硕士论文-基于Web的编译原理辅助教学系统的设计与实现.pdf

摘要 随着互联网的迅速发展，基于互联网的各种应用日益受到人们的重视。在教育领域 中，传统的教学方式已经发生了显著的变化，出现了w e b 环境下的现代教育模式，基 于w e b 的计算机网络教学模式打破了传统教学方式的时空、地域限制，能更充分的利 用教育资源。因此，基于w e b 的辅助教学系统成为教育信息化的重要实践内容和研究 方向之一，同时也是推动教育信息化进程的一个重要而迫切的课题。 基于w e b 的教学系统以i n t e r n e t 平台为依托，与软硬件平台无关，可进行多媒体 信息的发布、集成和浏览。采用网络传送的方式，使所有的数据都借助现有网络，将教 学内容以w e b 页面的形式呈现，这无疑具有相当明显的优势。 因而具有影响范围大、 用户覆盖面广、对环境要求低、系统容易管理和维护等优点，非常适合于高等院校各类 课程的教学。正因为如此，基于w e b 的教学系统无论是对我国的普通高等教育，还是 函授教育、职业教育和继续教育都具有较大的实践意义。 本文主要研究了“主导一主体”教学理论指导下的网络辅助教学，并根据学教并重 的教学理论和编译原理课程的特点，设计与实现了基于w e b 的编译原理辅助教学系统。 首先，文章介绍了系统开发的背景、国内外研究现状和“主导主体”教学理论指导下 的网络辅助教学。其次，从分析基于w e b 的辅助教学系统入手，结合w e b 开发的特点 对系统进行了需求分析，制定了系统的设计方案，并给出了系统的总体结构、功能模块 划分和数据库设计。根据系统设计方案，对系统开发所需的关键技术和开发工具进行了 选择，通过对c s 模式和b s 模式的对比，采用三层b s 模式进行开发；后台数据库管 理系统选用a c c e s s ；动态网页技术采用a s p 。详细介绍了a s p 技术的特点、工作原理、 常用内置对象和组件，及其与数据库结合的技术。并对开发系统所需的工具和脚本语言 进行了介绍。接着，对系统五个功能模块的实现进行了详细的阐述，包括教师管理模块、 在线学习模块、在线习题模块、在线考试模块、在线答疑模块的具体实现过程，并构建 了w e b 环境及网格环境下的智能答疑系统模型。最后讨论了系统的性能测试及安全问 题，提出了相应的解决办法。 基于w e b 的远程教学系统在国内外正日益受到人们的关注。因此，我们针对“编 译原理”这门课的特点，对教学内容进行认真分析，对教学表现形式进行重新没计，设 计开发出了一个基于w e b 的编译原理辅助教学系统。该系统既可以提供学生进行远程 学习，又可供教师在网络教室进行辅助教学，它不仅实现了静态w e b 页面的浏览，还 实现了动态、交互的w e b 页面。本系统主要包括在线学习( 课程大纲，电子教案，网 络课件，精彩动画) 、在线习题、在线考试、在线答疑等模块，完成了常规教学过程中 的各项活动，该系统的投入使用较好的满足了同学们对编译原理课程的远程教学要求， 并为设计其它课程的基于w e b 的辅助教学系统提供借鉴和参考。 关键词：b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 模式，a s p ，在线考试，计算机辅助教学 a bs t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e m e t ，b a s e do nt h ef a c tt h a tp e o p l ea r ep a y i n gm o r ea n dm o r e a t t e n t i o nt on e t w o r k sv a r i o u sa p p l i c a t i o n sn o w i nt h ef i e l do fe d u c a t i o n ，p r o m i n e n tc h a n g e sh a v et a k e n p l a c eo nt r a d i t i o n a le d u c a t i o nm e t h o d s m o d e m e d u c a t i o nm o d e st h a ta r eb a s e do nt h ee n v i r o n m e n to fw e b h a v eo c c u r r e d c o m p u t e rn e t w o r ke d u c a t i o nm o d eb a s e do nw e bh a sb r o k e nt h r o u g ht h et i m ea n ds p a c e r e s t r i c t i o n , a n dr e g i o n a lr e s t r i c t i o no ft r a d i t i o n a le d u c a t i o n i tc a nm a k ef u l lu s eo fe d u c a t i o nr e s o u r c e t h e r e f o r e ，n e t w o r k - a i d e dt e a c h i n gs y s t e mb a s e do nw e bb e c