（计算机应用技术专业论文）基于internet的远程教学研究——在线教学系统和智能学习系统.pdf

abs tract t h e d e v e l o p m e n t o f c o m p u t e r m u l t i - m e d i a a n d n e t - w o r k , e s p e c i a l l y t h e s p e e d y d e v e l o p m e n t o f i n t e r n e t h a s b r o u g h t g r e a t c h a n g e s t o o u r l i v e s . t h e s e t e c h n i q u e s a p p l. y i n g t o t h e f i e l d o f e d u c a t i o n h a v e c h a l l e n g e d t h e t r a d i t i o n a l e d u c a t i o n . h o w e v e r , t h e y h a v e g i v e n i t n e w v i t a l i t y . t h e r e f o r e t h e s o c i a l i z e d n e t w o r k e d u c a t i o n i s p u t o n t h e w o r k s c h e d u l e a n d i t s n e c e s s a r y f o r u s t o s u r v e y o n e n t i r e l y n e w e d u c a t i o n m o d e - m a s s l o n g - d i s t a n c e e d u c a t i o n b a s e d o n i n t e r n e t . t h i s a r t i c l e p r e s e n t s a g e n e r a l i n t r o d u c t i o n o f t h e d e v e l o p m e n t o f l o n g - - d i s t a n c e e d u c a t i o n , d i s c u s s e s t h e m o d e a n d o r g a n i z a t i o n a l f o r m o f l o n g - d i s t a n c e e d u c a t i o n b a s e d o n i n t e r n e t a n d s t u d i e s t h e o n - l i n e t e a c h i n g s y s t e m a n d i c a i s y s t e m . a s t o t h e o n - l i n e t e a c h i n g s y s t e m， t h i s a r t i c l e e m p h a t i c a l l y a n a l y z e s t h e p r o d u c t i o n o f t h e c o m m u n i c a t i o n c i r c u m s t a n c e s o f o n - l i n e t e a c h i n g s y s t e m a n d p u t s f o r w a r d a c i r c u m s t a n c e n a m e d v i r t u a l n e t w o r k c o m m u n i c a t i o n c i r c u m s t a n c e t o s o l v e t h e i s o m e r o u s p r o b l e m o f t h e s o f t 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。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;这样，也很难调动学生的学习积极性，学生所学的知识只停留 在 书木上， 无法上 升到更高 层次， 往往不能达到预定的教学效果。 传统的学校课堂教育模式在以 前相当长一段时间内 起了 非常大的作用， 但随着信息革命的深入，这种单一的教学手段远不能满足现代教育的需要。 其存在的弊端亦日 益 暴露出 来。 学校教育的有效性问题 六十年代中期，美、英等国 及国际学校成就评估协会的调查报告表明: 学生学习成绩差异的原因1 0 - 2 0 % 在于学校，8 0 - 9 0 % 在于校外， 这说明学校教 育刘形成个体能力、知识差异的影响不大，另外，学校教育的时间有效性、 空间有效性 ( 如残疾人、 偏远地区教育)的 局限， 也是 人所共知的 。 学校教育的经济问题 学校教育成木很高，单纯靠增加投资，新建或扩建学校，不是发展教育 的最好途径。要更好地发展教育，必须更新教育结构，运用现代教育手段。 