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普通高等教育“十五”国家级规划教材

网络教育应用 赵蔚

王以宁

主编

彭立

张海

高等教育出版社

编

内容提要 本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材，也是教育技术学专业系列教材之一。它全面介绍了 当前全球盛行的网络教学／学习系统，其中包括：网络教育的基本理论、基于不同网络系统（比如有线电 视网络、卫星电视网络和计算机网络）的网络教学模式和方法、计算机多媒体技术和网络技术在网络教育 中的应用、网络教学策略、网络课程设计的基本方法、网络课程制作工具与制作技术、网络数据库技术等 内容。 本书既可作为教育技术学专业本科学生和硕士研究生教材，也适合教育技术工作者和从事网络技术 应用的技术人员参考学习。 本书配有相关的电子教案，需要者可到高等教育出版社网站直接下载。

图书在版编目(CIP)数据 网络教育应用 / 王以宁主编．—北京：高等教育出 版社，2003.6 ISBN 7－04－012323－1 Ⅰ．网… Ⅱ．王… Ⅲ．计算机网络－应用－教育－高 等学校－教材 Ⅳ．G434 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2003）第 037812 号

AutoCAD 2002 工程绘图与训练 出版发行 高等教育出版社 社 址 北京市西城区德外大街 4 号

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责任编辑 封面设计 版式设计 责任校对 责任印制

耿 芳 于文燕 胡志萍 杨雪莲 王效珍

前

言

信息时代，通信与信息技术（Communication & Information Technology）已经步入现代 教育体系之中，使当代教育的信息化程度迅速提高。同时，通信与信息技术也为传统教育 带来了深刻的变化，网络教育也许就是这一变化的直接产物。随着网络教育在我国日益普 及，网络教学的优越性日益显现，逐渐成为我国各级教育、特别是远程教育所关注的教学 手段。 近年来，我国的网络教育工作取得长足发展。各级、各类学校基于不同网络的网络教 育系统争奇斗艳，网络教育实践和研究工作不断深入，为我国进一步开展网络教育工作奠 定了良好的基础。因此，帮助更多的人了解、掌握网络教育系统的理论、方法、规律和开 展网络教育所必需的相关技术，进而推动网络教育在更加广泛的领域中得到应用，已经成 为当代教育技术工作者的重要职责。正是上述思考促使我们编写了这本《网络教育应用》 。 在自己多年网络教育工作实践和国内其他院校网络教育经验的基础上，结合大量国外网络 教育的先进经验，提出了包括理论、结构、过程、方法、策略、技术等较为完整的网络教 育体系。考虑到实际网络教育所应用的网络种类不同，我们分别就计算机网络教育系统、 卫星电视网络教育系统给予介绍，这也是本书的特点之一。 全书共分 8 章，各章之间既相互关联，又有相对的独立性，每章后配有思考与练习。 第 1 章为网络教育概论，介绍网络教育的基本状况和理论基础；第 2 章为计算机网络教育 系统；第 3 章为卫星电视、有线电视网络教育系统；第 4 章为多媒体技术在网络教育中的 应用；第 5 章为网络教学策略；第 6 章为计算机网络课程素材的制作；第 7 章为网络课件 制作工具；第 8 章为网络数据库技术应用。 本书由王以宁教授负责总体结构设计、统稿和审稿工作。第 2 章、第 4 章由赵蔚副教 授（博士）撰写。第 1 章、第 6 章、第 7 章、第 8 章由彭立副教授撰写。第 3 章、第 5 章 由张海撰写。另外，英国格拉斯哥大学（The University of Glasgow）教育技术中心（The Robert Clark Center of Technological Education）的 Gordon 教授和 Brian 博士为本书撰写工作提供 了大量的资料支持，在此表示深深的谢意。 本书适用于国内高等院校教育技术学专业以及有关专业的教材，也可作为各类网络教 育工作者的参考书。 我们把《网络教育应用》奉献给读者，衷心希望它能为我国的网络教育工作发展有所

ＩＩ

前言

帮助。由于网络教育正处于发展之中，还有许多方面的工作有待于研究与探索，加之作者 经验与学识有限，书中难免不足之处，敬请读者指正。 作者 ２００３ 年 ３ 月于长春

目 第 1 章 网络教育 ............................................. 1 1.1 网络教育及其发展现状 ..................... 1

录 思考与练习.................................................... 35 第2章

计算机网络环境下的

1.2 网络教育模式 ....................................... 2

网络教育 ........................................... 37

1.2.1 基于计算机网络环境的教学模式 ...... 3 1.2.2 基于卫星及有线电视的教学 ............ 10

2.1 计算机网络简介 ................................ 37

1.3 网络教育理论及方法 ....................... 11

体系结构 .............................................. 38

1.3.1 行为主义学习理论............................ 12 1.3.2 认知主义学习理论............................ 16

2.2.1 硬件系统 ........................................... 38 2.2.2 软件系统 ........................................... 40

1.3.3 建构学习理论 ................................... 19 1.3.4 网络多媒体课件的设计原则 ............ 20

2.2.3 资源系统 ........................................... 42 2.3 以太网与网络教育............................ 42

1.4 网络的类型与学习方法 ................... 21

2.3.1 以太网概述 ....................................... 42 2.3.2 以太网工作原理 ............................... 43

1.4.1 教学网络基本类型............................ 21 1.4.2 基于网络的学习方法 ........................ 23

2.2

计算机网络下的网络教育

2.3.3 交换式以太网 ................................... 43 2.3.4 使用以太网构建校园网.................... 45

1.4.3 网络课程实现方法及工具 ................ 25 1.5 网络教学相关技术 ............................ 27

2.4 ATM 与网络教育 .............................. 50

1.5.1 电子邮件(E－mail) ............................. 27 1.5.2 万维网(WWW).................................. 28

2.4.1 ATM 概念 ......................................... 50 2.4.2 ATM 网与千兆位以太网的比较 ...... 52

1.5.3 远程登录(TELNET) .......................... 30 1.5.4 文件传送协议(FTP) .......................... 30

2.4.3 ATM 网络与其他网络的互联 .......... 52 2.4.4 ATM 在网络教育中的应用 .............. 53

1.5.5 信息查询(Gopher) ............................. 31 1.5.6 广域信息服务系统(WAIS) ............... 32

2.5 ISDN 与网络教育.............................. 55

1.5.7 电子公告板(BBS) ............................. 33 1.5.8 网络专题讨论(USENET NEWS) ...... 33 1.5.9 用户查询服务(FINGER)................... 33 1.5.10 邮递小组(Mailing List) ................... 34

2.5.1 ISDN 概述 ......................................... 55 2.5.2 ISDN 在网络教育中的应用 ............. 57

2.6 Internet 与网络教育 ..........................58 2.6.1 Internet 概述 ...................................... 58 2.6.2

IP 网在多媒体远程教育中的 应用 ................................................... 59

1.5.11 中继聊天(IRC) ................................ 34 1.5.12 网络电话(IP) ................................... 34

2.7 计算机网络教育的用户接入 ......... 61

1.5.13 视频会议(Video Conferencing) ....... 35

思考与练习.................................................... 63

ＩＩ

目录

第3章

基于有线电视网和卫星的

4.3

SMIL 语言及其在网络教育中的

网络教育 ........................................... 64

应用 ..................................................... 138

3.1 基于有线电视网的网络教育.......... 64

4.3.1 SMIL 语言的主要特点 ................... 139 4.3.2 SMIL 的基本语法规则 ................... 140

3.1.1 有线电视的起源与发展 .................... 65 3.1.2 我国有线电视的现状与发展 ............ 66 3.1.3 有线电视系统特点............................ 66 3.1.4 有线电视系统的升级改造 ................ 69 3.1.5 HFC 接入........................................... 75 3.1.6

有线电视网在网络教育中的 应用 ................................................... 78

3.2 基于卫星的网络教育 ....................... 81

4.3.3 SMIL 在网络教育中的应用 ........... 143

4.4

虚拟现实技术及其在教育中的 应用 ..................................................... 149

4.4.1 虚拟现实技术的概念和分类 .......... 149 4.4.2 虚拟现实建模语言 VRML ............. 151 4.4.3 虚拟现实在教育中的应用.............. 159 思考与练习.................................................. 162

3.2.1 卫星通信的特点................................ 83 3.2.2 卫星通信系统的构成及分类 ............ 86

第 5 章 网络教学策略................................ 164

3.2.3 卫星电视教育网的升级改造 ............ 88 3.2.4 卫星通信在网络教育中的应用 ........ 91

5.1.1 传统远程教学系统 ......................... 164 5.1.2 现代网络教学系统 ......................... 167

思考与练习 .................................................... 97

5.1.3 网络教学策略的范式迁移.............. 170 5.2 网络教学设计 ................................... 175

第4章

多媒体技术在网络教育中的 应用 .................................................... 98

4.1

视频会议系统及其在网络

5.1 网络远程教学系统综述 ................ 164

5.2.1 传统教学设计理论 ......................... 176 5.2.2 网络教学设计 ................................. 178

教育中的应用 ..................................... 98

5.3 网络教学资源库建设 ..................... 191

4.1.1 视频会议系统概述............................ 98

5.3.1 网络学习资源 ................................. 191 5.3.2 利用的网络资源 ............................. 192

4.1.2 4.1.3

4.2

会议室视频会议系统在网络 教育中的应用 ................................. 104 桌面视频会议系统在网络 教育中的应用 ................................. 106

流媒体技术及其在网络 教育中的应用 .................................... 109

4.2.1 流媒体技术简介.............................. 110 4.2.2 4.2.3

RealNetworks 公司的 RealSystem 系统 .................................................. 118 Microsoft 公司的 Windows Media ............................... 124

4.2.4 Apple 公司的 QuickTime ................ 133 4.2.5 流媒体技术在网络教育中的应用 ... 134

5.3.3 设计的资源 ..................................... 199 5.3.4 网络课件内容共享技术规范 .......... 204

5.4 网络教学管理策略.......................... 212 5.4.1 网络教学管理核心概念.................. 212 5.4.2 网上教务管理 ................................. 215 5.4.3 网上教学资源库管理...................... 217 5.4.4 网上教学跟踪管理 ......................... 220 5.4.5 网上教师、员工管理...................... 221 5.4.6 计费管理 ......................................... 222

5.5 网络教学辅导、答疑策略 ............ 223 5.5.1

对学习者的分析：制定辅导 策略的基础 ..................................... 223

目录

ＩＩＩ

5.5.2 角色转换：网络教育中的导师 ...... 225 5.5.3 网上辅导策略 ................................. 229

7.1.5 动画与超级链接 ............................. 324 7.1.6 保存为网页文件和浏览.................. 327

5.6 网络教学讨论策略 .......................... 237

7.2 网页制作工具——FrontPage ....... 328

5.6.1 网络教学讨论的理论基础 .............. 237 5.6.2 网络教学讨论工具的选择 .............. 240 5.6.3 网络教学讨论策略.......................... 244 5.7 网络教学评价策略 .......................... 252 5.7.1

应用于网络教学中的新型评价 理念 ................................................. 253

5.7.2 基于网络的学习评价框架 .............. 257 5.8 网络技术带来的问题 ..................... 264 5.8.1 网络本身引发问题.......................... 264 5.8.2 计算机病毒防范.............................. 267 5.8.3 知识产权保护 ................................. 274 5.8.4 网络信息道德 ................................. 276

思考与练习 .................................................. 278

7.2.1 7.2.2

FrontPage 2000 的界面 ................... 329 站点建立与打开 ............................. 332

网页的建立 ..................................... 334 7.2.4 网页中对象的插入与编辑.............. 334 7.3 FrontPage 的超级链接 ................... 344 7.2.3

7.3.1 超级链接的对象 ............................. 344 7.3.2 文本或图片的超级链接.................. 345 7.3.3 图片中热点的超级链接.................. 347 7.3.4 指向书签的超级链接...................... 347 7.3.5 设置超级链接的颜色...................... 349 7.4 FrontPage 的框架结构 ................... 349 7.4.1 建立包含有框架的网页.................. 350 7.4.2 设置框架的属性 ............................. 352

制作 .................................................. 280

7.4.3 框架中网页的替换 ......................... 353 思考与练习.................................................. 355

6.1 文本素材 ............................................ 280

第 8 章 网络数据库技术应用 .................. 356

6.2 图形、图像素材 .............................. 282

8.1 基于数据库技术分析 ..................... 356

6.3 声音素材 ............................................ 292

8.2

第6章

计算机网络课程素材的

基于数据库技术的总体

数字视频的制作 .............................. 298

课程设计 ............................................ 361

6.5 动画的制作........................................ 304

8.3 基于数据库技术的课程设计 ....... 365

6.6 素材的体积与传输时间 ................. 314

8.4 教学资源库管理的设计 ................ 369

思考与练习 .................................................. 315

8.5

6.4

第 7 章 网络课件制作工具....................... 317 7.1 课件制作工具——PowerPoint ..... 317 7.1.1 PowerPoint 概述.............................. 317 7.1.2 PowerPoint 窗口 .............................. 318 7.1.3 幻灯片中插入与编辑对象 .............. 320 7.1.4 幻灯片的创建与编辑 ...................... 323

基于数据库技术的辅导、 答疑系统 ............................................ 370

8.6

网络课程中数据库设计的 注意事项 ............................................ 374

思考与练习.................................................. 376 主要参考文献 .................................................. 377

第１章

网 络 教 育

随着计算机技术和通信技术的广泛应用，计算机网络技术近十几年来获得了 巨大的发展。目前，每天都有大量来自世界各地的信息资源，通过世界上最大的 计算机网络——因特网（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）传向世界各地，信息已成为现代人学习、生活 和工作的重要部分。国内外的许多教育网站，为教学提供信息咨询、教育新闻、 网上教育等各类服务，网络教育正在显示着其巨大的生命力。

１．１

网络教育及其发展现状

计算网络教育离不开 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 最早是在美国军用信息网（ＡＲＰＡＮＥＴ） 基础上发展起来的，美国国防部于 １９６９ 年开始建立 ＡＲＰＡＮＥＴ 的目的是为了能对分 散在各地的雷达观测数据及时处理，提早发出预警信息，使部队有足够的时间做 好战斗准备。２０ 世纪 ８０ 年代初期，ＡＲＰＡＮＥＴ 分裂为独立的两个通信网络——ＰＡＮＥＴ 和 ＭＩＬＮＥＴ，其中 ＭＩＬＮＥＴ 为非保密的军事通信网络，两个网络之间用网桥互连进 行相互间的通信联系。１９８２ 年起，ＡＲＰＡＮＥＴ 将 ＴＣＰ／ＩＰ 协议作为网络互连的基本协 议，并逐渐形成了今天 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的标准通信协议。 １９８６ 年美国国家科学基金网（ＮＳＦＮＥＴ）建成，将美国各个大学的校园网连成一 片，形成全国性的广域网络，实现信息资源的共享。这个网络逐步取代 ＡＲＰＡＮＥＴ， 成为 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的主干网。随着各个国家和地区都将自己的通信网络与主干网的互 连，最终形成了国际性的 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。 １９９６ 年 ８ 月，美国加利福尼亚、得克萨斯等 １０ 个州共同创建了各州认可、 各高等院校承认课程学分的虚拟大学，学生利用计算机网络学习、考试并获得学 位证书，从而正式拉开了计算机网络教育的序幕。目前，美国约有 ８０ 所大学允许 通过网络课程学习获得学位，网上虚拟大学开出的课程已覆盖了各个主要的学科 领域。 与西方发达国家相比，国内的计算机网络教育工作开展得相对较晚，１９９５ 年 底我国首条覆盖全国的计算机互联网络——中国教育和科研网（ＣＥＲＮＥＴ）正式建成

２

第１章

网络教育

和投入使用。受技术和资金等条件的制约，国内在 ＣＥＲＮＥＴ 建成后才陆续开始进行 网络远程教育研究工作，但发展相当迅速。目前，国内清华大学、北京大学、上 海交通大学、华南理工大学和湖南大学等高校已陆续在网上设立了自己的电子教 室，开设了网络课程，在中国公众多媒体信息网、中国金桥网等国内主干网上， 还有许多网络站点上都提供了网络教育服务。 １９９６ 年 １０ 月，由北京高拓电子科技有限责任公司与北京 １０１ 中学共同创办 了国内首家远程教育教学网站，网上开通了小学六年级、初中、高中各年级的各 门主课，有上百名一线任教的优秀教师在网上任教。目前 １０１ 网已涵盖北京 ２００ 余所中小学，遍布全国 ３０ 余省市区，包括港澳地区的学生，１０１ 远程教育网的 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 站点已为全国大部分的 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 服务提供商（ＩＳＰ）所链接，成为国内用 户数量较多的 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网上的热门站点。北京邮电大学和湖南大学的远程教育系 统对所招收的学员进行学历教育，学员在修满了规定的学分后可以获得国家承认 的本科学历。中国科学院软件研究所则是利用 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 在网上开展 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ 认证工程师的各种培训课程。云南红塔集团、山东齐鲁石化公司通过建立远程教 育系统，让清华大学的教师给单位的管理人员讲授管理课程，在不脱岗、不影响 生产的情况下，对技术人员进行培训。

１．２

网络教育模式

教学的实质是教师借助于教学媒体向学生传播教学内容的过程。网络课件在 教学中的使用，改善了教学媒体的表现力和交互性，使媒体所展示的教学内容更 具体，更有利于知识的传播。首先，在多媒体网络课件的帮助下，教师传播的知 识容易被学生所接受，还能及时获得学生的反馈信息，通过及时调整教学内容， 因材施教，保证教学有条不紊地进行。其次，由于多媒体网络课件具有处理文字、 图形、图像和声音的综合能力，它集中了电影、电视、幻灯、录像等教学媒体的 优点，而且具有接受反馈的特性。因此，它在教育中的使用，弥补了传统教育的 不足，改变了传统知识的储存、传播和提取方式，引起了教育的新变革。第三， 它将改变师生的角色和责任。网络教育中，教师角色由传统管理者和解释者转变为 技术助理、合作者和帮助者，教学责任也发生了变化。一是在更多的时间里帮助学 生组织探索和讨论，提醒学生如何讨论和选择解决问题的策略。二是网络教育由于 教学设备的增加，导致教学活动中不可预测的活动增多，教师要为学生的学习活动 提供技术保障。第四，网络多媒体课件所提供的信息资源具有共享性和开放性，网 络为师生之间的交流提供机会。教学信息的网络化，不但能够保证学生对科学概念

１．２

网络教育模式

和技术进行探索和创新活动，也孕育和发展学生之间合作学习的方式。

１．２．１

基于计算机网络环境的教学模式

１．传授式教学 由于计算机网络具有信息共享的主要特点，可以将大量与教学有关的信息及 时输入到本地服务器的数据库或文档中，供全体学习者访问和查询。在这种形式 下，学习者对教学内容、教学时间、教学方式，甚至是指导教师都可以按照自己 的意愿或需要进行选择，依据个人需要进行学习。 在学习中学习者只需做以下几件事： ① 通过网络访问和查询，获得多种信息资源； ② 对选择的信息进行分析、加工和储存； ③ 同教师或其他学习者共享文档或直接通信。 这种模式适用于在具有局域网的计算机教室中进行，最好装有多媒体电子教 室控制系统，它比较适合有教师在现场指导的情况下，开展个别化的教学。主要 有以下一些特点。 （１） 课前，教师可根据教学需要和学生的实际情况，合理地分配教学资源、 修改教学内容、变更教学难度。在课上，随时提供补充材料，弥补知识的不足， 纠正学生在学习中出现的错误，解决学生遇到的实际问题。 （２） 将每名学生的学习内容、学习进度和回答存储在历史数据库中，教师通 过打开数据库随时了解学生的学习情况。这样，教师可以掌握每个学生的学习历 史及学习情况，为学生进一步学习提供科学的指导。 （３） 学生可以自学，并且利用计算机网络的交互性进行讨论，允许学生进入 和退出讨论组，形成自由交互的学习环境。 在这种模式中，由于“知识”是学生自己获得的，“问题”是自己解决的， 从而充分调动了学生的学习积极性，促使学生通过自己的思考和努力来获得新知 识，解答学习中遇到的问题，提高思维能力，加深学习印象。在学习中，当学生 需要发表自己的看法时，可以通过网络将自己的看法呈现给他人，或者通过网络 获得他人的帮助和建议，从而拓宽了学生获取知识的渠道。 ２．研究式学习 在多媒体教学网络的教学中，教师创设问题情境，利用网络向学生传送课件 或提供大量与问题相关的信息资源，供学生在解决问题过程中查阅。探索式教学 在一定程度上再现人们探索自然的过程，吸引学生对问题产生兴趣，引导学生围 绕问题的各个方面，进行多角度、多层次的研究工作，通过自己的探究来寻求答

