校企互動(dòng)信息化教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)與探索

鐘九洲

達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心 四川 635000

0 前言

長(zhǎng)期以來(lái)，由于我國(guó)高等教育重理論輕實(shí)踐，職業(yè)教育人才培養(yǎng)脫離社會(huì)需求和企業(yè)實(shí)際，使高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)無(wú)法得以落實(shí)。為此，國(guó)務(wù)院在《關(guān)于大力推進(jìn)職業(yè)教育改革與發(fā)展的決定》中指出要“深化職業(yè)教育辦學(xué)體制改革，形成政府主導(dǎo)、依靠企業(yè)、充分發(fā)揮行業(yè)作用、社會(huì)力量積極參與的多元辦學(xué)格局”，“要充分依靠企業(yè)舉辦職業(yè)教育”，并闡述“產(chǎn)學(xué)研合作是高等職業(yè)教育的必由之路”。隨著教育裝備行業(yè)的飛速發(fā)展，以及現(xiàn)代化信息化教學(xué)的需要，信息化教學(xué)已成為我國(guó)教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。而作為培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技能人才的搖籃職業(yè)教育尤其需要搭建功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，以便于師生進(jìn)行信息化教學(xué)，讓課堂教學(xué)更加生動(dòng)、形象，并實(shí)現(xiàn)廣泛的教學(xué)互動(dòng)，讓學(xué)生深入理解、掌握教材內(nèi)容和職業(yè)技能，提高專(zhuān)業(yè)水平。

本著“易用、實(shí)用、好用、互聯(lián)、互通、互動(dòng)”的原則，以及滿(mǎn)足現(xiàn)代信息化教學(xué)的需求，達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院通過(guò)與中國(guó)移動(dòng)達(dá)州分公司、達(dá)州市中心醫(yī)院、達(dá)州市職業(yè)技術(shù)學(xué)院附屬醫(yī)院、達(dá)州市地區(qū)幼兒園、達(dá)州市鋼鐵廠等單位深層合作，通過(guò)整合多媒體基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)備、豐富優(yōu)質(zhì)的教育資源以及可靠的企業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)點(diǎn)，校企互動(dòng)信息化教學(xué)系統(tǒng)”的建設(shè)和探索，能夠滿(mǎn)足信息技術(shù)教學(xué)、遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)等需求，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線(xiàn)互動(dòng)，協(xié)同學(xué)習(xí)，協(xié)同教研，促進(jìn)學(xué)生全面而有個(gè)性的發(fā)展；通過(guò)音視頻的同步傳輸，打破空間阻隔，實(shí)現(xiàn)工學(xué)結(jié)合、校企合作，時(shí)時(shí)掌控第一手學(xué)習(xí)資料，大大提升學(xué)習(xí)效果，提高專(zhuān)業(yè)水平。

1 系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)分析

結(jié)合學(xué)院開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況，學(xué)院主要開(kāi)設(shè)有護(hù)理專(zhuān)業(yè)、醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)、師范專(zhuān)業(yè)等，同時(shí)職業(yè)院校培養(yǎng)學(xué)生主要強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力，因此許多職業(yè)院校推進(jìn)了“校企合作”，學(xué)校企業(yè)深度合作，也建立校企合作教學(xué)平臺(tái)。但傳統(tǒng)的互動(dòng)交流系統(tǒng)幾乎都采用B/S結(jié)構(gòu)，通過(guò)瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)交流，主要交流手段是文字、圖片。但我們學(xué)院重點(diǎn)專(zhuān)業(yè)如護(hù)理專(zhuān)業(yè)、醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)、師范專(zhuān)業(yè)，社會(huì)對(duì)畢業(yè)學(xué)生的實(shí)際操作能力要求十分特殊，因此建立一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)視頻的互動(dòng)平臺(tái)，讓學(xué)生在教室通過(guò)多媒體設(shè)備實(shí)時(shí)觀看校外導(dǎo)師實(shí)際工作場(chǎng)景，適當(dāng)時(shí)間提出問(wèn)題，討論問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而讓學(xué)生結(jié)合理論深刻的理解知識(shí)，是十分必要的。校企互動(dòng)信息化教學(xué)平臺(tái)，須達(dá)到下列功能：

(1) 系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)聲音、視頻同步傳輸。

(2) 系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)直播功能，同時(shí)通過(guò)校園網(wǎng)直播到全校任意20個(gè)教室。

(3) 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)課堂互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程同步教學(xué)，并可擴(kuò)展至多間教室。

