摘要：CSCW技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，將提高遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的效果。本文研究為分布在不同地點(diǎn)的教師和學(xué)生提供協(xié)同的教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)協(xié)同遠(yuǎn)程教育。文中提出了遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的環(huán)境構(gòu)建，考慮采用網(wǎng)格技術(shù)劃分協(xié)同工作小組，根據(jù)感知強(qiáng)度處理通信數(shù)據(jù)，利用合理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架解決數(shù)據(jù)計(jì)算問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

關(guān)鍵詞：CSCW：交互；協(xié)同

一、基于web的CSCW

CSCW技術(shù)是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下利用計(jì)算機(jī)來(lái)支持時(shí)間上分離、空間上分布而工作上又相互依賴的多個(gè)協(xié)作成員進(jìn)行協(xié)同工作，以共同完成某項(xiàng)任務(wù)。CSCW技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，可以使教師和學(xué)生為了共同的任務(wù)交互磋商，實(shí)現(xiàn)分布環(huán)境下的用戶交互。目前許多國(guó)家和組織也紛紛根據(jù)CSCW原理，投人力量開發(fā)遠(yuǎn)程協(xié)同教育系統(tǒng)，已有許多原型系統(tǒng)被成功地開發(fā)出來(lái)，如VES，VRLEARNER等，并在許多領(lǐng)域中進(jìn)行了探索性的應(yīng)用，如Okada將其用于生物教育，Bernhard等將其用于醫(yī)學(xué)教育等。

CSCW是一個(gè)分布式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以是異構(gòu)分布，也可以是同構(gòu)分布；該系統(tǒng)具有并發(fā)處理和控制能力，可以實(shí)現(xiàn)共享媒體的互相訪問(wèn)和多方式多媒體通信，并且具有良好的人機(jī)接口。協(xié)同遠(yuǎn)程教育平臺(tái)應(yīng)用CSCW技術(shù)支持各工作單元協(xié)同完成任務(wù)。在協(xié)同遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上，各工作單元就是地理上分散的客戶端存在于網(wǎng)絡(luò)中的智能協(xié)作小組(Agent)。協(xié)作小組Agent的劃分可根據(jù)用戶反映在系統(tǒng)中的特點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格計(jì)算形成。

(一)由協(xié)同工作感知計(jì)算小組內(nèi)成員的感知強(qiáng)度

利用網(wǎng)格劃分空間判斷后將受對(duì)象能力影響的對(duì)象集合收斂到一個(gè)較小的范圍，形成一個(gè)Agent小組。對(duì)象的能力雖然影響Agent小組中的每個(gè)成員，但影響的程度存在差別；同時(shí)，小組中的每個(gè)成員雖然對(duì)對(duì)象都有需求，但是需求的程度也存在差別。利用這種差別進(jìn)行分級(jí)管理，劃分成員在小組中的地位，可以更有效的使用網(wǎng)絡(luò)資源和減少系統(tǒng)負(fù)載。所以在CVTE中可以結(jié)合進(jìn)行協(xié)同工作感知信息研究感知強(qiáng)度的計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行對(duì)象地位劃分。

遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的一個(gè)重要目的是支持多用戶協(xié)同工作，協(xié)同工作感知是多用戶協(xié)同工作的基礎(chǔ)，我們要進(jìn)一步考慮協(xié)同工作對(duì)對(duì)象之間感知程度的影響。

假定用戶為ui在此引入兩個(gè)定義：

用戶工作對(duì)象集合，表示在某一時(shí)刻工作范圍內(nèi)用戶工作對(duì)象集合，可由用戶自己指定，也可將任務(wù)分解，根據(jù)用戶的工作職責(zé)映射到對(duì)象，記為：W_ui={O_ui，j｜O≤j≤｜｜ W_ui｜｜}

