（机械制造及其自动化专业论文）基于web的协同cad教学管理中心的研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 英文摘要 ab s t r a c t t h e c o l la b o r a t iv e l e a rn i n g in d i ff e r e n t p l a c e v i a t h e w e b i s o n e o f t h e c u r r e n t re s e a r c h f o c u s o f mo d e r n l e a rn i n g . c o m p u t e r s u p p o r te d c o l la b o r a t i v e l e a rn i n g ( c s c l ) , w h i c h i s o n e o f b r a n c h e s i n t h e a p p l i c a ti o n r e s e a r c h o f c o m p u t e r s u p p o r t e d c o l l a b o r a t i v e wo r k ( c s c w) , m e a n s t h a t t e a c h e r s a n d s t u d e n t s c a n c o l la b o r a t e w i t h e a c h o t h e r t o f u l fi ll a l e a rn i n g p ro j e c t v i a t h e we b . t h e c o l l a b o r a ti v e l e a rn i n g in d iff e r e n t p l a c e e n a b l e s l e a rn e r t o a c q u i r e k n o w le d g e v i a t h e n e t w o r k , o v e r c o m e s t h e d iff i c u lti e s o f la c k o f l e a rn i n g s o u r c e a n d l o w n e s s o f l e a rn in g l e v e l i n o u r c o u n t r y n o w a d a y s , s t r e n g t h e n t h e a b i l it y o f p r o v i d in g l e a rn in g a n d im p r o v e s t h e l e a rn in g l e v e l . b a s e d o n s u m m a r iz in g t h e c u r re n t s t a t e o f t h e a r t i n t h e c o l l a b o r a ti v e c a d l e a r n i n g , t h e th e s i s p ro p o s e d th e s u b j e c t s t u d y o n m a n a g e m e n t c e n t e r o f c o m p u t e r s u p p o rt e d c o l la b o r a ti v e l e a rn i n g o f c a d . t h e m a j o r w o r k a n d t a s k s a r e d e s c r i b e d a s f o l l o ws i n t h e t h e s i s : 1 . a ft e r r o u n d l y c o l l e c t in g m a t e r i a l a n d a n a ly z in g t h e c u r re n t s it u a t i o n o f c o l l a b o r a t iv e c a d l e a r n i n g a c r o s s t h e n e t w o r k . c o n c l u s i o n w a s d r a w n ,t h a t t h e in f o r m a ti o n r u n o ff i s s o l a r g e le a d to t h e s y s t e m c o s t i s t o o h ig h t o b u il d it , w h i c h i s t h e p r i m a ry re a s o n th a t h a n d e r s t h e d e v e l o p m e n t o f c o l l a b o r a ti v e l e a rn i n g . 