３

４

第１章

网络教育

案。在学生学习过程中，教师负责对疑难问题提供帮助，学生也可以通过网络寻 求在线专家的帮助，教师或专家应以适当的启发或提示来帮助学生。学习者通过 不断研究，将一些孤立的概念串联起来，建立假设，经过已有知识或实践，建立 起这些知识所具有的内在联系，并验证假设。 利用多媒体课件或工具，在多媒体教学网络中建立一个由学生控制的、允许 学生在特定领域探索和验证假设的研究式学习环境，学生通过个别化、自我激发 式的学习，以不同认知策略进行学习、整合知识，以自己适应的方式和步调来建 构知识，这样的学习环境对于发展学生的高级思维和分析问题、解决问题的能力 是十分有益的。这种学习模式改变了传统教学过程中学生是被动接受知识的状态， 使学生处于积极主动的地位，有效地激发学生的学习积极性和创造性。研究性学 习是一种基于项目的学习类型，强调尊重观点的各异性和交流合作性。教学程序 通常被分为问题产生、立题、展开研究、分析讨论和发布结论 ５ 个步骤，如图 １－１ 所示。其中需要注意的问题如下： ① 每个步骤都是由教师和学生共同参与完成的。 ② 每一个步骤都会产生形成性评价信息。 ③ 在分析讨论中，可能会形成新的问题分支，或需要更充分的信息支持， 因此学习可能要转到新的分析研究中。 ④ 指导研究性学习的教师与学生是一种平等对话的地位，在研究过程中可 以充当学生的一名伙伴。他的目的是给学生以支架或导向，帮助他们更好地探究 问题，以形成对客观问题、自然和人类社会的正确理解。 新问题、更多信息 教师 问题产生

立

题

展开研究

分析讨论

发布结论

学生 形成性评价

图 １－１

教学程序的 ５ 个步骤

（１） 问题产生 研究性问题应该是来源于日常生活，具有实际意义的论题。由于各种原因， 学生参加社会实践的机会不多，网络无疑为学生们提供了一个认识世界的窗口。 学习者利用网络中丰富的资源，通过讨论形成个人的观点。基于网络的研究性学 习正是通过引导学生发言，阐述自己的观点，从而产生有意义的论题。通过讨论，

１．２

网络教育模式

促进学生对真实情境的问题进行思考，自主产生感兴趣的项目，使解决问题、完 成任务的需要成为学习的内在动机。 基于网络的研究性学习可以提供一个面向学生的空间——电子公告板或聊 天室，学生可以在其中随时发表自己的观点，展示自己独到的视角和见解。在这 里，一些观点会引起很多学生的兴趣，从而产生争论，学生能从争论与辩驳中理 清自己观点的逻辑，修正观点，逐步形成对客观世界的正确认识。 在基于网络的研究性学习中，教师的导向作用是重要的。他可以以管理员的 身份，在学生话题不健康或秩序混乱时进行管理；也可以以讨论者的身份，将有 价值又会引起学生兴趣的话题展示在学生的面前；还可以用聪慧的伙伴身份，在 学生遇有疑惑时给予帮助，让学生充分交换自己的看法。 （２） 立题 学生经过问题产生阶段会生成一些疑难问题，例如，自己观点缺乏论据，不 知如何解决问题；对课题感兴趣却又无从下手等。基于网络的研究性学习恰好利 用了这种学生求知的内需，将个人问题转化为公共问题，发动群体智慧，帮助他 们立题研究。 由于教师参加了前一阶段的讨论，所以可以在适当的时机，例如，“某某研 究社区”之类的学习社区组织讨论，鼓励学生运用智慧解决感兴趣的问题。这时 教师可以用真实的身份组织学生讨论，指导学生编写开题报告和设计课题，推荐 合作伙伴共同完成课题。 学生则在网络和书籍中查找资料，确立完成课题应选择的方法、步骤，必要 时求助合作伙伴的帮助，对课题的可操作性做认真的思考和细致的设计。 最后，学生将设计好的开题报告上传。这时，老师和同学可以将自己对此报 告的意见和建议通过 Ｅ－ｍａｉｌ 或留言板等形式反馈给开题的学生，展开答辩。对此 课题有兴趣的其他学生也可以自由选择加入，与开题的学生共同组成合作小组， 商讨课题设计，确立课题。 （３） 展开研究 学生经过立题后，对于完成课题的方法、步骤、寻求帮助的手段、合作的分 工等已经做了细致的思考，这时可以运用网络查找各种资料（利用 Ｗｅｂ 浏览、在线 虚拟图书馆、文件传输、视频点播等方式），并可以从专业人员那里直接获取学习 资源，必要时参加一定的社会实践，分析资料，并得出初步结论。由于每个学生 思考的视角不同，感受不同，因此也会产生不同的结论。这就要求学生能在达成 共识与尊重别人意见之间找到平衡。这充分锻炼了学生的合作能力，使他们在自 然与社会，个人与集体，讨论与协商之间找到最适当的结合点。 由于学生还不完全具备研究问题的能力，面对要完成的项目，通常由于缺乏

５

６

第１章

网络教育

必要的知识与技能而产生疑问。正是由于这样，才能推动学生去掌握必需的知识 与技能。这时，教师要处理好学生自主学习与教师指导的辩证关系。一方面，学 习情境中如果缺少必要的挑战和干扰，探究就得不到深入，因此，一定的挫折和 困难是必要的。另一方面，教师也要适时给予适当的帮助、引导，适当降低学习 难度，让学生能够体验到收获的喜悦和兴奋。 此外，可以成立网络教师联盟，包括各领域的导师团、教研组。任何教师或 者热心教育的人士，都可以在网络平台上注册成为导师，并标明自己的研究领域。 他可以接受或选择任意一个学生的辅导请求。对于学生，也可以自由选择合适的 教师并申请使他成为自己的课题导师，这样就可利用电子公告板（ＢＢＳ）、Ｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ、专题讨论区等实现跨校学习和跨校辅导。教师、学生和网络的关系如图 １－２ 所示。 教师

镶嵌式教学

查找资料 学 讨

论

网

生 寻求帮助

初步结论

络 试

验

网络教 师联盟

图 １－２

指

鉴

导

定

教师、学生和网络的关系

（４） 分析讨论 研究性学习需要充分的对话，需要对立题做出多种解释。如果对话不充分， 则容易造成学习的肤浅。因此要将得出的初步结论放置于公共社区（如专题讨论 区、留言板等）予以分析和讨论，每位同学都应参加讨论，课题研究小组需要为自 己的结论答辩，教师除了参加讨论外，还要很好地组织和控制讨论的顺利进行。 这里每个讨论者依据自己的视角和论据展示个人的观点，并从不同的角度审视别 人的观点，这种个人意见与群体观点的相互碰撞与融合，帮助学生学会正确地与 他人交流，对学生的研究能力和合作能力是很好的促进。

１．２

网络教育模式

经过分析讨论后，可能使研究小组重新思索和审视自己的课题，从而转回到 重新查找资料，寻找新的论据，修正结论和展开新的研究。也可能产生了课题的 新问题，使小组成员就新的问题展开研究。尽管分析讨论有时不能马上产生最终 结论，但这也是得出最后结论的不可缺少的思考过程。经过一次或几次反复讨论 之后，他们就可以产生比较成熟的结论，并获得更多的知识和技能。 （５） 发布结论 经过一系列的讨论与研究，学生得出了较成熟的结论，这时教师要积极组织 学生发表研究的成果，避免独断地判定孰是孰非，不要替学生做决定。因为学生 有展示、推销自己的成果，让更多的人知晓，和被别人认可、尊崇的愿望。发表 研究的成果可以满足学习者展示自己的需求，提高其自信心和积极性，推动其知 识技能的增长，促进其人格的完善。 成果的发表可以用文件传输方式上传，或以新闻组的形式将各个成果对比展 示。小组成员也可以在发布成果的同时，附上本组和本人在研究中的优秀思想、 步骤、方法或心得。一方面是对学生的充分展示和鼓励，另一方面是供其他学生 研究参考。研究者成果的发表可以有不同的设计，这样可以更好地展示学生的风 貌与才华，也可以在对比中促进学生向更高的目标前进。如果学生的研究成果处 于先进水平，可以帮助他们撰写论文，在社会上公开发表其成果。这样既增进了 学术繁荣，又让学生真正走进现实的科学研究中，促使其迅速、健康地成长为社 会人。 （６） 形成性评价 基于网络的研究性学习，其评价应该是以形成性评价为主。除了教师的全程 跟随式的指导、反馈与镶嵌式教学，网络还提供了过程性学习的记录与评价工具， 在学习过程中自动产生评价。例如，反映当前活动状况的社区积分，可供自主管 理、记录学习过程的网络型档案夹（Ｐｏｒｔｆｏｌｉｏ）等。这些过程性的记录与评价工具 都是采用联机结果记录法，在学生研究和讨论的现场采集和记录信息，记录学生 查找资料的路径，分析研究的思路，推理和论证的逻辑等。这些资料和数据能及 时地反馈给教师，供教师参考。 学生在学习中所进行的讨论和相互的信息反馈也是评价的一部分。因为，学 生个体在其他学生的影响下，会对自己的观点进行调整和重新认识。因此，在讨 论中学生之间的相互评价，也是形成性评价不可缺少的组成部分。 另外，利用电子档案夹可以记录特定学生的信息，得出一些规律，从而对学 生的研究、合作能力做出科学的客观的评价，了解其学习特点和认知风格，并为 今后对此学生的教学指导提供依据。用统计方法加工学生研究的信息，可能得出 学生学习特定内容和运用特定方法的规律，为指导今后的研究性学习打下基础。

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８

第１章

网络教育

这种方法需要做周密的信息采集计划和模块设计，需要较高的计算机应用软件设 计能力。 研究性学习的评价目的不是“区分” ，而是促进“发展” ，评价是为了学生找 到自己能力的增长点，从而更好地改进学习。评价的作用需要通过学习者的自我 反思和主动改进来实现，评价结果的表现形式不再是简单的分数与等级，而是各 个学生不同的潜能和对未来学习的建议。 应该注意的是，基于网络的研究性学习的应用是有局限性的，它并不适用于 所有的教学内容。网络为研究性学习带来了很多便利，但基于网络的研究性学习 主要应用于研究性学习中信息的获取、交流、发布、评价，研究性学习仅靠网络 环境还是不够的，需要将网络环境的研究性学习与真实情境中的交流、体验和应 用结合起来，创造最佳的研究性学习情境。 ３．协作式教学 基于网络的协作式学习，是在计算机网络及多媒体技术支持下，将分散在各 地的计算机有机地连接在一起以实现教学信息在网络上的高效率传播，为协作学 习提供学习资源和与协作信息的交换等多种支持。在学习中，由多个学习者针对 同一学习内容彼此交流与合作，结成若干个协作学习小组，当某一学习者将方案 提交后，小组全体成员便能够看到并阅读其方案，并从中发现方案所存在的问题， 最终获得最佳的解决方案，以达到对教学内容更深的理解与掌握。 在协作学习的过程中，学习者可以以协作、互助学习小组身份登录网络，参 与协作式学习；也可以以个体身份登录网络，参与协作式学习。协作式教学具有 如下特点：在短时间内完成对所需资料的查询和下载，获得最新信息和资料；可 在任意时间、任意地点通过网络自由地学习和讨论；有利于实现与高级认知技能、 人际交往技能以及情感态度相关的学习目标；能产生群体学习气氛，发挥群体动 力；实现个别化教学与群体教学的结合，有利于处理个别化教学与班级教学之间 的矛盾；能把现代教育技术与传统班级教学的优势较好地结合起来。 在多媒体教学网络环境下，通过向学生呈现大量的感性材料，使每个学生都 有可能利用不同的资料，从不同的角度，相互合作，共同来解决某个问题。如小 组中的一些学生负责整理知识，一些学生把知识点以适当的形式表现出来，一些 学生利用计算工具计算结果，发挥各自的才智，相互争论、相互帮助、相互提示， 或进行分工合作，通过集体的力量学习知识、掌握技能，能享受到传统教学所不 具备的自己探索问题、获取知识的乐趣。在完成学习任务的同时，也获得了合作 技巧和社会交际能力。协作式学习还要注意如下 ５ 个基本要素。 （１） 依靠性 明确小组成员的任务或角色，使每个成员都了解各自的预期目标和个体职

１．２

网络教育模式

责，通过分配材料（每个组一份或各个组员分得所需完成任务的一部分材料），确 保小组中所有的成员都能积极学习。在各协作小组间引入适度的竞争，通过竞争 促进组内成员的协作进取精神。对那些为协作学习小组做出贡献的学生给予一定 形式的奖励，如果所有组员都按标准完成了任务，则每个成员都可以得到同样的 奖励。要让学生把自己的工作和整个小组的成功联系在一起，使他们感觉到只有 发挥团队精神才能完成学习任务。 （２） 互动性 在组织协作小组时，要注意小组成员间的水平差异，即小组中有学习程度较 好的、中等的和较差的成员。学生们可通过互相帮助、分工合作、互相激励促进 彼此的学习。学生们可以把自己所懂的内容解释、讲述给其他成员听。要教会他 们善于向其他成员提供帮助，以使小组成员共同进步。 （３） 责任性 协作学习的一个目的就是要提高每个组员的自身能力，只有小组各成员充分 重视自身的责任才有可能实现。这就要求教师经常向小组成员提出一些问题，例 如，你是怎样帮助学习小组中其他成员的？在小组中你做了哪些工作？在小组中 学习你有哪些体会？你是否经常为其他成员讲解问题？你是否经常就自己不懂的 问题向他人请教？通过这些问题来督促小组成员间的交流，增强小组成员的责任 感。 （４） 协调性 如果学生不懂得运用社交技巧，那么小组的学习效率就会降低。彼此间的信 任，正确地与其他成员交流，互相接受和支持，及时地解决冲突，这些是小组成 员之间协作式学习的基础。 教师应该教会学生进行有效协作所需的社会交际能力，并在协作中运用这些 技能以提高小组的效率。社会交往能力主要包括领导能力、决策能力、取信于人 的能力、交际能力以及化解矛盾的能力。学生掌握的社会交际能力越多，教师对 社会交际技巧运用的教授和鼓励越重视，协作学习小组就越能取得更高的成就。 （５） 研讨性 小组需要用一定的时间来讨论他们的共同目标，以及如何维持组员间有效的 工作关系。使学习成员知道哪些行为对小组工作有帮助，哪些没帮助，并决定对 这些行为的取舍。为了有效协作学习，要注意维护小组成员间良好的工作关系， 确保学生在学习过程中及时获得反馈，并通过庆祝小组的成功来强化小组成员的 积极行为。

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第１章

网络教育

１．２．２

基于卫星及有线电视的教学

１．有线电视教学 ２０ 世纪 ７０ 年代中期，随着开路电视节目的增多，为了解决接收广播电视时 图像质量差的问题，在居民楼顶上接收信号比较好的地方架设共用天线，将接收 到的信号通过同轴电缆传送给地区内的所有用户，这种多个用户公用一套天线的 系统就是现代有线电视系统的雏形。１９９０ 年 １１ 月，广播电影电视部颁布了《有 线电视管理暂行办法》后，广播电影电视部陆续批准建立有线电视台，到 １９９８ 年底，有线电视台将近 １ ３００ 座，各类有线电视系统 ４ ０００ 多个。全国有线电 视网络线路长度超过 ２４０ 多万公里，其中光缆网超过 ３０ 万公里。近 ２ ０００ 个县 建设了有线电视网络，其中有 ６００ 多个县已实现了光缆到乡镇或到村。有线电视 用户数达 ８ ０００ 多万，并仍以每年 ５００ 万户以上的速度增长。有线电视用户数已 稳居世界第一位。现在有线电视成为我国家庭入户率最高的信息工具之一，形成 了以省、市台为龙头的庞大的有线电视网络。 有线电视克服了无线电视的易干扰、播放节目少、接收信号质量差等缺点， 成为当今较为科学的、先进的电视接收传输手段。概括起来，有线电视具有以下 ４ 个优点。 （１） 节目丰富，选择余地大。 （２） 图像清晰，收视效果好。 （３） 功能齐全，信息容量大。 （４） 组网方便，服务范围广，适合于学校、城市等人口相对集中的地区。 目前大多数高校和部分中小学都已拥有自己的有线电视系统，并且与省、市 有线电视网和卫星电视接收系统相连。有线电视系统在教育上的应用主要有传统 应用和多媒体应用两大类。所谓传统应用主要是利用现有有线电视系统的电视节 目广播功能，播放教学录像节目、自办节目和有线电视台节目，将教学节目送入 有线电视的前端系统，然后通过现有的传输系统，分配到网络教室或送到千家万 户，使更多的人能够获得受教育的机会。所谓多媒体应用则利用视频卡等设备将 计算机信号转换为视频信号，利用多媒体信息点播设备，通过有线传输网络将计 算机画面在教室的电视上播放。 由于有线电视教学的信息流是单一方向的，缺乏反馈，信息控制难度大，使 用受到很大的制约。针对有线电视系统中的带宽资源非常丰富和覆盖面广的特点， 目前很多科研单位，对传统的有线电视网络进行改造，进行信息双向传播方面开 发与研究，使有线电视系统具有双向交互的功能，它与视频点播技术相结合，将

１．３

网络教育理论及方法

会使有线电视系统在教育教学中发挥更大的作用。 ２．卫星电视教学 卫星电视广播就相当于在地面建立一坐 ３５ ７８６ ｋｍ 高的发射天线，一颗地 球同步卫星电视广播的覆盖面能达到地球表面的三分之一，我国陆地的辽阔疆域 只需一颗卫星就能覆盖。凡是在它的电波覆盖区域内，只要地面卫星电视接收站 的抛物面定向天线对准该同步卫星，就可以接收稳定的电视信号。卫星电视广播 教学系统具有以下显著特点。 （１） 电波覆盖面广，不受地形干扰，适合于边远、偏僻等地区的教学。 （２） 投资省、费用低。 （３） 图像质量高。 （４） 传输频带宽、容量大。 对于我国这样一个地域广阔，急需提高人口素质的发展中国家来说，卫星电 视广播无疑是进行全民教育的一种有效方法。目前，中国教育电视台（ＣＥＴＶ）利用 亚太 １Ａ 号卫星（ＡＰＦ１Ａ）的 ３ 个 Ｃ 波段转发器向全国播出三套卫星电视节目，节目 覆盖全国各地和周边地区，收视人口超过一亿，形成了规模庞大的教育电视节目 传输收视网络。

１．３

网络教育理论及方法

教育技术是对学习过程和学习资源进行设计、开发、运用、管理和评价的理 论与实践（１９９４ 年美国教育传播与技术协会（ＡＥＣＴ）对教育技术的定义）。从这个定 义中知道，教育技术的研究对象是学习过程和学习资源，而网络教育的教学设计 应以学习理论为基础。 学习理论的研究试图解释学习是如何发生的，学习是一个什么样的过程，怎 样才能进行有效的学习等。通过对学习过程的研究，使人们增进了对学习过程和 学习规律的了解，使教学有坚实的理论基础作依托。同时还可以据此改进自身的 学习，提高学习的质量。 学习理论的流派很多，各派的内容也很丰富。２０ 世纪 ６０ 年代到 ７０ 年代，在 教育技术领域内，行为主义的学习理论，特别是斯金纳的理论占据主导，而从 ７０ 年代以后，这种地位逐渐被认知主义理论所取代，而当前则有以认知建构主义学 习理论为主导的趋势。

