（教育技术学专业论文）基于flash+media+server（fms）的网络教育系统设计与实现.pdf

摘要 随着全球信息化进程的不断发展，教育信息化势在必行，网络多媒体教学正在逐渐 成为主流教育形式。网络多媒体教学拓展了教学的时空纬度，为学习者提供了更为丰富、 优质的学习资源，必将对提高教学质量、转变教学观念以及推进全民教育产生积极影响。 f m s 作为流媒体服务器将传统的流媒体功能与灵活的开发环境结合起来，为教育行 业创建提供了创新的、交互式的媒体应用，使基于f m s 的网络学习具有以下几个特点： 以学生为中心的活动，简化和建模，基于问题的学习，提供及时而有意义的反馈，确保 学生之间互动。 本文针对目前网络教育的实际情况，将f m s 技术引入到网络教育当中，分析比较国 内外f m s 的应用情况，以相关的学习理论为指导，以n e t 和f l a s h 技术为支撑，对系统 功能、系统架构、系统数据存储做了全面设计，并重点阐述了视频在线录制、视频的流 式播放、视频留言板、视频聊天室的实现方法。为学生提供了可视化、直观的视频课程 平台，教学资源可以无限扩展，教学种类不受学科限制。师生间通过视频留言板及视频 聊天室进行沟通，全面满足了网络课程中同步及异步交流的需要。 关键词：网络教育；f m s ；富媒体 a b s t r a c t w i n lt h es u c c e s s i v ed e v e l o p i m 斌o fg l o b a li o 加僦i o ns o c i e 够，i ti sn e c e s s a r ) rt l l a t e d l 】c 撕o nu s em o r ei i l f o m a t i o nt e c l l l l o l o g y t h en i j t v m r km u l 血n e d i at e 孤埴1 i n gi s 擎a d l l a l l y b e c o n l i i l gt h em l i l l s 仃e 锄o fe d u c a t i o nf o 】 m 也a td e v e l o p s 协et e a c l l i n gs p a c e 趾dt i n l c l a t i t u d e 硼1 e 玳舸旧r ki i m l t i m e d i at e a c l l i n gp r o 、，i d e sl e a m e rw i t hr i c hr e s o u r c e so f1 1 i 曲q “i t ) r ， i t 、加uc e r t a i m yh a 、，em ep o s i t i v ei 1 1 甜u e n c eo ni m p r 0 v i i l gt h et e a c b i n gq l l a l 时，仃a 1 1 s f 0 棚血g 也et e a c l l i n gm i 地o d sa i l dp r o m 而n gs o c i a le d u c a t i o n f m s 船as 由r e 锄m e d i as e e rp u t 仃a d i t i o n a ls 缸e 锄m e d i a 如n c t i o n 锄dn e 面b l e d e v e l o p m e n te n v 曲眦l e n tt o g 甜呛r ，f o re d u c a t i o nc r e a t e da n dp r o v i d e dc r e a t i v e ，硫e r a c t i v e i n e d i 啪a p p l i c a t i o n t kn 咖o r ks n l d yw h i c hb a s e0 n l ef m s h a saf e wc l l a 删池r i s t i c s 鹪 f o l l o w s ：s 砌e n t - c e n t e r e da c t i v i t i e s ，f a c i l i t a t i o n 孤dn l o d e l i i l g ，p r o b l e m - b a s e dl e 戤工i i n g ， p r o v i i i i i l gt i l n e l ya i l dm e a i l i n g m lf e e d b a c k ，e 幽咄s n l d e n t si i l t e r a c tw i m e 2 u c h0 l e r t 1 l i st h c s i s 池sa t c u r r e n t l y 廿1 ep r a c t i c a l 埘i i l s t a n c 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dv i d e oc 胁r o o m ，c 伽叩l e t c l ym e e ta d e