“模擬電路”網絡課程的設計與實現

摘 要根據“模擬電路”課程的特點和我院教育技術學專業的實際，提出“模擬電路”網絡課程的設計理念，給出具體的設計和實現過程，對Internet 環境下網絡課程的實現方式進行了探索。

關鍵詞模擬電路；網絡課程；遠程教育

中圖分類號：G642.3文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2007）09－0033-03

“模擬電路”是我院教育技術學專業的一門專業基礎課，隨著招生規模的不斷擴大，傳統的課堂教學已不能滿足實際教學需要，尤其不能滿足成教學員隨時隨地學習的需要。同時，以計算機和網絡技術為基礎的網絡遠程教育作為傳統教育模式的重要補充，越來越受到師生認可，在此背景下設計并開發了“模擬電路”網絡課程。

1 設計理念

“模擬電路”課程理論與實踐聯系密切，知識面廣，“入門”難度大。網絡課程的設計依照人性化的設計理念，使設計的網絡課程能充分發揮學習者的主動性、積極性，擴大網絡課程的學習效果。

1.1 以學習者為中心

“模擬電路”網絡課程的設計堅持以學習者為中心，分析網絡環境下學習者尤其是成教學員的學習特點、規律和影響因素，充分考慮他們的各種潛在愿望和需求，搜集網絡學習中遇到的各種問題。整個課程設計以方便學習者學習為衡量標準。

1.2 提供多層次、多感官、多途徑的知識表達體系

從學習者視、聽、說、寫入手，圍繞課程呈現方式、界面風格、交互策略等方面，設計并實現多層次、多感官、多途徑的知識表達體系，讓學習者感到不僅能用，而且好用，感受到網絡遠程學習帶來的愉悅和滿足。

1.3 注重學習者的個性差異

考慮學習者在教育背景、工作經歷、認知能力、思維方式等方面的個性差異，我們在課程內容多少、難易程度、學習時間長短等方面考慮必要的彈性、可變化性，讓學習者以更大的靈活性和自主性來自定步調、自定內容、自定時間等，以滿足其自主學習要求。

2 系統設計

“模擬電路”網絡課程是一個由知識庫、資源庫、導航策略和交互平臺組成的教學系統，主要內容包括知識設計、功能設計、界面設計、資源設計和評價設計等幾個方面。

2.1 知識設計

我院教育技術學專業教學計劃中沒有設立電路分析方面的課程，因此學習者在學習模擬電路時，普遍感覺內容抽象、分析困難、實驗操作生疏。為此，在確定“模擬電路”網絡課程知識內容時，可以按照精理論、重實例、強實驗的思路，使學習者從中挖掘和吸收理論精華，強化動手能力。此外，針對學習者的個性差異，設計的知識內容具有一定的彈性，以滿足學習者自主學習需要。

2.2 功能設計

功能設計是整個網絡課程設計的重心，包括學生模塊設計和教師模塊設計。

2.2.1 學生模塊設計

學生模塊是功能設計的核心，其設計原則是最大限度地滿足和方便學習者多層次、多感官、多途徑的學習需要。具體功能如下：

（1）學員信息的獲取

參加本課程學習的學習者必須進行注冊，目的是獲得學習者的一些靜態信息，如年齡、知識背景、工作經歷、學習需求等。將這些信息存入學生檔案中，系統會依據這些信息對學習者進行分組，制訂不同的學習設置。除了學習者在注冊時提供的靜態信息外，“模擬電路”網絡課程還利用服務器端的訪問跟蹤技術對登錄后的學習者的各種活動進行跟蹤，記錄所有與學習活動相關的動態信息，如學習者瀏覽的網頁、停留時間、訪問頻率、訪問信息的類型等。系統對收集到的信息自動進行特征的提取與歸類，為準確掌握學習者的學習情況和課程修訂提供依據。

（2）在線課堂

在線課堂包括實時課堂和異步課堂。實時課堂即教師通過屏幕廣播講授課程，學習者通過網絡實時同步學習，既可以看到教師授課的實時畫面（可選功能），也可以聽到聲音；異步課堂即以Web頁面的形式呈現課程內容，使學習者可以充分利用網絡的時間和空間兩個自由度，滿足自己隨時隨地學習的需要。

（3）答疑專家系統

答疑專家系統將“模擬電路”的疑難問題與參考答案保存在問題庫中。學習者學習過程中如果遇到問題，則可通過本網絡課程提供的搜索引擎對問題庫進行搜索。對于問題庫中沒有的問題，系統會自動將該問題提交給即時問題庫。教師對即時問題庫中的問題解答后，系統會自動通過e-mail將問題和答案發給學習者（需要學習者提供e-mail），同時將該問題和答案保存在問題庫中。

（4）交流平臺

交流平臺是網絡課程設計的重要內容，是生生、師生間交流、協作、互助的平臺。“模擬電路”網絡課程的交流設計包括專題討論區、留言簿、短信服務、e-mail服務。其中，專題討論區是一個電子公告板（BBS），每一個專題討論區相當于一個虛擬教室，討論的主題及相應貼數在服務臺的告示牌中列出，學習者可通過該告示牌直接進入相應的討論區。討論的主題既可以由教師給出，也可以由學員提出。短信服務提供計算機之間以及計算機與手機之間的短信收發；E-mail服務的便利之處在于不用登錄郵箱就可以收發郵件的功能，方便師生的使用。

