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1、实时双向交互式远程教学系统的设计与实现摘要：远程教学是网络教育的重要组成部份，实时双向交互式远 程教学系统能为远程教育提供一个符合信息化教育规律的真正高效的 现代化教学手腕。文章论述了系统设计的理论依据，对该系统进行了 设计和实现。关键词：远程教学；系统；设计一、引言传统的教学模式在目前的教育教学体系中仍然占据着重要的地 位，但其仍存在着一些局限性。远程教育利用网络技术实现教学方式 在空间层面上的跨地域性，能够利用网络进行实时交互，更能够通过 把优秀的教育资源置于网络效劳器上，达到资源共享。远程教育是网 络教育的重要组成部份，所谓实时双向交互式远程教学，确实是利用 运算机网络通信技术和多媒体技
2、术，以网络作为载体，进行教学工作, 克服地理区域和时刻上的限制，使任何地址的用户都能够通过网络进 行学习，使师生两边能进行实时的、双向交互的教与学的活动。二、系统设计的理论依据（一）设计的理论基础随着Internet技术的普及，远程教育正经历由“远”到“近”的 转变进程。尽管物理距离仍然存在，但是学生之间的实际学习“空间” 更近了。网络教学能够传统教室里取得更好的交互性，不仅如此， Internet和WWW的应用和推行，还使得远程教育从行为注意学习理论 慢慢向建构注意学习理论转变。由皮亚杰（）提出的建构主义 （Constructivism）学习理论以为：知识不是通过教师教授取得，而 是学习者在
3、必然的情境即社会文化背景下，借助他人的帮忙，利用必 要的学习资料，通过意义建构的方式而取得。通过Internet进行远程教学，在教学上不受时刻和地址的限制， 教师和学生能够在适合自己的时刻、地址上网，能够提供给教师与学 生之间、学生与学生之间通过网络进行实时的交互。因此，基于 Internet的远程教学更能为学习者提供一个建构主义的学习环境，充 分表现学生的初创精神，学生有更多的机遇在不同的情境下去运用他 们所学的知识，而且学生能依照自身行动的反馈信息来形成对客观事 物的熟悉和解决实际问题的方案。（二）系统的设计原那么系统的设计目标是在最大程度上知足实时双向交互式远程教学活 动的需要，在Int
4、ernet上实现教学活动的各个环节。系统的大体设计 原那么有：交互性、开放性、有效性、可扩展性、平安性等。远程教学的方式是多样化的，信息的交流具有实时性和异步性， 比如能够利用流媒体技术把事前录制好的课堂教学视音频信息或事前 制作好的多媒体教材.，通过网络供学生随时点播学习，这是远程教学 方式的异步性表现。远程教学的重点在于教学活动的实时互动性上， 而双向实时交互式又是当前采纳的先进方式，如数字化的会议电视或 视频会议技术，利用视音频交互、文字交互、白板及图片图形等共享, 能够让参与到远程教学的师生就像传统的课堂上那样进行实时的互动 交流，这也比利用BBS、E-mail、留言板要便利得多。系统
5、既要依照国内的网络环境适用不同的带宽，同时也要适应国 内信息化教育的整体水平。远程教学系统在结合网络教室中有效的、 优秀的功能基础上，应增加大量易操作、有效的功能，犹如步阅读课 件、网页功能等。系统既要考虑信息资源的充分共享，更应注意信息 的爱惜和隔离，如系统平安机制、数据存取的权限操纵等。三、系统功能设计要形成基于Internet实时双向交互式远程教学系统，学生和教师 拥有一台运算机即能够通过软件进行远距离教学活动，实现实时互动。 系统的功能要紧分为课件教学功能和交互教学功能。（一）课件教学功能一、课件列表。教师可将所需的图片、各类office文档、网页课 件等多媒体资源装入课件列表，在上课
6、时实现主控式的同步阅读。二、课件同步。系统能将课件自动紧缩上传效劳器，教师和学生 能够同步以网页的方式阅读。另外，系统也能够让学生自动下载课件 到本地，教师与学生同步阅读时，直接打开本地文件，不用访问，如 此能够提高课件访问速度，节省网络带宽。3、录制播放。教师和学生都能依照自己的需要进行现场课程制作, 教师端还支持已录制的课件再次广播。教师能够许诺或禁止学生录制 课件。（二）交互教学功能在如此的系统中，学生能够进行学习、考试、讨论等，学生和教 师之间能够传输图像、文字、图形、声音等各类信息。系统的要紧功 能包括：视音频交互、文字交互、白板交互、文件交互等。一、视音频交互系统。本系统的用户截面
7、最多能够同时显示八路 视频端，用户能够依照自己的需要随时对需要显示的界面进行切换； 教师能够将讲课内容及教学情景实时的传送到网络教室中去，或也能 够播放某个学生的视频；在教师广播自己视频时，也能够监视某个学 生的视频。教师能把自己的声音广播出去，同时能够许诺某个学生说 话，或同时许诺两个学生广播声音；在系统没有开启语音广播时，教 师、学生之间能够私聊，能够一对一，也能够一对多。教师端有学生 举手状态的显示框，教师能够选择举手的学生并许诺发言。学生在被 许诺发言时，系统会弹出一个对话框，提示学生发言。二、文字交互系统。在文字讨论区，教师能够与全部学生，也能 够与某个学生进行文字交流，教师一旦在人
