（机械设计及理论专业论文）基于积件思想的网络教学资源库平台的构建与应用.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 摘要 本文在简介教学资源库发展历程的基础上，介绍了积件思想以及积件系统的 产生和发展，深入探讨了网络资源库平台的构建与应用，重点阐述了资源库平台 的体系结构、总体设计、开发技术以及功能实现等方面内容，实现了工程图学网 络资源库的建立与运行。 第l 章分析讨论了国内外教学资源库的发展现状，结合动态网站技术提出了 基于积件思想的网络教学资源库平台的研究思路，并确定了其研究内容。 第2 章进一步分析了积件思想的理论基础和技术基础，研讨了积件与课件、 积件与c a i 的相互关系，建立了运用积件思想构建网络化教学资源库的理论体 系。 第3 章构建了网络教学资源库的系统平台。首先对网络资源库平台进行了总 体设计，该系统包含了教学子系统、辅助子系统和管理子系统，并根据功能划分 了多媒体素材库、习题库、示范课件库、教与学策略库、留言簿等模块。其次， 针对各子系统进行了详细设计；分析比较了常用w e b 数据库系统的体系结构， 设计了b s 体系结构模式的网络教学资源库平台；采用j s p 技术作为数据库接口 的访问，实现了网络资源库的查询、浏览、上传、资源维护等功能。 第4 章研究了工程图学网络资源库的素材设计和编码设计。对资源库中的素 材进行了细化，在按照知识单元知识点进行划分的基础上，根据类型进一步划分 了文本、图片、音频、视频等不同类型的素材，并通过同名实现了同一知识点的 不同表现形式素材的关联。运用成组编码技术对资源库中的资源进行编码设计， 并以资源索引库和考试试题库为例进行详细说明。 第5 章给出了工程图学网络资源库的部分功能模块的实现方法，详细介绍了 整个系统各个功能模块的运行界面以及应用示例。 第6 章总结了本文的主要研究成果和创新点，并对网络资源库的发展进行了 展望。 关键词：计算机辅助教学积件网络教学资源库动态网站技术工程图学 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t o nt h eb a s i so fas u m m a r yr e v i e wo ft h ed e v e l o p m e n to ft e a c h i n gr e s o u r c e d a t a b a s e ，t h ei n t e g r a b l ew a r ei d e aa n dt h ep h y l o g e n yo fi n t e g r a b l ew a r es y s t e mw e r e i n t r o d u c e d t h e nt h ec o n s t r u c t i o no ft h en e t w o r ks o u r c ed a t a b a s es y s t e mw a s p r e s e n t e d ，i nw h i c ht h es y s t e ms t r u c t u r e ，o v e r a l ld e s i g no f t h es y s t e m ，m a n a g e m e n t s y s t e ma n df u n c t i o nr e a l i z a t i o n w e r ee m p h a s i z e d f i n a l l y , t h en e t w o r ks o u r c e d a t a b a s es y s t e mo f t h ee n g i n e e r i n gg r a p h i c sh a sb e e nr e a l i z e d h ac h a p t e r1 t h ed o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ld e v e l o p m e n to ft e a c h i n gr e s o u r c e d a t a b a s ew a sd i s c u s s e df i r s t l y t h e nt h ed y n a m i cw e bt e c h n o l o g yw a si n d u c t e di n t o t h es t u d yo ft h en e t w o r ks o u r c ed a t a b a s es y s t e m l a s t l y , t h et h e o r yo ft h en e t w o r k t e a c h i n gr e s o u r c ed a t a b a s es y s t e mb a s e do nt h ei n t e g r a b l ew a r ei d e aw a sp r e s e n t e d ， a n dt h er e s e a r c hc o n t e n tw a sd e t e r m i n e d i nc h a p t e r2 ，t h ei n t e g r a b l ew a r ei d e aw