育、学习型社会、教师专业发展、专业发展、网络学习共同体、虚拟学习社区、知识建构、学习社区、协作学习、对策、Web2.0、学习环境、知识建构、网络课程、建构主义、教师培训等。对这些词语进入深入分析,可将国内学习共同体研究领域的前沿方向概括为以下三类。
(1) 理论深化类
以“题名 (学习共同体) 或含 (学习型社区)”为条件对中国知网数据库进行再检索,将数据导入Bicomb 软件进行统计分析和人工鉴别发现,随着学习共同体在各领域的广泛应用,关于对原有概念和理论不断反思、修正和深化的研究内容相对较多。同时,人们不再停留在早期的学习共同体概念界定、阐释和区别上,而是从不同视角对学习共同体理论进行丰富、充实。这种深化表现在两个层面。第一个层面表现在对学习共同体理论内涵的深化,即:更深入地研究学习共同体的基础理论、哲学基础、文化基础,主要表现在从生态哲学、后现代哲学等视角研究学习共同体,同时还表现在从社会建构观、分布认知理论、知识论、学习的实践论等角度对学习共同体的基础理论的深入研究与挖掘。第二个层面表现在对学习共同体外延的研究,该方面的研究表现在对学习共同体不同实践形式的理论深化,包括对网络学习共同体、课堂学习共同体、学校共同体、专业学习共同体、课程学习共同体等领域的深入研究。
(2) 具体应用与组织形式类
该方向致力于将学习共同体的思想、理论及其方式与具体的实践领域相结合,发挥其优势,解决相关领域的问题。教师专业发展和教师培训是教师教育领域愈久弥新的问题,学习共同体的出现不仅为教师专业发展、教师培训开启了新思路,提供了新方法,还提供了新的实践范式。学校、课堂与课程是教育的主阵地,然而这些主阵地却历来备受诟病,甚至把“只具有工具的理性,而缺少价值的关怀[11]”的现代人所具有的共性特征也归结为教育问题。改变现状、促进人类发展是每一个教育研究者的理想。因此,与学校、课堂和课程等相关的学习共同体组织形式都是未来的研究方向。教育不仅包括学校教育,还包括家庭教育、社会教育 (包括现实社会、网络社会等) 等非正式场合教育,可见,与社区、实践、网络虚拟世界等领域联系的网络学习共同体、虚拟学习共同体、实践共同体等组织形式也将成为该领域的未来研究方向。
(3) 构建策略类
学校共同体、课堂共同体、课程学习共同体的构建与策略研究是一个必然趋势。时至今日,网络已在深深影响着人们的工作、学习和生活。因此,与网络相关的学习共同体、虚拟学习社区构建必然成为学习共同体研究的又一趋势。Web2.0 作为更注重用户的交互作用的网络组织形式,正吸引更多人选择数字化、网络化的生存方式和学习方式,迎接共同参与、共同创造、共同分享的全民织网时代。如何利用Web 2.0 及其相关技术构建网络学习共同体或虚拟学习共同体必然成为该研究领域的又一增长点。
(四) 研究学者合作网络与机构合作网络
1. 研究学者合作网络
将采集数据导入 Bicomb 软件,以作者为关键字段进行提取、统计后,选取频次≥2 的 86 名研究学者 (频次累计百分比为 9.5861%) 数据,生成 Excel类型共现矩阵文件。将 Excel 文件输入 UCINET 软件,输出 ##h 类型的数据集。然后,导入 UCINET集成软件[12]进行可视化分析。对合作网络去除非主成分并进行布局优化,生成结果见图 12。从图 12 可以看出,国内学习共同体研究领域学者合作较松散。为进一步研究各位研究者在本领域的重要性,我们引入了社会网络分析中的度数中心度和中间中心度 (如果一个点处于许多其他点对的捷径上,我们就认为该点具有较高的中间中心度) 概念 (见表 5)。在权衡以上两者的基础上,我们对作者研究情况进行人工文献阅读与排查,发现主要存在以下 3 个合作密切的研究群:钟启泉为华东师范大学课程与教学研究所学者,主要关注学校共同体、课堂共同体以及知识社会与文化催生等;王陆为首都师范大学教育技术学学者,从网络交互、教师专业发展等角度对网络学习共同体进行了研究;时长江则更多地关注了课堂学习共同体和教师专业发展。从中间中心度上看,佐藤学、时长江、郝志峰在合作网络中的影响程度较高,是合作网络中的重要人物。
2. 研究机构合作网络
一、引言
