（教育技术学专业论文）基于web的即时网络教学平台的设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼鼍i m li ii ii mm _i 皇量量曼曼曼曼曼曼曼曼曼舅曼曼曼皇曼! 曼曼曼曼曼曼曼舅曼曼曼曼曼曼曼曼量 手两要 随着i n t e r n e t 技术的发展，传统的教学摆脱了课堂教学的模式而推出了网络教学。 网络教学平台是目前比较流行的教学方式，它立足于w e b ，使学生可以更加容易地获 取到各种教学资源。 本文在传统的网络教学基础上，提出了基于w e b 的即时网络教学平台，在以下几 个方面展开了研究和开发工作：研究了网络教学平台的发展现状，分析现有网络教学 平台的不足。分析教学系统设计的基本要素，提出一个适用于w e b 即时网络教学平台 的教学流程业务模型。根据业务模型提出平台的功能和架构，设计并实现了即时教学 和辅助教学模块。以一个具体的应用实例展示网络教学平台的运行过程。 其中，即时交流为教师和学生提供了一个交流对话的平台，学生可以提出学习中 遇到的问题，教师可以即时做出解答和反馈；流媒体广播可以作为教师教学的一个非 常重要的功能，将教师的图形和声音即时地展现给学生；电子白板功能是网络即时教 学的非常重要有效的补充手段。这三个功能的核心是“即时通信”，本文分别采用了f l e x 和f m s 、e x t j s 和p u s h l e t 进行设计和实现。 辅助教学是将教学设计的过程在网络教学平台中实现了出来，在多个步骤提供相 关的教学模式、策略的数据支持，为教学设计提供帮助。 关键词：即时；网络教学平台；f m s ；f l e x ：e x t j s ；p u s h l e t 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e tt e c h n o l o g y , t r a d i t i o n a le d u c a t i o nm o d e l sh a v e g o tr i do ft h em o d e lo fc l a s sl e a r n i n ga n dh a v eb e c o m ei n t e r e s t e di ne - l e a r n i n g e l e a r n i n gi s ap o p u l a rw a yf o rt e a c h i n ga n dl e a r n i n g i tp r o v i d e sap l a t f o r ma n di sb a s e do nw e b ，f r o m w h i c hs t u d e n t sc a ng e tv a r i o u sk i n d so fe d u c a t i o n a lr e s o u r c e b a s e do nt h et r a d i t i o n a le d u c a t i o nm o d e l s ，t h er e a lt i m et e a c h i n gp l a t f o r mo nw e bi s b r o u g h tf o r w a r d s o m ei m p o r t a n tp o i n t sw e r er e s e a r c h e da n di m p l e m e n t e d ：b yt h eb a s i c c o n s t i t u e n t so fi n s t r u c t i o n a ls y s t e md e s i g n ，ab u s i n e s sm o d e lw h i c hc a nb e u s e do n r e a l - t i m et e a c h i n gp l a t f o r mw a si n f e r r e d t h ea r c h i t e c t u r ea n df u n c t i o n sa r eo b t a i n e db y t h em o d e l ，a n dt h e nr e a l - t i m et e a c h i n gf u n c t i o na n ds u p p o r tt e a c h i n gi si m p l e m e n t e d a l i v i n ge x a m p l eh a dr u no nt h ep l a t f o r mt os h o wt h er u n n i n gp r o c e s so f t h ep l a t f o r m r e a lt i m ec o m m u n i c a t i o nf u n c t i o nc a ns u p p l yar e a lt i m et e x tp l a t f o r m , i nw h i c h s t u d e n t sc a na s kq u e s t i o n sa b o u tt h ec l a s so ro t h e r s ，a n dt e a c h e r sc a r lg i v et h ea n s w