网络研究性学习模式平台的设计与实现

肖 英，石立君，袁 波，谭 彬，曾宪文

网络研究性学习模式平台的设计与实现

*肖 英，石立君，袁 波，谭 彬，曾宪文

（井冈山大学电子与信息工程学院，江西，吉安 343009）

针对网络研究性学习模式有学习过程中的自主性、开放性、协作性、实践性、过程性等五个方面的基本特点。提出了网络研究性学习模式平台应该遵循的实用性和先进性、高性能和高负载能力、安全性和可靠性、灵活性与可扩展性、开放性和标准化的设计原则。采用ASP.NET技术结合使用SQL.Server数据库，来实现网络环境下的自主性学习功能，详细叙述了智能交流平台的设计方法，通过应用举例，说明了网络学习平台提供了更为自由的开放环境，让个体和群体之间在各种环境下更为广泛的直接交换信息。

网络研究性学习，创新人才培养模式，平台设计

网络研究性学习是指在网络环境下通过交流平台开展的各种学习、讨论和对问题的研究[1]。网络研究性学习主要是通过网络环境和数字化教学环境以及数字化学习的有机融合，在平台开展开放的学习。网络研究性学习具有学习过程中的自主性（自由选题、自主探究和自由创造）、开放性、协作性、实践性、过程性等五个方面的基本特点[2]。从网络研究性学习的特点可见，这种学习方法以小组合作的方式进行自主学习和研究，从自身生活和社会生活中亲身实践获取直接经验，通过科学精神、科学态度的熏陶，掌握解决问题的科学方法，综合运用所学知识提高解决实际问题的实际能力，最终培养学生的创新素质[3]。

1 设计思想

1.1 设计原则

平台设计过程最重要的和最需要解决的是异步进行的调用。由于事件监听阶段和事件响应阶段是分开的，因此Javascript脚本在响应事件的过程中，Web服务器可能被调用[4]。作为Web应用程序一部分的网络研究性学习模式平台的生命周期更像桌面系统的GUI，而DOM则完成类似GUI控件的任务。网络研究性学习模式平台的设计应该遵循以下原则[5]。

1、实用性和先进性

为了适应未来应用的发展和技术升级的需要并具有良好的扩展潜力，应用知识库和专家系统设计了智能交流平台，保持了平台在一定时期内的先进性。

2、高性能和高负载能力

数据中心采用知识库和综合数据库的形式，可以承载较大的运行负载，为高性能的数据处理和应用响应能力提供保障。

3、安全性和可靠性

系统具有一定的防病毒、防入侵能力。采用相关的软件技术对系统结构、网络系统、服务器系统、存储系统、备份系统等方面须进行高安全性和可靠性设计。

4、灵活性与可扩展性

数据中心形式的信息数据库具备支持多种应用的能力。同时可以根据应用发展的需要进行灵活、快速的调整，实现信息应用的快速部署。

5、开放性和标准化

实现系统和数据的集中运行和进行统一的管理和资源配置，目的是使信息数据库建设具备较好中心形式的开放性，

1.2 平台构成要素

网络研究性学习带有明显的网络特色和研究特色，其要素主要由学习者（学生）、学习指导者（教师）、研究性学习内容、支持研究性学习的网络环境和网络研究性学习活动等五个部分构成[6]。

1、学习者（学生）

学习（学生）者是研究学习的主动参与者，是个体或群体。

2、学习指导者（教师）

学习指导者（教师）是学习的指导者和促进者，是不同专业的相关教师和社会相关人员。

3、研究性学习内容

研究性学习具备问题化、情境化、实践性、开放性和协作化等基本特征，因此研究性学习是适合所有学科的教学方法。在研究性学习内容应能体现研究的特点和本质。学习内容广泛，问题呈开放性，能在网络环境下、通过丰富的网络资源和知识库的智能推理，进一步情境化。

