Ｐ２Ｐ网络技术与外语交互式教学模式研究

罗忠民　刘　剑

[摘 要] 基于C/S模式的网络外语教学系统由于过分依赖于服务器,难以突破带宽与服务器性能的瓶颈,有着诸多难以克服的缺陷,而基于P2P技术的网络系统能够充分利用所有在线节点的带宽与硬件资源,便捷地实现流媒体直播以及学生间、学生和教师间、教师间的在线交流和资源共享,弥补传统教学网站的不足,极大地改善了在线外语教学效果,为网络外语教学开拓了一个全新的领域。

[关键词] P2P;网络技术;外语教学;交互式

[中图分类号] H319. 3[文献标识码] B [文章编号] 1008-4738(2009)04-0099-04

随着网络技术的普及,越来越多的学校建立了自己的校园网,基于网络技术的计算机辅助教学系统在外语教学中也得到了广泛应用,且取得了相当可喜的成果。网络教学有着与传统教学不同的教学理念,其目标是实现4个A:任何人(Anyone)在任何时候(Anytime)任何地点(Anywhere)学习任何内容(Anything)[1]。现有的大部分网络外语教学平台基本都采用C/S(Client/Server)模式,即客户端/服务器模式,C/S模式的教学系统由于要以服务器为中转站,师生之间的交互通常都难以及时进行,加上受计算机水平的限制,很多教师和学习者缺乏网站维护知识,不懂得创建和更新网页来发布自己的资源,过分依赖于网站管理人员,这增加了网站运营与维护的费用与人力成本。由此可见,传统C/S模式的网络教学系统,由于其自身的固有缺陷,服务器往往成为整个系统的瓶颈,难以满足现代外语教学的全部要求。

一、P2P技术简介

P2P是Peer-to-Peer的缩写,称为对等网络或点对点技术。简单地说,P2P技术就是让人们通过互联网直接进行通信交流的技术。P2P是一种网络模型,在这种网络中所有的节点是对等的,各节点具有相同的责任与能力并协同完成任务。对等点之间通过直接互联共享,处理、存储甚至高速缓存资源,无需依赖集中式服务器就可完成[2]。P2P技术的出现为互联网的发展带来了深远的影响,也为IT产业带来了无限的商机,最近几年,P2P技术更是发展迅速[3]。构建于互联网之上的P2P应用并不只是简单地限于两个点之间,它可以实现一点对多点、多点对多点的通信,并可以扩展为多个点的群集,这与当今广泛使用的C/S网络模式形成鲜明对比[4]。P2P技术的应用开始越来越广泛,1999年,柏克莱大学开展的寻找外星生命的SEIT@ home研究计划,动用全球240多万人为它贡献其闲置的电脑处理能力,这些电脑每天平均发挥的效能超过了全球造价最高、运算最快的超级电脑[5]。

事实上,P2P技术对于我们来说并不陌生,它已经在网络中得到了普遍的应用,我们常用的下载工具,如迅雷(Thunder),电驴(Emule),快车(FlashGet)以及BT(Bit Torrent);常用即时通信工具,如微软的MSN与腾讯的QQ;在线视频软件,如网络电视(PPLIVE)等,均采用了P2P技术。 相对于传统C/S模式,P2P技术具有以下独到的优势:(1)完全不依赖或仅部分依赖于服务器。P2P把一个文件分成多个片段,每个用户都可以从多个其他用户处下载不同的片段,同时也把自己已有的片段提供给其他用户下载,因而资源下载速度快,在线同时下载的人数越多,下载速度越快,这也是几乎所有的主流下载工具均采用P2P技术的原因。(2)资源充分共享。能充分利用网络中的所有计算机资源,用户之间直接共享资源,亦可实现视频直播,在线协同能力大大提高。(3)系统运营成本大大降低。与传统C/S结构的网络相比,P2P网络的成本很低。首先,系统基于Internet,省去了租用专线的巨大运营成本;其次,对中心资源(如服务器)要求降低,同时可以实现网络带宽的最优化使用[6]。(4)在线即时交互效果好。由于采用P2P技术,容易实现在线即时交互功能,整个教学模式非常有利于增强外语教学的生动性、学习者学习的主动性、师生之间的互动性[7]。(5)系统可扩展性好。目前大部分P2P系统采用部分依赖于服务器的结构,系统可扩展性好,在线学员人数可大幅度增加,有利于该模式的广泛推广应用。