学校教育的封闭性问题 侮一 所学校只能局限于一 个小的区 域， 与外界交流很少。 这些弊端是阻碍教育发展的重要原因。 随着信息革命的深入，对教育提出了新的要求，主要反映为以下几点: 1知识激增、知识更新加速，教育面临如何解决知识爆炸与学习时间有 限的矛盾。 2技术发展、知识更新， 促使职业更新频繁， 但目 前学校教育中专业设 置，教材内容都不能适应新职业的知识学习、技能训练的要求。 3人材价值取向更新， 信息时代要求教育目 标不应以发展人的记忆力为 主要目 标，而应以发展人的智力 ( 认识环境、自 学习、自 适应、判断、推理、 决策等能力)和创造力为主要目 标，这些向教育手段、教育形式、教育内容 及教育宗胃 提出了 严峻的挑战， 动摇了旧的教育大厦。 1 . 2 计算机辅助教学 自 学校教育产生以来， 教学活动在很长一段时n j 内局限于校园，而随着 计算机技术的发展，计 算机应用的领域越来越广，利用计算机进行辅助教学 形成了门新兴的边缘学科- 一 计算机辅助教学 ( 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 简称c a t ) ， c a i 是本世纪五十年代末兴起的一种现代教育 技术， 自1 9 5 8 年美国 沃斯顿研究中心最早开 始实 验至今己 有a o 年的历史，随着计 算机技术教育理论及教育的发展， c a i应用己 经由少数学科发展到几乎遍及 侮一 学科，山学校教育界发展到校外教育、 家庭教育、电视教育、业余教育、 特殊教育，由 少数发达国家发展到第三世界， 促进了 教育的发展，教育技术 和教育观念的变革f z 1 c a t教学与传统的教学模式截然不同，与计算机在其他领域的应用也不 同，它涉及认知学、教育学、控制论、计算机科学等众多的学科。 c a i教学 技术具有良 好的交互性， 教学活动序列具有一定的 适应性， 教学内 容呈现应 力求生动、形象、直观，而不是简单的书本搬家，电子词典。近年来，由于 事媒体技术的发展，c 人 1 辅助教学也 取得了很大的进步。 1 . 3远程教育的发展 远程教育 ( l o n g - d i s t a n c e e d u c a t i o n )问题在本世纪中叶，首先fb i 西 方ji b 国家j 干 始提出。厂 义的现代远程教育是指:教育者通过报纸、书籍、 幻灯、电影、电视、计算机等媒体，对广大受教育者的普遍教育;狭义的现 代远距离教育是指:教育者通过报纸、书籍、幻灯 一 、电影、电视、计算机等 媒休，对受教育者所实施的成人教育、职业技术教育、普通高等教育等特定 的教育形式。我国的远程教育主要是通过报纸、书籍、电视等手段，但这种 教学于段产生的信息流向是单向、线性的，缺少教学的直接反馈和相互交流， 不符合教学法的基木规律。 近年来， 随着计算机、多媒体、网络技术的发展， 尤其是 工 n t e r n e t的 发展，为远程教育提洪了物质基础。现代基于 i n t e r n e t的远程教学是一 种 全新的教育形式， 现在许多 地方都将这种教育模式称为“ 虚拟学校” ( v i r t u a l s c h o o l )。它使得教师与学生相互之问尽管可能相隔几千里 ( 甚至在不同的 国 度)，他们也 能通过i n t e r n e t 象在学校一样进行面 对面的交流。 信息时代的到来，为教育发展提供飞跃的机会和物质基础的同时，也对 教育提出了更高的要求，即利用更适于现代教育的手段和模式，将教学内容 从单 纯的书木知识教育， 转变为更广泛的信息教育， 拓展教学的内容和层次。 这样，教师和学生不仅仅是单纯的传统教育模式中教与学的关系，教学材料 也 不仅仅是一木教科书那样简单;而是通过信息交流这条纽带，使师生获得 更多的信息，为丰富学生的学习资源提供了更广泛的途径，并且能潜移默化 地改变学生的学习方式、影响教育观念、教育体制、教育内容、教育模式， ; t 能够提供更新手段， 促进教育 现代化的发展。 在世界各地，已有许多学校、公司在因特网土建立了多种多样、各具特 点的学习站点，据不完全统计，全球有 7 0 0百多所高等院校通过 i n t e rn e t 提 供了 各种学习课程， 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 卜 ，搜集世界各地的相关资源，并利用网l 提供的各种多媒体写 作 一 具将资源加j 二 、组织，制成多媒休教案， 这样学生和教师之in 的信息交 流就有了一种全新的方式， 增强了交互性，在此基础上，可以极大地发挥教 师的创造性，调动学生的学习主动性和积极性。 据报道，英国的一所小学将 附近一所太空实验室的资料通过 i n t e r n e t 引入课堂，让学生们观看并利用特 殊的设备亲自 操作，模拟火星探路者在火星表而行走，从真实的动态图像资 料， !“ 受到启迪，在接受天文学知识之前，让他们先获得感性认识，增加趣味 性和直 观性， 寓教于乐，网 络课堂在其中 起到了 神奇的效果a ) 1 . 4 多媒体技术 媒休 ( m e d i a )就是信息表现， 信息传递的载休。如文木、声音、图形、 图像等。