基于Internet的远程教育系统模型研究问题的提出

基于Internet的远程教育系统模型研究问题的提出

郭 晔，王浩鸣
(西安财经学院计算机科学与技术系 陕西西安)

1．1 远程教育的概念

所谓远程教育(DistanceEducation)是指学生虽然在学校里注册，但要在校园以外的地方通过校方提供的信息交流手段听课，定期接受老师的现场辅导，从而完成学业获得学位或学历证明。远程教育中的"教"与"学"不一定在物理空间上相距很远，他提出了一种全新的授课模式，打破了传统的时空限制，为教育带来了全新的理念。而Internet的出现，又为远程教育注入了全新的活力，作为一种新的媒体，他具有的实时性、交互性是和其他媒体相比的优势。

远程教育始于19世纪末，位投身于远程教育工作的人是芝加哥大学的创始人WilliamRaineyHarper，他曾在1881年函授希伯莱语课程[1]。
从历史的角度讲，学生与教育机构在地域上的隔离是建立远程独立教育计划的根本推动力。按照远程教育发展的时间顺序及师生间的交流手段可分为3代[2]：

(1)基于印刷文献的自学方式，即传统的函授式教学。本阶段的特点是教与学不同步，即不具备交互性。
(2)将一些新的技术，如：录音、录像和计算机系统等结合起来的多媒体授课方式。从本质上看，本阶段的特点与阶段是相同的。
(3)将教师与学生通过交互手段进行虚拟链接，甚至可以完全模拟成教室的形式。其代表为以Internet为基础开设的课程。本阶段的特点是具有交互性。

1．2 目前国内远程教育系统结构
按其工作方式或所提供的功能来分，主要有以下几种系统[3]：

(1)适应性超媒体系统 针对参与远程学习的学员能力参差不齐的特点，可以自动适应学员的认知能力与学习进度；还可以提供多种学习策略供学员选择。
(2)多媒体授课系统 一种方式为课件点播系统；另一种为同步广播授课系统。
(3)师生交互工具 提供软件共享白板、语音交互、视频交互等多种方式。
(4)考试与评价系统 超越传统的考试模式，发挥
"远程"的特点，理论上任何人都可以随时随地开始一场考试。
(5)教学管理系统 其内容覆盖教学活动的各个环节，他以学生为中心，为学生创造一个具有个性化的、智能化的远程学习环境。

1．3 实现远程教育的障碍

目前的远程教育系统一般是基于专用软件、C／S结构或Web技术构建，由于他们所采用技术的固有限制，很多系统只能停留在实验室阶段，难以投入使用。特别是在Web技术大行其道的今天，他的一些缺点也暴露出来，主要表现为：

(1)Web技术所依赖的传输协议HTTP从本质上说是一个面向静态文档的协议，难以处理复杂的交互操作。
(2)Web的效率较低，对于复杂和大规模的应用不太适应。
(3)Web服务器的负担会越来越重。
基于以上的原因，本文设想在目前已有的基于Web技术的基础上，采用流行的CORBA技术改进已有的系统，使他能够满足日益增长的用户需求。

1．4 CORBA体系结构的特点

CORBA是一种分布式对象体系结构，他定义了一种与语言、平台相独立的称为ORB的对象总线，通过他对象能够透明地向本地或远程对象发送请求或从他们那里接收应答，由ORB负责完成寻找与激活对象、请求应答消息的打包与传送、处理并发和异常等工作。CORBA具有一些很突出的优点：

(1)开发比较方便。
(2)扩展性较好。
(3)易于集成大量的现有软件。
(4)可以实现复杂的交互式操作 。
由上面的比较可以看出，CORBA可以在很大程度上弥补Web的不足，Web适合处理非结构化或半结构化的数据，他能轻易地把大量的不同类型的数据和信息资源组织起来，以简单统一的方式供终用户访问；CORBA适合处理结构化的数据，也适合处理逻辑复杂的分布式交互操作。本文设想将CORBA技术与Web技术结合起来，用CORBA来处理需要复杂交互的"难点"，以Web为纽带，从而实现更好的分布式服务。

2 新型系统结构模型

结构中包含有3种实体(Entity)：用户浏览器(Browser)、Web服务器、CORBA服务。浏览器与Web服务器之间的通信协议为HTTP，浏览器与CORBA服务器之间的通信协议为IIOP。