炼钢控制是钢铁厂生产过程中的重要工序之一,保证钢铁产品质量满足日益增长的市场和用户需求是炼钢控制工序的永恒课题。现代大型炼钢厂通常包括加热炉、粗轧机、精轧机、卷取机等大小数百台设备,布置有大量的各种各样的传感器。其生产过程要求精度高响应快,一般是在二级自动化控制系统下进行的。
炼钢控制过程相当复杂,如果不借助有力的数学工具和适当的统计方法,是很难得出确切结果的。为满足工程实际及科研要求,开发一种功能强大的炼钢控制过程计算机网络化实时分析系统成为一种必然趋势。根据工程实际需要可知,该系统应满足以下几点功能要求:1.数据量庞大。2.具有很强的实用性。3.按不同的要求对书进行分类处理。4. 炼钢控制具有间接性。5.具有强大的图形显示能力。6.具有强大的数据计算能力,可以方便的得到精确、直观的计算结果。
二、工程管理
在整个转炉冶炼过程中,转炉L2(以下称BOF L2)根据工艺流程所产生的事件来触发并启动相应的程序,从而控制并优化副原料、合金的投入量和投入时间,控制氧流量和底吹流量,最大限度地满足工艺的要求,提高合金收得率,降低生产成本,并实时、准确地收集各类生产数据,提供模型自学习,加强生产管理。主要包括:接收制造标准、制造命令、作业标准、出钢计划、钢包计划;记录转炉固有情报,跟踪设备运转和炉顶料仓情况;进行主原料计算,并监视废钢及铁水称量实绩;将顶底吹模式和副原料投入模式传送给转炉L1;脱磷(脱碳)吹炼作业和跟踪,动态控制计算;将作业实绩和各时段运转状态传送给L3及相关L2。
三、网络系统
炼钢控制过程计算机网络化实时分析系统网络系统应当设计成包含热轧整个炼钢控制生产流程。
首先,在网络结构上采用无根分枝树以太网结构,不仅具有很高的性价比,而且满足当前网络技术的发展要求。
其次,该系统物理上采用插入控制器的单独以太网卡和基础自动控制系统相连,通过网关和过程自动控制系统与厂务管理系统网络相连,这样可以实现现实控制系统的物理独立,并可以将分析结果传送到厂务管理网络。
最后,逻辑上,为了保证炼钢控制过程计算机网络化实时分析系统的安全,采用VLAN划分,将其划分为数据采集子网、数据通讯子网和数据库应用子网,实现相互问的逻辑隔离。通过三层交换技术实现信息集成。
四、通讯系统
(一)通讯系统的要求
设计出最优的通讯系统。要求通讯系统相对稳定、安全、维护方便,以便为网络化分析系统提供可靠的底层支持,实现数据的交换和共享,同时也要到兼顾系统的可扩展性和可维护性等。最后得到性价比最高的通讯系统。
(二)通讯系统的结构
通讯系统主要包括三部分:炼钢控制过程计算机网络化实时分析系统与外部的的数据通讯简称外部通讯;炼钢控制过程计算机网络化实时分析系统内部的数据通讯主要是前端数据采采集下发数据到各实时分析客户机,既内部通讯;由于系统内的进程间通讯数据量大,通讯频繁,因此主要采用适合大数据量交换的内存共享映射文件的方式,来进行通讯,即进程间通讯。
五、仿真系统
仿真系统能够生成基于现场实际数据的仿真数据,并且可以方便地对原有的仿真数据进行编辑,可进一步产生用于联调测试特定的系统状态、边界条件与系统功能的仿真数据,它是炼钢控制过程计算机网络化实时分析系统的重要支撑系统,不仅支持应用系统的在线单步调试与断点设置而且还有演示运行功能。
六、安全系统
炼钢控制过程计算机网络化实时分析系统是一个实时在线系统,它的建设必须保证数据、系统的安全,系统应具有较强的安全监控能力,既能抵御外来侵扰,又能根据信息的保密要求,对部门内用户进行权限控制,因此,应全面面考虑系统的安全策略。
七、优先级系统
由于炼钢控制过程计算机网络化实时分析系统是一个实时在线系统,合理的优先级系统可以有效保障其实时性。
优先级系统的基本思想是通过设置不同的优先级,保证系统各个程序获取不同的CPU资源,也就是说高的优先级可以保证比较紧迫的进程能够强行暂停当前程序的运行,而那些优先级低的进程则只有在系统CPU资源充足时才得以运行。
随着科技的发展以后肯定会越来越成熟。通过以上的介绍与解析,使人们对这一领域能够有一些简单的认识,希望能够为炼钢控制过程计算机网络化实时分析系统以后的多做贡献。
参考文献:
[1]解旗,祝孔林.1880mm炼钢控制高度控制技术[J].轧钢,2011(2).