多 媒休技术是指利用计算机综合处理多种媒体信息 ( 包括文木、声 音、图形、图像、动画和视频)，在这些信息间建立某种逻辑连接，并集成 为 一 个只有交互系统的能力的系统。 把多媒休技术引入辅助教学系统可以 大大改善辅助教学环境，更容易激 发学生的学习积极性和主动性，从而能显著提高教学效果。 但是多媒体系统 山于 缺乏推理机制和学生模型的支持，所以不能确定学生的知识 水平和认知 特点:不能根据学生自己的意愿和理解能力去提供适合该生的学习材料，并 作出有针对性的指导，即不能作到因材施教。 智 能 辅 助教 学 系 统 ( i c a i s ) 由 于 具 有“ 教 学 决 策” 模 块 ( 相当 于 推 理机 ) 、 “ 学生 模型” 模块( 用 于记 录学生的认 知结 构 和认 知能力 ) 和“ 自 然语言 接c 7 曰 ，因而具有能与人类优秀教师相媲美的功能。详细内 容在第五章介绍。 1 . 5 i n t e r n e t 远程教学 由于 i n t e r n e t 具有良 好的开放性和在线性，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。 从这个意义上来说， i n t e r n e tl 的资源具有无限性和多样性，这些都为实现基于 i n t e r n e t 的远距离 虑拟教学提供了良 好的基础。而如何有效地利用无限的资源，将它们分门别 类，如何快速地为学生提供所需的远程教学服务，是当今 i n t e r n e t 远程教学 研究的卞要内容。 远即离教育发展与通信技米密切相关，典型的远距离教学模式如图 1 . 1 所示: 图1 . 1 远距离教学模式 日 前基于 i n t e rn e t 的远程教学系统，大多功能不齐全，只具有演示组织 好的知识内容，练习功能、交互功能、即时反馈功能缺乏或较差。 1 . 6远程教学的国内 现状 我国利用i n t e r n e t 网实现远程教学是在1 9 9 7 年， 由于当时的技术不成熟， 只能实现简单的文木信息交流，不能实现多媒体数据的传输。目 前，多媒体 数据的传输条件己具备.远程教学系统比较成熟的有:清华模型、湖大模型 等。他们的远程教学目的是面向社会 上 一些急需人才的培训，课程也是流行 学科，课件采用的是单个电子教案，教案间缺少联系。适合于成人教育。 1 . 7课题研究的背景. 素质教育的兴起，是时代的呼唤，人民的期望，是历史潮流的必然产物。 突出了 教育基木的育人功能， 肯定了学生在教育中的主体地位，弘扬了现代 教育 具有的主动性、民主性、多样性等时代特征。 1 9 9 3 年2月、 3日 由中 共中央、国 务院 联合发布的“ 指导九十年代乃至 世纪初教育的改革和发展”的纲要性文件 中国教育改革和发展纲要中 明确指出: “ 振兴民族的希望在教育，振兴教育的希望在教师，建设一支具 有良好的政治业务素质、结构合理、相对稳定的教师队伍，是教育改革和发 展的根木大计。” 全而实施素 质教育， 它要求重新认识教育在社会中的地位、 作用与价值， 重新确立教育目 标，重新构建为实现目 标服务的课程，重新设计教育的组织 原则与 方法原则等。 但其核心仍然是解决教师队伍的素质问 题。 目 前， 我国的教师队伍素质亚待提高，1 9 9 7 年我国小学、初中、高中教 师学历合格率分别为 9 3 %, 8 4 %, 6 0 %，还有相当一部分在岗教师没有达到 教 师 法中 规 定的 学 历 标 准。 教 师 队 伍 整体 素 渍结 构 也 极 不 合 理， 至 今， 师范教育系统尚未把师范生的培养与中小学素质教育的要求相统一。 长期以 来，高 等师范院校有向 普通院校、 综合大学看齐的 倾向， 直接后果是导致对 师范生的要求出现重学术性、轻师范性，师范性要求实际成为一种陪辛 尹1 . 近年来，由 于高校扩招幅度加大， 加之学校原本不够的硬件环境， 在搞 好在校学生的教育之余， 若再 对中、小学教师进行师资培训， 学校显得有点 力不从心。为了 把建设有中国 特色社会主义教育事业全面推向2 1世纪，为 了在我省全面实施素质教育， 解决中、 小学教师队 伍师资中目 前存在的问 题， 湖南师范大学作为湖南省高等师范院校的龙头老大，感到责任重大， 刻不容 缓。为解决这一实际问题，湖南师范大学在经费比较紧的情况下，投资六百 万元，由原副校长罗维治亲自 主管，组建网络中心，建立校园网，目 前正在 建立远程教学网站。 我们正是基于以上原因而展开课题，研究具有师范教育特色的、基于 i n t e r n e t 的需要。 的 智能 远程教学 ( i c a i ) 系 统， 使其能 满足师 范教 育的 需 要 及学生学习 1 . 8课题研究的内 容 分析了i n t e r n e t 提供的交互工具，提出了交互的几种模型，重点研究了各 种异构平台和不同协议而进行交互的机制，在此基础之上设计完成基于 i n t e r n e t 的教学交互软件网际在线教学系统。该系统能完成在不同平 台_ l 教师与学生之间的自由交互教学信息以 及学生与学生之间的相互讨论。 