a sf u r t h e ra n a l y z e df r o mt h e o r ya n d t e c h n o l o g y , t h er e l a t i o n sb e t w e e ni n t e g r a b l ew a r ea n dc o u l s e w a r e 、i n t e g r a b l ew a r e a n dc a lw e r ed i s c u s s e d b yu s i n gi n t e g r a b l ew a r ei d e a , t h et h e o r yo ft e a c h i n g s o u r c ed a t a b a s es y s t e mh a sb e e ne s t a b l i s h e d i nc h a p t e r3 ，t h en e t w o r ks o l l r c ed a t a b a s es y s t e mh a sb e e nc o n s t r u c t e d f i r s t l y , t h e n e t w o r ks o u r c ed a t a b a s es y s t e mw a sr o u n d l yd e s i g n e d ，i n c l u d e st e a c h i n gs u b s y s t e m , a s s i s t a n ts u b s y s t e ma n dm a n a g e m e n ts u b s y s t e m a c c o r d i n gt ot h ef u n c t i o n ，t h e s y s t e mw a sd i v i d e di n t os e v e r a lm o d u l e ss u c ha sm u l t i m e d i ai n s t a n c ed a t a b a s e ， e x e r c i s e sd a t a b a s e ，d e m o n s t r a t ec o u r s e w a r ed a t a b a s e ，t e a c h i n ga n dl e a r n i n gt a c t i c s d a t a b a s e ，a n dn o t e b o o ke t c t h e nt h ed e t a i l e dd e s i g no f e a c hm o d u l ew a s c a r r i e do u t a f t e ra n a l y z ea n dc o m p a r et h es 1 1 1 1 c t i l r eo fg e n e r a lw e bd a t ab a s es y s t e m ，t h et h e s i s d e s i g n san e t w o r kt e a c h i n gr e s o u r c ed a t a b a s es y s t e mo fb ss 仃u c n 胛f i n a l l y , s o m e e s s e n t i a lf u n c t i o n sa r er e a l i z e db yu s i n gt h ed a t ab a s ea c c e s s i n gt e c h n o l o g yo fj s p , s u c ha se n q u i r e m e n te n q u i r y , b r o w s i n g ，u p l o a d i n g ，r e s o u r c em a i n t e n a n c ea n ds oo n i nc h a p t e r4 ，t h et h e s i ss t u d i e st h em a t e r a ld e s i g na n dc o d i n gd e s i n go ft h e n e t w o r ks o u r c ed a t a b a s e t h e nr e f i n et h e nm a t e r i a l si nn e t w o r ks o u r c ed a t a b a s ea n d 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t o nt h eb a s i so fc o m p a r t m e n t a l i z a t i o no fk n o w l e d g ec e l l r e f i n ef a r t h e rt h em a t e r i a l s o fd e f e r e n tt y p ea g a i n t h r o u g hn a m i n gd i f f e r e n tf o r m so fo n ek n o w l e d g ep o i n tw i t h t h es a m ec o d e ，r e a l i z et h