用戶操作對(duì)象集合，表示某一時(shí)刻用戶正在操作的對(duì)象集合。記為：C_ui={O_j，j｜ O≤j≤｜｜C_ui｜｜}

根據(jù)協(xié)同工作具體需求為用戶ui和用戶工作對(duì)象W_ui。中的每個(gè)對(duì)象之間賦予一個(gè)感知強(qiáng)度aw(ui，W_ui)，aw(ui，W_ui)=k₁，aw(ui，w_ui)，k₁為工作對(duì)象和用戶之間的確立關(guān)系；

用戶和用戶之間賦予一個(gè)感知強(qiáng)度aw(ui，ui)，aw(ui，ui)=k₂aw(ui，ui)，k₂表示用戶之間交互操作對(duì)用戶之間感知的加強(qiáng)；

用戶和操作對(duì)象之間賦予一個(gè)感知強(qiáng)度aw(ui，Cui)，aw(ui，C_ui)=_ui，aw(ui，C_ui)。K_ui表示用戶和操作對(duì)象之間因?yàn)椴僮餍袨楦兄獜?qiáng)度的加強(qiáng)。

(二)小組成員間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶哟蝿澐趾凸芾?/p>

感知強(qiáng)度體現(xiàn)了對(duì)象之間感知需求的量化程度，但由于感知強(qiáng)度的取值比較發(fā)散，不便于進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸處理，因此需將對(duì)象間的感知強(qiáng)度根據(jù)量化數(shù)據(jù)分成若干層次?？筛鶕?jù)具體應(yīng)用需要，為不同類型的對(duì)象定義特定的層次。例如用戶化身之間的協(xié)作層次可分為三個(gè)等級(jí)：察覺等級(jí)Level0、辨認(rèn)等級(jí)Lev-ell和合作等級(jí)Level2。在察覺等級(jí)，只察覺另一用戶化身的存在和位置信息，不知道用戶的具體屬性；在辨認(rèn)等級(jí)，能夠辨認(rèn)用戶的具體屬性(如用戶的個(gè)人特征、工作目標(biāo)和工作能力等)；在合作等級(jí)，不同用戶能夠交互協(xié)作完成某項(xiàng)工作。

對(duì)不同的感知層次對(duì)象采取不同的數(shù)據(jù)傳輸方案，例如以可靠傳輸方式向高感知強(qiáng)度層次對(duì)象發(fā)送事件信息，并以高頻率向高感知強(qiáng)度層次對(duì)象發(fā)送狀態(tài)信息；以盡力傳輸方式向低感知強(qiáng)度層次對(duì)象發(fā)送事件信息，并以低頻率向低感知強(qiáng)度層次對(duì)象發(fā)送狀態(tài)信息。分級(jí)感知強(qiáng)度管理網(wǎng)絡(luò)通信方法可以通過(guò)基于發(fā)送端的組播技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，為ui的每個(gè)興趣層次對(duì)象集合均分配一個(gè)組播地址，在不同的組播地址分發(fā)該興趣層次所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，可以有效地減少網(wǎng)絡(luò)流量以及系統(tǒng)負(fù)載。

二、協(xié)同遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)

(一)CSCW的工作機(jī)制

CSCW在不同環(huán)境下應(yīng)用會(huì)有差異，但主要功能是為了支持系統(tǒng)工作。CSCW中主要采用點(diǎn)到點(diǎn)通信模型，協(xié)同工作時(shí)可能要協(xié)調(diào)成百上千臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)工作，所以必須提供點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的群組通信能力。CSCW應(yīng)用系統(tǒng)的協(xié)作控制要考慮用戶在協(xié)作時(shí)的行為習(xí)慣、心理狀態(tài)和個(gè)性特征，向各成員提供協(xié)作所需的信息。

