（计算机应用技术专业论文）基于web的远程教学系统的研究与实现.pdf

摘要 在i n t e r n e t 普及之前，远距离教学是通过电话、电视、录像带和信 件等方式异步地传递教学信息。最近几年，基于i n t e r n e t 的远程教学日 益流行，w o r l dw i d ew e b 被公认为是最强大的课程信息发布媒体，成百 上千的课程已经上网，还有更多的学校和老师正在考虑开展基于w e b 的教 学。 基于w e b 的教学( w b i ：w e b b a s e di n s t r u c t i o n ) ，就是用万维网作为 教学媒体，传送教学内容，在网上实施教学、管理教学，并进行网上测试 和网上交流。一个完整地支持基于w e b 教学的支撑平台至少由三个子系统 组成：网上课程开发系统、网上教学支持系统和网上教学管理系统，分别 完成w e b 课程开发、w e b 教学实施和w e b 教学管理的功能。 本文研究和开发了一个基于w e b 的远程网络教学原型系统 r n e p ( r e m o t en e t w o r ke d u c a t i o np l a t f o r m ) 。该系统基于l o t u s 的d o m i n o 和s a m e t i m e 服务器，利用了l o t u s 的d e s i g n e r 开发环境。本系统主要包 括用户管理、用户注册、课程管理、在线课堂、讨论区公告板、邮件系统 六个子系统。其功能是利用w w w 作为教学媒体，基于w e b 发布教学内容， 在网络环境下实施在线教学管理、虚拟教学支持、协作网上测评与交流的 分布式辅助教学原型系统。r n e p 的主要目的是提供一个方便学生与教师 的相互交流、实现学生在线选课、教师在线答疑指导的网络平台。本系统 在设计过程中着重体现了管理的安全性，同时也提供了对协同技术的支 持。另外用户管理中的学生信息管理模块和教员信息管理模块以及课程管 理中的课程基本信息管理都采用d e c s 的方式访问外部关系数据库，实现 了d o m i n o 与异种数据库的集成。 关键词：远程网络教学，应用集成，协同技术，安全性 i i r e s e a r o ha n dim pie m e n t a t io no faw e b - b a s e d in s t r u c ti0 1 3s y s t 伽f o rr e m o t ee d u o a t io n a u t h o r ：f l ul i h o n g t u t o r ：z h a n gw e n d o n g s u b j e c ts p e c i a l i t y ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o nm a j o r u n i v e r s i t y ：u n i v e r s i t yo fp e t r o l e u m ，c h i n a b e f o r et h ep o p u l a r i z a t i o no fi n t e r n e t ，t r a d i t i o n a ld i s t a n t e d u c a t i o nt o o kv a r i o u sw a y st ot r a n s m i ti n f o r m a t i o n ，s u c ha s t e l e p h o n e 、t v 、v i d e ot a pl e t t e r ，a n ds oo n r e c e n t l y ，w i t ht h e d e v e l o p m e n t o fn e t w o r k t e c h n o l o g y ，w o r l d w i d ew e bi s b e i n g c o n s i d e r e dt ob et h es t r o n g e s tm u l t i m e d i a p u b li c a t i o np l a t f o r m t h ee d u c a t i o nb a s e do ni n t e r n e ti sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ep o p u l a r t h o u s a n d so fc o u r s e sh a v eb e e nl i n k e dt oe d u c a t i o nn e t w o r k m a n y s c h o o l sa n dt e a c h e r sa r et h i n k i n gt od e v e l o pw e b 。