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第１章

网络教育

１．３．１

行为主义学习理论

俄国科学家巴甫洛夫在实验中发现，当给狗喂食物的同时摇铃，食物会引起 狗流口水。经过一定的反复后，用铃声就可以替代食物引起狗流口水。依据一系 列动物实验结果，行为主义学派的学者认为，行为的多次愉快或痛苦的后果将改 变个体的行为，因此推断学习是形成刺激—反应（Ｓ—Ｒ）的联结。 依据不同的实验方法，这一流派的各家对学习的解释相距甚远，并提供了不 同的研究框架，但他们都把环境看作是刺激，把伴随的有机体行为看作是反应。 因而，他们关注的是环境在个体学习中的重要性。学习者学到些什么，是受环境 控制的，而不是由个体决定的。因此，学习是刺激—反应之间联结的加强。 ２０ 世纪 ５０ 年代，美国心理学家斯金纳创立了操作性条件作用学说和强化理 论。斯金纳认为，人类的思维最终必须用行为来解释，而且一切行为都是外界所 引起和受外界控制的，即“刺激—反应” 。他非常强调“操作性条件作用”和“积 极强化”在教育上的意义。他认为通过对环境的“操作”和对某些行为的“积极 强化” ，任何行为都能够随意地创造、设计、塑造和改变。刺激与反应之间的神经 联结叫作强化，强化可以分为正强化和负强化两种类型。正强化是增强有机体趋 向操作性行为的刺激；负强化则是促使有机体力图避开的刺激。增加正强化或减 少负强化都能促进有机体行为反应的几率增加，这一规律称为“刺激—反应—强 化”理论。强化则是教学中的首要因素，在教学中只要强化正确的“反应” ，消退 错误的“反应”，就能取得预期的效果。 斯金纳强调积极的强化，也就是对学生理想的行为给予表彰和鼓励，而尽量 少采取惩罚的消极强化手段，从而达到强化其行为的目的。他还主张及时的强化， 使学生尽可能地知道正确的行为。斯金纳把“强化”看作是程序教学的核心，认 为只有通过强化，才能形成最佳的学习环境，才能加强学生的学习动力。斯金纳 强调学生的学习应该通过一系列的强化来形成。在他看来，任何领域中的学习过 程，都必须分成许许多多极为细小的步骤，而且每个步骤的完成都依赖于强化的 帮助。通过把一系列的步骤分成最小的单位，强化的频率就被最大限度地提高， 而由错误可能产生的消极后果则被减低到最小限度。斯金纳在操作条件反射实验 的基础上，根据刺激（提问）—反应（回答）—强化（确认）的原理，制订了程序教学 理论。 １．程序教学的基本原则 斯金纳在研究操作性条件作用学说和强化理论的基础上提出了程序教学理 论，他归纳出程序教学的 ５ 项基本教学原则就是：小步子的逻辑序列教学原则、

１．３

网络教育理论及方法

积极反应原则、及时反馈原则、自定步调原则和低错误率原则。 以行为主义理论为基础的程序教学在大量实践的基础上形成了一系列设计 原则，这些原则成为早期教学设计的理论依据，尤其是及时强化原则和积极反应 原则在指导课件设计与制作中取得了极大的成功，学生在连续不断的刺激—反应 过程中达到了预期的学习目标。此外，程序教学的基本环节：呈现内容（提供刺激） —接受信息—做出反应—及时强化（评价）已成为计算辅助教学（ＣＡＩ）的最基本交 互环节，也是控制课件执行的重要依据，现在许多教学软件和课堂教学内容的设 计仍以行为主义学习理论作为理论依据。 （１） 确定目标 明确学习者所要完成的任务，即明确教学期望值。这种教学期望可以通过学 生所能显现的行为反映出来，以便于在教学中进行评价和反馈。 （２） 小步子原则 即把学习内容按其内在逻辑关系分割成许多细小的单元，这个小单元称作小 步子。分割后的小单元按一定的逻辑关系排列起来就是程序化教材或课件，但要 确保学习者能由浅入深、由易到难、循序渐进地学习，使前一步学习为学生接受 新刺激做准备，小步子强调了教材难度增加的渐进性和从一个项目过渡到下一个 项目的自然性。 这个原则在今天看来仍有其价值。当然对单元划分的大小要由具体的教学性 质和任务来确定，但无论何种课件都要对学习内容做适当的分割。因为分割学习 内容，寻找知识点，建立框面的呈现内容是网络课件设计的重要环节。 （３） 积极反应原则 斯金纳认为，传统教学主要是教师传授知识，学生被动地接受知识，很少有 机会对教师提出的每个问题做出反应。要改变这种消极学习的现象，就要求在程 序教学的每一项目中让学生做出积极反应。通过选择、填空和书写答案及“按键” 等方式使学生做出反应，学生会认识到为了达到学习的目的，必须积极地对每一 个刺激做出反应。这项原则在课件设计中也得到广泛的应用，并以多种形式体现 出来。 （４） 及时反馈原则 当学习者做出反应后，必须使他们知道其反应是否正确，使学生能够根据反 馈及时核对自己的正误。反馈出现得越快，强化或者消退也就越有效。及时的反 馈能使学生避免错误的积累，对学习者做出的正确反应给予及时强化，会提高其 操作能力。 （５） 自定步调原则 传统教学总是统一进度，这样限制了学生的自由发展。而程序教学则是以学

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第１章

网络教育

习者为中心，让每个学生根据自己的特点自定学习进度和速度。允许学习者在每 一个内容上按照自己需要的时间进行学习，在以适当的速度进行学习的同时，通 过不停的强化得到了稳步前进的诱因。这个原则就成为后来计算机辅助教学的经 典方式，也成为以个别化学习为主的 ＣＡＩ 课件设计是否成功的重要标准。 （６） 低错误率原则 由于教材编制是由浅入深，由已知到未知，学生每次都能做出正确反应。由 于程序教学活动中的及时反馈，并根据学生的错误情况提供补充材料，能够不断 地修正教学内容和进行顺序，这样，可以达到减少错误率，提高学习者的学习效 率。 上述几项原则对 ＣＡＩ 课件设计有着重要的参考价值。 ２．程序教学的两种模式 程序教学按教学单元的排列方式分为直线式程序教学模式和分支式程序教 学模式两类。 （１） 直线式程序教学模式 直线式程序教学模式把教学内容细分成一组连续的小单元，并按照教学知识 体系的逻辑顺序排列，学生依次进入这些单元学习，如图 １－３ 所示。在学生进入 一个新的单元学习前，必须先回答关于前一个单元的一些问题。如果回答错误， 程序会向学生提供一些暗示和给予适当的补充说明，或者直接呈现正确答案。只 有当学生正确回答了前一单元的相关问题后，才可能进入新的学习单元，如图 １－４ 所示。学生利用直线式程序教学媒体学习时，学习的内容与顺序是教学程序提供 的，但学习速度可由学生控制。 1

2

3 图 １－３

4

5

6

直线式程序教学模式

讲授 内容

测试

合格

不合格

图 １－４

单元结构

（２） 分支式程序教学模式 分支式程序教学是根据学生可能出现的各种错误，采用一些补习单元来修 正，以达到掌握教材的目的。学生学完教材内容的某一单元后，如果答案正确，

１．３

网络教育理论及方法

就进入下一单元的学习；如果答案错误，就被引导到辅助单元学习。当确认已经 掌握该单元后，再转向下一单元的学习，如图 １－５ 所示。这样，对于基础好的学 习者，可按直线方式学习教学内容，而对于基础相对较差的学习者，则要通过若 干辅助单元提供的补充知识帮助学习，才能学完全部的学习内容。在这种教学程 序中，不同学习水平的学生将形成自己的学习途径，实现因材施教。 2a

7a 6a

3

1 2

3a

图 １－５

4

5

6

7

分支式程序教学模式

３．强化理论及程序教学理论对教育技术的影响 斯金纳的强化理论及程序教学理论不但为计算机课件制作提供了理论基础， 对教育技术理论发展也产生了巨大的推动作用，其影响主要有以下 ４ 个方面。 （１） 从重视“教”到重视“学” 按照行为主义的观点，教学媒体的作用不仅要呈现教材，而且必须与学生的 行为联系起来。具体的联系包括：接受学生做出的反应，控制学生的学习顺序， 经常和及时性的反馈，学生自定学习步调。媒体设备和教材只要发挥上述作用， 就能强化学习，从而保证学习的成功。在这种理论的影响下，传统视听传播领域 日益重视对“学”的研究，重视使用教学媒体促进对“学”的研究。 （２） 行为目标和标准参照评价 程序教学理论要求首先要阐明学生应达到的学习目标，即明确行为目标。从 教育技术理论发展的角度看，行为目标的意义是强调学生的行为以及产生行为的 条件，即将学生的学习任务具体化、明确化。根据行为目标进行测量，以了解学 生能力所达到的程度。这种对学生能力的测量，并不是以参照其他学生的能力差 异为依据，而是以预先确定的目标为依据。标准参照评价适用于个别化学习的评 价，可提供个人学习进步的情况，可使教师了解所设计教材的优缺点，并进行及 时调整。 （３） 开展全面教学改革 在以班级授课为教学单位、以教师为中心的传统教学中，开展自定学习步调 的个别化教学显然是难以进行的。因此，要真正实现程序教学的目的，必须对传 统的学校教学进行全面改革。

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第１章

网络教育

（４） 程序教材的系统开发过程 程序教学的独特之处是强调编制程序教材是一个“过程”，而不是“产品” 的观点。它提出的“过程论”使人们开始重视课件的开发过程。从教学目标（学习 结果）的阐明开始，分析教学对象，设计教学内容顺序，进行实验性测试，编制课 件，直至推广使用。 ２０ 世纪 ８０ 年代后期，随着计算机的普及，程序教学理论才真正普遍应用于 教学软件设计开发中，从这一时期开始，我国计算机辅助教学课件设计和开发都 是运用了程序教学理论，但随着多媒体和网络技术的发展，人们逐步发现按照行 为主义学习理论设计的教学软件和教学活动只适于一些简单的教学情境，对于比 较复杂的教学活动，需要涉及到人的复杂认知过程，就不能够仅仅根据行为主义 的“刺激—反应—强化”来解释。程序教学理论同其他理论一样不可能没有缺点 和局限性，它的主要问题是，所依据的行为心理学原理没有考虑动物和人类学习 的本质区别。此外，这种教学刻板、缺乏灵活性，不利于学生提高独立思考和独 立解决问题的能力。它的小步子原则容易使学生厌倦，也不利于学生从整体上认 识事物。特别在当今的信息时代，更暴露了行为学习理论的局限性，但它的积极 反应、及时反馈等原则今天仍被计算机辅助教学所采用。

１．３．２

认知主义学习理论

认知主义学习理论把学习看成是人的思维活动并具有信息加工机能的一系 列过程。来自外部的刺激传送到人的感觉器官，感官就会在传递信息的过程中把 刺激转换成人类最易理解的模式。认知主义学习理论强调知识的获得不是对外界 信息的“刺激—反应—强化” ，而是对信息的主动选择和理解，并在人类自己原有 认知结构的控制和影响下，有选择地只对某些信息给予注意、接收和加工。 认知主义学习理论的主要代表人物是美国心理学家加涅（Ｒ．Ｍ．Ｇａｇｎｅ），加涅 在 １９６５ 年《学习的条件》中提出了大脑信息加工的理论模型。加涅认为，人的认 识过程实际上是信息加工过程。当人们对信息进行处理时，必须根据自身的需要 对信息进行转换和加工，因此，学习是学习者内在思维活动及信息加工过程。 加涅认为，人们对外界环境的刺激及其反应由感觉登记、短时记忆、长时记 忆和控制等 ４ 个过程所构成，如图 １－６ 所示。在外部刺激下，信息流通过接收器 激活感觉器官进入短时感觉储存，短时感觉存储器从大量的刺激信息中选取特定 的信息，选取的信息仅能在感觉登记器中保持 ０．２５ 秒～２ 秒较短的时间。如果信 息被引起注意，信息将被转换成语言形式然后进入短时记忆，短时记忆的信息加 工能力容量有限，只能记录 ５￣９ 个信息组块。如果没有复述，那么在短时记忆中

１．３

网络教育理论及方法

停留的信息会在 ３０ 秒内很快消失，被新的信息取代。短时记忆中停留的信息经过 复述和编码过程有可能进入长时记忆储存，一般认为储存在长时记忆中的信息是 永久性的，长时记忆区是一个保存时间持久而容量极大的信息库。当需要使用信 息时，需经过检索提取信息，被提取出的信息可以直接作用于反应生成器，产生 操作行为。也可以被检索后回到短时记忆，然后再作用于反应生成器。执行监控 即加涅所讲的认知策略，执行监控决定哪些信息从感觉登记器进入短时记忆，如 何进行编码，采用何种学习策略，学习方式的调整等各种操作控制。预期是指学 生期望达到的目标，即学习动机。整个学习过程都是在“执行监控”与“预期” 这两个结构的作用下进行的。 执行监控

效

反

应 环

器

境

接

预

期

应

生成器

感

觉

短

时

登记器

记

忆

长

时

记

忆

收 器

图 １－６

信息加工理论的学习与记忆模型

加涅作为认知学派的杰出代表，他将学习建立在现代科学方法论的基础上， 把学习过程看成是信息的接收和使用过程，提出了学习的类型、学习结果、学习 的阶段和学习过程的分类。 １．学习的 ８ 种类型 人类学习的复杂性程度是不一样的，是由简单到复杂。据此，按学习的复杂 程度分为信号学习、刺激—反应学习、动作链索、言语联想、辨别学习、概念学 习、规则学习、问题解决或高级规则学习 ８ 种类型的学习，称为学习的层次理论。 其中，前 ４ 种类型学习是基础性的，相对说来比较简单。后 ４ 种类型学习是较复 杂、较高级的学习，它建立在基础性学习之上。每一类型学习都是以前一类型学 习为前提，即学习是累积性的。 ２．５ 种类型的学习结果 设计教学的最佳途径，应根据所期望的目标来安排教学工作，因为教学是为 了达到特定的教学目标。对教学目标的分类，也就是对学习结果的分类，即根据

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第１章

网络教育

学生在学习后所获得的各种能力来分类。加涅提出了 ５ 类学习结果：言语信息、 智力技能、认知策略、态度和运动技能，其中言语信息、智力技能和认知策略 ３ 类统称为认知学习结果。 ３．学习过程的 ８ 个阶段 学习是一个过程，通过对学习过程分解，学习过程又可以分为若干阶段，每 一阶段需要不同的信息加工过程。学习过程被分解成 ８ 个阶段：期望、注意、编 码、记忆存储、检索、迁移、反应和强化。 ４．学习的 ８ 个阶段 教学是一种外部事件，但最终要影响学习的内部过程。因此，学习的阶段以 及学生内部活动过程，都要与教学阶段相吻合，伴随着学习过程的 ８ 个阶段。学 习的 ８ 个阶段包括：动机阶段、领会阶段、习得阶段、保持阶段、回忆阶段、概 括阶段、作业阶段和反馈阶段。 如图 １－７ 所示，学习过程是一环连接着一环，形成一个链索形式结构， 与学习阶段相对应，这些内部过程与构成教学的外部事件建立起了联系。综上所 述，加涅学习理论的最大优点在于注重应用，即把学习理论研究的成果运用于教 学实践。加涅的累积学习模式对教学序列的设计有十分重要的意义。在学习中， 每个层次的学习，都是以前一层次的学习结果为前提条件。因此，教师在设计教 学前，可通过分析前一层次学习的结果，确定学生的内部条件，以保证教学工作 的顺利进行。基于认知主义学习理论，人们提出了一系列指导教学设计的原则。

动 机 预 阶 段 期

领 注意： 会 选 阶 择 段 性

习 编码： 得 存 阶 段 储

保 持 阶 段

储

道

觉

图 １－７

忆

回 忆 检 阶 段

概 括 迁 阶 段

作 业 反 阶 段

反 馈 强 阶 段

索

移

应

化

存

通

知

记

学习行为的各阶段及其伴随的过程

５．指导教学设计原则 （１） 显示教学情境和学科内容结构 目的是让学习者了解教学的背景和教学中各知识之间的相互联系。 （２） 选择合适的材料呈现方式 呈现的学习材料应适合学习者认知发展水平，并按照学习者的认知水平由浅 入深地安排呈现顺序。

１．３

网络教育理论及方法

（３） 学习者自定学习目标 学习者自定目标不仅是学习的重要动力，而且能够使学习者按照自己的认知 水平自主进行学习。 （４） 理解中学习 学习者只有理解了所学习的知识后，才能有助于知识的保持和迁移。 （５） 提供反馈 向学生提供认知评价和反馈，可以帮助学习者及时地检验学习状况，纠正学 习者的错误。 （６） 提供知识学习的各种序列 学习材料既要提供归纳序列，又要提供演绎序列，有利于学习者从各种不同 的角度进行学习。 （７） 体现冲突 教学中设置适当的矛盾冲突，有助于引发学习者的高水平思维，激发学习者 内在的学习动机和积极性。

１．３．３

建构学习理论

近年来，随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深入，认知学习 理论的一个新分支——建构主义学习理论逐渐成为主流。多媒体计算机和网络通 信技术的发展，改变了学校原有的教学环境，越来越多的教育理论研究者热心探 索在教育信息化环境下的教与学，以学生为中心的教育观逐步成为世界教育改革 的潮流。 建构主义认为，学习者对知识的学习与掌握不是通过教师的传授和机械的记 忆得到的，而是学习者在一定的情境与社会文化背景下，借助教师和学习伙伴的 帮助，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式而获得的。建构主义提倡在教 师指导下的，以学习者的学习活动为中心的学习。建构主义学习理论强调学习者 的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者， 而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体，是意义的主动建构者， 而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。建构主义学习理论将“情境”、 “协 作”、“会话”和“意义建构”作为学习环境中的 ４ 大要素。 １．建构学习理论的认识 （１） 学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程，包括结构性的知识和非 结构性的经验背景。 （２） 学习过程同时包含两方面的建构。一是对新信息的理解是通过运用已有

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第１章

网络教育

的经验，超越所提供的信息而构成的。二是从记忆系统中所提取的信息本身，也 要按具体情况进行建构，而不单是提取。建构一方面是对新信息的意义建构，同 时又包含对原有经验的改造与重组。 （３） 学习者以自己的方式建构对于事物的理解，从而不同人看到的是事物的 不同的方面，不存在标准的理解。但是，通过学习者的合作可以使理解变得更加 丰富和全面。因此，合作学习、社会性交互作用受到建构主义者的广泛重视。 ２．建构学习理论对学生的要求 按照建构主义学习理论，新的教学模式中要求教师和学生在教学活动中都要 改变自己的角色。在以学生为中心的教学模式中，要求学生在学习过程中从以下 ３ 个方面发挥主体作用。 （１） 教学活动中要让学生用探究法、研究型学习去建构对客观世界的认识。 （２） 要求学生将目前学习的内容与已知事物建立联系，并对这种联系加以认 真的思考。基于建构主义的教学设计认为， “联系”与“思考”是意义建构的关键， 教学活动就是为学生创设一个有利于学习者将学习内容与已知事物联系的 环境。 （３） 在教学活动中，学生应主动去搜集、分析、加工、处理有关的信息和资 料，并对所学习的问题给出各种假设并努力加以验证，进行学习过程中的意义 建构。 ３．教师在教学过程中的主导作用 建构主义学习理论强调学生认知主体作用，认为学生是信息加工的主体，是 意义的主动建构者，同时又不忽视教师的主导作用，教师是意义建构的帮助者和 促进者，要求教师在教学过程中从以下 ３ 个方面发挥主导作用。 （１） 激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。 （２） 通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索，帮 助学生建构当前所学知识的意义。 （３） 为了使意义建构更有效，教师应在可能的条件下，组织协作学习（开展 讨论与交流），并对协作学习过程进行引导，使之朝着有利于意义建构的方向发展。 引导的方法包括：提出适当的问题以引起学生的思考和讨论；在讨论中设法把问 题一步步引向深入，以加深学生对所学内容的理解；要启发诱导学生自己去探索、 去发现规律，自己去纠正和补充错误的或片面的认识。