在课题的 研究过程中， 我们编写了 中学物理教法的智能多媒体课件， 重点放在中学物理试题库及远程测试上，在题库上融入了 经典测量理论及项 目 反应理论，在远程练习、测试上融入教育学、认知学、心理学所揭示的教 学方法、学习方法。 第二章基于 ! n t e r n e t 的远程教学组织形式 2 . 1 传统教学组织形式的 概述 教学组织形式简称教学形式，是教师和学生为完成特定的教学任务按一 定要求组合起来进行活动的结构，或者是师生的 共同活动在人员、程序、时 空关系上的组合形式。在教学工作中，教师与学生怎样有效地利用时空及其 他教学条件，迅速达成教学目的。 教学组织形式不是一成不变的.从教育史上看， 教学组织形式随着社会 政治经济、科学文化水平及培养人才 需求的变化而不断发展变化。教学组织 形式多以组织学生的方式为 基点， 分为三个基本形式: 班级教学、 分组教学、 个别教学1， 1 。 斑级教学 班级教学又称为课堂教学。它是根据年龄或文化程度把学生编成有固定 人数的班级，由教师按照规定的教学内 容、教学时间表和课程表，分科进行 教学的一种组织形式。 班级教学把教学内容以及传授这些内容的方法、手段综合在“ 课” 中，把 教学活动划分为相对完整且互相衔接的各个教学单元，从而保证了教学过程 的完整性和系统性。其优点是: t 有利于提高教学效率，有一定的规模效益; 2 有利于发挥集体的 教育 作用: 3有利于学生身心健康发展; 4 它能保证学习 活动循序渐进， 并使学生的学习 系统完整。 5教师与学生而对面相处，可以及时收集反馈信息，有利于及时调整讲 授内容和方法。 虽然班级教学有很多优点，但其也存在一定的局限性，表现为: 1 学生的主休地位或独立 性受到一定的限制。教学活动多山 教师直接作 主，学生的探索性、创造性不易发挥，主要以接受学习为主。 2难以照顾学生的个别差异。教学面向全班学生， 全休学生被迫接受同 个进度，不利于因材施教。 3不能容纳和适应更多的教学内 容和方法，因为它一切都固定化、形式 化而缺乏灵活性。 4 单纯的言 语讲授容易引 起学生的注意力随着时间的延长而迅速下降。 小组教学 小组教学指按学生的能力或学习成绩等，将学生装分为不同的组进行教 学的组织形式。 这种教学形式可以 有效地弥补集体教学的某些不足， 给予教 师与学生、学生与学生面对面密切接触、相互交流的机会， 有利于学生进行 合作学习，教师能及时了解学习 情况，并能及时给予适当指导，分组教学可 以照顾学生的学习水平和能力差异，是培养健全人格、 促使个体社会化的有 效途径。分组教学也存在其局限性: 1教学组织工作和学生的学习准备比较困难，稍有疏忽就会影响学习效 果。 2教师的发言时机和时间长度不易控制， 没有经验或准备不充分的教师 容易出 现长 篇大论的情况，而这对于师生之间、学生之间的相互作用是不利 的。 3 教学进度不容易控制。 4 容易使优生自 满、差生自 弃等不良 心理影响。 5学生能力和水平的鉴定标准也很难科学地把握。 个别教学 解决个别差异问题的合适形式是个别教学组织形式，这种形式并不仅仅 是教师个别地教，让学生个别地学，更重要的是明确对于每位学生进行最适 当的教学，设计满足每位学生要求的教学计划，采用适合每一个人特点的教 学方法。个别教学的主要特点是: 1在采用师生 一 对一的关系时设计 一 相应的学习内容，如程序教材、自 学 参考资料等; 2山学t 1 : 在自己 理解和掌握的基础l 自 定学习进程，安排学习活动:允 许程度不同的学生?ii能按照自己的能力选择相应的学习条件，如学习内容、 教学资源以及学习方式等，日 _ 侮个学生者 ii % b 最大限度地获得学习效益。 3要求学生自定学习步调，自负学习责任，有利丁培养学生的学习能力， 形成学2 几 适应未来环境的良好行为习惯。 4学习的时m和空间灵活性大， 特别适应于高年级及成年学生的主客观 条件。 通过以 汉 寸 二种教学组织形式的介绍，我们可以发现二者部存在各不相 同的优越性和局限性。在教学过程中，只采用一种形式显然是不可取的。重 视学生个性的小组教学和个别教学，可以改善或打 一 破班级教学单调划一的教 学形式。采用什么教学形式，对于教学是一个重要问题。能够选用合适而有 效的教学形式，是教师重要的教学技术之一。需要注意的是，不存在唯一万 能的教学组织形式。班级教学、小组教学和个别教学各有长 短，各有作用， 只强调 种而忽视其它的作法是应该避免的。功级教学弧调思考的程序性， 小组教学重视思考的多样性和丰富性，个别教学则重视思考的个别性发展15 1 因此，为了系统全而地达到教学目 标，有必要将三种教学组织形式有机地组 合起来加以使用，根据某一教学目 标，选用最有效的教学形态。而为了实现 教学形式的有机组合，教师必须熟练掌握各种形式的基木特性。由于受时空 的限制、实际条件的限制， 根据传统的教学媒体、教学手段很难将三 者有机 结合1 7 1 2 . 2 远程教学组织形式概述 从教育组织形式的发展史来看，两种价值观左右着不同的教育组织形式。 一 种是崇尚学生个性的价值观，与这种价值观相适应的教育组织形式有古代 的个别学、近代的道尔顿制、我国 1 9 2 8 年陶行知先生提出的教学做合一 15 1 这种教学组织都以充分尊重学生的个性特征、注重因材施教而著称;另一种 价值观是崇尚集休主义的价值观，与这种价值观相适应的教育组织形式主要 是玖级授课制，这种教学组织形式以其统一的教学进度、良好的班级影响、 高效率的教学规模而得到了广泛的运用和不断地改进，是教育由贵族化通向 贫民化一座坚实的桥梁，从而成为现代教学的一种主要形式。 