（教育技术学专业论文）基于web的网络辅助教学平台的设计与实现.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st t t e s i s 摘要 作为一种新的教学模式，网络辅助教学能充分发挥信息技术在高校教学中的优 势，体现以学生为主体、教师为主导的现代教育思想，随着计算机技术和网络技术 的不断发展，网络辅助教学得到越来越广泛的应用，如何有效的开展网络辅助教学 活动逐渐成为高校教学信息化建设关注的重要课题，网络辅助教学平台的建设成为 解决这一课题的基础和关键。 本文针对高校当前课程资源分散，教学缺乏交流等现象，以为传统课堂教学提 供网络辅助教学支撑环境，实现教学资源最大范围的整合与共享为目标，对开发网 络辅助教学平台的可行性和必要性进行了分析，论述了平台开发的理论基础，介绍 了平台开发所采用的n e t 等关键技术。对平台设计进行详细的需求分析，提出总 体设计方案，对平台关键模块的实现过程进行了描述和分析，并完成平台测试和应 用推广工作。 本文共分七章。第一章，绪论。主要介绍了平台研究的背景和国内外网络教学 支持平台研究的现状，进行了平台开发的可行性和必要性分析，并提出平台建设的 思想。第二章，主要分析了平台设计的理论基础，包括信息化理论、教学设计理论 和学习理论等。第三章，主要介绍了平台设计所采用的相关技术。包括a s p n e t 技术等开发技术、v i s u a lc # n e t 开发语言及s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库管理系统。第 四章，提出平台设计的总体需求分析和架构设计，对平台的功能模块进行了设计， 对平台的数据库进行了设计和配置。第五章，平台设计的实现，重点介绍了系统框 架服务模块、公用模块、用户安全管理模块、网络辅助教学支持模块、教学资源管 理模块的实现方法和程序设计。第六章，平台的测试及应用，对平台进行了功能测 试，对平台总体应用效果进行介绍并开展了调研，得到相关反馈信息。第七章，对 整个论文进行了小结，并提出今后的工作方向。 “基于w e b 的网络辅助教学平台”操作简单，运行稳定。运行两年多来，师生 普遍反映效果较好，有力地推动我校的本科课堂教学教学方法和手段的改革，对提 高我校教学质量也起到一定的作用。 关键词：课程资源网络辅助教学 n e t b s 结构数据库 a b s t r a c t n e t w o r ka s s i s t a n c et e a c h i n g ，觞an e wt e a c h i n gm o d e ，c a l lt a k ef u l la d v a n t a g eo f t h ei n f o r m a t i o i lt e c h n o l o g yi nc o l l e g e sa n du n i v e r s i t i e s ，a n de x h i b i ts t u d e n t - c e n t e r e da n d t e a c h e r - g u i d e dm o d e mt e a c h i n gt h o u g h t s w i t l lc o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to f c o m p u t e ra n d i n t e r a c tt e c h n o l e i g i e s n e t w o r ka s s i s t a n c et e a c h i n gw i l lb ea p p l i e di nw i d e ra n dw i d e r f i e l d s h o wt oc a r r yo u tn e t w o r ka s s i s t a n c et e a c h i n ga c t i v i t i e se f f i c i e n t l yh a sb e c o m ea m a j o rs u b i e c t w h i c hd r a w sw i d ea t t e n t i o ni nt h ec o n s t r u c t i o no ft e a c h i n g i n f o r m a t i o n i z a t i o ni nc o l l e g e sa n du n i v e r s i t i e sa n dt h ec o n s t r u c t i o no fn e t w o r k a s s i s t a n c et e a c h i n gr e s o u r c ep l a t f o r n lb e c o m e st h eb a s i sa n dk e yt or e s o l v et h es u b j e c t t h et h e s i sf o c u s e st h ep h e n o m e n aw h i c he x i s ti n c o l l e g e s a n du n i v e r s i t i e s - s c a t t e r e dc o u r s e sr e s o u r c e sa n dl a c ko fc o m m u n i c a t i o ni nt e a c h i n g ；t r i e st op r o v i d ea s u p p o s i n ge n v i r o n m e n to fn e t w o r ka s s i s t a n c et e a c h i n gf u rt h et r a d i t i o n a lc l a s s r o o m t e a c h i n gs oa st or e a l i z et h ep u r p o s eo fi n t e g r a t i n ga n ds h a r i n g t e a c h i n gr e s o u r c e st ot h e m a x i m u m ；a n a l y z e st h ef e a s i b i l i t ya n dn e c e s s i t yt od e v e l o pt h ep l a t f o r mf o rn e t w o r k a s s i s t a n c et e a c h i n g ；r e l a t e st h et h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ed 1 a t f o r md e v e l o p m e n t ； i n t r o d u c e st h ek e yt e c h n o l o g y - - - n e ti nt h ep l a t f o r md e v e l o p m e n t ；a n a l y z e st h en e e d so f t h ep l a t f o r md e s i g ni nd e t a i l sa n dp u tf o r w a r da no v e r a l ld e s i g ns c h e m e ；d e s c r i b e sa n d a n a l y z e st h er e a l i z a t i o np r o c e s so f t h ek e ym o d u l eo f t h ep l a t f o r m ，a n df i n i s h e st h et e s to f t h ep l a t f o r ma n dp r o m o t e si t sa p p l i c a t i o n 1 f l l et h e s i sf a l l si n t os e v e nc h a p t e r s c h a p t e rig e n e r a l l yi n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n d o fp l a t f o r ms t u d yh o m ea n da b r o a d a n a l y z e st h ef e a s i b i l i t ya n dn e c e s s i t yo fi t s d e v e l o p m e n ta n dp u t sf o r w a r dt h ei d e ao fc o n s t r u c t i n gs u c hap l a t f o r m c h a p t e r i i m a i n l ya n a l y z e st h et h e o r e t i c a lb a s i so ft h ep l a t f o r md e s i g n ，i n c l u d i n gi n f o r m a t i o n i z i n g t h e o r i e s ，t e a c h i n gd e s i g n i n gt h e o r i e sa n ds t u d y i n gt h e o r i e s c h a p t e ri l im a i n l yi n t r o d u c e s t h er e l a t e dt e c h n o l o g i e so nt h ep l a t f o r md e s i g ns u c ha st h ed e v e l o p i n gt e c h n o l o g i e sl i k e a s p , n e t d e v e l o p i n gl a n g u a g e sl i k ev i s u a lc 群，n e ta n dd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m l i k es q ls e r v e r2 0 0 0 ，c h a p t e ri vp u t sf o r w a r dt h eo v e r a l ln e e d sa n a l y s i sa n