4、研究性学习的网络环境包容性

网络资源、工具软件、网络平台是网络研究性学习环境的三个要素，这三个要素为实施研究性学习提供了重要的网络环境[7]。

(１)研究性学习能够实施的基础，是研究性学习平台提供的网络资源。

(２)网络环境下的学习方法、效果必须依赖工具软件的利用。

(３)网络学习平台为研究性学习提供集成化的支撑性环境。

2 平台设计

2.1 平台模型

基于研究性学习模式的平台模型和功能如图1 所示。

图1 基于研究性学习模式的平台模型

2.2 系统流程图

本在线交流平台主要由三部分组成：用户登录、用户注册和交流页面，其中交流页面还分为了普通用户与管理员两个页面。该系统的系统流程如图 2 所示。

3 模块设计

本平台设计是应用ASP.NET技术结合使用SQL.Server数据库，实现网络环境下的自主性学习功能，在这里主要介绍在线智能交流平台的设计。

3.1 在线智能交流平台设计

图2 智能交流平台流程图

本平台的重要功能是在线交流，我们应用人工智能技术，基于专家系统进行推理和判断，模拟指导者的决策过程，解决那些指导过程中比较常见和带有普遍性的问题。该智能交流平台知识库主要建立有具有的多种知识表示的综合知识库,在运行过程中通过自组织解题机制实现多学科协同解题与并行推理, 我们通过改变知识获取的方法，在运行过程中不断扩充和修改知识库中的内容，实现自动学习的功能。

(l)智能交流平台结构

图3所示为智能交流平台的基本结构，其中双向箭头方向为数据互为流动的方向，向箭头为数据单一方向流动。智能交流平台由人机会话界面、知识获取、推理机、解释器、综合数据库等6个部分构成。

图3 智能交流平台结构

(2) 智能交流平台知识库

平台知识库通过产生式、框架、语义网络等知识表现形式，是针对不同领域问题求解的需要，是知识工程中结构化，易操作，易利用，全面有组织的知识集群。智能交流平台中运用的知识是产生式规则，利用存储器中存储、组织、管理的功能，采用与领域相关的理论知识、事实数据等若干知识表示方式，包括由专家经验得到的启发式知识，如某领域内有关的定义、定理和运算法则以及常识性知识等。

如何提高智能交流平台的性能，改变、更新完善知识库中的知识内容的设计，是设计过程中需要关注的关键问题。智能交流平台为了实现模拟专家的思维方式来对学习者问题的求解，将智能交流平台中的知识库与专家系统设计成相互独立的部分，平台知识库根据它们的应用领域特征、背景特征、使用特征、属性特征等将学习的知识和解答问题的答案存放在知识库中。智能交流平台中对学习者问题的求解是通过模拟专家的思维方式来实现的。因此，智能交流平台结构的设计比较合理性，知识库的数据丰富且质量优越。

(3)智能交流平台推理

智能交流平台设计时，对于当前问题的条件或已知信息，送入综合数据库，检查综合数据库中是否已经包含问题的解，若有则将匹配成功的知识构建一个知识子库，选择一条规则进行推理后更新至综合数据库，输出结果，如果匹配不成功则再询问是否提出新的提问。实际上，智能交流平台，就是采用正向和反向推理这样两种方式，采用人工智能的方法，通过知识库的推理，模拟专家解决问题的思维方式来实现其价值的。

(4) 智能交流平台人机界面

智能交流平台面向学生、教师，系统与学生、教师进行交流的过程是通过人机会话方式来进行的。在人机界面中，输入需要学习、了解、研究的基本信息，回答系统提出的相关问题，就可以通过专家系统或教师对问题的解答结果。

(5) 智能交流平台综合数据库

在推理过程中，需要存储推理过程中所需的原始数据、中间结果和最终结论，设计中是通过综合数据库来实现的。程序如何动态加载知识库与综合数据库是一个需要解决的问题。

本平台是通过JDBC来连接MySQL数据库。加载数据库驱动。根据读取的数据库驱动配置字符串，动态加载数据库驱动的程序。相关代码如下：

//前台界面

//后台执行搜索程序serch.php

if(isset($_POST['sub'])){//判断是否有post提交

if($_POST['cerid']==1){

$data=array(); //声明数据变量

$serch=$_POST['serch'];