2 . a n a ly z e d t h e c o r re l a ti v e t e c h n o l o g i e s o f c o l la b o r a ti v e c a d l e a rn i n g a c ro s s t h e n e t w o r k a n d t h e i r c u r re n t s i t u a ti o n . b y m e a n s o f s y n e r g e ti c s , a m u lt i - a g e n t o b j e c t fr a m e w o r k f o r c o l l a b o r a ti v e d e s i g n w a s p ro p o s e d b a s e d o n w e b , w h i c h i s u s e d t o i m p l e m e n t mu l ti - in t e l le c ti v e c o o p e r a ti o n . 3 .t h e d e s i g n o f p r o j e c t m a n a g e r c e n t e r s s y s t e m m o d e l th a t b a s e d o n t h e m u l t i - a g e n t o b j e c t w a s c o m p l e t e d . 4 . t h e a s p+s q l s e v e r w a s s e le c t e d a s t h e to t a l t e c h n o l o g y s c h e m e , w h i c h c a n d e c r e a s e t h e c o m p l e x it y a n d i m p ro v e t h e f e a s ib il i t y . a ft e r t h a t , s t a ff a g e n t o b j e c t , s u p p o r t- a g e n t o b j e c t , c o m m u n i c a ti o n - a g e n t o b j e c t w a s d e s i gne d , v i a a b o v e o b j e c t s t h e c s c l s y s t e m w e r e re al iz e d . 5 .t e s t e d a n d v e r i fi e d al l k i n d s o f fu n c ti o n o f t h e p ro j e c t m a n a g e m e n t c e n t e r o f c o l l a b o r a ti v e l e a rni n g 场e x p e n m e n t s . k e y w o r d s : c o l l a b o r a ti v e c a d l e a rn in g , l e a rn i n g m a n a g e m e n t c e n t e r , m o d e rn l e a rn in g , c o m p u t e r s u p p o rt e d c o l l a b o r a ti v e l e a r n in g . 重庆大学硕士学位论文 1绪论 1绪论 1 . 1 课题的背景及意义 在传统的教学中， 最经典的教学模式是以 教师为主，教师在讲台上 讲， 学生 在座位上听。 传统教学的另一种模式是函授教学、广播电视教学 等远程教学模式。它们的最大缺点是不能充分发挥学习者的主动性、积极 性 和 创 造 性 思 维， 扼 杀了 个 性的 发 挥和 创意 的 产生m + ) 自8 0年代以来，信息化的浪潮迅速波及全球，各国都提出了自己的 信息技术发展规划，而教育界为了迎接信息化社会要求教学技术信息化的 挑战，国内外的学者对此进行了许多探索，从c a i 、卫星电视、多媒体到 教育网络， 努力运用各种最新的信息技术手段优化教学过程，并取得了一 定的成效。目 前网络教学主要是通过网络虚拟教室、校园网等形式在网上 进行教与学的活动。这些都是教学信息化的实例。 1 . 1 . 1 课题的背景 自 从 1 9 5 9年 美国i b m 公司 成功地研制出 世界上 第一 个计 算机辅助 教 学 系 统( c o m p u t e r a i d e d i n s tru c t i o n , c a i ) 以 来， 计 算 机 辅 助 教 学的 理 论经历了 行为主义学习理论 ( 6 0年代初至 7 0年代末) 、认知主义学习理 论 ( 7 0 年代末至8 0 年代末) 、 建构主义学习与教学理论 ( 9 0 年代初至今) 三次大的演变。 建构主义学习理论是认知主义学习理论的最新发展，它强 调以 学生为中 心， 不仅要求学生由 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，而且要求教师要由知 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。