由于两种价 值观所产生的教学组织形式在优缺点上是互为补充的，因此教育者们也试图 寻求 一 种能融合两种价值观的、新的教学组织形式。 随着通讯技术的发展，录音、摄像、电视的出现，教育媒体不再是传统 的粉笔、黑 板等，教育手段也发生了 重要的 变化，尤 其是计算机多媒体技术 及 i n t e r n e t 网络技术的发展， 教育手段、媒体发生了巨大的变化。网络教育 是以集合了计算机、多媒休、通信等革命性的多种现代手段的网络技术为支 持，对传统教育在教育思想、教育方法、教育组织形式等多方面产生冲击和 挑战，从而建构现代教育休系。 网络教育的出现，实现了真正意义上的个性化教育 和班级教育。对于个 别教育:学生可以根据自己的兴趣、爱好选择不同的时间、地点进行自 我学 习，即使在教师的指导下 学习，也是一种发挥主休性的教育。针对古代个别 教学而言，网络教育是高质量、高层次的个别化教学的回归阴 。对于班级教 育:学生可以在规定的时间范围内同时学习，可以向老师提问，同学之间可 以相互讨论， 不受地域的限 制。从而实现了 传统的班级教育所具有的 特点。 随着网络时代的到来，学习方式的多样化、评价方式的多样化，教学组 织形式的多样化是必然的。学生和教师可以在不同的时间、不同的地点选择 他们所需要的教学组织形式，没有主次之分， 选择的根本原则就是有利于学 生的全而发展。网络教育可以 兼容学校教育中 好的东西，并将把传统学校教 育不能实现的理想发扬光大i7 1 2 . 3 基于i n t e r n e t 的 远程教学组织形式 全球性计算机网 络( i n t e r n e t ) 的 建 成， 真正突破了 传统教育时空 的限 制。 从理论卜 讲， 某地某大学教授可在一个有特殊设施的教室里，向 远在世界各 地的学生在线讲课、 提问、 讨论问 题;学生也可以 在家中的多媒体终端上随 时调看i s 课内容，请求指导。教学时空的突破，不仅拓宽了教学范围，还推 进了教育大众化、全球化、终身化。 基r i n t e r n e t 的 远程 教学组 织形 式可 采用: 厂 一 播形式 ( 一 对多 ) 、 点播 形式 一 对一 ) 、 交r 式 ( 多 对4 ; ) e 1 。 信 息 化 教 育 突 破了 传 统“ 班级 授课 制” 这种 单 一 的教学组织形式，使个别化教学、远程教学等变得切实可行。计算机系统 的网络化、多媒休化、w能化 使各种教学组织形式得以科学有效的配合， 发挥其整休功能。具休实现在第四章介绍。 教育技术进入信息化发展阶段以后，“ 教育”不再是传统意义卜 的教育。 无论存观念、模式，还是在对象、主体上都发生了变化。信息化将给 2 1世 纪的教育带来全新的概念。 第三章 基于 ! n t e r n e t 的远程教学模型的研究 3 . 1 现有基于i n t e r n e t 技术的教学方法 国 际 计 算 机 互 联网 络i n t e rn e t 是 建 立 在 计 算 机网 络 之 上的 殉 络。 也 可以 被认为是建立在一 组共同协 议上的路由 器/ 交换设备/ 计算机和线路的物理集 合，i n t e r n e t 是一组共享的资源集，已成为全世界最大的信息资源宝库，包 含的信息从科研、 教育、 政策、 法规到商业、 艺 术、 娱乐等无所不有。 i n t e r n e t 能提供多种形式的信息服务，主要包括阁 : 远积登录服务; p t p 服务; 色 子 邮 件服务; 文档搜索服务; 新闻服务; w w w 服务。 3 . 2 i n t e r n e t 远程教学系统模型 3 . 2 . 1 i n t e r n e t 远程教学系统结构 i n t e r n e t提供的信息服务应用于教育领域，从而形成网络远程教学系 统。网络远 ( 4 ) 信息总控数据维护，模拟用户使用，及时发现并解决网络运行问题，保i ll 网绍的安个运行。 教 学 站 : 上 要是山 1 定专长的教师组成，它要仟务是: (l ) 承ji网 络远程教学系 统j r 设 课程的教学7 _ 作; ( 2 ) 绷织教师解答学 i 在网卜 的疑问，可以 选择在线与 非在线方式: ( 3 ) 将各种教辅材料编制成网 卜 能运行的课件，为网j 二 运行做准各: 3 . 2 . 2 i n t e r n e t 远程教学系统数据流程 ) ,l j 信息加 nt er n ei 、网络传输 远程教学系统 卜 的教学信息流主要顺序包括信息采集、 、学生学习四个方面，如图3 . 2 所示: 信息:加工 图3 . 2 远程教学信息流程图 信息采集 信息采集不是简t的信息、资料堆积、收集，而是要经过调查、测试、 分析得到，并民 要符合我们人类的对知识的认知规律，以形成多媒体数字化 信息，使之合乎网络运行标准。 信息采集是远程教学系统的关键环9 7 。这 环竹 _ 作mi . 大，_ i _ 作必须细致、 认真、仔细，其成败直接影响到整个远程教 学系统的性能。