ea s s o c i a t i o no ft h e m d e s i g nt h em a t e r i a lc o d ei nt h e n e t w o r ks o u r c ed a t a b a s eu s i n gg r o u pc o d i n gt e c h n o l o g ya n ds h o wd e t a i le x a m p l e s o f r e s o u r c ei n d e xd a t a b a s ea n dt e s tq u e s t i o n sd a t a b a s e i nc h a p t e r5 ，t h et h e s i si n t r o d u c e st h er e a l i z a t i o no fs o m ef u n c t i o nm o d e l si nt h e n e t w o r kr e s o u r c ed a t a b a s ea n di l l u s t r a t e st h ei n t e r f a c e so fe v e r yf u n c t i o nm o d e li n t h ew h o l en e t w o r kr e s o u r c ed a t a b a s e i nc h a p t e r6 ，t h em a i nr e s e a r c hr e s u l t sa n di n n o v a t i o n sw e r es t m a m a r i z e d ，a n dt h e w o r k sn e e dt ob ed o n ei nt h ef u t u r ew e r eb r o u g h tf o r w a r d k e y w o r d s ：c o m p u t e r - a i d e di n s t r u c t i o n ，i n t e g r a b l ew a r ei d e a , n e t w o r kt e a c h i n g r e s o u r c ed a t a b a s es y s t e m ，d y n a m i cw e bt e c h n o l o g y , e n g i n e e r i n gg r a p h i c s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中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，也不包含为获得逝堑太堂或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝堑盍堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝迤太堂可以 将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、汇编学位论文。 ( 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 葫码鸦 导师签名 旧种 签字日期：占胛t 年3 月7 日签字日期：m 年月7 日 学位论文作者毕业后去向； 工作单位：航天科工集团三十一研究所 通讯地址：北京7 2 0 8 信箱2 8 分箱 电话： 邮编：1 0 0 0 7 4 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 教学资源库的发展概况 以多媒体技术和网络技术为代表的现代化信息技术的飞速发展，为现代教 育赋予了新的概念和内涵，并为现代教育带来了强大的生机和活力。多媒体网 络教学是一种先进的教学模式，它充分利用网络通信和多媒体技术，为学生创 设一种崭新的教学情境，实现学生的自主学习。它已经成为现代信息技术在教 育教学领域的一种具有代表性的典型应用。 网络教学的教学内容自主化、信息形式的多样化、教学过程的动态化、教 学方式网络化、教学对象个性化等教学特点，为发挥学生创造性、个性化、协 作性等能力提供了必要的物质基础。现今高校中的多媒体网络教学发展蓬勃， 为多媒体网络教学提供了现实的物质基础和技术支持，而大规模推广应用层次 上的多媒体网络教学则需要建设大型的网络环境下的多媒体资源库，因此构建 多媒体教学资源库已成为网络教学的首要任务，也成为教育技术网络应用的重 要课题。 1 1 1 教学资源库的概念及特点 教学资源是可以辅助教学活动并增进教学成效的各种媒体或工具。其主要 功能是辅助教学，使教学过程变得活泼而多样化，不仅可以提高了学生的学习 动机与学习兴趣，而且可以改进了教学效果。 教学资源库是指利用信息科技手段，对教学资源进行整合，最终建成互动 化、多媒体化的共享式资源仓库。建设科学化、标准化、系统化的教学资源库 是实现我国基础教育的跨越式发展的关键因素之一。强大的教学资源库不仅有 利于提高教师的教学质量、教学效率，而且可以培养学生学习和创造能力以及 学生利用信息技术研究性地解决问题的能力。 网络中的教学资源是为教学目的而专门设计的或可以为教育目的服务的各 种资源。