dt h ed e s i g n o fi t ss t r u c t u r e s ，d e s i g n st h ef u n c t i o nm o d u l eo ft h ep l a t f o r m ，l a yo u ta n dd e s i g ni t s d a t a b a s e c h a p t e rvi n t r o d u c e st h er e a l i z a t i o no ft h ep l a t f o r md e s i g n ，i np a r t i c u l a r , t h e r e a l i z a t i o na n dd e s i g no ft h eo v e r a l ls e r v i c em o d u l eo ft h es y s t e m ，t h em o d u l ef o rp u b l i c u 豫t h em a n a g e m e n tm o d u l ef o ri t sc u s t o m e r s s a f e t y , s u p p o r t i n gm o d u l e sf o rn e t w o r k a s s i s t a n c et e a c h i n g , t h em a n a g e m e n tm o d u l ef o rt e a c h i n gr e s o u r c e s c h a p t e rv i i n t r o d u c e st h et e s ta n da p p l i c a t i o no ft h ep l a t f o r m ，m a i n l yi n c l u d e st h et e s to ff u n c t i o n s o ft h ep l a t f o r m t h er e s e a r c ho ni t so v e r a l le f f e c t si na p p l i c a t i o na n di t sf e e d b a e k s i i 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s c h a p t e rv i is u m su pt h et h e s i sa n ds u g g e s t st h ep o s s i b l er e s e a r c h e si nf u t u r e w e b - b a s e dt e a c h i n gp l a t f o r mi se a s yt oo p e r a t ea n df u n c t i o n ss t a b l y o v e rt h ep a s t t w oy e a r s ，i t sw e l lr e c e i v e db ys t u d e n t sa n dp r o f e s s o r sa n di t p r o m o t e st h er e f o n i lo f t e a c h i n gm e t h o d si nu n d e r g r a d u a t e s c l a s s e so fo u ru n i v e r s i t yw h i c hi nt u mi m p r o v e st h e t e a c h i n gq u a l i t yo f o u ru n i v e r s i t yt oa ne x t e n t k e yw o r d s ：t e a c h i n gr e s o u r c e sn e t w o r ka s s i s t a n c et e a c h i n g n e t b ss t r u c t u r ed a t a b a s e ! i i 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已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 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：粘蹯日期：旧年6 f jj 日 学位论文版权使用授权杏 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，即：学校有权 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。本人授权华中师范大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 作者始鼽p 晤 日期年占月j 日 导师弛夺卜 日期：年易月日 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。圃意途塞堡窑卮溢卮! 旦坐生；旦二生；旦三生筮查! 