所以信息采集过程 一 般应由专业教师和计算机专业人员共同 协作完成。 信息加 1 信息加 _ 就是将收集来的信息，按照教学规律、教学方法合理地组合， 为多媒休教学信息在网上发布做充分的准各。 在这一 过程中， 可 运用个人we b 服务器边行调试，模拟用户 i 网，从用户的角度出发，及r 1 发现j l 解决系统 不足之处以及在运行过程 h l l 现的技术问题。 网络传输 教学信息经过采集和适当处理后，紧接着就是要在网上 发布该信息。网 络传输速率是影响网络远即离教学效果的重要因素之。为了减轻服务器的 负载，我们采用共层模式，即:客户端、应用程序服务器、数据库服务器。 学生学习 学生学习是远程教学系统的最终目 标。学生可以根据自己的需要，从网 i 几 获取多种教学资源，并且可以选择多种教学模式。比如在线学习或非在线 学习。 3 . 2 . 3 i 门 t e r n e t 远程教学系统功能 基于上 而所介绍的 i n t e r n e t远程教学模式，i n t e r n e t 远程教学系统可 以实现以f 儿个方而功能口 m拟在线授课 虚拟在线授课是 i n t e r n e t 作为远距离教学中介的重要特点，它与传统远 教媒体最大的区别是它能模拟课堂教学形式，师生之间能进行在线交流。根 据在在线授课时媒体信息的种类，又可分为基于多媒体信息可视教学和基于 木信息教学两种类型。 众所周知多媒体信息量是惊人的，要在网上实现真正的多媒体信息在线 交互，还存在许多技术问题。但是，我们可建立公众多媒体通信网对图像、 图形、声音、文本等多媒休进行编码实现一点对多点的远程交互式教学。同 时，也可以有限地实现儿个点之间的在线交互19 1 基于文木方式的在线交互教学实现的难度不是很大，也是一种比较实用 的虚拟在线教学方式，它可以实现点到一点，点到多点，多点到多点的教学 力式。在我们的课题里，实现了基于 t c p / i p通信协议的一个在线教学系统， 在第四章将详细介绍。 点播式授课 如果学生基于 某种原因，不能进行在线授课方式学习知识，他还可以从 网卜 载所需要学习课程的课件，然后在木地机使用。同样，学生还可以从 网卜 获取由专业老师提供有针对性的辅导 材料。 教学反馈 反馈是教学领域非常重要的环节，以往的远教媒体在这一方面存在严重 不足， 而i n t e r n e t 网己 克服了 这方面的不 足。 老师可以 通过i n t e r n e t 网上的e -m a i l 服务，向全休学生征询上课意见， 根据大多数同学的意愿， 调整教学 进度。 学生可以通过 e -ma i l 向老师求助、提交作业，甚至可以请求老师在指 定的n 寸 il i 内，用 i n t e r n e t网 卜 的服务如:b b s . c o o l t a c k、v e t s等与老师 在线交谈16 1 基于 i n t e r n e t 远程教学系统现已成为教育界乃至全世界最热门的话题， 关于它的研究、应用在未来的教育中必将得到淋漓尽致的休现. 我们深信随 着网络通信技术、计算机技术、教育技术的发展， i n t e r n e t 远程教学必将给 人类带来更大的福音。 3 . 3 基于i n t e r n e t 远程教学研究 我们在充分了解现阶段 i n t e r n e t技术及远距离教学理论的基础对于 i n t e r n e t 远程教学进行了一些探讨，并实现了一些有实用价值和应用前景的 技术，得出了一些可以让同仁进行借鉴的经验。 基于虚拟在线教学模型，我们开发了一个实用的在线教学系统，它除了 能完成传统教学模式中 所规定功能外，不定期增加了 一些 i n t e r n e t网上特 殊的功能。 它的实现是对传 统教学模式的 有益补充， 其具体实 现在第四章。 i n t e r n e t 网 上的 c a i 也 是 一 种重 要的 多 媒休 教 学模型。 我们 在充分 研 究智能 多 媒体 远程教学 特点的 前 提下， 提出了 开 发i n t e r n e t 网 上i c a i 系统 的方法。以 使网上的资源能最大限 度地为教学服务， 在第五章我们将详细讨 论远程智能多 媒体教学系统( i c a i ) 。 第四章网际在线教学系统的研究与实现 4 . 1 网际在线教学系统的 提出 在 i n t e r n e t远程教学模型中， 在线教学是一种重要的教学模型。 教育 技术领域甩 在线教学是指基于i n t e r 门 e t 的计 算机通信， 模仿面对面( f a c e t o f a c e )的教学形式， 教师和学生有良 好的表述教育信息和交互信息的能力。 因此，基于计算机网络的异地教学用多种媒体在个人 ( 家庭)或公共教育之 间交换信息，通过语音、视频、文木等信息的协调交换，以支持教师和学生 间的相互交流。 虚拟教学正逐步从实验走向实用阶段。基于网络环境的一些应用环境也 为网上 虚拟教学提供了 技术支持。 现阶段网 络在线教学是一个热门话题，在 一些地区应用网络资 源进行远距离研究亦开始起步。 在湖南，以邮电信息产 业局与高等学校联合招生的网上自 学考试已开始运作，该 系统依托邮电部门 先进的通讯 设备 ( 视频会议系统、光纤)， 在多媒体通讯网上进行在线多媒 体网卜 教学。