基于Web的工程制圖協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1、基于Web的工程制圖協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)徐建成 宗士增 司相凱 （南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 南京210094）摘 要 通過(guò)傳統(tǒng)教學(xué)方式和基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的方式的分析和比較，得到基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)同學(xué)習(xí)的諸多優(yōu)點(diǎn)，提出了一種基于Web的工程制圖網(wǎng)絡(luò)協(xié)同教學(xué)的模型，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行分析。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證此系統(tǒng)取得了較理想的效果。關(guān)鍵詞 基于Web， 協(xié)同學(xué)習(xí)， 多媒體，工程制圖 The Realization of Web-Based Engineering Graphics Collaborative Studing System SI Xiang-Kai XU Jian-Cheng ZONG Shi-Zeng(

2、Institue of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094)Abstract The traditional way of study and the Web-based study are analyzed. Much Web-based studys strongpoints have been got. A model of Web-based engineering graphics collaboreative studing are presente

3、d. Each module is analyzed. This system give us a satisfyaing result.Key word Web-based, collaboration, multimedia, VR.1 引 言隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及，新的軟件、硬件和用戶數(shù)據(jù)通信界面開(kāi)始逐漸改變?nèi)藗儷@取信息的方式。人們開(kāi)始從被動(dòng)的接受信息變?yōu)橹鲃?dòng)獲取，進(jìn)而變?yōu)橹鲃?dòng)制造、提供信息。Internet的出現(xiàn)和Web技術(shù)的發(fā)展，更有力的支持了電子信息服務(wù)和大眾信息媒體的傳播。在教育方面，Web匯集了各種各樣的網(wǎng)絡(luò)資源和交互式多媒體信息，它的多平臺(tái)交互和多媒體功能為教師提供了新的教學(xué)環(huán)

4、境和教學(xué)手段。人們的工作方式具有群體性、協(xié)作性、交互性和分布性等特征，學(xué)習(xí)也是如此，僅僅強(qiáng)調(diào)個(gè)別化是不行的?；赪eb的協(xié)同學(xué)習(xí)研究以提高教學(xué)效率和質(zhì)量為目標(biāo)；老師和學(xué)生可以在網(wǎng)上學(xué)習(xí)、討論，充分體現(xiàn)以人為本、團(tuán)結(jié)協(xié)作的思想，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的整體水平的提高。在我國(guó)，長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)的教育方式以教師、課堂、書(shū)本為中心，老師講、學(xué)生聽(tīng)，使學(xué)習(xí)的主體學(xué)生長(zhǎng)期處于被動(dòng)地位，學(xué)習(xí)效率低。90年代后，在新技術(shù)帶動(dòng)下教學(xué)改革如火如荼的開(kāi)展開(kāi)了，其中比較有代表性的便是CAI計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。多媒體技術(shù)給課堂教學(xué)引入了圖形、文字、影象、聲音、動(dòng)畫和視訊等多種媒體，提高了教學(xué)效率，也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。但是，CA

5、I不能體現(xiàn)出協(xié)同學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生是被動(dòng)的，教師與學(xué)生間無(wú)法交流，在教學(xué)過(guò)程中需要教師針對(duì)性的指出學(xué)生錯(cuò)誤，交互的交流指導(dǎo)，協(xié)同學(xué)習(xí)可以產(chǎn)生群體氣氛，通過(guò)共同討論，建構(gòu)，彌補(bǔ)個(gè)別化學(xué)習(xí)的不足。2 Internet網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)現(xiàn)形式目前來(lái)看， Internet網(wǎng)絡(luò)教學(xué)主要有以下幾種方式： 用WWW瀏覽器開(kāi)展簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。WWW（全球信息網(wǎng)）是Internet中的超文本超媒體信息查詢系統(tǒng)，使用超文本傳輸協(xié)議（HTTP）傳送，WWW可以把全球Internet上不同站點(diǎn)的信息進(jìn)行有機(jī)組合，并按相關(guān)程度鏈接起來(lái)，提供了快速導(dǎo)航的手段?？赡芾肳WW的強(qiáng)大檢索功能和Internet中的豐富教學(xué)