o m e so n eo ft h er e l e v a n tr e s e a r c hd i r e c t i o n s a n dt h ek e yp r a c t i c a lc o n t e n to fe d u c a t i o ni n f o r m a t i o ng e n e r a l i z a t i o n m e a n w h i l ei ti sa ni m p o r t a n ta n d u r g e n ts u b j e c t , w h i c hp u s h e se d u c a t i o ni n f o r m a t i o ng e n e r a l i z a t i o np r o c e s sa h e a d t e a c h i n gs y s t e mb a s e do nw e bi s at e c h n o l o g yw h i c hi sw i t ht h es u p p o r to fi n t e r a c tp l a t f o r m ，h a s n o t h i n gt od ow i t ht h es o f t w a r ea n dh a r d w a r ep l a t f o r m ，m u l t i m e d i ai n f o r m a t i o nc a nb ep u b l i s h e d ， i n t e g r a t e da n db r o w s e d i th a sc l e a ra d v a n t a g eb e y o n dd o u b tt oa d o p tt h ew a yo fn e t w o r kt r a n s m i s s i o n ， m a k ea l ld a t at a k ea d v a n t a g eo f t h en e wa v a i l a b l en e t w o r k ，a n dd i s p l a yt h ec o n t e n to f c o u r s e sw i t ht h ef o r m o fw e bp a g e t h e r e f o r e ，i th a sm a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha s ，i n f l u e n c es c o p ei sb i g ，c o n s u m e rc o v e r a g er e g i o n i sb r o a d ，a n dt h ee n v i r o n m e n td e m a n d sl o w i tc a nb em a n a g e da n dm a i n t a i n e de a s i l y b es u i t a b l et ot e a c h a l lk i n d so fc o u r s e si nc o l l e g ea n du n i v e r s i t y s ot h a t ，t e a c h i n gs y s t e mb a s e do nw e bh a v eg r e a tp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e ，b e i n gt h er e g u l a rh i g h e re d u c a t i o nt o o u rc o u n t r y , o rs t i l l c o r r e s p o n d e n c ee d u c a t i o n , v o c a t i o n a le d u c a t i o na n dc o n t i n u o u se d u c a t i o n t h i st h e s i sm a i n l ys t u d i e st h ew e b b a s e da i d e dt e a c h i n gw h i c hi si n s t r u c t e db y “l e a d i n g s u b j e c t t e a c h i n gt h e o r y , t h e nd e s i g na n di m p l e m e n tc o m p i l ep r i n c i p l ea i d e dt e a c h i n gs y s t e ma c c o r d i n g t oe d u c a t i o n t h e o r yo ft e a c h - s t u d ye a q u a li m p o r t a n c ea n dt h ec h a r a c t e r i s t i co fc o m p i l ep r i n c i p l e f i r s t l y , t h ea r t i c l e i n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n