（5）實驗中心

實驗中心是為方便學習者進行網上實驗學習而設計的，包括實驗預習和實驗預約。實驗預習用視頻或動畫的形式形象、直觀地展示每個實驗的目的、原理、內容步驟、設備操作和元器件使用方法，讓學習者獲得一定的感知經驗，為實際操作奠定基礎。另外，由于學習者尤其是成教學員通常處于時空上的相互分離，實驗項目和時間難以統一安排，為此設計了實驗預約模塊，讓學習者在網上預約實驗指導老師、實驗項目、時間和所需器件。

（6）下載中心

下載中心提供電子設計和開發方面的相關軟件以及本課程的電子教案、影音資料、實驗講義等資料，供學習者在離線情況下繼續學習，減少其在線學習的網絡通訊費用。

2.2.2 教師模塊設計

教師模塊主要完成“模擬電路”網絡課程的管理和維護工作，具體功能如下：

（1）教學管理

教學管理用于教師進行與網絡課程教學有關的信息維護，包括發布課程教學要求、教學內容、教學環節的調整、學習者學習記錄的監控與管理、學習者測試結果的處理（主要針對學習者在線測試成績）、網上實時課堂的直播。

（2）題庫管理

題庫管理是筆者主持的校級項目“通用題庫系統數據模型與組卷算法研究”的具體應用實例。通過該模塊，任課教師可以完成模擬電路試題的增加、修改和刪除，組卷整體目標參數（包括試卷分數、試卷難度、題型分數、章節分數）和組卷模型的設定。

（3）資源管理

資源管理供任課教師完成與本課程教學相關的電子教案、影音資料、實驗講義以及電子設計和開發軟件等資料的上傳與管理。對于學生上傳的資料需經過任課教師審核確認后才能最終作為網絡資源使用，這種設計思路保證了課程網絡資源的質量。

2.3 界面設計

界面是學習者進行網絡課程學習的直接中介，設計時我們著重考慮以下3個方面要求：首先是功能要求，即界面要能快速、準確地實現人機之間的信息交流；其次，設計多種導航方法，如目錄導航、導航圖導航、快速導航，避免學習者在浩瀚的信息海洋里迷航；第三，界面的框架結構、色彩對比等要素的設計要能符合人的視覺習慣。2.4 資源設計

優秀的資源設計是幫助學習者擴大知識視野、提高網絡學習效果的重要保證。“模擬電路”網絡課程的資源設計包括元器件大全、參考資料集、綜合實例集。元器件大全提供元器件的技術資料、使用說明和典型應用；參考資料集提供與本課程相關的書籍、雜志、網站；綜合實例集提供典型應用電路的設計制作全過程。整個資源庫由教師和獲得授權的學員共同管理和維護，目的是集眾人的智慧使庫中的學習資料得到最大的增值。此外，在資源庫中，學習者還能以身份認證方式鏈接至其他數字圖書館。

2.5 評價設計

“模擬電路”網絡課程的評價設計包括課程評價和在線測試。課程評價主要從課程內容、資源建設、網站設計等方面依據一定量規對網絡課程進行評價。在線測試是對學習者知識掌握水平和層次的一種評價，包括章節測試和考前測試。所有試題均是基于題庫形式，系統依據組卷模型先對組卷目標進行預處理，然后根據處理產生的分解目標從題庫中抽題。學員提交試卷后，系統會立即對提交試卷中的客觀題自動評分，并將分數和答錯的題目反饋給學員。

3 系統實現

3.1 系統支撐環境

“模擬電路”網絡課程采用JSP編程技術，服務器端的運行環境為Windows 2000 Server＋Apache＋Tomcat＋SQL Server 2000。其中Apache 2.0.48為Web服務器，Tomcat 5.0.16為JSP解析服務器，SQL Server 2000企業版為數據庫服務器。整個技術及配置保證了系統的可靠性、可維護性和可擴展性。

3.2 關鍵技術

3.2.1 郵件收發實現

本網絡課程的郵件收發功能通過JavaMail API實現。JavaMail API是Java平臺專門用于發送和接收電子郵件的接口，通過它，利用SMTP協議發送郵件和POP3協議接收郵件。這種實現方案的優勢是不需要搭建自己的郵件服務器，而使用學習者本人郵箱所在的郵件服務器，所以系統開發的成本大大降低，但這種方案要求學習者事先要有一個電子信箱。

3.2.2 短信收發實現

計算機與手機之間的短信收發可以通過電信運營商（移動或聯通）提供的網關接口實現，但這種方式需要與電信運營商簽合同，手續煩瑣。所以本系統沒有采用這種方案，而是在新浪短信平臺的基礎上編程實現計算機與手機之間的短信收發。該方案開發代價低，不需要額外配置，但要求學員事先開通新浪短信服務。

3.2.3 實時課堂實現

網絡實時課堂通過利用格雷公司開發的遠程視頻OCX插件（試用版）集成在Web頁面中實現（打包為CAB）。視頻服務器采用集中式會議模式，教師終端將媒體流通過單播方式傳送到視頻服務器，視頻服務器再將媒體流通過多播傳送到參加網絡學習的各個終端。該實時課堂的優勢是教師授課不受地域限制，只要能夠接入網絡，并保證512 Kb/s以上的連接速率，就可以進行高質量的課堂直播。

4 下一步的設想

“模擬電路”網絡課程為學習者營造了一個開放、自主的學習環境，基本可以滿足學習者尤其是成教學員隨時隨地學習的需要。下一步將繼續實現功能的擴充和完善，如建立網上虛擬實驗室，利用EDA軟件開展仿真實驗設計等。