计算机网络教学的研究与实现

摘要:信息时代,人们对教育提出了新的要求,网络教学作为一种全新的教学模式正备受关注。计算机网络教学平台的开发正是为了满足学生不断提高自身素质的需求和培养二十一世纪的合格计算机应用人才的需求,为学生课余学习提供良好的学习环境。计算机网络教学平台用Web页面和流媒体来实现,流媒体课件部分的制作过程是把一个课件分成视频、音频、字幕、提纲和图表等五种组件进行制作,并对它们分别进行管理。

关键词:网络教学平台;学习环境;流媒体课件

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号: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

与传统教学相比,网络教学能使学习的时间和空间更加灵活,更适合发挥学生的学习自主性。但要让网络教学效果不低于甚至超过课堂教学效果,最基本的一个工作便是构建一个良好的网络学习环境。

1 网络教学平台

1.1 计算机网络教学平台简介

由于目前我校区面积较大,学生人数很多,因此大班化教学增多,多媒体教学的普遍采用,学生上课的课堂笔记不容易记录,为了让学生进一步巩固课堂学习的知识,让学生课后自行消化,我们采用了一些相应的辅助教学手段,为学生提供一个进行网上多媒体自主学习的环境,网上教学平台就是其中之一。

网上教学平台是本部门计算机基础教研室推出的为学生辅助教学的平台,是一个学生自主学习系统。该平台主要为学生提供了网上教学课件、网上考试等网上学习环境,有关计算机基础教学的相关课程,学生均可以通过该平台进行查询,查看多媒体课件及对相关复习资料进行下载,自行进行实验练习等,使学生能有计划合理地安排学习内容,有效解决了学生课后复习的问题。该平台操作简单实用,且配有出题、在线考试、自动阅卷等三个模块,是提高计算机基础教研室教学质量的得力助手。

1.2 网络教学的优势

网络远程教育向人们展示了一个崭新的、广阔的学习天地,为任何愿意获取知识的人提供了学习的权利和机会。它突破了传统学校教学方式的时空束缚,与课堂教育、广播教育、电视教育共同构成多元化的教育体系。一个人只要有一台计算机和接入网络的设备,随时都可以进行学习与培训。与其他教育形式相比较,网络教学具有更加独特的作用和优势:

1.2.1 使教育资源共享变为现实

教育资源不仅与国家的经济水平、教育体制、文化水平等密切相关,而且受到政府和国民对教育的重视程度的影响。因此,从整个世界来看,国家之间、地区之间的教育资源分布是不均匀的。借助于互联网,把各国的教育资源联系起来,供全球分享,这样就可以使生活在教育资源相对贫乏的国家里的人们能够学到更多的知识。

1.2.2 为学习者提供学习的条件

传统的学校教学总是围绕着教师、课堂、教科书进行的,从而使得学生学习的自主性的培养与发挥受到了限制。教师在同时面对几十个学生、教学时间有限的情况下,很难进行有针对性的学习指导,致使因材施教和个性化学习难以实现。互联网的建立为教学改革开辟了新的途径,提供了一个汇集世界各地先进学校、研究所、图书馆等各种信息资源的庞大的资源库。这便于学习者学习、了解当前社会发展和科技进步的最新知识,同时还可以得到专家们提供的教学指导。在网上,教学内容、教材、教学手段和辅助教学手段(如参观、实验)以及考试等都可以因人、因需而异,自主选择性强,学习者的主观能动性和个性潜能可以得到充分发挥,从而实现个性化学习。

1.2.3 有助于实现交互式学习

互联网可以把文字、图形、影像、声音、动画和其他多媒体教学软件的先进技术有机地融合在一起,可以模拟现实环境,其效果是任何单一方式无法比拟的,有利于学习者对知识的获取与保持;师生之间无需见面,利用网络讲座、网络辅导与答疑、E-mail和BBS等信息技术便能进行课程教学;学习者在网络课堂上可随时发表见解而不影响他人听课,同一时间内还可接受两门或多门学科的教育,以达到学习的目的。

1.2.4 有利于促进教育社会化和学习社会化

在现代社会中,科学技术正以前所未有的速度迅猛发展,仅靠学校教育提供的知识供学习者终身享用的传统教育模式显然不能适应社会发展的需要,人们必须从一次性的学校学习走向终身学习。网络远程教育的发展,一方面可将教育由学校扩展到家庭、社区和任何信息技术普及的地域,提高教育社会化的程度;另一方面,人们还可以根据自身在不同时期的不同需要,通过上网有目的、有计划地进行学习。这种学习不仅可以存在于学校或类似机构中,而且可以出现在办公室、娱乐场所、家庭和社会活动中,从而促使“学习即生活”的理想变为现实,帮助人们把生活的学习化作为一种生活状态,最终达成学习社会化。