但是受 计算机技术、 认知学、教育学发展的制约，c a i 课件的实现技术大大落后 于c a i 理论的发展。 目 前比较成熟并占领市场的仍是基于行为主义学习理论的 c a i 课件 系统。这种课件技术特点是基于框架，采用小步骤的分支式程序设计，学 生作为软件的使用者，被动地接受知识的灌输。随着教学理念的更新和网 络技术的 成熟，软 件商们为 适应教学的需要， 相继推出了 智能型的计算机 辅 助 教 学i c a i ( i n t e l li g e n t c o m p u t e r a s s i s t e d i n s t r u c t i o n ) 和 基 于网 络的 计 算 机 辅 助 教 学n b c a i ( n e t w o r k b as e d c o m p u t e r a s s i s te d i n s t r u c t io n ) 软 件。 i c a i 是以 认知学为理论基础， 将人工智能技术应用于 c a i ，是智能 化的 c a i ; n b c a i 是学生和教师通过计算机网络进行课程内容的学习、讲授、 练习和测试的教学软件。 n b c a i 的实现主要有两种:基于万维网 ( w o r l d w i ld w e b , ww w) 的c a i 和基于c l ie n t / s e r v e r 的c a i 。 基于www的c a i 重庆大学硕士学位论文 1绪论 是教师将教学内 容制成超文本文 件或动态网页，发 布到i n t e m e t/ i n t r a n e t 的 www服务器上，学生通过使用www浏览器，登录到相应的网站以实 现远程教学 ( d i s t a n c e l e a rn in g ) 内 容的学习。 它可以 不受 地域的限 制， 能够方便地做到资源共享; 基于客户端服务器( c l i e n t/ s e r v e r , c / s ) 的c a i 是教师和学生通过各自的客户端软件，组织教学内 容和学习 课程知识。 课件方式教学目 前使用得比较广泛，它适用于一些内容比较成熟的 课程的授课，但是目 前在课件教学中主要还存在着两方面的问题。一方面 如前所述课件制作的质量不尽如人意，交互性差。另一方面，课件教学只 能实习一种异步式的教学。现在网络教学的主流是协同学习的方式。协同 学习是一种为了促进学习、由学生协作完成某个给定学习目标的教学方 法。协同学习有利于促进学生高级认知能力的发展，因而受到广大教育工 作 者 的 普 遍 关 注。 基于网 络的 协同 学 习( c o m p u te r s u p p o r te d c o ll a b o r a t i v e l e a rn i n g , c s c l ) 是指利用计算机网 络以 及多 媒体等 相关 技术，由 多 个学 习者针对同一学习内容彼此交互和合作，以达到对教学内 容比 较深刻的理 解与掌握3 4 1 5 目 前基于网 络的协作学习尚 处于 研究初期，而基于网 络的c a i 教学 也是有待于深入探索，有鉴于此，我们尝试着构造把二者相结合的基于 w e b 的协同c a d教学系统。 1 . 1 .2课题的意义 计算机技术及通信技术在教学中的应用已 有3 0 多年的历史。 近年来， 随着因特网技术的发展、推广与普及，这两种技术在教学中的应用得到了 进一步的发展，网上教学更受到日 益广泛的重视。网 上教学利用万维网技 术向学生呈现学习内 容， 利用多种网 络通信软件布置及批改 作业、 进行课 堂讨论及实施班级管理等， 从而在计算机网 络上形成一个能 够模拟实 现全 部教学过程的虚拟教学环境。而c a d的课程工科学生的一门 重要课程， 在网上教学日 益频繁盛行的情况下，有必要研究 c a d课程的网上教学。 在国家8 6 3 项目 虚拟c i m动态数据交换格式和数据库系统及实现( 课 题编号 8 6 3 - 5 1 1 - 9 4 6 - 0 1 2 )的资助下，本课题提出基于 w e b的协同 c a d 教学系统。试图建立通过 w e b进行协同c a d教学信息管理，基于 w e b 环境的老师与学生间的协同c a d教学信息直通的方案，实现实时的协同 c a d教学。 根据对所检索的文献资料以及国内外研究现状分析，本课题具有以 下的目的和意义: 克服现有网上教学系统实时教学功能不强的不足， 通过采用有效 实用的方法来扩展系统实时教学信息 传送功能， 使之较易支持基于i n t r a n e t 重庆大学硕士学位论文绪论 的网上实时教学; 尝试以w e b实现协同c a i 教学信息的管理和以专用的动态链接 库 ( d l l ) 实现用户间协同c a d教学信息直通。 1 .2课题研究内 容 1 .2 . 1 课题来源 本课题来源于国家 8 6 3高技术计划项目 虚拟 c i m 动态数据交换格 式 和数据 库系 统及实 现 ( 课 题编号8 6 3 - 5 1 1 - 9 4 6 - 0 1 2 ) 0 1 .2 .2 研究内 容 本文进行的协同c a d教学系统管理中心的研究内 容主要包括以 下几 个方面: 收集协同 c a d教学的相关资料，了 解发展历史及现状，分析研 究 研究过 程中 可能遇到的主要问 题 ( 本文第二节) 。 