da n dp r e s e n ts t u d ys i t u a t i o na th o m ea n da b r o a do ft h es y s t e ma n dt h ew e b - b a s e d a i d e dt e a c h i n gw h i c hi si n s t r u c t e db y “l e a d i n g s u b j e c t t e a c h i n gt h e o r y s e c o n d l y , w eb e g i nw i t ht h e a n a l y s i so f t h ew e b b a s e dc a is y s t e m 。b yc o m b i n i n gt h ec h a r a c t e r i z a t i o no f w e bd e v e l o p m e n t w ea n a l y z e t h er e q u e s to fs y s t e m ，g i v et h ed e s i g np l a no fs y s t e m ，a n dt h e ng i v et h eg l o b a ls t r u c t u r e ，m o d u l e s ，a n d d a t a b a s ed e s i g n a c c o r d i n gt ot h ed e s i g np l a n ，w ec h o o s et h ek e yt e c h n o l o g i e sa n dd e v e l o p m e n tt o o l s w h i c ha r en e c e s s a r y t h r o u g hc o m p a r i n gc sm o d e lw i t hb sm o d e l s ，w ec h o o s et h r e el a y e r so fb s p a r e mt od e v e l o p ，b a c k g r o u n dd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e mi s u s e d a c c e s s ，d y n a m i cw e bp a g e t e c h n o l o g yi s u s e da s p , a s pt e c h n o l o g ya n di t s c h a r a c t e r i s t i c ，w o r kp r i n c i p l e ，i n t e r n a lo b j e c t sa n d c o m p o n e n t si nc o m m o nu s e ，a n dt e c h n o l o g yc o m b i n e dw i t ht h ed a t a b a s ei nd e t a i l ，t o o l sa n ds c r i p tl a n g u a g e t h a td e v e l o ps y s t e mn e e d sa r ei n t r o d u c e d a sf o l l o w , t h ec o n c r e t ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s so ff i v em o d e l s 。o f s y s t e mi sd e s c r i b e di nd e t a i l e d ，i n c l u d i n gt h ec o n c r e t ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s so ft e a c h e rm a n a g e m e n t m o d e l ，o n l i n es t u d ym o d e l ，o n l i n ee x e c i s em o d e l ，o n l i n ee x a m i n a t i o nm o d e l ，o n l i n eq u e s t i o na n s w e rm o d e l ， a n db u i l dt h ei q a sm o d e li nt h ew e ba n dg d de n v i r o n m e n t f i n a l l y , p e r f o r m a n c et e s ta n ds e c u r i t yp r o b l e m o ft h es y s t e ma red i s c u s s e d ，a n ds o m es o l u t i o n sa r es u g g e s t e d w e b - b a s e dl o n g - d i s t a n c et e a c h i n gs y s t e mi s r e c e i v i n gp e o p l