它与传统的教学资源有一定的区别。按照资源的形态可分为教育环境 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 资源、教育信息资源：按照使用对象不同又可分为学习资源，科研资源和备课 资源( 包括课程资料、课件、教案等) 。 网络教学资源库包含的内容比较广泛，一般将教学资源建设划分为三个大 的层次，一是资源的建设和组织，其中资源的组织包括：网络课程建设、视频 流课件制作、电子讲稿、电子图书；素材资源建设包括文字、图形、图象、动 画、音频、视频等基础素材资源的建设；二是资源管理系统的开发；三是通用 远程教学系统支持平台的开发。 网络教学资源库的最终目的是服务于网络教学，便于学生在网上自主地进 行学习，便于教师组织网络教学材料，便于教学管理人员对教学效果进行跟踪 与评测。为了达到这样的目的，网络教学资源库应该具备以下四个特征：科 学化：内容的科学与准确是网络教育资源库的根本；标准化：遵循标准是保 障网上教育资源广泛共享的基础；结构化：合理的结构可以确保网络教育资 源的合理性、易用性和可扩展性；动态化：长期稳定的不断更新与维护是网 络教育资源库具有持久生命力的保障。 网络教学资源库以上四个特征，在实施时具体体现在以下几个方面：信 息巨大化：在实施的过程中，素材和相应资源将不断的增加，同时，这些不断 增加的多媒体素材容量都比较大，这就要求多媒体网络资源库必须能够存储巨 大的信息量；表现形式多样化：如文本、图像( g i f , j p g 、b m p ) 、影像( a v i 、 m p g 、r m ) 、动画( s w o 、声音( w a y 、m p 3 、r m ) 等；结构规范化：素材及课 件必须具有统一的标准，才能够做到资源的共享，从而充分发挥资源优势和网 络优势。查询快速化：资源库可供快速查询、存取和多路并发，满足多媒体 教学或学习的实际需求。 1 1 2 教学资源库的发展历程 随着我国教育信息化进程的发展，我国的教学资源建设已从早期简单地开 发多媒体课件发展到现在轰轰烈烈进行的网络教学资源库建设，其发展历程可 以用图1 1 来表示： 浙江大学硕士学位论文 第l 章绪论 医丽 1一 遵循标准的教学资源库 i 资源深度挖 知识管理下的教学资源库 图1 - 1 我国教育资源库发展历程 最初的教学资源库只是将多媒体课件中包含的内容进行简单的资源集合， 由于没有严格的标准对资源库中的资源进行筛选控制，使得资源库中的资源良 莠不齐不能达到预期的使用效果。对资源库中的资源进行标准化控制建成遵循 标准的教育资源库，之后在对资源库中的资源进行深度挖掘便出现了知识管理 下的教育资源库。 从技术层面看，教育软件经历了从单机的小型c a i 软件发展到今天的资源 库和资源平台的建设，经历的过程如图卜2 所示： 图1 - 2 教学资源库技术发展历程 早期的教育软件只能在单机上运行，主要有c a i 软件、成绩统计软件等。 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 基于c s 结构的大型多媒体教育软件运用多媒体创作工具，用于小型局域 网或单机环境，主要有家庭教育软件、电子办公系统等。 基于b s 结构的网络教育软件网络管理平台，运用j a v a 、p h p 、x m l 、j s p 等网络编程语言，配合多媒体及网页技术进行设计，运用流媒体视频技术等完 成集约与分布式管理。用于宽带局域网与城域网环境，主要有资源库系列软件、 视频服务系列软件、各种网络管理软件等。 基于b s 结构与分布式管理平台的互联网n e t 模式的大型教育软件与管理 平台，采用组件技术、动态网站技术和多媒体流技术等，实现负载均衡。应用 于宽带互联网环境，主要有分布式资源管理平台、分布式远程教学平台。 目前资源建设的重点都从最初的内容建设转移到了资源平台建设，以资源 管理平台和资源应用平台两方面内容为主。在技术标准上也开始逐步与国家资 源建设标准接轨，采用与国家资源技术标准统一的数据结构，使产品之间的兼 容性大大增强。 1 1 3 当前国内教学资源库的特点及存在的问题 目前，我国各个地区都在积极地进行教育信息资源建设，大到全国性质的 资源库网站小到各个学校的小资源库，种类繁多使得市场上充斥着大量教学资 源，然而真正对教师和学生有价值、可以供给教师和学生使用的太少，而且教 师和学生寻找和使用十分不便。可见教育资源库的建设虽然解决了我国教育信 息化过程中“有车无货”的问题，但“车上货物”的质量并不高，教育资源重 复建设、数量庞杂、良莠不齐等问题大量存在。因此，现在急需一个“质量检 察员”，解决“货物”上参差不齐、无规则等问题。 为此，我国正在致力于进行教学资源库标准的建设，它对于改变我国教学 资源库的杂乱无章现象具有重要的意义。资源库标准的建立解决了教育资源库 信息冗余和不能共享的矛盾，但是，随着科技的发展，知识的日益丰富，资源 库包含的信息将是巨大的。面对浩如烟海的信息资源，如何帮助教师和学生迅 速而准确的搜索到自己需要的信息，并整合、利用信息成为资源库建设进一步 亟待解决的问题。 浙江大学硕士学位论文第1 章结论 教学资源库的构成因素主要是资源内容、系统框架结构和管理功能三个部 分。目前国内学科教学资源平台或资源库结构的框架设计各有特点，但从总体 上看都承袭了一种统一的架构模式从管理者的角度建设资源库。