教学网站的建设和基于网络的教学功能的实现.docx
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教学网站的建设和基于网络的教学功能的实现
教学网站的建设和基于网络的教学功能的实现
摘要:
在教育网站的基础建设当中,选用合适的系统软件是很重要的。
本文分别就用到的各项技术和软件做了深入介绍。
在此基础上,对如何实现教学网站的基本教学功能进了行初步的研究,分别探讨了实现各种教学模式的技术。
关键词:
教育网站,操作系统,基于网络的教学,模式
1999~2001年,我校校园网建设取得巨大进展,建成了连接本市主要教育单位的千兆城域网,并和CERNET有155兆光缆直连。
而我校网上教学和远程教育乘着这股东风进入了一个新时期,展开网上教学的条件已趋成熟。
通过一段时间的实践,我们对教学网站建设有了明确的思路。
将部分授课内容信息化之后移植到校园网上面,在教学实践当中,有力的提高了教学效率,实现了教学手段的多样化;同时在网站架构和教学基本模式的实现方面总结出一些有价值的经验。
一、教育信息资源中心的建设
这里所谓的教育信息资源中心是指提供特定教育信息资源的,存储、传送各种媒体形式的的信息的,基于Internet/Intranet的网络信息中心,即教育教学网站。
作为教育信息资源中心,它必定有自身的特点,我把其特点概括为以下几点:
信息教育性传送、接受和反馈的信息都是教育信息。
受众特定性受众面相对狭窄,直接定位在为教育教学服务,使用者都是教育者和受教育者;具有为用户定制的专门性教育教学、考试软件和资料库以及实现教师↔学生、学生↔学生交流、点对点辅导功能的软件。
开发简易性作为中小规模网站,软硬件性能要求不是很高,例如,不像电子商务那样对安全度要求很高,客户界面亦不必美纶美涣,也不需要庞大复杂的数据库和系统软件,普通的服务器足够应付;而且一般来说大家都在Cernet上面,因而网络使用费用也相当低廉。
(一)、网站规划
一个网站的建设可大可小。
大到像专业网络公司那样的网站,小到PC机上Windows下的
PWS也可以支持简单的Web服务。
所以网站建设就必须量力而行,够用就可以。
具体像我们自己搞的这个网站而言,是一个实验性质的网站,定位于为一个或几个班的某一门课程教学服务,学生主要在功能教室或一般教室,网络教室等场所学习,离开学校也可以在家里学习。
网站以课件为中心内容提供信息服务,课件一般以文件形式存放在磁盘上。
学生使用课件的形式主要是点播或直接下载。
为了便于管理和使用,还应该将课件的存放位置信息集中于数据库。
(二)、网站架构
1、硬件架构
服务器:
我们使用的服务器是广泛使用的IA-32架构的PC机。
有条件的可以自己动手组装,最好选择采用了Intel芯片的主板,以使系统的的稳定性有所保证。
服务器的内存,与其说要快,不如说要多,就是内存容量的大小比快慢更重要。
可以加装SCSI硬盘以提高磁盘存取速率。
我们对一台老式PentiumⅡ440LX128SDRAM稍加改造并安装了Linux系统之后,经过简单测试,应付50人左右的同时HTTP访问是不成问题的,而且连续一年没有停机,整个过程中机器运行良好。
对于视频服务器、数据库服务器等,因其性能各不相同,要求也当然有所差异。
网络组件:
100M以太网卡,100M带路由功能的交换机将服务器机房和校园网直连起来,并通过校园网的路由器接到CERNET上面。
也可以加装防火墙加强内部网络的安全。
其他:
一定数量的工作站,一般采用Windows(NT)作为开发平台;不间断的电源供应是非常重要的,所以足够功率的UPS和净化电源是必备之物。
2、网络操作系统
操作系统是最基本的软件。
经过长期观察和比较我们采用了Linux和WindowsNT相互补充,取长补短的方案。
利用普及更加广泛,更易使用的WindowsNT的图形界面易操作的特点缩短开发周期;对于Web,DataBase,Firewall等服务器的操作系统则采用Linux。
对于为什么要采用Linux,我们的解释有这样几点:
①没有版权和软件费用之忧且随时可得到最新的更新版本而无需为此付费,不存在盗版问题;
②稳定性和高效性对照WinNT,linux具有相当高的稳定性和高效性。
WinNT由把图形界面和内核集成在一起,不但占用很多系统资源,而且影响稳定性。