e ro r f e e d b a c ki nt i m e s t r e a mb r o a d c a s t i n gc a nb ea l li m p o r t a n tm e t h o d ，w h i c hs h o w st h ev i d e o a n da u d i os t r e a mt os t u d e n t s w h i t eb o a r di sa l la d d i t i o n a lm e t h o df o rt e a c h i n g ，i tm a k e s t e a c h i n gm o r ee f f e c t i v e l y t h ec o r eo f t h r e ef u n c t i o n si sr e a l t i m e b e s i d e s ，f l e xa n df m s 、 e x t j sa n dp u s h l e ta r ea d o p t e dt oi m p l e m e n tr e a l t i m ec o m m u n i c a t i o n s u p p o r tt e a c h i n gi m p l e m e n t st h ep r o c e d u r eo ft e a c h i n gd e s i g no nt h ew e bt e a c h i n g p l a t f o r m ，a n ds u p p l i e sd a t aa b o u tt e a c h i n gp a a e m so ns o m es t e p sw h i c hc a nb et r e a t e da s h e l pf o rt e a c h i n gd e s i g n k e yw o r d s ：r e a lt i m e ；w e bt e a c h i n gp l a t f o r m ；f m s ；f l e x ；e x t j s ；p u s h l e t 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密彭使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“v ”) 学位论文作者签名：黼 同期：p w 指导老师签名： 同期z 口f ，汐7 髟 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1 分析了网络教学平台的发展现状，介绍了网络教学平台的开发背景。 2 通过对现有的具有代表意义的网络教学平台的分析，提出了开发基于w e b 的即 时网络教学平台的意义和目标。 3 在网络教学平台中实现了传统教学设计的流程步骤，并在多个步骤中提供了教 学模式和策略介绍以供参考。 4 提出了组成即时网络教学平台的三个核心功能：即时交流、流媒体广播、电子 白板的实现方案。 5 针对提出的实现方案利用富客户端技术进行了验证性的实现，并分析了其优势 与不足。 6 以一个具体的教学应用实例展示即时网络教学平台的运行过程。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名：7 岛爹留 日期：冲石y 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 即时网络教学平台开发的背景 随着近1 0 年来网络技术的爆发式发展，网络已经被利用到了人们工作、生活、学 习的方方面面。同时，网络教学在教育现代化建设中也发挥着越来越重要的作用。网 络教学摆脱了传统的校园教学模式在空间上的限制，以灵活多变的方式，创建一个虚 拟的学习环境，使学习者基本上可以在任意时间、任意地点进行学习。所以，网络教 学适应了现代社会对于教学方法的需求，是现代教育技术的一个重要发展方向。 网络教学相比于传统教学有几个优势： 第一实现教育资源的共享。 我国教育资源匮乏，而且分布极不平衡。通过各院校教学网络的互联，可以帮助教 学薄弱的学校，达到教育资源在一定程度上的共享，打破教育赘源不平衡的局面，以 较快的速度扩大教学规模。一个社会只有开放，与外界不断交换物质、能量、信息才 能进步与发展【1 j 。 第二提供个性化学习。 传统的校园式教学是采用统一教学的模式，采用同样的教育方式进行教学，教师 需要面对多个处于不同知识水平和学习能力的学习者，无法进行针对式的教学，难于 因材施教。而通过网络教学，学习者可以根据自身的教育水平和学习能力，选择适合 自己的课程知识，进行个性化学习提高，教师可以根据学习者的反馈进行针对辅导。 这样，学习者的主观能动性能够得到充分发挥，达到个性化学习的目的。 第三提供交互平台。 通过互联网，可以将文字、图片、视频、音频等多媒体教学资源提供给学习者自 主选择，而同时，学习者可以通过多种方式交流方式与教师交流学习进度和学习疑难 问题，在时间和空间上限制较小。可以说，网络教学为学习者和教师提供了一个统一 的交互式平台。 