b a s e di n s t r u c t i o n s y s t e m w e b b a s e di n s t r u c t i o ns y s t e mu s e sw o r l dw i d ew e ba sam e d i at o t r a n s m i tt h ei n s t r u c t i o ni n f o r m a t i o n i ti sd e p l o y e do n l i n ea n di s u s e dt om a n a g ee d u c a t i o na n de x c h a n g ei n f o r m a t i o n ap l a t f o r mo f b a s e d w e bi n s t r u c t i o ns h o u l db ec o m p o s e do ft h r e eb a s i cp a r t sa t l e a s t ：c o u r s ed e v e l o p m e n ts u b s y s t e m ，l e a r n i n gs u p p o r ts u b s y s t e m a n dl e a r n i n gm a n a g e m e n ts u b s y s t e m t h e yr e s p e c t i v e l yr e a l i z et h e d e v e l o p m e n to fw e bc o u r s e ，t h ep r a c t i c ea n dt h em a n a g e m e n to fw e b i n s t r u c t i o n i nt h i s p a p e r ，aw e b b a s e d i n s t r u c t i o n p r o t o t y p es y s t e m ， c a ll e dr n e p ( r e m o t en e t w o r ke d u c a t i o np l a t f o r m ) ，h a sb e e nd e s i g n e d w ed e v e l o p e dt h ep l a t f o r mb a s e do nd o m i n o s a m e t i m ea p p l i c a t i o n i i i s e r v e rw i t ht h e d e s i g n e rt 0 0 1 t h i ss y s t e mi s c o m p o s e d o fu s e r m a n a g e m e n t ，u s e rr e g i s t e r ，c o u r s em a n a g e m e n t ，l e a r n i n go n l i n e ， w h i t eb o a r da n de - m a i lm o d u l e s r n e pi sad i s t r i b u t e de d u c a t i o n s y s t e mw h i c hu s e dw wt o1 e a r no n li n e t ot r a n s m i tt h ec o u r s e c o n t e n tt h r o u g hw e b ，a n dt om a n a g el e a r n i n go n l i n e i tc a ns u p p o r t i n t e r a c t i v et e s t i n ga n de x c h a n g i n gp r o c e s st h r o u g hn e t w o r k t h e p u r p o s eo ft h i ss y s t e mi s t om a k et h ec o m m u n ic a t i o ne a s yb e t w e e n t e a c h e r sa n ds t u d e n t s w i t ht h i sp l a t f o r m ，i ti sc o n v e n i e n tt o c o m p l e t ec h o o s i n gc o u r s eo n l i n ef o rt h es t u d e n t sa n dt oa n s w e r q u e s t i o n sb yt h et e a c h e ri m m e d i a t e l y d u r i n gd e s i g n i n gr n e p ，t h e s a f e t yo ft h es y s t e mw a sd e e p l yc o n s i d e r e d a tt h es a m et i m e w e e f f i c i e n t l yp r o v i d e dt h es u p p o r t i n go fc o o p e r a t i v et e c h n i q u e i n a d d i t i o n ，a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n w a sa l s oe m p h a s i z e dt os t r o n gt h e s y s t e m ss c a l a b