第5章网络教育应用的多种形式.ppt

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1、第5章 网络教学与学习环境应用的多种形式, 本章学习目标：,1了解校园网在信息资源、教学/学习活动、学校管 理信息化和校园通信方面的典型应用； 2了解城域教育网在地区教育活动中的作用，与校园网在服务功能上的主要区别； 3了解中国教育和科研计算机网发展建设概况，了解计算机网络、卫星广播电视网络在远程教育系统工程中的应用；,5.1校园网,5.1.1校园网的基础设施建设 校园网络是指在校园范围内，将计算机以相互共享资源的方式连接起来，同时进行教学、管理和信息服务等功能的计算机系统的集合。 大学校园网工程的一般特点：规模较大，网络节点通常有几千个；校园主干网覆盖范围大，主干带宽要求高；子网分割较多，且

2、各子网的独立性较强；采用接入中国教育和科研计算机网的方式连入Internet.一般采用两到三个中心节点的星型拓扑结构。 中小学校园网规模较小，网络节点通常几百个，大多采用单个中心交换节点的星型拓扑结构。 例子：北大校园网 陈经纶中学校园网,5.1校园网,5.1.1校园网的基础设施建设 校园网首先是一个多功能的信息系统，该系统分为7个大的部分。,校园内联网功能空间模型,5.1校园网,5.1.2校园网的基本应用 校园网作为一种在学校教育中应用的局域网，其教育应用系统的建设应该以学校教育与管理工作的需要为目的，概括起来有四大应用： 校园网是为学生的学习服务的 ，它既是学习资源的提供者也是学生与他人交

3、流的工具； 校园网是为教师的教学和科研服务的，如提供教学资源、辅助教师备课、支持课堂教学活动等； 校园网是为学校管理服务的，如教务信息管理、人事信息管理等； 校园网是沟通学校与外界的窗口，利用它既可以从校外获得各种信息，也可以向外发布信息。,5.1校园网,5.1.2校园网的基本应用 可以把校园网的服务抽象成为四大部分，每一个部分作为一个子系统，构成校园网基本系统框架。 信息资源服务 （一）校园网教学资源库 （二）数字化图书馆,5.1校园网,5.1.2校园网的基本应用 校园网的教学应用 多媒体网络教室 多媒体网络教室是计算机技术、网络技术、多媒体技术和现代教学方法相结合的产物，能为学校提供一个集

4、计算机教室、语音室、视听室、报告厅等功能于一身的多媒体网络教学环境，为教学提供丰富的多媒体内容，有利于学习的保持并能促进教学过程中教师 和学生的及时沟通交流。 功能：多媒体广播和转播的教学功能；学习活动监视活动；单独对讲功能；分组讨论发言功能；电子举手功能；电子教鞭功能；遥控辅导功能；发布消息功能；文件传输功能；远地命令功能；虚拟网络教室功能,5.1校园网,校园网的教学应用 多媒体辅助备课系统 为教师提供一个帮助其利用网络资源和各种备课工具进行多媒体备课系统进行课程设计与开发的环境，这就需要有相关的硬件设施和多媒体辅助备课软件的支持。 功能：为教师提供丰富的教育教学资源，并能够帮助教师使用现代

5、教育技术手段进行电子教案或课件的设计制作与发布，由资料查找、备课资料管理、备课制作、备课成品发布几个模块构成。,5.1校园网,校园网的教学应用 考试与作业系统 网络考试与作业系统的体系结构大多采用浏览器/服务器(B/S)模式和三层体系结构，即包括数据库系统、应用服务器、客户浏览器三部分。 功能：试题库及其管理维护功能，为考试和作业练习活动提供试题资源；网络考试功能，涉及学校进行考试活动的一系列流程，包括考试组卷、联机考试、联机阅卷、考试结果查询等功能；作业与自测练习功能。,5.1校园网,校园网管理应用 管理办公子网的硬件环境 学校管理信息系统 教务管理子系统； 学生管理子系统； 教师/职工管理

