寇媛媛
(西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西西安710077)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步,一方面社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展需要大批與之相適應(yīng)的人才投入;另一方面,社會(huì)的進(jìn)步和現(xiàn)代化是以教育機(jī)會(huì)均等,施行多樣化教育和人人都可接受終身教育為其主要特征的。這樣的教育需求必然對(duì)教育的現(xiàn)代化提出更為迫切的要求,如果僅僅依靠傳統(tǒng)的教育思想、教育體制、教育方式和方法是難以同時(shí)滿(mǎn)足以上兩方面要求的,因此人們一直在試圖采用更先進(jìn)的教學(xué)手段,為一切愿意學(xué)習(xí)的人提供一切學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),提供具有個(gè)別化學(xué)習(xí)特點(diǎn)的教育方式。施行多樣化教育和終生教育,可以充分利用教育資源,達(dá)到資源共享、辦好教育、加快教育現(xiàn)代化的步伐。
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是基于Internet開(kāi)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的支撐平臺(tái),為遠(yuǎn)程教學(xué)的學(xué)習(xí)者和教育者提供了授課、學(xué)習(xí)、答疑、討論以及作業(yè)處理等教學(xué)過(guò)程的支持工具。它采用支持共享、具備互操作性、能提供質(zhì)量保證并符合統(tǒng)一開(kāi)放性的標(biāo)準(zhǔn),它是開(kāi)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育必備的教學(xué)支撐環(huán)境。類(lèi)似的平臺(tái)最先產(chǎn)生在信息基礎(chǔ)設(shè)施比較發(fā)達(dá)、信息化程度較高的國(guó)家,歐美國(guó)家在這一方面走在了世界的最前線(xiàn)。目前在市場(chǎng)上大多數(shù)產(chǎn)品均能提供相對(duì)完整的解決方案,如英屬哥倫比亞大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系開(kāi)發(fā)的Web CT(Web Course Tools)、加拿大Simon Fraser大學(xué)開(kāi)發(fā)的Virtual-U、Lotus公司的Learning Space以及Smart force、Digital Think、IACKBOARD、SYBA等。這些產(chǎn)品支持自主學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)學(xué)習(xí),大多具有課程發(fā)布能力以及跟蹤和管理能力,部分產(chǎn)品還具有集成的課程內(nèi)容與編創(chuàng)工具,使教師能專(zhuān)注于整合教學(xué)內(nèi)容,也為使用者提供了靈活豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[1]。
隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的普及,數(shù)字技術(shù)正在改變?nèi)祟?lèi)所賴(lài)以生存的社會(huì)環(huán)境,使人類(lèi)的生活及工作環(huán)境具備了更多的數(shù)字化特征,也帶來(lái)了人類(lèi)生活和工作方式的巨大變化。在此基礎(chǔ)上誕生了數(shù)字化校園的概念。“數(shù)字化校園”是以校園網(wǎng)為背景集教學(xué)、管理、娛樂(lè)為一體的新型數(shù)字化的工作、學(xué)習(xí)、生活環(huán)境。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)對(duì)學(xué)校的教學(xué)、科研、管理、生活服務(wù)等各方面信息資源進(jìn)行全方位數(shù)字化,并科學(xué)規(guī)范地對(duì)這些信息資源進(jìn)行整合集成,以構(gòu)成統(tǒng)一的用戶(hù)管理、統(tǒng)一的資源管理和統(tǒng)一的權(quán)限控制;通過(guò)組織和業(yè)務(wù)流程再造,推動(dòng)學(xué)校進(jìn)行制度創(chuàng)新、管理創(chuàng)新,最終實(shí)現(xiàn)教育信息化、決策科學(xué)化、管理規(guī)范化[2]。
1990年,由美國(guó)克萊蒙特大學(xué)教授凱尼斯·格林(Kenneth Green)發(fā)起并主持的一項(xiàng)大型科研項(xiàng)目“信息化校園計(jì)劃”(The Campus Computing Project),是數(shù)字化校園概念的最早出現(xiàn)[3]。十幾年來(lái),數(shù)字化校園在全球得到了飛速發(fā)展。目前在美國(guó),據(jù)統(tǒng)計(jì)3 000余所公立、私立的大學(xué)和學(xué)院中,都已經(jīng)建立了正式網(wǎng)站,有近95%的學(xué)校建立了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),在網(wǎng)上為學(xué)生提供的服務(wù)有網(wǎng)上課程、在線(xiàn)課程注冊(cè)、網(wǎng)上雜志和參考資料等,已經(jīng)基本上完成了由傳統(tǒng)教育向基于數(shù)字平臺(tái)教育的轉(zhuǎn)變。