针对研究中的主要问题， 提出技术解决方案， 并尝试在本课题( 基 于w e b 的协同c a i 教学系统)中实现 ( 本文第三节) 。 基于w e b 的协同c a d教学系统模型的建立。 协同c a d教学系统本质上是一种面向的网络服务体系。采用c / s结 构亦或是采用基于w e b的www方案，以 及采用哪一种具体技术实现协 同c a d教学系统及其管理中心的各种功能都是课题的研究内容 ( 本文第 四节) 。 基于 w e b的协同 c a d教学系统的信息管理和教学中冲突的处 理。 基于w e b的 协同c a d教学系统必须对c a d教学相关信息进行有效 的管理，处理教学过程的相关信息。 此外，协同c a d教学是一个群体操 作一个对象的活动，在教学过程中必然会出 现冲突，处理教学冲突是协同 c a i 教学系统的重要部分 ( 本文第四节) 。 本文的技术实现方案的验证在第五节作具体介绍。 1 .3课题的研究条件 重庆大学机械传动国家重点实验室具备良 好的试验研究条件。 拥有 价值 1 5 0 0 万的仪器设备， 其中有2 0 0 多万的设 备可直接支持课题研究。 为本课题提供的研究条件是: 1 . 硬件环境: 一台p 1 1 4 0 0 微机， 两台p h 3 5 0微机。 重庆大学硕士学位论文 1绪论 2 .软件环境: 操作系统:win d o w s n t 4 .0 , win d o w s 9 8 , w i n d o w s 2 0 0 0 ; c a d软件:a u t o c a d r 1 4 ; 协同 工具软件: m i c r o s o ft 公司的n e t m e e t i n g 3 .0 ; 开发工 具:n e t m e e t in g s d k , f r o n t p a g e ; 3 .网络环境: 金长城 n t s 2 3 0 0 ; 1 2 8 mb / i o g b网络服务器: i n t e l 5 1 0 t 1 0 / 1 0 0 mb 交换机; i p地址 4 8个;网 络自 适应带宽 l o m b p s - 1 0 0 m b p s ; 出口 带宽 1 0 0 m b p s ， 此 局域网 通 过重 庆 大学 校园 网c q u n e t 的 主 节点 联 入因 特网。 网 络视频系统三套: m i c r o s o ft n e t m e e t in g三 套。 重庆大学硕士学位论文 2基于w e b 的远程教学系统 2基于w e b的远程教学技术发展现状 2 . 1 引言 近年来，多媒体技术与计算机网络通讯技术的成功嫁接，诞生了多 媒体计算机网络。多媒体计算机网络的应用非常广泛，在教育领域的应用 是其中的一重要分支，最主要的表现形式为多媒体网络教学。同时，计算 机网 络的 发展和应用，又提出了 计算支持的协同 工作( c s c w, c o m p u t e r s u p p o r t e d c o l l a b o r a t i v e w o r k ) 问 题。 所 谓的 计 算 机 支 持的 协同 工 作 指的 是， 一个群体中的多个成员，同时使用分布式网络系统上的多台计算机协同工 作，共同完成某项任务6 ) 。这一思想体现了信息时代人们工作方式的群体 性、交互性、分布性和协同性的客观要求，充分发挥了计算机网络作为通 信媒体的潜在能力和优越性，因而正受到日 益广泛的重视。将计算机支持 的协同 工作应用到教学领域， 称之为计算机支持的 协同学习 ( c o m p u t e r - s u p p o r te d c o ll a b o r a t iv e l e a rn in g , c s c l ) ， 也叫计 算机支 持合作学习。 c s c l 是与传统的个别化 c a i 截然不同的概念m 。个别化 c a i 注重于人机交互 活动对学习的影响，c s c l强调利用计算机支持学生同伴之间的交互活 动。 在计算机网络通讯工具的支持下， 学生们可突破地域和时间上的限制， 进行同伴互教、小组讨论、小组练习、小组课题等合作性学习活动18 闭 。 如何把多媒体网 络教学系统与计算机支持的协同 学习融合起来，充 分发 挥多媒体网 络教学系统的效果， 构成协同学习 环境， 取得最佳的教学 效果，是最受关注的问 题。以 下将讨论多媒体网络教学系统的一般组成、 功能及设计思想。 2 .2远程教学 ( d l )简介 计算机远程教学是指利用多媒体技术和网络通信技术， 在网络环境 下开 展的 教学活 动 n a i 。 本文中 远程教学 ( d i s t a n c e l e a rn i n g , d l ) 或网 络 教学均指计算机远程教学。 2 .2 . 1远程教学 ( d l )的背景及概念 1 9世纪在北欧和北美发生的工业革命带来的巨大技术进步引发了远 程学习， 特别是由 于交通和通信技术的发展，使得这种新的教育形态，远 程教学在人类历史上第一次成为可能。 远程学习充分利用了现代技术的进步，使教师从学生中分离、学生 从学习集体中 分离后， 教育过程能够继续进行并取得成功。 