资源库的 设计模式是技术与管理相结合产物。只是一种“产品”，而不是适合教师“消费” 的商品。教学资源库的呈现及应用模式体现在“自上而下”设计方式，而真正 考虑使用者，即师生的因素比较少。教学资源库的最终用户的主体是师生，与 其他使用者相比师生的需求有其自身的特点，而教师不同的教育背景、工作环 境、教学资源行为及对教学资源应用的不同理解也造成教师对教学资源需求的 多样性，因此方便教师教学达到其教学目的是资源库设计的主要目的。 当前市场上主流的教学资源库构成要素的分类根据开发者的理解不同而产 生不同类别组合，使资源库呈现方式有所区别，但总体的分类形式或要素有其 共同性从数据库或数据库的结构的合理性出发，主要分类要素如下： 1 、按照适用对象分类 2 、按照学科分类 3 、按照资源素材类型分类 资源库侧重于依据学科章节进行分类，这种分类方式便于对有一定范围素 材的获取，比素材不经过分类直接呈现给使用者的方式更方便。而基础教育领 域内学科较多，从目前各资源库都是从各学科章节对资源进行划分归类，但是 不同学科的知识点的划分不能采取单一模式或者统一的标准，应根据学科本身 的知识结构来确定本学科的“知识点”。不同学科的知识结构的合理确定会对教 学资源的使用祈祷很大的帮助，但目前这方面的研究比较少。 从教学资源内容的角度看，当前教学资源库或平台所提供及展示的内容都 是资源单个的个体，资源库的数量都达到了一定的海量级，但大多数只是单一 素材或资源的堆积及重复，精品资源少之又少，而且提供的大部分素材与教学 无关，或者不能具有明确的教学目的，这就不利于教师应用教学资源于学科的 教学环节中。教学是一个综合的过程，教师使用教学资源库进行教学的目的是 使学生掌握所教的知识，而不是以使用资源为最终目的，因此资源库的建设要 满足教师的使用需求，不仅要为教师提供具有教学内涵、教学目的明确的资源 结合体，而且资源个体的设计应是教学目的细分的产物，提供的个体资源应可 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 以灵活自由的随意组合，以实现教学目的来进行教学资源的设计建设。 1 2 动态网站技术应用于教学资源库 静态网站是网站建设初期经常采用的一种形式，网站建设者把内容设计成 静态网页，访问者只能被动的浏览网站建设者提供的网页内容。静态网站的工 作方式：当客户端向网站服务器提出请求，服务器把请求的内容传送给用户浏 览，并由用户浏览器负责显示请求结果。用这种方式组建的网站，当网站设计 人员把网站的设计方案提出并付诸实现后，网站的内容就不会再有任何的变化。 无论用户从何地何时提交请求所得到的结果是一样的。每当需要修改时，网站 设计者就必须要修改所有涉及到的内容，这就大大增加了系统维护的开销，也 使得一般非专业人士对网站的更新维护比较困难。 目前，在建设网站时，不仅要提供给用户静态信息，而且要能够与浏览器 的用户进行交互，并提供后台数据库的管理和控制等服务，这样就要求w e b 站 点具有很强的动态数据发布能力，需要采用动态网站的构建技术。 1 2 1 动态网站概述 动态网站克服了静态网站的一些缺陷，它是综合利用静态网页，中间件和 数据库技术，实现网站与用户之间的交互操作。根据用户的不同要求，网站能 够提供不同的信息，使访问者与网站之间能够进行信息交流。动态网站的工作 方式：当客户端向网站w e b 服务器提出请求，服务器将请求内容传给中间件( 如 c g i ) ，中间件根据请求内容，从数据库和其它数据源中提取数据，将结果返回 给w e b 服务器，w e b 服务器再把结果传递给用户浏览器。 所谓“动态”，并不是指那几个放在网页上的g i f 或者是f l a s h 之类的动态 图片，它应该满足以下几条规则： 1 )“交互性”。即网页会根据用户的要求和选择而动态改变和响应，将浏览 器作为客户端界面，即软件的w e b 集成，这将是今后w e b 发展的大趋势。 2 )“自动更新”。即无需手动地更新h t m l 文档，便会自动生成新页面， 可以大大减少工作量。 3 )“因时因人而变”。即当不同的时间、不同的人访问同一网址时会产生 6 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 不同的页面。 4 )网站的数据资料设计成为全部或大部分从数据库中动态的取得，且数据 库对于使用者完全透明。 1 2 2 运用动态网站技术发展网络资源库 随着教学资源在教学过程中的重要性的不断增长，人们逐渐认识到建设教 学资源库的意义。然而，现有的多媒体教学资源管理系统多为面向学习者而设 立的，以方便教师制作课件而建立的资源库较少，运行于网络中面向所有教师 学生开发的更少。 教学资源库的实质是一个数据库，而基于网络的资源库即为用动态网站数 据库技术构建的资源库。资源库建设不仅要提供给用户静态的信息，而且要能 够与浏览器的用户进行交互，并提供后台数据库的管理和控制等服务，这就要 求w e b 站点具有较强的动态数据发布能力，需要采用动态的构建技术，运用j s p 与数据库的连接技术可以进行动态的存取数据，并对数据库中的资源进行维护。 为此，本文采用动态网站技术来构建网络资源库。 1 3 课题的研究背景、研究内容及研究意义 1 3 1 课题的研究背景 随着以计算机多媒体和网络技术为代表的信息技术在高等教育中的广泛应 用，教育信息化已经成为不可阻挡的一种趋势。