e sa t t e n t i o nd a yb yd a ya th o m ea n d a b r o a d t h e r e f o r e ，w ea i ma t c o m p i l ep r i n c i p l e ”t h i sc o u r s e sc h a r a c t e r i s t i c ，t h r o u g hc a r r y i n go nt h e c o u r s ec o n t e n ta n a l y s i s ，a n dt h et e a c h i n gm a n i f e s t a t i o nr e d e s i g n ，a tl a s tw ed e s i g na n dd e v e l o po n e c o m p i l e p r i n c i p l ea i d e dt e a c h i n gs y s t e mb a s e do nw e b t h es y s t e mc a np r o v i d el o n g - d i s t a n c es t u d yo p p o r t u n i t i e s ， a n de n a b l et e a c h e r st og i v ea s s i s t a n tt e a c h i n gt h r o u g ho n l i n ec l a s s r o o m s i tr e a l i z e sn o t o n l yt h eb r o w s eo f s t a t i cw e bp a g e s ，b u ta l s od y n a m i ca n di n t e r a c t i v ew e bp a g e s t h i ss y s t e mm a i n l yi n c l u d e sm o d u l e s ：o n l i n e s t u d y ( c o u r s ep r o g r a m ，e l e c t r o n i cl e s s o n ，n e t w o r kc o u r s e w a r e ，s p l e n d i da n i m a t i o n ) ，o n l i n ee x e r c i s e ，o n l i n e e x a m i n a t i o n ，o n l i n eq u e s t i o na n s w e r ，w h i c hh a sa c c o m p l i s h e dv a r i o u sa c t i v i t yi nr o u t i n et e a c h i n gp r o c e s s ， a n dt h ea c t u a lo p e r a t i o no ft h i ss y s t e mb a s i c a l l ym e e t st h es t u d e n t sd e m a n do fl o n g d i s t a n c et e a c h i n go n c o m p i l ep r i n c i p l e ，a n dp r o v i d er e f e r e n c ea n dd r a w i n gl e s s o n sf o rd e s i g n i n go t h e rc o u r s e sw e b b a s e da i d e d t e a c h i n gs y s t e m k e yw o r d s ：b s ( b r o w s e r s e r v e r ) m o d e ，a s p , o n l i n ee x a m i n a t i o n ，c a i l v 第一章绪论 第一章绪论 1 1研究背景 随着i n t e m e t i n t r a n e t 的日益普及及相关技术的发展，基于i n t e m e t 的计算机网上 教学在世界范围内发生了深刻变化。与传统的教学模式和远程教学手段相比，基于w e b 的计算机网络教学模式打破了传统教学方式的时空界限，使得教学双方可以不受地理 环境和时间的限制，具有教学内容更新快、教学过程的交互性强、教学资源和媒体利用 充分、容易提高学生的学习兴趣、学生容易接受和个性化强等特点。 计算机辅助教学作为对传统教学的补充，是计算机应用领域一个重要的分支。在各 个时期，随着相关技术的不断提高，表现出不断发展和自我完善的趋势，更融入了时代 的特征。过去的c a i 教学均是基于单机的，或是基于c s 模式的，教学软件的更新很不 方便，并且学生的学习受到时间和地点的限制，且存在交互性不够、资源共享性差的缺 陷i l 】。随着网络技术的发展，它从单机走向网络化，同时，多媒体技术的进步，使它的 表现形式更加多样化。当前，网络教学已经成为现代教育流行的教学模式。w e b 环境下 的现代教育模式是以学习者为主体，以计算机技术、多媒体技术、通信技术和i n t e r n e t 网络等高新技术为主要教学手段和传播媒体，运用图像、文字、动画、音频、视频等相 结合的一种新型的交互式网络教育方式。