以网络为载体的远程教育相比传统的教学思想和理论有了几个重大的变革：一是 以教师和教学为中心向以学生和学习为中心的改变；二是以单纯追求知识向以提高自 身综合素质和能力的转变；三是从机械、被动的学习向研究型、效益型和灵活性主动 学习的转变；四是教学资源从单的平面媒体向立方体的多种媒体的转变；五是由班 级教学向个别化自主学习的转变；六是教学管理从功利性管理向全过程学习管理的转 变。所有的这些转变都充分体现了网络远程教学的新理念【2 】。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 国内外网络教学平台的发展现状 在发达国家很多大学里，网络辅助教学己经成为大学老师、学生不可缺少的手段。 在美国，越来越多的人选择半工半读或在职学习的方式，他们中的许多人作不定时， 经常外出。而网络教学突破了时间、地点的限制，满足了这些人的学习要求。特别是 因特网和多媒体两大技术的结合满足了网络教育的需求。而政府也十分重视现代信息 技术在教育中的应用，利用因特网的非同步教学、双向交互式的视频教学和单向式预 录视频教学等技术，积极推进网络教育的发展。现有三百五十多所大学和学院提供函 授和因特网教育的远程学习学位，基本覆盖了美国高校的所有专业和学科。截至2 0 0 2 年，美国通过网络教学获得高等教育学位的学生大约占全国高等学校在校生人数的 8 。 英国也是较早开展网络教育的国家，而且英国利物浦大学等大学正积极开拓中国 的教育市场，它们提供的信息技术理学硕士学位和工商管理硕士学课程，使学生可以 通过在线方式获得学位。网络教学已成为经济合作与发展组织( o e c d ) 国家高等教育体 系的重要组成部分。根据o e c d 的研究，1 9 9 5 叫0 0 4 年，全世界网络教学的市场规 模以4 5 的增幅扩大。因此他们不仅在本国积极开展网络辅助教学，而且通过互联网 占领了更多的国际高等教育市场份额【3 】。 我国的远程教育技术也进入了以网络为基础的新阶段。在基础教育方面，近年来 各地自发地涌现出一大批中小学教育网校；在高等教育方面，教育部己经批准6 8 所重 点高校开办网络远程教育；在成人教育方面，我国各地原有的远程教育系统正在向网 络转移，形成了以原有的覆盖全国的电大教育系统为基础，多种教学媒体共存的天网、 地网、人网三网合一的现代远程教育的新格局。同时，很多高校以自身的网络课程为 依托，建立了自己的网络教学平台1 4 。 目前，国内外已出现了一些网络教学平台的产品： 国外的w 曲c t 是一套完全基于w e b 浏览器的网络教学课件开发和管理系统，它 可以用于开发完全w e b b a s e d 的课程，也可以用于将现有的课程内容在网上发布。 l e a n i n gs p a c e 由i b ml o t u s 公司开发，是一套建立于群件系统d o m i n o 之上的集学习 环境、课程开发和课程管理为一体的交互式网上教学系统，具有基本的交互功能，如 在线聊天、讨论组等，以及简单的课程开发功能。 国内的t c l 网络教育平台( t c lo p e n e d up l a t f o r m ) 是为支持大规模的网络教育开 发的教学支撑环境。其功能结构体系由教学支持系统、服务补充系统、教学资源管理 系统等五个部分组成。此外，还有基于j 2 e e 分布式应用程序构架和i m s 等国际网络 教育技术规范的开放式网络教育软件平台产品安博网络教育平台【5 】。 多个网络教学平台产品各具特色，都在一定程度上达到了网络教学的目的。但总 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 的来说，大部分产品或多或少地存在一些问趔6 】： ( 1 ) 有些网络教学产品提供了比较多的功能，但是一般是作为独立的软件存在，需 要用户进行客户端的安装，在操作的易用性上面有所不足。 ( 2 ) 目前，国内不少的网络教学平台虽然提供了多种媒体的教学资源，但一般还是 采用w e b 和网页的方式。这种静态网页的方式在交互性上面存在严重的不足，学习者 与教师之间只能通过e m a i l 或留言的方式进行交流，无法进行学习效果的即时反馈与 疑难解答。 ( 3 ) 在很多具有视频、音频的网络教学环境中，用户都是采用文件点播的方式对服 务器进行访问，不能做到教学的现场直播。部分即使能做到直播，但是往往存在较大 的延时现象；而且目前的网络实时教学系统基本上是单向的，在视频教学过程中，学 员与教师之间无法实现交互【7 1 。 1 3 即时网络平台设计的意义和目标 目前，在我国现代远程教学主要有两种方式，一种是通过专线传输的多媒体演播 室同步教学；另外一种是通过w e b 浏览器进行的学生自主控制的异步网上学习模式。 网络同步教学方式基本上是沿袭传统的教师为主体教学模式，只是增加了支持学生与 教师通过电子邮件质疑、答疑、交作业等功能；网络异步教学模式则没有任何教学控 制，除了注册用户可以下载一些学习辅导材料外，学生学习无异于自由浏览，是一种 松散耦合的网络教学系统【8 】。 传统的网络教学方式已经不能满足需要，很难提升学生对于网络学习的兴趣。因 为参加网络远程教育的学生大多喜欢非传统的学习方式，而且这种学生的数量越来越 多。研究者必须找到一种新的方式来改变这些学生对于学习兴趣的持久性【9 j 。 随着i n t e m e t 和教育技术的发展，基于w e b 的网络教学平台能够得到更加广泛的 应用。同时，流媒体技术的诞生与发展，为即时网络教学提供了更好的技术支持。将 流媒体技术应用到网络教学中，能够更好地辅助进行网络教学。 