2．1 结构描述

浏览器是系统与终用户的接口。其基本工作方式是不断响应用户的请求，通过HTTP协议与Web服务器链接，从服务器上取出指定的页面加以解释并显示，同时对页面中嵌入的JavaApplet的运行提供支持。采用浏览器的方式可以极大地方便用户的使用，这种方式对用户的物理位置没有特定的限制，用户只需通过网络线路能够链接到Web服务器。

Web服务器上存放采用HTML描述的静态页面。其基本工作方式是接受浏览器的请求，检索已有的页面并将结果返回给浏览器。本实体是整个系统的一个关键部分，对于一般性的请求，Web服务器通常是返回已经存在的页面--静态页面，但对于需要通过运行某些程序才能得到的结果--动态页面，其计算工作需要由Web服务器来执行，而这点也是造成Web服务器效率欠佳的一个原因。在这些可能的请求中，其他每个用户可能只对部分特定的内容感兴趣，如学校教学管理人员比较关心学生管理、课程管理等内容，而对于教师本学年的科研项目进展可能并不关心，因此，设想将交互式操作中部分复杂的运算交给其他服务器(子服务器)或其他节点运行，在必要时将终的执行结果传送给原Web服务器，由Web服务器将结果再传送给请求任务的客户机。有时客户机本身也可能通过特定的服务取得子服务器的执行结果。

在这种结构中，需要解决的一个重要问题是通信问题，即Web服务器以何种方式可以动态地将任务切换到子服务器或其他节点上，同时子服务器执行的结果该如何传送到Web服务器上。因此设想通过CORBA技术来完成本项工作。

CORBA服务器具体表现为一个遵循特定规则的总线，他既可以在物理上拥有单独的服务器，也可以没有。当这条总线产生后，或者说他可以提供服务后，在Web服务器与浏览器之间就多了一条通道。需要使用CORBA总线的Web服务器必须先在CORBA内部进行登记，由CORBA给他分配一个惟一的ID号，从CORBA总线上流过的数据包通过这个ID号进行Web服务器的定位。当然，囿于CORBA总线本身的性能，他可以服务的Web服务器数目应该是有限的。

2．2 工作流程

用户可以在网络的任一结点上通过浏览器(Browser)浏览Web服务器上的内容，这些内容基本是固定格式的，也有部分内容是通过简单的数据库查询而得，所有这些内容都与普通网络的信息组织方式类似，但这种模式显然不适合远程教育这种交互性要求较高的应用，对于一些需要额外操作或介绍非预期的内容时，这种固定的方式就无能为力了。这时，可以采用CORBA总线提供服务：问题提出端(或称学生端)将自己的问题通过ORB提交到CORBA总线上，问题解答端(或称教师端)定期从CORBA总线上取回问题，自己加以解答，再将参考答案发送到总线上，由学生端接收，重复这个过程直至对话结束。在这个过程中，每对话都需要在CORBA中传输两次，显然这个过程可能会成为整个网络性能的瓶颈，但在不需要额外增加资源的情况下，这种方式的优点也是显而易见的。如果在CORBA中传输的不是对话数据，而是图像信息，则可以实现结点间图像的"实时"传输。

在本结构中，系统具有较好的可扩充性，只需通过JavaApplet与CORBA进行，而客户端不需要进行任何改动，也不需要增加软件。

3 相关的工作

本项目小组曾经根据本文的思想为某高校图书馆开发过一个基于CORBA的虚拟咨询台，整个系统建立于校园网上，任何读者都可以通过浏览器登录图书馆网站，根据站内的提示查找自己所需的信息，如果读者需要获得帮助，只需按下页面上的"帮助"按钮，就可获得人工的咨询服务。

其运行过程是：当读者按下求助按钮后，系统将一个"呼叫"数据包发送到CORBA总线上，人工咨询台检索到此数据包后，通过自动分配模块将他分配给某个空闲的服务人员，并登记这个服务人员的ID号，这样在服务人员与读者之间就建立了一条虚拟的通道，图书馆的Web服务器负责将服务人员的回答发送到读者的浏览器上，并收集用户的问题发送给某个确定ID号的服务人员，完成整个交互过程。本系统目前已正式投入使用。

4 结 语

本文通过增加CORBA总线的方式提出了一种新的远程教育系统模型，他与传统的系统相比，较好地解决远程教育系统使用过程中的技术与管理问题，具有较好的可伸缩性与可维护性。

本文指明了该技术的一个具体实现，尽管不是直接使用的远程教学系统中，但其实现原理与方法完全一致，对在远程教育系统中的应用具有指导作用。