在这种教育模式下普通学习的环节( 如，课程 学习、问题解答、课后作业、测试考试等) 均可通过i n t e m e t 来实现。从世界范围来看， 网络教育或者是利用网络辅助教育已经成为各国竞相发展的教育形式。无论是发达国家 还是发展中国家，都不同程度地存在教育滞后于现实需要的问题，第三世界国家尤其严 重。而普及远程教育，尤其是网络教育，不仅是解决这一问题的有效途径，而且将成为 革新传统教育模式的重要动力。 传统的计算机辅助教育大部分遵循行为主义的理论模式，注重于学习指导，解决教 学重难点、练习等，其基本特点是以教师为中心呈现教学内容，学生被动或机械练习， 个性化、因材施教的效果不够理想。而网络环境教学，是教师指导下的学生建构学习， 是基于多媒体技术的网络技术下的新的学习理论，这种理论是将学生看成是知识学习的 主动建构者，外界信息环境经过教师的组织、引导，学生主动建构，转变成为自身的知 识，也是发挥教学活动中教师、学生、媒体、教学内容四要素中教师学生这两个决定性 基于w e b 的编译原理辅助教学系统的设计与实现 的作用，形成优化课堂教学模式和结构，共同作用于教学过程，产生协调作用。这种开 放性、创新性的教育思想和模式，有利于克服传统教学模式的弊端和固疾，在新形势下 研究和探索网络环境下的教学，是适应新世纪教育的需要，对全面实施素质教育有十分 重大的意义。 。 编译原理是高等学校计算机专业的一门专业基础课程，其主要内容包括词法分 析、语法分析、属性文法与语法制导翻译、语义分析与中间代码产生、符号表与运行时 存储空间组织、优化与目标代码生成、并行编译技术等。该课程在介绍程序设计语言实 现技术的同时，强调一些相关的理论知识，如形式语言和自动机理论、语法制导的理论、 类型论和类型系统等，它们是计算机专业理论知识的一个重要部分。虽然只有少数人从 事构造或维护程序设计语言编译器的工作，但是对大学生和计算机软件工程技术人员而 言，编译原理和技术是重要的基础知识之一【2 】。 传统的教学手段在教学环节中主要存在以下弊端：第一，编译程序规模大，不可能 在- - f 7 课的时间内把所有的细节都讲清楚，这使学生对编译程序各逻辑部分之间的接口 和一些算法的实现是模糊的；第二，学生处于被动接受的地位，缺少主动参与学习活动 的机会，学生的积极性较难调动；第三，函授或成教的成人学生没有大量集中的时间来 学习完整个课程的内容，在校的本科生和老师交流的机会少；第四，传统的考试方法完 全靠手工进行出题、阅卷、成绩统计、试题分析等工作，不但效率低下，而且教师要花 费大量的时间和精力进行这些重复性的工作1 3 j 。 基于w e b 的远程教学系统在国内外正日益受到人们的关注。因此，我们针对“编 译原理”这门课的特点，对教学内容进行认真分析，对教学表现形式进行重新设计，设 计开发出了一个基于w e b 的编译原理辅助教学系统。该系统分为在线学习、在线习题、 在线考试、在线答疑四个模块，满足了学生在线学习、练习、考试、答疑的需求，极大 的提高了学生的学习效率，减少了教师的工作量。系统开发成功后，经过调试和试用， 结果反馈系统运行稳定、使用方便、实用性强，得到了学生和老师的肯定，达到了预期 的设计需求，具有很好的应用前景。 1 2 国内外研究现状 随着计算机技术、电子技术、网络技术和多媒体技术的发展，在欧、美、日等一些 发达h 家，计算机辅助教学系统已经发展到由专家系统和人工智能技术支持阶段，且基 第一章绪论 于网络的辅助教学系统层出不穷。在我国，随着i n t e m e t 和w e b 技术的发展，教学的网 络化、多媒体化已经成为现代教育的一大特征，传统的以教师为中心的教学模式已不能 很好地满足信息时代的需要。利用w e b 来支持远程教学，克服了传统教育在时间、空 间上的限制，而且还具有多媒体、超文本、超时空等基本特征。 但目前基于w e b 的辅助教学系统有三个明显的缺点：首先，现有的远程教学站点 基本上都是静态的，即学习资源一放上去，就很少变更。其次，它不能根据学生本人的 具体情况进行因材施教，不能根据学生的自身条件提供适合他的学习内容或学习进度。 第三，在站点上积累了大量有用的教学信息，如用户访问日志、答疑信息、考试成绩、 学习进度等，都没有被有效地利用，造成了资源的极大浪费。目前的网上教学软件发展 相对滞后，影响了硬件效益的发挥，比较好的网上教学系统能将教学的各环节( 如授课、 改作业、辅导等) 实行完全网络化，但真正能实现的高校还是不多，更多的学校还是以 此作为追求的目标，作为教育发展的一个方向，网校也还是作为正被人们接受的新生事 物而存在。因此，有效利用网络资源，充分发挥网络自身的优势去革新教育教学手段仍 是一项艰巨而长远的工作。 1 3 课题研究的目的与意义 课题的研究目标是通过对编译原理课程的教学内容的研究，结合目前计算机的发展 现状和国内外各高校对该课程的教学改革，通过更新编译原理课程的教学内容和开发基 于w e b 的辅助教学系统，提供编译原理课程所需的理论依据，从而优化教学过程和教 学模式，进一步提高教育教学质量。系统的研制和开发以方便用户使用为目标，通过合 理划分模块，设计友好的人机界面和便捷的功能菜单，区分用户使用权限，方便学生和 教师的操作。 