i l i t y f o re x a m p l e ，t h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t m o d u l eo ft h es t u d e n t sa n dt e a c h e r su s e dt h em e t h o do fd e c st oa c c e s s a ne x i s t e dr e l a t i o nd a t a b a s e ，a n dt h ec o u r s ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t a ls ou s e dt h i sm e t h o dt om a k et h ec o n n e c t i o nt oo t h e r f o r e i g n s y s t e m s k e y w o r d s ：r e m o t en e t w o r ke d u c a t i o n ，a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n c o o p e r a t i v et e c h n o l o g y ，s e c u r i t yt e c h n o l o g y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，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，也不包含为获得石油大学 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了谢意。 签名：盘函纽 2 - o o j 年1 1 月尼日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名：隧亟丝2 d 日年月6 日 导师签名： 篮主矗： 三口。年 f f 月f 矿日 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章绪论 1 1 论文的目的和意义 第1 章绪论 远程教学是计算机技术、网络通信技术和多媒体技术相结合的新型教 育技术。”3 。其意义在于解决学习者不受时间、空间的限制，随时随地 进行实时学习，学生能够以自己的方式在自己家中求学，教师与学生之间 可以通过电子通讯方式讨论问题。 早期的远程教学通过书信、录音磁带来实现，受训人员只能被动地 接受单一形式的信息：从8 0 年代中期到9 0 年代中期，随着卫星通信的发 展，远程教学形式也发生了改变，视频会议、卫星广播、视频影带等的广 泛应用，使得受训人员能享受图文并茂的教学：自1 9 9 6 年以来，随着 i n t e r n e t 的普及应用，远程教学也进入了一个革命性的新时代”“”。1 ，以 w e b 为基础的协作技术平台使远程教学可以满足人们随时、随地学习的需 要。受训人员可以随时根据自己的时间、需求，自我选择培训课程，通过 网络掌握最新的知识。 传统教学是以“教”为中心的入人交互，传统的授谋式教育主要是一 种被动式的教育方式，教学过程以教师为中心，学生只是被动的接受教学 教学过程是单项的，缺乏交互性。远程教学是以“教学”为中心的人人 交互。远程教学系统与计算机辅助教育软件的本质区别在于远程教学系统 支持教师与学生以及学生之间的直接交互。在辅助教学模式中，单个用户 可以通过与应用系统的交甄达到学习的目的，这种学习模式，不利于学生 之间良好周伴关系的形成和个体智力的发展，面且在涉及到较高级的认知 能力的学习场合( 侧如：问题求解或对复杂闻题进行分析，综合的场合) 不够理想；而在协同教学模式“中，多个人在一起通过人与人之间的交互 进行学习，能发挥其独特的优势。这种协作型远程教学模式为多个学习者 提供对相同问题用不同观点和方法进行观察比较和分析综合的环境，使学 习者在这一环境中相互强化，共同提高。 1 石油大学( 华东) 硕士论文第l 章绪论 在我国，目前只有1 0 0 0 多所太学和2 0 0 0 多所中等专业学校，远远不 能满足适龄青年的学习需求。期望政府在短时间内投入巨资建立更多的 高、中等学校是不现实的。清华大学、北京邮电大学、湖南大学和浙江大 学也已经开始进行远程教育试点，正在开发用于l e a r n i n g s p a c e 上的远程 教学课程，相信将来有一天，居住在深山里的孩子们也能通过i n t e r n e t 学习大学里开设的课程。远程教学在中国的大规模普及已经为期不远，或 许在一两年之后，我们就会经常去“虚拟课堂”充实自己。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 目前远程教学平台的开发热点主要是集中于网上教学管理系统和教 学支持系统的开发，对教学过程提供全面但是比较基础的支持，如学生注 册、知识传播、教学追踪等，在此之上的进一步发展必然是提供对课程开 发以及对教学过程较深层次的支持。象m e n t o r w a r e 公司的m e n t o r w a r e ， 英属哥伦比亚大学计算机科学系开发的w e b c t 。