計算機網絡教學的研究與實現

摘要:信息時代，人們對教育提出了新的要求，網絡教學作為一種全新的教學模式正備受關注。計算機網絡教學平臺的開發正是為了滿足學生不斷提高自身素質的需求和培養二十一世紀的合格計算機應用人才的需求，為學生課余學習提供良好的學習環境。計算機網絡教學平臺用Web頁面和流媒體來實現，流媒體課件部分的制作過程是把一個課件分成視頻、音頻、字幕、提綱和圖表等五種組件進行制作，并對它們分別進行管理。

關鍵詞:網絡教學平臺;學習環境;流媒體課件

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)24-6680-03

Development and Research of Network Teaching about Computer

WU Jing-zhi

(Shaoguan University， Shaoguan 512005， China)

Abstract: In the information era， people have put forward new request for education， and network teaching and learning is being highly anticipated by people as a new teaching model. The development of network teaching of computer is to meet those students who want to enhance their diathesis and requirement for bring up eligible person with ability of computer for 21 century， and offer a kind of good learning condition for students' learning in spare time. We use Web page and streaming-media to realize the computer network courseware. In the course of doing streaming-media courseware， we do a courseware as an integration of five components: video， audio， caption， syllabus and diagram dividually and manage them separately.

Key words: the development of network teaching of computer; learning condition; streaming-media courseware

與傳統教學相比，網絡教學能使學習的時間和空間更加靈活，更適合發揮學生的學習自主性。但要讓網絡教學效果不低于甚至超過課堂教學效果，最基本的一個工作便是構建一個良好的網絡學習環境。

1 網絡教學平臺

1.1 計算機網絡教學平臺簡介

由于目前我校區面積較大，學生人數很多，因此大班化教學增多，多媒體教學的普遍采用，學生上課的課堂筆記不容易記錄，為了讓學生進一步鞏固課堂學習的知識，讓學生課后自行消化，我們采用了一些相應的輔助教學手段，為學生提供一個進行網上多媒體自主學習的環境，網上教學平臺就是其中之一。

網上教學平臺是本部門計算機基礎教研室推出的為學生輔助教學的平臺，是一個學生自主學習系統。該平臺主要為學生提供了網上教學課件、網上考試等網上學習環境，有關計算機基礎教學的相關課程，學生均可以通過該平臺進行查詢，查看多媒體課件及對相關復習資料進行下載，自行進行實驗練習等，使學生能有計劃合理地安排學習內容，有效解決了學生課后復習的問題。該平臺操作簡單實用，且配有出題、在線考試、自動閱卷等三個模塊，是提高計算機基礎教研室教學質量的得力助手。

1.2 網絡教學的優勢

網絡遠程教育向人們展示了一個嶄新的、廣闊的學習天地，為任何愿意獲取知識的人提供了學習的權利和機會。它突破了傳統學校教學方式的時空束縛，與課堂教育、廣播教育、電視教育共同構成多元化的教育體系。一個人只要有一臺計算機和接入網絡的設備，隨時都可以進行學習與培訓。與其他教育形式相比較，網絡教學具有更加獨特的作用和優勢:

1.2.1 使教育資源共享變為現實

教育資源不僅與國家的經濟水平、教育體制、文化水平等密切相關，而且受到政府和國民對教育的重視程度的影響。因此，從整個世界來看，國家之間、地區之間的教育資源分布是不均勻的。借助于互聯網，把各國的教育資源聯系起來，供全球分享，這樣就可以使生活在教育資源相對貧乏的國家里的人們能夠學到更多的知識。

1.2.2 為學習者提供學習的條件

傳統的學校教學總是圍繞著教師、課堂、教科書進行的，從而使得學生學習的自主性的培養與發揮受到了限制。教師在同時面對幾十個學生、教學時間有限的情況下，很難進行有針對性的學習指導，致使因材施教和個性化學習難以實現。互聯網的建立為教學改革開辟了新的途徑，提供了一個匯集世界各地先進學校、研究所、圖書館等各種信息資源的龐大的資源庫。這便于學習者學習、了解當前社會發展和科技進步的最新知識，同時還可以得到專家們提供的教學指導。在網上，教學內容、教材、教學手段和輔助教學手段(如參觀、實驗)以及考試等都可以因人、因需而異，自主選擇性強，學習者的主觀能動性和個性潛能可以得到充分發揮，從而實現個性化學習。

1.2.3 有助于實現交互式學習

互聯網可以把文字、圖形、影像、聲音、動畫和其他多媒體教學軟件的先進技術有機地融合在一起，可以模擬現實環境，其效果是任何單一方式無法比擬的，有利于學習者對知識的獲取與保持;師生之間無需見面，利用網絡講座、網絡輔導與答疑、E-mail和BBS等信息技術便能進行課程教學;學習者在網絡課堂上可隨時發表見解而不影響他人聽課，同一時間內還可接受兩門或多門學科的教育，以達到學習的目的。