作者叛努它壤作者签名：彳p 易幼 日期：1 西净b 月1 日 导师签名：孑易扎九 日期：沪7 年6 月j 日 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第一章绪论 1 1 课题的研究背景 1 1 1 信息化时代大学教学改革所面临的形势 在信息技术迅猛发展的今天，人类现有的教学内容、教学手段和教学方法等经 历着极大的挑战，高等学校为适应信息化社会的要求，在营造信息应用环境，整合 教育资源，促进和深化教育教学改革等方面进行了积极的探索，不断推动着教学全 过程的信息化。 教育信息化成为高等学校教学改革的重要内容。信息技术的发展为实施教学信 息化和教学改革提供了有利条件。同时教育信息化对教学改革也产生了直接的影 响，并逐渐成为商等学校教学改革的重要内容和发展方向，这主要体现在以下几个 方面： 首先，在信息技术的支持下，信息资源的应用为学科知识的拓宽和加深、教学 内容的选择和处理、教学过程的改革和优化提供了重要的保障。信息资源如视听材 料、教学软件、教学课件等在教学中广泛应用，使学习从传统的文本阅读走向超文 本阅读，并能在电子资料库中进行高效的检索式阅读。如何在教学过程中有效地开 发、科学地存储和组织、合理而充分地利用有价值的信息资源成为信息化教学中需 要面对的课题。 其次，信息技术与学科课程的整合推动构建一种良好的学习环境和有效的教学 方式。通过应用现代教育技术手段和方法，发展以学生为中心的课程教学和创新学 习，树立以“学”为中心的现代教学理念。近年来，以学生为主体的教学思想己成 为共识，课堂教学也逐步由以教师为主导，传授知识为主向以学生为主，培养学生 创新能力为主转变。如何把人的主体性和潜能充分地发挥出来，应该是当前高等教 育提倡创新教育或素质教育的一个关键。教师讲课不在于让学生听懂了，而是要引 起学生学习的兴趣，让学生喜欢这门课，进而希望自己也从事这一工作，投入这方 面学科的研究。由于多媒体技术和网络技术应用于教学过程中，打破了传统教学模 式的束缚，为学生的参与提供了有利的条件，为学习者提供了丰富的、生动的学习 资源，为学习者提供了许多发现知识、探究知识和表达观点的有力工具，有利于学 生创新能力的培养。因此，应用现代教育技术，构建基于建构主义理论的教学模式， 日益显示其更强大的生命力。 其三，现代教育技术手段能大大提高教学效率，节约教学资源。在当前高校教 硕士学位论文 m a s t e r s t h e s i s 育教学改革过程中，为了体现学生学习的主体性，加大自主学习，充分发挥学生的 创新精神，高校人才培养方案中课堂教学总课时量有明显下降，如果不改革传统的 教学方法和手段，势必会影响教学质量的提高和人才培养目标的实现。多媒体技术 等现代教育手段，可以加大课堂上的信息接收量，提高教学质量。另一方面，传统 课堂方式教师很难有较长的时间和学生交流，无法引导学生进行个性化的深层次学 习，而现代教学手段可以帮助学生课后在网络上和老师或其他学生交流，对于培养 学生的主体意识、实践能力、自学能力和创造能力方面起着重要的作用。 其四，信息技术的应用孕育了新型的现代教学模式。教师和学生将在这个环境 中学习知识、创新知识、传播知识和应用知识。从理论上讲，每个人都可能在任何 时间与任何地点的任何信息源或与任何人进行“学与教”的交流，形成一个自主、 开放的学习环境。 1 1 2 信息技术环境下的大学生学习 信息技术的快速发展，对学习产生了深刻的影响，为学习者提供了一种开放的、 探索式的学习环境，从而产生了多媒体和网络支持下的新的学习模式。 大学生的学习属于自主性学习，具备较强的自学能力，能够主动地获取知识、 处理知识、利用信息网络进行学习的能力，高校课堂教学课时量的减少给大学生提 供了更广阔的自主学习空间，如何引导他们进行有效的学习成为我们必须关注的课 题。 随着高校教育信息化的推进，校园网建设已经延伸到教学楼、学生宿舍，使大 学生更容易接近网络，同时网络也以其分布的广泛性、信息资源的丰富性、沟通的 交互性、信息传递的快捷性等特点极大的影响着大学生的学习活动。网络环境的完 善同时也支持和促进了学习模式的转变，网络辅助教学所具备的异步性、交互性及 信息量大等优势使它成为学生进行自主学习的重要模式。 1 2 课题的提出及国内外研究状况 1 2 1 课题的提出 如何充分的利用现代教育技术为教育教学服务，更好的支持传统的教学过程? 网络辅助教学以其丰富的教学资源、友好的交互性等优势已成为一种新的教学方 式。这种方式突破了教师与学生时间与空间上的距离，实现了教学资源最大范围的 整合与共享，填补了传统课堂教学过程中存在的空白，有效的提升了教学效率。实 施网络辅助教学需要具备相应的软硬件条件。其中软件条件是建设网络辅助教学平 台，它包括网络辅助教学管理平台和网络辅助教学资源库。前者提供教学环境，它 2 包括网络辅助教学支持、教学管理、教学资源库管理、系统管理系统等。后者提供 教学内容，它包括开展网络辅助教学所需的不同形式和种类的数字化教学资源。同 时i n t e m e t i n t r a n e t 以其快速、便利的特点为网络辅助教学的开展提供了基本的硬件 支持环境。 研发一个辅助班级课堂教学的网络教学平台，作为教学延伸的环境和手段， 和传统课堂教学相结合，更好地满足教师和学生教与学的需求，为课程教学提供全 过程的支持成为本课题提出的出发点。