基于Web的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1

1、本欄目責(zé)任編輯 :王力計(jì)算機(jī)教育1引言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展 , 計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的地位和作 用日益突出 。 特別是在函授教育 、 職業(yè)教育和繼續(xù)教育等領(lǐng)域中 , 遠(yuǎn)程教學(xué)已經(jīng)成為了一種很重要的教學(xué)模式 。 基于 Web 的遠(yuǎn)程教 育 , 不受時空限制 , 具有費(fèi)用低 、 教學(xué)內(nèi)容更新快 、 教學(xué)資源和媒 體利用充分 、 教學(xué)過程的交互性強(qiáng) 、 強(qiáng)調(diào)個性化學(xué)習(xí)等特點(diǎn) , 因此 得到了廣泛應(yīng)用 。由于基于 Web 的遠(yuǎn)程教育在國內(nèi)外正日益受到人們的關(guān)注 , 很多大學(xué)和公司都在投入大量精力進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng) 、 教學(xué)平臺的研究 。 但目前應(yīng)用的教學(xué)系統(tǒng)存在很多問題 , 如教學(xué)模式 、教學(xué) 策略 、

2、 教學(xué)內(nèi)容的組織等不能適應(yīng)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的要求 , 系統(tǒng)的交互功能不強(qiáng)等 , 因此有待進(jìn)一步改善 。 我們針對 計(jì)算機(jī)基 礎(chǔ) 這門課的特點(diǎn) , 對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新整合 , 對教學(xué)表現(xiàn)形式進(jìn) 行重新的設(shè)計(jì) , 開發(fā)了一個基于 Web 的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺 。2系統(tǒng)的邏輯功能本平臺采用目前流行的 B/S 結(jié)構(gòu) , 這種結(jié)構(gòu)對用戶的系統(tǒng)要 求不高 , 只要求計(jì)算機(jī)能夠接入 Internet , 客戶端不需要任何附加 軟件 , 通過瀏覽器就能完成所有的操作 。 在服務(wù)器端 , 系統(tǒng)信息全 部保存在數(shù)據(jù)庫中 , 便于維護(hù)和管理 。 平臺從邏輯功能上分為三大功能模塊 :管理員模塊 , 教 師 模 塊 , 學(xué)生模

3、塊 , 如圖 1所示 。 管理員模塊 :供系統(tǒng)管理維護(hù)人員使 用 , 用于服務(wù)器端對平臺的維護(hù)管理 ; 教師模塊 :教師通過此模塊 開發(fā)個性化網(wǎng)絡(luò)課程 、 組織討論與答疑 、 主持考試等 ; 學(xué)生模塊 :學(xué) 生 通 過 此 模 塊 進(jìn) 行 自學(xué) 、 參與答疑及討論 和參加考試等 。 教 師 通 過 瀏 覽 器 開 發(fā) 個 性 化 的 網(wǎng) 絡(luò) 課 程 , 學(xué)習(xí)者通過瀏覽器 自 主 瀏 覽 或 下 載 學(xué) 習(xí) 資 源 學(xué) 習(xí) , 學(xué) 習(xí) 結(jié) 束后 , 通過網(wǎng)上考試系統(tǒng)進(jìn)行自測或參加考試 , 學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)記錄保存在遠(yuǎn)程的服務(wù)器中 , 同時 , 還可以通過瀏覽器與遠(yuǎn)程的教師或同學(xué)進(jìn)行答疑 、討 論

4、。3平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)平臺從邏輯上分為三個功能模塊 , 但由于教員和學(xué)員的很多 操作是交互的 , 因此在具體物理實(shí)現(xiàn)上 , 有些子系統(tǒng)存在很多的邏 輯功能交叉 。 下面就介紹系統(tǒng)的幾個主要子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 。管理員子系統(tǒng)供系統(tǒng)維護(hù)使用 , 它運(yùn)行在服務(wù)器端 , 并 且 不 需瀏覽器的支持 , 只是普通的窗體應(yīng)用程序 。 該子系統(tǒng)的主要功 能有 :對系統(tǒng)所需的各種文件路徑和數(shù)據(jù)庫路徑等配置信息進(jìn)行設(shè)置 ; 為各類人員分配不同的權(quán)限 ; 系統(tǒng)所需的媒體素材 、試題 、 課件等的錄入 ; 考試成績 、 學(xué)生統(tǒng)計(jì)狀況等信息的查詢打印 。個性化教學(xué)系統(tǒng)繼承了智能導(dǎo)師系統(tǒng)和適 應(yīng) 性 超 媒 體 教 學(xué)