1.3 网络教学平台的分类与实现方法

网络教学平台是一个非常复杂的系统,包括用于实时教学的授课系统,课后进行辅导、答疑、考试的辅助系统、流媒体课件的制作系统、对教学活动进行组织管理的教务管理系统以及对学生进行组织管理的学籍与资格认证系统等等,所有这些系统互相配合,相互补充才能构成一个完整的远程教学系统。

1.3.1 实时授课系统

实时授课系统是远程教学系统中一个非常重要的部分,它是教学活动中一个必不可少的环节。这类系统借助现代的通信手段将教师现场授课的语音、数据、图像等实时地传送到远端教室或学生的桌面系统上,这样学生就可以同普通的学生一样听老师授课,这样既实现教学资源的共享又能获得较好的教学效果。

1.3.2 非实时的辅助系统

实时授课系统解决了课堂教学问题,虽然它在一定程度上打破了空间的限制,但学生仍然需要在指定的时间到指定的听课点去听课,还没有彻底打破时间和空间的限制。非实时辅助系统为实现这一目标提供了条件。非实时系统包括的内容很多,目前几乎都是依托IP网的,比如用WWW系统来消息,利用流媒体的课件库为学生提供声像并茂的自主学习方式等。

1.3.3 流媒体课件制作系统

教学资源是流媒体远程教学系统的最重要的组成部分,课件是教学资源的主体。所谓的流媒体课件就是利用先进的多媒体技术将一门课程的内容转换为图文声像并茂的多媒体信息,使得学生能随时随地进行学习。利用先进的多媒体技术,如动画等,我们可以将课程中非常抽象的基本概念用非常形象、直观的形式表现出来,这样学生就能在很短的时间内掌握这些抽象的基本概念,获得好的学习效果。事实上流媒体课件制作水平的高低是远程教学系统能否成功的关键。远程教育除了要利用现代的通信技术拉近人们的距离外,更主要的是要利用先进的多媒体技术为学生的学习提供全新的学习方式,在最短的时间内学到更多更丰富的内容。从我国目前远程教学的发展现状来看,流媒体课件目前相当匮乏,这也成为制约远程教学发展的重要因素。所以开发和利用流媒体课件在全国大有发展市场,特别在广阔的西部地区。

2 计算机网络教学课件的总体设计

2.1 计算机网络教学课件的开发及意义

传统的基于Internet的网络教学课件主要采用HTML编写静态页面,借助脚本语言与课件数据库交互,实现动态页面控制。这种方式基于HTML技术,无法描述数据内容、矢量图形、科学符号等对象,课件的制作没有统一标准缺乏灵活性、扩展性,不能满足用户对课件的个性化要求。基于这些原因,我们考虑开发流媒体网络课件。开发计算机网络课件是为了培养二十一世纪的合格计算机应用人才,为学生课余学习提供良好的学习环境,利用Internet开辟远程教学使学生随时随地在网上利用计算机网络课件进行学习、做练习、考试和接受答疑服务等,从而大幅度提高计算机教学质量和学生计算机实际应用能力及创新能力,真正实现计算机教学方法和手段的现代化。计算机网络教学课件的开发是一项复杂而艰巨的工程,开发的周期较长,往往需要投入大量的人力和物力。而一旦开发成功并经过不断维护和更新就可以大大地有益于帮助学生通过网上的自主学习、复习,更深入地掌握有关计算机知识,提高学生的计算机水平,丰富学生的业余生活,为学生顺利通过计算机等级考试做好充分的应试准备。通过计算机网络课件的开发,研究在流媒体网络课件的开发过程中应着重解决的关键性的技术问题。通过改进以前网络课件中的交互性不强、发挥不了作为认知主体的学生在教学过程中的主动性、不能对学生因材施教和不利于学生的个性化学习等缺陷,以达到良好的学习效果。而现在和今后计算机等级水平将成为衡量一个人素质好坏的标准之一,因此,开发和研究计算机网络教学课件来提高学生的综合素质在我国的应用前景应是很广泛的。