江苏电大张家港学院是省电大直属二级学院,地处苏州市张家港市,教学规模涵盖五年全日制、三年全日制、业余成人开放及远程教育、社区教育。2008年9月在市政府大力支持下,并购一所学校作为我校的北校区,逐步形成一校两区,全日制、业余、社区三个教育主体均衡发展的基本模式。
江苏电大张家港学院本部设立在北校区,主要负责全日制非毕业班的教学工作,地处合兴镇镇中,南校区主要负责全日制毕业班、成人业余和社区教育的教学,地处张家港市市委所在地杨舍镇,地理条件优越,适合成人教育。
学院及其网络的现状如下表所述。
一、现有网络运行的限制因素
需要面对承载更多业务的迫切需求,如视频会议、IP电话、学院网一卡通、VoIP等对网络有较高要求或指定要求的应用的部署,不同的业务需要网络部署不同的应用功能,PtoP等应用程序往往需要更改网络流量模型、更改会话链接模型的情况,凡此种种的需求均给网络带来不稳定的因素。
网络的安全性和稳定性还需要不断地提高标准,因为攻击事件主要是病毒感染、黑客入侵、蠕虫和木马、垃圾邮件侵扰、拒绝服务攻击等,其引起的安全事故时有发生。攻击的来源有外部也有内部,并且随着时间的推移,由内部因素引发的安全事故数量正不断增多,尤其是由青年学生集中的高校特别突出,而布置的杀毒软件、IDS等防护手段难以全面兼顾,局部的安全事故往往会影响到网络的整体安全。
二、改造方案模型设计
本方案考虑用思科SAFE蓝图使用的体系结构来定义学院网的模型,该模型使网络内的功能界线更加清晰,这个模型中存在三个功能区:学院园区、学院边界和服务供应商边界,每个功能区包括多个网络模块,网络模块又包括多个层面。
模型设计时参照的几个要点,可以提高模型设计的层次:
(1)访问层使用两层交换机,分布层和核心层使用三层交换机。
(2)VLAN不应该跨园区网,因为这会降低网络收敛的速度。
(3)对于较大的学院网络,需要有单独的分布层,这样便于扩大网络规模。
(4)核心层需要冗余链路,当然也建议在核心层到分布层、分布层到接入层之间设计冗余链路。
综合需求分析,我们将使用适当层次结构的学院复合网络模型。模型含有学院园区、学院边界和服务供应商边界三个功能区。每个功能区还可以进一步划分为多个模块,如下图所示。每个模块包括核心、分布和接入功能。
远程用户和南北校区将在互联网上使用VPN进行通信,因此在该模型中没有提供WAN或中继/ATM模块。以下将提供北校区、南校区和远程用户提供相应的冗余设计模型,然后会对用户设备及服务器进行描述。
三、学院网的拓扑结构
现教中心子网、图书馆子网、宿舍区子网和核心交换机之间采用三层路由方式。其他汇聚层交换机与核心交换机之间采用VLAN Trunk方式。
该设备选型方式完全可以满足2000台计算机的高速接入,并可实现对每台交换机和每个端口的管理和监控,实现VLAN划分、身份认证、组播、服务质量等各种网络应用,实现数据的无堵塞传输。
今后如果想要提高网络的稳定性,可以采用模型设计中的样式实现与所有汇聚层交换机的双链路连接,并借助HSRP技术实现路由冗余。
四、IP地址和VLAN的规划
IP地址的合理规划是网络设计中的重要一环,计算机网络必须对IP地址进行统一规划并得到实施。IP地址的规划,直接影响路由协议算法的效率、网络的性能、网络的扩展、网络的管理,也直接影响网络应用的进一步发展。
IP地址空间分配,要与网络拓扑层次结构相适应,既要有效地利用地址空间,又要体现出网络的可扩展性和灵活性,同时能满足路由协议的要求,以便于网络中的路由类聚,减少路由中路由表的长度,减少对路由器CPU、内存的消耗,提高路由算法的效率,加快路由变化的收敛速度,同时还要考虑到网络地址的可管理性。具体分配时遵循以下原则:
(1)唯一性:一个网络中不能有两个主机采用相同的IP地址。
(2)简单性:地址分配应简单易于管理,降低网络扩展的复杂性,简化路由表项。
(3)连续性:连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合,大大缩短路由表,提高路由算法的效率。
