Linux多媒体网络教学系统研发示范工程可行性研究报告.docx

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Linux多媒体网络教学系统研发示范工程可行性研究报告

“Linux多媒体网络教学系统研发示范”

可行性研究报告

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英文缩略语说明：

1．CPU中央处理单元

2．NC即网络计算机。

NC在硬件上采取了简化PC硬件的做法，没有硬盘，只有一个固化在主板上只读存储器（ROM）中的嵌入式操作系统。

上面运行的软件主要是Java虚拟机和浏览器。

3．NetPC即网络PC，是微软应对NC的一种方案

4．WBT（Window-basedTerminal），即Windows终端机

5．ICA（IndependentComputingArchitecture），即独立计算结构

6．RDP（RemoteDesktopProtocol），即远程桌面协议

7．XML可扩展标记语言

8．J2EE（Java2platform,EnterpriseEdition），SUN公司提出的网络软件架构

9．.NET微软公司提供的B/S网络软件架构

10．CORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture），是生成面向对象系统的技术规范，称为对象请求中介，可以使不同语言编写或在不同平台上运行的应用软件在分布式网络（如Internet）上进行通信。

其具体实现、位置及所依附的操作系统对客户来说都是透明的。

11．ORB对象请求代理

12．gccLinux操作系统下的C/C++语言编译器

13．GUI图形用户界面

一、课题摘要

1.1课题提出的背景、意义及必要性

近年来我国的计算机软硬件产业（尤其是软件产业）发展很快，受到各方面的高度重视，产业发展的内、外部环境得到明显改善。

经过多年的努力和积累，我国已经在关键软件硬件产品上有了很大的突破，解决了有和无的问题，但这些产品并没有象期望的那样在竞争中占据有利地位和形成良性发展。

主要原因在于国外软件寡头已经利用软件支撑体系的优势来巩固自己产品的竞争地位。

在教育领域，网络教育作为计算机的一个应用，已经在全球兴起并得到了广泛的应用，对于我国的计算机软硬件产业来说是一个巨大的潜在市场。

但是我国的信息化应用（包括网络教育）基本上是建立在Wintel（Windows操作系统和IntelCPU）平台之上的。

现有的大量网络教育系统软件只能在Windows平台上运行，大量已有的优秀的网络教育资源也是基于Windows的。

这对于我国软硬件产业的产品在教育领域的推广应用来讲，无疑是一个瓶颈。

因此我们必须整合我国先进的网络教育关键技术和已有的优秀的教学资源，研究基于Linux平台B/S架构的多媒体网络教学软件及教学资源移植的关键技术，并选择试点试验，逐步在推广使用。