(4) 系統(tǒng)必須具有手工和自動(dòng)等操作方式。多畫(huà)面表現(xiàn)教師與學(xué)生之間的交互，教師能自己操作的“一鍵式”全自動(dòng)的錄制方式也必須共存。

(5) 系統(tǒng)的全自動(dòng)直播必須能實(shí)現(xiàn)企業(yè)教師自動(dòng)跟蹤、扳書(shū)定位跟蹤拍攝等功能，教師自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)全教室的跟蹤，特殊的定位跟蹤要實(shí)現(xiàn)特寫(xiě)功能。

1.2 建設(shè)原則

(1) 實(shí)用性

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須符合實(shí)用性原則，設(shè)計(jì)的最基本的目標(biāo)是建立一個(gè)適應(yīng)實(shí)際環(huán)境的，可運(yùn)行、能滿(mǎn)足用戶(hù)需求的多功能的實(shí)用系統(tǒng)；可充分利用用戶(hù)原有的系統(tǒng)設(shè)備。

(2) 先進(jìn)性

實(shí)現(xiàn)教學(xué)直播互動(dòng)的方案和產(chǎn)品很多，在堅(jiān)持實(shí)用性的前提下，充分采用高可靠性和高穩(wěn)定性的硬件產(chǎn)品。

(3) 開(kāi)放性

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，充分考慮目前和將來(lái)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及用戶(hù)需求，采用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放協(xié)議來(lái)構(gòu)架整個(gè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)和現(xiàn)有系統(tǒng)的良好集成性；同時(shí)系統(tǒng)能夠支持多種內(nèi)容的接入，實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻資源的廣泛融合。

(4) 可擴(kuò)展性

目前互聯(lián)網(wǎng)上的新的應(yīng)用模式不斷涌現(xiàn)，作為一個(gè)教學(xué)直播互動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)能夠具備良好的接口以提供對(duì)這些新應(yīng)用整合。同時(shí)，系統(tǒng)本身應(yīng)當(dāng)能夠提供良好的擴(kuò)展性能，當(dāng)用戶(hù)量增加，業(yè)務(wù)擴(kuò)展時(shí)，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的硬件設(shè)備擴(kuò)充或者分布節(jié)點(diǎn)的增加實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平滑擴(kuò)容。

(5) 穩(wěn)定性

直播互動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠達(dá)到 7*24小時(shí)的可用，系統(tǒng)可用率要達(dá)到99.99%，同時(shí)一旦有突發(fā)事件發(fā)生，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠提供良好的容災(zāi)備份手段，保證對(duì)用戶(hù)端的應(yīng)用不被中斷，同時(shí)記錄下用戶(hù)日志。

(6)可維護(hù)性

系統(tǒng)的可維護(hù)性對(duì)系統(tǒng)的生命力至關(guān)重要，系統(tǒng)要求采用模塊化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)的高級(jí)語(yǔ)言編程，靈活的功能模塊重組，提供基于WEB的友好的應(yīng)用維護(hù)界面使系統(tǒng)具有良好的可維護(hù)性。

1.3 建設(shè)目標(biāo)

通過(guò)三年建設(shè)，搭建一個(gè)功能完備、操作便捷的校企互動(dòng)信息化教學(xué)平臺(tái)，學(xué)院可以通過(guò)系統(tǒng)觀看企業(yè)導(dǎo)師工作、授課的過(guò)程，在校學(xué)生通過(guò)系統(tǒng)與企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)行互動(dòng)交流。最終實(shí)現(xiàn)畢業(yè)學(xué)生“校企無(wú)縫轉(zhuǎn)型”。學(xué)校還能夠利用校企互動(dòng)平臺(tái)引入各界企業(yè)參與到學(xué)校教育中，實(shí)現(xiàn)教產(chǎn)合作、校企一體和工學(xué)結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能的提高，加強(qiáng)職教“專(zhuān)才”的輸出。最終通過(guò)校企互動(dòng)信息化教學(xué)平臺(tái)推動(dòng)，使得校企雙方合作的更深層發(fā)展，進(jìn)一步體現(xiàn)了我院“以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以服務(wù)為宗旨，走產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”的辦學(xué)理念。

首期實(shí)現(xiàn)地區(qū)機(jī)關(guān)幼兒園學(xué)前教育和附屬醫(yī)院臨床、護(hù)理專(zhuān)業(yè)校外指導(dǎo)教學(xué)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)音視頻直播。

二期實(shí)現(xiàn)地區(qū)機(jī)關(guān)幼兒園學(xué)前教育和附屬醫(yī)院臨床、護(hù)理專(zhuān)業(yè)校外指導(dǎo)教學(xué)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)音視頻直播、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)、精品直播錄播。