如图1 1 所示，其中矩形框描述学生和教师 课堂教学过程的各个环节，圆形框描述网络辅助教学平台的构成模块。从图中可以 看出，网络辅助教学平台渗透到课堂教学的各个环节，成为教师完成教学工作，学 生完成学习任务不可缺少的组成部分。 图1 1 网络辅助教学与课堂教学关系图 1 2 2 国内外研究状况 ( 1 ) 国外网络教学支持平台研究状况 目前，国外网络教学支持平台的研究比较多，涌现了一批优秀的支持平台。比 较有特色的有：( 1 ) b l a e k b o a r d 。b l a c k b o a r d 教育软件是b l a c k b o a r d 公司基于n l e 的 3 课堂教学 网络辅助教学 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 理念精髓，体察全球各类院校的实际需求，并融入其在e l e a r n i n g 行业多年的经验 推出的全新力作。b l a c k b o a r d 教育软件提供了一套综合完整的解决方案，最大限度 地优化和增强了此系列中每个独立产品的应用。该软件系列由以下3 个平台组成； 教学管理、资源管理、门户社区；w e bc t 。由b r i t i s hc o l u m b i a 大学计算机科学 系开发，包括会议系统，在线聊天，学生学习过程跟踪，小组项目组织，学生自我 评价，成绩管理与发布，访问控制导航，课程内容搜索等功能；v i r m a l u 。由加 拿大s i m o nf r a s e r 大学开发的基于w e b 的教学和培训集成工具。它可以使老师方便 地建立和管理协作小组，创建会议以方便主题讨论，允许学生进行角色扮演，在消 息中插入多媒体素材：( 1 ) w i s h ( w e ri n s t r u c t i o n a ls e r v i c e sh e a d q u a r t e r s ) 。由美国 p e n n s y l v a n i a 州立大学开发，包括课堂管理、电子通信、课程公告牌、电子白板、 实时音频系统、邮件列表等系统模块。该系统的特点是提供教学资源管理服务，网 络教学功能是通过一些通用的工具来实现的：( 量) c l a s s f r o n t e r ( 课堂先锋) 。它是由挪 威f r o n t e r 公司开发的网络教学平台。它提供了4 0 多个模块，包括日历表、活动计 划、联系人名单、聊天室、论坛、写字板、测试等部分。它可以实现多个学生实时 合作书写同一文件的功能。 ( 2 ) 国内网络教学支持平台研究状况 在国内，网络教学支持平台目前尚处于起步阶段。在我国教育技术工作者的努 力下，其发展势头是好的。己经有越来越多的高校开始意识到网络教学支持平台对 于网络教学的重要性。而且也已经有一些产品问世，一些有代表性的研究如下： “v c l a s s ”系统。它是国内开发比较全面的一套基于w e b 的教学支持平台， 包括网上课程开发系统、网上教学支持系统、网上教务管理系统和网上教学资源管 理系统几部分。在网上教学支持系统中，它提供了学生的管理系统，可以记录学习 过程，对学习效果进行评估，具有讨论、搜索、公告等功能。 “金海航新数字学校”。该系统支持文字交互、电子白板、声音交互等功能， 而且还可以将全体学生分成若干小组进行分组讨论，在各组中教师可指定讨论主持 人也可不指定讨论主持人，教师也可查看各个讨论组的讨论结果并将讨论的结果存 储和打印。 “方正校园解决方案”。它采用i n t e m e t 技术，配合多媒体网络教学软件的一 个软硬件一体化的现代化教学、管理的解决方案。由于协作学习需要借助一定的信 息资源，如在互联网环境中检索信息、需要计算机支持下的通讯交流手段、从资料 室中查阅资料等，而“方正校园解决方案”可满足这种需求。在利用该平台进行协 作学习时，可在局域网内实现i n t e m e t 仿真浏览、快速进行网络搜索、方便地收发 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 电子邮件，还可实现网上讨论、网上会话、网上教学等功能。 “t c l 开放教育平台”。该平台由t c l 集团聘请名牌院校的著名专家、教授 共同设计，集团内外技术专家联合开发的。它提供了同步和异步方式的教学，包括 教学支持系统( 同步教学、异步教学、考试系统、答疑系统) 、教务管理系统、课程 开发系统、服务补充系统及教学资源管理系统：并引进了先进的实时视频互动的 w e b e x 技术和基于x m l 语言环境的t a m i n o 数据库技术，从而使平台的功能性、便 捷性、互动性达到了目前较好的水平。 1 3 课题研究的必要性和可行性分析 1 3 1 课题研究的必要性分析 在对国内外相关辅助教学平台进行研究后发现虽然每个产品都在一定程度实 现网络教学的相关功能，但是大部分产品的设计都面向远程教育，并且是通用行平 台，而没有针对课堂辅助教学进行设计，也没有考虑到高校的实际需要，因此，独 立开发一个针对课堂教学的网络辅助教学平台是建设学校数字化教学环境的迫切 需要。 1 3 2 课题研究的可行性分析 随着计算机和网络技术的不断发展和我国网络设施的不断完善，为建立网络 辅助教学系统提供了很好的基础。