在教育领域实现从Windows、Intel平台到国产软硬件平台的平稳过渡。

从而为我国民族软硬件产业提供巨大的市场和发展的机会。

1.2课题攻关总体目标

课题着眼于整合我国先进的网络教育关键技术和优秀的教学资源，研究B/S架构的多媒体网络教学软件及教学资源移植的关键技术。

基于国产基础软件平台体系和硬件，制定新的网络教学系统的技术框架和集成规范，研制面向农村地区的经济、易用、可靠的中小学多媒体网络教学系统。

选择一定数量的中小学建立示范点，开展国产化的网络教学系统应用研究。

课题将在教育信息化领域推动国产操作系统及国产软硬件的产业链建设。

课题成果可以在全国范围内推广。

1.3考核指标

1）中小学网络教学系统支持流媒体教学应用；

2）中小学网络教学系统基于国产基础软件平台体系和硬件平台开发；

3）中小学网络教学系统包括资源管理、课件制作和点播、网络作业与考试、网上虚拟实验、网络答疑等功能；

4）符合国家已制定的网络教育相关技术标准CETLS；

5）选择1个中学和1个小学建立基于国产基础软件平台体系和硬件平台的多媒体网络教室，开展国产化网络教学应用研究；

6）选择2个省建设12个示范点，开展教育应用示范。

1.4实施年限及年度计划安排

本计划总的实施时间为18个月，起始时间为2005年5月，完成验收时间为2006年10月。

1.5.主要研究内容

课题本着科学研究与教学实践密切相结合的原则，注重实际，注重效果，切实解决我国中小学网络教学所面临的问题，推动国产Linux、基础软件和NC的应用。

系统框图如下：

图1-1系统框图

1.5.1现有网络教学软件向Linux操作系统上移植

1）非规范J2EE架构开发的网络教学软件向Linux操作系统上移植过程中的关键技术研究

2）基于B/S架构开发的网络教学软件向Linux操作系统上移植过程中关键技术研究

3）基于其它系统架构开发的网络教学软件向Linux操作系统上移植过程中的关键技术研究

1.5.2基于NC和Linux的中小学多媒体网络教学系统集成关键技术研究与中小学网络教学软件研制

1）系统集成框架设计

2）系统集成规范制定与接口设计

3）面向中小学的本地多媒体网络教学应用软件研制

4）面向中小学的远程教学支持系统应用软件研制

5）研制面向农村地区的经济、易用、可靠的中小学多媒体网络教学系统

1.5.3中小学网络教育资源移植与基于NC和Linux的中小学网络教学示范

对符合国家相关网络教育技术标准的中小学网络教育资源进行Linux移植。

充分利用已有优秀教育资源，移植一系列可在Linux操作系统下正常使用的教育资源。

建立基于NC和Linux的中小学多媒体网络教学示范体系模型，分别在1所中学和1所小学建立基于NC和Linux的网络教学系统并开展实验研究。

实验成功后面向中小学开展一定规模的网络教学应用示范。

对示范学校及相关单位人员进行网络教学系统应用与管理培训。

对中小学网络教学应用示范效果进行综合研究，提出项目效果评估方法并进行实效评估。

1.6子课题设置方案

根据本课题研究内容间的关系，子课题设置如下：

子课题1基于国产基础软件平台的中小学多媒体网络教学软件研制

研究现有网络教学软件向Linux操作系统上移植过程中的关键技术，将国内比较成熟的网络教学系统软件向Linux操作系统上移植，研制本地中小学多媒体网络教学平台软件和远程教学支持系统。

要求：

网络教学系统全部基于NC和Linux开发；单个服务器稳定支持40台NC开展多媒体网络教学；支持Linux下流媒体教学应用；网络教学系统集成国产的或者开源的办公套件和支撑软件（数据库和中间件）；中小学网络教学系统包括资源管理、实时教学、课件点播、作业、答疑、测验功能；符合国家已制定的网络教育相关技术标准。

子课题2中小学网络教育系统集成与试验

研究基于NC和Linux的中小学多媒体网络教学系统集成关键技术，研究中小学网络教育资源移植技术，并选择条件比较好的1个中学和1个小学基于NC和Linux操作系统进行网络教育试验研究。

要求：

网络教学系统全部基于NC和Linux开发；单个服务器稳定支持40台NC开展多媒体网络教学；支持Linux下流媒体教学应用；网络教学系统集成国产的或者开源的办公套件和支撑软件（数据库和中间件）；中小学网络教学系统包括资源管理、实时教学、课件点播、作业、答疑、测验功能；符合国家已制定的网络教育相关技术标准。