m a n do fc o m m u n i o n i l ln i 加f kc o u r s et h r o u 曲s y n c l u 的i l o u sa i l da s y n c h r o n ( m s k e yw o r d s ：w - e b - b 勰e dt e a c b i n g ；f m s ；i h c hm e d i a 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得 的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了 明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：日期：2 1 1 曼：兰墨 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东 北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、 汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学位论文全文数据库 ( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全文数据库( 中国科学 技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 日期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名：丝2 逸 b沪 。 日期：坦丛! ! 望 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 第一章概述帚一旱懒硷 一、当前网络教育中存在的问题 网络教学是一个在教师的组织、导引和帮助下，以学生为活动主体，在充满趣味性、 生活性的情景里运用网络资源进行主动探究，获取、分析和处理信息，并形成自己的创 造性的探究结果的过程。 网络教学分为同步、异步两种教学模式。目前网络远程教学由于受到网络带宽的限 制，多采用异步教学模式，也就是采用w e b 浏览技术，教师先将多媒体课件放到服务器 上，用户需要时将其下载到本地计算机再进行播放。这种模式下学生可以在任何自己认 为适当的时间学习，由于牺牲了授课的实时交互性，师生之间基本上没有直接交流，使 得教学的生动性大打折扣。由于受网络带宽和多媒体占用存储空间大的影响，目前大部 分教育网站采用的网页异步教学形式主要以文本、图片为主，偶尔插入小段二维动画和 声音媒体提供教材、讲义、练习等内容，有成本小、制作快、存储容量小等优势，但从 本质上说，这种网页教学只是简单的将教学内容由书面形式改为电子形式，不能达到生 动有趣的教学效果。另外多媒体信息的数据量大，在目前网络接入速度较低的情况下需 要很长的时间将课件下载到本地计算机，并且需要占用大量硬盘存储空间，给用户带来 很大不便。 心理学实践表明，人在接受信息时仅使用视觉能记忆2 5 ，而同时兼用听觉和视觉 感受器官能记忆6 5 ，视觉、听觉等多种器官参加活动能有效地提高记忆效率。因此我 们不难看出，只有集音频、视频、协同操作、应用共享、文字交流与一体的多方位互动 教学，才能够真正高效的实现师生之间的教学互动。设计一个理想的网络教学模式就是 让每个学生都能感受“面对面方式的同步教学，可以和同组人员协作学习，也可以和 老师实时沟通。这种模式要求教师授课场景、授课文字、图片、动画等内容都要实时通 过网络传向单机，学生的1 司题和意见也将实时传递给远方的教师，这需要大量的声音、 视频数据的编码、传输，在现实的网络带宽和技术支持下很难完成，需要一种新的技术 富媒体技术的支持。 富媒体是础c hm e d i a 的中文翻译，它并不是一种具体的互联网媒体形式，而是指具 有动画、声音、视频和交互性的信息传播方法，包含下列常见的形式之一或者几种的组 合：流媒体、声音、f l a s h 、以及j a v a 、j a v a s c r ：吐、d h n l 等程序设计语言。富媒体可 应用于各种网络服务中，如网站设计、电子邮件、弹出式广告、插播式广告等。富媒体 其实是建立在多媒体基础上的一项新技术，与多媒体技术最大的不同在于，多媒体的应 东北师范大学硕士学位论文 用一般没有交互性，而富媒体却增加了交互性概念。 二、在网络教育系统中应用f m s 的必要性 网络教育系统中需要有一种技术将文字、声音、图像、视频等多种元素结合起来， 并能够实现师生间的交互，基于f m s 的富媒体技术是最好的选择。基于f m s 的富媒体技 术以f m s 为流媒体服务器，以f l v 为视频传输格式，两者的组合打造出全新的网络教育 系统。 f m s 是a d o b e ( m a c r o m e d i a ) 公司推出的开发流媒体的服务器软件，1 0 版命名为 f 1 a s hc o 姗u n i c a t i o ns e r v e r ，2 0 版更名为f 1 a s hm e d i as e r v e r 。