１．３．４

网络多媒体课件的设计原则

在现代学习理论指导下，网络多媒体课件的设计原则包括开放性原则、情境

１．４

网络的类型与学习方法

性原则、积极参与原则等。 １．开放性原则 建构主义理论认为学生对知识的了解或掌握不应只有一个固定的学习起点。 设计课件应有多个学习起点和多条学习路径，使教学软件可以从多角度、多层次 开展学习，为学习者提供一个灵活的学习条件。 ２．情境性原则 课件尽可能为学习者提供与学习内容相类似的“真实”情境，以帮助学习者 在真实的学习情境中去探索或发现知识，获得知识。学习者学习的目的是为了应 用知识，解决实际问题。如果学习环境脱离实际，学生所接受的知识和技能往往 不能成功地在实践中加以运用，学习不能有效地产生“迁移” ，同时在学生头脑内 部也由于外部学习环境的单调而变得缺乏联想，难以生成内部知识结构。 ３．积极参与原则 兴趣能引起学习者的注意和兴奋。如果在学习过程中能保持这样的心理状 态，会取得比较好的学习效果。在学习中经常利用问题引导学生进行思考，活跃 学习者的思维活动，促进学习者对知识的意义建构。 现代学习理论由于研究学习过程的出发点不同，形成了众多流派，尽管仍未 形成一种“统一理论” ，但这些流派实际上都是在探讨学习的一些基本问题，而且 都力求使其成果具有较强的可操作性，这在一定程度上为教师关注学生的“学” 提供了基础。

１．４

网络的类型与学习方法

计算机用于教育已有二十多年的成功经验。由于计算机技术和软件技术的发 展极为迅速，现在用于教学上的计算机与十几年前相比有着很大的差别，特别是 计算机技术、网络技术、多媒体技术的发展，出现了多种网络教育环境。

１．４．１

教学网络基本类型

１．计算机教室网 目前，中小学都非常重视计算机在教育中的应用，许多学校都拥有自己的计 算机教室，按照某种协议，将多台功能独立的计算机，采用某种网络拓扑形式连 接起来构成计算机局域网。例如，可以在网络操作系统上，将 ＣＡＩ 课件和各种应 用软件安装在网络服务器的硬盘中，学生在计算机上网后可以使用网络服务器中

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第１章

网络教育

的系统和软件，并且网络可以共享打印机，做到计算机硬件和软件资源的共享。 局域网计算机教室的学生机可以是低价格的计算机，整体系统的性能价格比较高。 此外，由于网络操作系统和 ＣＡＩ 课件安装在服务器上，由网络管理员或教师管理， 所以局域网管理比较方便。 ２．多媒体计算机局域网教室 如果用专用电缆将局域网中的多媒体计算机连接在一起，便建成了多媒体计 算机局域网教室。多媒体技术的出现，使人们与计算机之间的交流更加方便，形 式也趋于多样化。多媒体网络计算机教室比局域网计算机教室又前进了一大步， 它是通过多媒体网络，将多媒体信息（语音、图像、文字）传输给每一个学生计算 机终端。 在多媒体网络教室内，教师通过计算机及其他教学媒体，把要讲解的内容传 送给学生机，师生之间可以通过屏幕及耳机进行讨论，学生之间可以通过屏幕进 行交流，教师可以将任意一个学生或任意一组学生的屏幕调到教师机屏幕上，及 时了解学生学习的进程与情况，并及时对学生进行指导、帮助和鼓励。这样，教 师通过将传统的教学方法与多媒体网络教育技术的有机结合，改变传统的以“教 师为中心，书本为中心，课堂为中心”的教学模式，可以有效地实施启发式教学， 开展协作学习和探究式学习，充分发挥学生的主体作用，使学生能在生动活泼、 积极主动的气氛中学习，达到学、看、听、说、练的完美结合，从而促进学生创 造性思维和创新能力的培养。多媒体网络教室的许多新的教学功能，将计算机辅 助教学带入了一个崭新的时代，它已引起教育界越来越多的关注和认可，虽然价 格较高，但物有所值，深受欢迎。多媒体计算机局域网络教室在功能上可进一步 扩展，完成多种教学功能，甚至可以完成语音实验室、电化教室的功能。在实践 中，有些学校已经通过多媒体计算机局域网教室，实现了计算机室、语音实验室、 电化教室三室合一。 ３．校园网 在小型计算机网络教室的基础上，把校园内分散在各处的计算机（如多媒体 计算机网络教室或分散的一些单机等）连接起来，形成更大的局域网，可以实现校 内教育资源的共享。或通过光纤、专线、卫星连接到更大的网络上，甚至连接到 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网络上，实现更大范围的教育资源共享。 校园网除了实现校内信息的共享外，还可以通过各种方式 （如万维网、 Ｅ－ｍａｉｌ、ＢＢＳ 等）把本校教育信息发布出去，并把校外教育信息接收进来。 在家中，学生只要有一台个人计算机、调制解调器和电话以及相应的软件， 通过电话拨号， 进入一个 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 服务商的联机服务系统中， 即可接入 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。 在这种情况下，个人计算机只是作为服务商服务器的一个仿真终端，它能得到的

１．４

网络的类型与学习方法

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 服务，包括进入校园网学习，实现跨越时间和空间限制的网上学习，使 学习走进千家万户，而不再仅局限于课堂和教室。

１．４．２

基于网络的学习方法

在多媒体教育网络环境下，既可以进行个别化教学，又可以进行合作学习， 还可以将两者结合起来，所以是一种全新的网络教育模式。这种教学模式完全是 按照个人的需要进行的，无论是教学内容、时间、方式等，都可以按照学习者自 己的意愿或需要加以选择，学习者可以在自己的家里或办公室里学习，也可以通 过便携式计算机在旅途中学习。一般情况下，通常采用下面的方式，将网络教育 融合到日常的学习活动中来。 １．媒体学习模式 在网络教育中，网络多媒体课件作为教学媒体，具有呈现客观事物的时间顺 序、空间结构和运动特征的能力。英雄人物、名胜古迹、自然风光和历史事件都 可以用多媒体生动地展现出来，也可以用多媒体记录和重放各种自然或人造声音。 对一些在普通条件下无法实现，或无法用肉眼观测到的现象，也可以用多媒体生 动直观地模拟出来，增加学生对抽象事物的理解与认识，引导学生去探索事物的 本质及内在的联系，增进教学效果，提高教学效率。将一些枯燥、抽象的概念、 复杂的变化过程和运动形式，以内容生动、图像逼真、声音动听的教学信息展现 在学生面前。通过多媒体的展示，使学生感到客观事物真实可信，有利于对知识 的理解，显著地减轻学生的认知负担，分解知识的复杂度，有利于知识的迁移。 多媒体课件所呈现的形式，可以是文本、图形、图像、声音、视频等各种单 一形式，或者是几种形式的组合。在课件中，多种媒体的组合使用，同时刺激多 种感觉器官，有利于学生的记忆，增加学生进行联想的线索。利用多媒体提供的 声觉、视觉和双向交互能力，向学生提供声、像、文等综合信息，有具体，有抽 象，有检查，使学生身临其境，进入角色，使新旧知识间的联系更为紧密，为以 后创造式的学习打下了良好的基础。 ２．个别化学习模式 个别化学习是由计算机课件扮演教师的角色，模拟教师的思维活动。它能根 据学生输入的信息，理解学生的意图，并运用适当的教学策略，指导学生进行有 针对性的学习，向学生传授新的知识和技能。在一定程度上允许学生自定学习内 容、自定学习步调，既允许成绩差的学生进行补习学习，又允许成绩优秀的学生 进行更加深入的学习。在学校中，个别化辅导模式是在学校的计算机实验室中使 用单机（各台计算机之间无联系，相互独立）或网络（用通信线路将各台计算机连接

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第１章

网络教育

起来，实现软、硬件资源共享）进行的。学生在计算机上边学习，边做练习巩固， 由浅入深，循序渐进。当学生的学习遇到困难时，由计算机课件做个别辅导，给 出矫正的辅助性材料。当有较多的学生出现共同性问题时，教师可做短时间的集 中辅导，以清除他们的学习障碍。 个别化学习模式的优点是学生与学习直接发生联系，自己动脑、动手，独立 钻研，运用自己已经掌握的知识来解决问题，寻找问题答案，通过积极思考“学 会”新知识，有利于培养学生的自学能力，有利于发展学生智力和运用知识解决 问题的能力。个别化学习模式，比较适合学习与事实有关的内容，掌握一般的具 体概念和原理，培养解决问题的基本技能等。在进行个别化辅导的教学过程中， 教师的主要工作是帮助学生选择合适的课件，为学生提供学习资料或寻找资料的 途径，解决学生在学习中遇到的共性问题，并检查学生的学习效果。 ３．小组协作学习模式 这种教学模式通常是在计算机网络教室或多媒体网络教室中进行，通过通信 线路将教师和学生联系在一起，建立起教师与学生、学生与学生间的联系，这种 联系不是面对面的直接联系，而是通过应用程序将他们联系在一起。相对而言， 教师有优先控制权，教师决定着教学模式的选择，教学资源的配给，是否允许学 生进入系统，学生发言权限的控制或查阅学生学习的历史记录等，加强了教师对 学生及教学资源的管理。 利用网络对学生在学习中的个性问题进行相互讨论。讨论的问题按出现问题 的性质、学习兴趣分为几类。允许每名学生进入或退出讨论组，就所学的内容展 开讨论，相互报告自己的学习经验与看法，达到相互促进的目的。这对于培养学 生高级智力技能和人际关系等方面有着特殊的作用。在教学过程中，学生需要发 言时，可以通过呼叫，向教师申请发言，经允许后，学生可以呈现自己的看法。 在学习中，教师可以随时调用学生的屏幕，监督学生的学习，必要时，还可以将 该学生屏幕内容切换到每位学生面前。但不经教师允许，学生只能对自己的屏幕 进行操作。克服了一般辅助教学中，学生的反馈信息直接面向计算机而不是直接 面向教师的缺点，给教师的教学监督工作带来了便利，使教师能科学地掌握整个 班级和学生个体的情况。教师作为这种模式的策划者、指导者和参与者，应事先 作周密的设计，注意把握讨论话题的发展方向和深度，及时向学生提供辅助性材 料，以获得预期的效果。 ４．发现式学习模式 如果教学的目的是培养学生解决问题的能力，那么，网络课件的主要任务就 是为学生创设一定的问题情境，让学生结成小组，在这一情境中寻找和搜集信息、 使用工具，做出分析，判断和决策，解决问题。问题的情境设置常常具有神秘、

１．４

网络的类型与学习方法

迷惑和复杂困难的特性，给学生以挑战，引发学生探索问题的动机。学生通过解 决问题来检验已有的知识、思维能力和解决问题的能力。 学生在这种模式的学习过程中，不是被灌输，强迫地接受，而是通过某一情 节间接地、潜移默化地接受学习。学生在使用课件的过程中，要经过不断的尝试， 反复对知识进行巩固强化，对技能进行训练，才有可能获得结果或结论。通过这 种方法，学生得到的知识才相对牢固，实用性强，学习效果显著。 这几种教学模式各自具有自己的特点，适合于不同的学习对象、学习内容和 学习环境，在教学中应综合考虑各种因素，选择合适的学习方式。

１．４．３

网络课程实现方法及工具

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 是一个全球性的计算机网络，在它的上面有丰富的教育资源，它具 有信息传递迅速、更新速度快、存储量大、共享性能优良、可以跨地区覆盖，并 有呈现多种媒体形式、直观性好等特点，通过电子邮件（Ｅ－ｍａｉｌ）和万维网（Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ，ＷＷＷ 或 ３Ｗ）可以较好地实现网络教育。从目前来看，通过 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 实 现网络教学可有以下几种方法。 １．利用 ＷＷＷ 浏览器呈现教学内容 为了方便地查找及获取信息，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 提供了一种 ＷＷＷ 服务，通过 ＷＷＷ 可以 把全球 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上不同站点的信息有机地组织在一起，各信息之间连接简易方便， 只要学习者点击鼠标，通过超链接就可以进入所需信息的网页。使学生在检索到 某一主题时可以查阅所有相关资料，能够轻而易举地获取 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上所有有价值 的信息资源。因此，用 ＷＷＷ 的强大检索功能和 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 中的丰富教学资源开展网 络教育，可以获取与课堂教学内容有关的背景资料，增加课件的表现力，扩大学 生的知识视野。 借助超文本标记语言（Ｔｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＨＴＭＬ）或 ＦｒｏｎｔＰａｇｅ 等 网页集成工具，教师可以自己编制网页，辅助教学工作，网页上不仅仅是文字和 插图，还可以配有优美的声音，可爱的动画和漂亮的图像等。一般需要先将相关 的教学内容在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上发布，然后，使用 Ｗｅｂ 浏览器访问它，这样学生就可以 在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上按教师的指导或教师指定的内容进行学习。另外，教师还可以借助 ＨＴＭＬ 在网上发布学生成绩，评选优秀学员，开辟网上教学论坛，从而使教学方式 多样化，提高学生的学习质量。 ２．通过 Ｊａｖａ、Ｆｌａｓｈ 实现实时交互式教学 人–机交互是指人与计算机之间，通过某种对话手段，以一定交互方式进行 的人–机之间信息交换的过程。计算机网络中由于受技术等因素的影响，它的交

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第１章

网络教育

互能力是有限的。但交互性在网络教学过程中非常重要，教师需要不断利用网络 课件与学生之间交互，引导学习者主动参与各种探索活动，进行多层次的思考、 判断。利用 Ｊａｖａ 语言编写的嵌在网页中的 ＣＡＩ 软件是网络软件，运行时能大大增 强教学材料的交互性与实时性。如何有效使用交互，是网络教育也是计算机辅助 教学发展的重要方向。 随着网络课程的迅速发展，许多基于 ＷＷＷ 的网络课件需要学习者与服务器端 计算机进行教学信息的交换，例如，学习者身份的确定，学习内容的选择，测试 答案的提交等。利用 Ｊａｖａ 的动态可执行性，学生用户在检索到某些重要文献或教 学信息时，不仅能看到静止页面，还可通过单击某个图标或热键，看到图文并茂 的仿真实验或直观的演示实验。 Ｆｌａｓｈ 是一种矢量动画编辑软件，利用它除了可以制作普通动画、交互动画 和动态网页外，还可以在动画中加入背景音乐。更重要的是 Ｆｌａｓｈ 中的脚本语言 Ａｃｔｉｏｎｓ Ｓｃｒｉｐｔ 的功能较强，使用简单，在一定程度上弥补了普通网络课程交互 能力差的缺点。 ３．通过 Ｅ－ｍａｉｌ 与 ＢＢＳ 实现网络交互答疑 这种方式是在 ＨＴＭＬ 建立的网络教育系统中，为学生建立一个电子邮箱，当 学生阅读相应教学系统的教学信息或课后复习中出现疑问时，可以随时单击“网 上答疑”按钮，这时屏幕将打开一个 Ｅ－ｍａｉｌ 窗口，学生可通过该窗口，将问题以 电子邮件的方式寄给老师，老师就可以随时解答出现的问题。如果学生出现的问 题具有普遍性，教师可以将问题的答疑放到网上的教学系统中，供所有的学生参 考，如果问题只针对某个学生，则可以直接将解答用电子邮件寄给这个学生。 联机交流是 ＢＢＳ 一个最具特色的功能，用它可以实时地实现教师与学习者、 学习者与学习者之间的交流。登录 ＢＢＳ 后，可以在里面请教问题、发表看法。在 ＢＢＳ 里，用户的公开型布告可以被所有人看到，如果想进行“秘密行动”也可以 进行私聊。ＢＢＳ 除了具有实时交流功能外，还具有非实时的交互特性，通过发贴 子阐述自己的疑问，寻求帮助，看到帖子的人如果想帮助你，就会回贴解决你的 问题，通过这种公众交互，可以及时获得问题的解决。 ＢＢＳ 还是一个巨大的信息资源库，存有各种不同的系统文件、教学资源等信息。 可以免费获取你所需要的各种资源，这样就可以免除四处奔波的疲劳之苦了。 ４．利用网络数据库进行动态教学 在网络课程中，除设计静态网页以外，也可通过数据库进行数据管理和根据 查询生成动态网页或自动链接，还可通过数据库记录学生的学习进程，为学生提 供个性化的教学环境，做到真正的因材施教。数据库提高了数据管理的能力，使 数据可以重复使用和进行必要的数据分析。通过数据库进行动态网页的生成，大

１．５

网络教学相关技术

大提高了网页设计和开发的效率，减少了静态网页的设计和开发任务，保证了网 络课程应用数据的一致性和设计风格的一致性，同时数据库还大大提高了网络课 程应用数据维护的方便性和效率。 基于 Ｗｅｂ 的网络数据库系统，是以 Ｗｅｂ 浏览器作为用户界面，以数据库服务 器用作信息存储后台的结构组成。在开发远程网络教学系统中，采用动态服务页 面（Ａｃｔｉｖｅ Ｓｅｒｖｅｒ Ｐａｇｅ，ＡＳＰ）作为主要的开发语言，产生和运行动态的、交互的、 高性能的 Ｗｅｂ 服务应用程序。这样，要改变网页式样，只需修改几个文件。要更 新内容，只需对数据库进行操作即可，而且易于保持数据的一致性。 此外，由于 ＡＳＰ 脚本在服务器端执行，传到用户浏览器的只是 ＡＳＰ 执行结果 所生成的常规 ＨＴＭＬ 代码。这样，可以保证编写出来的程序代码不会被他人盗取， 确保网络课程运行的安全。

１．５

网络教学相关技术

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 提供的服务功能有：电子邮件（Ｅ－ｍａｉｌ）、ＷＷＷ 浏览、文件传输（ＦＴＰ）、 远程登录（ＴＥＬＮＥＴ）、信息查询（Ｇｏｐｈｅｒ）、文档查询（Ａｒｃｈｉｅ）、广域信息服务系统 （ＷＡＩＳ）、电子公告板（ＢＳＳ）、电子论坛、名录服务等，它们在网络教学中能实现特 定的教学功能。

１．５．１

电子邮件（Ｅ－ｍａｉｌ）

电子邮件（Ｅ－ｍａｉｌ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍａｉｌ）是一种通过计算机网络与其他用户进 行联系的现代化通信手段。它是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上使用最广泛的一种服务，是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 最重要、最基本的应用。电子邮件具有以下 ４ 个优点。 １．服务项目多 就电子邮件发送和接收的信息形式而言，它既可以是文字信息，也可以是图 像、声音等多种媒体信息。就信息内容来看，通过 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 电子邮件，既可以向 服务信箱指定收发，查询学术信息、新闻、娱乐等多种多样的信息，也可以与有 电子信箱的亲人、朋友、同事进行通信联络，还可以用来交流传真，甚至召开远 程视频会议。 ２．服务性能高 电子邮件不但使用简便，而且快速准确。它就像一部留言电话，可以在方便 的时候使用，随时发送邮件，也可以随时打开电子邮箱接收电子邮件。它可以准

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第１章

网络教育

确、及时地送到世界上任何一个与 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网络相连的用户。在时间占用上，比 一般的邮件传递要快得多，只需几秒到几分钟。 ３．服务费用低 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的电子邮件的服务费用非常便宜，收发一封电子邮件的费用还不及 一封国内普通信件的价钱。 ４．服务对象广 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 电子邮件系统具有开放性，电子邮件不但可以同时送给多个接收 者，还可以转发给第三者，这样使服务对象极为广泛。实际上，使用 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 提供的电子邮件服务并不是要求你总是直接和 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 联网，只要找到一个与 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 真正联网并愿意为你提供 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 信息服务的机构（ＩＳＰ），就可以通过 他们收发电子邮件。 网络教育中利用 Ｅ－ｍａｉｌ 可以实现“网上答疑” ，当你在学习中遇到问题或疑 问时，可以按照事先提供好的表格进行填写，用 Ｅ－ｍａｉｌ 发送给负责答疑的机构或 老师，接下来就是等待回复。对于大家提出的相同问题，教师会同时将答复送给 多个接收者。此外，借助于 Ｅ－ｍａｉｌ 可以将各种教学信息用附件形式传播，网上答 疑这种形式虽然简单，却十分有效。

