鄭煒　齊幼菊　蔣融融　阮曉芳

【摘要】實踐教學(xué)是成人教育的一塊短板，現(xiàn)有的實踐教學(xué)資源也較為零散、單一。文章針對這些結(jié)構(gòu)差異、開發(fā)語言不同，甚至數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也各異的課程實驗系統(tǒng)，提出了一種采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）技術(shù)，將這些孤立的異構(gòu)系統(tǒng)集成到統(tǒng)一的實驗管理平臺中，實現(xiàn)一個松耦合、標(biāo)準(zhǔn)化的開放式虛擬實驗平臺。各類課程實驗項目具備統(tǒng)一的操作模式和管理方式，便于成人學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬仿真實驗。

【關(guān)鍵詞】成人教育；面向服務(wù)架構(gòu)；Web Service；虛擬實驗

【中圖分類號】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009—8097（2013）06—0116—04

一 引言

隨著學(xué)習(xí)型社會建設(shè)的深入，終身教育與終身學(xué)習(xí)時代已經(jīng)到來。作為學(xué)習(xí)型社會建設(shè)的重要組成部分一一成人教育，在這個終身學(xué)習(xí)的大環(huán)境下發(fā)展非常迅速，同時也承載了更多的責(zé)任與使命。但是，成人教育的發(fā)展也遇到一個發(fā)展的瓶頸問題：如何解決成人教育教學(xué)過程中實踐環(huán)節(jié)的落實？由于成人教育的教學(xué)對象主要以在職從業(yè)人員為主，這些學(xué)員來學(xué)校接受教育的時間是非常有限，進(jìn)行實踐教學(xué)的時間就更少了。因此，大部分成人教育機構(gòu)采用“實+虛”的模式，也即采用實地實驗室與虛擬實驗室相結(jié)合的方式。由于成人教育機構(gòu)的場地有限，實地實驗室數(shù)量并不是很多，因而采用虛擬實驗的方式來完成實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的就比較多。

經(jīng)研究調(diào)查，目前各類虛擬的、仿真類的課程實驗軟件層出不窮。但是，由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這些課程實驗軟件的開發(fā)技術(shù)、運行環(huán)境、數(shù)據(jù)庫設(shè)計都各不相同。諸多因素導(dǎo)致這些優(yōu)秀的課程實驗軟件成為一個個“資源孤島”，無法實現(xiàn)課程資源的共享，學(xué)生疲于在不同課程系統(tǒng)中切換登陸。針對這些現(xiàn)象，本文提出構(gòu)建一個集成的、開放式的虛擬實驗平臺。該平臺采用SOA架構(gòu)，將現(xiàn)成的、異構(gòu)的遠(yuǎn)程實驗軟件集成到該實驗平臺，并向成人教育學(xué)員開放實驗權(quán)限，通過Intemet的方式進(jìn)行統(tǒng)一實驗和實踐教學(xué)管理。通過這一開放式平臺可以完成成人教育中大部分課程的實踐教學(xué)任務(wù)，克服實踐教學(xué)難開展、實驗資源不均衡等問題，從而有效地提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。 二

基于SOA的虛擬實驗平臺的總體架構(gòu)設(shè)計

面向服務(wù)架構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA）是一種面向服務(wù)的架構(gòu)方法，與傳統(tǒng)面向?qū)ο蠛突跇?gòu)件的軟件開發(fā)方法相比，具有重構(gòu)性強、松耦合、面向服務(wù)等特點。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，尤其是Web技術(shù)的不斷革新，面向服務(wù)的SOA技術(shù)正得到廣泛的應(yīng)用。

1 實驗平臺的總體架構(gòu)

開放式的虛擬實驗平臺采用SOA的系統(tǒng)架構(gòu)，利用Web服務(wù)（Web Service）實現(xiàn)平臺與接入的各個實驗軟件之間的通信，并對XML文件進(jìn)行加密，加強系統(tǒng)通信的安全性。平臺采用多層架構(gòu)模式，各層邏輯清晰，服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)重用性都得到了極大的提升。它的主要架構(gòu)模型如圖1所示。