实践表明，人在接受信息时同时采用视觉和听觉器官的记忆效果要比单独采用视 觉和听觉的效果要好得多。j w r i c k e l 通过研究发现，单纯通过听觉获取知识，学生 能获取总知识量的2 5 ；结合视觉与听觉，知识获取量可以达到4 5 ；而如果使用“在 实践中学习的方法，知识的获取量则高达7 0 【l0 1 。因此，结合视频、音频、文字等 多媒体的教学手段能够提供更加高效的交互功能，提升教学效果。 基于w e b 的即时网络教学平台的目标是采用浏览器作为载体，创建虚拟的即时课 堂教学环境，为学习者提供基于流媒体的视频和音频、文字等教学媒体资源，实现同 步或异步的教学过程，同时为学习者和教师提供一个即时交流的平台。 以浏览器为载体意味着只要连通网络即可进入网络教学平台，不需要进行客户端 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 的安装，达到易用的目的。 虚拟的课堂教学环境从视觉和听觉着手，向学习者灌输知识，进行同步学习，达 到更好的学习效果；学习者也可以浏览丰富的多媒体资源，充分发挥学习的主动性。 即时交流平台通过流媒体传播和文字聊天的方式展现，使学习者可以和教师进行 及时有效的交流和反馈。 要在w 曲上面达到即时的效果，传统的静态页面的技术是不够的，需要利用到能 够实现即时通信的服务器端技术，如：f l a s hm e d i as e r v e r 或p u s h l e t 等；同时，传统 的网络教学平台在用户操作和交互性上面有所不足，页面相对单调，需要利用到富客 户端技术f l e x ，或者是e x t j s 等来对浏览器客户端进行改造。富客户端技术的使用能 够使页面更加的丰富多彩，用户交互也更加方便，达到美观、易用的目的。 1 4 论文的主要工作 本文阐述了即时网络教学平台开发的背景，研究了国内外网络教学平台的发展现 状，指出了现在一些网络教学平台产品的局限性与不足，由此引出了建立即时网络教 学平台的必要性与意义。基于w e b 的即时网络教学平台需要达到什么样的目标，有什 么样的优势，都得到了阐述。然后引入了即时网络教学平台的理论基础以及建构主义 理论。 分析现有教学系统设计的基本要素，在此基础上得出一个具体的教学设计的业务 流程，使之能够应用到网络教学中来。 针对教学流程，提供辅助教学功能，使之能够在网络教学平台中进行具体的教学 设计，并且在多个步骤中提供教学的模式策略予以参考。 最后，以一个具体的教学应用实例展示了w e b 即时网络教学平台的运行过程。 本文重点在即时网络教学平台的核心组成部分：文字交流，流媒体广播，电子白 板三个方面提出了解决方案，并进行了验证性的代码实现。 ( 1 ) 在即时交流方面，分别提出e x t j s 与p u s h l e t 、f l e x 和f m s 两种技术方案并进 行实现，比较了两种方案各自的优势与不足。 ( 2 ) 在流媒体广播方面，利用f m s 技术建立了用于教师访问的c o n t r o l 模型和用于 学生访问的v i e w e r 模型，以及用来的发言的r e p o r t e r 模型，以达到流媒体信息的广播。 ( 3 ) 在电子白板方面，分成了图形绘制模块、数据传输模块以及图形重绘模块。重 点研究了如何实现用各种工具实现图形绘制，并制定了图形绘制信息传递的格式，以 及如何在客户端中进行重绘。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第2 章相关理论介绍 2 1 网络教学过程设计的理论基础 现阶段有两种不同类型的教学设计理论：一种是以“教”为中心的教学设计，另 一种是以“学为中心的教学设计。 以“教”为中心的教学设计理论，重点是围绕如何帮助教师的“教而展开。其 优点是有利于教师组织、管理和控制课堂教学活动的进程，有利于教师主导作用的发 挥；其缺点是忽视了学生的主动性，难以体现学生的认知主体作用，在整个教学过程 中把学生置于受灌输的被动地位。这种教学设计理论是直接为传统的教学模式服务的。 以“学”为中心的教学设计理论与传统的以“教为中心的教学设计完全不同， 它的全部理论、方法都是围绕如何帮助学生的“学，即如何促进学生主动获取知识和 建构知识的能力而展开。其优点是有利于充分调动学生的主动性、创造性，有利于学 生认知主体作用的体现。建构主义学习理论和学习环境强调以学生为中心，不仅要求 学生由作为外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为知识意义的主动建构者， 而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动创建建构意义的帮助者、促 进者【1 1 1 。 由此可见，在建构主义学习环境下，教师和学生的地位、作用和传统的教学模式 相比较已经发生很大变化。这意味着教师应当在教学过程中采用全新的教学思想和教 学模式( 也就是彻底摒弃以教师为中心，强调知识传授，把学生当作知识灌输对象的 传统教育思想与教学模式) ，采用全新的教学方法和教学设计【1 2 1 。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，因此，建构主义的学 习理论与教学理论成为以“学”为中心教学设计的主要理论基础。