１．５．２

万维网（ＷＷＷ）

万维网是基于 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的一个融合信息检索技术与超文本技术及超媒体技 术而形成的，使用简便而功能强大的全球信息服务系统。 ＷＷＷ 使用超文本传输协议（ＨＴＴＰ：ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）进行工作。 在这个协议下，用户端 ＷＷＷ 浏览器和 ＷＷＷ 服务器（又称 Ｗｅｂ 站点）之间能实现超文 本或超媒体文件的传输。超文本技术是 ＷＷＷ 的关键技术，通过超文本技术，ＷＷＷ 将全球信息资源通过关键字方式建立链接，使用户不但可以按线性方式搜索信息， 还可以用超链接的形式随意访问 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 信息资源。 １．检索的灵活方便性 位于全世界 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网上各地点的相关数据信息都被有机地组织在一起， 并为用户提供了界面友好的信息查询接口，用户只需提出查询要求，至于到什么 地方查询及如何查询则由 ＷＷＷ 自动完成。因此，ＷＷＷ 为用户带来的是世界范围的 超文本服务，用户只需操纵鼠标，就可以通过 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网络从全世界任何地方调 来所需要的文本、图像、活动影像、声音等信息。此外，ＷＷＷ 仍可以为用户提供 传统的 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 服务，例如，ＴＥＬＮＥＴ、ＦＴＰ、Ｇｏｐｈｅｒ、ＵＳＥＲＮＥＴ、ＵＳＥＲＮＥＴ ＮＥＷＳ。 ＷＷＷ 与传统的 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 信息检索工具的最大区别是：用超链接形式的阅览方

１．５

网络教学相关技术

式，代替通常的菜单或列表方式。它展示给用户的是一篇篇通俗易懂的文章，而 不是那种常常使人费解的菜单说明。所以，使用 ＷＷＷ 查询各种多媒体信息时，具 有很强的可视性，更大的灵活性，更易于提供信息服务。 ２．应用的广泛性 ＷＷＷ 是以客户机／服务器（Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ）模式运行的，在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的服务器 上运行着 ＷＷＷ 服务器程序，这是信息的提供者。在用户的计算机上运行着 ＷＷＷ 客 户机程序，用来帮助用户完成信息查询。客户机程序主要有两种功能：一是向用 户提供友好的使用界面，将用户的查询请求信息转换成查询命令，传送给 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上相应的 ＷＷＷ 服务器进行处理；二是将处理完送回客户机的数据，转换 成相应的形式显示给用户。一个服务器不但能提供它自身的信息服务，还可以“指 引”存放在其他服务器上的信息，而那些服务器又可指向更多的服务器（也可以指 向原来的服务器），这样，就大大地扩展了 ＷＷＷ 的服务范围。 在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 中，遍布世界各地的 ＷＷＷ 服务器中有着内容丰富、形式多样的 网页，即 Ｗｅｂ。所谓“网页” ，并不是字面层次上的页面意义，而是超文本或超媒 体文件。网页可以用文本、表格、图片、声音、影像等多种形式来表现，真正实 现图文并茂、声像俱全。制作者可以在设计制作过程中，充分发挥自己天才的想 象，表现不同的主题，制作出符合自己意愿的网页。网页的页面中一般都含有超 文本或超媒体技术支持的链接。这些链接在形式上，可以是颜色与众不同的文字、 图标或图像等，但实际上都是超文本或超媒体链接指针。通过链接指针，这些链 接可以指向网页自身的某个页面，也可以指向其他网页的某个页面。而被指向的 页面，既可以在本 ＷＷＷ 服务器中，也可以在千里之外的另一个 ＷＷＷ 服务器中。 ３．内容的丰富性 用户可使用 ＷＷＷ 浏览器，如目前常用的 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｘｐｌｏｒｅｒ 或 Ｎｅｔｓｃａｐｅ Ｎａｖｉｇａｔｏｒ 等，访问 ＷＷＷ 服务器，按网页的资源地址（简称网址），打开 网页进行浏览。在浏览网页时，用户只要单击其中的链接，就可以打开该链接指 针所指的网页，进入图文并茂、声像俱全、绚丽多彩、内容丰富的 ＷＷＷ 世界，进 行网上漫游。 基于 Ｗｅｂ 页可以容纳文本、表格、图片、声音、影像等多种信息，特别是网 页中的超链接，使网络课程信息的排列不再仅局限于线性排列一种形式，基于它 的特点，网络课程中的教学内容通常以 Ｗｅｂ 形式呈现给学习者。

１．５．３

远程登录（ＴＥＬＮＥＴ）

远程登录也是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 提供的一项基本服务，它可以使用户实现远程联机，

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第１章

网络教育

就是在本地的用户计算机和连入 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的一个远程计算机之间建立连接，使用 户能够利用远程计算机的高性能的计算机系统资源（硬件资源和软件资源）。比如， 你只有一台普通微机，现需要进行一项很复杂的计算，而由于软、硬件资源的限 制，你不能在你的计算机上进行工作，或者需要很长的时间，而中科院的超级计 算机在几秒钟内就可以解决这个问题。此时，你就可以利用 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的远程登录 服务，登录到中国科学院的超级计算机上，成为这台计算机的终端用户，解决复 杂的计算问题。 实质上，远程登录就是将本地计算机的输入信息传输到远程计算机，在远程 计算机上运行程序，并把相应的运行过程、结果信息返送回本地计算机屏幕上显 示。这样用户就可以实时使用远程计算机上对外开放的全部资源，可以查询数据 库、检索资料，或利用远程计算完成只有巨型机才能做的工作。此时本地计算机 是远程计算机的仿真终端，一般被称为 ＴＥＬＮＥＴ 客户机，而远程计算机是该仿真终 端的主机，被称为 ＴＥＬＮＥＴ 服务器。 远程登录离不开进行远程联机的 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 标准协议——网络通信协议 ＴＥＬＮＥＴ。 这一协议要求用户首先应拥有相应的账户和密码（即事先必须与有关计算机的单 位协商，办理一定的手续）。进行远程登录时，要在 ＴＥＬＮＥＴ 客户机上运行 ＴＥＬＮＥＴ 客户软件，同时，用户还要在 ＴＥＬＮＥＴ 服务器上有注册账号。但在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 中， 有些供远程登录查询的数据库和图书馆目录等是向公众开放的，用户不必取得注 册账号就可以拥有一个公共账号（如 ＧＵＥＳＴ 等）直接登录访问。 还需指出，远程登录除了用来充分利用远程计算机的资源外，也可以用来访 问 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 中众多的提供信息查询服务的服务器，如广域信息服务系统（ＷＡＩＳ）、 文档查询服务器（Ａｒｃｈｉｅ）、信息查询服务器（Ｇｏｐｈｅｒ）和电子公告板服务器（ＢＢＳ） 等，从而获得或处理各种教学信息。

１．５．４

文件传送协议（ＦＴＰ）

文件传送协议（ＦＴＰ：Ｆｌｉｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 传统的服务之一， 它也是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的一种标准协议。这一协议使用户能在联网的计算机之间传送文 件，使用 ＦＴＰ 几乎可以传送任何类型的正文文件、二进制文件、图像文件、声音 文件、数据压缩文件等，因此 ＦＴＰ 下的文件传输已成为 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上传递文件的最 主要方法。 ＦＴＰ 可以使用户把一个连入 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的远程计算机中的文件复制到本地计算 机，即下载（ｄｏｗｎｌｏａｄ）到用户计算机，也可以把本地用户计算机的文件复制到远 程计算机，即上传（ｕｐｌｏａｄ）到远程计算机。这时，用户的本地计算机被称为 ＦＴＰ

１．５

网络教学相关技术

客户机，而远程计算机被称为 ＦＴＰ 服务器。与远程登录相比，ＦＴＰ 能获取对方系 统的资源，而远程登录是为了使用对方系统的资源。 对广大用户来说，利用 ＦＴＰ 主要是从 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上下载自己所需的软件或信 息。因此需要知道这个软件或信息的资源地址，这可以通过 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 提供的各种 信息查询服务来查询到该资源的地址。 使用 ＦＴＰ 有两种方式，即普通 ＦＴＰ 和匿名 ＦＴＰ。 普通 ＦＴＰ 方式是指在进行文件传送时，在对方的计算机上确实有你自己的账 号及密码，这是最初 ＦＴＰ 的使用方式，如今很少有人使用了。在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 中，有 许多 ＦＴＰ 服务器提供匿名 ＦＴＰ 服务，匿名 ＦＴＰ 方式的应用已经越来越普遍了。这 种方式允许用户不必事先注册，只需以一个公共账号 ＡＮＯＮＹＭＯＵＳ（匿名）作为用户 名，以自己的 Ｅ－ｍａｉｌ 地址或 ＧＵＥＳＴ 为密码进行登录，便可以注册到 ＦＴＰ 服务器上， 从而实现文件传输。 匿名 ＦＴＰ 方式服务使用户能共享 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 中丰富的文件信息资源，也是用 户从 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上得到免费软件的最基本方法。目前常用的网上浏览器，例如， Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｘｐｌｏｒｅｒ 和 Ｎｅｔｓｃａｐｅ Ｎａｖｉｇａｔｏｒ 等，都已内嵌了 ＦＴＰ 程序， 大大方便了用户的使用。但是，出于安全考虑，大部分匿名服务器只允许匿名 ＦＴＰ 用户下载文件，而不允许上传文件。 利用 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的 ＦＴＰ 服务，可以将网络课程下载到自己的计算机中，在未 与网络连接的情况下，脱机学习网络课程。

１．５．５

信息查询（Ｇｏｐｈｅｒ）

Ｇｏｐｈｅｒ 是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 提供的一种功能强大的，以关键字作索引的信息查询工 具。它将 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上的信息资源组织成单一形式的资料库，构成 Ｇｏｐｈｅｒ 空间， 在这个空间中才能利用 Ｇｏｐｈｅｒ 工具。 Ｇｏｐｈｅｒ 以菜单方式驱动运行，它可以将用户的请求自动转换成文件传输命令 （ＦＴＰ）或远程登录命令（ＴＥＬＮＥＴ），用户在一级级菜单的引导下，通过选择自己感兴 趣的信息资源，实现对 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网上的各种信息资源的实时访问，例如，进行远 程登录信息查询、文本文件信息查询、电话簿查询、多媒体信息查询、专有格式 文件查询等。这对于不太熟悉网络资源、网络地址和网络查询命令的用户无疑是 一个简便而行之有效的方法。 Ｇｏｐｈｅｒ 采用客户机／服务器模式提供查询服务。在被称为 Ｇｏｐｈｅｒ 服务器的计 算机上运行着管理网络信息资源的 Ｇｏｐｈｅｒ 软件，用户运行的计算机被称为客户 机，用户用以访问 Ｇｏｐｈｅｒ 服务器的软件被称为 Ｇｏｐｈｅｒ 客户机程序。

３１

３２

第１章

网络教育

使用 Ｇｏｐｈｅｒ 时，用户必须先启动与 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 联网的计算机上的 Ｇｏｐｈｅｒ 客 户机程序，访问 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网中运行 Ｇｏｐｈｅｒ 软件的计算机。当前，Ｇｏｐｈｅｒ 客户端 软件已有针对不同计算机操作系统的版本，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网上也已有上千个 Ｇｏｐｈｅｒ 服务器在运行，用户可以非常方便地从 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 某台主机连接到另一台主机，查 找到所需的教学资料。

１．５．６

广域信息服务系统（ＷＡＩＳ）

广域信息服务（ＷＡＩＳ：Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｅｒ）是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 提供的 快速信息查询服务工具，它将 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上相关的资料组织成一个可按关键字检索 的数据库资料，提供给公众检索。 ＷＡＩＳ 有 ３ 个部分：客户机、服务器以及连接这两者的协议。它的工作方式是 关键词查询方式。形象地说，使用 ＷＡＩＳ 就如同去图书馆的咨询台一样，不同的是 ＷＡＩＳ 能使整个查询过程自动化。ＷＡＩＳ 为网络上各种文献、数据资料作了索引（就 像书籍后面的词汇索引表，读者可以通过索引表，反查某一重要词汇在正文中的 位置），用户只要在 ＷＡＩＳ 中给出的信息资源列表，用光标选取（或输入）想要查询 信息的关键词（如名称），系统就能在所有相关服务器范围内自动进行查询，找出 服务器数据库中含有该查询关键词的所有记录。并将查询结果传送给用户。因此， 人们有时也将 ＷＡＩＳ 形象地称为“网络咨询馆员”。 此外，ＷＡＩＳ 还可以根据检索词在查询次数记录中出现的频率进行评分，评分 越高，说明被查询的次数越多。用户可借助这一评分，进一步选择自己最感兴趣 的记录。人们可以使用 ＷＡＩＳ 从不同的资源中（包括当地资源或通过服务器查找其 他网络上的资源）查找全部材料。 ＷＡＩＳ 还被形象地称为“数据库的数据库” ，是供用户查询分布在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上 各类文本文件和专业数据库的一个通用接口软件。在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上，无论是文本文 件，或是数据库信息，还是计算机图形、图像，只要建立了 ＷＡＩＳ 可以识别、处理 的索引，便都可以使用这个工具进行查询，所以说，ＷＡＩＳ 是一个应用范围很广的 检索工具。

１．５．７

电子公告板（ＢＢＳ）

电子公告板（ＢＢＳ：Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｂｏａｒｄ Ｓｙｓｔｅｍ），也是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 提供的一种信 息资源服务。ＢＢＳ 和一般街头或校园内的公布栏作用相似，只不过是利用计算机 来传播、获取信息而已。

１．５

网络教学相关技术

ＢＢＳ 为广大用户进行网上交谈、发布消息、发表意见、提出和讨论问题、传 递文件、休闲、学习交流、游戏娱乐等提供机会和广阔的空间，同时为用户提供 气象、股票、社区和校园等多方面的信息。根据大多数用户的兴趣，ＢＢＳ 将议题 分门别类地分设在许多不同的布告栏。例如，ＢＢＳ 服务器，即 ＢＢＳ 站点，提供站 点介绍、电脑技术、病毒讨论、寻找工作、游戏天下、足球风云、体育健身、网 址推荐、谈天说地等。当然，现在的 ＢＢＳ 不仅仅是为用户提供论坛服务，还可以 提供 Ｅ－ｍａｉｌ、ＦＴＰ 和 ＵＳＥＮＥＴ 等多种形式的服务。 ＢＢＳ 网站为用户开辟一块展示“公告”信息的公用存储空间作为“公告板”， 师生们在这里可以围绕某一主题开展讨论，每个人可以把自己参加讨论的内容“粘 贴”到公告板上，或从“公告板”中读取其他参与者“粘贴”的信息。网络教育 系统中 ＢＢＳ 是教师与学生、学生与学生之间交流问题的场所。ＢＢＳ 也可以作为答 疑系统，根据学生提交的问题，了解学生的学习情况，并进行答疑。

１．５．８

网络专题讨论（ＵＳＥＮＥＴ ＮＥＷＳ）

一个 ＵＳＥＮＥＴ 就是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上的一个有着某种特定联系的用户集合。这种特 定的联系往往是他们共同的志趣。而 ＮＥＷＳ 就是指 ＵＳＥＮＥＴ 的一些专题讨论小组。 目前 ＵＳＥＮＥＴ 有 ６ ０００ 多个讨论小组。每个小组围绕一个专题，专题所涉及的内 容多种多样，包括计算机、生物、数学、哲学、天文地理等各方面知识，也评论 政治、经济、社会等各方面问题，还涉足科幻小品、时装、旅游等多个休闲领域。

１．５．９

用户查询服务（ＦＩＮＧＥＲ）

ＦＩＮＧＥＲ 是 ＵＮＩＸ 系统中用于查询用户情况的一个实用查询程序，它广泛用于 ＵＮＩＸ 系统，可以用来检索 ＵＮＩＸ 用户的注册信息。ＵＮＩＸ 系统保存了每个用户的详 细资料，包括用户的 Ｅ－ｍａｉｌ 地址、账号，在现实生活中的真实姓名、登录时间、 有没有未阅读的电子邮件，最后一次阅读 Ｅ－ｍａｉｌ 的时间以及外出时的留言等各种 各样的资料。当使用 ＦＩＮＧＥＲ 命令进行查询时，系统会将上述资料详细地显示在发 出 ＦＩＮＧＥＲ 命令的计算机上。

１．５．１０

邮递小组（Ｍａｉｌｉｎｇ Ｌｉｓｔ）

邮递小组（Ｍａｉｌｉｎｇ Ｌｉｓｔ，又称 ＧＲＯＵＰ）实际上是几百个 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 用户的邮件 地址的集合。这些用户可以分布在世界各地的 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上，但遵循一定的集合规

３３

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第１章

网络教育

则而形成了一“组” ，当 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 向这个组发送任何一封信件时，组中的几百个 用户都会同时收到。邮递小组中的用户可以用这种方法进行对话、争论、相互请 教、讨论问题、共享信息等。目前，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 上已有几千个这样的邮递小组，每 个小组有自己的讨论专题。

１．５．１１

中继聊天（ＩＲＣ）

ＩＲＣ 是 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｒｅｌａｙ Ｃｈａｔｔｉｎｇ 的缩写，即 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 中继聊天，ＩＲＣ 的最 大优点在于支持多人同时联机进行即时的交谈，就像大家聚在一起一样。 ＩＲＣ 服务器可以由单个服务器担任，也可以由多个服务器组成。在服务器与 服务器之间高速信息交换，数据信号传输的延迟很小，整个聊天过程是完全处于 “实时”状态的。ＩＲＣ 为用户提供了一个虚拟的实时电子聚会室，可以与来自各 地的网友进行即时交流。

１．５．１２

网络电话（ＩＰ）

网络电话，即 ＩＰ 电话，是一种新兴的、在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网络上通过网际协议实 现的电话通信形式。网络电话最大的特点是打长途电话尤其是国际长途电话费用 低廉，一般通话费用为通话时间内的市话费加上网费，而不必支付长途话费。此 外用户还可在进行语音通信的同时，传送文字、图形或图像以及视频。网络电话 有以下 ３ 种方式。 １．ＰＣ ＴＯ ＰＣ 方式 在这种工作方式下，通话的双方使用连入 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网的有声卡的计算机， 借助于网络电话软件，通过登录专用的网络电话服务器进行电话通信。常用的网 络电话软件有 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ＰＨＯＮＥ、ＶＯＸＰＨＯＮＥ、ＭＥＤＩＡＲＩＮＧ ＴＡＬＫ ９９、ＮＥＴ ＭＥＥＴＩＮＧ 等。如果一般通话前，双方可以通过 ＩＣＱ（网络传呼机）事先约定通话的时间、服 务器等，然后一方呼叫，一方等待呼叫。 ２．ＰＣ ＴＯ ＰＨＯＮＥ 方式 在这种工作方式下，通话呼叫一方使用连入 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网的有声卡的计算机， 借助网络电话软件（如 ＮＥＴ ＴＯ ＰＨＯＮＥ），通过登录专用的网络电话服务器直接拨打 接收方电话号码，而接收方使用普通电话接听。 ３．ＰＨＯＮＥ ＴＯ ＰＨＯＮＥ 在这种工作方式下，通话双方不需要使用计算机，但双方要使用 ＩＰ 电话，通 话方式基本与普通电话一样，只是费用低廉，最多可节省普通长途电话费的 ９５％。

思考与练习

１．５．１３

视频会议（Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｉｎｇ）

视频会议是利用计算机网络进行数字化音频、视频信号的传送，并通过计算 机屏幕呈现出会议的画面，有些系统还提供一个称为“白板”的共享窗口，供与 会者在其中写字、画图，进行交流。由于视频会议系统能够突破空间限制，可以 将各地的与会者聚集在一个虚拟会场里。将视频会议系统应用在教学上，可以克 服许多传统的课堂教学与网络远距离教学的不足。视频会议的主要功能包括以下 一些方面。 （１） 交谈 会议参加者之间可以互相发送信息，并在各自的屏幕上显示出来。 （２） 白板 会议参加者可以同时在白板上使用画笔画图、输入信息，并能看到白板上的 内容。 （３） 传送文件 在会议参加者之间发送和接收文件。 （４） 共享应用程序 在开会时打开一个应用程序，和会议中的其他人共享。 （５） 音频 远程会议的参加者之间可以交换数字音频信息。 （６） 视频 在两个参加者之间实时地交换视频信息。 其实 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网上提供的服务远不止这些，用户可以在漫游网络世界中逐 步得到体会。