f m s 作为流媒体服 务器将传统的流媒体功能与灵活的开发环境结合起来，为教育行业创建和提供创新的、 交互式富媒体应用。 1 f m s 与其他流媒体服务器相比的优势 f m s 和其他流媒体服务器有着显著的区别，f m s 也是一个流媒体服务器，但是它的 互动性显然是其它的流媒体服务器所不及的，它不但可以有效的处理影音数据( 包括实 时影音数据) ，而且，可以进行文本数据的实时通讯，更加有利的是它可以将这种流媒 体能力和其它的应用程序服务器集成在一起，从而可以创建功能强大的富媒体应用程 序，这就是互联网的明天。 f m s 与传统的媒体平台相比具有的优势： 通过无所不在的f 1 a s hp l a y e r 实现跨平台和浏览器的一致性； 无缝集成到播放器中的网站上，并保留该网站的外观和品牌； 进行深入的交互式体验。 2 f l v 视频格式的优势 目前在国际互联网上使用较多的流式视频格式主要有以下三种：r e a l n e t w o r k s 公司 的r e a l m e d i a 、a p p l e 公司的q u i c k t i m e 以及m i c r o s o f t 公司的m i c r o s o f t m e d i a 。f l a s h 的f l v 视频格式是继这三大格式之后的种流媒体视频格式。虽然起步较晚，但f 1 a s h 的f l v 视频格式凭借其自身优势，现已成为互联网上非常流行的流媒体格式。 f l v 流媒体格式是随着f 1 a s hm x 的推出而发展而来的一种新兴的视频格式。f l v 是 在s o r e n s o n 公司的压缩算法的基础上开发出来的。它利用了网页上广泛使用的f 1 a s h p l a y e r 平台，将视频整合到f l a s h 动画中。也就是说，网站的访问者只要能看f l a s h 动画，自然也能看f l v 格式视频，而无需再额外安装其它视频插件，f l v 视频的使用给 视频传播带来了极大便利。f l v 文件体积小巧，清晰的f l v 视频1 分钟在l m b 左右，一 部电影在1 0 0 船左右，是普通视频文件体积的1 3 。再加上c p u 占有率低、视频质量良 好等特点使其在网络上盛行，目前网上的几家著名视频共享网站均采用f l v 格式文件提 2 东北师范大学硕士学位论文 供视频，就充分证明了这一点。 基于以上的原因，本系统应用f m s 相关技术来构建网络教育系统。 三、国内外网络教育中f m s 应用现状 2 1 世纪是知识和信息高度膨胀的时代，互联网带给整个社会前所未有的变革，全面 改变着人类的生存状态。网络教育作为一种新兴的现代教育方式得到了快速的发展，世 界各国对网络教育都给予了前所未有的关注，在1 9 9 9 年网络教育市场为1 7 亿美元，而 到2 0 0 4 年为2 3 1 亿美元，平均增长率( 复合增长率) 为6 6 ，呈现了高速的增长速。 对网络教育高度的关注和资金大量的投入，使的最新的信息技术及多媒体技术能够在第 一时间应用到网络教育当中，f m s 作为出色的流媒体器也不例外，在国内外都得到了很 好的应用，a d o b e 公司的官方网站上就列举了很多的应用案例。 ( 一) 国外f m s 应用现状 1 密西根州立大学位于美国中北部密西根州的东兰辛市，是美国最大的州立大学 之一。该大学有学生4 5 ，0 0 0 多名，将近4 ，5 0 0 位教学人员和服务人员。它开设的专业 学科超过2 0 0 门，而且拥有广泛多样的研究中心和实验室。大学的认知灵活性实验室， 在r a n ds p i r o 教授指导下，探究计算机和多媒体如何能在复杂的领域中支援学习。 s p i r o 是认知灵活理论的创始人，他认为：在学习复杂问题的认知过程中，通过网络计 算机技术和数字多媒体能够有效地支持多方面现象。以计算机为基础的教学方式和教学 设计能够促进困难问题的解决，但是更重要的观点以及适合应用学科发展的是能用来理 解”凌乱的”真实世界情况。 布莱恩柯林斯是密西根州立大学的博士和实验室的成员，想要把s p i r o 教授的想法 应用到他自己最热爱的学科：历史。身为一位前历史老师，他知道直接的传统讲述的教 学方法经常让学生对复杂的事情失去鉴别能力，而且当把历史的理解应用到现实的情况 时会措手不及。 一天，他在观看美国政治活动的广告记录片时，他想出了一个主意用 活动广告作为美国历史教学中一个积极吸引学生的方法。“我了解活动广告会是一个很 棒的入口让小孩了解历史的情境 柯林斯说。 布莱恩柯林斯和他的同事为了和其他美国历史老师和学生分享多媒体学习资源创 建了一个网站。他们需要将影片剪辑会无缝地嵌入任何的浏览器，而且没有大的用户端 下载。规模巨大的视频和静态内容的库需要数据库驱动和容易维护。系统必须被很容易 地修改并且可以扩展使用在多种内容的区域。