5、 系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 1,2, 采用構(gòu)件結(jié)構(gòu) , 具體包括四個部分 :學(xué)生模 型 , 領(lǐng)域模型 , 教學(xué)模型和導(dǎo)航模型 1,2, 其結(jié)構(gòu)如圖 2。圖 2個性化教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域模型 :領(lǐng)域模型是領(lǐng)域知識的教學(xué)結(jié)構(gòu) , 領(lǐng)域 模 型 包 含教師要教的學(xué)科知識 。學(xué)生模型 :學(xué)生模型存儲每個學(xué)生的特殊信息 , 為 系 統(tǒng) 的 教 學(xué)模型提供學(xué)生數(shù)據(jù) 。教學(xué)模型 :教學(xué)模型是定義教學(xué)過程的模型 , 它是 教 學(xué) 系 統(tǒng) 的控制實(shí)體 , 定義教學(xué)實(shí)施策略 , 給出在給定條件下什么教學(xué)方 法會導(dǎo)致最佳學(xué)習(xí)效果 。收稿日期 :2007-01-30作者簡介 :張來希 (1968- , 女 , 湖南湘潭人 , 碩士

6、 , 高級講師 , 主要研究方向 :現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù) 、 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用 ?；?Web 的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)張來希(湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 , 湖南 長沙 410208摘要 :本文介紹了一個基于 Web 的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 。 該平臺分為管理員模塊 、 教員模塊和學(xué)員模塊等三個邏輯功能模 塊 ; 物理實(shí)現(xiàn)上包括管理員子系統(tǒng) 、 個性化教學(xué)子系統(tǒng) 、 答疑子系統(tǒng)和考試子系統(tǒng) 。 個性化教學(xué)子系統(tǒng)采用適應(yīng)性和智能技術(shù)動態(tài)生成個 性化學(xué)習(xí)課件 1,2, 答疑子系統(tǒng)采用了同步智能答疑的技術(shù) , 考試子系統(tǒng)突破了只能文字出題的限制 , 引入視頻 、 音頻和復(fù)雜數(shù)學(xué)公式等 各類題目 。 該平臺在

7、 “ 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) ” 課程中得到初步實(shí)現(xiàn) 。關(guān)鍵詞 :Web 遠(yuǎn)程教學(xué)平臺 ; 個性化教學(xué) ; 同步智能答疑 ; 網(wǎng)上視音頻考試 中圖分類號 :TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A文章編號 :1009-3044(200705-11443-02The Design and Application of Web-Based Distance Learning PlatformZHANG Lai-xi(Hunan Industry Polytechnic College, Changsha 410208, ChinaAbstract:The design and application of distance

8、 learning platform based on Web is introduced. It is divided into three parts logically:ad-ministrator module, teacher module and student module, and it includes administrator system, individual teaching system, intelligent answer sys-tem and examination system. Among them individual teaching system

9、, adopting adaptive technology and intelligence technology, can generate courseware dynamically 1,2, intelligent answer system uses synchronous intelligent answering technology, and examination system can use all kinds of questions (such as video and audio questions. This platform is implemented in

10、"Computer basics".Key words:Web-Based Distance Learning Platform; Individual Teaching Synchronous Intelligent Answer; Audio and VideoQuestions圖1平臺各邏輯塊的功能 1443本欄目責(zé)任編輯 :王力計(jì)算機(jī)教育 電腦知識與技術(shù)導(dǎo)航模型 :導(dǎo)航模型定義知識的呈現(xiàn)方式 , 以及與學(xué)生的交互 。 根據(jù)此構(gòu)件結(jié)構(gòu) , 教師通過領(lǐng)域模型輸入課程的知識點(diǎn)及教 學(xué)節(jié)點(diǎn) , 教學(xué)模型根據(jù)學(xué)生模型中儲存的學(xué)生知識 , 應(yīng)用適當(dāng)?shù)?教學(xué)策略將領(lǐng)域知識動態(tài)生成