二、基于P2P技术的外语交互式教学模式构建

由于纯P2P系统完全没有中间服务器,在现阶段,这样形成的P2P网络在进行诸如安全、身份认证、流量以及计费等管理方面仍存在不少技术障碍,所以目前较成熟的P2P网络教学系统大都采用C/S模式与P2P相结合的做法。P2P系统中的服务器可以称之为索引服务器,它并不参与实际的数据传输,它只起到一个“牵线搭桥”的作用,接受客户注册、客户身份验证及节点间“握手”的任务[8]。整个教学系统的管理采用中间服务器进行管理,而各节点之间采用对等通信,这实际上是一种既集中又分布的模式,既避免了传统C/S结构的低效与高成本,数据的集中处理又避免了P2P带来的数据分散,从而保障整个系统兼有C/S与P2P的优势。目前市场上已经开发出多种P2P网络教学系统,其中上海恩恩软件技术有限公司设计的P2P网络教学系统的功能较为突出。

基于P2P技术的外语交互式教学模式,是在信息技术条件下,以学生为中心创建的一个自主的、交互的、动态的英语学习环境。从理论上讲,这种教学系统具有教学设计模块化、集成化,互动性、协作性强,形成性和终结性评价相结合等特点的全新的教学管理模式。它旨在拓宽高校外语教学创新之路,有效提高英语教学效率。在继承现有C/S模式优点的基础上,其功能得到大大地拓展,通常具有以下教学功能模块:

1.在线课堂教学

通常外语教学要充分利用视频与音频才能取得良好的效果,如知识的讲解、语音训练、课文的朗读等。在网络教学平台下,外语教师教学的一举一动通过摄像头捕获后与语音数据一同传送给学生,让学生达到身临其境的效果。处于整个系统的各个节点需要安装客户端程序,通常包括:一个视频窗口,一个电子白板,一个文本信息输入窗口和一个文本信息显示窗口及工具栏和菜单栏。教师的客户端程序比学生使用的拥有更多的功能,包括载入教案和教学课件,课堂状态控制和发言控制等。教师可以直接讲授,播放录音,领读单词课文等,现场授课信息经过处理后制成流媒体,通过运用P2P流媒体直播技术,发送到各学生端,实现学生端与教师端的同步直播。流媒体的传输不需通过服务器,直接在由学生端组成的P2P网络内传输,从而减轻了服务器的负担。学生也可以在线向老师提出问题,老师现场答疑,实现在线辅导功能。教师仍然是管理者,有责任也有义务监督与管理学生的课堂行为。教师可以通过查看学生的登录情况获知学生的出勤状况,亦可随时通过电子点名等方式查看学生是否中途退出,还可以随时开启学生机的视频查看学生的学习情况等。