在评估一些解决方案之后，他们认为使用 f l a s h 是完美的方案，同时选择f l a s hc o 咖u n i c a t i o n ss e r v e r 作为部署网络上的声 。2 0 0 6 年中国网络教育行业分析及投资咨询报告( 上下卷) 圆f l a s hm e d i as e r v e r2 ( 官方简称f m s 2 ) 前身是f l a s hc o 衄u n i c a t i o ns e r v e r 。 3 东北师范大学硕士学位论文 音和视频的应用程序的服务器平台。目前该站点正在为全世界的k 一1 6 教室提供美国历 史、政治学、英语作为第二语言的美国研究方面的教学。该站点使用富数字媒体帮助学 习者拉近事件之同的联系是其最大的特点。 2 在加拿大圭尔夫大学由于夏天工作的压力和提前到达校园的费用问题，近几年 来学生参与的校园介绍活动已经减少。同时，学生数量正在增加。学生生活需要有创造 力的解决办法使他们能够迅速融入到大学的迷人和严格的环境当中，不必付出他们在校 园里的几个星期时间作为代价。4 0 0 0 位新同学需要每周和他们的导师交流但不必走进校 园，学生需要通过一个媒介形成和其他同学互动支持的关系，采取他们很舒服而且习惯 的方式。 圭尔夫的大学以号称“加拿大中最友好的校园而自豪，所以他们决定使用新的技 术创建一个适合1 7 和1 8 岁年龄阶段的网站，上面的论坛使一年级的学生之间可以交流， 他们也想在网站上欢迎新同学，使他们有在家的感觉，而且包含他们快速地适应学生生 活的信息。信息技术人员为建立网站，对可行性的技术平台解决方案做了深入的一些研 究，最后认为应用m a c r o m e d i af l a s hc o 肿u n ic a ti o ns e r v e r 来解决聊天和视频是最有 可行性的。 经过专家的多方努力，在开学之前，搭建完成了该网站，而且超出了学校的预期。 实况或者录制的演讲者的视频把4 0 0 0 多名新同学当作来宾带领他们进行虚拟的校园旅 行，在不定的时间学校的互助组和学生之间进行一个小时左右的互动交流，使学生很快 就能熟悉学校和学习的情况。令人兴奋的是网上的社区里到处可见学生之间建立的友谊， 展现出期待的大学生活以及学习有价值的信息地方。 ( 二) 国内f m s 应用现状 1 在香港，非典期间当局为百万学生的健康着想，决定所有大、中、小学及幼稚 园停课十天，以免病毒在各学校蔓延。为避免广大学生在停课期间浪费时间，严重影响 教学进度，香港浸会大学，在教育学系系主任冯治华博士的策划下，立即做出行动，联 络各技术支持机构包括m a c r o m e d i ah o n gk o n gl t d ，推行“停课不停学”计划，让学 生在停课期间，仍可以通过一个免费的“网上综合教学平台 ( v i r t u a li n t e g r a t e d t e a c h i n ga n dl e a r n i n ge n v i r o n m e n t ，v i t l e ) 在网上教室上课。 “v i t l e 网上教室” 在冯博士的领导下经过几个月的发展，成功的在3 月3 1 日正式启用。香港浸会大学欢 迎中小学及其他教学机构申请采用，让更多学生受惠。 “网上综合教学平台”包含两个最主要的组件：支持前台制作的m a c r o m e d i a s t u d i om ) 【及后台中可大幅改善音效与视频功能的m a c r o m e d l af 1 a s hc o 姗u n i c a t i o n s e r v e rm x1 5 。其中m a c r o m e d i a 为支持该项计划，美国总部授权负责单位率先使用 m a c r o m e d i af l a s hc o 衄u n i c a t i o ns e r v e r m x1 5 ，成为全球第一个成功发布的个案， 4 东北师范大学硕士学位论文 师生均可优先体验流畅的即时网上互动功能。 在“网上教室 ，老师可以同平时授课一样，通过视频摄录与同学“见面”，并使 用电子白板等进行课程讲解完成授课。充分体现了网上教室的互动性。而应届考生也可 以借此机会，向网上的导师发问，解决疑难，同时分享老师的讲解和考试心得。v i t l e 这 个平台可以支持大量使用者同时进行信息传递，更能容纳庞大的视频和音频。在本次 “停课不停学”的计划中，大量师生即时对答，并通过摄像头进行授课及相互的教案交 流，网上教室依然运行顺畅无阻。 2 东北财经大学网络教育学院网络课程制作团队包括课件策划、视频录制、课件 合成、技术开发支持、美工动画等岗位，共有1 3 人从事课件制作工作。不断创新是这支 队伍的特点，课件开发制作经历了几个阶段，2 0 0 2 二2 0 0 4 年采用当时比较先进的微软的 流媒体技术制作课件，2 0 0 5 2 0 0 6 年探索采用了f l a s h 流媒体技术更加灵活稳定，2 0 0 7 年 正在开发基于f l e x 技术的流媒体课件。课件制作的基本思想是，技术上先进适用，界面 灵活友好。