國(guó)內(nèi)的校園數(shù)字化建設(shè)近年來(lái)也有迅猛發(fā)展,清華大學(xué)和北京大學(xué)等著名高校的校園網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)是于90年代初起步的,經(jīng)過(guò)近十多年的建設(shè),現(xiàn)已基本建成了以高速校園網(wǎng)為核心,包括以學(xué)術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、信息資源、社區(qū)服務(wù)和辦公管理為功能,以開(kāi)展遠(yuǎn)程教育為輻射功能的數(shù)字化教育系統(tǒng)。
另一方面,數(shù)字化校園建設(shè)應(yīng)當(dāng)是面向全校師生的公共服務(wù)體系。其中多媒體服務(wù)體系將是不可缺少的一部分[5],而目前的數(shù)字化校園建設(shè)比較缺乏對(duì)多媒體服務(wù)的重視,本文目的在于利用最新的P2P流媒體技術(shù)將計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、遠(yuǎn)程教學(xué)網(wǎng)、智能數(shù)字廣播網(wǎng)及校內(nèi)有線(xiàn)電視等以數(shù)字方式有機(jī)地整合起來(lái),實(shí)現(xiàn)諸如音視頻點(diǎn)播、在線(xiàn)直播、視頻對(duì)話(huà),課件點(diǎn)播、智能廣播、教學(xué)觀摩評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等多種實(shí)用功能,并提供統(tǒng)一的管理平臺(tái),包括用戶(hù)管理,文件管理,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),收費(fèi)系統(tǒng)等模塊。
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源系統(tǒng)在客戶(hù)與資源庫(kù)之間采用B/S結(jié)構(gòu)模式,管理員與資源庫(kù)之間采用的是B/S和C/S相結(jié)合的混合結(jié)構(gòu)模式。B/S結(jié)構(gòu)可以為用戶(hù)提供一個(gè)友好的界面并盡可能減少用戶(hù)操作的復(fù)雜性,而對(duì)系統(tǒng)管理員采用B/S和C/S相結(jié)合,增強(qiáng)了系統(tǒng)管理的靈活性、可靠性,提高系統(tǒng)的處理能力,保證系統(tǒng)高效安全穩(wěn)定地運(yùn)行[6-7]。
一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)應(yīng)包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)整個(gè)過(guò)程中所涉及的管理員、教師、學(xué)生等對(duì)象,他們?cè)谡麄€(gè)系統(tǒng)中具有不同的功能和權(quán)限。在總體結(jié)構(gòu)上采用基于Web的3層B/S結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、瀏覽器。各類(lèi)教學(xué)資源在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中統(tǒng)一存放和組織,學(xué)生在客戶(hù)機(jī)一端,使用瀏覽器向Web服務(wù)器代理提出請(qǐng)求,服務(wù)代理通過(guò)中間件與數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接,把請(qǐng)求服務(wù)的教學(xué)內(nèi)容以Web頁(yè)面形式通過(guò)瀏覽器反饋給學(xué)生。因此,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)在總體功能結(jié)構(gòu)上應(yīng)包括教學(xué)與系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與自主學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)課程開(kāi)發(fā)與資源管理等3個(gè)功能子系統(tǒng)[8],如圖1所示。
當(dāng)然,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)還應(yīng)向智能化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)發(fā)展,智能化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用主要有以下一些熱點(diǎn)技術(shù):
1)MAS(Mu1ti-Agents System多代理系統(tǒng))
圖1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Construction of network teaching platform