远程教育系统 成功的关键在于，当教师和学生在时空上分离时，仍能确保教育过程继续 重庆大学硕士学位论文 2基于w e b 的远程教学系统 进行。而对在非远程学习系统，传统大学中教育过程的进行靠社会专门机 构 的 职 能 来 实 现it p 2 1 依据彼得斯 ( p e t e r s ) 、赫斯特 ( h i r s t )和奥科绍特 ( o a k e s h o t l )等 许多理论家所持的观点，教育的本质是教师和教学对象间的主体交互关 系。通常说的远程学习打破了教学活动的完整性，也 就是打破了这一教师 和教学对象之间的主体交互关系，而正是这一关系产生了教育交互活动 11 3 1 。在远程教育系统中，教育交互活动不得不在时空分离的状态中重新创 建。 远程教育中必须对教学活动重新整合， 这种重新 整合在远程学习系统 中是由以下两方面的出 色活动实现的，为远程学生开 发学习 材料和提供学 习 支持服务， 无论4 n门 在家中 还是在工 作单位或其它任何地点学习。 2 .2 .2 d l的发展现状 8 0 年代电 子技术的重 大发 展， 使 远程的 面授教学 ( t o t e a c h in g f a c e - t o - f a c e a t a d i s t a n c e )得以实现a 1 。 远程的面授教学弥补了以 前的远程学习 系统的一些弱点，如缺少面对面的接触，不能让学生学习观察并与教师的 教学进行交互作用等。电 子技术发展的主要教学应用在以 下方面:卫星电 视， 视频会议系统， 计算机万维网。 视频会议是远程教学的一种主要形式， 被广泛的用于基于集体的远程教学系统。随着卫星电 视、视频会议和其它 形式的电子远程教育的成功，基于万维网的远程教学也取得长足发展。在 9 0 年代， 许多传统大学都开始应用因 特网 进行远程教学。 柯莉丝 ( c o l l i s ) 在其著名的 电子远程学习: 远 程教育的未来一书中指出， 在1 9 9 5 年， 万维网开始启用并成为 远程教学的 新的“ 杀手工具， 。 移动通信的发展将使学生在远程教学选择上更加自 由。只要能够实 现其电 话装置的无线通信连接， 无论在飞 机场、 在床上或在他们选择的 任 何地方，都可以进行学习。 2 0世纪后半叶以 来， 远程教学的形式发生了巨 大的 变化，并对现代 教学产生了重大的影响。除了1 9 6 8 年奥托.彼得斯详细分析过的2 0 年代 俄国的独立函授大学外，欧洲的西班牙和德国的远程教学大学，以及随后 全世界普遍兴起的开放大学运动，使学生可以不进大学校园，而通过远程 学习取得其大学学位，唯一例外的是学生在学习结束时前往大学校园参加 毕业庆典。 2 .2 .3 d l系统的分类 在我们传统的教学过程中，最经典的教学模式是以教师为主，教师 讲、学生听，它是一种单向 沟通的教学模式。 在i n t e rn e t 上实 现这种教学 方式的最大优点在于它突破了 传统课堂中人数及地点的限 制。 在 i n t e rn e t 重庆大学硕士学位论文 2基于w 七 b 的 远程教学系统 上实现讲授，其学习 人数可以 无限多，而且世界各地的学生都可以参与学 习， 不必 集中于同一 地点。 其最大缺点是缺乏在课堂上面对教师的那种氛 围，学习 情景的 真实 性不强， 利用 i n t e rn e t 实现教学的 模式可以 分为同步 式 和 异 步 式 两 种 1151 . 1 .同步式教学 这种模式除了教师、学生不在同一地点上课之外，学生可在同一时 间聆听教师教授以 及师生间有一些简单的交互，这与传统教学模式是一样 的。这种教学模式需要采用基于h .3 2 3 协议的视频会议系统来实现。这种 会议系统，可以 在 i n t e m e t 中实时的传输视音频信息，在教学过程中，教 师在配有摄像机、 话筒、电子白 板、投影仪的授课教室中讲课，学生在配 有同样设备的远程学习教授中聆听教师的授课，教师讲课形式与课堂授课 形 式一样， 在电 子白 板上板书， 通过投影系统观察远端教室中的学生表情， 通过视频控制系统接收学生的反馈信息 等等。目 前， 在 i n t e m e t 上的 视频 会议系统已 经有成形产品， 但由 于互联网 络共享带宽的基本特色， 视音频 传输质量是不可控的，与网络负载的情况相关， 而且，可并发传输的视频 信号有限。要解决这些问 题，必须采用基于专用线路的实时交互式视频会 议系统，该系统基于电信的专用线路，通信带宽可以得到稳定的保障，可 达到双方或多 方实时交互，即要求能 够实现实时传送音频和视频。 但这种 系 统建立专用通信线路基础之上， 专线租用费 用是一般单位难以 承受的。 同步式讲授优点在于可以延续传统教学模式，对教师教学要求比较 低，而且课堂学习氛围较好，比 较适合目 前的学习习惯;缺点是缺乏实质 性交互，由 于课堂授课时间有限，一个教师同时要面对众多的学生，绝大 多数学生是无法与教师进行交互的，总体的交互水平较低。另外同步教学 要求学生学习时间与教学同步，而参与远程学习的学习者群体大，结构复 杂，很难集中在一个时间在一个地点进行学习。 2 .异步式讲授 异步式讲授可以 很简单地实现，只要利用 i n te m e t 的 www 服务及 电 子邮 件服务就可以 满足基本要求。 