不足之处是容易忽 视教师的主导作用，缺少教师的指导，而过分强调学生的自由探索，容易偏离甚至完 全达不到预期的教学目标。 这两种教学模式分别有其优势和不足，它们代表了不同的教育哲学观点，不能简 单地用后者去取代或否定前者，反之亦然。而是应当彼此取长补短，相辅相成，努力 做到既要发挥教师的指导作用，更要充分体现学生的认知主体作用，既注重教师的 “教”，更注重学生的“学 ，把教师和学生两方面的主动性、积极性、创造性都调动 起来，把这两种教学设计理论有机地结合起来，从而形成一种新型的教学模式“双 主体”教学模式。这种教学设计模式既要重视体现学生的认知主体作用，又不能忽视 教师的指导主体作用。 网络教学平台应当以上述理论为主，以学生为核心主体，通过人机交互让学生主 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 动去思考、探索，从而获取知识，形成一种新的教学活动。这种教学活动的进程具有 稳定的结构形式，在整个教学进程中，既发挥教师的主导作用，又充分体现学生的认 知主体作用【1 3 】。 2 2 建构主义理论 建构主义理论本身既包含学习理论也包含教学理论。由于建构主义强调知识是通 过学生主动建构意义来获得的，而不是通过教师向学生传播信息来获得( 教师只对学 生的意义建构过程起促进和帮助的作用) ，因此可以应用于指导基于多媒体和i n t e r n e t 的建构主义学习环境的教学设计【1 4 1 。 建构主义的教学设计有以下原则： 1 强调以学生为中心 明确以“学生为中心”，这一点对于教学设计有至关重要的指导意义，因此，为从 “以学生为中心”出发，还是从“教师为中心出发将得出两种全然不同的设计结果。 至于如何体现以学生为中心，建构主义提出了三个方面。 ( 1 ) 要在学习过程中充分发挥学生的主动性，要能体现出学生的首创精神； ( 2 ) 要让学生有多种机会在不同的情境下去应用他们所学的知识( 将知识“外化”) ； ( 3 ) 要让学生能够根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际 问题的方案( 实现自我反馈) 。 2 强调“情境”对意义建构的重要作用 建构主义认为，学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的，在实际情境 下学习，可以使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验去同化当前学习到的新 知识，从而赋予新知识以某种意义；如果原有经验不能同化新知识，则要引起“顺应” 过程，即对原有认知结构进行改造和重组。总之，通过“同化 与“顺应，才能达到 对新知识的建构。在传统的课堂讲授中，由于不能提供实际情境所具有的生动性、丰 富性，因而将使学习者对知识的意义建构产生困难。 i n t e m e t 环境的教学对于传统的教学来说，是一个新的尝试和挑战。传统的教学模 式并不适合于网络教学，在此时，需要转变以教为主的学习模式，变成以学为主，以 教为引导辅助的方式。这就是“情境”的重要作用。 3 强调“协作学习对意义建构的关键作用 建构主义认为，学习者与周围环境的相互作用对于学习内容的理解( 即对知识意义 的建构) 起着关键的作用。这是建构主义的核心概念之一。学生们在教师的组织和引 导下一起讨论和交流，共同建立起学习群体并成为其中的一员。在这样的群体中，共 同批判地考察各种理论、观点、信仰和假说；进行协商和辩论( 即对当前问题摆出各 自的看法、论据及有关材料并对别人的观点做出分析和评论) 。通过这样的协作学习环 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 蔓曼曼量曼曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼一_ m _ 一_ m i 一i t i | i i 曼曼 境，学习者群体( 包括教师和每位学生) 的思维和智慧就可以被整个群体所共享，即 整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构，而不是其中的某一位或某几位学生完 成意义建构。 4 强调对学习环境( 而非教学环境) 的设计 建构主义认为学习环境是学习者可以在其中进行自由探索和自主学习的场所。在此 环境中学生可以利用各种工具和信息资源( 如文字材料、书籍、音像材料、c 舢与多 媒体课件以及i n t e r n e t 上的信息等) 来达到自己的学习目标。在这一过程中学生不仅能 得到教师的帮助与支持，而且学生之伺也可以相互协作和支持。按照这种观念，学习 应当被促进和支持而不应受到严格的控制与支配；学习环境则是一个支持和促进学习 的场所。在建构主义学习理论指导下的教学设计应是针对学习环境的设计而非教学环 境的设计。这是因为，教学意味着较多的控制与支配，而学习则意味着更多的主动与 自由。 5 强调利用各种信息资源来支持“学 ( 而非支持“教”) 为了支持学习者的主动探索和完成意义建构，在学习过程中要为学习者提供各种信 息资源( 包括各种类型的教学媒体和教学资料) 。但是必须明确：利用这些媒体和资料 并非用于辅助教师的讲解和演示，而是用于支持学生的自主学习和协作式探索。