截止到2 0 0 7 年7 月累计制作课件1 2 5 门，其中使用微软流媒体技术制作的 1 0 5 门，f l a s h 技术的1 8 门，f l e x 技术的2 门。形成了一整套课件开发制作的规范，保障 课件制作质量，其中基础会计被评为辽宁省精品课程。 在2 0 0 7 年度网络教育精品课程工程经济学中大胆采用问世不久的先进的f l e x 技术开发课件，使用f l a s hm e d i as e r v e r 传输流媒体，具备了弛系统的特色：切换界 面及人机交互时，页面无刷新，即时更新页面；界面友好，在界面切换、数据过滤筛选 时实现了平滑过渡；自动判题，进行错误分析，减轻教师压力，使学生能精确掌握自己 的学习状况；即时存储、反映学生学习情况，提高学习兴趣；教师的视频及音频不用下 载，直接搜索定位，减少下载压力，定位更方便、快捷；使用1 1 l 存储数据，课件制作 及更新简单、方便。 他们以f l e x 技术和f l 嬲hm e d i as e n ，e r 服务器为基础实现实时动感的学习模式；提 高网络教学的教学效果，调动了网络学员学习的积极性、主动性，增强学习的趣味性， 实时动态反馈学生的学习进度和学习效果，打造出r l 时代的网络教学精品课程。 四、本文的研究意义 f m s 能够为网络教育创建广泛的媒体体验，包括视频点播、实时w e b 事件广播、m p 3 流以及富媒体通信应用( 视频博客、视频消息和多媒体聊天环境) ，从而使您按照自己的 方式进行学习和交流。 本文将利用f m s 的特点，创建一个基于视频技术的网络教学系统。和国内外同类系 统相比，具有以下几个特点： 从课程的学习到师生间的交流都会采用直观的视频媒体形式。 东北师范大学硕士学位论文 课程视频的内容可以无限扩展，不受学科门类的限制。 学生学习过程可以进行视频注释，有利于复习强化。 采用同步和异步相结合的视频交流手段，互动环节覆盖课内课外。 该系统将学习重新塑造为双向过程。学习者可以有丰富的工具和信息源用来创造自 己的学习路径，而不是以线性序列方式提供内容、信息或知识。导师或机构通过强调知 识生态系统，仍然可以确保获取关键的学习元素，为学习者提供知识建构的体验。提供 从多种视角进行观察；学习过程的自控；真实的任务情境；信息多种模式呈现以及主动 建构知识的过程等观点，丰富了课件的设计思想。由于流式视频及交互性等特点比起其 他的网络教学系统能给学习者提供更强的刺激，从而获得更好的学习效果。 6 东北师范大学硕士学位论文 第二章网络教育应用f m s 的理论基础及相关技术 一、网络教育中应用f m s 的理论基础 ( 一) 行为主义理论与基于l l m s 的网络教育系统 1 行为主义理论 行为主义学习理论认为，人类的思维是与外界环境相互作用的结果，即“刺激 反应”，刺激和反应之间的联结叫做强化。认为通过对环境的“操作 和对行为的“积 极强化”，任何行为都能被创造、设计、塑造和改变。在教学中，对学生理想的行为要 给予表彰和鼓励，还要尽量少采取惩罚的消极强化手段，只有强化j 下确的“反应”，消 退错误的“反应”，才能取得预期的效果。行为主义学习理论把“强化 看作是程序教 学的核心，认为只有通过强化，才能形成最佳的学习环境，才能增强学生的学习动力。 行为主义学习理论认为，只有将教学内容分解为一系列小的教学单元，在强化的帮 助下对教学单元的内容进行学习，才能使强化的频率被最大限度地提高，将出错带来的 消极反应降低到最小限度。在斯金纳条件反射实验的基础上，根据刺激( 提问) 反 应( 回答) 强化( 确认) 的原理，制订了程序教学的基本原则： ( 1 ) 小步子原则。即把学习内容按其内在逻辑关系分割成许多细小的单元，分割 后的小单元按一定的逻辑关系排列起来，形成程序化教材或课件。学生的学习是由浅人 深、由易到难、循序渐进地进行，这种学习方式称为小步子学习原则。小步子学习原则 要求对学习内容分割适当，对单元划分的大小要由具体的教学内容和教学任务来确定 ( 不是步子分割得越小越好，否则容易使学生厌倦，也不利于学生从整体上认识事物) 。 ( 2 ) 积极反应原则。斯金纳认为，传统教学主要是教师传授知识，学生被动地接 受知识，很少有机会对教师提出的每个问题都做出反应。要改变这种消极的学习，就要 求对每一单元的学习内容，都让学生做出积极反应。使学生通过选择、填空和输入答案 等方式做出反应，以保持积极的学习动机。 ( 3 ) 及时强化原则。当学生做出反应后，必须使他们知道其反应是否正确。要求 对学生的反应给予“及时强化 或“及时确认”，特别要注意对学生所做出的正确反应 给予及时强化，以提高其操作能力。 ( 4 ) 自定步调原则。在传统教学中学习的进度是一致的，这极大地限制了学生的 自由发展。而为了让每个学生都能自由发展，必须由他们根据自己的特点自定学习进度 和速度。学生在以适宜速度进行学习的同时，通过不停地强化得到了进一步学习的内动 力。 7 东北师范大学硕士学位论文 ( 5 ) 低错误率原则。在教学中应由浅人深，由已知到未知，使学生每次都尽可能 做出正确反应，将学习的错误率降到最低限度，提高学习效率。 