基于Web的远程教学系统初探

来源:用户上传      作者: 许 斌

　　摘 要：本文从远程教育的需求出发，分析中职校远程教学系统的现状，提出了一个协同系统的功能与模块，研究与设计了一个远程教育协同系统，指出了其中的相关技术和可能遇到的问题，并提出了改进的方法。
　　关键词：CSCW 远程教育 协同系统
　　
　　一、引言
　　计算机网络全面发展和计算机在社会和家庭中日益普及、用户的日益增多。且计算机正从传统的问题求解、执行一定的运算，朝着帮助用户进行交互并支持协同工作CSCW（Computer Supported Cooperative Work）的方向发展。CSCW为在时间上、空间上分散的人们提供了一个面对面（FTF）和你见即我见（WYSIWIS）的协同工作环境，改变了过去计算机只能提高个体工作效率的情况，致力于提高群体的工作效率。它是未来计算机发展的重要方向。
　　远程教育是CSCW的一个非常有前景的应用领域。随着知识更新速度的不断加快，终身教育成为时代的硬性需求,使得计算机支持的现代远程教育成为一个很有潜力的研究与应用领域。CSCW在现代远程教育中的应用将更进一步地推动现代教育的发展。
　　二、远程教育协同系统的框架
　　依据CSCW的理论，远程教育协同系统是指在远程教育环境下，依靠联网计算机之间的协同工作，使受教育者能够在网上方便地进行学习、讨论、答疑、考试等活动，如同常规的学校教学活动。但要实现这一目标就目前的技术而言，仍然有很大的差距。但随着计算机技术的迅速发展，我们正在逐步地接近这一目标。本文只是从理论上对未来网络教育的发展作一个探讨。
　　1.实时授课系统
　　实时授课系统是远程教育中最关键的环节，它直接影响到远程教育的教学效果。实时授课系统包括：实时多媒体教学系统、教学控制系统和协同教学交流系统。
　　（1）实时多媒体教学系统
　　实时多媒体教学系统集成了授课场景的音频、视频、板书、电子教案等信息，使教师能通过网络把授课信息实时地传送到学生端，而学生能通过该系统不受地域限制参加学习。该系统不仅可以利用新一代IP技术和高速网络环境，而且兼容现有的低速网络连接，实现用户数量的可扩展性和用户多媒体数据传输带宽的可扩展性。该系统将配备计算机视/音频设备。系统将教师的授课过程通过高速网络组播。针对多媒体实时教学系统的功能特点，将主要对如下几点作研究：
　　①研究在网络环境下的协同实时多媒体教学系统的网络行为和一种适应Internet网络环境下的具有海量数据交互的远程教学应用的结构模型。并在此基础上研究适用于多媒体交互远程教学的通信与传输协议、交互协议、网络应用实体动态分组协同工作协议。
　　②由于网络教学是一点对多点、多点对多点的通信模式，必须研究在Internet网络环境下海量信息的组播实时通信技术、同步技术以及可靠传输技术，特别是多媒体实时远程交互教学系统中视频、音频以及协同控制信息的实时可靠传输技术。
　　③研究在大量网络用户参与交互式多媒体远程教学系统的情况下海量分布式对象的协同、并发特性，解决诸如多个用户参与的远程教学系统中多个信息副本接收等海量分布式对象实时协同互操作问题，解决在高速网络环境下海量信息系统的时空一致性问题，设计并建立一套基于分布式对象协同特性的多媒体信息互操作体系结构。
　　（2）教学控制系统
　　远程教学规模大，参与者多，为保证一个教学活动顺利有序地进行，需要有一个控制系统对教学活动进行控制，保证参与教学活动的各个计算机之间协调一致地工作。针对教学的特点，教学控制系统主要研究以下几方面的内容：
　　①虚拟实时教室管理系统。虚拟教室管理将实现网上所有实时课程的管理。它将在全网范围内实现一个全局一致的虚拟实时课程目录服务。学生可以通过该模块工具查看当前网络上正在实时进行哪些课程，以及各课程的时间安排，并通过它加入某一个正在实时进行的课程。而管理者可以通过该系统创建、删除、维护一个课程（即虚拟教室），登记注册学生、删除“不受欢迎”的学生。
　　②可扩展的实时授课控制系统。可扩展性是远程教育的一个非常重要的要求，网上大学的教学，由于学生参加教学活动灵活性与大量学生参与，因此控制系统要求有很好的可扩展性和一定的灵活性。控制系统的实现可以采用几种不同的实现模式的结合。
　　（3）协同教学交流系统
　　协同教学交流系统的目标就是建构一个多媒体协同教学交流系统，使师生利用该系统通过网络实现便捷的交流。研究基于CSCW环境的群体用户的协作机制的研究上，包括用户管理、并发控制、群同步等。
　　①协同交流成员的管理：研究在广域网环境下的协同交流组管理，使学生能方便地进入、退出或更换讨论组。
　　②音视频信息的多点对多点双向实时交互：研究将音视频信息同时有效地传送给群组中的所有成员。并实现双向交互。
　　③多媒体信息的同步：多媒体信息通常由多个媒体流组成，各个媒体之间往往有一定的时间关系，因此在接收端应实现同步回放。
　　④差错控制与流量控制：由于现有的计算机通信网还不能完全满足多媒体通信的要求，因而为了保证在教学过程中的服务质量，需要在系统中加入差错控制技术与流量控制技术。
　　2.视频点播系统
　　多种媒体点播系统是网络教育中异步学习模式下一种不可缺少的学习系统。研究开发能适应网上教育的大规模、低成本、分布式集群点播系统非常重要。
　　（1）大规模并发数据访问的控制机制
　　网络教学中点播数据的大访问量要求点播系统首先解决大规模并发数据访问的控制机制的研究。现有的网上点播系统都只能满足小规模的并发数据的访问，远远不能满足大规模网络教学的点播需要，同时现有的点播技术都局限于集中式点播数据访问方式上，集中式数据访问方式很难提高并发数据的访问量，因此采用分布式数据访问机制有助于提高并发数据的访问量。
　　（2）多媒体数据压缩以及不同媒体的数据同步集成
　　多媒体信息在远程教学中占有很大的比率。因此必须研究高压缩率低失真率的多媒体压缩技术，以保证教学信息的准确性。网络教学中存在各种各样的媒体信息，而且教学中要求各种媒体要有相应的同步。另外还要根据教学要求，做到各种媒体的同步集成。
　　（3）提供多种网络接入带宽点播服务
　　不同的接入方式包括SDSL、LAN、信息家电、无线、电话等各种接入方式。点播系统必须要根据各种接入的不同方式提供不同质量的点播服务。
　　三、作业与答疑
　　1.作业系统
　　在学习过程中，作业的布置、提交与批改是非常重要的一环，老师可以通过它得到教学效果的反馈，既可以了解不同学生的学习情况，以便因材施教，又可以发现教学过程或课件中存在的问题，并采取措施加以修改、完善。总之，“作业”是沟通教师的“教”与学生的“学”的重要手段。
　　（1）教师作业收集
　　作业工具可以同教学资源中的题库（案例库）相连，教师可以从题库（案例库）中抽取试题作为布置的回家作业，并可同时抽取题库答案作为作业批改的依据。
　　（2）教师发布作业
　　教师既可以根据课件的章节乃至知识点来发布相应的作业，又可以布置综合性的题目，题目允许采用多种多样的形式，如填空、选择、论述等。同时作业的表现形式也多种多样，可以包括普通文本、图像、视频等。
　　（3）学生完成并提交作业
　　学生也可以以多媒体的方式完成作业并提交给教师。

