基于Internet的多媒体教学系统

·1·浅议Internet的多媒体教学系统结构[摘要]：Internet的多媒体教学系统是一个由硬件、软件、教学内容、教学管理机构组成的一体化有机的系统。本文从系统硬件基础、教学系统支撑平台、学生如何进行学习、如何实际开展教学工作四个方面来讨论。[关键词]：计算机网络、应用软件、信息、多媒体教学[引言]Internet的多媒体教学系统是一个由硬件、软件、教学内容、教学管理机构组成的一体化有机的系统，对它的整体结构需从四个方面认识：要了解系统实施的硬件基础，可以看它的硬件结构；要了解教学系统支撑平台（环境），要看它的软件结构；要了解学生如何进行学习，要看它的教学内容的组织结构；若是想了解如何实际开展教学工作，则需要看它的教育管理职能部门的组织结构。本文从这四个角度来介绍基于Internet的多媒体教学系统的结构。一．硬件结构支撑网络教学系统的硬件基础就是一个实际的计算机网络，一般是一个网络中心，它根据支持的学生人数、范围、学生访问网络的方式等诸多因素的不同，变化很大，组织结构形式也各不相同，但一般来说，都具有如下模块：接入模块、交换模块、服务器模块、网络管理与计费模块、局域网用户模块、课件制作与开发模块，双向交互式同步教学模块，其网络基本物理结构示意图：图1接入模块的主要设备是路由器。路由器的主要作用是通过网络专线将整个网络接入Internet，从而使本网的用户能够访问Internet资源，而其它网络用户能够访问本网信息。交换模块是整个网络连接与传输的核心，主要的设备有主干交换机、分支集线器和连接各模块的网络电缆，由它们组成整个骨干网络。服务器模块主要负责信息的收集、储存、发布，它们是对外提供教学与信息服务主要实体，一般有Web服务器、FTP服务器、E-mail服务器、DNS服务器、数据库服务器等等，它们可以由一台或多台高性能的计算机承担。网络管理模块主要对整个网络进行监控、运行性能的监测、故障的预警和诊断等等；计费模块主要是记录网络使用者的资费信息，以控制网络资源的有偿使用。局域网用户模块主要功能是让学生和教师通过校园网与CERNET互联，访问网络资源，从而达到教学或学习的目的。课件制作与开发模块主要是开发、维护网上的教学内容与教育资源，以实现教育信息的不断更新与丰富。·2·双向交互式同步教学模块是一个基于高速数据网络双向可视会话系统，它可以将演播教室中教师的讲解情况实时传送到远程多媒体教室，教师在讲解中，还可以看到远程教室中学生的表情与神态，并能接收到学生的询问，类似于本地课堂教学。此模块的核心设备是基于相关标准（如H.320）的视频会议终端、MCU（多点控制单元）、摄像机等。二．软件结构（仅指教学支持系统）一个完整的基于Internet的教学系统，不仅需要系统软件的支持，如网络操作系统、WEB服务器、FTP服务器等等，还需要一些专门支持教学的应用软件。1．适应性超媒体学习系统：适应性超媒体教学指根据学生的个别能力特征，动态呈现与学习者当前学习能力最相关的基于超媒体教学内容。它有两个含义，首先是学习内容的选择上，系统根据学习历史记录和能力估计，选择学生没有掌握或是没有学习过的教学内容，这些学习内容是与当前学生能力最接近的。由于参与远程学习的学员来自各行各业，他们没有一个统一的起点，能力参差不齐，因此，远程教学系统必须能够针对不同能力的学生，提供不同形式的教学。具体说，本系统的主要功能有：（1）教学内容的动态适应；（2）教学内容导航的适应；（3）教学内容的动态构建的适应；（4）协作式的问题解决；（5）自主选择学习策略的适应。2．多媒体授课系统从功能上可以分成两个部分：一个是课件点播系统，一个是同步广播授课系统。3．师生交互工具为了有效的支持异地的师生间交流，远程交流工具应不仅仅提供传统的基于文本交流，还应提供包括对图形、语音、视频等多媒体的支持。软件共享白板：软件共享白板是一个为在Internet环境进行教学的教师和学生提供文本以及图形共享的区域。