(4)可扩展性:地址分配在每一层上都要留有余地,在网络规模扩展时能保证地址的连续性。
(5)灵活性:地址分配应具有灵活性,以满足多种路由策略的优化,充分的利用地址空间。
(6)当网络以私有地址分配接入时,网络应采用地址转换功能(NAT),过滤掉私网地址。
下表表述了VLAN和IP地址分配。
五、结语
张家港学院网络系统改造方案中运用设计流程规范,择取需求分析和方案设计两个部分来进行阐述,详细描写了分析和设计阶段的工作,运用思科的SFAE概念来规范网络,使得设计成型的网络具备更好的规范性和扩展性,同时在网络中思科配套设备的广泛使用,使得整个系统在SAFE概念下高度集成,充分发挥思科设备的整体协调性。
SAFE蓝图的安全理念主要体现在三点:其一,真正能够确保网络安全的不是一个个单点的产品,而是一个完整的安全体系。这个体系的实施建立在对网络的深入的模块化分析基础之上,通过弄清网络中各个模块的薄弱环节,然后再有针对性地采用深度防御的战略。其二,模块化的分析方法可以使网络结构和安全部署一目了然,可以避免在网络安全方面的重复建设和遗漏空白。同时这种模块化的分析方法还可以保证网络的可扩展性。其三,安全性是过程而不是产品。由于网络处于一个不断变化的过程中,因此网络安全也是一个动态的、循环提升的过程,这就决定网络安全策略的制定和实施必将是一个持续的、动态的过程,而不是单纯地“将防火墙放在这儿,将入侵检测系统放在那儿”。
参考文献:
[1]仲炜.高校数字化校园网络系统设计与规划.中国海洋大学硕士论文,2006.
[2]张海涛.移动自组织网络(MANET)路由协议研究与改进.北京邮电大学硕士论文,2006.
[3]胡敏.探询校园网新药.中国计算机用户,2009.
论文摘要:随着信息化时代的到来,作为生产信息产品的统计部门,具有着实现统计跨越式发展的极大优势。统计工作信息化的实现大大地促进了政府管理模式和统计制度方法的改革,使这些领域实现了突破性和跨越式发展。
1统计政务电子化
统计政务是政府行政管理的一个组成内容,它包括统计工作人员的资格认定、统计调查单位登记备案、部门统计调查项目和涉外统计调查项目的审批备案等,统计政务电子化是电子政务的一个组成部分。根据这些统计政务项目的性质,应把统计调查单位登记备案、部门统计调查项目和涉外统计调查项目的审批备案等政府统计机构审批备案事项纳入电子政务的范围。在实现形式上,统计调查单位登记备案可以纳入一个地区电子政务总流程,而部门统计调查项目和涉外统计调查项目的审批备案可以通过网络报批。统计调查单位登记纳入一个地区电子政务总流程将是统计政务迈出的重要一步。
电子政务就是在现代网络环境下,运用计算机通信技术,构建一个政府办公平台,使用户只要持有一台电脑,即可在任何方便的时间和方便的地点获得政府的信息和服务。这种减少环节、提高实效、方便用户的政府对社会办公系统是对传统办公模式的根本变革。
企业办理一项政府审批事项曾经历了多点多次式(即企业要多次光顾多个衙门,才可获取多种批准证书)到多次一点式(即企业要多次光顾一个大厅可以获取多种批准证书)。而未来网络登记和审批模式则达到一次一点式(即政府各部门的登记审批以及备案手续均在网上进行,只需一次光顾一个大厅即可获取所有审批证件)。网络登记和审批模式至少可以实现四个方面的目标:一是规范政府行为,促使政府各部门依法行政。网上审批和登记内容必须是具有法律依据或政府批准的行政审批事项,除此之外企业将不予办理报批;二是有利于增加政府行政透明度,做到政务公开,利于社会公众对政府的有效监督,促进政府部门的勤政廉政建设;三是减少企业申报程序中的重复工作量,避免技术性差错;四是可以实现政府各部门之间的信息资源共享。总之,这种政务办公模式将促进政府由单一管理型向服务管理型转变,促进政府真正成为廉洁高效的政府;同时也促使企业和生产经营者通过依法办理登记报批,对政府依法履行义务,依法经营纳税。