CSCW中的用戶通信要通過(guò)同步機(jī)制。同步機(jī)制主要包括：

1 同步。在同一時(shí)間和同一地點(diǎn)進(jìn)行同一任務(wù)的合作方式，如桌面會(huì)議系統(tǒng)。系統(tǒng)中要提供即時(shí)通訊和共享白板，與會(huì)者可以共同操作各種共享數(shù)據(jù)對(duì)象，共享同一虛擬環(huán)境。期間對(duì)同一個(gè)對(duì)象，要有合適的并發(fā)控制策略如加鎖、時(shí)間戳等；對(duì)其他用戶生成的對(duì)象要有合適的訪問(wèn)控制策略如權(quán)限矩陣等；還可以將數(shù)據(jù)按共享程度劃分為私有、組間共享及公有等多種類型。

2 分布式同步。在同一時(shí)間不同地點(diǎn)進(jìn)行同一任務(wù)的合作方式，如遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)。也要有共享白板，并且要支持實(shí)時(shí)音、視頻數(shù)據(jù)，與會(huì)者也可以共同操作各種共享數(shù)據(jù)對(duì)象，共享同一虛擬環(huán)境。要解決實(shí)時(shí)事件同步、連續(xù)同步等。

3 異步。在同一地點(diǎn)但不同時(shí)間進(jìn)行同一任務(wù)的合作方式，如共享文件系統(tǒng)等。該類系統(tǒng)要做到“長(zhǎng)事務(wù)”處理中數(shù)據(jù)的一致性及用戶之間的互相感知，還要對(duì)文件內(nèi)容進(jìn)行并發(fā)控制以及數(shù)據(jù)保存。

4 分布式異步。在不同時(shí)間且不同地點(diǎn)進(jìn)行同一任務(wù)的合作方式，如博客、WIKI等。

CSCW應(yīng)用系統(tǒng)中大量音頻和視頻信息的使用要求更高的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，更好的音頻和視頻壓縮算法，信息傳輸時(shí)可分優(yōu)先級(jí)，可抗丟失、傳輸速率可變、高壓縮比，并要解決異構(gòu)環(huán)境下多媒體信息的一致性、互操作性等應(yīng)用問(wèn)題。

(二)遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)

在CSCW體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)想。系統(tǒng)以internet／intranet為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，采用Client／Server和Browse／Server相結(jié)合的方式，C／S結(jié)構(gòu)主要是基于局域網(wǎng)的開放型的教學(xué)平臺(tái)體系，B／S是基于廣域網(wǎng)的教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)及管理系統(tǒng)。

地理上分散的客戶端通過(guò)一定的運(yùn)算形成智能協(xié)作小組(Agent)，客戶端只需配置通用的瀏覽器，易于管理和維護(hù)，并解決了跨平臺(tái)的問(wèn)題?？蛻舳送ㄟ^(guò)瀏覽器從服務(wù)器端下載所需要的CSCW應(yīng)用程序，應(yīng)用程序一般可采用HTML，Java，Applet，JavaScript等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，便于用戶通過(guò)客戶端的瀏覽器從Web服務(wù)器下載并運(yùn)行。用戶在本機(jī)中完成協(xié)同工作中的分解任務(wù)后遞交到Agent管理器，由Agent管理器匯總后，將小組工作結(jié)果傳輸?shù)奖镜財(cái)?shù)據(jù)庫(kù)。本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)各小組的工作環(huán)境，管理局部教學(xué)活動(dòng)，并接受中心服務(wù)器的協(xié)同工作任務(wù)?？紤]網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求，我們?cè)谶h(yuǎn)程教育平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用復(fù)制式結(jié)構(gòu)，即在每個(gè)Agent管理器上復(fù)制中心服務(wù)器對(duì)工作環(huán)境的構(gòu)建，這樣每個(gè)學(xué)習(xí)者進(jìn)程都可共享應(yīng)用系統(tǒng)。由于每個(gè)小組只與應(yīng)用系統(tǒng)的局部備份進(jìn)行交互，所以，交互式響應(yīng)效果好。另外，考慮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方便，應(yīng)使用統(tǒng)一的局部數(shù)據(jù)庫(kù)，雖然不同的用戶接觸到學(xué)習(xí)平臺(tái)資源的不同部分，但總的資源對(duì)所有用戶是完全相同的。系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該模型應(yīng)用時(shí)，可采用智能體、虛擬技術(shù)和計(jì)算機(jī)協(xié)同工作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端本地化、所見即所得功能；系統(tǒng)應(yīng)具有自主學(xué)習(xí)的能力和強(qiáng)大的系統(tǒng)信息交流能力。通過(guò)建立指導(dǎo)教師、專家模型，實(shí)現(xiàn)教師、專家的權(quán)重評(píng)價(jià)，避免出現(xiàn)對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)的指導(dǎo)性偏差。