最后實(shí)現(xiàn)二家幼兒園、三家醫(yī)院、多個(gè)專(zhuān)業(yè)對(duì)應(yīng)校外指導(dǎo)教學(xué)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)直播、互動(dòng)、錄播。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

為了校企互動(dòng)信息化教學(xué)平臺(tái)視頻清晰、聲音保真等，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)十分重要，需要到校外實(shí)習(xí)點(diǎn)鏈接專(zhuān)線(xiàn)(采用移動(dòng)公司跳釬方式)，同時(shí)結(jié)合校園網(wǎng)實(shí)際情況新購(gòu)一臺(tái)校園網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)，減輕原先核心交換機(jī)的負(fù)擔(dān)。系統(tǒng)核心主要由視頻跟蹤，集中控制管理、錄播服務(wù)組成。學(xué)院到幼兒園教室、醫(yī)院協(xié)議手術(shù)室等，鋪設(shè)一條專(zhuān)線(xiàn)，專(zhuān)線(xiàn)鏈接到學(xué)院中心機(jī)房，教室計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)校外的幼兒園教室、醫(yī)院協(xié)議手術(shù)室等現(xiàn)場(chǎng)，或通過(guò)投影儀放大現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面。校外現(xiàn)場(chǎng)有完成直播功能的攝像機(jī)，圖像跟蹤系統(tǒng)、以及拾音器等設(shè)備，校內(nèi)集體互動(dòng)，由于教室十分多，只能在規(guī)定的教室互動(dòng)，主要設(shè)備有攝像機(jī)、圖像跟蹤系統(tǒng)、以及拾音器等設(shè)備(如拓?fù)鋱D1)。

圖1 拓?fù)鋱D

圖像跟蹤系統(tǒng)：主要是對(duì)于每一個(gè)視頻源，都有特定的圖像識(shí)別程序進(jìn)行特定識(shí)別，標(biāo)記出相關(guān)信息，并根據(jù)視頻源畫(huà)面圖像的變化，智能識(shí)別講授者的位置，并驅(qū)動(dòng)攝像頭云臺(tái)對(duì)講授者進(jìn)行跟蹤拍攝，被攝者無(wú)需佩戴任何標(biāo)識(shí)性物品，簡(jiǎn)單、易用。

視頻處理服務(wù)器：主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視音頻數(shù)據(jù)壓縮、處理的嵌入式設(shè)備，它由視音頻壓縮編碼器、輸入/輸出通道、網(wǎng)絡(luò)接口、視音頻接口、RS485/RS232串行接口、協(xié)議接口、軟件接口等構(gòu)成。

視頻處理服務(wù)器通過(guò)采集、處理將視頻壓縮成 Flash視頻格式，F(xiàn)lash視頻格式采用了低碼率傳輸技術(shù)，帶寬占用少，服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)壓力小，能夠在校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下保證師生流暢地觀看、交流。

數(shù)據(jù)服務(wù)器：包括管理服務(wù)器、WEB服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器。其主要是為系統(tǒng)應(yīng)用提供服務(wù)，服務(wù)包括查詢(xún)、更新、視頻管理、索引、高速緩存、查詢(xún)優(yōu)化、安全及多用戶(hù)存取控制等。

2.2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

為了方便學(xué)生跟校外、校內(nèi)老師交流，方便查看企業(yè)教學(xué)錄像，建立一個(gè)平臺(tái)十分重要。平臺(tái)采用B/S結(jié)構(gòu)，使用J2EE框架進(jìn)行開(kāi)發(fā)。根據(jù)需求分析，平臺(tái)用戶(hù)分為：管理員、教師、學(xué)生、校外導(dǎo)師，關(guān)系圖如圖2。

圖2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況分為4個(gè)子系統(tǒng)，介紹如下：

(1) 賬戶(hù)管理子系統(tǒng)

主要是對(duì)賬號(hào)信息、角色進(jìn)行管理。新帳號(hào)注冊(cè)、注冊(cè)信息包括姓名，帳號(hào)、所屬系部、密碼、聯(lián)系方式等。管理員審核通過(guò)，并對(duì)相關(guān)帳號(hào)分配角色。其中還包括帳號(hào)修改個(gè)人信息和忘記密碼，根據(jù)自己信息找回密碼。主要包括頁(yè)面有新帳號(hào)注冊(cè)頁(yè)面、帳號(hào)信息修改頁(yè)面、密碼找回頁(yè)面、管理員管理頁(yè)面(如圖3)。