3 ，w b ts y s t e m 的 t o p c l a s s “”等。教学管理软件的另一发展方向是从虚拟教室向虚拟大学、 虚拟社区的方向发展，以期提供对更大范围、更多层次的学习支持，如加 拿大s i m o nf r a s e r 大学的v i r t u a l u “。 w e b 作为教学媒体，其优势不仅在于它是很好的内容载体，可以随时 随地地访问，还在于它提供了很多交流渠道，可以促进师生之间、学生之 间的充分讨论，这对于提高教学质量、促进学生高级认知能力的开发是十 分重要的。因此，也有一些远程教学平台就是在远程会议系统之上增加了 教育管理功能，并逐步向全面支持网上教学方向扩展，如d a t a b e a m 公司 d a t a b e a ml e a r n i n gs e r v e r 。l o t u s 的l e a r n i n g s p a e e “是基于l o t u s d o m i n o 框架，提供了学生与学生、学生与老师之间强大的交流功能。 现在国际上最有影响的w 时s y s t e m 的t 。p c l a s s 、l o t u s 公司的 l e a r n i n g j s p a c e 、英属哥伦比距大学计算机科学系开发的w e b c t ( w e b c o u r s et o o i s ) 、加拿大s i m o nf r a s e r 大学的v i r t u a l u 都在全球发展 2 石油大学( 华朱) 硕士论文 第1 章绪论 了一定的用户群，每种软件都有许多大学或公司在使用，开设了上百门课 程，授课学生人数均超过5 0 0 0 人次。其中一些产品已进入中国市场，比 如中国有许多大学和企业在使用l o t u s 公司的l e a r n i n g s p a c e ；v i r t u a l u 在中国也有一定的客户。目前比较实用的网上教学支撑平台还只是大学实 验室或软件公司的产物，处于研发或”b e t a ”测试阶段。 根据实践体会及对网上教学发展的认识，我们认为网上教学支撑平 台在未来几年会向下面几个方向发展：加强教学辅助功能，提高教学支持 系统的智能性。比如在教学支持系统中运用智能代理技术，以帮助老师更 轻松地教、学生更好地学。提供开发交互式网上课程的工具和设施。现在 的网上课程还都是基于h t m l ，很快地网上课程都将基于x m l ，这样可以更 好地支持知识共享。加强网上教学系统的安全性，特别是引进电子商务的 成熟技术，真正实现虚拟学校的完整运作。提供课程内容的资源库管理方 式，以便有效地组织和利用多门课程的资源。提供多种体现教育思想的课 程开发设施和课程讲授工具，特别是协作学习组织工具，以充分利用w e b 优势，保证网上课程的教育质量。 我国的网上教学虽然比国外起步晚了几年，但是在地球村日益缩小 的今天，借助于互联网络，新技术新产品传播地很快。所以只要认定目标， 方法得当，政策得力，我们有信心和能力赶上先行国家，建立自主知识产 权的先进网上教学支撑平台。 1 3 主要研究内容 本文所研制的基于w e b 的远程教学系统，具有群体性、动态性、并行 性、异地和异时性等特征，能够实现相互讨论、交流和信息共享，支持教 师与学生、学生之间的交互，通过协同教学达到学习的目的。目前的原型 系统在局域网环境下设计完成，具有一定的实用性。本论文的主要研究内 容包括： ( 1 ) 建构主义的理论，利用多媒体与网络特性加强“情景”、“协作”、“会话” 1 石油大学( 华东) 硕士论文第1 章绪论 这几方面要素的构造，将起到强化学习效果的功能。 ( 2 ) 认知灵活性理论，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。 ( 3 ) 系统的结构与实现。根据网络教学发展现状的实际需求，采用b s 与 c s 相结合的模式，运用d o m i n o n o t e s 、j a v a 等软件完成基于w e b 的远 程教学系统。 ( 4 ) 提高系统安全性的研究，主要是用户管理的安全性研究。 ( 5 ) 与异种系统集成技术的研究。本系统的用户管理中的学生信息管理模 块和教员信息管理模块以及课程管理中的课程基本信息管理都采用d e c s 的方式访问外部关系数据库，这种实现简洁快捷、开发周期短。 ( 6 ) 远程教学中的协同技术研究。含有扔同技术的应用系统，不仅可支持 个体工作，而且可支持群体协同工作，这就是计算机应用的新突破。 4 石油大学( 华东) 硕士论文第2 章研究理论基础及技术支持 第2 章研究理论基础及技术支持 远程教学系统不仅涉及计算机科学的多个研究内容，而且还涉及到 认知科学、教育学、心理学等其它学科。认知学理论把学习者看作是信息 加工的主体，而不是一个被动接受的客体。随着认知学理论的发展，人们 对学习有了新的认识：学习是学习者通过自身原有的知识和经验，借助他 人的帮助，利用外部资源主动建构知识意义的过程。教师不再是学习资源 的控制者，而是学习资源的设计者和提供者，学习者可以利用包括教师在 内的各种学习资源来支持自己的学习过程。因而学习资源观念体现的是以 “学”为中心的思想。我们把从w e b 上获取信息并加以分析和利用的能力 称为信息能力。