專利名稱：一種多媒體數字化教學資源系統及建立方法
技術領域：
本發明屬于信息技術領域，特別是一種基于因特網、利用多媒體進行數字化備課授課和自主學習的多媒體數字化教學資源平臺。
背景技術：
高等院校最重要的功能是向社會輸送創新型人才。高校對于一個國家、民族乃至世界的重要性和貢獻度，很大程度上是通過畢業生在社會各領域所取得的成就來體現的。但直到今天，我國的高等教育仍然不能滿足百姓的這一需求，國外教育理念的先進性與教育成果的顯著性令國人向往。完整、真實地再現國外先進高校課堂教學過程及育人理念，并將其引進國內，為我所用，一直是一個重要的研究課題。國內的一些機構雖然提供了一些國外名校的公開課，但主要集中在人文社科領域，很不全面；以課堂錄像形式做異步講授為主，沒有教材、作業、習題、試卷、研究項目等教學材料予以配合，知識獲取困難，系統性欠缺。所謂的國外名校公開課就停留在了視頻網站的水平上。而視頻技術、視頻資源只是多媒體教學資源的一部分。多媒體教學模式是指完成教學任務的教與學的一種范式，它包括教的模式和學的模式及有關的教學策略。多媒體教學模式有多種，基于因特網的遠程多媒體教學模式就囊括了幾乎全部多媒體教學模式。如課堂演播教學模式的異步講授、個別化教學模式、計算機模擬教學模式、探索式教學模式的專題研討會、協作化教學模式的論壇等。多媒體數字化教學資源是屬于網絡學術資源中的一個大類，就是人們以網絡為載體用文字、圖形、符號、聲音、動畫、視頻影像等手段記錄下來的教學內容和教學過程。多媒體教學資源的文件存儲格式有PPT、DOC、XLS、PDF、TXT、HTML、JPG、SWF、FLV, MP4、MP3和各種程序代碼文件、軟件等；不同格式的多媒體教學資源需要不同的播放技術。其中，FLV、MP3均支持流媒體播放技術。

發明內容
本發明針對現有技術中的不足，提出一種基于因特網、利用多媒體進行數字化備課授課和自主學習的多媒體數字化教學資源系統。本發明的具體內容如下本發明的多媒體數字化教學資源系統包括(參見附圖1):1)采集模塊，用于對多媒體教學資源數據進行采集篩選；從世界300所著名高校的課程、教學資源中進行采集、篩選。2)預處理模塊，用于對采集的數據進行處理；根據用戶的播放、瀏覽習慣和現實帶寬條件，對采集的教學資源，按照媒體類型不同，進行冗余信息清洗、文件格式轉化和參數歸一化處理。3)數據結構化模塊，用于對預處理后的數據進行標引著錄，入庫按照多媒體教學資源元數據規范，對預處理后的教學資源進行元數據標引、著錄，入庫，實現教學資源結構化，有序化。4)后處理模塊，對入庫數據進行課程標準化學科分類、收錄質量量化評價、知識點交叉鏈接；依據分類標準是GB/T 13745-2009，對入庫后的課程進行學科分類。雖然采集的每門課程均出自世界名校或數字化教學實踐最優院校，但每門課程的教學資源收集地完整性和系統性是有差異的，為此，本發明首創了一套課程收錄質量量化評價方案。引用該方案對每門課程進行收錄質量計量評價。為了實現在課程首頁中的知識關聯，就需要在關系數據庫中，建立課程表、教學資源表、教材表之間的交叉鏈接，建立不同學校、不同院系學科、不同教師之間的課程交叉鏈接，建立英文課程與中文課程之間的交叉鏈接關系。5)成品數據模塊，存儲經過后處理的數據庫、索引、鏡像文件。經過后處理的數據庫，使用索引引擎建立索引，便于用戶檢索。與庫中每條教學資源文件名及發布路徑對應的鏡像文件放置于庫外。實現數據庫、索引、鏡像文件的三位一體。6)教學資源平臺模塊，通過編程對成品數據進行網站式發布，便于用戶訪問利用。編寫WEB發布程序。按照學科導航、院校導航、系別導航、教師導航、精選課程導航、教材中心、快速檢索、高級檢索等功能模塊需要，編寫網站式發布程序，同時預留網絡管理模塊接口。發布多媒體教學資源數據庫后，實現教學資源平臺化。7)網絡管理模塊，用于管理用戶，設置訪問權限及記錄用戶信息，實現用戶管理、訪問統計、互動、數據更新等功能。