功能强大的计算机的出现，使得网络辅助教学系 统可以使用强大的计算机作为w e b 服务器和应用服务器，使得系统可以有更快的运 行速度和更稳定的运行平台。大量的网络开发工具使得开发网络辅助教学系统变得 容易。数据库技术的不断发展，使得网络辅助教学系统可以有功能齐全的数据库系 统作支持。而网络技术的发展，安全性能的不断提高，使得网络辅助教学系统有一 个坚实的载体和应用环境。高校校园网的不断发展和完善，使得网络辅助教学系统 有一个很好的网络环境。 因此，无论从硬件或者软件上来说，建立网络辅助教学系统都是可行的。从 具体情况来看，高校的校园网设施比较完善、网络资源充分，建立辅助教学系统是 完全可以实现，高校有计算机中心机房和服务器，可以很方便地实现网上教学和网 上考试。 从经济可行性来讲，本平台的开发得到了高校职能部门的全力资助，并列入了 校级教学研究项目。从技术可行性来讲，本系统使用a s p n e t 技术，m ss q ls e r v e r 数据库，结合研制人员的自身能力以及开发时间，完全能够完成该系统的制作。从 运营上来讲，由于本平台是针对课堂教学来设计的，所以它必将在学校中广为运用， 5 并起到很好的效果，因此运营上可行。经过以上分析，本平台的设计与实现是可行 的，可以投入开发。 1 4 基于w e b 的网络辅助教学平台的设计思想 平台的设计目标是利用计算机和网络技术，综合不同的教学模式、不同教学对 象的特点，在各种不同的教学环节中为网络辅助教学提供灵活的、可缩放的、适合 于多种层面、多种对象及多种网络环境的交互式教学支撑平台，实现教学效果的最 优化。它的主要设计思想为： 1 遵循以学生为主体，教师为主导的原则。在平台基于角色进行系统设计， 体现出学生自主学习的主体地位。同时，为了提高学生的学习效率，需要强调教师 的主导作用。其方式是教师通过组织学习资源，辅导答疑和成果评测等手段对学生 的学习进行引导和帮助。 2 为传统课堂教学提供网络辅助教学支撑环境。平台的设计应以课程为中心， 教师可依据教务安排开设与传统课堂对应的网络课堂，全面管理和维护本课堂教学 资源并提供相关管理功能。 3 建立内容丰富的课件素材和软件资源库整合学校教学信息资源，平台应支 持符合标准的网上教学资源的管理，并能针对不同角色提供相应的对教学资源的操 作权限，使管理员、教师、学生能在不同层次上管理( 上传和下载) 所需要的教学 资源。素材资源库应为教师制作课件提供资源服务，教师可以选择在线或离线的方 式进行课件编辑：学生可在线获取本课程有效资源，充分享用本平台提供的各种资 源服务。 4 平台应提供强大的类g o o g l e 资源库搜索引擎。支持教学资源库海量存储和 对资源的高速检索。教师和教务管理人员及其他经过授权的用户可访问教学资源 库。 5 为了营造校园学术交流氛围，在平台中应提供多种形式的师生交互环境， 促进师生交流。 6 建立网络辅助教学的评测系统。对用户来源、访问时间、访闯内容等教学 过程实现全方位追踪和教学效果评测。 7 平台应具备较高的安全策略和友好的管理机制，能将教学资源、数据库、 w e b 服务的管理分离，能采取有效的用户安全认证技术对用户操作权限进行动态 管理。管理员可通过b s 方式进行可视化管理。 8 平台具备良好的是伸缩性和扩展性。所谓伸缩性是指平台可随着用户的增 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 加，根据实际情况通过简单的增加硬件设施( 服务器) 来提高系统的整体性能。所 谓扩展性是指用户可根据需要添加新的功能，而不用对整个平台框架进行改动。 7 硕士学位论文 m a s t e r st 1 4 e s i s 第二章基于w e b 的网络辅助教学平台设计的理论基础 2 1 信息化教育理论 信息化教育是指以现代化信息技术为基础的教育形态，其核心作用是发展以 i n t e m e t 为核心的综合化信息服务体系和推进信息技术在社会各领域的广泛应用，特 别是把信息技术在教育中的应用作为实施面向2 1 世纪教育改革的重要途径 信息化教育的本质是实现信息和知识共享。从技术层面上看，信息化教育的基 本特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化；从教育层面上看，信息化教育的基 本特点有多媒体化、资源全球化、教学个性化、学习自主化、任务合作化、环境虚 拟化、管理自动化。 2 2 教学设计理论 教学设计是运用系统方法分析和研究教学问题、需求及其解决方案的过程，利 用了学习理论与教学理论研究的成果，并通过探索教学系统中各组成要素间的本质 联系，最终建立起一套具有可操作性的教学程序，来完成教学系统中各组成要素间 的配置和协调，解决教学策略教学方法教学步骤并对教学结果作出评价，为教学系 统实现其目标奠定基础。 教学设计研究中最具代表性的模式有：加涅( r m g a g n o ) 提出的教学设计 原则、梅里尔( m d m e r r i l l ) 的成分显示理论( c o m p o n e n td i s p l a yt h e o r y ) 、瑞格 路斯( c r e i g e l u t h ) 的精致理论( e l a b o r a t i o nt h e o r y ) p a 及斯肯杜拉限s c a n d u r a ) 的结 构学习理论( s t r u c t u r a ll e a r n i n gt h e o r y ) 等。 