小处着眼 整体架构 逐步优化 服务教学

芦斌

● 源起：低姿做起，逐步规划

如今，电子书包已成为一个热门话题，周围的电子书包层出不穷，但真正用于实际的却不多，很多“电子书包”被商家的利益歪曲，无形中扭曲了“电子书包”的功能。为了避免出现宏观规划过大、过空、脱离实际的教学现象，所以我区做该电子书包项目时，是抱着“平民化”的姿态，从小处着眼，以某一学科——信息技术学科作为实体内容，从实际教学应用着手，先确定核心电子课本的功能，再根据教学实际需求逐步规划体系框架，在课本成形的基础上提出了动态教学数据的要求，于是便逐步有了多平台服务支持、数据动态更新的整体架构方案，在实际的教学应用中，不断优化体系架构以及各功能模块。接下来就与大家分享一下我区电子书包具体架构的实施过程。

● 实施：聚沙成塔，步步优化

1.“实”的开始——以实际教学需求为核心，逐步完善平台体系建设

在研发设计初期，确定了课程管理平台的架设需求，只有与电子课本教材体系同步，服务平台才能在教学中发挥作用，并在此基础上逐步形成了两条主线的开发模式，一条是课程平台，另一条是电子课本，以及两者的优化协同，方便实际教学使用的总体设计思路。

谈到课程平台，不难让人想到CMS，在功能结构上体现了现代教育技术理念，更加注重教师资源活动的个性化需求，更加便于师生、生生之间的互动、协作和交流。但这些大型的、“企业化”的网络课程管理平台，在实际教学中师生使用存在着许多的不适应性，一是学生对课程平台的登录方式不习惯而且登录后在课程系统与电子书包间切换会造成许多不便；二是由于操作界面设计考虑比较成人化，虽说功能比较完善，但就学生而言过于繁杂。同时，课程平台作为电子书包的一部分内容，不能完全实行拿来主义。

针对这些情况，我们开发小组对实际教学的需求进行了分析，既需要课程管理的体系，又要简化登录界面，快速读取资源数据。因此制定了以课程平台为主体服务架构，以主题划分的结构作为同步基础，以主题单元内的资源、活动索引数据作为教师自主的课程拓展资源，并且在客户端连接网络后同步地加载到本地的“教学资源”、“教学活动”两大教学服务模块。作为教师仍然可以利用课程管理平台方便地调整资源、规划课程、设计课堂活动，作为学生可以实时地与教师同步实现教学资源的一致性，作为电子书包的核心教学内容，课程平台既有标准化的电子课本作为基础，又有教师个性化的教学支持作为拓展。

2.“云”的启发——以云技术云理念为引导，打造符合教学实际的服务架构

学生考勤是电子书包一个重要的功能模块，但开发初期作为唯一平台的课程管理系统的用户登录方式相对简单，而且对于用户登录数据的统计也不清晰，要修改系统数据库结构会牵连过大。开发小组在“云”理念的启发下，提出了用多平台“云”架构的方式来实现，不拘泥于一个服务平台，尽最优化的服务方案来提供对电子书包的支持，同时开发小组单独设置了一个“教学管理平台”用于学生考勤登录、课堂实时讨论以及一些临时数据的中转。另外，在课堂实际运用过程中，我们发现在学生上传大数据作业或作品时会出现拥塞或缓慢现象，因此我们将课堂实时的作品数据汇总服务放置到了教室局域网中作为第三类服务平台——“即时上传平台”。这三类平台的设置是考虑到了实际教学需求后进行的划分架设，如图1所示从左至右服务的响应速率、通讯要求越来越高。

多平台的系统体系虽满足了不同的教学需求，但给使用者也带来了麻烦，就是多平台的登录，为了用户使用更为方便，我们采用了“单点登录”技术，让用户通过一次登录实现对多个平台的验证提交。随着云服务、云架构的不断完善强大，学生手中的电子书包也变得更丰富多彩，逐步成为“云”端的一抹亮色。

3.“流”的优化——以新技术新平台为依托，提高服务体系的整体性能

如果说多平台“云”服务给了平江版电子书包的灵魂，那么Ajax、NGINX就是衔接我们电子书包外壳与灵魂的高速“流”，从asp到.net再到Ajax，我们开发小组对系统的通讯作了诸多调试，目的是让电子书包中的服务通讯数据能更为平滑地过渡到师生端界面。电子书包的研发过程中，新技术的融汇应用是必不可少的，通过研究比较，Ajax技术加载时间少，数据精简，且通讯中断不会报错，通过定制Ajax与课程服务平台进行数据同步，实现了高效加载，让服务数据自然融入电子书包，师生完全没有使用外部资源的感觉。另一股高速“流”就是NGINX，作为新兴的Web服务技术，它的系统效率、客户提交数据处理速度均远高于IIs、apache。因此，为了让服务端能提供更高效的“流”，让电子书包在大规模应用的情况下仍保持稳定状态，我们对Web服务的架构进行了NGINX化的改建，形成了“centos系统+NGINX+PHP组件”的整体方案。在正式的实验课程中，在两班学生同时访问的情况下，系统依然能保证正常访问。新技术的引入，关键技术的优化，帮助我们不断提升了电子书包的性能，也为今后的大规模推广、应用提供了经验借鉴，提供了基础保障。