上述五项原则对教学设计也有重要的指导意义。 2 行为主义学习理论指导下的网络教学系统 首先，基于f m s 的网络教学系统采用视频教学的手段为学生展现网络课程，由于视 频具有文字无法比拟的优势，能够为学习者提供更加强列的感官刺激，从而使学习内容 能够得到更深刻的强化，从而使学习者获得更好的学习效果。 其次，将f m s 应用到网络教学中，可以提供分类详细及内容简短的教学视频，符合 了“小步子 原则，视频内容由浅人深、由易到难、循序渐进地进行，学生能够达到理 想的学习效果。 最后，f m s 网络教学系统上视频采用网络流式播放方式，并可创建个人注释，学生 可以自由控制播放节奏及播放位置，可以随时随地重复学习与重复复习，与“自定步调 原则相符合，能加强学习和促进记忆，起到了不断强化的作用。 ( 二) 建构主义理论与基于f m s 的网络教育系统 1 建构主义理论 建构主义认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境下，借助 于他人( 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获 得的。由于学习是在一定的情境下借助他人的帮助即通过人际间的协作活动实现的意义 建构过程，因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构 是学习环境的四大要素，或称四大属性。其中情境是与学习主题的基本内容相关和现实 情况基本一致或类似的情景和环境；协作是发生在学习过程中教师与学生之间，学生与 媒体之间，学生与学生之间的平等友好的支援和帮助；会话主要是指在个人自主学习的 基础上，小组成员之间的讨论和商榷；意义建构是学习过程所追求的目标。 “情境 ：学习环境中的情境必须有利于学和所学内容的意义建构。这就对教学设 计提出了新的要求，也就是说，在建构主义学习环境下，教学设计不仅要考虑教学目标 分析，还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题，并把情境创设看作是教学设计 的最重要的内容之一。 “协作 ：协作发生在学习过程的始终。协作对学习资料的搜集与分析、假设的提 出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用。 “会话”：会话是协作过程中不可缺少的环节。学习小组成员之间必须通过会话商 讨如何完成规定的学习任务的计划。协作学习过程也是会话过程，在此过程中，每个学 习者的思维成果为整个学习群体所共享，因此会话是达到意义建构的重要手段之一。 “意义建构”：这是整个学习过程的最终目标。所要建构的意义是指：事物的性质、 8 东北师范大学硕士学位论文 规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前 的学习内容所反映的事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达到较深 刻的理解，也就是当前所学内容的认知结构。 2 建构主义学习理论指导下的网络教学系统 在基于f m s 的网络教育系统中，学生是学习或教学活动的主体，教师的作用是为学 生提供讲课视频和在线指导，学生可以随意地进入各个模块，调用各种资源进行学习和 复习，整个过程完全是一种自主的学习。所以，以学生为中心的学习环境要求操作简单， 使用方便，导航清晰，交互性强。其为学习者提供知识建构的体验；提供从多种视角进 行观察；学习过程的自控；真实的任务情境；信息多种模式呈现以及主动建构知识的过 程等观点。从学习环境的要素来分析： ( 1 ) 建构有利于学习者建构知识的视频情境，即将学习活动放置到相应的职业环 境中，并从多重角度和视角提供学生建构的机会。网络教学可以通过直观的视频模拟来 增加这种机会。 ( 2 ) 通过网络传输的视频及语音方式的交流为学生提供了协作的机会和会话的场 所，跨越了时空上的距离，为学习内容更好的建构提供了可能。 ( 三) 连接主义理论与基于踟s 的网络教育系统 1 连接主义理论 连接主义提出了学习是连接、或是网络形成过程的观点。当学习成为连接形成的过 程( 或网络创建的过程) 时，行动主义、认知主义和建构主义观点中关于学习的缺陷迎 刃而解。 ( 1 ) 什么是网络 网络之美在于其内在的简约。网络要求至少两个元素：节点和连接。节点在其他学 科里有不同的名称( 顶点、元素或实体) ，但无论称谓如何，节点就是任何可以连接到 其他元素的元素。连接是两个节点之间的任何形式的链接。不同的因素影响着节点形成 连接的能力。一旦网络建立，信息流可以从一个领域较容易地流向其他领域。两个节点 之间的联系越强，信息流动得越快。 ( 2 ) 节点类型 事实上我们能够深入了解或经历的任何元素都能成为节点。思想、感觉、与其他人 的互动、新数据和信息都可被看作节点。这些节点的聚合产生了网络。网络可以合并形 成更大的网络( 更大网络上的每一个节点自身也可以是另一些节点的网络) 。