11、個性化的學(xué)習(xí)課件 , 學(xué)生通過課件 進(jìn)行學(xué)習(xí) 。 這種個性化的學(xué)習(xí)模式可以適應(yīng)學(xué)生的特點(diǎn)及學(xué)生的 知識水平 , 滿足不同學(xué)生的要求 。相對于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式 , 遠(yuǎn)程教育教師與學(xué)生在時空上 的分離使得教師與學(xué)生可能無法進(jìn)行實(shí)時的交互 , 因此學(xué)生通常 只能進(jìn)行自主學(xué)習(xí) 。 當(dāng)學(xué)生遇到困難時 , 怎樣得到有效的幫助是 遠(yuǎn)程教育應(yīng)解決的問題 。當(dāng)前大多數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程教育由教師進(jìn)行異步答疑來 幫 助 學(xué) 生 解 決學(xué)習(xí)難題 , 這在很大程度上將影響學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)熱情 , 并且 增加教師的負(fù)擔(dān) 。 還有一些答疑系統(tǒng)雖然采用實(shí)時解答 , 但卻要 求值班老師在線回答 , 或者只能由用戶輸入關(guān)鍵字的邏輯組合進(jìn)

12、行檢索 , 這對用戶的要求過高 , 并且不能保證檢索結(jié)果的查準(zhǔn)率 和查全率 。本子系統(tǒng)采取同步和異步相結(jié)合的答疑方式 , 為學(xué)生提供盡 可能全面準(zhǔn)確的答疑 。 其結(jié)構(gòu)如圖 3所示 。圖 3答疑子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)者遇到問題時 , 可以通過 E-mail 向授課老師詢問 , 也可 以將問題貼在 BBS 答疑社區(qū)以等待老師或感興趣的同學(xué)回答 , 此 外 , 還可以直接進(jìn)入實(shí)時討論區(qū) , 由參加討論的人 (老師或其他學(xué) 員 實(shí)時地給出回答 。 另外 , 本系統(tǒng)提供基于自然語言理解的實(shí)時 答疑功能 ?；谧匀徽Z言理解的實(shí)時答疑功能是本系統(tǒng)區(qū) 別 于 其 他 遠(yuǎn) 程教學(xué)系統(tǒng)的重要特色之一 。 目前國內(nèi)外對基于

13、中文自然語言理 解的信息檢索方面的研究很多 , 但有突破性的成果并不多見 , 特 別是對基于自然語言理解的實(shí)時答疑更是成功甚少 。我們對目前已有的自然語言理解技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化 , 同時引入 中間層 (知識層 組織答案材料 , 提高答案的查全率和查準(zhǔn)率 。 本 系統(tǒng)主要從問題的表示 、 答案材料的組織以及問題和答案之間的 匹配方法三個方面加以考慮 :(1 問題的表示 。 用戶不僅可以輸入關(guān)鍵詞的邏輯組合 , 而且 還可以輸入自然語言描述的問題 。 系統(tǒng)不是簡單抽取其中的關(guān)鍵 字 , 而是將問題理解為所對應(yīng)的知識 , 并根據(jù)知識在答案庫中尋 找所對應(yīng)的答案 。(2 答案材料的組織 。 系統(tǒng)的答案材料

14、庫中的內(nèi)容隨著所提問 題的增加而動態(tài)改變 , 并且系統(tǒng)中有一個網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人搜索網(wǎng)絡(luò) , 并自動補(bǔ)充答案材料庫的內(nèi)容 。(3 問題與答案的匹配 。 問題和答案之間的匹配方式通過中間 層實(shí)現(xiàn) 。 首先將問題理解為知識 , 然后找到該知識所對應(yīng)的幾個 關(guān)鍵詞 , 再利用這些關(guān)鍵詞和答案材料庫的內(nèi)容進(jìn)行匹配 , 如果 匹配成功則直接找到答案 , 如果不能匹配則和答案材料庫中的關(guān) 鍵詞進(jìn)行匹配 。實(shí)時答疑系統(tǒng)應(yīng)用人工智能和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)解 決 三 個 關(guān) 鍵問題 :自然語言理解 、本系統(tǒng)建立在 Internet 之上 , 對組織學(xué)生進(jìn)行正式考試和學(xué) 生自我測試提供了全面的支持 。 本系統(tǒng)可以完成從組卷 、