实现登记审批网络化的五个前提条件:一是政府要确定一个部门,赋予其网络办公总策划、总协调的职能,促使政府各职能部门消除部门利益,形成政府办公“一盘棋”的格局;二是要有电子政务的统一标准,例如:统一的企业(单位)编码(即企业(单位)身份号)、统一的登记注册类型、统一的国民经济行业分类标准等等,避免用户在使用公共信息中由于标准不统一而造成的混乱;三是要有一个科学的、可以实现政府各部门服务管理职能程序的、方便企业操作的电子政务办公流程,例如北京西城区政府“一站式”服务大厅的新办企业审批项目流程是这样的:企业名称预先登记领取工商注册登记表办理前置审批开据房产证、入资、验资企业审批、发法人执照或营业执照刻章审批开设银行账户办理机构代码登记办理国税登记办理地税登记办理统计登记办理社会保险登记办理户外广告审批办理旅店业审定价办理商委粮食审批办理科技企业认证当地工商所备案。(随着政府职能的转变,以上部分政府审批登记项目可以逐步移交给行业协会,发挥中介组织规范企业市场行为的作用。)科学的运行流程一环扣一环相互联系相互制约,相同信息只取一次,避免重复和差错。四是建立完善的网络安全系统。网络安全一直是困扰电子政务的难点问题之一,包括建立网络防毒、安全认证、信息资源分级分层使用的安全体系,这些在技术上都应得到解决。五是要统一电子操作系统,要编制一个科学统一的流程软件。而以上五个方面都是建立在政府是一个有机的工作整体的基础上,其工作出发点统一在服务基层,依法行政上。统计登记是政府统计部门依法行政的一项主要内容,是政府统计掌握调查对象,建立统计渠道的重要途径,随着政府登记审批电子系统的建立,统计登记网络化将得以实现。2统计工作流程信息化
统计工作流程的信息化是统计系统内部实现的,它是指统计信息产品生产的全过程的电子化,即统计基础数据的采集统计数据的加工处理统计数据质量控制统计初级产品的开发统计信息产品的统计信息资源管理等统计工作的全过程。
统计数据采集实现由以统计报表、软磁盘为主转变为以网络传输为主。加强各级政府统计部门和基层企业的计算机网络化水平,加强统计信息网络安全建设,国家、省(直辖市)和地(市)级政府统计局之间、限额以上统计调查企业(单位)与各级政府统计局之间应具备网络快速传递的硬件和设施水平;实现政府统计局对企业、上级政府统计部门与下一级政府统计部门之间统计制度、统计培训、电子程序的网络传递;实现基层企业(单位)统计数据信息的网上直报。最大限度地减少统计报送环节,解决基层统计人员力量不足的矛盾。
统计数据处理应用程序由专业各自开发转变为集中统一研制。统一数据处理操作平台、应用软件、文件格式;统一实行统计“一套表”制度,统一单位属性标识代码、统计指标代码;统一数据处理和审核程序;实现准确、高效、方便的数据处理模式。
统计信息资料的开发利用由传统单一模式转变为现代多元模式。统计信息的8个系统15个数据库:一是统计法律法规系统(统计法律、法规、规章、规范性文件数据库);二是统计调查单位管理系统(统计法人单位数据库、统计产业活动单位数据库)三是地理信息系统(统计调查单位地理分布数据库、人口地理分布数据库);四是统计调查项目管理系统(政府统计调查项目库、部门统计调查项目数据库、基础统计指标及指标解释数据库、派生指标数据来源及计算方法数据库、统计标准数据库、统计调查方法数据库)、五是专项统计调查信息系统(国民经济各行业统计调查数据库);六是统计质量评估系统(统计指标数据逻辑关系库、统计数据质量评估库);七是统计分析系统(统计分析模型应用软件);八是统计新闻系统。
Moodle、Libsandbox、Moss和Duplication是计算机教学中四种常用软件,笔者在教学过程中试图将其融合在一起,为计算机的教学带来方便。通过多年的教学实践探索,成功地将四种软件合而为一,开发出了一种新插件,将四者集成在一起,全面实现了课程管理的网络化。
1.Moodle网络课程管理平台
