信息化整合和環境構建

興喬　趙曉寧

（接上期）

3 教育信息化平臺建設與整合實踐

就普遍性而言，教育裝備相對于教育體系是一個一般系統，但這一系統中的教育技術裝備如信息化系統，顯然又具有復雜適應系統的特征。就其專業化程度而言，盡管教育裝備技術體系、產品體系是以一般社會技術、產品包括應用產品技術為基礎的，但教育育人的特殊性，又使一般社會產品不能簡單移植或直接轉為教育教學所用，必須進行系統化改進，使其具有教育教學的適應性功能，進而用之于教育教學，教育裝備研究亦因之不可避免地要對產品的教育適應性做出評價和改進；另一方面，就特殊性而言，教育技術裝備體系不僅龐大，而且構成復雜，從保障性要求出發，必須在一定階段對各個單獨的體系進行系統化整合，使之形成一個完整的有效運行平臺，以保證簡捷、流暢、高效的教學應用。系統整合研究事實上也是教育裝備研究的常態化、基礎性任務，突出表現在教育信息化整合方面。

網絡平臺整合 2002以來，北京工業大學教育技術中心基于信息化教學需求，發揮網絡優勢，研發了新一代網絡教學平臺，配套開發了網絡輔助教學系統，打造內容豐富的北工大教育在線等一批網絡課程資源。

2008年，教育在線注冊用戶10 486人，教師開課191門，網絡課程1233門，新舊兩版累計點擊次數為270萬次。網絡輔助教學平臺配合已經建成的網絡化外語語言教室、講授型網絡多媒體教室、討論型網絡多媒體教室、錄播型網絡多媒體教室的網絡整合，為教師的教學提供了極大支持，做到網絡資源無處不在。

教育技術中心在承擔的北京市精品課程平臺和北工大教育技術在線測試系統的研發過程中，也從網絡教學（學習）的需求、特點出發，體現了上述原則和方法。如當時正在建設中的北京市精品課程網站由于規模較大，網上資源也越來越豐富，大量的課件信息不斷增加到網站中。如果用戶想獲取包含某一條關鍵字的課件，需要通過輸入關鍵字找到相應的課程，然后在課程網頁下獲取課件，過程既費時，獲取的信息又不全面。如何能夠直接通過網站內容的搜索，就獲取所有包括內容關鍵字的課件信息？研究者在分析搜索引擎架構的基礎上，設計并實現一個基于內容的搜索引擎，包括對中文進行處理分析的切詞系統和基于Lucene框架的索引系統。搜索引擎采用Java語言編寫，實現對服務器上存儲的Word、Excel、PPT、PDF、txt格式的數據挖掘，并采用基于字典的切詞系統，改進了北京市精品課程平臺的搜索引擎，豐富平臺的搜索功能，為用戶提供了一個簡單實用、獲取豐富課件信息的通道。

又如主要針對北京工業大學教育技術培訓的需求，開發的教育技術在線測試系統，包括系統功能設計、數據庫設計以及主要功能模塊的實現等內容，應用于本校和市屬院校教師教育技術培訓。到2007年，四年多的時間共培訓教師800人，其中本校教師378人，兄弟院校教師422人，受到學校管理部門和各校教師的好評。

新型學習環境構建 如前所述，學習資源庫建設是教學信息化平臺的基礎組成部分，這一問題與裝備硬件建設本身互為表里，互為條件，僅有好的技術平臺而缺少配套課程資源，裝備硬件徒有虛名。相關研究在對網絡學習環境技術構建研究的同時，也以很大的精力注意到了課程資源建設對教育信息化平臺的重要意義，相當部分的專業研究者在研究裝備問題中看到了僅靠技術解決不了信息化教學質量、效率問題。

從信息化教學環境建設整體要求出發，張杰等的研究探討了學習環境的含義，指出：“環境是相對某項中心事物而言的，環境意味著中心事物在其特定活動展開的過程中賴以持續的情況和條件。”學習環境中的“情況”是學習活動的起點和某一時刻的狀態，而“條件”則是學習活動繼續進行的保證。學習環境中的“條件”包括物質條件和非物質條件，物質條件主要指學習資源；非物質條件包括常說的學習氛圍、學習者的動機狀態、人際關系，此外還包括系統采用的教學模式和教學策略。學習環境是相對于教學環境提出來的，學習環境主要強調通過各種學習資源和教學策略支持學習者的學習活動，因而學習環境的概念是以“學”為中心的教學系統和學習系統的基礎。