语音交互：语音交互是异地师生之间一种有效的交流方式。视频交互：为增加师生教学过程的生动性，教师可以任意选择一个或多个学生端的视频图象，学生端可以选择观看教师端视频。传统文本交谈：与一般的文本聊天客户端程序有相同的功能，包括私人交谈和公众交谈两种方式。同步浏览机制：在交流过程中，能够提供同步浏览的机制。教师可以通过键入URL地址，并将该地址广播到同一交流环境中的所有学生端浏览器，使得学生端的浏览器与教师端的浏览器达到同步显示。这样教师可以定位在同一个环境中的所有学生端的浏览器，从而指导学生在Internet中浏览学习资源。4．网络题库管理系统基于Web的题库系统用于支持教师和学生通过网络进行组卷并进行各种类型的测试。题目内容主要是各级各类学科内容的测试题、达标题等，支持各种类型的测试，并可以根据不同的测试目的提供相应的组卷策略，包括智能组卷、相对评价组卷、绝对评价组卷，教师可以根据不同的测试目的，通过网络自动组卷后，下载到本地进行使用。基于Web的题库系统能够完成一般的题目管理功能，如题目增加、删除、修改等等。试题内容支持图形、语音、公式等多种形式的媒体。还应能对学生的测验结果进行统计分析。5．考试与评价系统考试以及对考试结果的分析与评价，在远程教育中起着重要的作用。由于借助了计算·3·机和国际互联网，使得远程考试在许多方面优越于传统考试。6．教学资源库管理系统资源库系统主要功能是对各种教学资源进行采集、管理、检索和利用。它由两部分组成：CAI软件库和学习资源库。它的服务器端管理软件应具有以下功能：（1）查询、修改资源库的索引数据库；（2）浏览并能全文检索资源库中的内容；（3）读取和下载资源库中的内容；（4）编辑资源库中的内容；（5）支持并发访问。7．自动答疑系统自动答疑是一个适应性的知识库系统，它分自动答疑与人工答疑两大部份。在教学设计阶段，教师将本学科最常见的疑难问题按一定的组织方式，存放到领域知识库中，当学生在遇到疑难问题时，通过网络远程提交问题的描述，系统将根据学生提交的问题描述，对领域知识库进行智能搜索，按照检索内容相关程度的高低，将对该问题的解答呈现给学生。当在知识库中没有检索到对该问题的解答时，系统将通知学生，并采取两种方法进行后续处理：（1）问题通过电子邮件发送到主持这门课程的学科教师，当教师对该问题进行回答后，系统将自动将解答发送到学生的电子信箱；（2）将问题公布在答疑布告牌上，征求解答，有人对其解答后，系统将通过电子邮件通知该学生。8．学习管理系统在基于Internet的教学系统中，教师的参与仍然非常重要，它可以弥补计算机系统的复杂智能的不足。具体的说，系统的教学管理应具备如下功能：针对性的辅导、疑难解答、协作监控和实施智能个性化的远程学习环境。9．作业批阅系统作业批阅系统是基于的协作式作业批改系统。它具备的几个功能有：教师发布作业；学生完成并提交作业；教师批改并点评作业；作业库的管理；作业转发；协作批阅；分析与评价。10．网络课件写作系统开发网络课件写作系统的主要目的：是为了方便不具有专业编程经验的各站点教师编制网络教学软件。该系统应该具备基本的多媒体的集成功能，并能制作基本的HTML网页，也就是首先要具备一些通过用软件的基本功能，其次要具备一些支持教学课件的写作功能，一是要有素材库的管理功能，二是内容教学设计的理论指导，三是要有大量的课件写作模板，四是要支持各种各样的教学策略。11．教学管理系统远程教学管理系统将基本覆盖教学活动的各个环节，如从学生入学到学生毕业的各项活动，其管理的范围不仅仅是管理机构和行政部门，而且包括教学涉及的所有对象和资源，如学生、教师、课件等。同时，它将以学生为中心，为学生创造一个个性化、智能化的远程学习环境，其具体功能有：学生注册；学生学籍管理；专业课程的管理；教师管理；数据统计分析；信息查询功能；计费；行政公文管理；系统设置维护。12．基于WEB的虚拟实验室基于WEB的虚拟实验就是在WEB中创建出一个可视化的三维环境，其中每一个可视化的三维物体代表一种实验对象。