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“下一代互联网技术创新大赛”获奖案例&独家

发布日期: 2019-11-09 03:01 来源:未知 作者:admin   点击率:

  下一代互联网教师教育创新支持系统(简称IPv6教师教育创新支持系统)于几年前正式推出,现已经在师范生、教育硕士培养、信息技术公共课教学、学前教师教育等领域进行了重点应用,对推进下一代互联网应用、支撑教育改革创新起到了重要的作用。

  随着智能终端的普及,原有PC端已经无法满足移动学习的需求,难以更好地支持学习模式的创新。因此,开发IPv6教师教育创新支持系统的移动学习客户端,是本项目的主要目标。

  通过调研,以及结合IPv6教师教育创新支持系统在运行过程中用户提供的各种反馈信息,确定了移动端的核心需求包括教学资源、课程学习与交流互动三大部分。此外,还需要在原有PC版系统基础上,提升视频系统功能,增加视频同步课堂支持实时远程教学,增强视频标注评能,开发基于P2P的视频点播功能。

  一个良好的设计框架是移动端程序稳定高效运行的底层保障,本项目移动端采用B/S模式进行架构,移动端的体系架构从高到低依次为服务层、网络层、业务逻辑层和数据服务层。

  服务层是输入操作与输出操作的平台,是移动应用的最顶层,主要面向智能移动终端(包括智能手机、平板电脑等)展示信息,用户通过智能终端设备下载客户端程序进行资源浏览、参与互动社区活动等。

  网络层是支撑移动学习的重要介质,主要有无线通信网、Web协议等,通过网络层的信息传输,使得用户的学习可以不受时间、地点的限制。

  业务逻辑层通过各个业务逻辑接口完成有效性验证的工作,以保证程序能够正常顺利地运行,其主要功能有:完成数据添加、修改和查询业务;用户权限合法性判断等。

  基于上述体系架构,移动端可以完成对用户学习的全面支持,其主要业务流程是:智能移动终端用户通过无线通信网络向Web服务器发送请求;Web服务器接收到用户请求后,把请求提交到数据库服务器;数据库服务器响应提交上来的请求,进而将相应结果反馈给Web服务器;Web根据客户端的请求,将响应内容在用户客户端上呈现出来。

  移动端的建设内容主要分为两大部分:移动客户端的后台部分、移动客户端。其中移动客户端分为四大模块,即教学资源查找与浏览、课程学习、个人中心和互动社区,其中每个大模块中又细分为若干小模块。

  由于移动端的视频资源来自于PC端IPv6教师教育创新支持系统,因此需要进行视频转码。FFmpeg项目是一个开源的多媒体播放及转码系统,提供了视音频采集、格式转换、音/视频编码解码等功能,支持AC3、DV、FLV、MPEG、DivX、MP4等40多种编码。在本研究中,我们采用以下核心代码进行视频文件的转码:“ffmpeg.exe-i input-vcodec lib264-youtput.mp4”。

  在视频播放方面,采用HTML5技术。HTML5的video标签仅仅支持以下三种格式视频,Ogg、MPEG4和WebM。在本研究中,我们采用基于H264编码的MP4文件为播放文件。

  前端框架UI部分采用FrozenUI和HUI相结合的方式进行开发。FrozenUI是一个开源的、简单易用、轻量快捷的移动端UI框架。HUI移动UI框架,包含了23种主题样式,可以满足各种App对色彩的需求,只需要简单操作就可以通过通用类组装成丰富的组件和布局效果。

  移动端应用程序需要与PC端系统的后端服务进行资源和数据的通信交互,以获取和同步相应信息,因此需要对IPv6教师教育创新支持系统的后端服务程序进行升级,升级后的后台程序Webservice应该具备如下功能:

  一是登录和权限设置,包括编写后台服务程序,实现与PC端教师教育创新支持系统通信,获得控制用户登录和权限的各种设置数据和信息;

  二是获取和设置用户信息,包括个人信息获取和设置,如用户的学校和班级信息,用户相关信息获取,如微博、新闻、通知等;

  三是获取课程信息类,如课程基本信息、课程视频资源、课程作业等,教案信息设置,课堂教学效果获取和设置,作业获取和设置等;

  本研究基于IPv6教师教育创新支持系统对移动端进行了设计,使其实现了教学资源、课程学习、互动社区以及个人中心等功能,解决了学习平台从Web端到移动端的资源转接问题,能够很好地支持移动学习。

  在第四届下一代互联网技术创新大赛上,北京师范大学“IPv6教师教育创新支持系统移动端设计与开发”项目荣获甲组三等奖。日前,本刊对北京师范大学信息网络中心的刘禹老师进行了专访,他为我们详细介绍了项目的开发和应用情况。

  《中国教育网络》:请介绍“IPv6教师教育创新支持系统移动端设计与开发”这一项目的基本情况与最新进展?