Agent(代理)的研究起源于人工智能領(lǐng)域,其定義由Wooldridge和Jennings在1995年提出它是指模擬人類(lèi)行為和關(guān)系、具有一定智能并能夠自主運(yùn)行和提供相應(yīng)服務(wù)的程序。Agent的突出特點(diǎn)是:自主性(Autonomy)、主動(dòng)性(Activity)、反應(yīng)性(Reactivity)、可移動(dòng)性(Mobility)和社會(huì)性(Sociality)。自90年代中期以來(lái),智能代理技術(shù)在基于web的遠(yuǎn)程教學(xué)中應(yīng)用日益普遍?!癆gent不僅可以作教師代理,也可作學(xué)生代理,而且可以成為學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中多方面的代理,即多重代理(Mu1ti-Agents)”[9]。
2)XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)
可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(Extensible Markup Language)簡(jiǎn)稱(chēng)XML。XML自1998年出現(xiàn)以來(lái),首先在電子商務(wù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,并逐漸擴(kuò)展到其他領(lǐng)域,XML在教育上的應(yīng)用前景是十分廣闊的。XML是在Html的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。
3)GRID(網(wǎng)格)
異構(gòu)資源庫(kù)系統(tǒng)之間的互操作,雖然解決了資源的分布式管理問(wèn)題,但資源站點(diǎn)的添加與刪除過(guò)程很麻煩;另外,目前的網(wǎng)絡(luò)教育資源都是以文件形式存放的靜態(tài)資源,而普遍意義的網(wǎng)絡(luò)教育資源應(yīng)該包括一切能夠應(yīng)用于教育的軟硬件計(jì)算資源(即除了與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的多媒體課件、數(shù)字音視頻、電子文檔、數(shù)據(jù)資料等以外還應(yīng)包括教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)網(wǎng)站以及網(wǎng)上的各種服務(wù)器等)。為此需尋求更簡(jiǎn)便、更有效的分布式資源管理模式。GRID技術(shù)正是解決這一問(wèn)題的最理想手段。
4)ASP.NET
ASP.NET是由Microsoft公司制作,基于Windows平臺(tái)的一個(gè)統(tǒng)一的Web開(kāi)發(fā)模型,它包括生成企業(yè)級(jí)Web應(yīng)用程序所必需的各種服務(wù),能夠讓開(kāi)發(fā)人員使用盡可能少的代碼完成任務(wù)。每個(gè)Web應(yīng)用程序都是由頁(yè)面構(gòu)成,開(kāi)發(fā)人員還是可以使用大量的Htm l代碼,甚至在頁(yè)面中嵌入服務(wù)器端腳本,以及添加封裝了編程邏輯的組件等。
ASP.NET在智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的主要有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):
①技術(shù)功能強(qiáng)大,內(nèi)容豐富,應(yīng)用靈活,它包括了開(kāi)發(fā)智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)所需要的各項(xiàng)技術(shù)手段,能夠滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的各種技術(shù)需求。
②現(xiàn)有許多網(wǎng)絡(luò)課程的開(kāi)發(fā)通常是由專(zhuān)業(yè)的程序開(kāi)發(fā)人員做程序設(shè)計(jì),而由教學(xué)人員來(lái)編制教學(xué)內(nèi)容,兩者需要密切配合,采用ASP技術(shù)或者其他類(lèi)似的腳本程序技術(shù),程序代碼和Htm l代碼是混合在一起的,給頁(yè)面的開(kāi)發(fā)和維護(hù)帶來(lái)了很大的問(wèn)題。在ASP.NET中,Html和程序代碼分離,程序代碼單獨(dú)保存,便于網(wǎng)絡(luò)課程的開(kāi)發(fā)。
③ASP.NET程序是編譯執(zhí)行的,它比ASP網(wǎng)頁(yè)擁有更高的運(yùn)行效率。ASP頁(yè)面中腳本語(yǔ)言是解釋執(zhí)行的,運(yùn)行速度較慢。而ASP.NET程序是編譯執(zhí)行的,在實(shí)際應(yīng)用中,效率更高,速度更快。
④ASP頁(yè)面很多都是在“記事本”等文本編輯器中編寫(xiě)的,編碼效率低,不便于調(diào)試,而ASP.NET可以采用VB.NET、C#.NET等語(yǔ)言作為其開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,開(kāi)發(fā)效率高,調(diào)試方便還可以很方便地采用類(lèi)和組件等軟件工程方法和技術(shù),大大提高開(kāi)發(fā)軟件的效率。