6、資源，為學(xué)習(xí)者提供大量的教學(xué)信息，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。這種方式比較適合于學(xué)生課后查閱與教師課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的背景資料，有利于擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面。 利用HTML建立網(wǎng)上教學(xué)系統(tǒng)。 借助于諸如HTML、ASP等網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言，在Internet上建立自己的Web網(wǎng)站，從而使相關(guān)的多媒體教育信息能在網(wǎng)上發(fā)布，學(xué)生通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)，可以使學(xué)生在因特網(wǎng)上按教師的意圖或教師指定的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。另外，教師還可以借助HTML語(yǔ)言在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布學(xué)生成績(jī)、評(píng)選優(yōu)秀學(xué)員，通過(guò)E-mail、交互軟件等實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)交互答疑，開(kāi)辟網(wǎng)上教學(xué)論壇供師生探討共同感興趣的話題等等，從而使學(xué)習(xí)效率提高，教學(xué)方式更多樣化。 通過(guò)Java實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互教

7、學(xué)。 利用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上教學(xué)已經(jīng)成為世界教育技術(shù)研究重點(diǎn)，因?yàn)樗梢院芎玫臐M足教學(xué)對(duì)交互的實(shí)時(shí)、靈活的要求 。鑒于目前我國(guó)許多高校已建立了連通Internet的校園網(wǎng)，Java語(yǔ)言為我們提供了難得的機(jī)遇。應(yīng)該高度重視用Java開(kāi)發(fā)網(wǎng)上教學(xué)信息，滿足實(shí)際教學(xué)需要。 虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言是描述基于通過(guò)Internet的多個(gè)參加者的交互仿真環(huán)境語(yǔ)言。利用VRML，虛擬世界的顯示、交互和互連等所有方面都可在Internet網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)，把Internet帶入全新的三維空間，并能通過(guò)Java的Applet實(shí)現(xiàn)與三維空間的對(duì)象進(jìn)行多用戶的實(shí)時(shí)交互；利用VRML，用戶可以在虛擬的教室里漫步，翻閱一本虛擬的書(shū)籍

8、，甚至填寫一些虛擬的卡片目錄。VRML象HTML一樣，用ASCII文本格式來(lái)描述境界和鏈接。在保證在各種平臺(tái)上通用的同時(shí)，也降低了數(shù)據(jù)量，從而在低寬帶的網(wǎng)絡(luò)上也可實(shí)現(xiàn)。而且Java和VRML可以很好的交互，因入VRML可以使網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)變得更加生動(dòng)。3基于Web的工程制圖協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)的特點(diǎn) 協(xié)同教學(xué)允許存在時(shí)間和空間地域上的分布，他們之間的交互既可以同步發(fā)生，也可以異步發(fā)生。隨著Internet在學(xué)校應(yīng)用的廣泛深入，異地方式的協(xié)同教學(xué)更受歡迎，它具有以下的特點(diǎn)：學(xué)生和教師，學(xué)生和學(xué)生，在任何連網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上都能進(jìn)行學(xué)習(xí)、交流，不受地點(diǎn)的限制。真正可以實(shí)現(xiàn)任何人、任何地點(diǎn)、以多種網(wǎng)絡(luò)交互的方式與老師、

9、同學(xué)交流和討論。對(duì)某個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容的討論可以持續(xù)進(jìn)行，任何人都可以加入，提高了討論的深度和廣度。參加學(xué)習(xí)討論的都是對(duì)問(wèn)題感興趣的人，能平等的參與，積極主動(dòng)的交流討論?；赪eb的協(xié)同學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)還有：l 能產(chǎn)生一種群體氣氛，充分發(fā)揮群體動(dòng)力和集體協(xié)同合作的協(xié)作效應(yīng)。l 有利于實(shí)現(xiàn)與高級(jí)認(rèn)知技能、人際交流技能以及情感態(tài)度有關(guān)的教學(xué)目標(biāo)，以補(bǔ)充個(gè)別化教學(xué)的不足。l 真正把因材施教與擴(kuò)大教學(xué)規(guī)模統(tǒng)一起來(lái)，有效解決個(gè)別化教學(xué)與班級(jí)教學(xué)的矛盾。l 能把現(xiàn)代技術(shù)、教育理論和傳統(tǒng)的班級(jí)教學(xué)優(yōu)勢(shì)很好的結(jié)合起來(lái)。使遠(yuǎn)程教學(xué)更加有效和更有吸引力。l 智能化的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，可以人性化引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并能指導(dǎo)學(xué)生的不足，以彌補(bǔ)網(wǎng)