Moodle网络教学平台是基于“建构主义教育学”理念而开发的,运用Moodle教学平台,可以很好地实践“建构主义教育学”理论,教学效果也很理想。
Moodle是用户遍布全球的一个网站,也是一个免费的开放源代码的在线课程管理系统。Moodle可以使编写课程教学大纲、查找参考资料、课件、制定课程的教学日历、收取和批改作业等都可以在计算机上完成,课程管理功能非常强大,深受教师和学生的欢迎。Moodle的功能模块有:聊天室、wiki、专题讨论、论坛、问卷调查、投票等等。如论坛和wiki模块,教师可以对学生的作业直接评分,并且自动将每次的作业得分累计加入成绩统计表,不仅免去了繁琐的工作量,还能够及时鼓励学生的学习积极性。中国学生的传统特点是羞于表达,在网络上就大不相同了,学生很乐意充分表达自己的思想。对于学业成绩的评定,我们设定论坛发贴的分数占期末成绩的30%,这样一来网上讨论非常热烈,一学期发上百贴的学生很多。
2.Libsandbox编程作业的在线评判
ACM ICPC是计算机专业影响力最大、参与人数最多的竞赛软件,该软件不仅仅只是运用在学生竞赛,它的Online Judge评判方式也是很独特的,也可以运用在程序设计课程中。笔者所在的教研组在C语言课程教学中连续几年运用Online Judge对作业进行评判,效果非常好。对于教师而言,运用Online Judge可以大大减少工作量,提高评分的客观性和准确性; 运用Online Judge对学生而言,其自动返回功能可以及时知晓作业的对与错。尝试了得到满分后的喜悦与成就感,这样又驱使学生去寻找更大的挑战。同以前在没有使用Online Judge相比,编程课的教学过程中所反映的学习的热情大大地提高,程序课程掌握知识的广度和深度也有质的飞跃。
对于ACM竞赛的Online Judge我国很多高校都已相继建立,可是它们都没有提供与教学过程相连接的接口,这就不能很方便地在课堂上向学生布置作业,没有办法提供适合计算机教学的评分策略,也不能对学生的成绩进行统计和管理,甚至学生的身份和账号关系也不能很好地确定。所以,我们把Online Judge的评价体系与Moodle进行融合,以哈尔滨工业大学研制的开源软件Libsandbox作为体系核心,我们根据计算机教学的需求研究开发了一个Moodle应对学生作业的新插件。
3.Moss程序雷同的检测
防止学生抄袭是考试监考的主要目的,抄袭是教学过程中最大的敌人,传统的考试模式中的抄袭是防不胜防,而学生的平时作业的监管更是无法进行。Moss软件系统为编程作业的监测提供了可能,Moss可以快速地从上千份程序作业中精确地找出疑似雷同的名单,并按雷同的程度排名,为教师审核提供方便。据在实践中的使用情况和统计数据来看,编程作业的相似代码行超过30行或相似度超过50%的作业大都有抄袭行为。
Moss客户端的命令行只有一个脚本,如果源代码文件传到Moss服务器上,要等Moss服务器处理后才返回结果。为了集成Moss和Moodle,我们研发了一个新的插件,能够将指定的作业直接上传到Moodle界面上,同时对返回的结果也能进行格式化分析、显示。
4.Duplication中文报告雷同的检测
在网络信息技术不断普及的情况下,学生的作业和论文(主要是毕业论文)一般都用电子报告的方式传交,这样不仅方便快捷,而且这种无纸化的操作也符合现在提倡的环保要求。而电子信息容易复制,又为部分不认真学习的学生带来抄袭的方便。要培养学生独立思考和自主完成作业的习惯,有效检测雷同是一个很重要的手段,这对于真正实行素质教育,提高教学质量非常重要。针对学生常见的作业和论文的抄袭问题,我们研发并实现了一个新的系统——Duplication,这是一个高效适用的检测系统,通过实际应用验证了该系统有非常好的适用性。Duplication能够处理的主要对象是电子格式的作业和论文,对于自然语言文本都能进行处理,对.txt、.pdf和.doc等多种类型的文档都适用。Duplication能够实现教师很难人工完成的工作,迫使学生独立思考,自主完成,大大提高了作业和论文的质量。但对于互联网抄袭问题该系统目前难以处理,这是我们下一步研究的一个主要课题。