三、協(xié)同遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)

(一)服務(wù)人性化

學(xué)生入學(xué)后在協(xié)同遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上注冊(cè)，注冊(cè)時(shí)需填寫相關(guān)的詳細(xì)信息，信息內(nèi)容除常規(guī)的性別、出生年月、及專業(yè)年級(jí)外，還應(yīng)包括家校距離、興趣愛好、相關(guān)特長(zhǎng)等，如果是成人學(xué)生，還應(yīng)填寫工作性質(zhì)，職能范圍和工作活動(dòng)區(qū)域等信息，以便Agent劃分和協(xié)同任務(wù)分解。在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，可以更新個(gè)人信息，調(diào)整對(duì)應(yīng)的Agent劃分。在學(xué)生對(duì)應(yīng)的Agent數(shù)據(jù)庫(kù)中，將記錄學(xué)生的信息、學(xué)習(xí)進(jìn)度、可記錄測(cè)試結(jié)果的作業(yè)和測(cè)評(píng)，同時(shí)還記錄學(xué)生每次登錄的歷史，教師可以通過(guò)對(duì)歷史記錄的查詢，完成對(duì)學(xué)生整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)過(guò)程和參與度的評(píng)價(jià)。

一旦學(xué)生注冊(cè)成功，系統(tǒng)即時(shí)產(chǎn)生學(xué)生個(gè)人主頁(yè)形式的個(gè)人客戶端，學(xué)生登陸后，其個(gè)人主頁(yè)上將集中該用戶所需的全部管理、學(xué)習(xí)、交流和查詢等功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的網(wǎng)上一站式集中服務(wù)。因?yàn)椴捎每蛻舳朔绞?，即使學(xué)生不登錄網(wǎng)站，上線即可收取有關(guān)提示或?qū)W習(xí)相關(guān)的提醒。

(二)教育資源建設(shè)

在協(xié)同遠(yuǎn)程教育平臺(tái)中，教育資源的建設(shè)不再只是教師的事情，系統(tǒng)將資源建設(shè)工作分解，使教師和學(xué)生協(xié)同完成教育資源建設(shè)任務(wù)。教師和學(xué)生有不同的建設(shè)課程資源的權(quán)限，學(xué)生可自主發(fā)布內(nèi)容，教師整合學(xué)生貢獻(xiàn)的知識(shí)，用于輔助或教學(xué)素材；教師也可以利用論壇、Wiki等工具與學(xué)生一起探討、研究，真正實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的共建共享。這一做法將互聯(lián)網(wǎng)的主導(dǎo)權(quán)交還用戶，從而充分發(fā)掘了用戶個(gè)人的積極性參與到協(xié)同遠(yuǎn)程教育平臺(tái)中來(lái)。

(三)集成式交流系統(tǒng)