1.2.4 有利于促進教育社會化和學習社會化

在現代社會中，科學技術正以前所未有的速度迅猛發展，僅靠學校教育提供的知識供學習者終身享用的傳統教育模式顯然不能適應社會發展的需要，人們必須從一次性的學校學習走向終身學習。網絡遠程教育的發展，一方面可將教育由學校擴展到家庭、社區和任何信息技術普及的地域，提高教育社會化的程度;另一方面，人們還可以根據自身在不同時期的不同需要，通過上網有目的、有計劃地進行學習。這種學習不僅可以存在于學校或類似機構中，而且可以出現在辦公室、娛樂場所、家庭和社會活動中，從而促使“學習即生活”的理想變為現實，幫助人們把生活的學習化作為一種生活狀態，最終達成學習社會化。

1.3 網絡教學平臺的分類與實現方法

網絡教學平臺是一個非常復雜的系統，包括用于實時教學的授課系統，課后進行輔導、答疑、考試的輔助系統、流媒體課件的制作系統、對教學活動進行組織管理的教務管理系統以及對學生進行組織管理的學籍與資格認證系統等等，所有這些系統互相配合，相互補充才能構成一個完整的遠程教學系統。

1.3.1 實時授課系統

實時授課系統是遠程教學系統中一個非常重要的部分，它是教學活動中一個必不可少的環節。這類系統借助現代的通信手段將教師現場授課的語音、數據、圖像等實時地傳送到遠端教室或學生的桌面系統上，這樣學生就可以同普通的學生一樣聽老師授課，這樣既實現教學資源的共享又能獲得較好的教學效果。

1.3.2 非實時的輔助系統

實時授課系統解決了課堂教學問題，雖然它在一定程度上打破了空間的限制，但學生仍然需要在指定的時間到指定的聽課點去聽課，還沒有徹底打破時間和空間的限制。非實時輔助系統為實現這一目標提供了條件。非實時系統包括的內容很多，目前幾乎都是依托IP網的，比如用WWW系統來發布消息，利用流媒體的課件庫為學生提供聲像并茂的自主學習方式等。

1.3.3 流媒體課件制作系統

教學資源是流媒體遠程教學系統的最重要的組成部分，課件是教學資源的主體。所謂的流媒體課件就是利用先進的多媒體技術將一門課程的內容轉換為圖文聲像并茂的多媒體信息，使得學生能隨時隨地進行學習。利用先進的多媒體技術，如動畫等，我們可以將課程中非常抽象的基本概念用非常形象、直觀的形式表現出來，這樣學生就能在很短的時間內掌握這些抽象的基本概念，獲得好的學習效果。事實上流媒體課件制作水平的高低是遠程教學系統能否成功的關鍵。遠程教育除了要利用現代的通信技術拉近人們的距離外，更主要的是要利用先進的多媒體技術為學生的學習提供全新的學習方式，在最短的時間內學到更多更豐富的內容。從我國目前遠程教學的發展現狀來看，流媒體課件目前相當匱乏，這也成為制約遠程教學發展的重要因素。所以開發和利用流媒體課件在全國大有發展市場，特別在廣闊的西部地區。

2 計算機網絡教學課件的總體設計

2.1 計算機網絡教學課件的開發及意義

傳統的基于Internet的網絡教學課件主要采用HTML編寫靜態頁面，借助腳本語言與課件數據庫交互，實現動態頁面控制。這種方式基于HTML技術，無法描述數據內容、矢量圖形、科學符號等對象，課件的制作沒有統一標準缺乏靈活性、擴展性，不能滿足用戶對課件的個性化要求。基于這些原因，我們考慮開發流媒體網絡課件。開發計算機網絡課件是為了培養二十一世紀的合格計算機應用人才，為學生課余學習提供良好的學習環境，利用Internet開辟遠程教學使學生隨時隨地在網上利用計算機網絡課件進行學習、做練習、考試和接受答疑服務等，從而大幅度提高計算機教學質量和學生計算機實際應用能力及創新能力，真正實現計算機教學方法和手段的現代化。計算機網絡教學課件的開發是一項復雜而艱巨的工程，開發的周期較長，往往需要投入大量的人力和物力。而一旦開發成功并經過不斷維護和更新就可以大大地有益于幫助學生通過網上的自主學習、復習，更深入地掌握有關計算機知識，提高學生的計算機水平，豐富學生的業余生活，為學生順利通過計算機等級考試做好充分的應試準備。通過計算機網絡課件的開發，研究在流媒體網絡課件的開發過程中應著重解決的關鍵性的技術問題。通過改進以前網絡課件中的交互性不強、發揮不了作為認知主體的學生在教學過程中的主動性、不能對學生因材施教和不利于學生的個性化學習等缺陷，以達到良好的學習效果。而現在和今后計算機等級水平將成為衡量一個人素質好壞的標準之一，因此，開發和研究計算機網絡教學課件來提高學生的綜合素質在我國的應用前景應是很廣泛的。