$key=explode(" ",$serch); //分割字符并存入数组

$pat="/(".$key[0]; //正则表达式，实现匹配所有关键字

$sql="select * from news_base where title like '%$key[0]%'";

if(count($key)>1){

for($i=1;$i

$sql.=" or '%$key[$i]%' ";

$pat.="|".$key[$i];

}

}

$pat.=")/i";

$result=$m->query($sql);

$i=0;

while($res=$m->arr($result)){

$data[$i]['title']=preg_replace($pat,"",$res[title]);

$data[$i]['id']=$res[id];

$i++;

}

$tpl->assign('data',$data);

$tpl->display("serch.tpl");

}else {

$ser=urlencode($_POST['serch']);

echo "";

}

}

3.2 智能交流平台工作过程

智能交流平台的基本工作流程是，学习者通过网络学习平台上传信息，回答系统的提问，系统接收到输入的信息后，与知识库中的模拟专家推理规则来进行匹配，按照最大化原则把相关结论存放到综合数据库中。最后，专家系统将得出最终结论呈现给用户。具体的实现过程如下：

①学习者通过网络学习平台将需要的相关信息上传，同时，在指导者与学习者、学习者与学习者之间形成一种横向的学习交流。

②经过解释器解释，进入分析和处理、跟踪阶段，这两个阶段是在分析知识库的支持下完成。

③平台对所提问题处理结束后进入总结和后评价阶段，其中包括对问题处理方法的评价、取得效果的评价等。

④平台评价中提炼出的结论将按所设计的规则支持知识库的更新，完成知识库的升级。

因此，基于网络平台的分析和学习体系将以知识库的知识反馈到每个学习者、指导者内进行学习为终点并作为下一次循环的开始，从而形成整个知识学习、更新、共享的良性循环。

3.3 后台管理组件的设计

网络研究性学习模式平台非常重视后台管理功能，主要包括：各类信息交流链接的增加、修改、删除；交流信息来源的增加、修改、删除；交流信息的管理；平台安全的管理等等。针对这些功能，设计各个相关组件，主要采用以下功能函数调用。

public static void saveNew (HttpServlet- Requestrequest)、public void saveMod (HttpServlet- Request request)、public static void saveEdit (HttpServletRequestrequest)、public static void del(HttpServletRequest request)、public static void dell(HttpServletRe quest request) 、public static void updateOrders(HttpServletRequest request)、public static void saveClass (HttpServletRequest request)等函数调用时会对平台的“版面名称”、“版面分类”、“平台开放状态”等进行判断非空和唯一性，如果为空时抛出异常，并给出用户提示。如果成功则会在平台表里对应增加、更新、删除、修改一条记录。

3.4 网络研究性学习模式平台的应用

我们将上述模型应用于本科生的“挑战杯”指导实践, 得到了教师和学生的好评。下面结合具体的学习任务的活动开展来探讨如何发挥网络研究性学习模式平台的效用, 进行研究性的学习方式和学习模式。

1、学习

这里应用的主要是通过电子教材、参考文献、研究报告、论文等文档类学习资源，采用SCROM的形式来实现。例如学生想参加挑战杯竞赛，进入挑战杯智能交流平台，可以方便地进行在线学习、咨询。为了保证学习质量，监控学习过程，提高学习资源的利用率。聘请的挑战杯指导教师指导学生的学习过程通过查看学习报告和日历来实现。

2、观摩

在线网络平台中收集了各届挑战杯资源录像、专家讲座的录像等学习资源，学习者直接就可以在线浏览, 符合大多数挑战杯参与者学习的习惯，利用此活动可开展基于大学生创业大赛活动的学习和指导方式。

3、专题研讨

图4 给出了学习平台设计的专门的“专题讨论”和“讨论区”，可以看出要进行网上专题研讨是非常方便的。教师和学生都可以申请为管理员，发布话题。如给出背景资料, 参考网址等学习资源，其他同学就可以针对这个话题展开讨论，交流思想, 获取新知识。在该平台中教师和学生都可以各抒己见, 也可把学习资源上传共享, 还可以提出自己的问题得到老师和同伴的解答。