而Linux的图形用户界面是运行在内核之上的,一般都被叫做X-Window,不是必须要被运行的。
所以占用的系统资源更少,运行也更为稳定。
③可实现源代码级的系统定制;
④构筑网站相当简单便捷拿Redhat来说,安装完之后基本的Internet服务已经可以使用了;
⑤发展飞速,是一种越来越普及的免费操作系统作为许多网络基础设施的操作系统,Linux的应用比例正在以极高的速率提升,大有赶超WindowsNT的趋势。
不过缺点也不少:
对用户的技术门槛比较高;作为自由软件,没有有力的售后服务保证;界面不友好,易用性太差;应用软件的支持太少;适于做一些很基础的业务,如Web服务器,路由器,防火墙,代理服务器等。
但是随着其不断的更新和升级尤其是2.4版本的出现使得Linux有能力向更关键的业务冲击。
3、功能模块服务是核心。
Web服务器、FTP文件(传输)服务器、数据库服务器(DataBaseServer)、视音频服务器等是必不可少的。
下面主要介绍WEB服务器、视音频流服务器、数据库服务器等。
首先来介绍Web服务,在网站里面,Web服务器实际上只是一个前端,用户管理以及其他Web界面的模块基本集中于此。
传统Internet服务(基于WEB的服务):
作为一个非商业性质的教育网站,各项基于Web的教学功能的实现可大量使用一些比较成熟的自由软件(如以GPL公共许可证发布的软件),而且有很多不错的软件供我们选择。
集中用户管理:
很多软件都有用户管理功能,并将用户信息储存在自己的数据库里面。
所以每个用户在每个功能模块里必须都拥有一个注册用户名和密码,这样才能获得全部的功能。
可见,这个对用户自己或网站管理者都是一个很大的麻烦。
为了解决这个问题,必须在每个软件当中改动用户管理部分的代码,将他们统一归入同一个用户数据库进行管理。
既方便了用户又简化管理。
这样做的一个前提是:
使用开放源代码软件(OpenSourceSoft,即OSS---开源软件)。
视频和音频服务:
(这其中也包括直播的电视和广播节目)在一个局域网或校园网,以及城域网环境当中,由于能够提供相对较高的带宽,所以为提供视音频服务扫清了最大障碍。
音频的带宽较窄,处理也相对简单。
通过像HTTP这些很通用的协议就可以传送这些流媒体文件(实际上应该是IE自动选择某种协议),我们只要把这些文件的URL知道就可以了,浏览器可以自动选择合适的客户端播放软件。
下面再介绍几个很常用的软件:
①RealSystem,这是由RealNetworks公司(Inc.)出品的一个著名软件。
用来在网络上传送RM格式的视音频流文件。
在目前窄带网络上非常的为人熟知。
由于采用专门的传输协议,所以在压缩比率很高的情况下亦能够保持一个(勉强)可以接受的图象质量和不错的音频质量。
RealSystem有三个方面的软件组成:
内容制作工具(RealProducer)、服务器端软件(RealServer)、客户端软件(RealPlayer)。
这个软件在WinNT和Linux下都有各自的版本。
②IPTV,IP/TV系统是Cisco公司的产品,支持的视频格式包括标准的avi,
MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4和H.261,可以给网络用户提供电影效果的数字视频。
可用于电视节目转播,视频点播(VideoonDemand),基于计算机的培训,远程教学,过程监控等。
IP/TV系统有三个部分组成:
1)IP/TV 播放器,安装于网络用户的机器上,相当于家里的电视机。
2)节目管理服务器:
组织编排节目3)IP/TV服务器:
包括存放节目的文件服务器,实时捕捉音、视频信号的服务器等,由节目管理服务器控制。
IPTV系统适用于各行各业的网络视频应用,最吸引人的就是“网络电视”概念的实现。
③Windows2000的windowsmedia服务WindowsMedia服务使您能够通过各类网络传送流式化多媒体内容。
同时,它也提供广播和电视节目、幻灯片演示、文件传送、电影和多媒体放映等。
WindowsMedia服务能够用ASF、.wma、.MP3和.wav格式向大量客户端提供多媒体内容。
由于流的使用,每个客户端在经过网络接收内容的同时即可欣赏而不需首先下载该内容。