思考与练习 １．学习理论主要有哪几个流派？ ２．行为主义学习理论的基本观点是什么？如何在网络教育中应用行为主义 学习理论？ ３．学习理论对网络课件设计有什么启示？ ４．认知学习理论同行为主义学习理论相比有什么特点？ ５．信息加工理论把记忆过程分成了哪 ３ 个阶段？ ６．什么是建构主义学习理论？它是如何看待学习过程的？ ７．在网络教育过程中，建构主义学习理论有什么重要意义？如何在网络教

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第１章

网络教育

育过程中应用建构主义学习理论？ ８．传统的远距离教学如广播、电视教学的主要缺点是什么？ ９．远程计算机辅助教学具有什么特点？目前主要的远程教学方式有哪几种？ １０．协作学习的产生背景是什么？协作学习有什么优势？ １１．研究性学习的实施步骤有哪些？在教学中怎样实施这些步骤？

第 2 章 计算机网络环境下的 网络教育 随着网络技术、多媒体技术的日益发展，计算机网络环境下的网络教育实现 了我国远程教育从第二代向第三代的过渡，代表了现代远程教育的发展方向。足 够带宽的多媒体网络，丰富的网上多媒体课件，网上教学资源，以及网络流媒体 技术是支持第三代远程教育的主体。Internet 的飞速发展，为信息特别是多媒体信 息的迅速广泛传播提供了更加灵活的方式，也为网络教育的开展提供了更加丰富 的技术手段。第三代基于计算机网络的多媒体远程教育系统，从教学手段上比早 期的第二代广播电视远程教育系统要丰富得多，从内容上可以覆盖人们社会生活 的方方面面，它为彻底打破现有学校教育体制的时空限制，打破以教师为主导地 位的灌输式教育方式，扩大受教育对象的范围，以及对信息社会实现教育终身化、 社会化提供了可能。

2.1

计算机网络简介 近几年来计算机网络技术的迅速发展和日臻完善，为远程教育的实现提供了

技术基础。随着 PC 机应用的推广，PC 联网的需求也随之增大，各种基于 PC 互 联的微机局域网纷纷出台。相继出现光纤及高速网络技术，多媒体智能网络，整 个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展成以 Internet 为代表的互联 网。 所谓计算机网络就是将多个具有独立工作能力的计算机系统，通过通信设备 和线路，由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信的系统。计算机网络是 依靠电信的基础网络将分散的局域网连接为一个庞大的广域网。建立计算机网络 的最主要目的是实现数据在计算机之间的传输和共享。由于数据传输具有突发性

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

强、对时延和时延抖动不敏感的特点，并且计算机网络所关心的是如何以最高的 效率保证数据能正确地传输到目的地，所以计算机网络采用分组交换技术，以提 高网络利用率。随着计算机应用范围的不断扩大，对视频和声音实时性数据需求 越来越多，例如，在计算机网络上开展实时远程教育，必须采用新的协议和新的 技术手段来保证实时业务的传送。 计算机网络根据网络的覆盖范围可以划分为局域网(LAN)、城域网、广域网 (WAN)和互联网。不同网络可以开展不同规模的网络教育，在局域网范围内，可 以开展校园内的网络教育，在广域网或 Internet 上，可以开展全国乃至世界范围 的远程教育。局域网通常只限于一座大楼或是一个院落，其覆盖范围有限，一般 只有 1 km～2 km，最大可达到 25 km。广域网的分布范围很广，通常利用现有的 通信网将多个分布在不同地域上的局域网连接起来，构成的广域网可以覆盖一个 城市、一个国家甚至成为洲际的网络。城域网的范围介于两者之间，通常在一个 城市的范围内，它也是利用本地通信网络连接多个局域网构成的。Internet 是最大 的广域网。 CERNET 是全国最大的公益性互联网络，由国家投资建设，教育部负责管理， 清华大学等高等学校承担建设和管理运行的全国性学术计算机互联网络。它目前 已基本具备了连接全国大多数高等学校的能力，并完成了八大地区主干网的升级 扩容，建成了一个大型的中国教育信息搜索系统。到 2000 年 12 月，CERNET 主 干网的传输速率已达到 2.5 Gb/s，地区网传输速率达到 155 Mb/s。CERNET 已经 有 12 条国际和地区性信道，与美国、德国、加拿大、英国、日本和香港特区联网， 总带宽在 100 Mb/s 以上，在国内已与其他 3 个骨干网 CHINANET(中国公用计算 机网，由中国电信主管)、CHINAGBN (中国金桥网，由中国吉通通信有限公司主 管)、CSTNET(中国科学技术网，由中科院主管)实现联网。CERNET 是我国开展 现代远程教育的重要平台。

2.2

计算机网络下的网络教育体系结构 基于计算机网络的教学系统是一个由硬件、软件及教学资源组成的系统，硬

件是指实施的物质基础；软件包括系统软件、教学应用软件、教学管理软件、网 络教学系统(平台)等。一个典型的网络教育体系硬件结构框图如图 2－1 所示。

２．２

计算机网络下的网络教育体系结构

2.2.1 硬件系统 计算机网络远程教学系统实施的物质基础就是一个实际的计算机网络。根据 所支持的学生人数、教学范围、学生访问网络的方式等诸多因素的不同，差异很 大，组织结构形式也各不相同。它可以是一个与大型网络(如 CHINANET 和 CERNET)互联的局域网，也可以是城域网或者是 Internet 广域网。一般来说，具 有如下模块：接入模块、交换模块、服务器模块、课件制作与开发模块、网络管 理与计费模块和双向交互式同步教学模块。 同步多媒体授课

课件制作中心

实时采集/压缩

Modem 交 换 机

流媒体服务器

Modem

拨号用户

Modem

拨号用户

电话网

路由器 Web

服

服

务

务

务

器

器

器

图 2－1

计费管理服务器

FTP

数据库服务器

网络管理服务器

E-mail 服

专线用户 Internet 专线用户

计算机网络下的网络教育体系硬件结构框图

1．接入模块 接入模块的主要功能是让学生和教师能够以多种方式访问网络资源，从而达 到教学目的。接入模块的主要设备是路由器和访问服务器，路由器的主要作用是 通过网络专线(如帧中继、DDN 专线)将整个网络接入大型网络，从而本网络的用 户能够访问其他网络资源或 Internet 资源，而其他网络用户能够访问本网信息。 访问服务器(包括 Modem 池)的主要作用是使校园外教师或学生通过电话拨号的 方式访问网上教育资源。 在网络中进行学习的学生可以通过 3 种方式接入本网。 (1) 通过电话线路直接拨号访问，用户只需拥有一条电话线，购买一个调制 解调器，进行登记注册后，便可以拨号进入网络进行学习。 (2) 通过其他网络中转，进入学习网络，如 CHINANET 和 CERNET。学习网 络通过租用高速专线与国内重要的大型网络进行互联，这样，对于已是这些网络 的用户，不需要任何变动，只需进行登记注册，便可进入本网进行学习。

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

(3) 对于有条件的用户或者是集团用户，如函授学校和培训机构，可通过专 线接入，这些用户可享受高速信息传输服务。 2．交换模块 交换模块是整个网络连接与传输的核心，主要的设备有主干交换机、分支交 换机或集线器和连接各模块的传输介质(光纤或电缆)，由它们组成整个骨干

网

络。 3．服务器模块 服务器模块主要负责教学资源及其他信息的收集、储存、发布，它们是对外 提供教学与信息服务的主要实体，一般有 Web 服务器、FTP 服务器、E－mail 服务 器、域名服务器、数据库服务器、视频点播服务器或流媒体服务器等，它们由一 台或多台高性能的计算器承担。 4．课件制作与开发模块 课件制作与开发模块主要是开发、维护网上的教学内容与教学资源，以实现 教育信息的不断更新与丰富。包括数字音、视频采集设备(采集压缩卡)、制作加 工及集成设备(高性能计算机和专用设备)。 5．网络管理与计费模块 网络管理主要对整个网络进行监控、运行性能的监测、故障的预警和诊断等。 计费模块主要是记录网络使用者的资费信息，以控制网络资源的有偿作用。 6．双向交互式同步教学模块 双向交互式同步教学模块是一个基于高速数据网络的双向视频会议系统。它 可以将演播教室中教师的讲解情况实时传送到远程多媒体教室，教师在讲解中， 还可以看到远程教室中学生的表情与神态，并能接收到学生的询问，类似于本地 课堂教学。本模块的核心设备是基于相关标准(H.320、H.323)的视频会议终端、 多点控制单元(MCU)、摄像机等。MCU 是一种多端口设备，通过它可以使多个视 频终端在一个会话中互相通信，其主要控制功能包括音频混合、切换和视频混合、 切换等。

2.2.2 软件系统 一个完整的基于计算机网络的远程教学系统，不仅需要系统软件支持，例如， 网络操作系统、Web 服务器软件、FTP 服务器软件等，还需要一些专门支持教学 的应用软件系统，例如，多媒体授课系统、网络题库系统、师生交互工具、教学 管理系统，而多媒体课件、师生交互工具、教学管理、网络题库等可构成网络教 学系统(平台)。

２．２

计算机网络下的网络教育体系结构

1．多媒体授课系统 流媒体技术在网络教育中的应用是开展网络教育中的一个重要方面，基于流 式媒体的授课学习系统从功能上可以分成两部分：课件点播系统和同步广播授课 系统。 (1) 课件点播系统 课件点播系统其实就是一个特殊的视频点播(VOD：Video On Demand)系统， 它与普通的 VOD 的区别是：课件点播不仅需要播放语音和视频，而且还需要同 步播放教师授课的文字资料，大多是基于 PowerPoint 或 HTML 的讲稿。它具有完 全基于 Web，授课实况(包括视频和语音)的数字化，授课实况和授课讲稿的同步 播放以及同时显示相关的学习工具窗口等特点。 (2) 同步广播授课系统 与课件点播系统不同的是，流媒体广播的同步授课系统在将视频数字化后不 存储，而直接广播到一组预定的客户端播放(即多播方式)，因此，它是实时和同 步的。目前大多数流媒体技术都支持广播，例如，RealSystem 的 RealServer、 Microsoft 的 Media Server。同步广播授课系统一般具有多个教室多个视频的同时 广播，同一页面中的多窗口显示不同教室的广播视频，以及服务器端的数据备份 等功能。 2．网络题库系统 基于计算机网络的题库系统采用浏览器/服务器(Browser/Server)体系结构，运 用网络数据库的动态链接技术，支持教师和学生通过网络进行组卷并进行各种类 型的测试，同时也支持具有用户授权的教师和题库管理人员通过网络远程对题库 内容进行管理。例如，题目增加、删除、修改等。题库中的习题可以是客观题(包 括判断题、选择题、填空题等)，也可以是主观题，其中客观题可由系统自动评阅。 本系统的客户端操作完全基于 Web 浏览器，主要包括教师远程组卷及联机修改， 学生联机测试(只适用于客观题)，远程网络题库管理等。 3．师生交互工具 为了有效地支持分布在异地的师生间交流，远程交流工具可以利用适用于数 据网络传输的桌面视频会议系统，支持教师和远程教室的学生进行实时交互，也 可以利用开发服务器端程序(如使用共享白板)和多媒体交流环境的设计来提供文 本、图形、语音、视频等的交流。例如，使用 Microsoft 的 Netmeeting 进行实时 交流(参阅第 4 章)。也可以通过 E－mail、邮件列表、BBS、新闻组等进行非实时 交流。 共享白板的实现是用 Java 编写服务器程序，直接在客户和服务器之间建立 Socket 连接。Java 的网络包中提供了 Socket 类和实现服务器的 ServerSocket 类，

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

用它们可以很方便地实现网络通信功能。共享白板可以为教师和学生提供文本以 及图形共享的区域。教师可以将一张图片贴入共享白板中，并利用系统提供的特 定画图工具和文本输入工具，在所贴的图片上进行标记、说明。教师端的白板中 的图形和文字可以通过计算机网络同步传递到交流环境中的其他学生端白板中， 学生可以同步地查看教师在白板中的板书内容，这样，共享白板实现了传统教室 中的黑板的功能。 4．教学管理系统 远程教学管理系统将按照其教学活动的各个环节，承担起目前学校教务部门 的各项职责。其管理的范围包括教学涉及的所有对象和资源，例如，学生、教师、 课件及教学管理部门等。同时，它将以学生为中心，为学生创造一个个性化、智 能化的远程学习环境，其具体功能有学生远程注册、学生学籍管理、专业及课程 的管理、教师管理、数据统计和分析、信息查询、计费和系统设置及维护等。

2.2.3 资源系统 基于计算机网络的远程教学，它的教学资源应当包括所有适合于网络传输的 教学内容。它可以由授课教师提供素材，由远程教学机构组织专门的制作人员采 用各种技术手段制作成各种不同类型的教学课件，存储到教学资源库中。并定期 进行修改内容、制作永久备份等管理工作。教学资源主要包括：网络多媒体课件(包 括流式媒体课件)、网上演示实验、基于 Web 的虚拟实验、用 PowerPoint 和 HTML 制作的讲稿、课程文字辅导材料及各种 CAI 教学软件。

2.3

以太网与网络教育 广域网、城域网都是由局域网构成，现代远程教育系统是一种广域网系统，

校园局域网是整个系统的基础。局域网技术主要包括以太网技术、令牌环网技术 和无线网技术。目前校园局域网大多采用以太网拓扑结构，物理上由服务器、工 作站、集线器、交换机、路由器、网卡、RJ45 水晶头、网线等组成。

2.3.1 以太网概述 目前以太网系列技术包括以太网、快速以太网、千兆位以太网。

２．３

以太网与网络教育

1．以太网 传输速率达 10 Mb/s，采用同轴电缆线或双绞线作为网络媒介。 2．快速以太网 传输速率达 100 Mb/s，采用双绞线作为网络媒介。 3．千兆位以太网 传输速率达 1 000 Mb/s(1 Gb/s)，采用光纤或双绞线作为网络媒介。 以太网以其高度灵活、相对简单、易于实现的特点，成为当今最重要的一种 局域网建网技术。为了使以太网更加完善，解决所面临的各种问题，一些业界主 导厂商和标准制定组织不断地对以太网规范做出修订和改进。

2.3.2 以太网工作原理 以太网通常使用专门的网络接口卡即网卡与网络进行连接，网卡可以完成多 种物理层功能，其中包括对网络冲突进行检测。 以太网采用广播机制，所有与网络连接的工作站都可以看到网络上传递的数 据。通过查看包含在帧中的目标地址，确定是否进行接收或放弃。如果证明数据 确实是发给自己的，工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。 以太网采用带有冲突检测的载波侦听多路存取(CSMA/CD)媒体访问机制，任 何工作站都可以在任何时间访问网络。在发送数据之前，工作站首先需要侦听网 络是否空闲，如果网络上没有任何数据传送，工作站就会把所要发送的信息放到 网络当中。否则，工作站只能等待网络下一次出现空闲的时候再进行数据的 发送。 作为一种基于竞争机制的网络环境，以太网允许任何一台网络设备在网络空 闲时发送信息。因为没有任何集中式的管理措施，所以非常有可能出现多个工作 站同时检测到网络处于空闲状态，进而同时向网络发送数据的情况。这时，发出 的信息会相互冲突而导致损坏。工作站必须等待一段时间之后，重新发送数据。 由于以太网特有的数据传输方式，使得它的数据重传率比较大，这对于诸如 多媒体传输、视频会议系统等对传输时延要求严格的场合，显然不适合，后来提 出的一些新的网络技术(如 ATM)与以太网竞争的焦点也在于此。

2.3.3 交换式以太网 局域网的应用普及，网上用户日益增多，使网络规模越来越大，网上的通信 量也随之进一步增加。对低速局域网而言，由于网络用户共享固定的带宽，网络

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

用户的增加和网络中信息流量的增大，均意味着每个网络用户所分得的数据传输 时间的减少和传输带宽的减小。 交换技术是将传统媒介共享的网络分成一系列独立的网络，将大量的通信量 分成许多小的通信支流。所谓交换式以太网是指共享式集线器(Hub)被交换式集线 器(交换机)所代替的以太网。由于交换机提供的是点到点的连接，所以交换式以 太网中的用户使用全部带宽，而共享式以太网中的用户要平均使用带宽，每个用 户的实际占有带宽随用户数的增多而减少，再加上发送节点可能出现的冲突，要 保证网上各用户的带宽和实时信息传输是困难的。以太网交换机的出现彻底改变 了这种状况。 以太网交换机一般提供 3 种端口：普通端口、高速端口和串行端口。对于快 速以太网交换机，每一个普通端口分别提供 100 Mb/s 带宽，它可以单独与一个用 户连接，也可以与一个共享式集线器连接。如果一个端口只连接一个用户，那么 该用户就独占 100 Mb/s 带宽，这类端口就是专用 100 Mb/s 端口；如果一个端口 连接一个共享式集线器，则该端口的 100 Mb/s 带宽将被 Hub 所连的多个用户共 享。高速端口(1 Gb/s)用来连接到服务器或骨干网上。串行端口用来连接终端或调 制解调器，以实现网络管理或远程连接。 在以太网交换机中，数据包的传递方式有直通方式和存储转发方式两种。采 用直通方式时，它检测从端口进来的数据包的源地址和目的地址，根据这两个地 址将输入端和输出端“接通”，然后将数据包转发到相应的目的端口，这样就完 成了数据交换工作。直通方式的优点是延迟小，交换速度快，但它要求输入/输出 端口具有相同的传输速率。采用存储转发方式时，以太网交换机的控制器先将输 入端到来的数据包缓存起来，检查循环冗余检验(CRC)是否正确，并进行纠错， 确保数据包正确后，取出目的地址，然后将其转发到相应的输出端口。存储转发 方式虽然在处理数据包时延迟较大，但它可以对数据包进行错误检测，并且能支 持不同速率的输入/输出端口间的数据交换。 普通的交换机通常工作在第二层，称为第二层交换机，而加上路由模块的交 换机称为第三层交换机，也叫路由交换机，这种交换机是集交换机和路由器功能 于一体的主干网互联设备。它采用硬件专门集成电路进行路由识别、计算和转发， 这从某种程度上可以缓解路由器中软件实现路由、数据包转发等功能的不足，减 少了数据转发带来的时延和时延抖动。所以用以太网交换机组建交换式局域网已 成为当今主流。 以太网交换机有 100 Mb/s、100/10 Mb/s 带宽端口的快速以太网交换机和 1 Gb/s 带宽端口的千兆位以太网交换机，目前能够提供千兆位以太网交换机设备的 生产厂商主要有：Cisco、Bay、3Com、Lusent、Cabletron 公司等。

２．３

以太网与网络教育

局域网交换机除了以太网交换机外，还有 ATM 交换机、令牌环网交换机、 FDDI 交换机，不同的交换机类型支持不同的网络技术。 局域网交换机是组成网络系统的核心设备。其主要指标有端口的配置、数据 交换能力、包交换速度等。用户在选择交换机时应注意以下几个因素：交换端口 的数量，交换端口类型，系统的扩充能力，主干线连接手段，交换机总交换能力， 是否需要路由选择能力，是否需要热切换能力，是否需要容错能力，能否与现有 设备兼容，网络管理能力等。