平臺的架構(gòu)主要分為四層，分別為應(yīng)用層、服務(wù)管理層、接口層和現(xiàn)有系統(tǒng)層。

（1）應(yīng)用層：也可以成為服務(wù)應(yīng)用層，是服務(wù)的消費者。主要是教師和學(xué)生等用戶通過瀏覽器直接與平臺發(fā)生對話功能，也包括系統(tǒng)內(nèi)的服務(wù)調(diào)用。這一層是實驗平臺與用戶的接口。具體的課程實驗項目的運行通過服務(wù)管理層提供的服務(wù)得以實現(xiàn)。

（2）服務(wù)管理層：是系統(tǒng)注冊服務(wù)的主要管理層。在這一層包括服務(wù)的提供者和服務(wù)的注冊中心。本層引入了UDDI規(guī)范，UDDI創(chuàng)建注冊表服務(wù)規(guī)范。注冊表服務(wù)主要對中間件層提供的Web Service進(jìn)行分類。提供的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對提供的Web Service技術(shù)建立了統(tǒng)一的模型。其中，Web服務(wù)器主要作為服務(wù)的提供者，將平臺中的實驗的接入服務(wù)、子實驗的創(chuàng)建服務(wù)等各類服務(wù)在UDDI處進(jìn)行注冊，供服務(wù)應(yīng)用層調(diào)用。

（3）接口層：是接入現(xiàn)有異構(gòu)系統(tǒng)的關(guān)鍵層。在這一層中，現(xiàn)有的異構(gòu)系統(tǒng)通過Web Service技術(shù)傳輸用戶登錄、實驗操作、數(shù)據(jù)同步等信息，并用WSDL描述各個異構(gòu)系統(tǒng)的接口文件。

（4）現(xiàn)有系統(tǒng)層：是平臺接入的現(xiàn)有異構(gòu)系統(tǒng)，例如各個課程軟件、教務(wù)信息管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

2 實驗平臺的主要數(shù)據(jù)流

虛擬實驗平臺的用戶通過Intemet瀏覽器進(jìn)行用戶認(rèn)證登錄，平臺根據(jù)不同的用戶類型提供不同的用戶操作界面。由于實驗平臺是教學(xué)的一部分，因此它的運行離不開教務(wù)管理系統(tǒng)和第三方課程軟件系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)。成人教育的學(xué)歷教育對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)考核很嚴(yán)格。因此，實驗平臺的數(shù)據(jù)必須嚴(yán)格、準(zhǔn)確，與教務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保持完全一致，例如課程、學(xué)生等信息。學(xué)生的實驗是在第三方的課程實驗軟件中完成的，課程軟件所對應(yīng)的用戶角色與平臺的用戶角色必須統(tǒng)一，這樣才能提供準(zhǔn)確的學(xué)生實驗成績。這其中涉及的數(shù)據(jù)主要有以下幾種：

（1）課程信息：本學(xué)期開設(shè)的課程信息，數(shù)據(jù)來源是教務(wù)系統(tǒng)；

（2）學(xué)生信息：本學(xué)期在讀的學(xué)生信息，數(shù)據(jù)來源是教務(wù)系統(tǒng)；

（3）選課信息：將“課程信息”和“學(xué)生信息”進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可以得到學(xué)生注冊某個課程的信息，數(shù)據(jù)來源是教學(xué)管理員根據(jù)學(xué)生的實際選課情況后在平臺中進(jìn)行操作后產(chǎn)生：

（4）實驗請求信息：課程教師設(shè)定的子實驗信息，第三方課程軟件提供實驗；

（5）實驗成績：根據(jù)學(xué)生用戶的實驗操作，進(jìn)行判定并反饋給實驗平臺該用戶的實驗操作成績。

以上數(shù)據(jù)信息與平臺的主要業(yè)務(wù)流程有密切相關(guān)，具體的數(shù)據(jù)流向如圖2所示。平臺除了以上數(shù)據(jù)信息外，還有其他數(shù)據(jù)，例如新聞、論壇帖子等數(shù)據(jù)。