为了避免教师低水平的重复开 发，提高学科整体教学水平，促进优秀教学资源共享，国家教育部于2 0 0 0 年首 次发出了“关于实施新世纪网络课程建设工程的通知”( 高校司 2 0 0 0 2 9 号) ， 提出建设2 0 0 门左右的基础性网络课程、案例库、试题库，以加快现代远程教 育教学资源库建设步伐，同时提出建设高等教育国家级网络资源库，整合优秀 的教学资源，推动优秀教学资源的共享，促进我国高等教育整体质量和效益的 提高。基于此，本文确立了基于积件思想构建网络教学资源库的研究目标，从 而充分发挥计算机和网络等先进教学辅助手段的特点，为广大教师提供高质量、 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 高水平、丰富实用的教学基本素材和优秀的教学示范课程，并通过不断维护、 更新、扩充和吸收等方式，保持其先进性、科学性和权威性。 1 3 2 课题的研究内容 1 在研讨了教学资源库的发展历程及发展现状的基础上，结合我国教学资源 库发展的现状根据课题的研究背景确定了课题的研究思路和研究内容。 2 给出了网络资源库系统平台的构建方法i 详细设计了网络资源库平台和各 功能模块；进行了网络资源库中的多媒体素材的设计。 3 分析了w e b 数据库的体系结构，对比了c s 、b s 体系结构的优缺点，确定 并建立了网络资源库管理平台的体系结构，并结合动态网站的实现技术实现了 网络资源库管理平台的构建。 4 实现了工程图学网络资源库平台的构建。详细讲解了工程图学网络资源库 的运行步骤，同时给出了各个功能模块的运行界面。 1 3 3 课题的研究思想及研究意义 l 、研究思想 我国的教育工作者基于当今世界先进的计算机软硬件技术，结合我国古代 的易经中的哲学理念，提出了“以不变( 积件) 应万变( 教学实际) ”的思 想积件思想。积件思想是在计算机技术的高速发展、我国教育现代化的紧 迫需求与对我国计算机辅助教学领域历史经验和存在问题进行长期的探讨与反 思之后提出的，它将引发人们对c a i 的重新认识，促使c a i 从现在的小范围试 验、探索阶段走向大规模的推广和实施阶段，进一步提高我国c a i 的实践和应 用水平。积件思想作为一种关于c a i 发展的系统思路，是对多媒体教学信息资 源和教学过程进行准备、检索、设计、组合、使用、管理、评价的理论与实践。 它不仅仅是在技术上把教学资源素材库和多媒体著作平台的简单叠加，而是从 课件的经验中发展出来的现代教材建设的重要观念转变，是继第一代教学软件 课件之后的新一代教学软件系统和教学媒体理论，是我国计算机辅助教学发展 的新探索，它改变了教学软件的设计、开发与使用相互割裂的局面，使教师自 己能方便地制作适合教学情境的c a i 软件。 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 积件( i n t e g r a b ew a r e ) 是由教师和学生根据教学需要自己组合运用多媒 体教学信息资源的教学软件系统。它是从课件的经验中发展出来的，其制作技 术、制作平台、运行环境以及所用的教学信息和教学处理策略均与课件大致相 同，所不同的是课件以教材和章节为基本制作单元，而积件则以知识点为基本 制作单元只是客观地表达所反映的知识点而并不包含任何教育思想、教学方法 等相关的信息。通俗的理解，我们可以把它看作是制作课件的素材和“课件片 断”。 根据积件思想构建网络教学资源库，合理的设计资源库的结构，同时将教 学资源进行细化，更好的为教学过程的准备、检索、设计、组合、使用、管理、 评价等工作服务。 2 、研究意义 资源素材在网络教育中的地位决定了资源库平台的研究意义。网络资源是 网络教育的主要表现形式，同时网络资源又不能离开资源库平台的支持，因此 研究资源库平台对于整个网络教学具有重要的意义。 当前对于教育资源的分类、处理、利用和整合等研究越来越多且有愈演愈 烈的趋势，但是目前就国内外的发展情况看，我国教育资源系统的研究建设仍 处于起步发展阶段，相对于发达国家存在一定的差距，不仅资源素材建设不够 标准化，且产品品种单一，优秀的教学资源不能充分的推广应用。资源库的建 设存在追求大而全的误区，或者只是资源的简单堆积，分类不合理，组织性差， 没有有效的管理平台，致使资源使用不便，在这种情况下，研究网络教学资源 库平台就具有极为重要的意义了。 浙江大学硕士学位论文第2 章积件思想与教学资源库 第2 章积件思想与教学资源库 2 1 积件思想概述 积件是一种思想，它是针对课件的局限性而发展起来的新的教学软件模式 和新的教材建设思想；积件是一个过程，它是师生根据教学需要，自已组合运 用教学信息库、教学处理信息库以及工作平台的一个过程；积件是一个软件系 统，它由教师和学生根据教学需要，自己组合运用多媒体教学信息资源的教学 软件系统，是对多媒体教学信息资源和教学过程进行准备、检索、设计、组合、 使用、管理、评价的理论与实践；积件是一种软件系统和一种理论，它不仅仅 在技术上把教学资源素材库和多媒体著作平台简单叠加，而是从课件的经验中 发展出来的现代教材建设的重要观念转变，是继第一代教学软件课件之后的新 一代教学软件系统和教学媒体理论。 综合上述，积件既表述为一个过程，一个模式，一个系统的工作过程：又 表述为一个软件，一个操作平台，同时又被表述为一种思想，一种理论。