2.2 计算机网络教学课件的设计思想

远程教学作为一种全新的教学方式,归根结底还是以学校的教学活动为基础,它应该包括学校教学活动的全部服务。我国现阶段在远程教学系统方面的研究与开发与国外相比还有很大差距。在技术手段上由于Internet技术传输的瓶颈限制了图、文、声并茂的流媒体教学资源的远距离传送,使学生不能自如进入真正虚拟现实世界中,发挥不了网络应有的作用。基于这种原因,有些学校采用专线组网的方式,对实时的交互式远程教学起到了较好的效果,但是却增大了系统的设备投资和线路的运行费用,这种开销对一些本来教育经费就吃紧的学校是不大切实的。因此推广这种实时的交互式远程教学模式就受到了限制。我们在紧紧跟踪远程教学的发展方向――个性化网络教学的基础上,分析了国内外现有的远程教学系统的优缺点,提出了基于XML技术的、非实时的、具有较好交互性的个性化远程教学系统的开发。该系统除了有良好的智能教学功能以外,还具有完整的信息管理功能,能对教师、学生和学习资源等进行统一有效的管理,而且在开发技术上处于当前B/S结构开发技术的前沿。另外,该系统的开发和运行成本都不高,在客户端,用户只要有一台满足流媒体基本配置且支持XML的浏览器即可;在服务器端,只需要配置两个服务器,Web服务器和数据服务器,并通过XML的XMLHTTP组件对象,结合ASP和ADO技术来与服务器进行通信,实现网上通信数据的服务器端集成,客户端智能重组、再现。因此本计算机网络教学课件的开发思路是开发一种价格低廉、个性化突出的流媒体远程教学系统。

2.3 计算机网络教学课件设计的理论依据

我们在设计计算机网络教学课件时,主要考虑的理论依据有认知灵活性理论和专家系统理论两个方面,下面对这两个方面进行简单的论述。

2.3.1 认知灵活性理论

基于因特网的自主学习的特点使它本身表现出许多优越性,它为学生提供了更广阔的学习天地。众所周知,知识不仅仅是各种各样概念、规则的简单集合,还是人们在认知事物的过程中形成的、由多个概念规则组成的有机整体。人们在认识自然、改造自然的过程中积累了丰富的知识。这些知识会随着社会生产实践活动的不断丰富而得到不断的修正和发展。在基于因特网的自主学习中,信息的表现方式为流媒体。流媒体的内容呈现没有固定的顺序,也不要求学习者一定要按照某种顺序来阅读。学生可以按照非线性的方式灵活地在各个知识点上自由浏览。在网络中知识的呈现方式是多样的,学生可以从不同角度对某一问题进行讨论和交流。这些特点正好与认知灵活性理论所主张的学习环境相吻合。

认知灵活性理论(CognitiveFlexibleTheory)是由斯皮罗(Spiro,1991)等人提出并倡导的一个学习理论。所谓认知灵活性,就是指以多种方式同时重构自己的知识,以便对发生根本变化的情景领域作出适宜的反应。它包含两层含义:一是知识进一步表征,从单一维度概念到多维度概念的表征;二是作用于心理表征的各种加工过程,不仅是对知识结构的修复,而且是对一整套图式的加工过程。它继承了认知主义的可取之处,是较温和的建构主义流派。这个理论在基本观点上与建构主义学习理论相一致的,也就是认为自主学习过程是学习者积极主动地建构内部心理表征的过程。但是它与建构主义理论中的极端建构主义派别相比,采取的是一个比较折中的观点。它既反对让学生被动地接受知识,同时也反对极端建构主义只强调学习中非结构的一面,忽视概念的重要性。它主张一方面要提供建构理解所需要的基础,另一方面又要留给学生广阔的建构空间,让他们针对具体情况采取适当的策略。

在认知灵活性理论中,学习被分为两种,即初级学习和高级学习。初级学习称为结构良好性领域。在这个学习阶段,学生可以只知道重要的概念和知识,并且能够原样提取。高级学习则是有关结构不良性领域的学习。这个领域的知识有以下的特点:首先,知识应用的每一个实例中都包含着许多广泛的概念,并且这些概念之间是相互作用的,也就是说概念之间具有复杂的关系;其次,同一类别的各个具体实例之间所涉及的概念及其相互作用的模式有很大的差别,也就是实例的差异性。因此,可以说对结构不良领域知识的学习不但要求掌握概念的复杂性,而且要求能够广泛而灵活地把它们应用于具体学习情境中。