信息能力是信息社会中每一个合格人才应当具备的一种基 本素质。在远程教学系统中，允许学生以多种方式表达他们的思想，与教 师和其他同学交流各自的观点，这些学生与教师构成了一个学习群体，而 该系统为这个群体提供了一个互动的学习环境。计算机支持的优势在于可 以提供多种表达方式，有助于激发主动的学习过程。 2 1 建构主义的理论 9 0 年代以来，认知学习理论的一个重要分支建构主义学习理论 逐渐成为教育技术的核心理论。建构主义认为，学习是在一定情景即社会 文化背景下，借助他人的帮助，即通过人际之间的协作活动而实现的意义 建构过程，因此建构主义把“情景”，“协作”，“会话”和“意义建构”看 成学习的四大要素。 我们可以利用计算机多媒体技术和网络技术来构造学习的虚拟情景， 并利用i n t e r n e t 开放式的环境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构建过程。基于w e b 的远程教 学系统如能充分利用多媒体与网络特性加强“情景”、“协作”、“会话”这 几方面要素的构造，将起到强化学习效果的功能。 5 互塑查堂! 些查! 堡主丝塞 苎! 童婴壅望堡茔壁墨垫查查堑 2 2 认知灵活性理论 在学习理论由认知主义向建构主义转化的过程中，建构主义本身也出 现了不同的流派，其中的认知灵活性理论是在“扬弃”认知主义理论的基 础上发展起来的，认知灵活性理论中的“随机通达说”认为对同一内容的 学习，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。以此达到高级知识的获得的目标。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。 w e b 技术中的超链接特性可让学习者在学习时在相关的知识点之间漫 游，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，方便切换，从其它不同知识点的角度再来认识与学 习该知识点。 同时，对于同一知识点的学习，我们也可在远程教学系统中安排不 同的教学模式来对其进行学习，并通过超链接将这些不同的教学模式联系 起来，让学习者能在不同的情景下完成对该知识点的学习。 当然，这种漫游模式在知识点组织不清晰时，容易让初学者迷失方 向，因此在远程教学系统中。科学地组织教学内容也是一个值得研究的课 题。 2 3s a m e t l m e 技术 在1 9 9 8 年5 月，l o t u s 公司收购了u b i q u e 和d a t a b e a m 两家在实时 通信与协作领域处于领导地位的公司，然后立即开始把它们的技术与 d o m i n o 进行集成，由此产生了s a m e t i m e 家族的产品。在把d o m i n o 与 s a m e t i m e 服务器结合以后。可以通过n o t e s 客户端或其他浏览器为用户 提供网上聊天、可视会议、即时通信、白板协作等其他新型服务。在 s a m e t i m e 中的一个令人感兴趣的新概念是d o c u m e n t b a s e da w a r e n e s s ”， 6 互弛本堂( 华东) 硕士论文第2 章研究理论基础及技术支持 也就是说用户可以看到目前某个文档使用者名称。 s a m e t i m e 通过其客户端应用程序与s a m e t i m e 服务器提供的服务交 互作用，实现其功能。s a m e t i m e 服务器支持t c p i p 网络协议，并且必须 安装在w i n d o w s n t 或w i n d o w s 2 0 0 0 服务器上。s a m e t i m e 服务器在现有的 d o m i n o 网络域中，或没有d o m i n o 服务器的w e b 环境中都可以工作。在安 装和设置过程中可以选择s a m e t i m e 的环境。由于整个r n e p 系统建立在 d o m i n o 服务器上，基于更好的安全性考虑我们选用d o m i n o 环境，将 s a m e t i m e 集成到d o m i n o 环境里，在d o m i n o 环境中安装一个或多个 s a m e t i m e 服务器。在这样的环境中，s a m e t i m e 服务器在现有的d o m i n o 网络域中注册，并且作为d o m i n o 网络域的一部分与d o m i n o 服务器交互操 作。 s a m e t i m e 的主要特征： 感知：s a m e t i m ec o n n e c t 是一个简单易用的桌面应用软件，提供了 完整的感知与会话功能。利用这个工具，用户能够知道目前谁正在网 上，并生成一个个人专用的小组成员及同事列表。它还具有管理用户 隐私的功能，用户可以控制自己在网上出现的情况。还可以将自己在 网上的状态标记为4 参与”、4 离开”或”请勿打扰”等。 会话：如果发现希望联系的人正在网上，就可以轻而易举地与他们进 行即时通信。鼠标双击会话对象就可以发送即时消息，或与几个人在 网上展开小组讨论，或是在网上召开即时在线多媒体会议。 