比如，社 区就是一个丰富的多人学习网络，这些个人本身就是完整的学习网络。 ( 3 ) 形成连接 连接是网络学习的关键。但并非整个结构中每个连接的分量和影响力都相同。以下 9 东北师范大学硕士学位论文 因素可以增强连接： 动机是一个难以详细描述的概念。 情绪及感受在我们如何看待节点和允许矛盾观点并存上起着很大的作用。 重复是加强连接的好方法。 逻辑是学习过程的基础。 模式化是学习最重要的元素之一。 经验也是网络创建的重要方面。 ，( 4 ) 产生意义 网络中的意义是通过连接的形成和节点编码产生的，然而新节点的出现并不能保证 学习的产生。网络中新节点的增加并不能确保知识的传输或意义转移。节点必须首先被 编码，并与网络中的其他元素建立连接。意义并不只在一个层面被评价。它是复杂的评 估和自反性过程的副产品，该过程反复又凌乱。最佳意义的产生符合系统的一般特性： 开放，适应性，自我组织并具备纠错能力。 2 连接主义学习理论指导下的网络教学系统 这一连接主义观点深刻地影响着我们如何在网络教学中设计和开发学习。当学习行 为被看作是学习者控制的活动时，设计者们需要将关注点转移到培育理想的生态系统以 催生学习。通过认识到学习是一个混乱、模糊、非正式、无秩序的过程，我们需要重新 思考如何设计我们的教育指导。 教学目前主要涵盖在课程和其他信息组织与展示的人工构造之中。抛开这个理论， 网络化模型需要我们减少强调信息展示这一目标，侧重培养学习者驾驭信息的能力( 即 连接主义) 。 f m s 在网络教学中的应用将学习重新塑造为双向过程。学习者可以有丰富的工具和 信息源用来创造自己的学习路径，而不是以线性序列方式提供内容、信息或知识。导师 或机构通过强调知识生态系统，仍然可以确保获取关键的学习元素。链接和关联的建立 则由学生本人来完成。 二、网络教育系统中相关技术 ( 一) 流媒体技术及f m s 介绍 1 流媒体技术 流媒体技术是近几年发展起来的新型视音频多媒体信息传播技术，非常适宜在宽带 网络环境下远程传播教学信息。流媒体在播放时并不下载整个文件，只将开始部分内容 读入本地计算机内存，在计算机中对发送来的数据包进行缓存并使媒体数据正确地输出 到播放器。流媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有些延迟。在经过几秒或 l o 东北师范大学硕士学位论文 几十秒的启动延时后，用户就可以在本地计算机上利用解压缩设备( 也就是播放器) 对 压缩的多媒体文件解压进行播放和观看( 此时多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器 内继续下载到本地计算机内存) 。 与单纯的下载方式相比，。这种对多媒体文件边下载边播入的流式传输方式不仅使启 动延时大幅度地缩短，而且对系统缓存容量的需求也大大降低，极大地减少用户用在等 待的时间。 要进行流媒体传输，其动力来源于提供数据的流媒体服务器，例如r e a ln e t w o r k s 、 a p p l e 、m i c r o s o f t 都为流媒体的传输提供了强大的服务器，本文讨论的f m s 是为f l a s h 视频流式传准备的服务器。 2 f l a s hm e d i as e r v e r 介绍 f m s 服务器是用于用户之间相互通讯的新平台，它集成了f l a s h 多媒体交互的特性， 又添加了实时音频、实时视频和实时数据流等新特色，使用该平台，可以通过网络存储 录制下来的音频、视频，也可以共享数据对象，并且可以将这些音频、视频和共享数据 对象传递给多个客户端，实现实时同步共享。该平台集成了通讯功能和应用程序功能， 它通过f 1 a s hp 1 a y e r ( f l a s hp l a y e r6 或更高) 在客户端提供音频共享、视频共享和 共享数据流。 ( 1 ) f m s 特色 f m s 是一个完全基于软件环境的多媒体实时通讯环境，代表了当前实时通讯领域内 的发展方向，并且其自身也融合了大量的新特色，用于创建下一代通讯应用程序，这些 新特色包括： 提供了一个高效高性能的运行时，该“运行时 不但可以用于执行代码、处理 数据内容，并且还可以进行通讯。 将内容、通讯功能和应用程序界面集成进一个通用环境，这个通用环境就是 f 1 a s hp 1 a y e r ，通过强大且分布广泛的f 1 a s hp l a y e r ，使得通过f m s 进行通讯变得更加 便利。 为交互性提供了强大、高扩展性的对象模型。在为f m s 开发f 1 a s h 通讯应用程 序的过程中，f m s 具有无处不在的面向对象开发的特点。 建立了一个高效的组件架构模型，使用该组件架构模型可以创建高效的f l a s h 通讯组件，而使用组件和其它的可重用模块，可以快速的开发基于f m s 的通讯应用程序。 允许使用应用程序服务器提供的w e b 服务和数据服务，从而可以和其它的应用 服务器技术结合起来以创建功能更强大、更完整的富媒体应用程序。 