在基于因特网的自主学习中,流媒体的学习环境可以很好地提高结构不良性领域的认知灵活性。所以研究者更倾向于以认知灵活性理论作为指导基于因特网的自主学习理论依据。

2.3.2 专家系统理论

尽管因特网可以提供的学习环境符合认知灵活性所主张的学习环境,但是在实际的学习依据中,由于学习环境本身不能为学生提供足够的指导,导致了一些问题的出现:首先,有了现代化的教育技术和手段并不代表着学生会自然地表现出积极学习的特征。学生借助于现代化教育技术积极地进行自我学习和自我教育是需要一定条件的,这就是学生必须要有高度独立自主的学习精神;要有组织知识结构、善于获取知识的能力;掌握适合自己特点和学习要求的一系列方法。但是在实际中,一个学习者很难完全具备上述条件。其次,即使一个学习者完全具备了上述条件,新型的信息组织方式也需要他不断定位,在每一个结点前都面临着“找路”的问题,这样连续的决策判断学习者必然会耗费大量的精力,造成认知的负荷加重。最后,由于网络过于庞大,学生可能面对一个主题的大量信息而无法正确决定取舍。为了解决这些问题,就要在学习过程中为学生提供更多的指导,帮助学生更好地进行知识的建构,即实现个性化教学。

专家系统的理论和技术可以用于计算机网络教学课件的构造。专家系统理论是使用领域专家的特殊知识来解决复杂问题的智能程序,计算机网络教学课件的目标是利用计算机模仿教学专家的思考过程以实现自动教学。按照专家系统理论的结构,知识库和推理机是核心组成部分。在计算机网络教学课件中,教学专家的知识被存放在专门知识模块中,关于学生的知识被存放在学生模型中,教师的知识即教学方法被存放于教师模块中。所以计算机网络教学课件的构造方式是符合专家系统的构造方式的。

然而,教育知识库与一般专家系统的知识库也有所区别,它除了要求知识表达便于理解,便于规划,便于获取与扩充等一般知识库所具有的特点外,还要考虑四个方面的问题:

1) 知识库必须要有明确的教学目标与范围;

2) 要形成前后比较连贯的关系或基础知识体系;

3) 要形成一个实用的思维或推理模型;

4) 考虑学生接受能力的限制。

2.4 计算机网络教学课件的特征

基于因特网的计算机网络教学课件的目的是根据人类学习思维的特征,寻求通过计算机网络学习知识的模式使学生获得个性化自适应学习的方法,掌握各种知识和技能,从而使学生学习得更快更好。因特网可以看成是一个巨大的信息存储仓库,它可以最大限度地集中教学专家的经验与智慧,充分发挥学生的积极性和主动性,同时根据不同学生的具体情况进行有针对性的指导,它的主要特点是“因材施教”。因此系统必须解决三大问题:① 懂得或理解教学内容;② 了解教学对象(即学生);③ 知识教学方法(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,计算机网络教学课件应具备以下六个方面的智能特征:

1) 善于激发学生的学习兴趣,调动学生的积极性、主动性和发展学生的认知能力。

2) 根据学生的学习水平与学习情况选择与调整学习的内容和进度。

3) 具有自然语言生成与理解能力,以便实现比较自由的教学问答系统,提高人机交互的主动性。

4) 能诊断学生错误,分析原因并采取纠正措施。

5) 能评价学生的学习行为。

6) 能不断在教学中改善教学策略。

3 结束语

计算机网络教学的实现需要一个运行稳定的平台和大量的网络教学课件。平台包括用于教学的授课系统,课后进行辅导、答疑、考试的辅助系统,流媒体课件的制作系统,对教学活动进行组织管理的教务管理系统以及对学生进行组织管理的学籍与资格认证系统等等。这些系统的开发与实现就不一一论述了。计算机网络教学课件的开发也是一项复杂艰巨的工程,开发周期长,需要投入大量人力和物力。而课件一旦开发成功并经过不断维护和更新就可以大大地有益于帮助学生通过网上的自主学习、复习,更深入地掌握有关计算机知识,提高学生的计算机水平。

参考文献:

[1] 韦懿霖. 基于XML的计算机网络课件系统的开发[J].电脑知识与技术(学术交流), 2007(23).

[2] 刘永忠. 网络教学平台构建探讨[J].考试周刊, 2008(6).

[3] 孙力,钱维营. 流媒体技术与创作[M].北京:中国青年出版社,2002.

[4] 谢希德. 创造学习的新思路[N].人民日报, 1998-12-25.

[5] 张仰森. 人工智能原理与应用[M].北京:高等教育出版社,2004.

[6] 盛小清,吴伟信. 基于XML的Web课件知识表示模型的构建[J].韶关学院学报,2008,29(9):27-31.