將網絡管理模塊連接到教學資源平臺模塊上，實現其功倉泛。8)教學互動模塊，用戶通過瀏覽器訪問教學資源平臺，開展教學互動，用戶利用該平臺學習、互動、反饋。用戶利用該平臺，可以查找、在線播放、下載多媒體教學資源；建立自己的在線素材庫，制作課件，上傳、分享自己的作品；用戶也可以向該平臺請求定制個性化資源，評價資源，完善該平臺。本發明提供了一種基于因特網、利用多媒體進行數字化備課授課和自主學習的多媒體數字化教學資源平臺。該技術能將國外先進高校的多媒體教學資源引進國內，完整、真實地再現國外先進高校課堂教學過程及育人理念，與國內高校教學相結合，實現自主學習，提聞我國聞校教學質量。在本發明中，多媒體教學資源總共被分成27種，如教學大綱、教師簡介、參考教材、教學課件、講義、教學視頻、教學音頻、教學圖片、教學案例、課件視頻、作業、試卷、閱讀材料等。課任教師在課堂上產生的教學資源也叫做課節資源，如教學課件、講義、教學視頻、教學音頻等。


圖1是本發明中多媒體數字化教學資源系統的原理示意 圖2是本發明實施例中多媒體數字化教學資源系統示意圖。
具體實施例方式 以下結合說明書附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明本發明揭示了一種基于因特網、利用多媒體進行數字化備課授課和自主學習的多媒體數字化教學資源平臺。用戶通過該平臺可以自主學習國外著名高校的教學課程，討論反饋；教師可以建立自己的在線素材庫，制作課件，上傳、分享自己的作品。多媒體數字化教學資源系統的具體實施方案如下(參見附圖2)
采集模塊對世界300所著名高校的課程、教學資源進行采集、篩選；其中采集和篩選的課程授課語言主選英語。采集篩選的內容除了課程本身以外，還包括課程外圍信息，即課程名稱、編號、課程級別、教學小組、所屬院系專業、課程簡介、課程表、參考教材等。其中所述的教學資源包括教學大綱、教師簡介、教學課件、講義、教學視頻、教學音頻、教學圖片、教學案例、課件視頻、作業、試卷、閱讀材料等。預處理模塊根據用戶的播放、瀏覽習慣和帶寬條件，必須對采集模塊中的教學資源，按照媒體類型不同進行預處理。所述預處理至少包括文件格式轉化，參數歸一化，鏡像文件中冗余信息清洗等環節。如對HTML格式文件進行PDF格式轉化，并清洗頁面中的冗余信息；對PPT、PPTX、DOC、DOCX格式文件進行PDF格式轉化；對于視頻、音頻、圖片等格式文件，進行幀率、碼率、采樣率、尺寸大小、編碼格式等參數歸一化整理，視頻文件保留MP4、Flash和SWF三種格式，音頻采用MP3格式，圖片采用JPG、PNG格式，以便發布時支持流媒體播放技術及移動終端。數據結構化模塊所述數據結構化是指對預處理模塊中離散的課程、教學資源數據進行有序化加工，描述。按照一定的元數據規范，進行標引、著錄，完成入庫工作。所述元數據規范至少包括字段命名、字段屬性選取、字段長度設定及字段數量設定，字段含義描述；此處至少設定了 46個元數據，如課程名稱、課程編號、課程類型、教學小組、教學大綱等等。另外還需要確定建庫個數。此處得到至少4個關系數據庫課程數據庫、教學資源數據庫、教材數據庫、教師數據庫。后處理模塊所述后處理是對已經入庫的數據進行再加工，包括對課程進行標準化學科分類，對每門課程收錄質量進行量化評價，對各個關系數據庫間、各知識點間進行挖掘，建立交叉鏈接。具體如下