10、絡(luò)教學(xué)存在的不足。4 基于Web的工程制圖協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型基于Web的機(jī)械制圖協(xié)同教學(xué)采用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互式教學(xué)；同時(shí)，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)將學(xué)生的信息保存起來(lái)，通過(guò)智能化模塊，對(duì)一些共性的問(wèn)題系統(tǒng)統(tǒng)一指導(dǎo)，消除個(gè)體間的差異，是學(xué)生能較好的掌握這門課程。系統(tǒng)的主要功能有交互性通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)的了解學(xué)生情況和演示教學(xué)內(nèi)容，并加以指導(dǎo)；智能性系統(tǒng)可以保存學(xué)生的所有信息，能在一定情況下有針對(duì)性的指導(dǎo)學(xué)生，并可給出學(xué)生一些智能化的提示及導(dǎo)航；管理化系統(tǒng)對(duì)學(xué)生信息、學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)及交互信息進(jìn)行管理。課件庫(kù)學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)規(guī)則庫(kù)LAN或Internet學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)程序指導(dǎo)授課程序試題庫(kù)課程信息庫(kù)Server1Serve

11、r2教學(xué)管理學(xué)生教師 圖1 系統(tǒng)建立在Web協(xié)議的基礎(chǔ)上?？傮w結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，其中：學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)用于記錄學(xué)生的基本信息，如姓名、登錄密碼等，同時(shí)也記錄了學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況；課件庫(kù)中存放了工程制圖的多媒體課件，模型及其動(dòng)畫等供指導(dǎo)授課程序調(diào)用，同時(shí)學(xué)生也可以根據(jù)自己的興趣自由調(diào)用；而課程信息庫(kù)記錄了這門課的信息，如授課內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)；教學(xué)規(guī)則庫(kù)中存放了教學(xué)規(guī)則，如當(dāng)學(xué)生在做一些基本概念題或低難度的題時(shí)，提示學(xué)生重溫習(xí)相關(guān)內(nèi)容。試題庫(kù)是每個(gè)章節(jié)的相關(guān)試題，也供指導(dǎo)授課程序調(diào)用，調(diào)用時(shí)是隨機(jī)調(diào)用，比如從10道題目中隨機(jī)的調(diào)用5題。學(xué)生通過(guò)Desktop完成登錄，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行交互式協(xié)同學(xué)習(xí)，指導(dǎo)授課

12、程序引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并智能化的指導(dǎo)學(xué)生的不足，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況更新數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容。學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)程序通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中學(xué)生的各方面資料，給學(xué)生一個(gè)總體評(píng)價(jià)。教師也從Desktop等錄，實(shí)時(shí)的指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，解答學(xué)生提問(wèn)，給出談?wù)撝黝}或者提出有代表性的問(wèn)題等，并能通過(guò)在線BBS，聊天室，NetMeeting等和學(xué)生實(shí)時(shí)交互指導(dǎo)。教學(xué)管理也是由Desktop實(shí)現(xiàn)的，教學(xué)管理者可以以專有的身份對(duì)服務(wù)器的程序和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改，更新。系統(tǒng)的各個(gè)主要模塊的功能如圖2所示。協(xié)同教學(xué)系統(tǒng)查詢信息交互學(xué)習(xí)界面登錄界面教師模塊學(xué)生模塊測(cè)試模塊教學(xué)管理疑難問(wèn)題解答查看學(xué)生學(xué)習(xí)信息提示自動(dòng)批改題庫(kù)取題系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視刪除修改錄入圖2系

13、統(tǒng)的功能模塊圖登錄界面5 基于Web 的工程制圖協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)的主要的軟件是Internet Explore5.0以上版本、Microsoft的Internet Information Server（IIS）和NetMeeting等。學(xué)生通過(guò)登錄界面登錄，服務(wù)器將提交的用戶信息與數(shù)據(jù)庫(kù)里的信息如用戶名密碼進(jìn)行比較分析，使的學(xué)生能登錄到學(xué)習(xí)界面。系統(tǒng)會(huì)把每一個(gè)學(xué)生的交互信息自動(dòng)添加到數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，測(cè)驗(yàn)情況，學(xué)習(xí)進(jìn)度等。在系統(tǒng)的指導(dǎo)下，學(xué)生可以完成各個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)，伴著生動(dòng)的網(wǎng)頁(yè)和形象直觀的動(dòng)畫學(xué)生可以高效率的學(xué)習(xí)工程制圖這門課程。在沒(méi)有教師的情況下，系統(tǒng)還可以智