其教学形式为一点对多点，主控中心向多个网络教学点传播实 时的授课内容，并可以监控学生学习情况，根据反馈的信息，及时调整教学 进程。同时，网络教学站上的学生能有限地与教师进行交互。众所周知，尽 管网l 通讯能实现多媒体信息的传递，由于多媒体木身信息量庞大，要在网 _卜 随心所欲的实现多媒休信息在线传递，在现有技术条件下，所得到的效果 不太理想。故而，基于多媒休信息网的虚拟在线教学系统还有许多有待完善 和提高的地方。 现阶段多媒体网 上教学主要停留 在广播级，再加上有限的交 丘 j ) j 能ifl l 随着计算机网络技术的 匕 速发展，基于网_ 卜 的交互应用软件按传递媒休 信息的形式分为基于 文木和实时声音、图 像两大类。中 继交谈i r c ( i n t e r n e t r e l a v c h a l )能在许多不同频道里讨论 你感兴趣的问题，用户可以使用 o i c q 与 儿个 或许 多 人同 时 进行 联机 通信。 另 外， p h o n e 、f r e e c e 1 1 、w e b t a l k , n e t.m e e t i n g 等软件也 可以在网上与你感兴趣的人进行交谈。尽管 这些软件能 虚拟实 现面对面的交谈。 但由于它们是商用软件， 主要为公 众服务， 没有考 虑到教育的特殊性。如把它们移植到在线教学领域里，不能很好地完成教学 信息的传递和表述。因此，在实现虚拟教学中引用它们并不很合适。 基于现阶段虚拟网络教学的现状以及教育本身的特征，开发以一个基于 异构平台的在线教学系统就显得非常重要。我们研究了 计算机网 络通讯、教 学方法、教学规律、教学形式、心理学等知识，开发了一个能跨平台的网际 在线教学系 统。 4 . 2 在线教学系统可行性分析和需求分析 4 . 2 . 1 在线教学系统可行性分析 网际在线教学系统运用 i n t e r n e t 通讯资 源，实现异地在线授课， 根据 这一要求， 我们提出网际在线教学系统基本模型如图4 . 1 所示: 图4 . 1网络在线教学系统模型 教师、学生在网际在线教学系统中既是信源点亦是信宿点，他们之间通 过i n t e r n e t 提供的网 络通讯实 现教学 信息的 交互。 网络通讯是实现在线网际教学系统的关键技术， 它必须提供一种跨平台 的对等交互。 现阶段 i n t e r n e t提供一 种 “ 请求一应答” c i o 的网 络通讯技术 - - s o c k e t技术， 我们在此基础加以改进，形式合乎网际在线教学系统要求 的 通讯平台。 在构造网际在线教学系统时， 我们参考了 一些提供交互的网 络 通讯 工具。比如 p h o n e , f r e e t e l , w e b t a l k ， 它们尽管能 适合网 上交谈， 但 要 把 它 们 移 植 到 在 线 网 际 教 学 系 统 中 来 ， 还 是 不 太 合 适 ， 不 能 很 好 地 满 足 教 学需要。 根据上 述分析，网际在线教学系统在现有技术条件下是可行的，并且可 以实现。 4 . 2 . 2网际在线教学系统系统需求分析 网际在线教学系统基于网络通讯 传输教学信息，教学信息包括两大类: 一类是老师向学生发布自己 编制好的教案，另一类在网上进行交互的教学信 息。网际在线教学系统必须解决这两种需求。 网际在线教学系统提供一种编制教案的方法，如果是基于文本教学信息 的传输，我们可以在在线教学系统中启动字处理软件，如: w o r d 、记事本等 7 _ 具来实现教案的编写、 修改、 存储等工作。同 样， 在线网际教学系统亦可 以支持多媒休教学，只不过是速度不太理想， 若教案中包含图像等信息， 则 启动一个能实 现多媒体课休写作工具 ( 如 p o w e r p o i n t e r )， 就可以 把多媒 休信息组成课件放到网上传递。 网际在线教学系统的交互区是由一个可输文 本字符的对话框和显示所有 对话内容的 文木区域组成。用户在文本框中输入想要表述的内 容， 然后把它 传递其它用户.用户输入的文木既可以 在自己 文本区域里显示，亦可以在其 它用户文木区域里显示。 4 . 3 网际在线教学系统网 络通讯的 研究 和实现 在线教学系统关键技术是网络通讯的实现。由 于在线教学系统对通讯的 要求是全双工、 对等交互方式， 开发在线教学系统要研究网 络通讯的现状， 提出 解决网络通讯的方案，最后实现网络通讯。 4 . 3 . 1 网际在线教学系统对网 络的要求 根据网际在线教学系统的需求定义，我们研究和开发该系统时，整个运 行该系统的i t 户( 老师) 可以 任意地在网上发布、接收教学信息，学生有条件 地在线接收、发布信息。在全开放、无条件的情况下 ，作为学生端可以选择 接收来自 信息源 ( 教师或其他学生端) 的信息。 要实现这种功能， 其关键技 术是网络通讯。网际在线教学系统要求网络提供一种基于多协议，对等交互 以及通讯网络编程细节透明，通信性能良 好的网络通讯平台。 其中: 对等交互 是指网际在线教学系统中教师、学生双方可以随机自由发送或接收教学 信息。 多协议 是相对于软件的异构性而言 的。