计算机辅助教学已成为教育现代化的重要标志之一，基于w e b 的编译原理辅助教 学系统，旨在建立一个实时的交互平台，为老师、学生提供一个实时的网上辅导环境， 一方面学生能及时得到教师关于疑难问题的解答，另一方面教师也能及时得到关于学生 信息的反馈，这无疑是在师生之间架起了一座沟通的桥梁，为学生之间的交流提供了一 个场所，从远程教学形式来讲，它既具有同步远程教学的特点，也有异步远程教学的成 份；从网络教学系统而言，它既是一个实时交互系统，也能实行非实时交流的功能，同 时还兼具学生状况信息的统计功能，从现实意义看，它对于落实教学的各环节，提高教 基于w e b 的编译原理辅助教学系统的设计与实现 学质量会带来有益的影响，是传统教学手段的有益补充和扩展，并为编译原理的远程教 育奠定基础。而且建立该系统可实现教学资源的优化利用。此外，该课题是河南师范大 学“编译原理“ 课程教学改革的一个重要组成部分，基于w e b 的编译原理辅助教学系 统的建立和实施将推动我校教学资源和教学环境的建设。因此，建立一个设计新颖，内 容丰富，极具个性化的基于w e b 的编译原理辅助教学系统，对于有效的传播知识，因 材施教，解决高校师生比例不协调，提高教学质量，培养学生学习兴趣将起到至关重要 的作用。 1 4 论文的主要工作 ( 1 ) 介绍了论文的研究背景、国内外研究现状、研究的目的和意义及论文的主要工 作。 ( 2 ) 对以教师为中心的教学理论、以学生为中心的教学理论及“主导一主体“ 教学理 论进行了比较与分析，并对计算机辅助教学和基于w e b 的辅助教学进行了探讨和介绍。 然后提出了“主导一主体“ 教学理论指导下的网络辅助教学的思想。并将其整合到系统 的设计与开发中。 ( 3 ) 对系统的设计思想、系统结构、功能模块划分及系统的数据库进行了研究和设 计，根据系统设计和实际需要，对开发系统所需的关键技术和开发工具进行了选择：通 过对c s 模式和b s 模式的对比，选用三层b s 模式进行开发；后台数据库管理系统选 用a c c e s s ；动态网页技术采用a s p 。并详细介绍了a s p 技术的特点、工作原理、常用 内置对象和组件、与数据库结合的技术及开发系统所需的工具和脚本语言。 ( 4 ) 给出了系统初始化的方法及系统实现的软硬件开发环境。根据系统的设计思想， 对教师管理模块、在线学习模块、在线习题模块、在线考试模块，在线答疑模块的实现 过程进行了详细的阐述，对智能答疑模型进行了构造，并给出了系统开发的关键代码。 ( 5 ) 讨论了系统的性能测试及安全防护问题，提出了相应的解决办法。在结论中提 出本文研究的创新点、不足之处和进一步研究的问题。 4 第二章“主导主体”教学理论指导下的网络辅助教学 第二章“主导一主体”教学理论指导下的网络辅助教学 本章对以教师为中心的教学理论、以学生为中心的教学理论及“主导一主体”教学 理论进行了比较与分析，并对计算机辅助教学和基于w e b 的辅助教学进行了探讨和介 绍。然后提出了“主导一主体教学理论指导下的网络辅助教学的思想。并将其整合到 系统的设计与开发中。 2 1教学理论 2 1 1以教师为中心的教学理论 德国著名的哲学家、心理学家、教育家赫尔巴特认为学校教育必须传授自然知识和 人文知识才有助于道德目标的养成。他自觉运用哲学以及当时尚不成熟的心理学来指导 教育理论研究，其主要的关注点在于解决德国的中等教育问题，他的教育理论和教学法 对教育界产生了深远的影响，同时，也被认为是以教师为中心的教学理论的理论基础。 以教师为中心教学理论的特点： ( 1 ) 教师是知识的传授者，是主动的施教者，并且监控整个教学活动的进程。 ( 2 ) 学生是知识传授对象，是外部刺激的被动接受者。 ( 3 ) 教学媒体是辅助教师教的演示工具。 ( 4 ) 教材是学生的唯一学习内容，是学生知识的主要来源。 这种理论的优点是有利于教师主导作用的发挥，便于教师组织、监控整个教学活动 进程，便于师生之间的情感交流，因而有利于系统地传授科学知识，并能充分考虑情感 因素在学习过程中的重要作用。 2 1 2以学生为中心的教学理论 建构主义学习理论是行为主义发展到认知主义以后的进一步发展，其主要代表人物 是皮亚杰。他的基本观点是： 认识既不起因于主体( 成熟论者所强调的) ，也不起因于客体( 行为主义者所强 调的) ，而是主体与客体之间的相互作用。 认识的生长不仅仅是经验的结果，向强调个体在认知生长过程中的积极作用。 建构主义对学习的理解是：学习是获取知识的过程，知识不是通过教师传授得到的， 5 基于w e b 的编译原理辅助教学系统的设计与实现 而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人( 包括教师和学习伙伴) 的帮 助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。 建构主义学习理论和学习环境强调以学生为中心，要求学生由外部刺激的被动接受 者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者，建构主义的教学 理论则要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者； 要求教师应当在教学过程中采用全新的教育思想与教学理论( 彻底摒弃以教师为中心、 强调知识传授、把学生当做知识灌输对象的传统教育思想与教学理论) 、全新的教学方 法和全新的教学设计，以“学“ 为中心的教学设计理论正是顺应建构主义学习环境的上 述要求而提出来的。