ASP.NET程序只能在服務(wù)器端執(zhí)行,當(dāng)客戶(hù)端瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求要求打開(kāi)ASP.NET程序時(shí),服務(wù)器會(huì)從磁盤(pán)上讀取該程序并執(zhí)行,然后將執(zhí)行結(jié)果轉(zhuǎn)換成Htm l文檔作為響應(yīng)返回給客戶(hù)端瀏覽器,客戶(hù)端瀏覽器收到服務(wù)器返回的Html文檔后,經(jīng)過(guò)解析得到的頁(yè)面就會(huì)呈現(xiàn)在用戶(hù)面前。ASP.NET程序的響應(yīng)過(guò)程,如圖2所示。
圖2 ASP.NET程序的響應(yīng)過(guò)程Fig.2 ASP.NET working process
5)NLP(自然語(yǔ)言處理)
在網(wǎng)絡(luò)課程中一個(gè)重要的功能就是網(wǎng)上的智能輔導(dǎo)與答疑。不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn),都是要在網(wǎng)絡(luò)課程使用的輔導(dǎo)與答疑系統(tǒng)中,事先建立一個(gè)內(nèi)容豐富、全面的答案庫(kù)。按照技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度的不同,這類(lèi)系統(tǒng)可以分成簡(jiǎn)單匹配式、模糊匹配式和段落理解式3種類(lèi)型。簡(jiǎn)單匹配式輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)主要通過(guò)簡(jiǎn)單的關(guān)鍵字匹配技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題與答案庫(kù)中相關(guān)應(yīng)答條目的匹配,從而做到自動(dòng)回答問(wèn)題或進(jìn)行相關(guān)輔導(dǎo)。模糊匹配式輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)則在此基礎(chǔ)上增加了同義詞和反義詞的匹配。這樣,即使學(xué)生所提問(wèn)題中按原來(lái)的關(guān)鍵字在答案庫(kù)中找不到直接匹配的答案,但是假若與該關(guān)鍵字同義或反義的詞能夠匹配則仍可在答案庫(kù)中找到相關(guān)的應(yīng)答條目。段落理解式輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)是最理想的、也是真正智能化的輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)(簡(jiǎn)單匹配式和模糊匹配式,嚴(yán)格說(shuō)只能稱(chēng)之為“自動(dòng)輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)”而非“智能輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)”)。由于這種系統(tǒng)涉及自然語(yǔ)言的段落理解,對(duì)于漢語(yǔ)來(lái)說(shuō),這種理解涉及自動(dòng)分詞、詞性分析、句法分析和語(yǔ)義分析等NLP領(lǐng)域的多種復(fù)雜技術(shù),所以實(shí)現(xiàn)難度很大。迄今為止,在國(guó)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中還沒(méi)有一個(gè)實(shí)用化的、能真正實(shí)現(xiàn)漢語(yǔ)段落理解的智能輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)。在我國(guó)有些大學(xué)的人工智能實(shí)驗(yàn)室或中文信息處理實(shí)驗(yàn)室中,已有少數(shù)研究人員正在研發(fā)這類(lèi)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)原型。相信在不久的將來(lái),就會(huì)有這一類(lèi)的實(shí)用性智能系統(tǒng)問(wèn)世。這是智能化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的重要研究方向之一。
網(wǎng)絡(luò)教育服務(wù)是新興的行業(yè),服務(wù)提供商需要開(kāi)發(fā)眾多的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺(tái),這里面存在許多可復(fù)用的功能模塊可以封裝成組件。組件的開(kāi)發(fā)是一個(gè)積累的過(guò)程,需要長(zhǎng)時(shí)間的堅(jiān)持以及眾多開(kāi)發(fā)人員的參與。組件的積累過(guò)程需要一個(gè)統(tǒng)一的維護(hù)工具,并提供給復(fù)用人員獲取組件的途徑,這就是組件庫(kù)的管理維護(hù)工具。在組件數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模時(shí),完整的組件庫(kù)系統(tǒng)將能有效地支持平臺(tái)的開(kāi)發(fā),對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺(tái)的開(kāi)發(fā)效率,實(shí)現(xiàn)以裝配形式組裝系統(tǒng)的工業(yè)化開(kāi)發(fā)具有重要意義。