众所周知，不同的网络遵循不同的网络 协议，我们希望该系统有较大的应用范围，故而必须解决异构问题，可提供 对基j 二 异种平台、异种协议的用户支持。 网络编程透明11 ” 为使用该系统的人员提供一种友好的界面，不必了解太多的服务原语。 除了 上述功能以 外，该系统还要提供一种安全可靠机制， 它要求该系统 的用户在通信时，由于种种原因， 某些交互失败后，能提供一种安全可靠机 制自 动屏蔽交互失 败产生的错误链接， 从而保证系统安全运行。 4 . 3 . 2 网际在线教学系统通讯的相关技术 4 . 3 . 2 . 1 异构 计 算机网 络是将分散的计 算机、终端、 外围设备 等通信媒体互相连接在 起， 而i n t e r n e t 是一个建立在计算机网络之上的网 络。 因此， 在i n t e r n e t 这个大家族里，由于计算机类型、通信线路类型、连接方式、同步方式、通 信方式等不同，给网络各结点间的通信带来诸多不便。为了实现全球资源共 享，必须解决异构性问题。 在计算机网络休系中，异构分为两大类，即硬件异构和软件异构。硬件 异构是指分布于整个计算机网络上的计算机终端型号不同，不同厂家生产不 同型号 的计算机，大至巨型机、中型机，小至小型机、 微型机。另一个方面 是软件的异构性。我们知道每台计算机都有自己的操作系统。由于 硬件的异 构，a 1j 决定fl 算机网络休系中 必须运行 u n i x , w i n d o w s 9 5 , w i n d o w s n t , o s 等不同的操作系统! ” 1 。另外，不同的网络协议也是软件异构性的一个方面。 协议是一种规范，每一 个网络中的成员必须严格遵守自己的网络协议才 能完 成信息的传输与 共享。由于生产网络的公司、 部门众多，这样，必然会形成 网络协议的异构性。 山于我们所研究的在线教学系统只要用户的计算机能上 i n t e r n e t网， 那么，我们的软件就应能为他提供服务，故实现在线教学系统时，解决异构 性问题是其中的关键技术之一。 4 . 3 . 2 . 2 s o c k e t 技术 网际在线教学系统是基于 i n t e r n e t ，在 i n t e r n e t上传递教学信息， i n t e r n e t 依赖t c p / i p 协议组来管理整个传输信息， t c p / i p 协议包括i p , t c p , u d p , 1 c m p 协议fi ll 。 其中: 1 p :4 . 连网协议是在主机间传递数据的网络通信层协议。 t c p : 传输控制协议是在应用程序之间传递数据的传输层协议。 u d p :川户数据报协议u c d 也在应用程序之间传递数据，但是u d p 没 有t c p 那样复杂，也没有那么可靠。 i c m p :互连网控制报文协议携带网络错误信息，并报告网络 软件需要注意的其它情况。 我们清楚地了 解到 t c p / i p协议组和使用它们的应用程序之间的关系， 应用程序依据传输层提供的接口在 i n t e r n e t土实现通讯。s o c k e t接日是 下 c p / i p网 络的 a p i ( a p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n g i n t e r f a c e ) ， 它定义了 许多 函数或例程， 可以 用它开发t c p / i p 网上应用程序。 s o c k e t 基于c l i e n t / s e r v e r 模式，在网络通信上可以采用面向连接协议和无连接协议两种方式实现数据 传递f 1 2 1 。图4 . 2 是而向 连接协议 传输时s o c k e t 的使用情况。 面向违接的服务器 c o r ma c t i o n - o r i e n t e 而向违懊的客户 t corinact ion,oriented clientsocket( fc-onn ctwrre 0 4 c o r t l o o t i o n es o r l 已 爪 e dc l i e n t b l o c k 3 c l i e n t u n t i l i t r e c e i v e s a c o n n e c t i o n r e q u e s t n e g o t i a t e o ne c ti o n d a t a ( r e 4 u e s t ) r e a d ( d 欲a ( r e p l y )dispose requestdata 图4 . 2 面向 连接协议使用图 其中: s o c k e t ( p r o t o c l _ f a m i l y , s o c k e t _ t y p e , p r o t o c o l ) / / 返回s o c k e t 旬柄 c o n n e c t ( s o c k e t - h a n d l e , r e m o t e - s o c k e t _ a d d r e e s s , a d d r e s s - l e n g t h ) 配 置s o c k e t 保 存 b l i n d ( s o c