2.资源下载与点播

教师可通过P2P网络在超节点上(不一定是在服务器上)发布教学资源,供其他节点下载或点播,其中可包括:(1)媒体资源:包括文本、图像、音频、视频和动画等;(2)题库:某学科题目的集合;(3)试卷:各个学科有典型意义的试卷集合;(4)课件:教学软件或网络课件;(5)案例;(6)网络课程;(7)文献资料;(8)常见问题解答[9]。教师可事先做好多媒体课件(通常使用Powerpoint、Authorware或Flash等制作软件)或录制好教学视频,包括单词的领读,课文朗读,语言点的讲解,听力练习等,然后上传至服务器,学生可以自行选择学习内容,随时下载或点播服务器上的课件或教学视频,并尽量在教师规定的时间内完成。事实上,P2P模式的文件分发速度远超过FTP[10]。得益于P2P网络信息共享的优点,各学生端从服务器下载的课件,可以共享给其他学生端使用,这样,系统里的某个学生需下载某课件时,可以先在P2P网络中搜索,搜索到后就直接建立连接,从找到的节点中下载,只有找不到时才到服务器下载。同样的,流媒体课件的点播可以利用P2P网络的多播技术来实现。随着网络规模的扩大,节点越多,找到所需课件的几率就越大,从而使网络规模可以无限扩大,这在很大程度上解决了服务器的瓶颈问题。同时,学生亦可将本地电脑上的部分空间设置为共享,供整个系统中的其他成员共享,使闲置资源得到了充分利用。

3.在线交互讨论

在外语教学中,很重要的一个环节是群组讨论。在P2P教学系统中,教师首先将要讨论的问题以“直播”或“即时通信”的方式发布出来。然后教师将在线学生分成不同的讨论组,一方面,学生通过类似QQ群的方式进行群组讨论,各学生在群里可以畅所欲言,每个群还可指定某学生担任管理员,负责整理同伴的发言,另一方面,也可用“消息发布”向全体在线的教师或学习者进行广播咨询,或与在线好友进行较隐蔽的私聊,从而实现教学过程中的一对一或一对多的交互,教师既可顾及大部分学生的共性问题,又可针对个别学生的特点,进行有针对性地指导与监督。个别P2P教学系统还具有视频会议功能,这项功能用在群组讨论中,更加直观,能获得高清高质的视频语音效果。在传统的C/S模式中实现讨论组功能,发言内容必须经过服务器中转,这样既加重了服务器的负担,又不利于发言内容的保密性。而基于P2P技术实现的讨论组功能,信息直接发送给组内的每一个成员,传输速度更快,使得师生在线交互更为便利与及时。

4.在线作业与考试

外语教学中,作业是巩固学生所学的知识的重要手段,而考试是检验教学效果的有效手段,是外语教学过程中不可缺少的一环。在进行在线课堂教学后,教师提供一些题目或指定一些内容放在本地机的“作业”文件夹中,在需要的时候设置为共享,学生下载作业后在自己电脑上完成,然后将作业结果,比如选择题的答案、填空题的内容、听写以及作文等,在系统中直接提交给老师,老师不在线时,可发至教师邮箱或网络硬盘。部分内容(尤其是选择题)亦可直接用软件在电脑上批阅,从而减轻了教师的负担。主观题教师在线用电子红笔批改后,根据需要可放至共享区供学生学习讨论,亦可直接发回给该学生。在线考试,可用专门的在线考试软件来实现,学生在规定的时间内上机,登录系统进行答题,每答完一道大题点击提交,系统自动存盘,避免丢失。规定的考试时间一到,系统自动强制所有学生下线,退出考试系统。主观题可采用人工审阅,而客观题系统自动批改,计算得分,班级的最高分、最低分以及平均分等试卷分析工作都由软件自动完成,快捷方便,人为错误少。

三、P2P网络外语教学系统的教学实例

下面以英语专业本科教材《基础英语精读第四册》(邹为诚主编)第三单元 Animal Magic为例,进一步探讨P2P网络外语教学系统的具体运用。在使用该系统以前,教师端及所有的学生端都安装好P2P客户端软件,且配有相应的音频视频硬件(如音箱、耳机、摄像头等)。教师与学生在约定的时间里输入各自的账号及密码登录P2P教学系统,进入到相应的课程学习组。教师打开视频直播系统,向所在课程组在线学员发出信号“让我们开始今天的教学旅程吧!”学生端在接到信号后,点击“接受在线视频教学”,在索引服务器的引导下,在线的学生计算机与教师计算机形成了P2P网络系统,流媒体直播教学开始。