15、答卷 、 改 卷到成績統(tǒng)計(jì)打印等各項(xiàng)功能 。 它由試題管理分系統(tǒng)和考試自測分系統(tǒng)兩個部分組成 。試題管理分系統(tǒng)主要是用于管理平時搜集積累的試題 、 試題 素材和試卷 , 在此基礎(chǔ)上可根據(jù)要求手工或智能生成試卷 , 用于 考試或自我測驗(yàn) 。 它主要由科目管理 、 章節(jié)管理 、 試題庫管理和試 卷庫管理等幾部分組成 ?？荚嚪窒到y(tǒng)分為自我測試和正式考試兩種 。 其中用于組織正式考試的由三部分組成 :服務(wù)器端 、監(jiān)考端和考試端 。 三個部分通 過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)工作 , 就可以實(shí)現(xiàn)從試題準(zhǔn)備到最后考試成績統(tǒng)計(jì)打 印的完整考試過程 。 系統(tǒng)用于正式考試時具體組織如圖 4所示 。圖 4考試子系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖3.4.

16、1服務(wù)器端 (位于考管中心 服務(wù)器端主要供考試管理中心工作人員使用 。 它完成考試的 準(zhǔn)備工作和最后的成績統(tǒng)計(jì)和打印 , 其主要功能包括 :日常維護(hù) , 組織試卷 , 收發(fā)試卷 , 查詢和打印 。3.4.2監(jiān)考端 (位于各考場內(nèi)或統(tǒng)一安排地方 監(jiān)考端主要為供監(jiān)考教師使用 。 它用于處理考場內(nèi)所發(fā)生的 各種情況 , 其主要功能包括 :考場監(jiān)控 , 統(tǒng)一發(fā)卷 , 情況查詢 , 添加 考生 , 取消資格 , 重考 。3.4.3考試端 (位于各考場內(nèi)部 這部分供考生答題使用 , 考生第一次登錄時將自動下載 , 使 用起來很方便 。 其主要功能如下 :(1 檢查考生身份 , 授權(quán)考試 ; (2 利用瀏覽

17、器網(wǎng)上答題 ;(3 交卷當(dāng)場獲得成績 (該功能由監(jiān)考教師端選擇 ; (4 交卷并取得正確答案 (該功能由監(jiān)考教師端選擇 。 系統(tǒng)采用 N-Tier 結(jié)構(gòu) , 將客戶層 、 數(shù)據(jù)庫層和應(yīng)用服務(wù)層進(jìn) 行嚴(yán)格區(qū)分 , 這使應(yīng)用程序的執(zhí)行效率和穩(wěn)定度上有很大的 提 高 , 并且也有利于版本升級 。 和傳統(tǒng)考試系統(tǒng)相比 , 該系統(tǒng)在以下 兩個方面做出了改進(jìn) :(1 增加了對非文本試題的管理功能 3傳統(tǒng)的考試系統(tǒng)一般都只能處理文字試題 , 不能處理圖形圖 像等對象 。 該系統(tǒng)在這方面有比較大的創(chuàng)新 , 基本上可以處理考 試所涉及的各種類型的試題 。(2 采用了技術(shù)先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用了 B/S 結(jié)構(gòu) ,

18、 因此在客戶端的維護(hù)工作量很小 , 同 時系統(tǒng)的版本升級也非常簡單 , 這同傳統(tǒng)的 C/S 結(jié)構(gòu)相比有很大 的提高 , 而本系統(tǒng)既能以網(wǎng)絡(luò)版的形式 (需要服務(wù)器 供組織正規(guī) 的考試使用 , 又能以單機(jī)版的形式 (不需要服務(wù)器 供家庭和學(xué)生 自我測驗(yàn)使用 。4結(jié)束語本文介紹了一個基于 Web 的遠(yuǎn)程教育平臺 , 并詳細(xì)介紹了其 中的個性化教學(xué)子系統(tǒng) , 基于自然語言理解的智能答疑系統(tǒng)和測 試子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn) 。 由于自然語言理解問題的存在 , 使 得系統(tǒng)在答疑的真正智能性和主觀考試題的評判等方面還有 很 多問題有待解決 , 這也是下一步遠(yuǎn)程教育平臺的發(fā)展方向 。參考文獻(xiàn) :1宋云嫻 , 白鵬 . 智