这种模式是由 教师将教学要求、教学 内 容、以 及教学评测等教学材料， 编制成h t m l文件， 存放在w e b 服务 器上，学生通过浏览这些页面来达到学习的目 的;另外，还可以 将教师课 堂 授课的 情况实际 拍 摄下 来， 经过适当 剪辑后， 可制作成流 式媒体的 课件， 供学生在线点播，学生无须在指定时间与指定教室中学习，就可以随时随 地的得到教师课堂授课。当学生在学习过程中遇到疑难问 题时，便以电子 邮件的方式询问教师，教师再通过电子邮件对学生的疑难问 题给予解答。 在此过程中，学生还可阅读一些教师提供的参考资料，就象我们在学校图 书馆中查找资料一样。学生不仅可以通过答疑系统或电子邮件向教师请 重庆大学硕士学位论文 2基于w e b 的远程教学系统 教， 也可以 通过电 子公告 牌系统 ( b u l l e t in b o a r d s s y s t e m , b b s ) 或电 子邮 件与其他学习者讨论交流。 这种模式的 特点 在于教学活动可以 全天2 4小时 进行， 每个学生都可 以根据自己 的实际情况确定学习的时间、内 容和进度，可随3 时在网上下 载学习内容或向教师请教，其主要缺点是缺乏实时的交互性， 对学生的学 习自 觉性和主动性要求较高。这种教学模式要取得比较好的教学效果，必 须要有一套能充分体现学习者特点，并能适合网上信息表达与传输的图、 文、 声并 茂的优秀电子教材;要为学生提供与该课程紧密 配合的 大量信息 资料 ( 最好能建立一个虚拟的图书馆) ;此外还要建立一个专门负责解答 学生疑难问 题，并能对学生作形成性评价的应答与评测反馈系统。 支持协同的远程教学系统具有较大的自由度，不仅可以支持个别化 学习， 还可以 支持协同式学习116 1 117 1 。 本文主要讨论协同式学习模式的设计。 利用协同式网 络教学系统进行协同学习时，需要系统能够把教师分配学生 学习 任务、 授课、 布置作业、 教师对学生学习 过程的管理等方面结合起来， 形成集成化软件系统。从而使得教师起到监控、 指导等作 用， 学生 之间 起 到信息交流、相互协作、共同学习等作用。 根据学生的学习 情况， 可以分 为四 种方式的协同学习。 l 、通过讨论来学习 学生在学习中遇到自己无法解决的问题时，可以向教师发送一请求 信息， 要求与 其他的学生讨论该问 题。 教师接到 请求信息以 后， 根据对其 他学生学习情况的监测，而决定是否选择一名学生与该生进行讨论。 选定 参与讨论的对象以后，教师可以 进行授权，实现这两个学生的信息连通。 2 、 通过共同建构来学习 教师在对学生学习情况进行监测时，一旦发现学生中共同存在的问 题， 便可以向每个学生发出通知，要求他们停止自己的学习， 共同讨论新 产生的问 题。 通过共同讨论，在教师帮助下，实现新的认知能力的建构。 3 、通过观察来学习 在学生 独自 解决某个问题的时候，教师如果发现某个学生的解题思 路比 较新颖 独 特， 就可以 授权将该学生 机作为 教 师机， 将它的 屏 幕内 容传 递给全部或部分的学生，让大家一起来观察该生的解题方法，从而得到启 示和帮助。 4 、 通过指导来学习 学生在学习中遇到问题的时候，可以 直接向教师请教。当教师认为 需要对这个学生进行单独指导的时候， 便产生一个应答信息， 使这个学生 重庆大学硕士学位论文2基于w e b 的远程教学系统 和教师之间形成双向的信息交流。 2 .2 .4 d l的关键技术 c s c l的 关 键 技 术包 括接口 技术、 协调机制、 并 发 控制、 分布式多媒 体数据库 和 超文本 技 术1 8 1 . 接口 技术 d l系统的人机接口与单用户系统不一样，它应能体现群体活动及多 用户控制的特征， 在d l系统中，人机接口带来了单用户接口 所没有的许 多问题，其中比 较典型的是要支持多用户系统特有的协作活动和并发活动 所带来的复杂管理。 在多媒体网 络环境下，多用户、多 媒体信息和多窗口 的应用程序接口 技术，要求能提供支持协同工作的友好用户接口，以便于 应用集成、应用管理及用户使用， 所以 接口技术是d l系统的关键技术之 - 1 9 2 . 协调机制 协调机制是用户间约定的交互方式，可完成调度用户活动、分配共 享资源等任务。 d l系统能 否成功地支持协作活动， 在很大程度上取决于 有无良 好的 协调机制120 1 3 .并发控制 d l系统需要解决多用户同时操作时存在的并发问 题。 d l系统与并 发控制相关的部分有以下几项2 a . .组接口的一致性 组接口对所有用户来说应是相同的或基本相同的，即应实现 wy s i wi s ( wh a t y o u s e e i s wh a t i s e e ) . .广域性 d l系统的优点之一就体现在能实现远程协作工作， 但目 前的广域网 通讯下传输速度比 局域网慢很多，而且通讯也不太可靠。 .故障恢复 在分布式系统中， 常有某个结点或网络出 现故障， 这要求d l能从这 类故障中恢复过来。 4 . 分布式多 媒体数据库和超文本技术 分布式多媒体数据库技术的 研究与d l 系统的 研究密切相关， 尤其是 超文本在d l系统中 起着重要作用。 