對學習環境的概念存在多種不同的理解。以往教學環境常被定義為“由學校和家庭的各種物質因素構成的學習場所”或“課堂內各種因素的集合”，主要內容是家庭、學校、課堂中的物質因素，而往往又把教學環境稱之為學習環境。因此，教育技術學理論中的學習環境也往往成為教學環境的代名詞，沒有涵義上的區別。如美國教育技術學家Knirk F G就明確將學習環境定義為“由學校建筑、課堂、圖書館、實驗室、操場以及家庭中的學習區域所組成的學習場所”。對學習環境的不完整理解是認為學習環境僅是一個靜態概念。事實上，學習環境是一個動態概念，學習環境與學習活動進程是共存共生的，隨著學習活動進程的展開，學習環境中的情況和條件也不斷變化，如當學習者遇到困難時，教學系統通過診斷來調整教學策略和學習內容，或者通過協作學習活動來支持學習者。因此，學習環境和動態的學習進程是緊緊聯系在一起的，把二者割裂開來就會導致靜態的學習環境觀。也只有把學習環境放到動態的學習進程中去考察，才能設計出有效的教學系統，也才能把握住學習環境的本質。

因此，信息化教學環境建設應注重交互性且必須體現這一特征。系統設計應包括學習的個性化、學習內容的多媒體化、學習方式的交互性、學習系統的開放性。研究以網絡課程設計實踐為例，具體說明信息化教學環境是為適應學習者“利用網絡進行遠程學習而設計的，它是一個由知識點跳轉關系、導航策略和交互界面組成的教學系統，必須認真進行系統設計，主要包括結構設計、導航設計、界面設計、反饋設計和協商活動設計等方面”。其中，結構設計包括功能設計和知識結構設計；功能設計的基本原則是滿足使用者的需求，使用方便；知識結構設計應有利于體現教學內容的層次體系并有利于實現個別化學習，有利于培養學生的發散思維。

網絡課程開發實踐 研究以網絡課程設計為例，強調課程設計在實踐中要從以下方面著手創建具體學習環境。

1）學習環境設計。

①個別化學習環境。網絡課程中教學內容部分含多種超鏈接，學習者可通多種交互方式任意跳轉，還可利用學習日記記錄學習過程中的心得、難點及學習進度等信息，亦可通過學習模塊評測學習效果。此外，在資料庫中，學習者還可查閱到相關的學習資源。

②協商學習環境。在認知過程中，學習者常需與人協商合作，為此，網絡課程中創設了良好的協商學習環境，方便學習者的協商學習。協商學習環境主要包括學習者之間的協商學習和學習者與教師的交流。

③輔助學習環境。輔助學習環境主要包括學習者在學習過程中可能用到的輔助性模塊，為學習者更好地使用本課程提供幫助（實例演示、幫助區）。

各模塊的功能如下。

①學習內容模塊。在該模塊中，知識單元以圖、文、像等多種方式呈現，學習者可隨時進入任意自己想學習的內容，每一章節均設有主要內容，學習者可由此獲得其知識概要，在具體內容的學習中遇到難以理解的知識點時，點擊它即可呈現進一步的解釋說明或相關例證。

②交流園地和問題研討模塊。交流園地和問題研討模塊主要用于解決學習者在學習過程中遇到的困難。其中問題研討的作用主要是讓學習者對某些學習內容進行深入探討研究，在討論過程中解決疑惑，還可針對某一見解進行專門討論，所有的討論概要都顯示在討論公告板上供廣大學習者共同查看學習。網上答疑是專門為學習者在學習過程中遇到困難無法自行解決，需要求助于教師時設置的。

③在線作業系統：教師對學習的內容提出相應的學習要求，布置相應的作業，學習者通過下載、上傳作業和要求，以檢查自己的學習情況。

2）導航設計。個別化學習中，學習者是主動的探索者，學習內容、學習進度、學習過程由學習者自己掌握，如果學習者在學習過程中缺乏教師的指導，易發生迷航，因而設計導航尤為重要；要通過導航條、導航圖、圖文鏈接等方式實現導航。

3）界面設計。界面是學習者與計算機進行人機交互的窗口，包括顯示界面和操作界面。在設計時注重界面友好、操作方便、交互性強、可控性強。

①采用形象生動的動畫圖標作功能菜單按鈕，方便學習者隨時進入任意功能模塊；

②采用簡明直觀的按鈕作為章、節內容選擇，方便學習者隨時進入任一單元學習；

③相關內容采用新開窗口的形式呈現，兩窗口可任意切換，并可調整大小；

④在需要學習者輸入信息和搜集個人資料及反饋意見時，盡可能采取站內搜索以減少時間。

4）反饋設計。教師可以在自己的班級里布置相應的作業，下載或者上傳學生的作業，在學生對學習內容作出反應、表現出行為之后，應及時讓其知道學習結果；學生可以從作業系統中下載相應的作業，對自己進行檢查，然后發給教師進行批改，以便教師及時了解學習情況。反饋有利于強化學習者的學習效果。