8、员列表当选定对一个人发 送信息时，进行一对一的交流，其他教师成员那么看不到。文字交互 系统中还有关于教师操作信息的系统提示和公告等，如教师许诺某人 发言，录制课件等。另外，系统还有词典过滤功能，能够过滤那些显现的不文明用语。3、白板交互系统。教师和学生能够同时在白板上作图、写字、编 辑或粘贴现有的图形和图片等。教师能够对白板的利用权限进行操纵, 许诺或禁止其他人利用白板，选择是不是显示白板上的对象的创建者, 还能够对白板上所创建对象的颜色、字体等属性进行设置。木系统目 前支持十页白板，可依照需要加以扩充。4、文件共享系统。本系统的文件共享系统是基于效劳器的FTP效劳器的基础之上，各个 用户端连
9、接上效劳器时，教师批准了文件共享后，FTP效劳器中的FTP 文件夹中的各类资源就显示在文件的共享区域内，供参加网络教学的 学生上传或下载。四、系统结构设计本网络课堂教学系统采纳客户机/效劳器结构，使客户端具有相当 的稳固性和易操作性。实现匚具采纳Microsoft公司的Visual C+, Visual C+是一种超级完善和全面的程序集成开发环境，它采纳面向 对象的程序设计方式，在多媒体图形处置方面功能壮大。Visual C+ 的核心是Microsoft大体类库(MFC),它一方面用类封装了 Windows API,另一方面利用称为“消息映射”的机制把Windows消息和命令传 递到窗口、文档
10、、视图及其对象，MFC能成功的把面向对象和事件驱 动编程联系起来。在对参与系统的用户的用户名及密码信息的操纵是 通过与XML (Extensible Markup Language)文档中的数据的交互来实现的。远程交互式教学系统要紧由多媒体讲课室、多媒体听课室、多点 操纵器、信道(传输网络)及操纵治理软件组成，大体结构如图1所 示。教师在讲课室通过电子白板、视音频设备、传输网络将讲课内容 及教学情景实时传送到远端听课室，同时学生能够在远端听课室现场 回答教师提出的问题或向教师提出疑问，教师在讲课室能够看到和听 到听课室的全貌，还能够看到发问、回答下列问题的学生的表情和动 作，并和学生进行现场交
11、流，能够取得比较好的教学成效，尤其是那 些需要学生参与的课程，比如外语教学。讲课室和听课室也即课堂终端包括教师端和学生端，要紧功能包 括：视音频信息的搜集、传输、显示输出，数字信号的紧缩编码和解 码，最后将符合国际标准的紧缩码流经线路接口传送到信道，或从信 道上将标准紧缩码流经线路接口送到终端中。在课堂终端还能够进行 文字、文件、图片信息等输入输出操作。目前，运算机硬件设备大体 上能够知足系统的要求，在教师端，对运算机设备、视音频搜集设备 的要求相对要高些，如尽可能采纳较高像素的摄像头等搜集设备。多点操纵器(Multipoint Control Unit, MCU)是一种桥接设备, 是网络课堂
12、教学系统中的关键部份，它的要紧作用是对视频、音频、 数据信号等数据流进行切换。五、系统界而设计及系统实现系统的用户界面设计直观，具有良好的操作性，包括文字、图标、 图形、色彩和其他视觉方面的设计。屏幕的界面设计考虑到学习者的 视觉心理特点，突出整体，具有统一的界面风格。同时注重了界面内 容的交互性和可操纵性，和教学内容超级连接的有序性。界而区域工 包括五大操纵板块：视频显示区、电子白板、课堂成员列表、文件共 享区域、文字交互。用户能够依照自己的需要对各板块自由拖动、改 变大小，移动板块改变其在界面中的相对位置，选择或隐藏板块等。远程多媒体实时交互教学系统，通过紧缩教师教学现场的视频、 音频流结
13、合同步阅读课件命令，形成教学资源流，利用网络实时传送 到远端学生的电脑上，学生能够及时通过举手提问、共享教师端程序、 文字交流等方式实现远程互动教学。本系统可运行在Internet、 Intranet.卫星网、校园网、局域网，提供文字、音视频、课件、电 子白板、互动广播教学的平台，并在虚拟现实中的教室打破时空限制, 让异地师生通过音视频实时交互，犹如置身于同一课堂当中。六、终止语随着Internet的普及和在教育领域中的应用，Internet将会在 远程教育中发挥庞大的作用。基于Internet的远程教育，实现了全世 界信息资源的共享，使教育和科技慢慢走向国际化和全世界化，这正 是远程教育进展
14、的方向和追求的目标。固然远程网络教学需要大量利 用各类多媒体信息，而目前视频多媒体的传输受网络传输速度的阻碍 较大，成了网络教学的瓶颈，尤其是如何实现异地交互式教学是需要 解决的关键问题。同时，目前网络平安也是制约Internet进展的一个 因素，如何保证信息的平安，如何做好平安保障，一样也是需要解决 的关键问题。参考文献：一、李玉海.电子商务网络建设M.华中师范大学出版社,2002.二、陈信年,朱贻盛,龚丽等.第三代远程教育系统的研究和设计 J.运算机工程,2003(11).3、王基一.对基于网络的远程教育课程设计的熟悉J.开放教育 研究,2000 (6).4、蒋冬梅,张卫红.基于建构主义的Internet远程教育浅析J. 东北电力学院学报,2002 (12).五、殷培红,张小亚,李芒.网络环境下问题解决学习的课堂教学设 计的实践研究J.中国远程教育,2001(178).