；

子课题3中小学网络教学示范

应用子课题2试验研究后完善的方案，选择12个中小学建立基于Linux的网络教室，开展网络教育试点。

要求：

符合国家已制定的网络教育相关技术标准；建立12个中小学网络教育试点。

培训教师人数达到40人，受益学生达到4000人；

1.7承担单位选择方式

根据课题设置方案，3个子课题面向国内企事业单位采用项目评审的方式确定。

1.8主要技术特点和创新点

1.Linux下多媒体互动技术：

三方多媒体互动；

2.Linux下多媒体编辑技术，支持多媒体课件编辑；

3.Linux下虚拟现实技术，可在Linux桌面上运行的虚拟实验系统

4.Linux下资源移植技术；

5.基于J2EE、B/S架构和其它结构开发的网络教学系统向Linux平台移植的解决方案；

6.基于Linux开发，可在Linux平台上运行的虚拟实验系统；

1.9关键技术

本课题的研究涉及以下关键技术和难点：

1.面向中小学的多媒体网络教学系统国产化关键技术。

通过系统移植，将我国基于各种软件体系开发的网络教学应用系统集成到统一的基于国产NC和Linux中小学网络教学平台上，以实现各应用系统的互操作。

2.Linux上的虚拟现实技术服务是虚拟实验的关键技术。

Linux平台上，在构建虚拟仿真实验系统时，要利用Applet组件和OpenGL技术移植或替代微软的ActiveX技术。

3.交互多媒体课程向Linux平台移植。

多媒体点播课程主要是Windows上开发的，综合了视频、动画、声音、图形图像、插件等多种媒体格式，由大量的脚本和应用程序混合其中，课件移植工作量大，情况复杂，通过此项研究，将解决基于NC和Linux的多媒体课程点播系统在制作、发布和浏览中遇到的问题。

4.Linux环境下在线多媒体课件编辑技术：

在Mozilla浏览器实现在线编辑，可多人组成工作组，共同开发课程；可管理课程项目及制作进度；并通过授权制作的方式提高制作的安全性。

支持图片、动画、视频、音频等多媒体，并含有方便的文档导入，各种类型的文档可无须重新编辑直接导入使用。

提供所见即所得的编辑界面，通过鼠标右键简单的菜单操作即可进行编辑，并支持热键操作。

方便的管理各种资源，通过素材库、试题库方便用户管理资源，包括课程内容、模板、样式、多媒体元件等。

提供良好的人机对话界面。

5.面向中小学的网络教学系统跨平台集成的关键技术。

通过系统移植，将我国基于各种软件体系开发的网络教学应用系统集成到统一的基于国产NC和Linux中小学网络教学平台上，以实现各应用系统的互操作。

对远程教学系统实时地监控和管理的研究也是关键技术之一。

二、课题的意义及必要性

2.1课题的背景、意义及必要性

2.1.1课题的背景

2.1.1.1发展Linux操作系统和开放源代码软件，促进民族软件业的发展

2003年9月11日，国家科技部、信产部和国务院信息办“关于发展我国计算机操作系统有关情况的报告”引起国务院的高度重视。

国家教育部和科技部建议，坚定不移地发展自主操作系统，旗帜鲜明地支持Linux，强化Linux操作系统的教育与培训，大力推进Linux操作系统的应用。

黄菊副总理批示：

“要积极推广使用国产Linux系统，在推广过程中，要做好与现行操作系统的衔接，广泛征求意见，落实措施，以求平稳过渡。

”

Linux以其廉价、开放源代码、稳定、可自主开发等特点逐渐得到了人们的认可，我们要以Linux为突破口加速发展我国软件产业，从而赢得我国软件产业自主发展的主动权。

但是Linux缺乏相应的应用软件支撑，目前的应用软件和系统（尤其是网络教学系统和资源）几乎都是在Windows平台下开发的，严重影响了Linux的推广和应用。

目前已经出现了一批对Linux非常重视，并把它视为新的增长点的国内公司和企业，但Linux的进一步发展还有赖于整个Linux软件产业链和国家项目的支持。

Linux在教育领域的应用具有系统推广和人才培养的双重作用。

2.1.1.2大力推广网络教育，缩小数字鸿沟，促进我国教育事业的全面发展

目前全球兴起远程、网络教育热潮，自上世纪九十年代中后期起，各发达国家资本涌入E商业、E广告业的同时，也大批涌入了E教育事业，网上教育成为网络教学最新形式。

中华人民共和国国民经济和社会发展第十个五年计划纲要中提出：

各级各类学校要积极推广计算机教育及网络教育、大力发展现代网络教学，提高教育现代化、信息化水平。

国务院总理温家宝在全国农村教育工作会议说，教育是现代文明的基石，提高国民素质、增强综合国力，必须大力发展教育事业；农村教育影响广泛，关系农村经济和社会发展的全局；农村义务教育在整个国民教育体系中占有举足轻重的地位；普及农村九年义务教育，有利于缩小社会差距和实现社会公平。