6、(人事管理)子系统； 行政管理子系统； 信息综合处理； 其他事务管理 校园网的信息交流服务,5.1校园网,5.1.3校园网的7大子系统 从计算机对于各个子系统的可能支持功能来定义教育网络系统的功能空间: 一.教学系统 这里只考虑在学校中以班级教学体制为基础的情况下计算机发挥的作用,有以下方面 (1)教师工作绩效支持,用来提高教师的工作效率与效果; (2)多媒体课堂教学,在普通教室中通过互联网计算机调用电子讲稿,进行教师主导的教学形式和运行教学模拟程序作课堂演示;或者利用多媒体创设启发性学习情景,支持以学生为主体的知识建构;,5.1校园网,5.1.3校园网的7大子系统 (3)个别化CAI,为学生

7、提供个别辅导、练习、和补习以及提供扩展的或加深的学习材料; (4)计算机化测试,包括计算机出题、组卷、判别、评分与分析; (5)计算机管理教学,由计算机提供诊断性测试,分配学习任务,进行学习剖析与提供分析报告; (6)学生作业工具,允许学生借助计算机完成课内课外作业,对协作类作业尤为有益; (7)计算机教育,让学生学习计算机文化和掌握信息技能。,5.1校园网,5.1.3校园网的7大子系统 二.管理系统 利用计算机支持行政信息和事物管理,旨在提高教育管理的水平 (1)工作指挥; (2)教育质量管理与决策支持,进行素质教育指标的连续化动态测评和提供决策支持; (3)教务管理; (4)人事管理; (

8、5)总务管理;,5.1校园网,5.1.3校园网的7大子系统 三.信息资源系统 计算机化资源管理可以大大提高信息资源利用率,实现资源共享,从而也具有经济意义 (1)图书采编与流通管理; (2)电子阅览与情报检索; (3)教学资料库,包括教学研究和备课用的学科数据库,优秀教案和教学实录; (4)学习资料库,包括学生进行个别化学习的课件、优秀作业库、课程辅助资料等;,5.1校园网,5.1.3校园网的7大子系统 四.课外教育系统 利用计算机支持丰富多彩的课外活动,以求发展学生个性、培养高雅情趣、增强智力与锻炼技能 (1)科技活动,可以利用计算机构造微型世界,支持某些创造性、探索性的科技活动; (2)智

9、力游艺,利用计算机游戏程序训练学生的智力技能和运动技能; (3)艺术创作,利用作图软件进行绘画、制作动画等,利用作曲软件创作体现个性的乐曲; (4)网上写作,让学生制作个人网页,充分展现个性和锻炼写作技能;,5.1校园网,5.1.3校园网的7大子系统 五.家庭教育系统 利用联网可将学校教育延伸到学生的家庭之中 (1)家庭作业; (2)家庭辅导; (3)家长联系与咨询; (4)网上家庭文化; (5)网上家长学校; (6)家长智力资源开发;,5.1校园网,5.1.3校园网的7大子系统 六.社会教育系统 将校内空间与校外空间连为一体,使校内教育与校外教育密切结合 (1)连接校外资源; (2)远程合作

10、学习,学生与外校同学进行合作学习与交流学习经验; (3)网上校园文化; (4)远程教学交流; (5)聘请联网专家,可以通过网络聘请国内外教育专家和知名人士为学校教育决策提供咨询,为青年教师提供指导,为学生开辟第二课堂等;,5.1校园网,5.1.3校园网的7大子系统 七.通讯系统 作为其它子系统的支持结构 (1)无纸化办公,学校与上级部门实现电子化文件交换,校内能高效地传达工作指令; (2)师生联系,利用电子邮件等支持师生间联系,不受时空限制; (3)对外联络,实现对外宣传与交流电子化,既快速又经济;,5.1校园网,1. 锐捷网络举办的 “经典100工程-校园网方案设计大赛”，让关注中国教育行业