2.2 計算機網絡教學課件的設計思想

遠程教學作為一種全新的教學方式，歸根結底還是以學校的教學活動為基礎，它應該包括學校教學活動的全部服務。我國現階段在遠程教學系統方面的研究與開發與國外相比還有很大差距。在技術手段上由于Internet技術傳輸的瓶頸限制了圖、文、聲并茂的流媒體教學資源的遠距離傳送，使學生不能自如進入真正虛擬現實世界中，發揮不了網絡應有的作用。基于這種原因，有些學校采用專線組網的方式，對實時的交互式遠程教學起到了較好的效果，但是卻增大了系統的設備投資和線路的運行費用，這種開銷對一些本來教育經費就吃緊的學校是不大切實的。因此推廣這種實時的交互式遠程教學模式就受到了限制。我們在緊緊跟蹤遠程教學的發展方向——個性化網絡教學的基礎上，分析了國內外現有的遠程教學系統的優缺點，提出了基于XML技術的、非實時的、具有較好交互性的個性化遠程教學系統的開發。該系統除了有良好的智能教學功能以外，還具有完整的信息管理功能，能對教師、學生和學習資源等進行統一有效的管理，而且在開發技術上處于當前B/S結構開發技術的前沿。另外，該系統的開發和運行成本都不高，在客戶端，用戶只要有一臺滿足流媒體基本配置且支持XML的瀏覽器即可;在服務器端，只需要配置兩個服務器，Web服務器和數據服務器，并通過XML的XMLHTTP組件對象，結合ASP和ADO技術來與服務器進行通信，實現網上通信數據的服務器端集成，客戶端智能重組、再現。因此本計算機網絡教學課件的開發思路是開發一種價格低廉、個性化突出的流媒體遠程教學系統。

2.3 計算機網絡教學課件設計的理論依據

我們在設計計算機網絡教學課件時，主要考慮的理論依據有認知靈活性理論和專家系統理論兩個方面，下面對這兩個方面進行簡單的論述。

2.3.1 認知靈活性理論

基于因特網的自主學習的特點使它本身表現出許多優越性，它為學生提供了更廣闊的學習天地。眾所周知，知識不僅僅是各種各樣概念、規則的簡單集合，還是人們在認知事物的過程中形成的、由多個概念規則組成的有機整體。人們在認識自然、改造自然的過程中積累了豐富的知識。這些知識會隨著社會生產實踐活動的不斷豐富而得到不斷的修正和發展。在基于因特網的自主學習中，信息的表現方式為流媒體。流媒體的內容呈現沒有固定的順序，也不要求學習者一定要按照某種順序來閱讀。學生可以按照非線性的方式靈活地在各個知識點上自由瀏覽。在網絡中知識的呈現方式是多樣的，學生可以從不同角度對某一問題進行討論和交流。這些特點正好與認知靈活性理論所主張的學習環境相吻合。

認知靈活性理論(CognitiveFlexibleTheory)是由斯皮羅(Spiro，1991)等人提出并倡導的一個學習理論。所謂認知靈活性，就是指以多種方式同時重構自己的知識，以便對發生根本變化的情景領域作出適宜的反應。它包含兩層含義:一是知識進一步表征，從單一維度概念到多維度概念的表征;二是作用于心理表征的各種加工過程，不僅是對知識結構的修復，而且是對一整套圖式的加工過程。它繼承了認知主義的可取之處，是較溫和的建構主義流派。這個理論在基本觀點上與建構主義學習理論相一致的，也就是認為自主學習過程是學習者積極主動地建構內部心理表征的過程。但是它與建構主義理論中的極端建構主義派別相比，采取的是一個比較折中的觀點。它既反對讓學生被動地接受知識，同時也反對極端建構主義只強調學習中非結構的一面，忽視概念的重要性。它主張一方面要提供建構理解所需要的基礎，另一方面又要留給學生廣闊的建構空間，讓他們針對具體情況采取適當的策略。