共享对象：对于需要进行大量信息交流的情况，用户可以使用 s a m e t i m e 的共享应用或共享白板功能。用户可以与其他人共享屏幕 区域、桌面或应用程序，也可以在白板上进行演示和绘图。利用应用 共享功能，用户也可以将桌面上的任何应用包括字处理、电子表格和 工程管理软件等共享出来供其他人使用，而他们则不需要安装这些应 用软件。或者，用户也可以让其他人观看整个桌面，或是利用s a m e t i m e 的”驱动”功能，将应用的控制权转交他人，方便解决某个问题，并在任 7 石油大学( 华东) 硕士论文第2 章研究理论基础及技术支持 何希望的时候收回控制权。另外，s a m e t i m e 可以将流行的文件类型转 换成能够在举行会议前进行预装的白板页面。s a m e t i m e 还有不同的注 释工具可以强化和记录用户的观点。 立即执行和预订执行的事件：在s a m e t i m e 上，协作可以立即执行也可 以按计划进行。s a m e t i m e 在此提供完全相同的在线灵活性。用户既可 以通过点击鼠标右键即时召开一个会议，也可以在会议中心安排某项 活动的计划。会议议程和准备的资料可以存储在s a m e t i m e 服务器上。 被邀请的参会者可以在会前、会中或会后的任何时间访问这些资料。 交互式i p 音频视频会议：用户安装了麦克风、声卡和摄像头就可以 参加在s a m e t i m e 服务器上召开的交互式音频视频会议。( 如果没有摄 像头，用户也能够参加会议，但没有图像的传播) 。音频视频工具可以 加入到s a m e t i m e 会议的会话、屏幕共享和白板工具中。除浏览器外， 支持h 3 2 3 的其它客户端( 如m i c r o s o f tn e t m e e t i n g ) 也可以参加 s a m e t i m e 服务器上的音频视频会议。s a m e t i m e 广播会议功能让召开 数千与会者参加的网上会议成为可能。 8 石油大学( 华东) 硕士论文 第3 章一个基于w e b 的远程教学原型系统 第3 章一个基于w e b 的远程教学原型系统 3 1 网上教学支撑平台功能分析 在i n t e r n e t 普及之前，远程教学是通过电话、电视、录像带和信件 等方式异步地传递教学信息。自上个世纪9 0 年代中期以来，随着计算机 网络技术、多媒体技术和通信技术的发展，w o r l dw i d ew e b 被公认为是 最强大的信息发布媒体。以互连网络为基础的远程教学开始显现其突出的 优点，成百上千的课程已经上网，许多学校和教育工作者都在积极考虑开 展基于w e b 的教学“”“”一个完整地支持基于1 ；l e b 教学的支撑平台应该由 三个基本功能系统组成：网上课程开发系统、网上教学支持系统和网上教 学管理系统，分别对应w e b 课程开发、w e b 教学实施和w e b 教学管理的功 能。 3 1 1 网上课程开发系统 网上课程开发系统主要完成网上课程内容的组织和表示，支持基本 教学逻辑的设计，同时还要提供一些方便的设施和工具，有效地实施网上 课程开发。 对网上课程开发系统的一个基本要求是：所开发的课程元素格式应 该被标准浏览器所支持，不需要或较少需要用户安装特别的驱动插件。更 进一步的要求是不仅所产生的课程可以在多个操作系统平台上使用，网上 课程开发系统本身也应该可以在多个操作系统平台上运行。如t o p c l a s s 、 l e a r n i n g s p a c e 和a u t h o r w a r e4 都支持多平台开发，可以在 w i n d o w s 9 5 n t 、m a c i n t o s h 和s o l a r i s u n i x l i n u x 上运行。 ( 1 ) 教学内容的表示：多媒体集成工具 随着技术的发展，网上信息的内容和种类已基本不受技术条件的制 约，课程内容的开发可以根据需要，选择合适的媒体形式，如文字、图形、 9 石油大学( 华东) 硕士论文第3 章一个基于w e b 的远程教学原型系统 图像、动画、音频、视频等。一般来说，这些基本媒体素材的制作创建都 可以利用相关的专用软件，如文字图形可以用字处理软件产生，图像可以 用图像处理软件加工，动画可以用动域制作工具生成。 作为网上教学平台，对教学内容表示的支持主要是提供对各种素材 的集成功能，这与传统的教学软件开发平台的功能是一样的，与传统教学 软件开发平台的差别是所产生的最终结果必须能够在网上浏览，如可以转 换为h t m l 格式的文件。 因此，网上课程开发系统每一新版本的推出，都是在说又提供了对 哪些格式数据的集成。在现有带宽条件下如何提高了媒体播放的效果，特 别在支持教学交互性方面又有了哪些进展等。 考虑到带宽条件的限制，一些课程开发系统在产生课程页面的时候 会自动提醒开发者设置在最简易环境下界面的布局，如不显示图形时，在 该图形位置应该用什么文字表示要显示的内容：还有一些网上教学支持平 台所开发的课程还考虑到有视力障碍的学生。 ( 2 ) 教学逻辑的设计：课程内容结构图 教学逻辑体现了教学内容的层次和相互间的关联。网上教学和课堂 教学的差别在于：在教室里，课程内容层次性的展现是由老师通过讲述一 步一步完成的：在网上教学时，老师需要将这些关联通过内容的组织立体 地揭示，引导学生自主学习和体会，同时还要注意不要影响学生对课程主 干框架的认识，不能使学生感到内容混乱。 