运用与Moss同样的方式把Duplication集成进Moodle中, 可以在同一个界面内进行雷同检测,并且可以进行自由选择检测引擎。
1 引言
网络化虚拟仪器将虚拟仪器和网络相结合。它首先将虚拟仪器的功能进行分解,然后再利用网络将这些功能重新组合,形成新的网络化虚拟仪器。其主要特点是功能分布可以根据实际情况的需要,部署在网络的任何地方,组成形式灵活,变更简便,能够有效的利用全网的资源。和传统的虚拟仪器相比,网络化的虚拟仪器具有显著的特点。
(1)数据传输快捷,实时性强,便于及时发现问题,提高测试数据有效性。
(2)数据共享性好,资源利用率高。用户可以在另一地点同时监测自己的测试过程,并直接获得测试报告。
(3)数据采集和分析可以分布处理,系统更加高效。 总之,网络良好的数据共享优势是网络化虚拟仪器各种优势的基础,其实现的核心是测试和监控数据的网络传输。
2 某测控站传统通信测试系统
2.1 测试硬件
硬件测试分系统由测试仪表、计算机测试平台、开关矩阵等设备组成。测试仪表通过开关矩阵与射频分系统连接,建立上行、下行测试链路,完成测试信号的发射与接收功能;计算机通过HP-IB接口板及电缆与测试仪表连接,建立计算机与仪表间的控制通信链路,完成对各项目的自动测试功能。
2.2 计算机测试平台及自动测试软件
计算机测试平台由两台计算机、HP-IB电缆(HP10833A)及一台激光打印机组成。一台计算机(HP)用于执行自动测试软件,另一台计算机(COMPAQ)用于控制开关矩阵。激光打印机输出测试结果文件。计算机使用WINDOWS NT 4.0和WINDOWS 2004,使用VC++ 4.0和HP-SICL语言编程,能提供自动测试、手动测试、数据库操作维护、测试数据处理并生成测试报告、打印及帮助等功能。
用Visual C++ 4.0编辑的软件为:在卫星发射初期使用的IOT测试软件、用于用户天线方向图测试的ESVA测试软件、开关控制软件。目前用HP VEE编辑的软件,仅有日常监视、巡检,转发器频谱单极化、双极化分析打印,邻星干扰打印等功能。
2.3 目前测试中存在的问题
目前在测控站通信测试中存在的问题:三颗卫星的测控系统与用户管理测试系统分别在两个机房,无法在关注卫星管理状态的情况下处理测试需求;测试数据格式不统一,管理分散;无法同时响应多用户需求,服务效果有待提高。
3 通信测试系统网络设计
3.1 HP VEE 5.0的网络开发能力
网络操作系统(NOS)是计算机网络的核心软件,Novell Netware、Windows NT和Windows2000 Server等NOS简化了测试诊断系统网络的组建。
OSI(开放系统互连)协议和TCP/IP(传输控制协议/网际协议)是世界标准的网络通信协议,其开放性、稳定性、可靠性均有很大优势,采用它们很容易实现测控网络的体系结构。其中HPVEE5.0提供了局域网(LAN)网关技术和To/From Socket软件技术二种手段来开发测控网络应用。
3.2 网络化虚拟仪器系统的组建模式
采用三层组网模式搭建虚拟仪器网络,其应用功能分为三层:客户显示层、业务逻辑层、数据层。三层模式的主要优点:
(1)良好的灵活性和可扩展性;
(2)可共享性;
(3)较好的安全性;
(4)增强了企业对象的重复可用性;
(5)三层模式成为真正意义上的“瘦客户端”。
3.3 网络硬件设计
在对现有网络化虚拟仪器技术进行比较后,本系统采用的组成方式:DataSocket server和VI服务器程序都部署在虚拟仪器服务器上。数据服务器可以单独部署,也可以和VI服务器共用。整个系统协同实现虚拟仪器的功能,每个组件相互协作分工完成系统功能。全部网络分为四部分。
(1)用户客户端