其实， 无论是过程，还是软件平台，或是理论，都贯穿了一种思想，一种运用和变化 的思想内核，因此认为，”积件”首先应该是一种思想，是一种对计算机辅助教 学起一定指导作用的思想，姑且称为”积件思想”；为实现这一思想而采用的技 术，可以称为”积件技术”；在积件思想指导下，利用积件技术从事的教学活动 模式，则可称之为”积件模式”。将”积件”视为一种思想，可能更符合积件在计 算机辅助教学中的作用，并在某种意义上使其应用的范畴更加宽泛。 作为一种思想，它可以应用于各个方面，譬如我国的古代哲学思想，可以 应用于天体、自然、社会、各类科学领域的各个方面。同样，积件作为一种思 想，就应该可以贯穿于教学的各个方面。无论在制定教学策略、制定教学大纲 时，或在编写教材、应用素材制作各类课件中，都可运用积件思想。运用这一 思维模式进行活动的各类过程，譬如开发多媒体教学素材库、微教学单元库和 教学策略库，开发组合平台，以及运用素材进行教学的实践过程，都可被认为 是”积件”的过程。进一步扩展延伸，如将积件的思想运用于面向2 1 世纪课程体 浙江大学硕士学位论文第2 章积件思想与教学资源库 系和教材建设，尽管其不属计算机辅助教学范畴，但也可视作是”积件”的过程。 如果把积件定义为一个软件平台，一个库，就会遇到诸多困惑。譬如有人 认为，利用积件开发后的微教学单元还是用于课堂教学，在本质上还是”课件”， 因此不同意积件的提法。但是，假如将积件作为一种思想和理论运用，就可较 好解决这类矛盾。 2 1 1 积件思想的形成 信息技术推动着教育信息化的发展，传统的课件的不足之处也渐渐的暴露 出来，课件取代了教师课堂上与学生的直接交流，同时教师从课堂的主导者变 成了计算机的用户，教师的创造性和教学经验的交流无从谈起，而再好的课件 也仅仅是针对特定的学生的，由于学生之间的差别很大，因此课件的推广也就 受到了限制。一个优秀的完整的课件开发需要花费大量的时间和精力，这样一 些制作者不会无偿的拿出来交流共享，这样也给优秀课件的普及带来了困难， 同时一般的课件是一个特定的、封闭的、整体型的系统，所以很难适应千变万 化的教学需要。 鉴于以上原因，国内的学者提出了积件思想，即制作一些素材库与微教学 单元，在备课时根据不同学生的具体情况将素材和微教学单元进行组装，这样 就为因材施教提供了良好的条件。积件是由教师和学生根据教学需要自己组合 运用多媒体教学信息资源的教学软件系统。多媒体教学资料库、微教学单元库、 资料呈现方式库、教与学策略库、网土环境积件资源库，为师生利用积件组合平 台制作教学软件提供了充足的素材来源和多种有效途径；灵活易用开放实用的 积件组合平台可分为5 层，即核心层、平台层、实库层、虚库层和网络层，各 层关系如图2 1 所示： 浙江大学硕士学位论文第2 章积件思想与教学资源库 圉2 - i 积件结构模型p 远程用户 1 ) 核心层，由教师和学生组成。学生是主体，教师起主导作用，积件系统的构 建、运作均以“学”和“教”的最优化为出发点和归宿。 2 ) 平台层，它是连接两个实库( 多媒体教学资料库、微教学单元库) 、两个虚库 ( 资料呈现方式库、教与学策略库) 、一个环境资源库( 网上环境积件资源库) 的重要纽带，也是教师和学生选取、加工教学资源信息，进行教学活动的操 作平台。 3 ) 实库层，由多媒体教学资料库和微教学单元库组成。此二库的共同特征是： 均为教师和学生可视听交互的并为其所支配的计算机软件材料。此二库的差 异特征是：多媒体教学资料库主要由文本、图形、图像等空间像素和声音、 动画、影视等时空元素组成，是以知识点为基础按一定检索和分类规则组织 的素材材料。知识点的表达可以是多层次多角度多侧面的。微教学单元库由 许多微教学单元组成，每个微教学单元包含有一定的过程和结构。在知识难 点的讲解、特定技能技巧的训练及抽象思想观念的教学中，可采用微教学单 元。“课件”与微教学单元的区别在于微教学单元的结构是片断性的、可链接 的，它没有多余的头尾包装与背景。 4 ) 虚库层，由资料呈现方式库和教与学策略库组成。此二库的共同特征是：将 许多好的思想、方法、方式、策略、技巧积聚成库，以供师生灵活选用与借 鉴。此二库的差异特征是：资料呈现方式库重在素材资料的表达、连接、呈 现等微观层次，与具体的软件技巧相联系，常用的有飞入飞出、划入划出、 淡入淡出、变色闪烁、热区超链等多种。而教与学策略库则重在课堂计算机 辅助教学的整体构思上，与教法、学法和教学风格相联系，可供选用的策略 浙江大学硕士学位论文 第2 章积件思想与教学资源库 主要有：讲授法、演示法、讨论法、操练法、发现法等。实库层与虚库层既 有区别又密切联系，二者的关系，简言之，实库层是载体，虚库层是灵魂。 5 )网络层，主要由校园网、地区网、国家网、国际网等多层次远距离网上积 件资源库组成。它决定了积件系统的开放性和自组织性。全球网络化为积件 系统的设计和运行提供了无与伦比的资源环境。教师和学生可以在教学过程 中实时调用海量的世界知识宝库，甚至还可将积件库与组合平台打包外挂， 供异地的师生下载使用。 系统结构决定系统功能。积件系统的多层次开放型结构决定了积件系统功 能的可积性、灵活性、基元性、可繁殖性、通用性、规范性等一系列特性。 