14、能化的指導(dǎo)學(xué)生的不足。比如彈出提示窗口，指出問(wèn)題和解決的方案。教師以教師身份登錄，可以監(jiān)視系統(tǒng)的狀態(tài)，查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并能解答一些疑難問(wèn)題，交互的和學(xué)生交流。教師可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候通過(guò)NetMeeting和同學(xué)們召開(kāi)網(wǎng)絡(luò)會(huì)議。每學(xué)完一個(gè)章節(jié)，學(xué)生會(huì)有一次測(cè)驗(yàn)，測(cè)試模塊就可以隨機(jī)的從試題庫(kù)調(diào)出題目讓學(xué)生解答，并進(jìn)行打分評(píng)測(cè)。對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的整體情況，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)程序會(huì)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間、測(cè)驗(yàn)結(jié)果、交互狀況及其學(xué)習(xí)進(jìn)度按照學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)算法進(jìn)行評(píng)測(cè)，給出每一個(gè)學(xué)生一個(gè)總體評(píng)價(jià)。學(xué)生可以通過(guò)在線BBS、主題聊天室、留言板、NetMeeting等進(jìn)行交流與協(xié)作,如圖3主學(xué)習(xí)界面和圖4 BBS在線論壇界面。主

15、學(xué)習(xí)界面由標(biāo)題、導(dǎo)航條、和主瀏覽界面組成。如圖所示，學(xué)生點(diǎn)擊導(dǎo)航條上的內(nèi)容就可以進(jìn)入聊天室、在線BBS等交互界面，主瀏覽界面由章節(jié)目錄和圖文框組成，學(xué)生點(diǎn)擊做變得每節(jié)的超鏈接標(biāo)題就可以在右邊的的圖文框里瀏覽學(xué)習(xí)內(nèi)容了，圖文框里嵌入了動(dòng)畫插件，可以點(diǎn)擊瀏覽動(dòng)畫。在線BBS論壇界面，由三部分組成。最上面的工具條可以讓學(xué)生查看在線人員和新發(fā)表文章，學(xué)生可以給在線或者不在線的老師同學(xué)留言。左下區(qū)域是文章目錄區(qū)域，點(diǎn)擊可以在右邊閱讀文章，右邊的表單區(qū)域可以供學(xué)生撰寫文章和留言，也通過(guò)個(gè)區(qū)域查看文章和留言。在線BBS是師生進(jìn)行協(xié)同學(xué)習(xí)的一個(gè)重要手段。 圖3 主學(xué)習(xí)界面6 結(jié)束語(yǔ) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給網(wǎng)絡(luò)

16、教學(xué)注入了新的活力，本文提出了一種工程制圖的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同教學(xué)系統(tǒng)，建立了一種工程制圖網(wǎng)絡(luò)協(xié)同教學(xué)的模型。充分利用了網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足。通過(guò)試驗(yàn)該系統(tǒng)取得了較理想的效果。在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭形覀儗?duì)許多因素做了簡(jiǎn)化，比如，模塊中的指導(dǎo)授課程序雖然已經(jīng)能夠智能化的指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，但是它仍然只是該領(lǐng)域一個(gè)初步的探索，學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)程序里的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)算法，也有待更深一步的研究，總之，許多方面還有待于進(jìn)一步的完善。 圖4 BBS在線論壇界面 參考文獻(xiàn)1 郭幕思. 多媒體教學(xué)應(yīng)用研究 .電腦信息與技術(shù)，1999，No.2：13152 孟憲虎，潘俠. 綜合多媒體校園教學(xué)網(wǎng)絡(luò)的功能實(shí)現(xiàn). 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2001，41433 曹健等. CSCW下協(xié)同設(shè)計(jì)的多版本問(wèn)題及其管理策略. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，No.11：32344 趙聯(lián)寧. WWW網(wǎng)上教育的實(shí)現(xiàn). 微型電腦應(yīng)用，16（1）：795 蔣丹等. 工程制圖CAI遠(yuǎn)程集成教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn). 工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，No.1：1011066 周勤. 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的新發(fā)展. 計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，No.5：36397 Kazu