11、网络建设发展的个人和单位加入到教育信息化建设的队伍之中。大赛比赛项目设高校校园网解决方案、普教城域网解决方案、校园网安全应用解决方案、高校网络实验室解决方案、高校数字图书馆解决方案和高校学生宿舍网解决方案。,有关校园网的活动和案例,2.基于校园网的多媒体教室集群管理系统,系统结构,控制原理,5.1校园网,3.基于WindowMedia应用框架的校园网视频点播系统,有关校园网的活动,5.1校园网,5.1.4虚拟教室 虚拟教室使指在计算机网络的基础上利用多媒体技术构筑成的教与学的环境,与传统的教室不同,是以计算机网络为媒介由一套软件构成的群体通讯系统。其特点: (1)作用面广 (2)经济性 (3)

12、高质量教学 (4)地域不限性 (5)方便性 (6)灵活性 (7)高效性 (8)自动化的教学管理,5.1校园网,5.1.4虚拟教室 虚拟教室的信息资源可以分为内部资源和外部资源。内部资源指虚拟教室所提供的课程资料如超媒体课件等,而外部资源指教师指定的或学生自由探索到的与课程有关的Internet上的信息。,虚拟教室构成的学习环境,5.1校园网,5.1.5虚拟教室系统构成 虚拟教室的系统构成根据其功能可以分为三个部分:使用者部件、控制中心和资源库。,虚拟教室功能模型,5.1校园网,5.1.5虚拟教室系统构成 资源库是由教学信息、管理信息和支持信息构成的。 教学信息包括教学内容和记录内容两大类。教学

13、内容用来记录教室预先准备的教学材料,有媒体素材、案例、题库、网络课件和网络课程。 媒体素材可以分为五大类:文本素材、图形类素材、音频类素材、视频类素材、动画类素材。 案例是指有现实意义和教学意义的代表性事件或现象。 课件是对一个或几个知识点实施相对完整教学的辅助教学软件。 题库是按照一定的教育测量理论,在计算机系统中实现的某个学科题目的集合。,5.1校园网,5.1.5虚拟教室系统构成 资源库是由教学信息、管理信息和支持信息构成的。 管理信息包括教师信息与学生信息及课程概况。 支持信息是用来对学生的自学过程进行支持的信息,是控制中心的支持机制所需访问的信息。 控制中心是虚拟教室的核心部件,包括管

14、理模块和教学模块。 管理模块包括注册血管理系统和课程资料管理系统。,虚拟教室管理模块功能模型图,5.1校园网,5.1.5虚拟教室系统构成 教学模块包括同步教学模块和异步教学模块。 同步教学模块通过实时的通讯工具实现实时的教学活动,使教师在某个地方上课时,学生可以在异地的教室中通过网络听课。网络化的实现实时音频视频交流的通讯工具最典型的时桌面视频会议系统。 异步教学模块是指教与学两个过程不同时进行,即非实时的的教学过程。在这个模块中“教“的系统主要指教学资源的编制系统。“学“的系统包括自学子系统、讨论子系统、虚拟实验子系统、作业完成子系统、作业评阅子系统和学习记录查询子系统。 在自适应性学习系统

15、中,重要的是需要一个智能导学系统。,5.1校园网,5.1.5虚拟教室系统构成 教学模块包括同步教学模块和异步教学模块。 异步教学模块功能模型图,5.2地区/城域教育网,5.2.1地区/城域教育网的硬件结构 地区/城域教育网：是通过宽带骨干网连接教育部门内部和校园网的城市/地区内的数据传输网络，它以网络技术为依托，以各种信息设施为支持，以教育软件和资源为基础，以实现现代化教育和管理为目的，为区域教育提供全方位应用服务的信息化环境。 目前地区/城域教育网一般是在地区教育行政部门的直接领导下，依托本地区的物理网络而建设的辐射全地区的教育信息网络,5.2地区/城域教育网,从硬件体系结构上看,城域教育网

16、由五个部分有机组成,其主体与核心是教育信息网络中心，是城域教育网的网络管理中心、管理信息中心、教育资源中心和远程教育中心; 城域教育网的基本节点是校园网络;城域教育网的两个外围层次,一个是家庭上网,另外一个是社会资源服务机构。 一个地区性教育信息网络的建设应该从两个层次着手,一个层次是地区性教育信息中心的建设,第二个层次设计各级各类学校校园网络的建设。,5.2地区/城域教育网,5.2.2地区/城域教育网的应用 地区/城域教育网可以在全区范围内实施网络行政管理、网络教学、教学资源共享以及教育信息服务,为本地区提供一个教育行政和网络教育教学的软硬件的环境。 四个方面的服务： 为教育管理人员服务 为