用户客户端是用户接口。即等待用户输入,接收用户输入的信息后传递给VI服务器,接着等待VI服务器回传数据结果,并将结果输出在虚拟仪器面板上或者保存打印。另外,为了减少VI服务器的负担和网络数据传输,对数据的分析功能也可以由客户端完成。
(2)VI服务器端
VI服务器端完成对客户信息进行处理和任务分配功能。即VI服务器从客户端接收请求信息,并对信息进行处理,并进行根据信息处理结果进行任务分配。例如,采集数据过程中,VI服务器会将用户客户端的采集请求进行处理,将采集信息传递到数据采集设备客户端,由数据采集设备客户端根据采集数据的请求来控制测试仪器获取测试数据,并返回给VI服务器。
(3)数据库
数据库存放的信息包括:用户信息、设备信息、测试记录等。信息的更新由VI服务器完成。
(4)设备客户端
设备客户端用来连接VI服务器和测试仪器,分担VI服务器的管理任务,同时转发测试仪器的测试数据到VI服务器端。
3.4 系统网络软件设计
建成的网络化虚拟仪器主要实现设备管理、用户管理和测试资源管理。设计的重点在数据和控制服务器,首先从数据流程上对服务器的输入输出数据流进行了分析,客户端和服务器之间交换数据,由服务器输出命令数据至卫星控制器或直接控制仪器,卫星控制器或仪器将测试数据回传至服务器分析、处理回传至客户端。
3.4.1服务器要完成的功能
1) 处理客户端请求;
2) 仪表分配;
3) 仪表控制、数据采集与存储;
4) 实时控制端数据接收与存储;
5) 数据处理;
6) Web。
3.4.2根据服务器的功能需求为其模块设计
客户监听模块的完成等待客户连接,当有用户登录成功时,从线程池分配线程(调用客户请求处理模块)给新的用户,为其提供服务。
客户请求处理模块,即客户监听模块所分配的线程集合。客户端的请求在这里得到响应,该模块是整个服务器的核心模块。
测试仪器支持模块负责处理客户请求处理模块中对测试仪器的数据请求。得到该请求后测试仪器支持模块由操作测试硬件,并返回测试数据给客户请求处理模块的线程。
系统正常使用时,当用户客户端向VI服务器发出请求,客户请求处理模块首先查阅相关的客户端权限表,然后向测试仪器支持模块请求。测试仪器支持模块控制硬件,并读取测试数据,给客户请求处理模块对应的线程,该线程然后把数据给请求服务的用户客户端。
3.4.3服务器程序流程设计
1) 初始化服务器;
2)监听客户端连接;
3) 处理客户端请求线程;
4) 创建仪表控制管理线程。
网络化虚拟仪器面向的是多用户客户端和多设备客户端。即需要同时处理多个用户的请求,并且同时监控多个测试设备和仪器的使用。处理多个任务有两种方式:一是循环处理;二是并发处理。循环处理的方式占用资源少,但处理效率低。并发处理可以同时处理多个用户请求,响应速度快,执行效率高,但资源相对较大。
本测试系统要求能够快速响应多用户请求,并能够同时处理多设备仪表的监控,对实时性和可靠性要求都较高,因此采用并发处理的方式。VI服务器采用多线程机制来实现并发。
3.4.4 VI服务器中线程设计
初始化VI服务器的线程功能:
1)初始化系统;
2)打开DataSocket连接,等待客户连接;
3)运行用户界面,等待用户操作。
建立Datasocket连接时打开两个指向datasocket的连接。通过DataSocket Read读取UserInfo.资源中的用户名和密码判断是否是合法用户,若为非法客户则通知客户端将客户连接断开,否则打开一对DS连接,用于和用户客户端通信,接收客户的服务请求数据,并进一步判断发来的服务请求类型。针对不同的服务请求,进行相应的处理。
4 结束语
合理的设计和实现基于网络化虚拟仪器的通信测试网络可以大大提高测控站现有测控站天线和射频链路设备及仪器仪表的利用率,并可为其它地点的天线和射频链路及仪器仪表的综合利用提供有效的技术支持。
参考文献
[1] 王利娟.基于LabVIEW的网络化虚拟仪器测试系统的设计与开发.内蒙古农业大学,硕士学位论文.
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