(I)學科分類子模塊。依據分類標準是GB/T 13745-2009，對入庫后的課程進行學科分類，便于中國師生使用。(2)課程收錄質量量化評價子模塊。雖然采集的每門課程均出自世界名校或數字化教學實踐最優院校，但每門課程的教學資源收集地完整性和系統性是有差異的，為此，本發明建立一套課程收錄質量量化評價方案，引用該方案對每門課程進行收錄質量計量評價。即首先對不同類型教學資源評定基礎分(代號P)，依據是其重要程度；然后對每門課程收錄的教學資源類型進行打分，并累計總得分(P總)；最后是根據累計基礎分與等級分(代號G)換算表，將其換算為等級分，G是取值為I至5的整數，3分標識及格線，5分為課程收錄質量最優。按上述方法對每門課程的收錄質量進行量化評價，最終得到了每門課程收錄質量的等級分，并且著錄到數據庫中的相應字段里。(3)交叉鏈接子模塊。為了實現在課程主頁中的知識關聯，就需要在關系數據庫即課程數據庫、教學資源數據庫、教材數據庫、教師數據庫中，建立之間的交叉鏈接，建立不同學校、不同院系學科、不同教師之間的課程交叉鏈接，課程與教材交叉鏈接，建立英文課程與中文課程之間的交叉鏈接關系。成品數據模塊所述成品數據是指經過后處理模塊處理后的數據庫，由數據庫創建的索引文件，以及經過預處理的教學資源的鏡像文件。經過后處理的數據庫，使用索引引擎建立索引，便于用戶檢索。與庫中每條教學資源文件名及發布路徑對應的鏡像文件放置于庫外，實現數據庫、索引、鏡像文件的三位一體。教學資源平臺模塊所述教學資源平臺模塊通過編程對成品數據進行網站式發布，便于用戶訪問利用；該平臺需要硬件設備支撐，至少包括一臺服務器和2M寬帶互聯網。所述編程是編寫WEB發布程序，至少包括學科導航、院校導航、系別導航、教師導航、精選課程導航、教材中心、快速檢索、高級檢索、流媒體播放器、我要定制、論壇等功能子模塊，同時預留網絡管理模塊接口。發布多媒體教學資源數據庫后，實現教學資源平臺化。其中
(1)課程高級檢索至少可以按照課程名稱、學科、院校、系別、責任者、授課年份、課程評分、所包含資源類型等查找檢索課程；
(2)教學資源高級檢索至少可以按照資源標題、學科、院校、系別、責任者、年份、文件格式、資源類型等查找檢索教學資源；
(3)教材中心的教科書檢索至少可以按照書名、書號、作者、出版社別、學科、出版年份等查找檢索教科書；
(4)流媒體播放器至少支持FLASH格式播放及移動端常用的HTML5協議播放。網絡管理模塊所述網絡管理是對用戶利用多媒體教學資源平臺的行為進行管理，以及對平臺中的數據內容進行更新管理。實現用戶信息管理、用戶訪問權限設置、訪問過程記錄、訪問結果統計、互動信息、數據更新等功能。將網絡管理模塊連接到教學資源平臺系統上，實現其功能。教學互動模塊用戶通過瀏覽器，利用該模塊學習、互動、反饋。用戶利用該平臺，至少可以查找、在線播放、下載多媒體教學資源；建立自己的在線素材庫，制作課件，上傳、分享自己的作品；用戶也可以向該平臺請求定制、推送個性化資源，參與論壇討論，發表觀點，評價資源，完善該平臺。本系統定期進行教學資源更新及系統更新。本系統能將國外300所先進高校的課程及多媒體教學資源整合在一起，方便了國內高校師生利用國外教學資源，并且提高了教學資源利用效率；通過標準化的學科分類，將紛繁復雜的國外課程與中國的學科專業建立關聯，并且能進一步與中文精品課程建立交叉鏈接，實現中外課程、教學資源互通；收集的不同類型多媒體教學資源，蘊含了不同的教學模式，體現出不同的教學理念。如教學視頻(即教學錄像)是課堂演播教學模式的異步講授；教學課件(如動畫)是個別化教學模式；專題研討會(Seminar)是探索式教學模式，等等。搜索功能強大，方便用戶查找課程及資源。統一的課程收錄質量計量評價方案，提高了用戶對搜索結果的滿意度。課程主頁中強大的知識點交叉鏈接功能，使得用戶不檢索時都能實現知識跳轉鏈接；用戶利用該平臺進行自主學習，只要有終端和英特網即可，突破了時空限制，是學習模式和教育技術的改進。用戶利用該平臺既可以學習，還可以建立自己的在線素材庫，制作課件，上傳、分享自己的作品；用戶也可以向該平臺請求定制個性化資源，評價資源，反饋信息，參與論壇討論，實現多重交流、互動功能。
權利要求