  刘禹:本项目于2016年正式启动,旨在通过开发移动端,满足广大用户的移动学习、个性化学习需求。项目开发的移动端具备教学资源浏览与查找、课程学习、个人中心以及互动社区等功能。

  目前项目已经完成了全部设计和开发内容,能够实现IPv6教师教育创新系统在移动端上的资源浏览、课程视频学习等功能,通过了项目组的技术测试,进行了小范围的试用,正在成果总结和结题阶段。

  刘禹:IPv6教师教育创新支持系统是依托于“下一代互联网教师教育创新支持系统应用示范系统应用示范项目”研发而成,是国家发改委“教育科研基础设施IPv6技术升级和应用示范项目”的十大新增应用示范子项目之一的主要成果。

  该系统不仅对发展下一代互联网应用具有重要的推广意义,同时对于深化人才培养模式改革,实现教师教育创新,进一步提高教师教育质量产生了重要的作用和示范效应。经过多年的发展,已经在支撑师范生、教育硕士培养,以及教育教师培训等领域积累了大量的优质教学资源。

  随着移动智能终端技术的快速发展,移动学习需求日益旺盛。如何为师生提供更好的移动学习服务,打破时空限制,创造无缝学习空间,是IPv6教师教育创新支持系统发展的新挑战。

  原有的PC端有资源,但无移动平台,无法满足移动学习的需求,因此,需要开发移动客户端来支撑用户随时随地学习,是本项目的出发点。

  本项目成功实现了一套代码多端编译运行的App,即使用同一套代码,可以实现IOS和安卓上同时运行,大大简化了开发工作量,在市场建设中可以大幅度节约人力成本,提高开发效率。

  前端采用HTML5+Javascript作为主体编程语言,视频播放模块采用JAVA和Objective-C语言生成自定义模块,依托APICloud云端编译平台生成App,调试非常方便,具备一定的推广应用前景。

  在视频转码方面,本项目采用了FFmpeg开源的多媒体播放及转码系统,实现网页端后台视频的上传和转码,手机上流畅播放视频媒体。在视频播放方面,我们采用HTML5技术结合原生播放技术,基于H264编码的MP4文件为播放文件。

  本项目探索了多种手机端UI的兼容适配性,经过调研、设计和多轮测试,FrozenUI和Hui两种移动UI库能较好地完成多终端,多分辨率的适配问题。

  刘禹:北师大IPv6基础环境对于本项目的顺利实施提供了良好的基础,一是网络环境和技术环境良好,二是IPv6教师教育系统为项目的设计和开发,提供了充足的教学资源和教学应用支撑。

  项目开展过程中主要存在的难点是移动端应用程序需要与IPv6教师教育创新支持系统的后端服务进行资源和数据的通信交互,以获取和同步相应信息,因此需要对IPv6教师教育创新支持系统的后端服务程序进行升级。

  围绕这一问题,对该系统进行了升级,项目组成员积极参与,相互配合,实现升级后的后台程序Webservice在登录和权限设置、获取和设置用户信息、获取课程及资源类等方面具备本项目所需的功能。

  此外由于项目建设时,APICloud云端编译平台尚未提供部分功能模块(如视频播放模块),因此需依托其平台可以自定义模块的功能开发了相应的自定义模块。

  刘禹:本项目团队由负责IPv6教师教育创新支持系统运行的师生组成,分工明确,包括一位负责整体项目推进的指导老师、一位负责程序研发的老师、一位负责需求调研和功能设计的老师,项目负责人为资源学院的研究生。

  项目组开展了相关调研,并对课程专家、技术专家和教育技术专家进行访谈,整体对客户端的功能设计进行细致论证和研讨,确保客户端功能的科学性及实用性。此外,项目组得到了学校信息网络中心的大力支持。

  刘禹:据了解,北师大已经实现IPv6网络的全覆盖,学校IPv6出口带宽10G。本项目依托于IPv6教师教育创新支持系统的资源和平台,对于学校开展自主研发移动学习应用、探究移动学习教学模式等方面具有一定的作用。希望未来能够进一步加强基于IPv6特色的教学应用。

  (本文源自《移动端IPv6教师教学支持系统的设计与应用》,作者为北京师范大学信息网络中心的刘禹、黄洛颖、刘星晨,北京师范大学资源学院的李坤,及《让IPv6服务于移动学习》。全文刊载于《中国教育网络》杂志2019年9月刊。)

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