可以识别那些处于连接状态和处于未连接状态的客户端，以降低网络负载。 可以将通讯应用程序客户端轻松的部署在多个平台和设备上，因为f l a s h p l a y e r 在网络中得到了广泛的使用。 东北师范大学硕士学位论文 ( 2 ) f m s 应用体系结构 f m s 的功能平台由两部分组成：服务器提供通讯方式；f l a s h 影片应用程序( s w f 文件) 提供终端用户界面，实现模式如图2 1 所示。可以使用f l a s h 创作工具作为丌发 环境创建f 1 a s h 影片应用程序，该影片应用程序使用f m s 提供的服务“( 也就是位于f m s 上的f l a s h 通讯应用程序) 。也丁以编写服务端脚本为通讯应用程序添加新的功能，使 用服务端脚本可以更灵活的控制其享状态信息，并且可以作为一个负载平衡器调节多用 户之间的实时交互。 f 一每一 图2 1f m s 的应用架构 f m s 可以用来实现在f l a s h 影片应用程序之间的实时通讯，这种实时通讯可以足一 对一、一对多、多对一或者是多对多。值得特别注意的是，f m s 使用实时通讯协议( r t m p ) ， r 1 1 m p 是一种未加密的t c p 工p 协议，专门设计用来高速传送音频、视频和数据信息。 使用f m s 可以捕获( 甚至录制) 用户客户端的视频和音频流。信息通过l ? m s 使用 r e a l - t i m em e s s a g i n gp r o l o c o l ( r t m p ) 协议被传递到客户端( 用，、计算机上的f 1 a s h p l a y c r ) 。当个f a s h 影 应用程序要使用i ? m s 时，f l a s hp 1 a y e r 就连接到服务器， 这样就在客，- 端f l a s hp 1 a y e r 和f m s 之间提供了往复的源源不断的信息流，称为 n e l w ( ) r ks t r c a m ( 网络流) 。其他的用户也町以f r 4 时连接到相同的f m s 接收信息、更新 数掘以及音频和视频，这些都是“网络流”。 ( 二) f l a s h 相关知识 1 f l a s h 简介 m a c r o m e d jaf l a s h ，简称为f 1 a s h ，现称为a d o b ef l a s h ，是美国m a c r o m e d i a 公司 所设计的。种二维动i m i 软件。通常包括m a c r o m e d i af l a s h ，用于设计和编辑f a s h 文档， 以及a d o b of l a s hp 1 a y e r ，用于播放f 1 a s h 文档。 ( 1 ) f a s h 特性 被大量应用于因特网网页的矢量动画文件格式。使用向量运算( v e c t o r ( ；r a p h i c s ) 的方式，产生卜h 来的影片占用存储空间较小。使用i ? l a s h 创作出的影片有自己的特殊 文件格式( s w f ) ，该公司声称全世界9 7 的网络浏览器都内建f a s h 播放器( f a s h p l a y e r ) ，各种播放器占有率如图2 2 所示。 东北师范大学硕士学位论文 m e r n e t 用户的百分比 苎垡丝苎堑! 垡塑塑j 8 4 3 謦罄塑墓箧6 t 1 脯淞i o 删峙删a v v l n a 口瞄口u 1 0 k i 卿硷h 甚崔 产i 拍h 秘a 弹f确e 盘矗p l 印e r朔a ，碧fp l a 3 ，e f 图2 2 各种播放器占有率 ( 2 ) f 1 a s h 相关的主要文件格式 s w f ：这是一个完整的影片档，无法被编辑。这种格式的动画图像能够用比较小的 体积来表现丰富的多媒体形式。在图像的传输方面，不必等到文件全部下载才能观看， 而是可以边下载边看，因此特别适合网络传输，特别是在传输速率不佳的情况下，也能 取得较好的效果。s w f 动画是其于矢量技术制作的，因此不管将画面放大多少倍，画面 不会因此而有任何损害。 f l a ：f l a s h 的原始档，是在f 1 a s h 中使用的主要文件，其中包含f l a s h 文档的基本 媒体、时间轴和脚本信息，只能用m a c r o m e d i af l a s h 打开编辑。 a s ：也称为a c t i o n s c r i p t ，是一种程序语言的简单文字格式。f 队档案能够直接包 含a c t i o n s c r i p t ，但是也可以把它存成a s 档做为外部链接档案( 如定义a c t i o n s c r i p t 类则必须写在a s 文件里，再通过i m p o r t 加入类) ，以方便共同工作和更进阶的程序修改。 f l v ：是f l a s hv i d e o 的简称，f l v 流媒体格式是一种新的视频格式，由于它形成的 文件极小、加载速度极快，使得网络观看视频文件成为可能，它的出现有效地解决了视 频文件导入f 1 a s h 后，使导出的s w f 文件