超文本是集图、 文、声于一身， 具有 比 一般文本更强的 表 达能力，同时它又内 含数据库技术， 可提供用户自 由 浏览 和查 询， 具 有良 好的 用户接口 。 超文本在d l可 广泛地用于共同 决策 系统、协同编辑系统的设计。 重庆大学硕士学位论文 2基于w e b 的远程教学系统 2 .2 .5 d l 系统的 应用领域及前景 1 、传统教学模式的不足 人的一般认识过程是:从实践到认识，从感性认识到理性认识，再 从认识到实践。而学生的认识过程，也要通过一定的实践获得一定的感性 认识作为基础;同时，学生学习理论，最终也要回到实践中去经受检验和 指导实践。而在传统的教育模式中，教学活动多限于课堂，教学内容由教 科书提供，教学方式则是教和学双方简单的统一。教师通过自己 对书本内 容的理解，消化吸收后，对授课内容进行二次加工，利用黑板、投影片等 传统手段向 学生传授知识;学生在接受书本知识以前，往往没有机会去获 得感性认识，而是直接生硬地接受理论教学，结果，学生往往通过死记硬 背的方式来接受和吸收学过的知识，有时甚至无法消化所学的理论知识; 而且， 在大多数情况下，由于课堂教学和实践手段的单一，也无法将所学 知识付诸实践2 2 1 2 3 1 2 4 1 2 5 1 。 在这样的学习过程中， 学生始终处于被动的灌 输地位， 其主动性和创造性都受到很大程度的限制， 而由 于教学手段落后、 形式单一，很难调动学生的学习积极性，所学的知识只停留在书本上，无 法上升到更高层次，往往不能达到预定的教学效果。 2 、 基于w e b 的教学模式的优势 信息时代的到来，为教育提供了一次飞跃的机会，而今天的 i n t e rn e t 为这次飞跃提供了 物质基础; 同时， 信息时代对教育也提出了 更高的要求， 即 利用更适于现代教育的手段和模式， 将教学内 容转变为广泛的信息教 育， 拓展教学的内 容和层次。教师和学生不再是单纯的 传统教育模式中教 与学的 关系， 教学材料也不仅仅是一本教科书那样简单: 而是通过信息交 流这条纽带， 使师生获得更多的 信息， 丰富学生的 学习资 源，并且潜移默 化地改变学习方式、 影响教育观念、 教育体制、 教育内 容、教育模式，促 进 教 育 现 代 化 的 发 展 l2 61 27 1 在世界各地，已有许多大、中学在因特网上建立了许多各种各样、 各具特点的 学习 站点， 学生能 够共享到丰富的学习资 源， 教师可以 在自己 理解课程的基础上，搜集世界各地的相关资源，将资源加工、组织， 制成多媒体教案，这样学生和教师之间的信息交流就有了一种全新的 方式，增强了交互性，极大地发挥教师的创造性，调动学生的学习主动 性 和 积 极 性 2 81 另一方面，可以 利用 i n t e rn e t 的普及性来实施继续教育。许多公司的 员工在工作期间，都必须经过专业培训，采用传统模式，他们不得不全脱 产或半脱产， 进入培训班学习， 公司每年为 此要投入大量的人力和物力; 由于占用员工大量时间，还会在一定程度上影响公司的利润。而通过网络 重庆大学硕士学位论文 z基于w e b 的远程教学系统 提供培训课程，员 工培训不受时间和地点的限制， 完全可以 利用业余时间 参加培训。仅这一项，就能为各公司节省大量资金。网络教学 ( 培训)与 传统的教学模式相比， 还能提供更加灵活的教学方式， 具体 来说， 有实时 交互方式和非实时方式两种。前者主要以卫星地面站、视频会议系统或可 视电 话系统来达到实时交互的目 的: 后者则利用 i n t e r n e t 提供的各种服务 来进行， 如: w ww网 络浏览、电 子邮 件 ( e l e c t r o n i c - m a il , e - m a i l ) 服务、 网 上b b s 讨论和文件传送协议 ( f i l e t r a n s f e r p ro t o c o l ， f t p ) 服务 等， 使 授课不受时间、地域的限 制，使那些无法进入传统课堂学习的人们也有机 会 接 受 系 统 的 教 育 29 1 由 于i n t e r n e t 具有良 好的开放性和实时性， 而且连接着大量的计算机， 任何人都可以在其中加入自 己的信息资源，与他人共享， 这些都为实现基 于i n t e rn e t 的远距离虚拟教学提供了良 好的基础。 而如何有效地利用资源， 将它们分门别类，快速地为学生提供远程教学服务，是当今 i n t e r n e t 远程 教学研究的主要内容。 远程学习带来了巨 大的社会效益。 远程学习使学习者得到自由， 他 们可以 在任何时间 和任何地点进行学习。随着社会开始接受远程学习 作为 面授交流的一种扩展， 学生可以 通过远程学习取得大学学 位、 学院 文凭或 培训证书。随着社会的进步，远程学习对于公民变得更加必要:无论提高 他们的学历资格， 还是为了更新知识和技能所进行的再培训。对于全时制 在业的纳税者来说，如今很多培训和再培训就是通过远程学习实现的3 0 2 .3远程教学系统的模式 2 .3 . 1 远程教学系统的内 涵 远程教学的主要理论是由德国著名学者奥托.彼得斯 ( o tt o p e t e r s ) 在 1 9 7 3年作出的， 彼得斯在他的论著 远程教育的教学结构. 