当今国际上具有代表性的教学设计模式案例有：r s c h a n k 的基于目标的剧情 设计、j b r a n s f o r d 的抛锚式教学设计、s d i j k s t r a & j v a nm e r r i e n b o e r 的基于问 题的教学设计、j v a i lm e r r i e n b o e r 的四要素教学设计模式等。 作为实施教学活动的平台，它应能体现不同的教学设计理论，适应各种教学设 计方法，减少教学过程中无效环节，并提供较好的教学策略，促进教师改进教学设 计的方法，提高教学过程的效率，优化教学效果。因此，教学设计理论是网络辅助 教学平台的基础，也是平台在运行中能提供高质量服务的保障。 2 3 学习理论 现代远程教学系统是对传统教育思想、教育观念的变革。远程教学模式的构建， r 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 必须在现代教育理论、学习理论的指导下完成，必须符合现代教育理论。著名心理 学家斯金纳对于行为主义和程序教学方面的开创性贡献，奠定了行为主义心理学在 现代教学软件设计中的主导地位。行为主义心理学认为，学习是由于经验的反复练 习而引起的行为比较持久的变化。行为主义学习理论注意到学习起因是外界刺激的 反应，而不关心刺激引起的内部心理过程。因此，它在解释行为为什么能发生时， 受到了限制。在批判行为学习理论的基础上，诞生了认知主义学习理论。 ( 1 ) 认知主义学习理论 认知主义学习理论认为，人脑中的知识是以网状结构表达的，即知识点、链和 由此形成的网络三部分构成。学习同一内容，需要在不同时间，在重新安排的情景 下，带着不同目的以及从不同的角度多次进行，以此达到获得高级知识的目标。这 意味着在教学中要对复杂主题作非线性的多维度的浏览，即在不同场合，从不同方 向重返同一个概念。 利用、 n ) n v 技术中的超链接特性，可让学习者在学习时从一个知识点转到另一 个相关知识点，知识点与知识点之间的网状拓扑结构，能让学习者在学习同一知识 点的不同相关知识点时，方便地返回该知识点，由此从其它不同知识点的角度再来 认识与学习该知识点。 如果在远程教学系统中单纯使用认知主义学习理论进行教与学，虽然可以实现 超媒体的信息呈现，但学习者只是浏览各种教学资料，学习过程仍然属于被动接受 学习，并不能有效地激发学习者的创造性。近年来，迅速发展的认知学理论的一个 重要分支建构主义学习理论可以有效地解决此问题。 ( 2 ) 建构主义学习理论 建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到，学习是在一定的情境即 社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过 程。建构主义作为对认知主义的发展，更加重视结构、建构和认知主体的核心地位， 重视通过“情境创设”、“意义建构”、“协作”和“会话”等活动来建构知识的过程。 因此，以建构主义理论为基础的远程教学系统的软件设计应强调以下关键点： 强调“情境”的创设及其对意义建构的重要作用。 把学习者主动建构所学知识的意义即“意义建构”作为软件设计的目的。这 要求把当前学习内容所反映的事物尽量和自己己经知道的事物相联系，并对这种联 系加以认真思考，“联系”与“思考”是意义建构的关键。 使用探索法、发现法、随机访问教学法等能够充分发挥学生主体性的方法来 建构知识的意义。 9 硕士荦位论文 m a s t e r s 丁h e s i s 强调“协作”和“会话”。因为学习者与周围环境的交互作用，对于学习内 容的理解起着关键作用。 基于i n t e m e t 的网络通信技术、多媒体技术等具有的多种特性特别适合于实现 建构主义学习环境。计算机、网络、多媒体、超媒体等技术可以作为认知工具和认 知环境来构造学习的虚拟情景，构建一个人与人之间更为广阔的相互会话环境，由 此进行协作活动而实现某种意义的建构过程。基于w e b 的远程教学系统应充分利用 多媒体与网络特性加强“情境创设”、“协作”、“会话”等活动的建构，才能起到强 化学习效果的功能。 建构主义倡导的教学模式是以学生为中心、以过程为中心、以认知结构为中心。 在学习过程中，充分发挥学生的主动性，让学生有多种机会在不同的情境下应用他 们所学的知识，将知识“外化”，让学生能够根据自身行动的反馈信息形成对客观 事物的认识和解决实际问题的方案。在整个教学过程中，教师不再是中心，他只起 到组织者、帮助者和促进者的作用。各种教学资源应用来支持“学习”而不是用来 支持“教授”。在教与学的过程中，应充分利用“情境创设”、“意义建构”、“协作” 和“会话”等活动发挥学生的主动性、积极性和创造性，达到对当前所学知识的意 义建构的目的。 ( 3 ) 教学模式分析 在建构主义理论指导下，并辅以认知主义理论，本文所探讨的基于w e b 的网 络辅助教学平台采取了二种远程教学模式，即个别化教学模式和教师辅导模式。 个别化教学模式 个别化教学即因材施教，是教学系统的一大优势。所谓个别化教学模式是指在 学习过程中根据学习对象自身智力、学习进度和对知识点掌握牢固程度的不同，给 出相应学习策略、学习进度、学习内容的教学模式。