基于Web的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

中國教育技術(shù)裝備2007年第05期TechnologyOnline技術(shù)在線技術(shù)在線TechnologyOnline摘要本文介紹了一個基于Web的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(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;物理實現(xiàn)上包括管理員測試子系統(tǒng)、個性化教學(xué)子系統(tǒng)、答疑子系統(tǒng)和子系統(tǒng)。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:G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1671-489X(200705-0064-03DesignandApplicationofWeb-basedDistanceLearningPlatform//ZhangLaixiAbstractThedesignandapplicationofdistancelearningplatformbasedonWebisintro-duced.Itisdividedintothreepartslogically:administratormodule,teachermoduleandstu-dentmodule.Inphysicalapplicationitincludesadministratortestingsub-system,individualteachingsub-system,intelligentanswersystemandsub-system.KeywordsWeb-baseddistancelearningplatform;individualteaching;synchronousintelli-gentanswer;audioandvideoquestionsAuthor’saddressHunanIndustryPolytechnicCollege,Changsha410208基于Web的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)張來希湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖南長沙4102081引言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,計算機(jī)及計算機(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,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,很多高校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、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“計算機(jī)基礎(chǔ)”這門課的特點,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)行重新設(shè)計,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3大功能模塊:管理員模塊,教師模塊,學(xué)生模塊,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。平臺邏輯模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1平臺各邏輯塊的功能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。中國教育技術(shù)裝備中國教育技術(shù)裝備2007年第05期3平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)平臺從邏輯上分為3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)計與實現(xiàn)。3.1管理員子系統(tǒng)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)所需媒體素材、試題、課件等的錄入;考試成績、學(xué)生統(tǒng)計狀況等信息的查詢打印。3.2個性化教學(xué)系統(tǒng)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)系統(tǒng)的主要特點,采用構(gòu)件結(jié)構(gòu),具體包括4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)的控制實體,定義教學(xué)實施策略,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。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及教學(xué)節(jié)點,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)慕虒W(xué)策略將領(lǐng)域知識動態(tài)生成個性化的學(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)生的特點及學(xué)生的知識水平,滿足不同學(xué)生的要求。3.3答疑子系統(tǒng)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)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)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)入實時討論區(qū),由參加討論的人(老師或其他學(xué)員實時地給出回答。另外,本系統(tǒng)提供基于自然語言理解的實時答疑功能?；谧匀徽Z言理解的實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)外對基于中文自然語言理解的信息檢索方面的研究很多,但很少有突破性的成果,特別是對基于自然語言理解的實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)的答案材料庫中基于Web的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)中國教育技術(shù)裝備2007年第05期參考文獻(xiàn):[1]宋云嫻,白鵬.智能教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[M].北京:電子工業(yè)出版社,1995(11[2]PeterBrusilovsky.AdaptiveandIntelligentTechnologiesforWeb-basedEducation[J].KunstlicheIntelligenz,SpecialIssueonIntelligentSystemsandTeleteaching,1999,13(4:19-25[3]李文鋒,萬志堅等.基于Web的圖象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)應(yīng)用研究,2002(5基于Web的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)技術(shù)在線TechnologyOnline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、答案材料組織和知識層的組織。3.4測試子系統(tǒng)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、答卷、改卷到成績統(tǒng)計打印等各項功能。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。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,就可以實現(xiàn)從試題準(zhǔn)備到最后考試成績統(tǒng)計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3.4.1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、最后的成績統(tǒng)計和打印,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。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。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