关于网络教学系统的探讨

董蕴宝

计算机网络教学是利用多媒体技术和网络通信技术的新型教学形式,它打破了传统教学模式在时间、空间上的限制,采用了先进的教学手段和教学方法,使教学活动上了一个新台阶。笔者学习并设计了一个网络教学系统,在实践应用中取得了很好的教学效果。下面简单介绍《网络教学系统》的设计与实现方法。

一、《网络教学系统》的开发环境

1.硬件结构

教学系统的硬件结构构建在一个计算机广域网络平台基础上,根据用户访问网络的方式等诸多因素的不同,组织结构形式也各不相同,其技术主要基于高速互联网,网络协议以TCP/IP 为主,采用Internet/Intranet标准协议的三层(Brower/Server, B/S)模型,根据本单位的实际情况,构建服务器 (build server farm),建立教学站点。

2.软件环境

服务器系统采用微软的WindowsNT4/2000 Server Web服务器,采用IIS4.0(Internet Information Server, Internet信息服务器),它与NT Server操作系统紧密的集成在一起,具有很高的效率,且采用NT的安全认证特性,易于管理,便于开发强大功能的网络应用程序。另外,IIS除了提供HTTP服务,还提供FTP及Gopher服务。

服务器端的脚本引擎采用动态服务器页面ASP(Active Server Pages),可以创建动态、交互式且高性能的Web应用,实现了动态连接Access数据库功能,实现了师生互动的学习模式。

二、《网络教学系统》的教学模式

1.传统教学模式

传统教学模式下,教师和学生处于不同时间和空间域,在网络上实施讲授式教学,主要有两种形式:同步讲授(广播)和异步讲授(点播)。

同步讲授(广播)指教与学的过程是同步进行的,教师、学生不在同一地点上课,但学生可在同一时间听教师讲授。

异步讲授(点播),教师的教和学生的学在不同时间进行。教师将教学要求、教学内容和教学评测等编制成流媒体文件,存放在服务器上,学生通过观看这些视频来学习。

2.探索教学模式

实施这种策略需要设立一些适合由特定的学生来解决的问题,并通过Internet向学生发布,要求学生解答。同时提供大量的、与问题相关的信息资源,让学生查阅、参考。它改变了传统教学过程中学生被动接受的状态,使学生处于积极主动的地位,因而能有效地激发学生的学习兴趣和创造性。

三、《网络教学系统》体系的结构

《网络教学系统》的权限设置是层次化的,不允许匿名访问,要求用户提供帐号/密码,通过验证后才能进入系统主页,以此追踪用户身份。本系统将用户分为三大类:系统管理员、教师、学生,他们都有各自的主页,访问系统的权限也不同。权限最高的为管理员,其次为教师,最低为学生。权限高的能访问其下级所能访问的所有资源,反之则不然。例如,教师能进入学生主页,而学生则不能使用教师主页所提供的功能(布置作业、批改作业等)。本系统可同时为不同课程的多组教师和学生(上一门课的教师及其学生为一组)提供服务,它们之间既有一定的隔离性(例如某个教师账号不能批改属于另一个教师的学生的作业等),又有资源的共享性(例如公共作业、试题等),很好地解决了负责不同班级的教师课程也有所不同的问题。

《网络教学系统》体系结构可划分为以下几个模块。

1.管理员模块

由于《网络教学系统》中多组教师/学生间应有一定的隔离性,系统主页需要教师或学生均以账号/密码登陆后才能访问。而用户帐号的开设与删除、教师与学生的对应关系、课程名称、学生人数等信息,由系统管理员负责管理。这里将系统资源访问账号作为操作系统账号开设,由Windows NT和Web服务器IIS负责进行用户验证。这样可以充分利用操作系统的安全机制,使操作系统与数据库服务器(SQL Server)无缝集成;同时为用户提供其他辅助服务,如:电子邮件、个人主页、FTP服务等,使系统应用与课程内容紧密结合,学生加深对课程内容的理解。

2.教师模块

教师模块中包含了教师授课所需的各种功能,如网上实时授课广播、布置作业、批改作业、出试卷、评卷、考试结果统计分析、网上答疑、课程资料(素材)制作、学生账号管理(修改学生密码)、设置联机会议等。系统使用组件对象模型(COM)以及Office Automation技术自动批改课程作业并登记成绩。教师可对作业结果进行查询、统计,还可利用OutLook向系统请求联机会议,进行网上答疑、群体或个别辅导。

3.学生模块

学生模块包含查看作业、在网上或本地做作业、测验、教师授课视频广播收看、网上答疑、课程资源浏览、辅助服务等。学生访问系统主页时,需要提供帐号/密码,并通过验证。课程的作业可直接在浏览器中完成并提交;对于《C语言》作业,为学生提供Web界面,完成作业程序的编辑、编译、链接、运行;同时建立题库,主要以选择的形式笔试,提供实际操作考试的平台,简化了考试的过程,提高效率。本系统还配备资源库,内置与教学内容相关或与网络应用相关的多媒体资料,供学生浏览、学习。让学生在实际操作中提高对课程内容的理解和学习的兴趣。

四、《网络教学系统》主要应用技术

《网络教学系统》系统功能涵盖了教学活动的各个方面,用户界面完全由浏览器提供,维护方便。其中采用了多项现时多媒体和网络的最新技术。

1.组件对象模型(COM)技术

组件对象模型(Component Object Model,COM)是一个软件规范,是基于对象的编程模型,只要遵循COM规范,应用程序和组件对象之间就可以实现二进制代码级别上的重用,解决了对编程语言和环境的依赖。COM是Microsoft其他许多技术的核心,允许用某种语言编写的位于二进制代码中的对象,为其他语言所访问(或称二进制兼容)。在系统的设计中,大量的使用了COM技术,其中主要有ADO组件,Office Automation对象,DSIADSI等。

2.视频流技术在Internet/Intranet环境下可进行文字、静态图像信息的传输

为了减少客户的等待时间,视频/音频数据采用经特殊算法处理的流技术,使视频/音频数据边下载边播放。《网络教学系统》主要采用了Media Technologies压缩技术,使用其Multibit功能在一个流文件中压缩适合多种网络带宽(28.8Kbps～3Mbps)的视频/音频流(最多6个)。这样可直接播放教师的授课过程,同时配有同步的演示文稿(Powerpoint或HTML网页),真正将课堂搬到网上。

3.网上实时交互

《网络教学系统》的一个重要特点就是教师与学生之间、学生与学生之间在网络环境下通过文字、视频、音频实时交互,以此实现课堂讨论、教师操作示范、学生个别辅导等功能。教师通过浏览器或OutLook向系统发出联机会议(Online Conference)请求,直接与学生讨论问题。

《网络教学系统》在教学中的应用,极大地提高了教学效率。它具有可扩展性,通过网络与其他学校进行教学交流,与远程教学相结合,对教学有更大的促进。但网络建设是一个复杂工程,涉及到网络基础设施、教学资源、管理方面的建设以及网络教学的具体实施等问题,在以后的工作中,还需就这一课题进行深入地研究,努力推进教育教学的信息化。

(作者单位:河北秦皇岛市高级技工学校)