大力推进教育的发展和改革，并把网络教学作为平衡东西部教育水平的重要举措之一是各级政府部门的一项重要职责，也是各级党组织加强对农村工作领导的一个十分重要的方面。

对于一个13亿人口的大国，大力发展和推广网络教育，有利于迅速提高全面素质，尤其是贫困地区的教育现状，从而平衡东西部教育水平，缩小数字鸿沟，促进我国教育事业的全面发展。

2.1.1.3大力推广国产网络计算机（NC），促进民族计算机产业的发展

有关部门领导曾多次强调，网络教学要“重点推广应用国产网络计算机（NC）和基于Linux的软件产品”，NC“有利于发展自主知识产权、提高我国信息产业的竞争力；有利于提高科学管理水平，降低成本开支；有利于维护国家信息安全，走出一条中国特色的信息化装备和系统发展道路”。

NC的应用既考虑到了安全方面的因素，又考虑到资源的充分利用等，作为我国政府支持的重要的计算机产品，NC在教育领域有很好的应用前景。

但是，目前NC的系统在软件运行速度，稳定性方面，尤其是在多媒体数据的处理方面，还不能真正满足Linux环境下网络教学的需求。

同时，目前大多数网络教学应用软件是在PC平台上开发的，在NC平台上运行还存在一定的障碍，缺乏可用的网络教学软件严重制约了NC在教育领域的推广和应用，也不利于降低远程教学系统的建设和维护费用。

2.1.2存在的问题

2.1.2.1教育软件在Linux操作系统上运行的问题

目前网络教学软件基本都是在Windows或MacOS平台上开发的，目前国内还没有发现基于Linux操作系统服务器和桌面开发的功能比较齐全的网络教学软件。

有些公司宣称其系统支持Linux、支持答疑等个别教学环节等，其实只是在服务器端使用了Linux服务器发布，在客户端仍然不支持Linux桌面操作系统。

因此要建立一个在服务器端和客户端均支持Linux操作系统并集成了授课、作业、答疑、实验、考试、管理等系统的一个功能全面的远程教学系统就面临者巨大的技术挑战。

对于那些采用了跨平台技术开发的远程教学软件，向Linux平台的移植从理论上说应该没有问题，但是在集成到Linux平台上之前巨大的兼容性测试和局部修改工作量将要耗费大量的人力物力。

目前市场上占有相当份额的实际应用的网络教学软件采用了微软公司的技术，这些软件要移植到Linux平台上几乎需要重新进行架构设计和软件编码，所耗费用将是非常巨大的。

这就是教育软件在Linux操作系统应用所面临的严峻现实。

2.1.2.2当前网络教学在普及九年义务教育中存在的问题

我国现有的大部分网络教学系统都是基于宽带网来开发的，其配置成本及运行维护费用非常高，而且对操作人员有相当高的技术要求。

昂贵的初期投资和运行维护费用是经济欠发达地区学校无法承受的，很难满足贫困地区发展网络教学的要求。

于是网络教学系统在中小学教学的推广中遇到了很大的阻力，未能真正地充分发挥网络教学的优势。

与此同时，由于意识与资金方面的原因，目前的网络教学系统在安全方面往往没有太多的考虑，这就给病毒、黑客提供了充分施展身手的空间。

而Internet上的非法内容也对网络教学网络造成了巨大的威胁。

由于缺乏有效的识别和过滤系统，很容易造成大量非法内容或邮件出入，占用大量带宽资源，造成网络堵塞等问题，而且某些网站提供暴力、色情、反动等不良网络信息，将极大地危害青少年的身心健康，导致无法预料的后果。

我们必须建立经济适用的网络教学系统和平台，将它广泛的应用于我国各地区尤其是贫困地区的教育中，提高我国教育的整体水平。

2.1.2.3现阶段在教育领域推广NC存在一些困难

目前大多数NC通过仿真终端方式访问服务器，无疑对服务器和网络的稳定性、可靠性提出了更高的要求，风险也全部集中在了服务器端，比PC系统的风险更大。

目前的网络教学软件大多是在传统PC下开发集成的，而NC的系统在软件运行速度，稳定性方面，尤其是在多媒体数据的处理方面，还不能真正满足Linux环境下多媒体网络教学的需求。