图4 挑战杯讨论区

利用“讨论区”模块来开展“挑战杯综合实践活动”。学生围绕相关主题表达自己的意见，进行协作学习，展开讨论; 促进了挑战杯活动的开展，同时也可及时上传有价值的信息和资料，为学习资源的累积做贡献。学生通过交流讨论，学到了知识，增强了集体荣誉感和归属感，也在学习过程中分享知识。此外，指导者通过提供专题讨论的任务形式对学生实施指导。

4 结束语

网络研究性学习平台针对学习过程中的自主性、开放性、协作性、实践性、过程性等五个方面的基本特点，提出了网络研究性学习模式平台的应该遵循的实用性和先进性、高性能和高负载能力、安全性和可靠性、灵活性与可扩展性、开放性和标准化的设计原则。详细叙述了智能交流平台的设计方法，通过应用举例，说明了网络学习平台提供了更为自由的开放环境，提供了更为自由的开放环境，网络学习平台可以是专用的网络学习系统，由个人或群体创建，可以作为一个协作探究的平台、信息交流平台、评价平台。

[1] 柳露阳,冯唯琴. 基于Ajax技术的在线交流平台研究与设计[J]. 信息与电脑,2011(9):9-10.

[2] 何立涛. 基于JSP 在线交流技术的交流平台设计[J]. 计算机光盘软件与应用,2012(2):201-207.

[3] 王亚鸽. 基于php 技术交流平台的设计与实现[J].电子科技,2011,24(6):78-79,115.

[4] 李志巧，陆芳. 基于创新人才培养的网络研究性学习模式探析[J]. 高等工程教育研究,2011(2):138-142.

[5] 汪霞.研究性学习资源的开发:专业援助［J］．教育科学研究,2008 (12):33-36．

[6] 林秀曼.研究性学习在精品课程建设中的应用探索[J].中国大学教学,2007(4):54-56.

[7] 周纯. 基于网络平台的研究性学习模式探索[J].中国电化教育,2005(6):53-55.

[8] 陈东,李环算,卫芒.试论网络环境下的研究性学习[J].现代计算机,2004(7):94-97.

[9] 崔允.信息技术背景下的研究性学习[M].上海:华东师范大学出版社,2004．

THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF PLATFORM FOR THE ONLINE INQUIRY LEARNING

*XIAO Ying, SHI Li-jun, YUAN Bo, TANG Bin, ZENG Xian-wen

（School of Electronics and Information Engineering, Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi 343009, China）

The online inquiry learning pattern is characterized by independence, openness, cooperation, practicality and process during the learning process. The platform for the online inquiry learning should be designed according to the principles like practicality and advancement, high performance and load capacity, safety and reliability, flexibility and expandability, openness and standardization. This paper discusses the design procedures of the smart communicating platform in detail. It’s shown through application examples that the online learning platform can offer a free and open environment to exchange messages directly between individuals or among group.

online inquiry learning; cultivation of innovative talents; platform design

TP393.03

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2012.06.012

1674-8085(2012)06-0051-05

2012-04-18；

2012-07-20

江西省教育规划课题(10BY258)

*肖 英(1965-），女，江西吉安人，教授，硕士，主要从事智能控制，创新人才教育模式研究(E-mail:mengya11@126.com);

石立君(1979-)，女，江西泰和人，助教，主要从事学习理论,多媒体教学研究(E-mail: slijun@163.com);

袁 波(1980-)，男，湖南湘潭人，讲师，主要从事学习理论,多媒体教学研究(E-mail:yuanbo@jgsu.edu.cn);

谭 彬(1982-)，女，江西九江人，讲师，硕士，主要从事嵌入式系统研究(E-mail:jatanbin@163.com);

曾宪文(1972-)，男，江西吉水人，副教授，主要从事智能控制研究(E-mail:zengxwmail@126.com).