因此网上课程开发系统要为开发课程的教师提供课程内容的建构 框架，提供方便老师针对不同学生设计不同教学路径的功能。目前这一功 能的实现有两种做法：一是提供内容的层次树，另一种是提供内容的关联 图，象a 1 l e nc o m m u n i c a t i o ni n c 的d e s i g n e r se d g e 就是专门进行内容 逻辑设计的工具。定制学习路径的功能目前只有少数平台提供。具体课程 内容的切换可以通过设置按钮、热区和超媒体链接方式实现，但要注意提 供界面友好的逻辑性强的导航系统。 1 b 至塑_ 人兰! 些查! 堡主堕壅 茎! 兰二全茎王! 些塑垩塑墼兰堡型墨竺 此外，有些系统还提供了自动索引工具和自动建词汇表的工具。索 引和词汇表是学生学习很有用的信息检索工具。 ( 3 ) 课程的快速生成：模板和向导 网上课程的质量，不仅取决于教学内容的质量、教学内容的表现形 式，还取决于教学方法的合理运用、教学策略的具体实施，因此开发网上 课程需要综合运用教育学、心理学、计算机科学和各课程学科多方面的知 识，这对于网上课程的开发者来说要求太高。因此，网上课程开发系统就 必须提供“低门槛”，在保证开发课程方便快捷的同时，保证所开发的课 程具有合理界面布局，有助于学生的学习、记忆和掌握。具体的做法是提 供模板或开发向导。 模板主要是某种类型页面设计的框架，向导可以引导教师完成教学 模型或课程框架及页面的设计。使用模板和向导，教师只要按照要求填写 有关的参数，系统就可以自动生成所需要的页面。 模板简化了设计一个好的w e b 课程的过程，提供了一致的外观，保 证满足某个界面设计标准。模板还可以产生一些教师可能没有考虑到，但 对教学有用的功能设施，实现一些对于教师来说不知如何实现的教学功 能，如讨论组等。在有些情况下，模板还可以为拨号用户减少服务器下载 和访问时间。但是，模板的缺点是不够灵活，也许一些老师可能会觉得模 板限制太多：其次是模板产生的课程有如出一辙的感觉。 目前在市场上，既有a u t h o r w a r e4 、l e a r n i n g s p a c e 、i c o n a u t h o r 、 p h o e n i x 和t o o l b o o ki ii n s t r u c t o r 等适合于有一定开发经验的人员使 用的、功能十分强大的网上课件开发工具，也有象t o p c l a s s 、w e b c t 、 t o o l b o o ki ia s s i s t a n t 和o u e s t n e t + 这样主要针对不懂编程的教师、提 供了丰富的模板和向导机制的网上课程开发系统。 ( 4 ) 自动考核评测：网上考评系统 网上课程开发系统除了可以开发讲授型内容外，还应该支持习题试 卷的编写及自动生成。一般的网上教学支撑平台可以创建的题型和能够自 1 1 石油大学( 华东) 硕士论文第3 章一个基于w e b 的远程教学原型系统 动判题的题型有：多项选择题、真假题、匹配题和简答题，有些平台还 提供题库管理系统，提供按需求从题库中自动出题、自动评测的功能。 为了了解所开发的课程在网上的表现，了解从学生视角看到的情况， 老师必须要以学生的身份使用系统。有些产品提供了在课程开发时角色的 替换功能。 3 1 2 网上教学支持系统 网上教学支持系统的功能包括课程的网上发布，教学过程中对教师 教的支持和对学生学的支持，以及对教学活动的管理。 ( 1 ) 课程的上网发布 为了保护课程内容的版权，一些上网课程开发系统用数据库管理所 开发的课程，具体课程页面的显示根据向数据库提交的查询来确定，在这 种隋况下，课程访问速度、允许同时访问的人数将是网上教学支持系统性 能的重要评判指标，一般要求是应允许至少2 0 0 个学生同时使用同一课 程。 此外，能否提供高质量文本和图形、高质量的视频和音频也是基本 的质量要求。 ( 2 ) 教学活动设计和管理：教师工具 评估系统 网上教学支持系统所提供的评估系统包括测验试卷的生成工具、测 试过程控制系统和测试结果分析工具。测验试卷的生成工具在前面已做了 介绍，有些系统有随机出题功能，可以为每个学生产生不同的试卷，以防 作弊。测试过程控制系统主要完成对网上测试过程的控制，如在需要时锁 定系统，不允许学生进行与测试无关的浏览，控制测试时间，到时自动交 卷等。测试结果分析工具一般是根据每道题中的知识点和学生的答题情 况，对具体学生绘出诊断，对下一步学习提出建议。有些网上教学支持系 1 2 石油大学( 华东) 硕士论文 第3 章一个基于w e b 的远程教学原型系统 统还可以根据考试测验的统计数据，运用教育评估理论分析题目的质量， 如区分度、难度等等。 许多系统对测验提供了自动批改即时反馈功能，一一些产品还可以根 据学生的答案提供个性化的反馈内容。有些系统允许教员通过对一些问题 加权，进一步控制测试环境。 学生管理系统 网上教学支持系统应该支持教员根据教学需要，设定学生的行为权 限，可以做什么，不可以做什么，比如是否可以查看成绩等等。 由于网上教学非常适合于小组合作解决问题，分组学习、协同工作 将是未来网上教学的重要组织形式。