17、教育人员服务 为学生服务 为家长服务,。,5.2地区/城域教育网,1.地区/城域教育网的教育资源建设 基于地区/城域教育网的数字图书馆 以数字形式存储和处理信息，以供网络查询和传播的一个大型信息资源系统，是地区/城域教育网资源建设的重要内容。 地区/城域教育网的教学资源库 2.地区/城域教育网教育管理信息系统的建设 管理办公自动化；行政管理；人事管理；学生管理；教科研信息管理；教育通信录管理；数据报表功能模块 3.教育管理信息系统互操作 互操作,即让各个教育部门所使用的不同教育管理软件之间能够交换和使用彼此的信息,从而使学校之间、学校与教育管理部门之间能够通过地区/城域教育网实现数据的共享、交

18、换与更新。,5.2地区/城域教育网,5.2.2地区/城域教育网的应用 美国的学校互操作框架SIF就是类似的规范,它的目标是使中小学校管理方面的各种应用程序能够互相操作,并能够交换教育环境内的多种数据。 参照美国的SIF解决问题的思路,教育部教育信息化技术标准委员会发布了我国的教育管理信息系统互操作规范(EMIF),凡是遵循该规范开发和修改的产品,都可以成为EMIF框架的一部分,EMIF框架内的软件之间可以方便地进行数据共享与系统互操作。,5.2地区/城域教育网,5.2.2地区/城域教育网的应用 4.城域教育网信息交流系统的建设 (1)教育信息发布 (2)虚拟教育社区 家长访问区和虚拟个人空间

19、家长访问区：是家长之间以及家长与学校进行相互沟通的平台，家长们可以在此了解到很多关于家庭教育方面的知识，也可以在上面发表文章，交流家庭教育方面遇到的问题或经验。 所谓虚拟个人空间,就使在网络上为用户提供一个存储空间 及其相关服务,使用户在此空间里,可以根据自己的需要来构筑有自己特色的学习/工作环境,并可以为其他用户设置某些共享权限。,5.2地区/城域教育网,5.2.2地区/城域教育网的应用 香港的“网上教学资源库“ 这是由香港教育署与学校、大专院校和香港电脑教育学会协作制成的“资讯科技进校园“资源套件。其中的“网上教学资源库“(http:/www.ed.gov.hk)是一个专为教育设计的网站,

20、 它包含了内容丰富、形式多样的教学资源。这个网站整理了各个学科的教学资料,供教师下载作教学之用。 中国中小学教育教学网“教育教学信息资源库“ 由教育部主办的“中国教育科研网“已初具规模,连接了几百所高校,已成为高等院校教育科研的重要基础设施。 “中国中小学教育教学网“ 包括一个国家级的教育教学信息资源库,可以为全国的中小学服务,尤其是为边远地区的中小学服务;各省均有一至两个省级教育教学信息资源库,约50个,主要提供地方教育资源信息服务。,5.2地区/城域教育网,5.2.2地区/城域教育网的应用 “中国中小学教育教学网“属于开放性、普及性和教研性的教育教学信息服务型网络,各级教育教学信息资源库属

21、于分布式结构,它们相对独立,相互之间通过链接方式实现信息资源的共享。 实例:上海闸北区中小学教育信息网的信息资源库中的300万字的物理教学资源库,5.3国家教育网,5.3.1中国教育和科研计算机网简介 中国教育和科研计算机网(china Education and Research Network,CERNET)是由国家投资建设,教育部负责管理,清华大学等高校承担建设和管理运行的全国性学术计算机互联网络,主要面向教育和科研单位。 CERNET分四级管理： 全国网络中心；地区网络中心和地区主干结点；省教育科研网；校园网 全国网络中心设在清华大学；地区网络中心和地区主结点非别设在清华大学、北京大学