因此 对传统教学设计中有关“教学媒体的选择与设计”这一部分，将有全新的处理方式， 例如：在传统教学设计中，对媒体的呈现要根据学生的认知心理和年龄特征做精心的 设计。现在由于把媒体的选择、使用与控制的权力交给了学生，这种设计就完全没有 必要了。反之，对于信息资源应当如何获取、从哪里获取，以及如何有效地加以利用 等问题，则成为主动探索过程中迫切需要教师提供帮助的内容。显然，这些问题在传 统教学设计中是不会碰到会是很少碰到的，而在以“学 为中心的建构主义学习环境 下，则成为有待解决的普遍性问题。 6 强调学习过程的最终目的是完成意义建构( 而不是完成教学目标) 在传统教学设计中，教学目标是高于一切的，它既是教学过程的出发点，又是教学 过程的归宿。通过教学目标分析可以确定所需的教学内容；教学目标还是考察最终教 学效果和进行教学评估的依据。但是在以“学”为中心的建构主义学习环境中，由于 强调学生是认知主体、是意义的主动建构者，所以是把学生对知识的意义建构作为整 个学习过程的最终目的。在这样的学习环境中，教学设计通常不是从分析教学目标开 始，而是从如何创建有利于学生意义建构的情境开始，整个教学设计过程紧紧围绕“意 义建构 这个中心而展开，不论是学生的独立探索、协作学习还是教师辅导，总之， 学习过程中的一切活动都要从属于这以中心，都要有利于完成对所学知识的意义建构。 在进行教学的目标分析的基础上选出当前所学知识中的基本概念、基本原理、基本 方法和基本过程作为当前所学知识的“主题”( 或“基本内容”) ，然后再围绕这个主题 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 进行意义建构。这样建构的意义才是真正有意义的，才是符合教学要求的设计【l5 1 。 在即时网络教学平台中，教师不再是教学完全的主体，学生也不是松散的自由式的 学习。他们二者通过了即时网络教学平台有机地连接到了起，进行及时有效的教授、 学习、反馈、讲解过程，达到了建构主义理论的教学目的。同时，多个学生之间也能 够通过平台进行协作学习。协作学习越来越被认为对促进学习和思考有很大的帮助l l 引。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 曼皇量量曼舅舅_ i iii i _。i。： i。ii i 曼曼蔓曼 第3 章相关概念及技术框架 3 1 富因特网应用ria r a 是富因特网应用( r i c hi n t e r n e t a p p l i c a t i o n ) 的简称，其特点是体现在“富”上， 是下一代的将用户体验与传统的w 曲应用的部署灵活性和成本分析结合起来的网络应 用程序。i l i a 中的富客户端技术通过提供可承载已编译客户端应用程序( 以文件形式， 用h t 皿传递) 的运行环境，客户端应用程序使用异步客户服务器架构连接现有的服务 器端应用服务器，这是一种安全、可升级、具有良好适应性的新的面向服务的模型。 结合了声音、视频和实时对话的综合通信技术使富因特网应用程序( m a ) 具有前所未有 的网上用户体验i l7 。与传统的h t m l 页面的单调相比，r i a 不仅具有良好的界面表现 效果，同时在数据处理上面也更加灵活。 一个传统的w e b 应用总是围绕着网页的概念，流程一般如下【l8 j ： ( 1 ) 用户打开浏览器，向w e b 服务器请求一个页面。 ( 2 ) w e b 服务器收到请求。 ( 3 ) ( 可选) 网络服务器把请求交给应用服务器来动态组装页面。 ( 4 ) ( 可选) 网络服务器从文件系统获取静态页面 ( 5 ) w e b 服务器将( 动态或静态) 页面发回给浏览器。 ( 6 ) 浏览器绘制页面以替代先前显示的页面。 从上面可以看到，即使新的页面与先前的页面基本相同，仍然需要将整个新页面 发送到浏览器进行替换展现，这就是基于页面的架构，也是传统w 曲应用程序低效的 原因之一。 教学平台的单调性和交互性的不足，提供了丰富、绚丽的人机交互界面，易用的 操作，以及传统的方式所不能提供的功能，如：实时数据传输，页面局部更新，w e b 的即时视频信息传播等等。 r i a 的构建有多种技术供选择，其中常用的基于h t m l 的方案( 如a j a x ) ，基于插 件的方案( 如a d o b ef l a s h ，a d o b ef l e x ) 以及微软的方案w p f 、s i l v e r l i g h t 和x a m l 等 等。这几种技术各有优缺点： ( 1 ) 基于a j a x 的j a v a s c f i p t 框架，代表有e x t j s ，j q u e r y l l 9 1 ，d o j o 2 0 】等。j q u e r y 是 一个轻量级的j a v a s c n p t 框架，提供了各种工具函数和a j a x 实现，以及些简单的现 实效果，如弹出层等等，和传统的w e b 开发应用结合效果较好。但要使用好这些框架， 需要对j a v a s c n p t 有良好的理解和掌握。重要的是，j a v a s c f i p t 在不同的浏览器下可能 存在不一致。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 ( 2 ) a d o b ef l a s h 。a d o b e 公司推出了基于f l a s h 的富客户端语言f l e x 。