积件思想是对多媒体教学信息资源和教学过程进行准备、检索、设计、组 合、使用、管理、评价的理论与实践的高度概括，它不仅仅是在技术上把教学 资源素材库和多媒体著作平台进行简单的叠加，而是从课件的经验中发展出来 的现代教材建设的重要观念转变，是继第一代教学软件课件之后的新一代教学 软件系统和教学媒体理论。它是从课件的经验与不足中发展出来的现代教材建 设的重要思想。其内核主要体现在积件的基元性和可积性。以往的c a i 课件总 是有启承转收，有头有尾，自成整体，断了哪一个环节都不行，这种看似完美 的软件固化了知识的联系，模式化了思维过程，机械化了教学程序，很难适应 千变万化的课堂信息交流；它排斥了教师的主导性和创造性、学生的主体性和 差异性，更忽视了教学环境与学生原有发展水平、最近发展区的多变性。积件 则不然。积件中的积件基元就是一个基本知识点，它不囿于任何特定的教育思 想、教学方法，也不局限于课程体系和教材版本，其附加的约束条件少，因而 可积性( 可重组性) 就很大。值得强调的是：积件并不排斥教育思想与教学方法， 相反，它将许许多多好的教育思想与教学方法以教学基本策略基元形式积聚成 库。 2 1 2 积件思想的理论基础和技术基础 1 积件思想的理论基础 积件思想的精髓所在就是“以不变应万变”，这与我国的古代辩证哲学观点 相等。积件是以基元( 知识点) 的无穷组合来适应千变万化的教学需要，它实 浙江大学硕士学位论文 第2 章积件思想与教学资源库 现了有限与无限的统一，基本规则与无穷变幻的统一、静与动的统一。 积件思想是用发展、联系、全面的观点来看待问题的，以往的课件是机械 的简单化的教学思想，是一个完整的教学体系，很难适应千变万化的教学需要。 积件思想是实践发展中产物，它反映的不仅仅是多媒体计算机辅助教学的表象， 更是在感性认识基础上进行深层次的理性加工和抽象概括的结果，它揭示了c a i 内在的本质和规律性，对c a i 实践具有更大的指导作用。甚至对音像教材和文 字教材建设也有一定的启迪作用。 2 积件思想的技术基础 计算机技术的飞速发展为积件思想提供了强有力的技术支持。积件思想就 是以积木的形式把教学实践过程中制作的资源素材链接起来，克服以往的“软 件包”形式的课件不能共享的特点。积件库中存储着大量的资源素材，因此大 容量的存储设备是积件思想的技术基础之一；网络化、信息化的发展是积件产 生发展必不可少的技术基础；同时，计算机处理器速度的不断加快使得信息的 输入、存取、处理、输出等工作变得快捷，这也就为积件思想提供了保障。另 外，软件技术的日益成熟，以及面向对象可视化的程序设计思想为基础的开发 工具的越来越多，为师生提供了易学易用的软件开发环境。对象链接与嵌入 o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d i n g ) 技术是实现积件思想的核心技术。运用o l e 技术设计出的应用程序( o l e 服务器) 能够控制其它多媒体超文本应用程序，如 可将文本、图形、图像、声音、动画、影视等多媒体积件单元数据嵌入或链接 到当前的教学演示中，从而实现积件库资源的交互与共享。 人工智能技术的日益成熟，为积件思想的进一步发展展示了诱人的前景。 如积件组合平台的自学习性，它可在师生使用组合平台的过程中，自动识别、 理解、记忆师生的知识特性、操作方式、能力水平、目标取向，能不断自我调 整其内部结构，使界面具有更好的人性化的交互性。同时，可自动控制积件库 中“基元”的增、删、调，自动根据教育心理学记忆规律和教育经验选择适当难 度的内容和适当方式，帮助学生复习旧知学习新知。 总之计算机技术和人工智能技术的迸一步发展，为积件思想提供了深厚的 技术基础。 1 4 浙江大学硕士学位论文第2 章积件思想与教学资源库 2 1 3 积件思想的特点 1 注重人的主体性。尊重人的个性，强调师生的自主建构，采用人性化的设 计，将教学的主动权交给师生。 2 基元性。以知识点为基本元素，实现分类、检索、构建、运行等功能。 3 。可积性。在积件系统中，知识基元能灵活地被重组、积聚、变换。 4 开放性。向所有师生开放，可随时随地根据不同教与学的需求进行增添、 删减、组配、上传、下载。 5 规范性。采用世界通用的技术标准与规范，以确保系统内外接口的流畅。 6 自繁殖性。随着使用人数及知识单元、方法策略的不断增加，系统智能化 程度越来越高，可在不同情境下自我繁衍出新的知识信息。 7 易用性、通用性、灵活性、实用性。积件拥有大量丰富的教学素材，用起 来很方便，操作界面直观、明白、人性化、教学化。 2 2 积件思想应用于教学资源库 在计算机辅助教学领域中，目前已经有了一定数量的软件，但能够真正适 合教学的却不多，加上教师自制课件的水平又不是很高，很容易造成“低水平 重复”的现象，因此考虑运用积件思想构建网络资源库，即运用积件的思想来 设计通用的网络课程组合框架平台，各学科的教学内容只需要设计成可以自由 组合填充的单元，这样提高了课程的开放性、组合性、教学资源的可重用性和 课程内容的动态更新功能，因而大大降低了网络课程的开发成本、提高了课程 的质量和效率，从而实现较高水平的教学资源共享，便于教师制作适合个人需 要的课件。 2 2 1 积件的地位和作用 以多媒体计算机、i n t e r n e t 网络为代表的现代科学技术，迅猛推动着我国 计算机辅助教学的发展，教学领域无论在思想观念还是在教学实践上，都在发 生一场深刻的变化，但计算机辅助教学却并未形成理想的规模和