4.“底”的革新——以开放的功能需求为目标，彻底改换全系统平台架构

在第一版电子书包中根据初期功能分析搭建了一个功能相似的雏形架构（如图2），功能上初步满足了设计要求，但课本、服务支持、学具等都融为一体，缺少分割，不适于批量开发或模块修改，且制作成本较高。另外一个关键问题是开发基于的平台是以Windows系统下的软件功能为主体，这样会导致移植性较差，不利于推广。针对上述问题，在新版的客户端开发设计时，改变了基础的开发平台，以往思路总定格在某个操作系统作为平台基础进行整体搭建，这样就被操作系统本身给局限了，对此我们开发小组大胆提出了以Web平台作为基础的总体设计方案（如图3），在Web基础平台上电子课本的加载形式灵活开放，HTMl5、PDF、SWF等都可用于课本制作，在Web环境中与服务器通讯也更为方便，Web作为计算机发展到现在还能长久不衰的一种媒体形态，正被越来越多的各类终端所接受，以后不管孩子拥有的是一部手机还是IPAD或者PC机只要能打开Web，他都有机会使用自己的电子书包。

5.“集”的打造——以三层架构理论为指导，区分功能重部新局

早在系统设计规划前，祝教授的工具集、服务集的概念就深入我们心中，但在第一版规划时，我们的拓展功能与课本融为一体，过于紧密，没有真正体现出“集”的概念，在第二版Web版电子书包的开发过程中，我们利用HTMl5技术在层和JS的作用下逐步地把电子课本与拓展功能区进行了分离，课本的标准性、稳定性得到了充分的体现，教学服务区作为一个动态模块可以实时加载教学资源教学活动，而学具、工具被逐步地归结在一个“学具箱”的区块中。通过这种划分，学生可以有学生的学具箱（如图4），教师可以有教师的教具箱（如图5），不同学科也有不同的“工具箱”，未来我们可以引入外部资源一同开发Web体系下的工具箱，Web体系作为标准体系不存在兼容性问题，工具集的管理可以引入IGOOGLE概念，分为固有的和可选的，根据个人喜好自定工具箱。通过电子课本、服务区、工具箱的划分，各部分的功能清晰，相互不会牵连，有利于今后的模块化改造以及第三方开发。

● 回望：点滴汇聚，经验分享

通过近一年的电子书包整体开发实践，我们不仅有了一套完备的电子书包架构体系，更从中积累了一些开发心得。

1.与时俱进，不断创新

电子书包作为一个新兴事物，又是未来教育的有力工具，它的“材质”必须是与时俱进的。一是新技术的融入，只有新技术的不断融入才能让电子书包更优化、更领衔时代，在我们的电子书包开发过程中，新的Web技术，如AJAX、HTMl5、NGINX在不断产生发展，电子书包的架构也需要不断调整；二是技术的创新引入，一些成熟技术、成套系统不可能一成不变地被引入电子书包，需要开发者与教师根据实际教学需求创新引入，如课程平台的改造、AJAX模块的再开发，Web工具类的整合都需要开发者的再开发。

2.模块区分，功能细化

随着电子书包的日趋成熟，功能模块划分越发清晰，电子课本与教学服务、学具箱模块的区分越发明显，清晰的模块划分，有助于各模块内的独立开发，也有助于各模块的功能标准建立，便于今后的拓展延伸。

3.平台开放，包容万千

在多次修改了平台的底层后，我们逐渐发现平台越来越“开放”、“包容”，这对新技术的引入也提供了更多的便捷，对平台自身的升级以及协同开发提供了保障。

4.教育为主，引领开发

只有一个“去利益化”的团体开发电子书包，尤其是核心的电子课本、教学服务，才能真正让电子书包为教育服务，才能不断创新。教育部门应该成为电子书包的开发主体，在核心成熟、体系完善、标准建立后，再逐步引入其他社会力量介入第三方模块的开发，这样会让电子书包更适于教学实际，让我们的教师、学生拥有一个得心应手的电子书包。