流大大减少了客户端上的等待时间和存储需求,同时它也允许无限长度的演示以及实况转播。
WindowsMedia服务使用“单播”和“多播”两种方式向客户端发布数据流。
工作站服务器的任务是单一而既定的。
除非像WinNT那样的系统,既具有服务器功能同时也是一种为人所熟知的视窗操作系统,即也是不错的工作站。
一般来说服务器和工作站是分立的,这样有助于保证服务器的安全稳定运行,以及开发与管理工作的高效率。
在工作站上我们可以进行像CGI程序、服务器端脚本和HTML文档的开发以及日常的更新维护等工作。
一个WEB站点的功能强大与否,功能的多寡与其上的CGI或其他(如ASP、PHP)脚本以及HTML等有着非常大的关系。
而这些东西的开发和维护完全可以脱离服务器而且也最好脱离服务器。
文件管理利用Samba可以非常方便地通过Windows维护Linux服务器上日益庞大的文件系统;通过对Samba服务器提供的Web服务器上的共享Web目录、甚至FTP目录等进行直接操作,就跟NT服务器或本地上一样,相当方便。
从上图中我们看到的域名为“Red_Samba”,实际上是一个工作组的名称,因为目前Samba还不能提供类似于WindowsNT主域控制器的功能,即不能够完全代替WindowsNT。
不过我们很难看得出这个与WindowsNT没什么两样的网上邻居内容,竟是由一个Linux下的Samba服务器提供的。
这样我们既拥用了高效稳定的linux,同时又享受Windows带给我们的方便易用。
二、实现教学功能
要让一个网站发挥教学功能,要做哪些事情呢?
第一,移植(Transplantation)。
即对教学内容进行信息化,使之具有能够为计算机接受并为网络传送的形式。
待处理的对象包括:
课本、参考书、挂图和模型;录象带、各种光盘;广播电视频道等等。
第二,媒体(Media)。
多种媒体必须能够有效发挥作用,其表现形式有:
超文本框架中的多媒体;课件(CourseWare),有两种形式①直接下载的课件,如Flash动画、程序等②课件点播;直播广播电视节目。
总而言之,所有这些都以超文本+多媒体计算机,即超媒体的形式出现。
第三,模块(Module)。
从系统的角度来看,为便于系统的管理维护和开发,我们要尽量将软件模块化的组织起来,模块化能大大提高系统的可管理性和可维护性,也就是它使得整个教学系统成为一个真正清晰明了的有机体系。
从而也引起教学功能的模块化。
从教育资源信息化之后的主要形式来看,信息资源也必须集中、模块化的来管理。
而采用统一的数据库就是信息集中、模块化管理的核心。
第四,集成(Integration)。
一个网站是一个复杂的东西,没有一套现成、完整的东西让我们直接使用。
大多数情况下需要使用许许多多单个的软件来定制,如果这一个个单个的软件之间又很缺乏密切的联系和配合,还得进行改造,使之成为一个完整体系的有机组成部分,这就是集成。
比如在网站上安装了一个webmail软件,但它有自己的一套用户管理方法,不能和系统当中其他的管理部分融合在一起,就给我们的管理带来了许多不便。
所以要想办法将它集成到整体当中。
第五,用户界面(Interface)。
经过系统的重新加工整合,文本、图片、声音和视频等基本形式的素材,以HTML、视音频流和课件等形式向客户端传送,并可以进行双向的交互。
其中文本、图片和递交的表单都可以直接放在HTML页面里,而声音和视频虽可在HTML里做链接,但不能直接在HTML里表达。
他们通过其他途径传送,有很多种客户端和服务器端的软件用来做这项工作(这一点前面已经有所介绍了)。
而且随着远程教学技术的飞速发展,出现了许多COD(CourseOnDemand课件点播)软件,使多种媒体素材更加有机的结合在一起,从而能够进行更加灵活有效的教学,产生良好的教学效果
三、基本的教学模式
概括起来,网络化的教学有其鲜明的特点:
以超文本为框架结构来组织多媒体信息;信息传递遍及Internet范围的广阔空间;“信息平等”条件下学习者掌握着高度的自主权;为个别化的学习活动提供了完善的平台;特别容易形成协同协作的合作学习关系;具有基于计算机和网络的强大管理系统;脱离现实物理时空限制的虚拟学习环境。
基于网络的学习是传统学习渠道之外的一种新手段,但不是主要手段。