當(dāng)前大部分已經(jīng)使用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)或多或少地存在以下一些問(wèn)題:1)教學(xué)環(huán)境的動(dòng)態(tài)交互功能不強(qiáng);2)缺乏對(duì)多學(xué)科體系的支持;3)網(wǎng)上測(cè)試系統(tǒng)的功能不強(qiáng);4)智能性較低或沒(méi)有智能;5)對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的支持不夠。
協(xié)作學(xué)習(xí)是一種為了促進(jìn)學(xué)習(xí),由學(xué)習(xí)者協(xié)作完成某個(gè)給定學(xué)習(xí)目標(biāo)教與學(xué)的有效方法。它是隨著學(xué)習(xí)理論研究的深入而發(fā)展起來(lái)的,強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)參與,與他人交流、合作,在共享思想和信息的過(guò)程中建構(gòu)知識(shí),這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造能力、批判思維、探索發(fā)現(xiàn)精神、與學(xué)習(xí)伙伴的合作共處能力非常重要。而且,協(xié)作學(xué)習(xí)有利于培養(yǎng)具有合作精神的創(chuàng)新人才。在協(xié)作學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)習(xí)者在發(fā)問(wèn)者、解釋者、協(xié)助者、評(píng)價(jià)者等角色之間不斷地進(jìn)行變換,在角色變換和磨合中訓(xùn)練其有效的協(xié)作技巧、溝通能力。學(xué)習(xí)者之間以融洽的關(guān)系、相互信任的態(tài)度共享信息和資源、共擔(dān)學(xué)習(xí)責(zé)任,讓他們對(duì)團(tuán)體產(chǎn)生參與感、認(rèn)同感和歸屬感。這些需要與同伴相互合作才能夠產(chǎn)生的心理需求,是傳統(tǒng)課堂教學(xué)、獨(dú)自的個(gè)別化學(xué)習(xí)環(huán)境中所缺乏的。表1是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)比較表。
表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1 Data of experiment
從統(tǒng)計(jì)表可以看到,參與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和參與意識(shí)強(qiáng)烈,合作性加強(qiáng),創(chuàng)新能力增加。
另外,在基于Internet的協(xié)作環(huán)境下,學(xué)習(xí)者不僅可以鍛煉與他人合作的社會(huì)能力,還可以通過(guò)與他人合作主動(dòng)探索知識(shí)、解決問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力,而現(xiàn)有的許多網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)對(duì)于上述這些方面的實(shí)現(xiàn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是高校數(shù)字化校園建設(shè)中的一個(gè)重要應(yīng)用系統(tǒng),可以滿(mǎn)足高校在教學(xué)資源管理、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理和教學(xué)應(yīng)用等3大方面的內(nèi)在需求,是學(xué)校運(yùn)用教育技術(shù)和通信技術(shù)提高教教學(xué)效果及人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保障[10]。
通過(guò)對(duì)目前教學(xué)資源管理系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)模式和存在問(wèn)題的分析,利用ASP.NET平臺(tái)結(jié)合XML技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)技術(shù),實(shí)現(xiàn)一個(gè)開(kāi)放的、高效的、安全的智能化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)和資源管理平臺(tái),使得高??梢岳迷撈脚_(tái)對(duì)其內(nèi)部的各種教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理和合理的利用,進(jìn)而探索一種現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的全新教學(xué)模式。
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