1.一種多媒體數字化教學資源系統，能夠基于因特網、利用多媒體進行數字化備課授課和自主學習，其特征在于，所述系統包括 采集模塊，用于對多媒體教學資源數據進行采集篩選； 預處理模塊，用于對采集的數據進行預處理； 數據結構化模塊，對預處理后的教學資源進行元數據標引、著錄，入庫； 后處理模塊，對入庫數據進行課程標準化學科分類、收錄質量量化評價、知識點交叉鏈接; 成品數據模塊，實現數據庫、索引、鏡像文件的三位一體； 教學資源平臺模塊，通過對成品數據進行網站式發布，便于用戶訪問利用； 網絡管理模塊，用于管理用戶，設置訪問權限及記錄用戶信息，實現用戶管理、訪問統計、互動、數據更新等功能；教學互動模塊用戶通過瀏覽器，利用該模塊學習、互動、反饋。
2.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述采集模塊采集篩選的內容包括課程外圍信息，即課程名稱、編號、課程級別、教學小組、所屬院系專業、課程簡介、課程表、參考教材等。
3.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述預處理包括文件格式轉化，參數歸一化，鏡像文件中冗余信息清洗。
4.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述數據結構化模塊至少形成4個關系數據庫，即課程數據庫、教學資源數據庫、教材數據庫、教師數據庫。
5.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述后處理模塊包括學科分類子模塊、課程收錄質量量化評價子模塊及交叉鏈接子模塊。
6.一種多媒體數字化教學資源系統的建立方法，能夠基于因特網、利用多媒體進行數字化備課授課和自主學習，其特征在于，所述方法包括 采集步驟，對多媒體教學資源數據進行采集篩選； 預處理步驟，對采集的數據進行預處理； 數據結構化步驟，對預處理后的教學資源進行元數據標引、著錄，入庫； 后處理步驟，對入庫數據進行課程標準化學科分類、收錄質量量化評價、知識點交叉鏈接; 成品數據加工步驟，實現數據庫、索引、鏡像文件的三位一體； 教學資源發布步驟，通過對成品數據進行網站式發布，便于用戶訪問利用； 網絡管理步驟，管理用戶，設置訪問權限及記錄用戶信息，實現用戶管理、訪問統計、互動、數據更新等功能； 教學互動步驟用戶通過瀏覽器實現學習、互動、反饋。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述采集步驟采集篩選的內容包括課程外圍信息，即課程名稱、編號、課程級別、教學小組、所屬院系專業、課程簡介、課程表、參考教材等。
8.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述預處理包括文件格式轉化，參數歸一化，鏡像文件中冗余信息清洗。
9.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述數據結構化步驟至少形成4個關系數據庫，即課程數據庫、教學資源數據庫、教材數據庫、教師數據庫。
10.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述后處理步驟包括學科分類步驟、課程收錄質量量化評價步驟及交叉鏈接步驟。
全文摘要
本發明提供一種多媒體數字化教學資源系統，能夠基于因特網、利用多媒體進行數字化備課授課和自主學習，所述系統包括采集模塊、預處理模塊、數據結構化模塊、后處理模塊、成品數據模塊、教學資源平臺模塊、網絡管理模塊及教學互動模塊。該系統可幫助高校教師制作課件，教務部門開發新課，學生開展自主學習，促進高校教學改革，幫助高校提高教學質量。
文檔編號G09B5/08GK102982701SQ201210509728
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者劉玉良, 李連栓, 劉文濤, 王樹根 申請人:北京中加國道科技有限責任公司