通过鼠标的点击以及拖曳操作，用户可以进行虚拟的实验。虚拟实验环境可以针对物理实验、化学实验、计算机组成原理实验等各个不同的科目分别设计具体的实验环境。·4·三．信息组织结构信息组织主要有六个组成部分：办公室、同步教室、自习室、答疑室、虚拟咖啡屋、虚拟图书馆等。1．办公室完成对用户的登记和管理工作。用户首先要通过到虚拟行政办公室进行登记，填些一份电子登记表，包括用户的名字、身份证号、帐号、Email地址、所在的地区等。其次，用户要设置一个用户密码，在确认无误后发送给虚拟行政办公室，行政办公室在收到用户的登记信息后就会反馈给用户一个登记号。这样“入学手续”就告完成，用户正式成为该校的一名学生。另外，所要发布的一些公告信息，都存放在这里，比如招生简章，课程设置等等。办公室还负责定期向注册学生发送一些重要的教学研究信息，比如学习方法、考试趋势、重要时事、专家论谈等等。2．同步教室实际上是一个课件库。已开发出来的课件和学习材料以HTML文档的形式存放在网络的服务器上，用户通过浏览器选择自己需要的课件或材料。为充分利用网络传输反馈信息快捷的优势，每一门课程都有一个学科的教学专家主持这门课程的教学，当学生在学习过程中遇到问题的时候，有两种方法获得教学专家的帮助，一种是通过发送E-mail的方式向老师请教及解答；另一种是以在线交谈的方式向老师提出问题，老师可以实时地进行辅导。学生还可以用相同的方式从同学那儿获得帮助。3．自习室允许学生进行在线测试，以对自己的学习效果进行评估。在线测试有两种方式，一种是将测试作为课件的一部分，在使用课件的过程中进行测试，另一种是独立于课件的测试。自习室中基于网络的联机测试系统，可以在上实现我们通常所见的各种交互方式，如：多重选择题、填空题、匹配题等。4．答疑室是一个集中解答学生在学习中各种疑难问题的地方，它分三个部分，第一部份是问题解答布告栏；第二部分问题征集布告栏；第三部份是一个联机的讨论组，每个课程都有一个专门的老师进行主持。在这里，学生和学生，学生和教师之间，可以进行直接的、实时的交流。5．虚拟咖啡屋是一个虚拟论坛，为老师与学生、学生与学生之间进行交流提供一种场所，学生之间可以互相聊天，也可以就某个学科的问题进行学术研讨，既可以了解别人在该学科热点问题上的看法，也可以自由地发表自己的见解。6．虚拟图书馆存放着各类电子杂志和电子报纸以及其它相关的学习资源，如：部分课件的文档资料、学术性文章、会议报告、影像资料、音频资料等。在虚拟图书馆里，学生还可以学习使用查找信息的方法和技巧。四．职能部门的组织结构同其它教学系统一样，基于Internet网络的教学系统同样需要一个机构来维持它的运行，进行日常研究、管理和教学工作，这里从四个方面加以分析。1．教学研究组研究基于网络的各种教学模式的特点，开发适合于网络教学的文字教材，研究网络教学发展动向，研究国家教育政策的发展变化趋势。主要的工作成果的形式是：用于网络教学的文字教材；论述网络教学的论文；网络教学优化的具体意见等等。2．教学支持组负责主持学生学习，对学生反馈信息的应答，如疑问解答，作业评阅等等；主要工作的成果是对学生反馈信息的应答的文字资料等等。3．技术支持组主要职能：负责将文字教材制作成网络上电子教材，教学业务系统的开发与维护，教学业务运作中总技术支持，学生反馈信息的收集，教师应答信息的发布，服务器的管理与维护，网络教学系统的维护与开发。主要工作成果是：课程的电子教材，业务系统软硬件的正常运作等等。·5·4．财务负责所有项目的财务审核与结算。五．结束语在Internet上实现远距离教育，就是以计算机网络为基础，教师通过网络把教学信息传给每个学员，学生通过连网的计算机来进行学习和接受信息。利用Internet来进行远程教学，与传统远距离教育模式相比可以最大限度地发挥学习者的主动性、积极性，既可以进行个别化教学，又可以进行协作型教学（通过各种协作式教学策略的运用而实现），还可