劉 杰, 孫 浩, 郭東旭 吳雨洽

(沈陽(yáng)師范大學(xué) 科信軟件學(xué)院, 沈陽(yáng) 110034)

隨著現(xiàn)代科技和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,人類邁入了信息時(shí)代,高速的科技發(fā)展使得人們逐漸地去追求品質(zhì)更高、更多元化的教育?；ヂ?lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式,使得教學(xué)資源能夠可視化,讓在線教育更進(jìn)一步,也更加便利。

1 系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

1.1 Spring MVC框架工作原理

Spring MVC框架對(duì)MVC的實(shí)現(xiàn)非常接近MVC模式的核心概念和特性,將Web項(xiàng)目中各模塊的職責(zé)進(jìn)行了清晰的劃分,并且支持動(dòng)態(tài)配置組件,所以在Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)中受到廣泛關(guān)注。其框架進(jìn)行請(qǐng)求相應(yīng)的工作原理如圖1所示。Spring MVC框架實(shí)現(xiàn)了對(duì)AJAX、JSON的支持,使開(kāi)發(fā)者在應(yīng)用Spring MVC框架時(shí)也可使用HTML和JavaScipt技術(shù)開(kāi)發(fā)頁(yè)面,有效降低前后端的耦合度和提升頁(yè)面開(kāi)發(fā)的靈活度[2-3]。

圖1 Spring MVC框架原理圖Fig.1 The Spring MVC framework principles diagram

1.2 Mybatis框架

Mybatis是能夠支持普通的SQL查詢、存儲(chǔ)過(guò)程和高級(jí)映射的優(yōu)秀持久層框架(見(jiàn)圖2)[4], 包括SQL Maps和DAO[5], 對(duì)于JDBC代碼、參數(shù)以及結(jié)果集的檢索Mybatis都不用再去手工設(shè)置, Mybatis通過(guò)使用注解或簡(jiǎn)單的XML來(lái)進(jìn)行配置與原始映射, 能夠?qū)⒔涌诤蚃ava中的POJOs映射成數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄。

圖2 MyBatis框架功能架構(gòu)Fig.2 MyBatis framework principles diagram

1.3 騰訊云技術(shù)

騰訊云是騰訊公司面向廣大企業(yè)和個(gè)人的公有云平臺(tái),私課中國(guó)在線教育平臺(tái)主要使用了騰訊云服務(wù)器,使得學(xué)生和老師之間通過(guò)對(duì)騰訊與服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求,直接進(jìn)入直播間進(jìn)行直播,主要用到了騰訊云互動(dòng)直播功能(見(jiàn)圖3)。騰訊云直播功能有以下優(yōu)勢(shì):

1) 靈活接入:支持HLS/RTMP推流等多種直播源接入方式。提供RTMP推流SDK,對(duì)騰訊云深入優(yōu)化,并集成了尖端的美白、降噪等功能,為手機(jī)直播打造一站式解決方案。

2) 可靠轉(zhuǎn)換:提供快速可靠的格式轉(zhuǎn)換;支持FLV、HLS以及RTMP下發(fā);支持直播過(guò)程多碼率轉(zhuǎn)碼和水印添加。

3) 超高容量支持:可支持百萬(wàn)并發(fā)直播收看;海量CDN節(jié)點(diǎn)提供全方位覆蓋。

4) 播放器發(fā)布:提供快速播放器代碼發(fā)布功能,輕松呈現(xiàn)直播效果; 支持自定義播放器密碼。

圖3 騰訊云直播產(chǎn)品結(jié)構(gòu)Fig.3 Tencent cloud live product architecture

2 需求分析

2.1 可行性分析

在開(kāi)發(fā)軟件的過(guò)程中,如何選用技術(shù),選取什么樣的技術(shù),是在開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程中必須要思考的工作。換句話說(shuō),能否運(yùn)用當(dāng)前的軟件條件,結(jié)合開(kāi)發(fā)人員自身技術(shù)條件,完成開(kāi)發(fā)任務(wù)。因?yàn)閲?guó)內(nèi)在線教育平臺(tái)選取的技術(shù)各不相同,值得借鑒的技術(shù)少,同時(shí)在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中也會(huì)遇到意想不到的意外和困難,這些困難都難以控制,因此,綜合團(tuán)隊(duì)等各種因素,本論文選取的是JAVA技術(shù)和MySQL技術(shù),這些技術(shù)都是開(kāi)發(fā)人員相對(duì)熟悉的語(yǔ)言和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),即使在開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到困難,也可以通過(guò)查閱書籍或者上網(wǎng)查找相關(guān)資料會(huì)找到解決方案。所以開(kāi)發(fā)人員能夠熟練的了解和掌握面向過(guò)程或者是對(duì)象的開(kāi)發(fā)工具,網(wǎng)絡(luò)能夠平穩(wěn)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)該在線教育平臺(tái)在技術(shù)上是可行的。