2.3.4 使用以太网构建校园网 校园网是指利用网络设备、传输介质和适宜的组网技术与协议以及各类系统 管理软件和应用软件，将校园内计算机和各种终端设备有机地集成在一起，并用 于教学、科研、学校管理、信息资源共享和远程教学等方面工作的计算机局域网 系统。 校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。这就要求校园网是 一个宽带，具有交互功能和专业性很强的局域网络。多媒体教学软件、多媒体演 示实验、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等，都可以通过网络 运行工作。 在校园网建设中，主干网的设计与实现是重要的，必须保证其可靠性高、带 宽高、可扩充能力强、生命周期长。在以往的校园网建设中，可作为主干网的技 术包括：快速以太网、FDDI、ATM 和千兆位以太网等。目前，随着千兆位以太 网技术的发展，以及千兆位以太网交换机的使用，千兆位以太网将成为高速骨干 网的首选方案。 1．千兆位以太网的工作方式 千兆位以太网有全双工和半双工两种工作方式。半双工方式中，千兆位以太 网用千兆位以太网转发器通过 CSMA/CD 实现用户间的存取判优控制，其连接与 一般以太网相同。全双工方式中，千兆位以太网由交换机和转发器共同提供支持。 由于全双工连接是点到点的专线连接，故不需要很大的 CSMA/CD 服务器或交换 机的存储缓冲区，能解决端口临时争用问题。 2．千兆位以太网的优点 由于以太网具有网络升级简易，对新应用和数据类型处理灵活，网络可伸缩 强等特点，使得千兆位以太网成为高速、宽带网络的战略性选择。 (1) 具有与 10 Mb/s、100 Mb/s 以太网完全兼容的特征 千兆位以太网使用与 10 Mb/s、100 Mb/s 以太网相同的帧格式和帧大小，以

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计算机网络环境下的网络教育

及相同的 CSMA/CD 协议，网络管理员可以通过自然简便的网络升级方式，使千 兆位以太网“无缝”地融入现有的以太网环境中。 (2) 高可靠性 由于以太网技术成熟，所组成的系统可靠性已接近一般电话系统。千兆位以 太网仍然是以太网，这就意味着它也同样具有较高的可靠性，且能以千兆的速度 运行。由于多数千兆位以太网适用无冲突的交换式、全双工结构，此时的吞吐率 将可能接近全双工理论上的 2 Gb/s 的最大吞吐量。 (3) 设备价格便宜 千兆位以太网的设备价格比快速以太网设备价格高 3~4 倍，而带宽却增加了 10 倍，在同样的带宽下，组成千兆位以太网需要的电缆比快速以太网少得多，因 此，如果千兆位以太网一旦取代多个快速以太网链路，则总的价格将大大低于快 速以太网。 (4) 可支持新应用和新数据类型的能力 此外，网络设计灵活性好、通信端口速率高均表现了千兆位以太网的优点。 3．使用千兆位以太网组建校园局域网 以千兆位以太网为主干网构建的校园网拓扑图，如图 2－2 所示。

E-mail 服 务 千兆位以太网

器

Web 服 务 器

100 Mb/s 以太网

数 据 服 务 器

中心交换机

Hub

Hub

二级交换机

Hub

Hub

PC

PC

机

机

楼1

楼2

宿舍子网

代 理 服 务 器

X.25/DDN/ ISDN/ Modem

路由器

网络中心

二级交换机

二级交换机

多媒体教室

办公子网

电 子 查 询

电 子 阅 读

电 子 借 书

数 据 服 务

图书馆子网

图 2－2

千兆位以太网构建的校园网拓扑图

(1) 硬件构成 整个网络由网络中心、办公子网、多媒体教室、宿舍子网、图书馆子网等组

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以太网与网络教育

成，其中网络中心是整个网络的主干系统，是网络的总节点，其余各子网是功能 子网，建立相应的网络环境，适应各种教学应用。 网络中心构成总节点，各个子网的中心作为二级节点。网络中心使用千兆以 太网交换机，可以为端口提供 1 Gb/s、100 Mb/s 的带宽。为了满足高速度、高性 能的要求，二级节点采用交换结构，二级交换机再连接到下级交换机或集线器， 子网中的工作站、服务器就连接到这些交换机或集线器上。二级交换机也可以改 为集线器，这样在速度上会受到影响。主干交换机和二级交换机之间通过光纤介 质以千兆位以太网相连，宿舍子网与主干交换机以 100 Mb/s 以太网相连。 ① 网络中心 网络中心的服务器群、路由器、机架 Modem 等网络设备，以中心交换机为 中心，以星形拓扑结构通过无屏蔽双绞线连接在一起。 整个校园网与外部的连接接口可以分成两个，一个是通过专线连接到广域 网，一个是作为服务中心，接收外部用户通过拨号接入校园网。在连接到广域网 时，可以采用带有两个广域网接口和一个备份接口的路由器，两个广域网接口可 以使用 DDN 或帧中继连接到广域网，两个广域网可以同时使用，备份接口可以 作为备份线路，当专线出现故障时，可以使用 ISDN/Modem 拨号连接到广域网。 备份接口也可以直接拨号连接到广域网，作为连接广域网的基本端口。为了使远 程用户，例如，学生、教师从家中访问校园网，网络中心必须提供远程拨号服务。 在这个服务中，可以使用远程访问路由器或者机架 Modem。远程用户通过 ISDN/Modem 拨号连接这些设备，就可以登录、进入校园网。路由器可以直接连 接到中心交换机上，也可以通过代理服务器再连接到中心交换机，后者虽然增加 了成本，但大大增加了网络的安全性。机架 Modem 必须连接到代理服务器上后， 再连接到中心交换机。 ② 多媒体教室 多媒体教室是计算机技术、网络技术、多媒体技术和现代教学方法相结合的 产物。几乎所有的学校在建设校园网时，首先考虑的是通过网络实现多媒体教学。 多媒体教室是一个局域网，由教师机、学生机和控制台通过集线器或交换机实现 互联。在多媒体教学活动中，需要有大量的视频、音频数据进行传输，而基于共 享工作方式的集线器，其有限带宽、广播式工作模式不利于这些信号的传输。所 以最好采用交换机作为节点设备。多媒体教室与中心交换机之间用千兆位以太网 连接。 多媒体教室可通过软件、硬件及软、硬件结合方式实现。 软件方式是指在网络环境中，完全用软件实现的多媒体网络教学系统。由于 多媒体视频声音信号，鼠标、键盘的控制信号均通过局域网传输，而视频信号的

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计算机网络环境下的网络教育

压缩是通过计算机中的 CPU 完成，所以对网络带宽的要求较高，对教师机、学生 机的性能都有较高要求。 在硬件方式实现的多媒体网络教室中，每台计算机都插装一块多媒体网卡， 此卡带有 CPU，自行完成系统的控制任务，并用专门的多媒体传输线将每台计算 机串联起来，视、音频信号和控制信号均由多媒体传输线传输，系统自成体系， 不依赖局域网而运行。所以视、音频信号不占用主机及网络资源，不用安装驱动 程序，无需考虑操作系统兼容性问题。硬件方式的最大优点是对计算机硬件无要 求，安装维护简便，即插即用。但硬件方式成本较高，升级、更新换代不容易， 由于所有信号都以硬件方式实现，所以安装连接比较繁琐。 软、硬件结合方式是通过在每台计算机中插装一块多媒体网卡，同硬件方式 一样，视、音频信号通过多媒体传输线传输，但鼠标、键盘的控制信号通过软件 在局域网上传输。软、硬件结合方式综合了软件和硬件方式的优点，但由于控制 信号仍由局域网传输，所以每台计算机中需安装驱动程序。目前，多媒体教室产 品有：正龙公司 NewClass 多媒体网络教室、深蓝易思公司多媒体网络教室、联 想公司传奇电子教室、巨龙公司 TOP2000 IP Class 等。 ③ 办公子网 学校管理机构作为学校的中枢管理系统，协调、组织整个学校工作的正常运 行，为了能适应管理机构的功能，办公子网需要针对用户的权限，完成数据生成、 修改、查询，进行办公自动化、人员资料管理、课程管理等方面的工作。 办公子网与网络中心的信息通信比较多，每天要访问大量的数据，还有音频、 视频等方面的需求，所以采用带一个千兆光纤模块的二级交换机，与中心交换机 通信时有 1 Gb/s 的带宽，足以适应各种场合的应用。 ④ 图书馆子网 图书馆子网主要功能是在图书馆范围内进行计算机文献检索、电子阅读、计 算机借还系统以及在校园网上进行文献检索等。由于图书、文献等多以文本的形 式出现，数据量不大，可以采用集线器作为节点。 图书馆子网中需要存储大量数据，所以要设置专用的数据库服务器作为数据 存储、管理系统，数据存放在光盘塔、硬盘阵列等系统中，支持图书馆子网和校 园网用户的访问和查询。 图书馆子网与网络中心的数据通信量不大， 采用 100 Mb/s 带宽已经足够，所以二级交换机采用 10/100 Mb/s 交换机。如果有视、音频数据 库，最好采用 1 Gb/s 带宽。 ⑤ 宿舍子网 校园内的宿舍一般分布在校园的不同地方，但同一位置的几栋宿舍楼距离都 比较近，构成一个宿舍群。由于每个宿舍群的房间数目比较多，也就是端口数多，

２．３

以太网与网络教育

如果采用交换机成本比较高；同时宿舍子网主要用于各宿舍之间的联网，在宿舍 楼或宿舍群之间组成内部网络，与外界的数据量不大，所以以集线器为主构成网 络体系。宿舍子网用 100 Mb/s 的带宽通过光纤与中心交换机连接。 (2) 校园网提供的主要功能 ① 教学功能 教师通过查询学校数字图书馆、电子阅览室及 Internet 网上的信息资源，进行 教案编写，并制作成电子教案。利用课件创作工具或网页制作工具制作多媒体课件 或网络课件。 学生通过校园网上的电子阅览室，多媒体教学资源库，Internet 网上的资源， 网络教学系统中的网络课件， 知识点及点播流媒体课件进行自主学习。通过 E－mail 或教学系统中的辅导答疑、个别讨论、集体讨论等功能进行辅助学习，通过作业 提交功能提交作业。还可通过网络教学系统进行练习、测试和协作学习等。 学生可以制作个人主页，内容包括方方面面，例如，英语角、硬件长廊、 编程作坊、名站欣赏、会员网页、游戏论坛、电脑文化、歌曲点播等，这样可使 学生在网上自主获取自己感兴趣的信息，最大程度地满足学生对知识的渴望，以 此培养学生的信息素质和终身学习的能力。 在千兆位以太网上可以开展基于流媒体的视频点播业务。一方面，通过广 播进行同步授课，学生可以在多个教室集体听课，对于感兴趣的其他专业的学生 也可以单独在计算机上学习；另一方面，通过点播方式异步学习流媒体课件。 ② 多媒体网络教室的功能 多媒体网络教室具有多媒体教学、Internet 浏览、安全恢复和电子考场等功能。 其中多媒体教学功能是每个多媒体教室的基础功能。一个多媒体网络教室应该能 够充分发挥计算机的交互性和网络的及时性，使教师和学生能自主地交流和沟通， 充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。多媒体教学功能包括： 多媒体广播教学。可将教师机的显示器屏幕画面及语音同步播送给全体、 群组或单个学生机。屏幕广播和语音广播可分别独立执行。 监视监听。教师可在教师机上监视监听任意指定的单个学生机上的显示器 屏幕画面及声音，也可自动对指定群组或全体学生机进行轮流监视和监听，轮流 时间可以设定。屏幕监视和语音监听也可分别独立执行。 单独对讲。教师可与任意指定的单个学生进行双相对讲，而此时其他学生 听不到对讲声，不受干扰。 讨论发言。教师可与任意指定的学生进行讨论，全体学生通过耳机均可听 到对话声，参加讨论的学生可随时增减。 遥控辅导。教师在监看任意指定的学生机上的显示器画面的同时，可随时

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

让教师控制该学生机，用教师的键盘和鼠标来进行“手把手”交互辅导教学。 答题示范。在多媒体广播教学状态下，可将指定的学生机键盘、鼠标操作 切入到教师机上，使其代替教师操作教师机进行答题或代课。此过程中，教师机 的键盘、鼠标同时有效。 转播示范。将任意指定的学生机显示器画面及语音同步播送给全体、群体 或单个学生机及教师机。 同步教学。教师机锁定并接管指定的单个、群体或全体学生的键盘、鼠标， 使学生机操作步骤与教师机相同并同步进行。 电子举手。学生可通过本机键盘上的“热键”随时呼叫教师，控制台上对 应学生机的指示灯闪亮并伴有呼叫音。 课堂点名。教师通过控制台可随时检查并登记学生机的开/关状态。 锁定/解锁。必要时，教师可随时锁定/解锁单个、群组或全体学生机的键 盘、鼠标。 远程复位。教师可随时对单个、群体或全体学生机执行远程复位操作。 黑屏功能。教师讲课时让学生集中精力听而不去观看自己的显示器屏幕画 面，可强制学生机屏幕黑屏。 语音分组功能。数字音频通道同时传输，自动或手动方式将全班学生同时 分为多组进行自由交谈，每组人数任选，教师可随时加入其中一组交谈。 ③ 管理功能 校园网为学校的信息发布、事务管理提供了环境基础。管理功能包括：学籍 管理、课程管理、选课管理、成绩管理的教务管理；还包括：人事档案、教职员 工业绩测评的人事管理；以及包括：财务预算、校产管理、伙食管理、保安管理 的总务管理等。 ④ 电子图书馆功能 图书馆可以开设面向教师的电子备课室和光盘阅览室，开设面向学生的电子 阅览室。利用计算机管理采购、分类编目、流通、查询、期刊等环节，提供网上 在线检索书目、浏览全文、查阅借阅情况、办理预约及续借手续等，从而实现图 书馆管理的自动化和资料查询的网络化。

２．４

2.4

ＡＴＭ 与网络教育

ATM 与网络教育

2.4.1 ATM 概念 异步传输模式(ATM：Asynchronous Transfer Mode)是一种高速、面向连接的 网络技术，已使用在局域网和广域网中。ATM 以全双工 622 Mb/s 的速率传递数 据。ATM 采用基于信元的异步传输模式和虚电路结构，解决了多媒体实时性和带 宽问题。 1．ATM 交换的特点 (1) 选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交换。ATM 的数据由一个个固定长度的 ATM 信元组成。每个 ATM 信元都是 53 字节长(5 个 字节长的信头和 48 字节长的信体)。信头包括虚拟通路(VP)和虚拟电路(VC)标识 等地址信息。ATM 根据 VP 和 VC 来确定信元的发送源地址和接收目的地址。因 为每个信元的长度相同，所以 ATM 交换机只用硬件电路就可处理信元，因而缩 短了每一个信元的处理时间，使数据以更快速率传输。 (2) 所有信息在最底层是以面向连接的方式传送，以保持电路交换适合于传 送实时性很强的业务的优点。ATM 交换机中的连接分为永久虚拟电路(PVC)和交 换虚拟电路(SVC)两种。PVC 是在源地址和目的地址之间的永久性硬件电路连接。 SVC 是根据实时交换要求建立的临时交换电路连接。两者的最大区别是：PVC 不 论是否有数据传输，它都保持连接；而 SVC 在数据传输完成后就自动断开。 (3) ATM 是全双工的。发送数据和接收数据在不同的虚电路中同时进行，保 持双向通信。 (4) ATM 提供恒定比特率(CBR)、可变比特率(VBR)、未定比特率(UBR)和可 用比特率(ABR)4 种业务。其中恒定的传输速率分为 155 Mb/s 和 622 Mb/s 两种。 2．ATM 优势 (1) ATM 摈弃了传统网络共享带宽带来延迟的不确定性，使得对实时性要求 较高的视、音频传输得以顺利实现。 (2) ATM 是一种开放性的技术，已由厂商、企业和国际标准组织共同制定软 件，在由传统网络转移到将来的网络技术时，可以提供良好的转移方式和投资 保障。 (3) 已有多家著名网络厂商提供兼容 ATM 和千兆位以太网的交换产品。

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

(4) 实现服务质量保证(QoS)，交换吞吐量大，带宽利用率高，具有灵活的组 网拓扑结构和负载平衡能力，伸缩性、可靠性强，局域网与广域网技术统一。 3．ATM 的缺点 ATM 的主要缺点是技术复杂和成本高。这种高成本不仅在于硬件本身的成 本，还在于复杂的管理及维护带来的更高的运营成本及管理人员的培训费用与现 有网络的高集成代价。ATM 能实现与现有网络集成，但在与以太网集成时，其过 程会非常复杂，特别是采用以太网仿真时，开销太大，路由器或第三层交换机的 管理及费用很高。由于 ATM 技术复杂且价格较高，同时快速以太网和千兆位以 太网又已推向市场，因而 ATM 目前主要用于 Internet 的高速主干网。 总之，ATM 既具有电路交换时延和时延抖动小的优点，又具有普通分组交换 网络资源利用率高的优势，是未来多媒体计算机通信网络中理想的交换技术，为 开展计算机网络多媒体应用提供了良好的支持。

2.4.2 ATM 网与千兆位以太网的比较 目前在局域网建设中主干网通常采用千兆位以太网和 ATM 网。ATM 网络是 指以 ATM 结构为基本框架的在一定范围内的专用网络，它以 ATM 交换机作为网 络的交换节点，通过 ATM 接入设备把各种业务接入到 ATM 网络，实现相互间的 通信。ATM 是多媒体信息传输较理想的技术，但技术复杂，设备较贵。而千兆位 以太网技术相对简单，设备价格相对便宜。另外，千兆位以太网保留了传统以太 网的特点，同时又极大地拓展了带宽，保持了良好的兼容性，使原有以太网应用 程序能平滑地移植到千兆位以太网上，而且千兆位以太网增加了对服务质量保证 (QoS)的支持，从带宽和流量控制两个方面来满足应用的需求。 所以，ATM 技术和千兆位以太网技术各有优势，对于多媒体应用，例如，视 频会议采用 ATM 技术比较理想；而对于 E－mail、FTP、WWW 等实时性要求不 高的服务，选择千兆位以太网技术比较合适。

2.4.3 ATM 网络与其他网络的互联 ATM 网络虽具有电信网络及分组交换网所具有的支持高速综合业务的能力， 但 ATM 网不能取代现有的电信网络和计算机网络。这是因为现有各种网络的投 资非常巨大，并且这些网络承载着大量的应用，因此，ATM 网络必须和现有的网 络互联，特别是近年来 Internet 的飞速发展，ATM 为了分享 IP 网络的庞大用户群， 非常需要与 IP 网络相结合。

２．４

ＡＴＭ 与网络教育

ATM 与 IP 存在着很大的差异，主要体现在以下 3 方面。 1．服务的差异 ATM 具有服务质量保证，而 IP 只提供尽最大努力的服务。ATM 在建立一条 连接时，在信令报文中包含了连接的带宽和时延等参数。但 IP(IPv4)则没有对服 务质量的保证，每个数据报都是按照“尽最大努力”的原则由路由器进行转发。 若要利用 ATM 网络保证 QoS，IP 协议就需要做适当的修改。 2．通信方式的差异 ATM 是面向连接的，而 IP 是无连接的。ATM 采用点对点的通信方式，而 IP 则采用广播方式。 3．编址方式的差异 为了在 ATM 上传送无连接的 IP 业务，并实现与现有的局域网互联，人们提 出了很多方案，比较有代表性的是 IETF(Internet Engineering Task Force)的 IP Over ATM 方案，ATM 论坛的 LAN Emulation(局域网仿真 LANE)方案，Ipsilson 公司 提 出 的 IP Switching 方 案 ， Cisco 公 司 提 出 的 Tag Switching 方 案 和 MPOA(Multiprotocol IP Over ATM)方案。 其中实现 IP Over ATM 的关键问题是解决 ATM 和 IP 之间的差异。局域网仿 真 方 案 中 制 定 了 局 域 网 仿 真 用 户 网 络 接 口 (LUNI ， LAN Emulation User－to－Net－work Interface)标准草案。该标准支持传统局域网通过 ATM 网互联， 支持传统局域网用户与插有 ATM 网卡的 ATM 主机通信，同时，ATM 主机上可 以运行所有现有的网络软件。 传统的局域网通过一个 LAN/ATM 转换设备与 ATM 网络相连。该设备除了将局域网传来的分组转换成 ATM 信元格式(及反向功能) 外，还安装了局域网仿真软件，以完成 ATM 地址和 MAC 地址的转换。