5）協商活動的設計。網絡課程的設計中，協商活動環境的創設是一個重要的組成部分，它影響學習者對網絡環境的充分利用；同時，通過協作、會話可以促進學習者知識的意義建構。在網絡課程中，多處創設協商活動環境，學習者在學習過程中可加入討論和交流經驗。在學習中創造一個良好的商討環境，學習者可以各抒己見，共同提高。學習者經過討論后仍對某一問題不解時，還可以向教師或專家咨詢，獲取幫助。

6）幫助區域的設計。在自主探索過程中，學習者沒有教師的指導，經常會迷失，不知道自己所處的位置。學習者可以通過幫助區了解自己的位置，很快找到自己所要學習的內容的位置，并且通過文字超鏈接直接可以鏈接到自己所要學習的內容。

課程體系在技術上主要運用Dreamweaver、JavaScript和ASP數據庫等來實現。JavaScript是一種基于對象和事件驅動并具有安全性能的腳本語言，它的腳本嵌入在HTML源代碼中，可直接寫入Web頁面中并調用它們的瀏覽器來解釋執行。該網絡課程正是使用了ASP支持數據庫連接技術，促進了本網絡的交互性，使得網絡教學不再是一人一機的封閉學習環境，而是一個開放的系統，實現雙向教學。

網絡平臺的技術優化 網絡多媒體通信逐漸成為人們生活、工作以及其他應用中一種方便、簡潔的技術，在教學上的應用尤為普及。在教育應用中，網絡音視頻相對于傳統的信息（如文本、圖片等）有更大的數據量，“在網絡傳輸中常會出現因網絡硬件及其他隨機波動造成的數據傳輸的不穩定現象，對應用效果的影響十分明顯”。為了保證數據實時可靠地傳輸，賀玉虎、周恕義等以多媒體網絡教學研究中取得的多項成果為基礎，根據長時間開發音視頻通信的經驗，采用一種從采集、編解碼到網絡傳輸的相互配合的保證數據實時可靠傳輸的方法——“自適應多碼流傳輸技術”應用于網絡平臺建設，在教學應用實踐中取得積極效果。

在多媒體數據傳輸中，網絡狀況大致可以通過網絡平均帶寬、網絡帶寬抖動和網絡噪聲三方面來進行描述。網絡平均帶寬反映的是網絡傳輸數據的最大承載量，無論是單點對單點、單點對多點，還是多點對多點的通信，其最終可簡化到單點對單點的數據通信，兩點間的平均帶寬取決于網絡線路及中間環節（路由器、交換機等）。平均帶寬是一個相對恒定的數值。網絡帶寬抖動是由于中間環節在處理中轉數據過程中造成的網絡實際帶寬隨時間變化而不斷變化的程度，此抖動往往與網絡的跳數（中間的路由器和交換機的個數）成比例變化。而網絡噪聲是由多方面因素造成的，相對于網絡帶寬抖動，網絡噪聲沒有規律且變化較快，波動也比較大。

網絡狀況分析的這三個方面中，平均帶寬是一個可測量（測兩點間的帶寬，可用不斷增加的發送速率發送打戳的UDP包，接收方給出反饋即可測出），而其他兩個量不可能測出，帶寬抖動相對比較穩定，可以根據前面的數據估計，網絡噪聲隨機性比較大。

根據網絡狀況分析的以上三方面的特點，實踐中應用自適應多碼流傳輸技術，通過多碼流與網絡緩沖結合應用，并采用自適應負反饋調節，基本解決了網絡緩沖、網絡噪聲問題，包括在網絡狀況比較差的64 kb/s的modem上實現了音視頻數據的比較流暢的傳輸，在當時網絡狀況下有效保障了多媒體網絡教學的進行。

實訓環境建設探索 2011年，江西財經大學軟件學院以加強實踐實訓教學、加大培養創業型人才為目標，開發了軟件工廠實驗室項目，并作為江西財經大學創業型人才培養特色項目。

項目總目標是建設一個可持續發展的軟件工程實踐教學平臺，作為創業教育的載體，探索軟件工程實踐教學新路子。項目的具體目標是：模擬規范軟件企業運作，有企業運行的基本規范；校企合作，開發真實軟件系統；吸納不同年級學生校內實習；形成一套制度，使實驗成果可重復、可推廣。

項目有四個特色：一是軟件開發流程化，項目管理規范化，員工管理社會化，實習角色職業化；二是校企合作，真軟件、真考核、真付酬；三是專家指導，校內外結合、網上下結合；四是校內實習，團隊合作、師生協作、本碩協作。

項目目標在于實現學校、學生、社會三贏。學校創造出一種學生在校內實習的新模式，提升軟件工程創業型人才培養的新路子，能幫助學生進行職業定位。學生通過實習，能更加準確理解軟件企業中不同崗位的職責，理解軟件工程理論，并且找到更加適合自己發展的位置，有助于學生規劃自己的職業生涯，提升創新創業的本領。參加實驗的學生畢業后將有很強的就業優勢，為企業發展貢獻力量。

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