但在实际的应用中，多媒体课件在中小学网络教学上占有举足轻重的地位。

如果改用NC，则会产生一些预想不到的困难。

尤其对于大多数使用嵌入式操作系统的NC，目前还不能浏览现有的包含流媒体的多媒体课件。

但在实际的应用中，多媒体课件在中小学网络教学上占有举足轻重的地位。

因此，需要对可支持多媒体处理应用的高效、高可靠和高安全的基于国产CPU的NC计算平台进行研究。

2.1.2.5国内教育对Linux的冷遇

目前，国内的计算机基础教育几乎都是对Windows的相关软件进行教学，甚至是计算机专业的教学也大多数是教授Windows平台下的知识。

教育领域对于Linux的重视不够是目前我们Linux人才缺乏的一个显而易见的原因。

另外，还包括以下一些因素。

1）人才市场因素

由于IT行业对于Windows软件开发人才需求量远大于对Linux及其它操作系统人才的需求量，这样就造成了教育领域偏重Windows人才的培养，而忽视市场需求相对少的Linux人才培养。

一旦市场对于Linux人才需求达到一定规模时，教育领域会自觉开展Linux教学，因而Linux市场的培育也是不可或缺的重要环节。

2）师资因素

我国的一般院校没有专门的Linux老师，大多数教授计算机专业的老师在平常的工作及科研中都是在Windows下进行，而不少老师为了教授Linux课程只好以多年以前使用Unix的经验来代替，而并没有跟上飞速发展的Linux的步伐。

国外的计算机老师几乎都是Unix的出身，且日常的工作和科研都使用Unix，因此一旦需要研究Linux，自然轻而易举。

而且，在我国计算机专业的Linux课程不是必选专业课，非计算机专业的课程更是丝毫不涉及Linux。

据调查，某大学校园的情况是：

计算机专业的学生只有不到10％的人可以熟练的进行基本的Linux操作；Linux并没有成为计算机专业的基础课程；使用的各种专业软件难以见到Linux的踪影，就是本专业最常用的编译器也很难看到gcc的身影；学校的主页和各学院的网站多半架设在Windows系统上，首页的设计甚至使用了非标准的HTML语言，非IE浏览器不能阅读。

大学教育，甚至就是大学本身对于Linux的忽视让Linux难以发挥它的技术领跑者的作用。

2.1.3开展技术攻关的必要性

2.1.3.1网络教学系统国产化势在必行

目前我国的网络教学系统完全是建立在Wintel（Windows操作系统和IntelCPU）平台之上的，这一点与其他行业的信息化应用情况是相似的。

使用者也许并不清楚，他们目前所用的网络教育系统的核心技术是外国的，存在价高、易损、不稳定等问题，我们每年还要用大量外汇购买自己不能生产的软硬件。

因此，我国网络教学系统必须走国产化的路子，我们不能把一个庞大的覆盖全国的网络教学系统永远建立在美国个别企业的平台之上！

2.1.3.2网络教学系统必须适合我国贫困地区使用

中国的优质教育资源严重短缺、尤其在贫困地区。

在我国一些贫困地区的中小学校，由于缺乏合格的教师队伍，教育质量非常差，极大地影响了人才的培养。

而一个地区学生的知识水平在很大程度上是取决于该地区教师队伍的素质和质量，在我国还无法实现全面提高地区教师队伍素质和教学水平的情况下，提供一种经济适用的网络教学手段，就可以较好地解决缺乏高水平师资情况下的教学问题。

通过发展网络教学有效实现我国东部优质教育资源向西部的传播，是缩小我国东西部数字鸿沟的最佳选择之一。

2.1.3.3在教育系统中采用Linux操作系统必须对现有的相关教育系统和资源进行移植

现有的绝大多数网络远程教学系统和软件都是在Windows加PC的平台上开发的，在基于Linux和NC上这类国产软硬件平台上运行有很多潜在的问题。

但是我们不可能也不应该完全放弃这些已有资源，于是，，为了可以充分利用这些现有的教育系统和资源，我们必须将它们从Windows平台移植到Linux平台，使它们因此有必要进行攻关，以便使集成或开发的各种教学软件可以在在我们的国产软硬件NC平台下顺利运行。