对教与 学 的一种高度工业化形态的 研究中提出，在远程教学中，教学是高度工业 化的，学习也是高度工业化的。他指出在商品的工业化生产和远程教学过 程之间存在并 行的 要素。 学科领域的专家可以 使用同 样的 学习 材料教授成 千上万的学生，只要这些学习材料以工业化的方式生产并包装，而且它们 无需进一步的投入就可成百上千地被复制。远程教学系统中的学习也可以 被归类为高度工业化的，因为所有学习者都利用同样的教学产品 进行学 习， 并且这些教学产品可以 成百、 成千、 成万地提供而无需进一步的投入， 无论是以 建筑物或厂房的形式投入，还是人员的投入通过他们的教 而使学发生。 最初 1 0 0年 ( 1 8 7 9 -1 9 7 0 )的远程学习常常受到尖锐的 批评。 传统 重庆大学硕士学位论文 2基于w e b 的远程教学系统 大学很少承认这种教与学的形式， 而且这一领域的理论 研究也并未赢得传 统大学学者们的尊重。1 9 7 0年前后， 远程教育在质和量两方面都取得了 重大的进步。 这一进步常常与以下事实联系在一起:在 6 0年代倡导的欧 洲开放大学在西班牙、 英国和德国的建立3 1 在9 0 年代中期， 当英国政府建立一种对包括弥尔敦. 凯恩斯( m i lt o n k e y v n e s ) 的 英 国 开 放 大 学 在内 的1 0 0多 所 大 学的 学 术 成 就 进 行 评 价的 体 系时， 远程教育的学 术成就被进一步证实了。出乎许多 人的意料， 英国开 放大学名列英国 大学学术成就第 1 0位。当人们知道开放大学学生的平均 年龄在4 0 岁以 上， 他们中的4 0 % 在入学时并未达到获准 进入任何一 所其 它英国大学要求的 a级成绩时;而且，在人们进一步知道大多数学生都 负有同 他们的 年龄相 应的工作、 家庭和社会的职责和义务时， 上 述学术成 就又是多么地显著。 这还意味着，有1 0 0 多所英国大学，它们教学的全日 制校园学生入学时全都具有优秀的 a级成绩，它们拥有大批全时制的教 授、副教授、高级讲师和讲师，但依然未能达到与开放大学同等的学术水 平。将开放大学同牛津、剑桥和其它7 所面授教学的大学同置于英国大学 的前 1 0 位的评价统计己经连续5年得到确认，它明确表示出了 远程教学 已 经成熟， 远程教学可以达到优异的学术成就， 而面授大学在传统的校园、 讲堂、科学实验室和计算中心进行教学具有的优势已 经不复存在了。 2 .3 .2远程教学系统的相关技术及 研究现状 远程教学系统的关键技术主要有:对群体合作模式的研究:教学过 程管理; 教学信息共享;教学应用的共享及合作中的 控制问 题。 下面就其 研究现状逐一进行介绍3 1 1群体合作模式的 研究 在进行远程教学的过程中，参加远程教学的成员经常需要就教与学 过程中的问题在网上进行协商、对教学文档进行讨论。 这样的工作方法， 属于群体合作。 对群体合作模式的研究， 有助于改善人们信息交流的方式， 消除或减少人们在时间和空间上的相互分隔，从而节省教与学人员的时间 和精力，提高群体工作的质量和效率。 2 . 教学过程管理 从网上教学的运作方式可以 看出， 对教学过程的管 理应该包括:对 网上教学过程的信息记录、教学过程冲突的协调、 教学资料的支持。 3 . 应用的共享 进行网 上教学的主要目的就是为了实现教育资源共享。 教学资源除 了上面提到教学信息 外， 各种应用更是非常宝贵的 教学资 源。 应用包括对 各类程序资源的远程调用和对数据库的远程操作。为了让参加网上教学的 重庆大学硕士学位论文2基于w e b 的远程教学系统 人员 能 够通 过w e b浏 览 器 共享 教 学资 源， 以h t m l ( h y p e r t e x t m a r k u p l a n g u a g e ， 超文 本标记语言) 和v r m l ( v ir tu a l r e a l it y m o d e li n g l a n g u a g e , 虚拟现实建模语言)为最基本的技术。 h t m l能 够方便地将一个文档中的文字 或图 像与另一个文档连接在 一起，而不必考虑这些文档是存放在同一台计算机中还是在网络中的其它 地方。 h t ml打破了以 物理地域为组织原则的信息管理模式，能按信息 内 容的 相关性将分布在整个网络的资源 ( 包括文本、图像、声音文件等) 有机地组织在一起。 v r ml则是描述网上三维物体和三维世界的一种标 准文件格式， 使得w e b 站点不再是单一的二 维页面。 与h t m l 类似， v r m l 程序只定义了对如何生成三维对象的描述，而不是三维对象本身，因而文 件很小，适合于在i n t e rn e t 网上传输。 h t m l和v r m l的不足在于为用户提供的交互性能不是 很强。能够 帮 助远程教学 人员进行交互的，基于i n t e rn e t 的应用共享技术可以 分为三 类: h t t p / 由i , a c tiv e /x , j a v a / m , c o r b a /i i o p 和 代 理 ( a g e n t ) . 5 ) 安全 控 制 安全控制一直是计算机系统中很重要的问 题，对基于 i n t e rn e t 的