它是构建主义学习理论的一个 重要应用。本系统的个别化教学模式主要通过在线浏览学习资料、学习资源下载和 在线测试来实现。 在线浏览学习资料 在本系统中，为了更好地辅助教师完成教学任务，为学生的自主学习提供良好 的环境，需要使用有效的技术将教学内容呈现出来。认知主义理论认为，人脑中的 知识以网状结构表达，即知识点、链和由此形成的网络三部分构成网状结构。为便 于人的学习，教学内容的呈现方式也应遵循人类记忆的网状结构。这种呈现方式就 是超文本呈现方式。 超文本里现方式没有固定的顺序，也不要求学生按照一定的顺序进行学习。 1 0 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s w w w 技术提供的超文本环境。使用h t m l 等技术开发的教学网页，可融合文字、 图形、动画、音频和视频等多种媒体来表现教学内容，并生成相关知识点链接，将 知识按网状结构呈现。 学习资源下载 受i n t e m e t 网络带宽限制，为减少服务器负载，提高效率，本系统将课件、教 学资源打包压缩，通过h t m l 网页实现下载或在线播放。学生可以根据自己的学习 状况选择需要的资源下载。学生将教学资源保存至本地机就可以在脱离网络的情况 下进行单独的个别化学习。 在线测试 测试可以检验学生对知识的掌握情况。本平台设计了作业子系统和在线测试子 系统。 教师辅导模式 网络学习是一种地理空间分离的分散式学习，因而师生之间的交流与协作至关 重要。因此在涉及到较高级的认知能力的学习场合，例如：问题求解或对复杂问题 进行分析、综合的场合，单纯运用个别化教学模式并不理想，而教师辅导模式有利 于促进学生高级认知能力的发展。传统的是在师生面对面的情况下进行。但是，对 于网上学习，因为教师和学生在地理位置上相互分离，没有了教师面对面的解释。 在这种情况下，远程教学系统应为学生提供交互式教学的环境。本平台设计了在线 讨论和b b s 的功能。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第三章基于w e b 的网络辅助教学平台设计的技术基础 3 1 b s 结构技术 3 1 1 b s 结构 浏览器月艮务器( 8 s ) 模式是c s 模式在i n t e m e t 上基于w e b 应用的一种实现方 式，两者是同一计算体系结构的不同应用分支。b s 体系结构的关键是i n t e m e t 技术 的核心w e b 技术。 b s 结构主要利用了不断成熟的w w w 浏览器技术，用通用浏览器就实现了原 来需要专用软件才能实现的功能。它的基本原理是将一个应用分解为w e b 浏览器和 w e b 服务器，浏览器是服务器的客户端程序；两者之间通过h r r p 协议进行通信。 用户通过已建立的一个指向统一资源定位器u r l ( u n i v e r s a lr e s o r c el o e a t o r ) 的超 级链接( 以标识资源名和存放地址) ，用浏览器来访问w 曲服务器上的网页( 应用资 源) 。w e b 服务器端则有一个监听客户连接请求的服务进程，接收并分析处理服务请 求，返回处理结果。浏览器通过发送u r l 来请求服务器网页；服务器则使用u r l 信息来定位和显示网页。 与c s 模式相比，b s 结构具有如下优势： 界面统一、使用简单。客户端只需安装单一的b r o w s e r 浏览器软件( 如i e ， n e t s c a p e 等) ，不需要像c s 结构中那样安装数据库客户端软件、应用软件等，操作 界面简单统一，基本上不需要进行用户培训就可以直接使用。 易于维护。由于客户端无需安装专用的软件，免维护、免开发，对应用系统 进行升级时，只需更新服务器端的软件，减轻了系统维护与升级的成本与工作量， 使用户的总体拥有成本大大降低。 扩展性好，有效保护投资。b s 模式由于采用标准的t c p i p ，h t t p 协议， 它可以使网管系统与i n t e m e t i n t r a n e t 有机结合，具有良好的扩展性。 信息共享度高。h t m l 是数据格式的一个开放标准，目前大多数流行的软件 均支持h t m l ，同时h t m l 技术使得b r o w s e r 可访问多种格式文件。 有良好的广域网支持和较高的安全性。当然，对于特定复杂的应用，采用 c s 模式开发工具比较丰富，如一些图形化的应用，在b r o w s e r 环境下开放比较困 难，而且不很灵活。在具体应用中，一般都是把c s ，b s 的特点结合起来，一部 分应用采用b s ，其他部分采用c s 。 1 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 3 1 2 多层结构模式 多层结构模式( 见图3 一1 ) 用户界面( w e b u i ) 、业务逻辑层( b u s i n e s s f a c a d e ) 、 业务规则层( b u s i n e s s r u l e ) 、数据访问层( d a t a c c e s s ) 、系统框架( s y s t e m f r a m e ) 、数 据库(