本平臺(tái)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)簡(jiǎn)單,而且依托騰訊云Linux服務(wù)器和視頻等成熟技術(shù),并不需要花費(fèi)額外成本,所以此系統(tǒng)的研發(fā)是可行的。另外,由于系統(tǒng)是團(tuán)隊(duì)自行研發(fā),所以系統(tǒng)本身不存在任何版權(quán)爭(zhēng)議問(wèn)題,所開(kāi)發(fā)的內(nèi)容也符合國(guó)家相關(guān)政策和法律規(guī)定。目前“私課中國(guó)”在線教育平臺(tái)已經(jīng)經(jīng)過(guò)1年多的開(kāi)發(fā)、修改、測(cè)試,已經(jīng)上線投入使用。日后如果系統(tǒng)需要維護(hù),系統(tǒng)需要升級(jí)等方面也會(huì)全面的跟進(jìn)。

綜上所述,通過(guò)對(duì)技術(shù)性分析,經(jīng)濟(jì)性分析,系統(tǒng)運(yùn)行可行性分析等3個(gè)方面的綜合可行性分析,開(kāi)發(fā)本課題的在線教育系統(tǒng)是可行的,并且具有很高的社會(huì)價(jià)值,經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值。

2.2 需求分析

在線教育系統(tǒng)可以支持3種用戶的登錄,分別是學(xué)生、教師、后臺(tái)管理員。

學(xué)生:通過(guò)手機(jī)號(hào)注冊(cè),手機(jī)接收到驗(yàn)證碼后,通過(guò)6位驗(yàn)證碼進(jìn)行驗(yàn)證。注冊(cè)時(shí)除了手機(jī)號(hào)和密碼外,必須填寫所在城市和姓名。學(xué)生注冊(cè)提交后,直接成為網(wǎng)站用戶。成為網(wǎng)站用戶后,學(xué)生可以通過(guò)導(dǎo)航欄進(jìn)行選擇(一對(duì)一、直播課),然后通過(guò)選擇自己所需的課程選擇教師,選擇與教師匹配的上課時(shí)間,進(jìn)行購(gòu)買和支付方可進(jìn)行課程學(xué)習(xí)。課程結(jié)束后,可以對(duì)教師進(jìn)行評(píng)價(jià)或通過(guò)平臺(tái)聊天與教師進(jìn)行溝通。

教師:教師的注冊(cè)方式與學(xué)生相同,但要想成為教師用戶還必須填寫所在城市和姓名。此外還必須填寫學(xué)歷,畢業(yè)院校,教師科目(復(fù)選),教齡,空閑時(shí)間等內(nèi)容,為了保證教師身份的真實(shí)性和教師的質(zhì)量,還需進(jìn)行教師資格證的驗(yàn)證,上傳相關(guān)證件照片之后,在管理員后臺(tái)審核之后才能成為教師用戶。教師用戶后首先要填寫自己安排課程的時(shí)間,然后設(shè)置課程,發(fā)布消息。如果有學(xué)生選擇課程并支付成功,便可開(kāi)課。同時(shí)在課程結(jié)束后,與學(xué)生進(jìn)行互相評(píng)價(jià),相互交流。師生用例圖如圖4所示。

圖4 師生用例圖Fig.4 Teacher and student use case diagram

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)用戶需求和用例圖將系統(tǒng)分為個(gè)人信息管理,在線學(xué)習(xí),教師模塊,系統(tǒng)管理模塊,其功能模塊圖如圖5所示。

圖5 功能模塊圖Fig.5 Functional block diagram

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)庫(kù)中,如果一個(gè)業(yè)務(wù)對(duì)象對(duì)應(yīng)多張表,在某些復(fù)雜的情況下,我們可以把對(duì)象型語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)型語(yǔ)義。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,數(shù)據(jù)庫(kù)不使用主-備約束限制,表與表之間是彼此獨(dú)立的,每個(gè)數(shù)據(jù)表是對(duì)象持久化的直接結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)不參與表與表之間的管理工作,每張表通過(guò)一個(gè)主數(shù)字表示對(duì)象信息。構(gòu)建對(duì)象關(guān)系表時(shí),儲(chǔ)存兩個(gè)對(duì)象的數(shù)字,說(shuō)明兩個(gè)對(duì)象之間存在相應(yīng)的聯(lián)系。對(duì)于更復(fù)雜的關(guān)系,同時(shí)也可以擴(kuò)展延伸?！八秸n中國(guó)”在線教育系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)子圖如圖6所示。

圖6 E-R圖設(shè)計(jì)Fig.6 E-R diagram design

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

“私課中國(guó)”在線教育平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)分為3個(gè)層次,前臺(tái)交互層,業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)服務(wù)層。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.7 System Architecture Diagram

4.1 網(wǎng)站首頁(yè)

為了方便用戶直觀地查看網(wǎng)站,保證用戶的視覺(jué)體驗(yàn),網(wǎng)站首頁(yè)在主體設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)盡量簡(jiǎn)單,功能包括注冊(cè)、登錄、優(yōu)秀教師、優(yōu)秀課程、近期大課的等展示。