我们最近也看到这样一些报道:
××网络学院学员不安心于网络课堂。
。
。
这只说明一种情况,那就是指望单纯依靠某一种技术手段以完全取代传统的教学方式,哪怕是用先进的科技手段,也是不切实际的。
下面谈谈网络化学习过程当中的几种教学模式。
我们重点从下面系统实现的原理来分析。
目前的网络,尤其是Internet,都是基于Server/Client方式的,这样可以划分为以下四种情况
(一)机人静态单向模式
这里实际上提供传统WEB页面信息浏览以及视音频流媒体点播等,它们在服务器端也是以HTML文件和视音频文件等形式存在的,除非去人为的改动它,否则它是不会改变的,而且方向总是服务器客户端,所以叫做静态服务。
(二)人机人动态单向式模式
如实时的网络视音频广播,教师通过摄录象设备通过网络传送实时的声音和影像等信息,同时有很多客户端接收,但客户端只负责接收和观看。
(三)人机静态交互模式
这是最常见的一种信息随机生成形式,通过服务器端的CGI或脚本结合数据库系统给客户端提供动态生成的HTML信息,可以根据不同的查询要求生成关于特定内容的HTML页面。
这种信息提供方式更灵活但也更复杂,如果考虑目前大多数网站提供信息服务的方式,这是自动提供信息服务的一种基本形式。
(四)人机人动态交互模式
由于它能提供多种形式的直接、实时的在线交流手段。
所以教师和学生才能在不见面的情况下较好地完成整个教学环节当中最薄弱的部分---个别化的指导和答疑。
在网络带宽足够的情况下,是一种最好的教学模式。
但问题也不少,首先我们说到网络带宽要足够;而另一方面对客户端的软硬件要求也相对提高。
这样的例子实际是很多的,比如我们经常用的IRC
(InternetRelayChat),ICQ,IP电话,可实现PC-PC的通话和集体通话。
而且现在已经有许多可以进行视频会议的软件,通过网络来传递实时的视音频信息。
这些都为全面的双向交流提供了很好的条件。
(其中人↔机交互当中的机主要指的是计算机网络,包括服务器,客户端等,和单纯的计算机是有区别的;而人指的是网络用户,即学习者和教学人员,以及网络管理人员等):
从学习过程的节奏和步调来看,传统的课堂学习中信息交流的形态主要是同步的,而课后学习过程中信息交流形态以异步为主。
依据这个前提,再结合网络自身的特性。
还可以将基于网络的学习归结为同步式和异步式两种。
(一)同步式同步式学习的特点是教学双方都同时在线,且都具有实时交互的能力。
由于信
息传递是双向的,所以对网络带宽要求较高,尤其是在使用视音频媒体时更是如此。
常见的形式是使用网络(视频)会议,电子白板等。
例如,网络视频会议系统一般是教师在配有摄像机、话筒、电子白板、投影仪的授课教室中讲课;学生在配有同样设备的远程学习教室中聆听教师的授课;而且很重要的一点是可双向交互。
(二)异步式异步式的学习不受时间限制(因为是课后学习),由于学习者具有很大的自主性,可以由自己组织管理学习活动,是一种个别化的学习过程。
这种方式不要求所有参与者都同时在线,也不一定在固定场所,所以对网络带宽要求相对较同步式低。
而且这种方式更多的则重于使用传统的INTERNET服务,比如将教学要求、教学内容、以及教学评测等教学材料以网页形式组织,电子邮件和论坛方式答疑与小组讨论,视频(课件)点播等。
以上通过三个部分的讨论:
教育信息资源中心的基础建设,教学功能的实现以及基于网络的学习模式,从应用的底层到高层,讲述了比较关键的一些问题。
意图从整体上对教学网站的建设这样一个复杂的过程有个明确的认识,并进而从技术角度明确能够实现的一些模式。
参考资料
GNUGeneralPublicLicense(http:
//www.gnu.org/copyleft/gpl.html)
《教育信息化与教育改革》,祝智庭,
《基于WEB的远程教育学习环境》,许晓非等,《小型微型计算机系统》,第二十卷,第九期,1999年9月
《计算机辅助教育》,何克抗,高等教育出版社,1997年7月第一版
《NTServer4.0(中文版)指南》,戴有炜等,清华大学出版社,1997年8月第一版
《LINUX网络应用技术》,张福银等,机械工业出版社,1999年5月第一版
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