这样，就可以

同样，很多已经开发的教育资源也无法Linux上运行，有必要进行攻关，保证足够的教育资源及其承载软件顺利运行在Linux平台上完成从Windows平台到Linux平台的平稳过渡，保证了有足够的教育资源及其承载软件可以顺利运行在Linux平台上。

NC与PC相比，Linux与Windows相比，都是市场上弱小新生的婴儿。

为了民族信息产业的发展，国家政策和项目应当大力给予扶持，才能最终使得他们茁壮成长。

2.1.4技术突破对行业技术进步的重要意义和作用

2.1.4.1降低用于开展网络教育的成本，推进我国教育事业的发展

目前的NC与同等应用水平的PC相比，具有15%-30%价格优势，此外利用低价服务器作为终端服务器可以确保降低采购成本。

NC本身基本不需要升级，只要升级服务器中的软件和硬件，就可以实现升级，不但方便，而且升级成本大大降低。

无论是人员和效率，NC系统的维护成本都相比PC有明显下降。

Linux作为一个开放源代码软件，具有源代码公开、几乎免费使用、高效、安全、稳定等诸多特点，为我们提供了低成本的解决方案。

建立基于NC的硬件平台、基于Linux和开源中间件的中小学网络教学平台软件和网络教育资源的多媒体网络教学平台，可以降低用于开展网络教育的成本，使得在我国各地区尤其是贫困地区大力开展网络教育成为可能，从而有效地缩小数字鸿沟，推进我国教育事业的发展。

特别地，鉴于我们建立的网络教学平台使用Linux操作系统这一事实，我国的中小学生有机会从小就开始接触和学习Linux操作系统，从长远来看，有利于Linux操作系统的推广，有利于培养Linux人才。

2.1.4.2研究出Windows平台下开发的应用软件向Linux平台的移植技术，有助于从Windows平台到Linux平台的平稳过渡

Windows平台下开发的应用软件向Linux平台的移植技术及平台应用技术的突破，有助于从Windows平台到Linux平台的平稳过渡，对Linux开放源代码软件的应用和推广也具有重要带动作用。

Linux的出现绝不仅仅是给我们带来了一种价廉物美的产品，使我们多了一种选择，其在更深层次上的意义是，将给传统的软件版权制度、软件开发模式带来革命性的影响。

未来几十年后，Linux必然会取代Windows成为操作系统的龙头，同时也赋予了我们发展民族软件业的机会。

2.2国内外现状和技术发展趋势

2.2.1国内外Linux操作系统研发现状

Linux是一个开放的源代码软件，其主要特点是源代码公开、几乎免费使用、高效、安全、稳定，更适合网络环境。

和Windows不同，Linux不属于任何个人或公司，它是由全世界的软件高手共同开发、丰富和维护的。

近几年来，Linux在多国语言支持、图形界面、企业及应用、开发平台等方面已经由了质的飞跃，形成一个以Linux为基础的庞大且完整的开放源代码软件体系。

Linux获得了包括美国在内的各国政府的全力支持。

英国、法国、德国、比利时、巴西等国家已通过议案，要求政府在采购之前要比较商用软件和开放源代码软件，优先考虑开放源代码的软件。

而中国、欧盟、韩国、泰国、澳大利亚、菲律宾、马来西亚等政府正在大力支持Linux。

美国国防部和战略防御计划都宣布Linux正式成为官方标准和采购选择。

美国加利福尼亚州正在讨论议案，计划州政府所有采购软件都要求考虑开放源代码软件。

此外，Linux得到了除微软之外，几乎所有知名软件和硬件公司的支持。

支持Linux的硬件公司有IBM、HP、Sun、Intel、AMD、Sony等，软件公司有CA、Veritas、BEA、Oracle、SAP、Borland等。