1) 導(dǎo)航欄:導(dǎo)航欄包括首頁(yè)、篩選搜索、個(gè)人中心、登錄和注冊(cè)等鏈接。

2) 用戶:用戶類型分為普通用戶和教師用戶兩種,教師用戶擁有普通用戶的所有功能外還額外擁有教師特有的功能。

3) 注冊(cè):分為學(xué)生注冊(cè)和教師入駐。兩種注冊(cè)都用手機(jī)號(hào)碼注冊(cè),并用手機(jī)短信驗(yàn)證碼進(jìn)行驗(yàn)證。注冊(cè)時(shí)除了手機(jī)號(hào)碼和密碼外,必須填寫所在城市和姓名(昵稱)。如果是教師入駐,則填寫上述內(nèi)容之后還必須填寫學(xué)歷、畢業(yè)學(xué)校、教學(xué)科目(復(fù)選)、是否有教師資格證、教齡、空閑時(shí)間(重要)等內(nèi)容。用戶注冊(cè)以及教師入駐提交之后,直接成為網(wǎng)站用戶,填寫了教師入駐內(nèi)容的用戶,在管理員后臺(tái)審核之后才能成為教師用戶。

4.2 課堂頁(yè)

課堂頁(yè)面是與教師預(yù)約上課、教師確認(rèn)、學(xué)生支付之后,在預(yù)定的時(shí)間段點(diǎn)擊“進(jìn)入課堂”所到達(dá)的頁(yè)面,既一對(duì)一實(shí)時(shí)視頻輔導(dǎo)的頁(yè)面。具有實(shí)時(shí)雙向視頻、文字聊天等功能。

1) 實(shí)時(shí)視頻:實(shí)時(shí)的一對(duì)一視頻,主屏幕為教師(被預(yù)約方),在小屏幕為用戶(預(yù)約方),可以按鈕可以切換兩者。在實(shí)時(shí)視頻過(guò)程中,不但要保證視頻的清晰度或者流暢度,而且要保證音頻的流暢,不能高延時(shí)的狀況。

2) 文字聊天:頁(yè)面右側(cè)有文字聊天框。這個(gè)聊天框跟用戶頁(yè)面的是同一個(gè),共享聊天記錄?？梢园l(fā)送文字、表情、圖片。這個(gè)課堂頁(yè)面的聊天有一個(gè)用戶頁(yè)面所沒(méi)有的功能:用戶頁(yè)面的聊天,點(diǎn)擊發(fā)送的圖片是放大查看。課堂頁(yè)面里,學(xué)生(預(yù)約方)點(diǎn)擊圖片,依然是放大查看,再次點(diǎn)擊關(guān)閉;教師(被預(yù)約方)點(diǎn)擊,則雙方的主視頻屏幕由該圖片覆蓋,主屏幕變成一塊背景為該圖片的簡(jiǎn)單畫板,教師可以在該圖片上用鼠標(biāo)畫線,有紅藍(lán)黃綠黑白等幾種簡(jiǎn)單的顏色可以選,還有清除功能。

4.3 網(wǎng)站后臺(tái)

網(wǎng)站后臺(tái)的操作者是系統(tǒng)管理員,系統(tǒng)管理員可以查看用戶,教師,機(jī)構(gòu)的所有消息,也可以對(duì)上課,賬務(wù)的消息進(jìn)行查看,進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的修改。

1) 系統(tǒng)設(shè)置: 系統(tǒng)設(shè)置里包含基本參數(shù)設(shè)置、自定義參數(shù),角色定義,短信設(shè)置,用戶管理,熱更新管理等。在該子模塊中,管理員可以進(jìn)行有關(guān)于網(wǎng)頁(yè)的設(shè)置。

2) 訂單管理: 后臺(tái)管理員可以通過(guò)訂單列表中的查詢欄,在查詢欄輸入任意一個(gè)訂單的部分信息,就可以對(duì)訂單的全部信息進(jìn)行查看,包括訂單編號(hào),訂單日期,支付單號(hào),買方ID,教師ID等。

3) 會(huì)員管理: 會(huì)員管理模塊還分為教師認(rèn)證,教師檔案,學(xué)生管理,排行榜,會(huì)員設(shè)置這5個(gè)子模塊。管理員可以進(jìn)入子模塊,分別對(duì)教師,學(xué)生的注冊(cè)信息進(jìn)行詳情的查看和編輯,還可以通過(guò)排行榜,對(duì)教師的上課量進(jìn)行宏觀的查看。

5 總 結(jié)

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展下,網(wǎng)絡(luò)在線教育已成為未來(lái)的趨勢(shì),本文提出的在線教育平臺(tái)很好地實(shí)現(xiàn)了教育資源的可視化,使得學(xué)生在任何時(shí)間任何地點(diǎn),只要有網(wǎng)絡(luò)的地方便可通過(guò)在線教育平臺(tái)學(xué)習(xí)知識(shí),克服了時(shí)間、空間上的學(xué)習(xí)限制,同時(shí)彌補(bǔ)了學(xué)生在傳統(tǒng)教育模式課堂上接受新知識(shí)能力的差異,使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效率得到極大的提高。在線教育平臺(tái)的上架運(yùn)行會(huì)在教育領(lǐng)域中起到引領(lǐng)作用。