三 實驗平臺的功能模塊劃分及用戶分析

開放式的虛擬實驗平臺主要劃分為：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、用戶權(quán)限管理、實驗管理（實驗管理分為實驗前準(zhǔn)備、實驗過程管理和學(xué)生成績管理）、交流平臺、平臺新聞管理五大板塊，如圖3所示。

系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊包括實驗注冊接入管理、學(xué)期管理、專業(yè)管理、課程管理、教師管理、學(xué)生管理、選課管理、資源分類管理等。用戶權(quán)限管理模塊包括角色管理、用戶管理、權(quán)限管理等。實驗管理是最主要的功能模塊，包含實驗前準(zhǔn)備、實驗過程管理和學(xué)生實驗等。交流平臺包含即時通和實驗社區(qū)模塊，提供了實驗輔導(dǎo)教師與學(xué)生之間的即時交流功能。平臺新聞包含新聞類別管理和新聞發(fā)布模塊。

虛擬實驗平臺中，根據(jù)實際需求，用戶主要分成以下角色以及角色及對應(yīng)的功能為：

●實驗中心管理員：實驗中心管理

●教學(xué)管理員：教學(xué)管理

●實驗課程教師：課程實驗管理

●學(xué)生：學(xué)生實驗

四 開放式虛擬實驗平臺的具體應(yīng)用——以浙江廣播電視大學(xué)為例

開放式虛擬實驗平臺是基于Web的遠(yuǎn)程實踐教學(xué)平臺。平臺4類用戶角色通過Intemet進(jìn)行實驗管理、實驗敦學(xué)、實驗操作、試驗評價等具體的操作。本文以浙江廣播電視大學(xué)的遠(yuǎn)程開放實驗平臺為例，平臺的學(xué)生模塊操作界面如圖4所示。該平臺完全參照本文的設(shè)計思路，完成對現(xiàn)有的“計算機網(wǎng)絡(luò)”、“電工電子技術(shù)”、“建筑施工管理”等25門課程實驗系統(tǒng)進(jìn)行集成。將面向成人教育的課程實踐教學(xué)搬到了網(wǎng)上，學(xué)員通過這一實驗平臺進(jìn)行課程實驗。

2012年，根據(jù)課程的特點及課程選課人數(shù)，學(xué)校選擇了“組網(wǎng)技術(shù)”、“電子商務(wù)概論”、“建設(shè)工程項目管理”、“律師實務(wù)”等8門課程進(jìn)行試點，并對師生中進(jìn)行抽樣調(diào)查，調(diào)查情況如表1所示。

抽樣調(diào)查的結(jié)果顯示，試點運行總體情況良好，但具體的數(shù)據(jù)也反映出一些問題：（1）教學(xué)管理人員對新平臺增加的工作產(chǎn)生一些不滿情緒，平臺的教學(xué)管理模塊有待進(jìn)一步優(yōu)化；（2）雖然部分課程及格率并不高，但師生滿意度很高，反映出師生對新的實踐模式有較高的認(rèn)可度，例如“Linux網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理”、“組網(wǎng)技等術(shù)”等課程；（3）“律師實務(wù)”、“地方政府績效評估”等課程及格率很高，師生滿意度并不高，反映出課程實踐操作難度并不高，但操作步驟繁瑣，引起師生不滿；（4）“技能實驗一崗位會計”課程由于軟件本身的問題，在試點過程中異常錯誤頻發(fā)，試點單位師生強烈不滿，這也反映出接入的第三方課程實踐系統(tǒng)需嚴(yán)格甄選。

五 結(jié)語

基于Intemet的開放式虛擬實驗系統(tǒng)越來越受到成人教育學(xué)員的喜愛。針對眾多的實踐教學(xué)資源，采用基于SOA的方法將異構(gòu)的實驗系統(tǒng)集成到統(tǒng)一的實驗平臺無疑是節(jié)省人力、物力的好方法。經(jīng)過一年的試點，雖然在執(zhí)行過程中還是反映出不少問題，但是實踐教學(xué)過程的創(chuàng)新模式還是受到了廣大師生的好評。由于各個異構(gòu)系統(tǒng)的差異性較大，數(shù)據(jù)同步過程中耗費的時間代價較大，如何提高數(shù)據(jù)同步速度以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，將是下一步研究的重點。