因而很自然地，建构主义的学与教理论就成为以学生为中心教学理 论的主要理论基础【4 1 。 以学生为中心的教学理论的特点如下： ( 1 ) 学生是信息加工的主体，是知识的主动建构者。 ( 2 ) 教师是课堂教学的组织者、指导者，是学生建构知识的帮助者、促进者。 ( 3 ) 教学媒体是促进学生自主学习的认知工具。 ( 4 ) 教材不是学生的主要学习内容，通过自主学习主要从其它途径( 例如图书馆、 资料室及网络) 获取大量知识。 2 1 3 “主导一主体”教学理论 “主导一主体”教学理论是由何克抗教授倡导的双主教学理论，既能发挥教师的主 导作用又能充分体现学生学习主体作用的教学理论。该教学理论既注意教师的教，又注 意学生的学，把教师和学生两方面的主动性、积极性都调动起来。其最终目标是要通过 这种新的教学思想来优化学习过程和学习效果，以便培养出具有高度创新能力的新型人 才。何克抗教授把按照这种思想和目标实现的教学理论亦称之为“学教并重“ 教学理论 i s ，6 ，7 】 a 学教并重教学理论的特点是： ( 1 ) 教师要对学生及其学习过程中的教学内容及教学媒体进行总体的指导和把握： 教师要根据学生的特点为其选择、设计特定的教学内容、教学媒体和交流方式；教师是 教学过程的组织者，学生意义建构的促进者，学生良好情操的培育者。 ( 2 ) 学生拥有大量的经过教师选择、设计并控制的学习资源，是学习活动的主体， 是信息加工与情感体验的宅体，是知识意义的主动建构者。 6 第二章 “主导主体”教学理论指导下的网络辅助教学 ( 3 ) 教学媒体既可以是辅助教师教的演示工具，也可以是促进学生自主学习的认知 工具与情感激励工具。 ( 4 ) 教材不是唯一的教学内容，通过教师指导、自主学习与协作交流，学生可以从 多种学习对象( 包括本门课程的教师、同学以及社会上的有关专家) 和多种教学资源 ( 例如图书资料及网上资源) 获取多方面的知识。 2 2 网络辅助教学 2 2 1 计算机辅助教学 计算机辅助教学( c o m p m e ra s s i s t e di n s t r u c t i o n 简称c a i ) 是电化教学的高级形式。 它是利用计算机辅助教学人员完成教学过程的一种教学方法和手段，辅助教师的课堂教 学、考试，辅助学生自学、复习、练习、自测等，从而减轻教师繁重、重复的劳动，改 进教学方法，提高教学质量。c a i 是计算机技术在教育领域中的一个重要应用，它不仅 涉及到计算机技术，还涉及到教学思想、原则和方法，涉及学生、教师和计算机技术人 员，它的核心是研究如何将上述人员、思想及设备等方面加以系统地组织，使之有机结 合起来，形成一个高效的教学系统。因此，c a i 是- - f - j 综合应用教育学、心理学、计算 机科学与其它专业学科各方面知识，研究实现教育目标的最优手段和方法( 包括理论和 技术) 的边缘科学，是一门新兴的交叉科学。 c a i 最早源于美国，5 0 年代末美国i b m 公司的沃斯顿研究中心开始研究试验，设 计了世界上第一个c a i 系统之后，西欧等西方发达国家也相继成立了专门的研究机构发 展c a i 。在我国，c a i 发展的起步较晚，直到1 9 7 8 年才开始在北京师范大学、华东师 范大学等几所高校成立了教育技术研究所，专门从事计算机辅助教育方面的研究。1 9 8 7 年正式成立了“中国计算机辅助教育学会“ ( a s s o c i a t i o no fc h i n ac o m p u t e rb a s e d e d u c a t i o n ) 。 计算机辅助教学是一种新的教育思想和教育方式，对现代传统的教育方法和教学手 段具有深远影响。随着信息时代的到来，计算机技术迅速发展和多媒体技术的日趋成熟， c a i 已成为教育发展的必然趋势。应用c a i 技术将充分发挥计算机的存储容量大、处理 速度快的特点，大大提高单位时问的教学信息量。特别是随着超文本和多媒体等新技术 的出现，学生可以在知识海洋中主动地、大量地获取知识。计算机用于教学，就目前计 算机的硬件、软件水平以及人工智能发展的水平，c a i 主要有以下几个有利方面： 7 基于w e b 的编译原理辅助教学系统的设计与实现 ( 1 ) 教学不再只是被动地灌输，而是提供较好的条件让学生自己主动探试。不同的 学生将得到区别对待，对学习有困难的学生，可按自己的步伐，脚踏实地地前进，而不 至于因赶不上教学进度而陷入恶性循环，对学习一般的学生，也能及时得到辅助，而对 学习较好或优秀学生，则可以缩短学习时间，进行深入的学习或学习更多的课程，发挥 他们的学习主动性，从而使因材施教成为可能。c a i 技术的应用充分体现了“因材施教“ 的个别化教学原则，实现了以学生为中心的教育思想，将单向同步教育变为交互式的双 边活动。学生可以克服来自各方面的心理压力，自主地进入最佳的学习状态，学习进度、 理解能力、记忆能力等各方面的差异在计算机面前、在课件的引导下都可以得到补偿。 教师可逐步摆脱不同程度的重复性劳动，把精力转移到更有创造性的活动中去。+ ( 2 ) c a i 课件优于一般教师的水平。