这种方式具 有良好的技术支持和方便的开发工具，并且，由于f l e x 语言的规范和j a v a 非常类似， 学习效率相对较好。但缺点是，基于f l e x 的应用的在首次加载时较慢，且需要在每个 浏览器上安装f l a s hp l a y e r 插件。 ( 3 ) s i l v e r l i g h t 。微软的s i l v e r l i g h t 使用服务端语言来开发w e b 应用程序，利用托管 语言如c # 等就完全可以操作界面，与传统的应用需要大量利用到j a v a s c f i p t 相区别1 2 。 但缺点是需要安装浏览器插件，且与微软的开发环境依赖较深。 综上所述，与本文的j 2 e e 架构相结合，选择f l e x 作为主要的富客户端实现技术， 用对应的f l a s hm e d i as e r v e r 作为即时通信服务器。同时，可以用e x t 和p u s h l e t 作为辅 助性实现。 3 2 富客户端实现技术f i e x f l e x 是一种基于标准编程模型的高效r i a 开发产品集，最初由m a c r o m m e d i a 公司 由2 0 0 5 年发布，后作为a d o b e 公司的产品。f l e x 的最大特点是基于全球流行的网络动 画产品叫l a s h 。由于目前大部分的浏览器都安装有f l a s hp l a y e r 插件，因此，f l e x 技 术所开发出来的程序对于大部分浏览器而言都不需要安装额外的客户端支持，这是一 个得天独厚的优势。f l e x 应用程序架构类似a j a x 应用程序，都能够动态更新用户页面， 以及在后台发送和加载数据。 f l e x 现在的最新版本是3 o ，包括以下几个部分： ( 1 ) a c t i o n s c r i p t 3 0 a c t i o n s c r i p t 3 0 是一种强大的面向对象编程语言，不仅提供了足以创建富有魅力的 在线体验的强大功能和灵活性，而且具有强大的数据集和良好的完全面向对象代码重 用能力。 ( 2 ) f l a s hp l a y e r 在f l a s hp l a y e r 8 基础上构建的新一代f l a s hp l a y e r ，专注于提高脚本执行性能，包 含了一个全新的、高度优化的a v m ( a c t i o n s c f i p tv i r t u a lm a c h i n e ，a c t i o n s c r i p t 虚拟机) ， 即a v m 2 。a v m 2 是重新构建的、能够用于a c t i o n s c r i p t 3 卜驱动f l a s hp l a y e r 的新 一代语言。有别与j a v a s c r i p t 构建的应用程序，f l a s hp l a y e r 能够使用j i t ( j u s ti nt i m e ) 编译技术，能让代码运行更快，内存消耗更少。 ( 3 ) f l e xs d k f l e xs d k 是使用了f l a s hp l a y e r 和a c t i o n s c r i p t 3 0 提供的基础构造的一个扩展的类 库，通过此类库可以使用最佳时间来成功构建r i a 。f l e x 使用了m x m l ，它是一种基于 x m l 的语言，给开发者提供了一种声明性的方式来管理应用程序中的元素。 ( 4 ) f l e xb u i l d e r 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 f l e xb u i l d e r 为开发者提供了一个专门构建r i a 的集成i d e 环境，目前的最新版本 是3 0 。f l e xb u i l d e r 3 构建于已经成为行业标准的开源e c l i p s e 项目之上，提供了一个很 好的编程和调试环境。e c l i p s e 平台的另外一个好处在于具备了一整套丰富的可扩展能 力，能够很容易地编写自定义代码来扩展i d e ，以满足需要瞄】。 f l e x 使用事件驱动的编程模型，这意味着由事件决定f l e x 应用程序的执行流程。 事件是在不同对象之间传递信息的一种机制。事件传播依次经历“捕获”、“目标 、“冒 泡”、“目标”四个阶段1 2 引。 ( 1 ) 捕获：确定事件的传播路径，沿着路径由外向内寻找事件的捕捉者。 ， ( 2 ) 目标：沿着路径通知可以捕捉该事件的捕捉者。到达事件发起者之后，反向继 续。 ( 3 ) 冒泡：从事件发起者开始沿着路径向外城反方向继续传播事件。 ( 4 ) 目标：沿着路径通知那些事件捕捉者可以捕捉该事件。 、 捕捉目标 ， 一， 冒泡目标 图3 1f l e x 事件机制图【2 3 】 如上图，以f l e x 中的一个h b o x 、p a n e l 、b u t t o n 组成的布局结构为例说明事件的 传播过程。 由上图可以看出，事件流呈现v 自行，事件对象沿着传播路径先由外向内传播， 再由内向外。 3 3fia s hm e dias e r v e r f m s ( f l a s hm e d i as e r v e r ) 是a d o b e 公司推出的流视频和实时通信领域的一种解决 方案，能够实现具有多点语音、视频、数据通讯综合应用能力的系统。