圖3 注冊(cè)和登錄結(jié)構(gòu)圖

(2) 教學(xué)資源管理子系統(tǒng)

教學(xué)資源管理子系統(tǒng)主要是對(duì)各種類(lèi)型的教學(xué)資源進(jìn)行分類(lèi)匯總，并且為權(quán)限帳號(hào)提供上傳功能，以及為所有帳號(hào)提供檢索、下載教學(xué)資源功能。主要由學(xué)科實(shí)習(xí)介紹、教學(xué)資源、校外資源、幾個(gè)頁(yè)面組成。

(3) 交流平臺(tái)子系統(tǒng)

交流平臺(tái)系統(tǒng)主要提供師生交流平臺(tái)，學(xué)生在遇到問(wèn)題，可以在平臺(tái)上提問(wèn)，校外導(dǎo)師、老師、同學(xué)可以及時(shí)幫助解決問(wèn)題。老師也可以把新的問(wèn)題留給學(xué)生，讓學(xué)生自我、協(xié)助解決。

(4) 系統(tǒng)管理員管理子系統(tǒng)

系統(tǒng)管理員子系統(tǒng)主要系統(tǒng)管理員通過(guò)系統(tǒng)管理頁(yè)面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理。主要功能有帳號(hào)審核、開(kāi)通、權(quán)限的分配、刪除，教學(xué)資源的管理、上傳資源的審核、管理，交流平臺(tái)留言的管理，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份，網(wǎng)站欄目的添加、刪除、修改等。具體流程圖如下：

圖4 系統(tǒng)管理流程圖

系統(tǒng)中4個(gè)子系統(tǒng)關(guān)系圖如下

圖5 系統(tǒng)關(guān)系圖

2.3 J2EE結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

系統(tǒng)采用J2EE框架技術(shù)，利用J2EE可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、部署和管理。系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)使用的是 web方式，J2EE框架提供了中間層集成框架用來(lái)滿(mǎn)足無(wú)需太多費(fèi)用而又需要高可用性、高可靠性以及可擴(kuò)展性的應(yīng)用需求。同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)用程序提供整合功能，增強(qiáng)安全機(jī)制，提供了性能。

系統(tǒng)采用J2EE的struts MVC框架，以Hibemate作為持久化層，采用Spring對(duì)其中間層業(yè)務(wù)層進(jìn)行改造。表示層使用 Struts來(lái)實(shí)現(xiàn)完成，主要功能是頁(yè)面的請(qǐng)求和轉(zhuǎn)發(fā)。Hibemate主要是對(duì)數(shù)據(jù)的封裝以及數(shù)據(jù)庫(kù)的持久化的管理。Spring用來(lái)完成業(yè)務(wù)層業(yè)務(wù)的流轉(zhuǎn)、管理。表示層調(diào)用業(yè)務(wù)層完成邏輯運(yùn)算，業(yè)務(wù)層調(diào)用持久層對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作，各層之間相互獨(dú)立，層與層之間低耦合。不僅可以滿(mǎn)足性能的需求，而且可以提高開(kāi)發(fā)的效率。

2.4 系統(tǒng)安全機(jī)制

(1) 身份驗(yàn)證。對(duì)登錄系統(tǒng)的用戶(hù)、管理者等用戶(hù)進(jìn)行省份驗(yàn)證，以保證使用資源的合法性、正確性。例如;下載教學(xué)資源，發(fā)言提問(wèn)等。

(2) 完整性。數(shù)據(jù)必須要求完整性，在系統(tǒng)中發(fā)布的資源必須是完整的，沒(méi)有被篡改的。例如：發(fā)布的視頻錄像。

(3) 保密性。保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性，是系統(tǒng)組成的重要部分。例如：各種注冊(cè)信息等。

(4) 約定性。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)到直播、錄播，必須學(xué)院和企業(yè)有一定的約定性，從而保證雙方的合法權(quán)益。

3 結(jié)語(yǔ)

探索校企互動(dòng)信息化教學(xué)系統(tǒng)可以讓高職院校的學(xué)生更加生動(dòng)的學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)也為老師提供了一個(gè)跟學(xué)生交流的平臺(tái)，有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，更拉近了師生的關(guān)系。

[1]馬穎峰.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教與學(xué):網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式論.北京:科學(xué)出版社.2005.

[2]任泰明.基于B/S結(jié)構(gòu)的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù).西安:西安電子科技大學(xué)出版社.2006.

[3]李桂華，李志偉.信息技術(shù)在職業(yè)教育中校企合作間的應(yīng)用.2008中國(guó)信息技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)論壇論文集.2008.