集成式交流系統(tǒng)包括：討論交流區(qū)、非討論交流區(qū)(如經(jīng)驗(yàn)交流文章、會(huì)議交流文獻(xiàn)等)、多媒體交流區(qū)、交流園地、郵件短信發(fā)送區(qū)、網(wǎng)上調(diào)查區(qū)等，每一交流區(qū)又可根據(jù)需要設(shè)置分類交流欄目。集成式交流系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)會(huì)議各方對(duì)共享信息的編輯操作的實(shí)時(shí)同步傳輸和通信?？梢砸氚装骞蚕砑夹g(shù)進(jìn)行大規(guī)模文件管理，實(shí)現(xiàn)目錄區(qū)管理模式，提供面對(duì)面的討論交互平臺(tái)。

(四)智能化信息共享

屏幕的共享是實(shí)現(xiàn)所見即所得的關(guān)鍵技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)終端共享屏幕，可用FLV流媒體將屏幕圖像截取并傳輸給網(wǎng)內(nèi)的其他終端。FLV是FLASH VID-EO的簡(jiǎn)稱，F(xiàn)LV流媒體格式是一種新的視頻格式，全稱為Flash Video，F(xiàn)LV視頻格式是在sorenson公司的壓縮算法的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的，F(xiàn)LV格式還能起到保護(hù)版權(quán)的作用。

同時(shí)可以引入事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，根據(jù)改變屏幕圖像的事件發(fā)生與否來(lái)決定是否截取屏幕圖像，如果改變屏幕圖像的事件發(fā)生，則自動(dòng)截取屏幕并發(fā)送，若沒(méi)有事件發(fā)生，則不進(jìn)行處理。在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，采用多播的方式向其他終端發(fā)送圖像數(shù)據(jù)。與廣播相比，只有參與了多播組的學(xué)生終端才對(duì)多播數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行協(xié)議處理。這樣不僅減少了對(duì)發(fā)起端的系統(tǒng)資源的占用，也減小了網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響。

(五)智能化巡檢系統(tǒng)

系統(tǒng)根據(jù)工作計(jì)劃中預(yù)先設(shè)置的管理環(huán)節(jié)時(shí)間點(diǎn)和巡檢要求，自動(dòng)進(jìn)行巡檢并自動(dòng)對(duì)特定對(duì)象發(fā)出提醒、提示等；系統(tǒng)同時(shí)提供手動(dòng)巡檢功能，以滿足教育過(guò)程中隨時(shí)巡檢的需要。

根據(jù)巡檢結(jié)果，基于人工智能技術(shù)，系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)應(yīng)自動(dòng)給出評(píng)語(yǔ)。教師參考自動(dòng)給出的評(píng)語(yǔ)，根據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果，修改其評(píng)語(yǔ)。該巡檢系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)教師的新評(píng)語(yǔ)改進(jìn)知識(shí)庫(kù)，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)，提高評(píng)語(yǔ)的準(zhǔn)確性。根據(jù)教師的研究方向和相關(guān)成果，建立教師Agent數(shù)據(jù)庫(kù)；以教師閱歷、研究背景為依據(jù)，完善對(duì)教師在整個(gè)評(píng)價(jià)機(jī)制中的權(quán)重作用。根據(jù)每次巡檢的內(nèi)容，對(duì)照數(shù)據(jù)庫(kù)的資料，為每次參加巡檢的教師賦予不同的權(quán)值，增加巡檢評(píng)審結(jié)果的權(quán)威性，避免受學(xué)科、方向等因素限制而造成對(duì)學(xué)生指導(dǎo)和評(píng)審的偏差。

四、總結(jié)

一個(gè)教育技術(shù)高度實(shí)現(xiàn)的教育系統(tǒng)不僅要能模擬傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)場(chǎng)效應(yīng)的強(qiáng)大影響，還應(yīng)能真正完成教師和學(xué)生的全球信息化共享，異地零距離教學(xué)。本課題組通過(guò)對(duì)基于CSCW環(huán)境下的協(xié)同遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的研究，認(rèn)識(shí)到該學(xué)習(xí)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)師生間和學(xué)生間的交互，分解任務(wù)實(shí)現(xiàn)資源共享共建，充分應(yīng)用教育技術(shù)。