在现有的网络 环境下，可以轻松地进行音频、视频及数据等不同方式的实时通讯，可广泛用于企业 的远程办公管理、在线会议、远程教育、网络视频等多个领域1 2 4 2 5 1 。 f m s 使用实时通讯协议r t m p ( r e a l t i m em e s s a g i n gp r o t o c 0 1 ) ，r t m p 是一种未加 密的t c p i p 协议，专门设计用来高速传送音频、视频和数据信息。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 鲁l l m i i舅m m m - m mmm| i i 皇曼曼鼍曼曼曼曼曼曼鼍 用户客户端的视频和音频流信息通过f m s 使用r t m p 协议被传递到客户端( 用户 计算机上的f l a s hp l a y e r ) 。当应用程序要使用f m s 时，f l a s hp l a y e r 就连接到服务器， 这样就在客户端f l a s hp l 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 t w o r ks t r e a m ( 网络流) 。其他的用户也可以同时连接到相同的f m s 接收信息【2 6 1 。 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，是目前唯一一款能够将f l v 文件流化的产品平台【2 7 】。它包括以下一些 特点【2 8 】： ( 1 ) 在运行时不仅可以执行代码，处理数据，还能够进行实时通讯。 ( 2 ) 为交互性提供了强大、高扩展性的对象模型。 ( 3 ) 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。 ( 4 ) 它还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。 ( 5 ) 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。 ( 6 ) 由于基于f l a s hp l a y e r ，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。 3 4j 2 e e 架构 j 2 e e 是一种利用j a v a2 平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关的复杂 问题的体系结构。j 2 e e 的分层体系被大量提及，经典的是三层m v c 模式。在实际项 目中，常常将三层体系扩展到四层体系，即将模型层进行拆分，引入服务层( d a o ) 和 数据持久层( d a t ap e r s i s t e n c e ) 的概念。服务层进行数据操作，数据持久层表示数据库的 持久内存存储对象【2 9 1 。如图2 2 所示： 由于j a v a 开源技术的发展，可以选择多种开源技术组合来进行企业级项目实现。 例如：s t r u t s ，s p r i n g ，w e b w o r k ，j s f 等等，在数据持久层上也可以使用h i b e r n a t e 或者 i b a t j s 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 w e b 容器 请求 i 浏( 掣) 卜 览 1 |爿 - 一 数据 器 响应 f i e w e r ) 3 5 富客户端框架e x t j s 图3 2j 2 e e 多层架构图 e x d s 是一个基于a i a x ，采用o o p 的设计思想建立的j a v a s c r i p t 类库，是一个与 后台语言无关的a j a x 框架。在其中大量应用了设计模式如观察者模式( o b s e r v e r ) 、享 元模式( f l y w e i g h t ) 、单例模式( s i n g l e t o n ) 等，灵活应用a j a x 技术与服务器进行数据交 互，提供了表格( 蛳d ) 、面板( p a n e l ) 、视窗( w i n d o w ) 、树( t r e e ) 、表单( f o r m ) 等 w i d g e t 控件，具有强大的用户体验效果，是目前流行的r i a 实现技术之一【3 0 ，3 。 a j a x 即a s y n c h r o n o u sj a v a s c r i p ta n dx m l ，其理念是异步刷新页面而不是重新加载 新页面，通过j a v a s c r i p t 向服务器异步发送请求，然后根据响应将新数据插入页面或者 操纵h t m ld o m 改变结构达到局部页面刷新的效果。a j a x 应用程序的优势在于使用 了常用的w 曲开发技术，并且不需要外部插件就可以运行，完全基于浏览器，除非用 户在浏览器中禁用了j a v a s c r i p t l 3 2 j 。但是，由于不同的浏览器对d h t m l 和j a v a s c r i p t 支持的程度不同，导致a j a x 应用程序在不同浏览器上可能出现表现的不一致，甚至出 现问题。因此，考