因为通过开发课件可以集中所有优秀教师的智 慧，达到教师最好的水平，在某种程度上，将有利于解决优秀教师的来源和数量问题。 c a i 的作用远不限于学生所学的本门学科，它能够让学生更好地认识计算机的作用，激 发学生运用计算机的热情。因为运用计算机学习学科知识，其层次远比学习计算机语言 要高得多。在这种环境下，学生们就能增长学习信心，提高综合运用知识的能力。实践 证明，充分利用现代化教学手段，认真研究和推广c a i 教学，能够有力地推动课程建设 和教学方法的革新，改变单一的教学模式，改变传统的“以教师为中心”的教育思想， 能够大大提高教学质量和教学效率。由此可得出结论，在高校开展c a i ，是一种不可缺 少的辅助性教学形式，它直接关系到人才培养质量。从国内外教育形势来看，c a i 将成 为今后重要的教学形式。 ( 3 ) 计算机辅助教学具有良好的视、听效果。它可以创设问题情境、激发学生的学 习兴趣，在传统的教学活动中，教师对课程的描述大多是通过粉笔、黑板进行的，是一 种“单媒体”的活动。多媒体教学课件具有形象生动的演示，动听悦耳的音乐效果，给 学生以新颖感、惊奇感，充分调动了学生视觉、听觉神经，从而使学生在教师设计和“激 疑一创设问题情境一分析问题一解决问题”的各个环节中都能保持高度兴奋，学习效果 会明显提高。由于计算机手段的运用，原来学生觉得比较枯燥无味的课程，也变得兴趣 盎然，收到意想不到的效果。这样通过演示功能，展示动态图形，提出问题本质，不仅 能使学生掌握知识，还能培养出学生浓厚的学习兴趣，大大提高课堂效率。 运用计算机辅助教学手段可以使教学方案的设计更加严密完善，大大提高教学的针 对性，这也是实施素质教育的体现。应注意的是：素质教育不是“应试教育”。也不是 第二章“主导主体”教学理论指导下的网络辅助教学 “就业教育“ ，它是根据人的发展和社会发展的需要，以全面提高学生的基本素质为根 本目的，以尊重学生主体为主动精神，注重开发人的智慧潜能，注重形成人的健全个性 为根本特性的教育。计算机辅助教学在这方面有着绝对的优势，它足以弥补传统教学的 缺憾，一使得素质教育得到充分、全面的发展【8 1 。 国内c a i 的发展主要经历了以下四个阶段： 自发探索阶段 这一阶段对计算机在教学方面的应用进行了探索和实践，教师在自己的学科领域自 选课题，编制各种各样的课件。软件开发工具主要是c 等程序语言。课件的信息表现形 式以文本为主。 开发课件著作工具阶段 利用编程方式制作课件时由于存在着工作量大、继承性差等弊端，所以出现了课件 著作工具( 制作c a i 课件的工具软件) 。教师在选择了课程内容、脚本之后，按照著作工 具的提示即可完成教学软件的制作。开始用文本、图形、声音等多媒体表现教学内容。 以计算机网络和人工智能为支持的阶段 在计算机网络技术、人工智能技术的支持下，c a i 课件的制作和教学都变成了群体 活动，c a i 的个体化教学形式的收益面扩大，学生可以在基于网络的具有智能化特性的 c a i 系统的帮助下进行学习。 基于网络的互动协同教学c a i 阶段 近年来，随着计算机技术、多媒体技术及其网络通讯技术在国内的发展与推广，基 于网络的互动协同教学c a i 技术也逐渐成为国内c a i 领域的一个研究热点和发展方向。 c a i 在教育信息化，社会信息化的大背景下，未来发展将以数字化的网络系统为主 要趋势。c a i 软件逐步向智能化、网络化、多媒体化、远程化、系统化等综合方向进一 步发展。根据我国c a i 的现状以及有关计算机技术的发展，目前，c a i 有以下几个发展 方向： 工具化 进行一个c a i 课件的开发，至少需要教学专家、学科专家、计算机专家等分工协作， 共同完成。而在实际工作中，很难组织这样一个彼此协调的团体，且又很难找到一个这 样精通各方面的专家。这在很在程度上限制了高质量软件的开发，从面影响了c a i 的推 广应用。为了从根本上解决这个问题，必须加强对教学软件和课件开发工具的研究，因 9 基于w e b 的编译原理辅助教学系统的设计与实现 为，一个通用型课件写作工具软件，不仅可以综合处理包括文本、图形、动画、音响、 图像等各种信息，而且对使用者的计算机方面的知识要求不高。 组件化 将比较优秀的辅助教学软件收集、积累起来，形成一个系列。这是辅助教学软件产 业化的一个发展趋向，现在往往有这样的情况，某人费了很多时间做出来的课件其实别 人早就做出来了，而且技术水平和实用性俱佳，这是一种精力和时间的极大浪费。为避 免重复、盲目地设计制作课件，有目的、有组织地进行c a i 辅助软件的组件化是非常必 要的。将c a i 课件按组件化的思想进行设计，不仅对教学软件的升级、修改有极大的便 利，在开发新的教学软件和课件时，也可以将有用的组件拼凑、整合，有利于提高软件 的适用性。 理论化 目前越来越重视认知学习理论对c a i 的指导作用，近年来，随着认知学习理论的普 及，人们认识到学生是信息加工的主体，是意义上的主动建造者，教师不可能向学生直 接灌输知识，必须创建良好的学习环境和理想的交互作用方式以利于学生发挥主动性。 因此，在c a i 中“个别化“ 模式已经被打破，因为根据认知学习理论的研究发现，个别 化模式确实有利于发挥认知主体的主动性，但就其学习效果来说，往往只对涉及较低级 认知能力的学习目标比较有效，而对涉及较高认知能力的学习目标则不如“协作式”教 学模式。 多媒体化 近年