在認知靈活性理論中，學習被分為兩種，即初級學習和高級學習。初級學習稱為結構良好性領域。在這個學習階段，學生可以只知道重要的概念和知識，并且能夠原樣提取。高級學習則是有關結構不良性領域的學習。這個領域的知識有以下的特點:首先，知識應用的每一個實例中都包含著許多廣泛的概念，并且這些概念之間是相互作用的，也就是說概念之間具有復雜的關系;其次，同一類別的各個具體實例之間所涉及的概念及其相互作用的模式有很大的差別，也就是實例的差異性。因此，可以說對結構不良領域知識的學習不但要求掌握概念的復雜性，而且要求能夠廣泛而靈活地把它們應用于具體學習情境中。

在基于因特網的自主學習中，流媒體的學習環境可以很好地提高結構不良性領域的認知靈活性。所以研究者更傾向于以認知靈活性理論作為指導基于因特網的自主學習理論依據。

2.3.2 專家系統理論

盡管因特網可以提供的學習環境符合認知靈活性所主張的學習環境，但是在實際的學習依據中，由于學習環境本身不能為學生提供足夠的指導，導致了一些問題的出現:首先，有了現代化的教育技術和手段并不代表著學生會自然地表現出積極學習的特征。學生借助于現代化教育技術積極地進行自我學習和自我教育是需要一定條件的，這就是學生必須要有高度獨立自主的學習精神;要有組織知識結構、善于獲取知識的能力;掌握適合自己特點和學習要求的一系列方法。但是在實際中，一個學習者很難完全具備上述條件。其次，即使一個學習者完全具備了上述條件，新型的信息組織方式也需要他不斷定位，在每一個結點前都面臨著“找路”的問題，這樣連續的決策判斷學習者必然會耗費大量的精力，造成認知的負荷加重。最后，由于網絡過于龐大，學生可能面對一個主題的大量信息而無法正確決定取舍。為了解決這些問題，就要在學習過程中為學生提供更多的指導，幫助學生更好地進行知識的建構，即實現個性化教學。

專家系統的理論和技術可以用于計算機網絡教學課件的構造。專家系統理論是使用領域專家的特殊知識來解決復雜問題的智能程序，計算機網絡教學課件的目標是利用計算機模仿教學專家的思考過程以實現自動教學。按照專家系統理論的結構，知識庫和推理機是核心組成部分。在計算機網絡教學課件中，教學專家的知識被存放在專門知識模塊中，關于學生的知識被存放在學生模型中，教師的知識即教學方法被存放于教師模塊中。所以計算機網絡教學課件的構造方式是符合專家系統的構造方式的。

然而，教育知識庫與一般專家系統的知識庫也有所區別，它除了要求知識表達便于理解，便于規劃，便于獲取與擴充等一般知識庫所具有的特點外，還要考慮四個方面的問題:

1) 知識庫必須要有明確的教學目標與范圍;

2) 要形成前后比較連貫的關系或基礎知識體系;

3) 要形成一個實用的思維或推理模型;

4) 考慮學生接受能力的限制。

2.4 計算機網絡教學課件的特征

基于因特網的計算機網絡教學課件的目的是根據人類學習思維的特征，尋求通過計算機網絡學習知識的模式使學生獲得個性化自適應學習的方法，掌握各種知識和技能，從而使學生學習得更快更好。因特網可以看成是一個巨大的信息存儲倉庫，它可以最大限度地集中教學專家的經驗與智慧，充分發揮學生的積極性和主動性，同時根據不同學生的具體情況進行有針對性的指導，它的主要特點是“因材施教”。因此系統必須解決三大問題:① 懂得或理解教學內容;② 了解教學對象(即學生);③ 知識教學方法(即懂得教什么，WHAT，了解受教育者，WHO，才能知道如何教，HOW)。一般地，計算機網絡教學課件應具備以下六個方面的智能特征:

1) 善于激發學生的學習興趣，調動學生的積極性、主動性和發展學生的認知能力。

2) 根據學生的學習水平與學習情況選擇與調整學習的內容和進度。

3) 具有自然語言生成與理解能力，以便實現比較自由的教學問答系統，提高人機交互的主動性。

4) 能診斷學生錯誤，分析原因并采取糾正措施。

5) 能評價學生的學習行為。

6) 能不斷在教學中改善教學策略。

3 結束語

計算機網絡教學的實現需要一個運行穩定的平臺和大量的網絡教學課件。平臺包括用于教學的授課系統，課后進行輔導、答疑、考試的輔助系統，流媒體課件的制作系統，對教學活動進行組織管理的教務管理系統以及對學生進行組織管理的學籍與資格認證系統等等。這些系統的開發與實現就不一一論述了。計算機網絡教學課件的開發也是一項復雜艱巨的工程，開發周期長，需要投入大量人力和物力。而課件一旦開發成功并經過不斷維護和更新就可以大大地有益于幫助學生通過網上的自主學習、復習，更深入地掌握有關計算機知識，提高學生的計算機水平。

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