22、、北京邮电大学、上海交通大学、西安交通大学、华中科技大学、华南理工大学、电子科技大学、东南大学、东北大学等10所高校；省级结点设在36个城市的38所大学,5.3国家教育网,CERNET网络结构示意图,CERNET建成了总容量达800GB的全世界主要大学和著名国际学术组织的10个信息资源镜像系统和12个重点学科的信息资源镜像系统，以及一批国内知名的学术网站。 还建成了系统容量150万页的中英文检索系统和涵盖100万个文件的文件检索系统。,5.3国家教育网,5.3.2基于CERNET和卫星电视教育网的现代远程教育 现代远程教育以成为国际教育发展的共同趋势,目前世界上已有100多个国家和地区开展了远

23、程教育。我国在教育部的计划中,“现代远程教育工程”是六大工程之一。目的是要建立计算机网、卫星电视网、电信网组合、“天网”与“地网”协调的现代远程教育信息传输系统。 现代远程教育系统由多个功能不同的子系统构成：教师授课子系统、学生自主学习系统、辅导答疑系统、作业与考试系统以及教学教务管理系统,5.3国家教育网,教师授课系统： 一种是采用实时的视频会议系统进行点到多点的双向教学信息传输,使身处异地的教师和学生如同在同一个教室一样,其传输媒介主要使基于电信公网的光纤和电缆。 另一种是采用数字电视广播的方式完成教学信息的单向传输,并利用CERNET/Internet解决教学过程的反馈和控制。,5.3国

24、家教育网,自主学习系统：学生利用远程教育系统中的教育资源进行自主学习的一种方式，其方式通常是由教师或专业人员将教学内容精心制作为多媒体课件，然后放在专门的服务器上，学生可以随时随地通过网络来访问这些课件资源以实现自主学习的目的。 答疑系统：针对师生分离的问题，解决学生的疑问，实现学生与教师之间、学生与学生之间的讨论交流。 作业与考试系统：负责学生作业的布置、提交和批改以及学习效果的测试。 教学教务管理系统：对学生的注册、课程设置等进行综合管理，并对学生的学习活动进行跟踪检查。,5.3国家教育网,三大基础技术系统: 基于视频会议的远程实时授课系统 ： 主要由终端设备、传输网络和多点控制单元等组成

25、,具有实时性好、交互性强的特点,在远程实时授课系统中得到广泛的应用。 多点控制单元是视频会议系统的关键设备，通常设置在网络节点处，与不同地区的各个远端教室间以星型方式连接，供各教室进行相互间的通信，它能同时对输入的多路音视频信号和数据进行不同方式的处理，并进行混合、切换和控制。 一般方法：在远程教育中心建立授课教室，在学生相对集中的地方建立多媒体听课教室，利用会议室型视频会议系统将分步在不同地点的听课教室和教室授课教室连接起来。,5.3国家教育网,基于卫星/有线电视数字广播的远程教育 以中国教育电视台为中心,以遍布全国的地方教育电视台、有线电视台、卫星地面站为依托的卫星/有线电视网络为传输环境

26、,在远程教育中心建立卫星通讯系统的主站,在听课地点建立接收站开展远程教学。 基于CERNET/Internet网络的现代远程教育 很多教学活动均是在该网络系统上完成的,例如浏览Web页来学习,用E-mail提交作业，用BBS或者聊天室来解决讨论交流问题等。,5.3国家教育网,基于CERNET/Internet网络的现代远程教育 视频会议的远程实时授课系统侧重于实时的“面对面“的交互,但学生需要在 指定的时间到指定的教学点去听课,缺乏灵活性和自主性。而卫星/有线电视数字广播系统目前还主要用于数据信息和教学节目的单向广播发送,难以满足交互需求。基于IP网信息发布技术的现代远程教育系统刚好可以弥补以上两方面的不足,成为远程教育的发展趋势。 相关的IP技术主要有以下几种: (1)Web技术在远程教育中的应用 (2)IP广播/组播技术的应用,5.3国家教育网,5.3国家教育网,5.3国家教育网,