　　（4）教师对学生作业的样本选取、批改并点评作业
　　由于在网络教育中同一教师可能要面对一定规模的学生，如果作业是主观题的话，教师批改所有作业的难度很大，所以要研究制定出一些对作业的随机样本的选取算法，使得教师既能减轻负担，又能对学生的作业完成情况有个公正的了解。在教师端可以采用自动批改或手工批改，同时也可附以点评。
　　（5）作业库的管理
　　负责多媒体作业库的管理和维护。
　　2.远程答疑系统
　　在远程教育中，由于师生之间在时空上是分散的，学生提出的许多问题，无法得到及时的回答，所以要建立一套新的问题解答机制来改变这种现状，基于自然语义识别的自动答疑机制最适合于解决该类问题。
　　一个功能完整而强大的答疑分析系统，能够将来自各地的学生们的问题和老师的解答组织起来存放至相应的答疑库中，随着问题与解答资源的逐步积累，自动答疑命中率将不断提高。还可以通过各种方式进行查询统计，使答疑活动集中、高效而且系统。具体过程是：
　　（1）学生提问
　　学生填写由Web页疑问表格（Form），并提交至服务器。主要内容为提出的问题的标题、问题的详细内容等。
　　（2）系统自动解答与处理
　　系统对学生所提的问题在数据库中进行匹配，以查找最匹配的问题及其（标准）答案，这些问题/答案按照匹配的程度进行排列以及筛选后返回给提问的用户。还可以选择放宽匹配精度等限制进一步查询。学生不能得到解答的可以把问题post到交流区或以E-mail的方式提交给老师。
　　（3）教师人工解答
　　教师浏览问题库，可以参考其他相关问题的解答作为该问题答案，通过Web页解答表格将解答提交，存放在数据库中，然后通知学生问题已经解答。提问的学生参阅这些解答，同时还阅读一些被链接的相关信息（问题、参考资料等），使他们能够对所提出的问题有一个较为全面的理解。
　　3.远程考试系统
　　考试在教育中所起到的作用，包括测试学生的智力水平、检验知识的掌握程度，是其他教育形式无法替代的。在远程教育中，远程考试系统也占有同样重要的作用。
　　（1）试卷自动生成和教师的手动生成
　　通过题库对考试的科目进行分类和组织，对试题的章节、层次和难度进行交叉划分。在出题时采用不同的出题策略和随机性试题挑选组卷。教师也可以对系统自动生成的试题做手动修改。
　　（2）试卷自动批改和点评
　　能对标准化（客观）试题进行自动批改，对于主观试题，先由教师进行批改，逐步转化到语义自动识别批改。同时要求教师能够对试题进行点评，对试题中错误率较高的给出错误原因及注意事项。
　　（3）监考管理
　　监考管理包含两个方面，一个是建立起视频检测和控制的考试环境和远程控制体系。另一个是在需要时锁定系统的某些特定功能，例如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。
　　参考文献：
　　［1］陈庆章等.以合作学习系统为例看CSCW应用的合作机制.计算机工程与应用.2000.6.
　　［2］张梅等.基于Web的CSCW在企业中的应用.计算机工程与应用.2000.4.
　　作者单位：江苏省高淳职业教育中心校

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