网上教学支持系统应该为老师给学生 分组提供方便，比如老师只要设定分组条件( 如按成绩) ，系统就自动将 学生分组，同时自动产生相关的一系列设施设定，如小组的主页、小组讨 论园地、邮件列表等。老师可以以小组为单位，为这组成员布置特别的教 学任务。 教学辅助管理工具 对于教师来说，管理一个在线课程需要花许多时间和精力，而嗣上 教学又特别强调一个老师有可能教比现在多得多的学生，因此自动实现一 些课程管理工作是十分必要的，使教师可以集中精力于学生的学习辅导。 比如提供自动记分系统，在学生作完测验系统自动判分之后，自动将成绩 登录，进一步系统还可以自动提供反馈信息，自动建议学生下一步的学习 内容；再比如提供邮件分类系统，对发到教师课程邮箱的信件进行分类， 自动区分哪些是学生递交的作业，记录学生递交的时间是否及时，再进一 步提供智能系统，自动分析邮件内容，进行归类，或自动解答或提供给老 师统一解答。目前的网上教学平台在教学辅助管理方面功能还十分薄弱， 向| ) 6 4 络教育要发展，教学管理工作量繁重的问题就必须得到有效解决。 ( 3 ) 学习和探索：学生工具 1 3 打油大学( 华东) 硕士论文 第3 章一个基于w e b 的远程教学原型系统 网上教学支持平台通过为学生提供一系列辅助学习工具支持学生在 网上的学习和探索。 书签 学生可以标记所感兴趣的内容，以后再研究。有些系统是直接利用浏 览器的书签功能，但是浏览器的书签功能在显示页面是多桢的情况下往往 不能正确标记。 搜索工具 搜索工具也是很有用的学习工具，有的搜索工具只能搜索本课程内 容，或者搜索本课程的讨论内容，但也有一些系统允许学生在他所选的所 有课程内容中搜索。 学生学习记录 重视教学理论的网上教学支持系统都很在意对学生个性的尊重，对学 生学习的激励，如支持学生在课程内容上加注，允许学生去查看自己的作 业完成情况，了解自己和班上其他同学的差距等。有些系统为了鼓励学生 多做练习，允许学生多次完成同一套作业，只在成绩单上记录最好成绩， 不过学生每次作业完成情况都会记录下来，老师可以查阅，发现学生的问 题，提供适当的帮助。 学生工作区 有些产品还支持学生自己建主页，用以张贴小组工作成果，或个人的 项目介绍，并提供对学生主页的统一管理。 ( 4 ) 讨论和协作：交流工具 同步异步讨论园地 网上教学支持系统大多都提供了若干种支持学生之间、师生之间交换 信息和讨论的工具，如公告栏，聊天室等。许多教师发现异步多线程讨论 或基于e m a i l 的讨论更适合于专题研讨和课堂作业处理。有些产品提供聊 天历史的记录功能。已经有一些网上教学支持系统开始提供实时视频或音 频会议系统功能。 1 4 石油大学( 华东) 硕士论文 第3 章一个基于w e b 的远程教学原型系统 另外一个在理工科很有用的讨论工具是电子白板，可以可视地表示公 式及问题求解的过程，电子白板常与同步聊天系统、可视会议系统一起使 用。 课程电子邮箱 在网上上过课的教师都有这样的体验，邮箱很快就被学生的问题邮件 填满，当同时讲授多门网上课程时，区分管理这些邮件是很烦琐的事情。 所以现在些网上教学支持系统就为师生按课程建立单独的邮箱帐户，这 样可以将不同课程的信件和私人信件区分开来。学生交作业可以用发电子 邮件的形式递交，老师批改后再发给学生。 协同工作 使用计算机协同工作是计算机会议系统的功能，还没有成为网上教学 支持系统的标准功能，但有这样的发展趋势。协同工作的意思是，在不同 地方的人可以用同一种软件对同一文件一起编辑修改，每个用户都可以看 到文件被实时编辑的过程。网上协同机制使不同地方的学生可以象现在的 同班同学一样合作完成某个作业，一起做项目。 313 网上教学管理系统 网上教学管理系统必须集成数据库工具，实现在线自动课程管理。网 上教学管理功能主要包括课程管理、学籍管理。考虑到以后网上教学将与 现在的教学系统融台在一起，网上教学管理系统应该与现有的学校教务管 理系统有较好地兼容性，如双方数据可以互相导入导出等。 ( 1 ) 课程管理 课程管理包括设立课程，指定课程相关人员如开发人员、授课人员、 助教人员和学生的权限和口令，分配建立与课程相关的设施，如邮箱、讨 论区、网址等。课程管理还可以提供灵活的数据库报表功能，为教员和管 石油大学( 华东) 硕士论文第3 章一个基于w e b 的远程教学原型系统 理人员提供有关课程的各种统计信息，数据库连接应采用标准的接口，如 0 d b c 。 ( 2 ) 学籍管理 学籍管理以学生为单位，记录每个学生所选的课程和在每门课程的 得分情况。有些系统提供了在线注册功能。根据是否进行在线交费，网上 教学管理系统所提供的安全权限也不同，有的系统提供了多达9 级的安全 措施。 ( 3 ) 教学数据采集：学生跟踪系统 在进行网上教学时，教师的角色已从讲课者变成学生学习的引导者 和服务者，为此老师需要监控学生的学习情况，了解学生的学习进展，已 取得的学习成就，及时地发现问题，加以引导。 通过学生跟踪系统，教员可以了解到某个学生何时进入课程，花了 多长时间阅读某页内容，做了什么练习，对几题，错几题，是怎么做的， 有些产品还可以向教员提供学生曾经访问过的站点的地址。总之，学生跟 踪系统可以为教员提供详细的学生进展报告，利用这些数据不仅可以有针 对性地因材施教，还可以改进和提高课程的质量，比如w e b c t 就可以根据 学生跟踪系统的统计结果了解课程每个页面