学生端的视频上显示教师授课的形象,教师可首先利用现有的教学软件,带领学生学习本单元的生词(亦可布置学生在线预习生词),教师点击“单词领读”,学生带上耳机跟读单词。然后,教师可通过管理面板,要求某个学生在线示范(通过P2P一对多技术课程组其他学生亦能听到),检查学生对单词读音的掌握情况。接下来,教师播放一段“电视新闻”,画面上展示的躺在病床上虚弱而绝望的病人,他们患有各种疾病(如尿毒症uremia),急需做器官移植手术,可是,由于可供移植的人体器官极度匮乏,他们中的大多数人没有等到合适的器官,只好在绝望中死去……接下来,教师布置一个在线讨论任务,屏幕切换到Powerpoint课件,画面上,呈现一颗心脏,然后三个人的形象,小女孩,一个中年男人与一位老人。问题:Who should get the heart for transplant? 学生在发言区(类似QQ群的群聊),可书面发言亦可通过音频直接发言,展开在线讨论,然后教师总结:So we can see, through out the world there is a shortage of human organs for transplants, how can the problem be solved? Can we turn to animals? 在引入课文后,引导学生阅读课文,并回答课后相应的问题。接下来,老师在线结合课件讲解课文,必要时,使用电子白板。教师在线辅导答疑,学生在线提问,教师实时解答并展示与本课相关的其他在线教学辅助资源,嘱咐学生有不懂的地方可下载相关资源学习或在线查阅相关资料。最后,布置学生作业,并交代注意事项及提交作业的方式及最后期限,作业提交时,学生可同时提交一个问题,对于带有普遍性的问题,教师下一堂课可在线集中解答。最后,教师宣布下课,学生端可以自由退出,教师通过管理平台,查看该堂课学生在线人数,在线时长,每个学生的发言次数,完成学习任务等统计数据,并做好备份,作为教学日志加以保存。至此,整堂基于P2P的网络外语教学课结束。

四、结语

P2P网络外语教学系统突破了网络带宽和服务器性能的瓶颈限制,能便捷地实现流媒体直播 (文字、音频、视频、电子白板),方便资源共享,并能实现一对一或一对多的在线互动,因而能很好地完成外语教与学的双向在线交流,整个教学过程形象化,学习者看得清楚,听得真切。在整个学习过程中,学习者可以是教学资源的吸收者,也可以是教学资源的提供者,由以往被动的“吸收者”转变为积极的“参与者”,这大大增强了学生学习外语的积极性和主动性,整个网络教学系统就如同一个大的课堂,能够达到良好的教学效果,这在某种程度上弥补了现有网络教学的不足,给网络教育行业开拓了一个全新的领域。值得指出的是,现有P2P网络教学系统仍存在少许缺陷,如,文件共享过程中的版权保护问题,整个系统由于大面积共享而容易遭受恶意攻击的问题以及文件传输过程中由于个别节点临时退出而导致数据传输中断等问题,仍在一定程度上阻碍着P2P系统的发展,然而,瑕不掩瑜,P2P技术由于其独有的优点,必将在未来的网络外语教学中发挥更大的作用,其中的问题,也必将随着计算机科学尤其是网络技术的飞速发展,得到进一步地完善与解决。

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P2P Web Technique and Online Interactive Model of Foreign Language Teaching

LUO Zhong-min,LIU Jian

(English Dept., Hengyang Normal University, Hengyang 421008, China)

Abstract:Due to its excessive dependence on the web server, the traditional online foreign-language-teaching system based on the C/S (Client/Server) model, has its born disadvantages and is unable to break through the limitations of server capability and bandwidth. The new online teaching system, which adopts P2P (Peer-to-Peer) technique and streaming media technique, can make full use of the bandwidth and hardware resources of every online node and achieve a synchronous communication and file sharing among the students or between the teacher and the students. The P2P approach can overcome the shortcomings of the traditional system, improve teaching efficiency and bring about a new perspective of online foreign language teaching.

Key words:P2P; web technique; foreign language teaching; interactive approach