2.4.4 ATM 在网络教育中的应用 ATM 在网络教育中的应用主要有 3 个方面：一是利用 ATM 速率快的特点， 借助于 IP Over ATM 或 LANE 技术实现与 LAN 的高速互联；二是利用 ATM 实 现双向同步教学；三是利用 ATM 建立视频点播系统。 1．ATM 校园网教学系统 采用 ATM 局域网仿真技术可以实现 ATM 网与传统局域网的互联。ATM 局 域网仿真 LANE 是在 ATM 网的顶端仿真一个局域网，通过 ATM 网将传统局域 网与 ATM 主机互联起来，使局域网节点之间的通信过程与传统的局域网通信过 程相同。从用户的角度看，ATM 局域网仿真对传统局域网屏蔽了 ATM 的交换结 构。局域网的用户不会感到 ATM 网络的存在，因此无需修改联网软件和硬件设

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

备，同时又能使用 ATM 网络的各种优点。 ATM 局域网仿真由 ATM 主干交换网、ATM 边缘交换设备及 ATM 主机等组 成，通过仿真客户和仿真服务来实现。LAN 仿真客户 LEC 驻留在 ATM 交换机、 ATM 主机、局域网到 ATM 的路由器和桥接器等终端设备中，这些终端设备直接 与 ATM 接口相连。局域网仿真服务包括局域网仿真服务器(LES)、局域网仿真广 播服务器(BUS)和局域网仿真配置服务器(LECS)。为保证局域网仿真服务的高性 能和高可靠性，通常由 ATM 主干交换机实施仿真服务。 ATM 校园网教学系统的实现方案如图 2－3 所示。 LUNI 为局域网仿真用户网络接口。LUNI 定义了以太网上的 PC 工作站在 ATM 网络中的通信方式，以及 ATM 服务器与传统局域网设备通信的方法。LUNI 还可以在全 ATM 网络中支持传统局域网。这样即使将来 ATM 适配卡取代了局域 网适配卡，传统的协议和应用也能继续使用。 LECS

BUS

LES

行政楼局域网

资料与授课中心局域网 LEC

宿舍楼局域网

LUNI

LUNI

LEC

LEC ATM 主干网

LEC

教学楼局域网

LEC

LEC

实验楼局域网

图书馆局域网 Internet

图 2－3

ATM 校园网教学系统

LEC 为局域网仿真客户机，它仿真局域网端系统，向现有局域网提供媒体访 问控制层(MAC)的服务接口，代理原有 LAN 的所有终端与 ATM 网络传送数据， 完成地址解析，实现整个网络中的所有终端间的通信。每个 LEC 由一个惟一的 ATM 地址来标志，而且与一个或多个可通过该 ATM 地址到达的 MAC 地址相连。 LECS 为局域网仿真配置服务器。它负责保存仿真局域网中的 LEC 的配置信 息，并向新安装的 LEC 发送 LES 的 ATM 地址。 LES 为局域网仿真服务器。它提供 MAC 地址与 ATM 地址的映射功能。 BUS 为局域网仿真广播服务器，它负责处理广播 MAC 地址，从而在仿真的 局域网内提供广播通信能力。 学生学习部分的教学楼、实验楼、宿舍楼、图书馆主要以现有局域网的形式

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ＡＴＭ 与网络教育

接入 ATM 主干网。课程资料与授课中心可以局域网的形式接入 ATM 主干网或以 ATM 主机的形式接入主干网。此例中以局域网的形式接入。 由于 ATM 和千兆位以太网各具特色，又处于不断完善和发展之中，我国有 些高校在校园主干网上同时采用 ATM 和千兆位以太网，把适合 ATM 的应用放在 ATM 主干网上，例如，双向实时教学；适合千兆位以太网的应用放在千兆位以太 网上，例如，E－mail、BBS、FTP 等，从而发挥各自的优势。 2．利用 ATM 建立双向同步教学系统 双向同步教学系统是模拟真实课堂教学方式而实现的双向实时交互式网上 教学，当前先进的方法是采用视频会议系统，图 2－4 给出了利用 ATM 建立双向 同步教学系统的构成框图。实时交互式远程教学系统由多媒体授课室、多媒体听 课室、多点控制单元(MCU)、传输网络、ATM 交换机组成，将教师授课内容及教 学情景实时传到远端听课室，同时学生在远端听课室回答教师提出的问题或向教 师提问，教师在授课时可以看到听课室全貌。 ATM 交换机

ATM 交换机 多媒体授课室

ATM 宽带网 MCU

多媒体听课室 MCU 多媒体听课室

多媒体授课室

图 2－4

利用 ATM 建立的双向同步教学系统框图

基于视频会议的同步教学系统是以 MCU 为中心的集中式多点结构。所有会 议终端必须与 MCU 建立通信通道，MCU 完成现场视频、音频信号的切换和 广播。 这种方式，既可以在一个校园网中实现，也可以在多个校园网之间实现。从 而可使某大学中十分出色学科(特色课)的教师课堂教学能够同时出现在本学校或 多个学校的课堂中，使更多的学生受益。这种形式其基本目的只是为了拓宽而不 是取代现有的教学方法，以减少环境的压力，增强学校间学科的互补性。

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

2.5

ISDN 与网络教育

2.5.1 ISDN 概述 ISDN(Integrated Services Digital Network)为综合业务数字网，在 1984 年 CCITT 推荐的 ISDN 标准中的定义是：“ISDN 是由综合数字电话 IDN 发展起来 的一个网络，它提供端到端的数字连接，以支持广泛的服务，包括声音和非声音 的，用户的访问是通过多用途用户网络接口标准实现的”。ISDN 业务在中国电 信称“一线通”业务，其含义是在一根电话线上既可以打电话，又可以同时进行 收发传真、上网等。 1．ISDN 的特点 (1) ISDN 是在综合数字电话网 IDN 的基础发展起来的通信网。所谓 IDN 网 是指采用数字传输和交换的电话网。我国现有的电话网中 99%以上的传输和交换 设备已经实现了数字化。但是在 IDN 中，从用户终端(如电话机)到电话局交换机 之间仍是模拟传输，需要配备调制解调器才能传送数字信号。 (2) ISDN 能够提供端到端的数字连接。与 IDN 不同的是：ISDN 从一个用户 终端到另一个用户终端之间的传输全部数字化，包括用户线部分，以数字形式统 一处理各种业务，使用户可以获得数字化的优异性能。 (3) ISDN 除了能提供传统的话音业务外，还能提供各种非话通信业务，包括 数据、传真、可视图文、电子信箱、可视电话、会议电视、语音信箱等。 (4) ISDN 还能够提供有限的一组标准化的用户网络接口。这一特点是 ISDN 成功的关键所在。ISDN 以标准接口将各种类型的终端设备接入到 ISDN 网络中， 即不同的终端产品只要有相同标准的 ISDN 接口就可以连入 ISDN 网络，使用 ISDN 网络进行通信。用户使用一对用户线、一个 ISDN 号码、一台有 ISDN 标准 接口的终端就可以获得进行多种通信的综合服务。一个 ISDN 的基本速率用户接 口最多可以连接 8 个终端。 (5) ISDN 使用的是电路交换，只是在传送信令的 D 通道使用分组交换。所以 ISDN 传输数据的时延和时延抖动小，有利于实时的多媒体数据传输。 (6) 用户通过端到端的公共通道、端到端的信令，实现灵活的智能控制。 (7) 费用低廉。ISDN 是通过电话网的数字化发展而成的，因此只需在已有的 通信网中添加或更改部分设备，即可以构成 ISDN 通信网。ISDN 能够将各种业务

２．５

ＩＳＤＮ 与网络教育

综合在一个网内，提高通信网的利用率。此外 ISDN 节约了用户线的投资，可以 在经济上获得较大的利益。 2．ISDN 的两种不同速率接口 (1) 基本速率接口 BRI(2B+D 接口) 基本速率接口是把现有的电话网的普通用户线作为 ISDN 用户线而规定的接 口，它是 ISDN 最常用的、最基本的用户网络接口。它由两个 64 kb/s 的 B 数字通 道和一个 16 kb/s 的 D 信令通道构成，即 2B+D=144 kb/s。与传统电话网的用户线 相比，ISDN 用户的信息传送能力增加了一倍以上，而且在不需要增加用户线的 条件下还能提供多种综合业务，并使用户享有数字化的优异性能。如果用户需要 其他速率，可以申请多条 BRI 线路，将其捆绑后作为一条线路来使用，捆绑的功 能通常要由终端设备来完成。 (2) 一次群速率接口 PRI 一次群速率接口有两种速率：T1(23B+D)和 E1(30B+D)，速率分别对应 1.544 Mb/s 和 2.048 Mb/s，中国主要采用 E1 接口。当用户通信容量较大时，一个一次 群接口就不能满足用户的要求，这时可以多装几个一次群的用户网络接口，以增 加通道数量。在存在多个一次群接口时，不必每个一次群接口都设置一个 D 通道， 可以让多个接口合用一个 D 通道。

2.5.2 ISDN 在网络教育中的应用 在网络教育中，ISDN 的应用主要有 3 种：用 ISDN 实现用户接入、实现网络 互联以及构成实时授课系统。 1．局域网的互联 ISDN 可以用于多个局域网互联，取代了局域网间的租用线路，图 2－5 显示 出了用 ISDN 实现两个 LAN 网络互联。通过这种方式，可以将多个校园局域网互 联，从而直接使用校园网上的教育资源，并可以与其他学校合作开展远程教育。

服务器

ISDN 路由器

服务器

Internet

个人计算机

个人计算机

ISDN 网络 Internet

个人计算机

个人计算机

ISDN 路由器 LAN A

LAN B

５７

５８

第２章

计算机网络环境下的网络教育

图 2－5

利用 ISDN 连接 LAN

利用 ISDN 实现 LAN 互联最主要的特点是联网简单，网络费用低。每一端局 域网只是 ISDN 的一个用户，通过 ISDN 路由器接入 ISDN 网络。由于 ISDN 路由 器有自动拨号与自动挂断的功能，这样只有用户需要访问其他 LAN 上的资源时 才需要由 ISDN 路由器连通网络，建立高速、可靠的数字连接，而其他时间 ISDN 线路处于待机状态，这使得网络运行费用比较低。当 LAN 均不需要访问对方资 源时，还可以利用 ISDN 线路接入 Internet，实现高速上网。 2．利用 ISDN 实现远程教育实时授课系统 ISDN 线路的一个重要的特点就是线路的时延和时延抖动很小，并且带宽恒 定。由于 ISDN 是建立在 IDN 网络上的，在 ISDN 网络内部的交换采用的是电路 交换技术，电路交换的最重要的特征就是线路的时延和时延抖动很小。这个特点 对于网络教育具有非常重要的意义。由于 ISDN 电路的时延和时延抖动很小，所 以利用它将两个 LAN 连接起来之后，从一个 LAN 到另一个 LAN 的时延很小， 这两个网络从功能上就像在一个 LAN 一样，这样就可以在用 ISDN 线路连接而构 成的广域网上开展很多实时性要求高的业务，例如，教师的实时授课业务。另一 方面，电路交换还有一个重要的特点就是在连接建立后线路的带宽是固定不变的， 也就是说，在两个 ISDN 路由器之间存在一条带宽有保证的通路。以上两个特点 使得 ISDN 非常适合多媒体数据的传输。用 ISDN 建立的基于视频会议的远程教 育实时授课系统，如图 2－6 所示。 MCU 授课/听课 多媒体教室

ISDN 网络 授课/听课 多媒体教室 授课/听课 多媒体教室

图 2－6

用 ISDN 实现实时授课系统

网络中有一个或多个授课教室和多个听课教室，它们通过 ISDN 线路与多点 控制单元 MCU 相连， 并将各自的图像和声音信息流通过 ISDN 线路传送给 MCU。 MCU 根据需要可以将某个授课教室内的图像和声音信息流发送给与之相连的其 他听课教室，同时还可以有选择地将某个听课教室内的图像和声音信息流传送给

２．６

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 与网络教育

授课教室，这样授课教室内的教师就可以和听课教室内的学生进行实时交互。由 于 ISDN 线路的时延很小，教师和学生可以自由交流，拉近了教师和学生的距离。 目前这种方式已经在很多远程教育系统中使用，当然所采用的设备可能有所 不同。例如，有的终端本身就具有 ISDN 接口，可以直接与 ISDN 线路连接，而 有的终端没有 ISDN 接口，而只有 IP 接口，必须借助于具有 ISDN 接口的路由器 来实现与 ISDN 连接。

2.6

Internet 与网络教育

2.6.1 Internet 概述 Internet 是世界上最大的互联网，由数以万计的小网络构造而成，连接了上百 万台计算机和数千万用户，并还在迅速增长。它是一个集各个部门、各个领域的 各种信息资源为一体，供网上用户共享的信息资源网，广大用户通过 Internet 享 受其提供的信息服务和资源共享。 Internet 是一个以 TCP/IP 网络协议连接各个国家、各个地区以及各个机构的 计算机网络的数据通信网。Internet 之所以能够成功，主要是 Internet 的网络协议 通过统一的 IP 层对上层协议屏蔽各种物理网络技术(如以太网、令牌环网、ATM、 DDN、帧中继、X.25、SDH、WDM)的差异性实现异种网互联。 Internet 的基本通信原理是分组交换及 TCP/IP 协议。在 Internet 上的所有数据 都以分组的形式传输，发送方将信息和文本分组后在 Internet 上发送，而接收方 则将接收到的分组重新组装成原来的信息。同一时刻，在 Internet 上流动着来自 多台计算机的分组。 通信协议是两台计算机用来交换信息所使用的一种公共语言规范的约定。在 TCP/IP 四层协议层次(网络接口层、网络层、传输层和应用层)中，网络层即 IP 层 是非常重要的层次，正是由于不同的物理网络在 IP 层运行相同的 IP 协议，才使 得不同网络中的计算机之间能够互通。传输层协议 TCP 和 UDP，前者是面向连 接的，后者是非连接的，有利于多媒体数据的传输。为了使 IP 网支持实时多媒体 通信，在应用层制定了 RTP(实时传输协议)、RTCP(实时控制协议)及 RSVP(资源 预留协议)等协议(参阅第 4 章)，RSVP 协议在现有的 IP 网络上实现带宽预留，为 实时的视频和音频业务保留带宽，并设置队列管理的方法。 WWW 的提出，使分布在世界各地的用户通过 Internet 方便地彼此共享信息。

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

WWW 通过超文本方式，把 Internet 上不同计算机上的信息有机地连接在一起， 通过超文本传输协议(HTTP)从不同的 WWW 服务器上进行信息查询。它采用超文 本和多媒体技术，将不同文件通过关键字链接，提供一种交叉式的查询方式。超 媒体文件可以把分布在 Internet 上主机中的各种不同类型的文件，例如，文本、 声音、图像、视频等链接起来，从而实现资源共享。 WWW 采用了客户机/服务器模式，WWW 客户程序即浏览器为用户提供基于 HTTP 的用户界面。WWW 服务器的数据文件是用 HTML 来描述。其中超文本、 超媒体链接用统一资源定位器(URL)来表示，它可以指向 HTTP(超文本链接)、文 本、FTP(匿名文件传输服务器)等信息资源。

2.6.2 IP 网在多媒体远程教育中的应用 多媒体远程教育是教育发展的需要，也是计算机、网络与通信、多媒体以及 数据库等相关技术发展相结合的产物。目前，国内外开展远程教学有以下 3 种途 径。 (1) 基于卫星和有线电视 CATV 的远程教学，这种方式具有技术成熟、覆盖 面广的特点，但存在单向、受时空限制、不适合自主学习等不足。 (2) 基于视频会议的远程教学，通过租用 ISDN、DDN 专线，实现教学现场 的直播，这种方式也存在受时空限制及学生无法自主按需点播学习等不足。 (3) 基于 IP 网的多媒体远程教学，这是目前研究的热点和重点。因为 Internet 是一个双向交互式网络，支持集中式和分布式的用户上网学习，没有时空限制， 可以满足学生自主学习的需求，并可以有效地实现同步实时授课、异步按需点播、 辅助系统、教学资源管理等应用的有机集成，从而形成了一个完整的远程教学 系统。 1．基于 IP 网的同步和异步教学 由于目前互联网上运行的 IPv4 不具有服务质量保证，不能预留带宽，不能限 定网络时延，因此，广域的 IP 网络目前主要用于开展远程教育中实时性要求不高， 网络占用少的异步教学活动，例如，对网络多媒体课件的学习、资源查询、辅导 答疑、测试考试、作业提交等，由于流媒体的特点，学生还可以通过点播方式对 流媒体课件进行学习。实时师生交互(如共享电子白板)，也可以在广域 IP 网上展 开。但同步的流媒体广播教学，基于桌面视频会议系统的同步教学，在广域的 IP 网上效果不是很理想。在现有条件下，在 Internet 上开展远程教育还是以异步教 学方式为主，而同步教学方式可以应用到校园局域网或多个校园互联的城域网中。 由于局域网在带宽和网络延迟方面具有 Internet 无法比拟的优势，因此很多

２．７

计算机网络教育的用户接入

实时性较高的教学活动均可以在局域网或城域网上开展。例如，双向实时的视频 会议系统，基于流媒体的多目标广播及高质量的视、音频流媒体点播等。目前， 在国内外有很多大学采取流媒体的多目标广播进行同步教学，在此种方式中，学 生既可以在教室里统一听课，也可以通过个人计算机单独听课，但此种教学是单 方向的。在局域网上开展与 QoS 密切相关的教学活动需要局域网具有很高的带 宽，同时对局域网的路由器或交换机也提出了更高的要求。例如，如果在局域网 上进行实时广播，那么局域网上的路由器或交换机必须支持多目标广播；如果在 局域网上实现高质量的流媒体视、音频广播和点播功能，则最好路由器或交换机 能支持 RTP、RTCP 及 RSVP。 视频会议系统作为网络远程教育中的双向实时授课系统，是实时性要求最高 的应用，以前视频会议系统通常在电路交换型网络中实现，如 ISDN、ATM。近 年来，基于 IP 网的多媒体视频会议有了突破性进展，H.323 标准的制定，以及适 合于 IP 网的图像和语音尺寸可变的 H.263 和 G.729 标准的提出，使 IP 网上开展 视频会议成为可能。 2．Web 对远程教学的技术支持 WWW 提供的 HTTP、E－mail、FTP、TELENT 等服务，以及不断引进的 Web 新技术，例如，Java、JavaScript、Plug－in、ASP、PHP、JSP(Java Server Pages)、 XML(可扩展标记语言)、流媒体技术、虚拟现实技术等，为基于 IP 的远程教育系 统及资源的开发提供了坚实的技术基础。学生利用 HTTP 及 HTML 通过浏览网页 进行学习，通过 E－mail 同教师和同学进行交流，通过 BBS 解决学习中遇到的各 种问题。ASP、PHP、JSP 提供了创建交互页面的方法，与网络数据库结合可以实 现学生注册管理、答疑系统、考试系统、作业提交、个别交流、集体讨论、资源 查询等教学功能。流媒体技术使 IP 网上传送视频和音频成为可能，流媒体在 IP 网上有广播和点播两种传输方式，学生通过广播进行同步学习，通过点播学习制 作好的流媒体课件。虚拟现实技术使学生能在网上虚拟学习场景中做虚拟实验、 浏览博物馆、图书馆、进行分布合作式学习等。

2.7

计算机网络教育的用户接入 计算机网络教育的用户可以通过 Internet 获取各种各样的知识和信息，听到

国内外一流教师的授课。目前，由于教育资源大部分都是由国内外的教育、科研 和社会团体等部门提供，为使更多的人能共享教育资源，通常需要通过高速网络 将教育资源与国家的公共网络或企业的骨干网络相连，这样普通用户才能通过接

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

入国家的公共网络或企业的骨干网络获取教育资源。 1．Modem 接入 电话网是目前最大的网络之一，具有很大的覆盖范围。对于普通用户，如果 能使用电话线接入到远程教育系统，无疑会给用户的学习带来很大的方便。 Modem 接入是大多数互联网用户拨号接入 Internet 的方式，它简单、经济、实用。 传输速率为 56 kb/s 的 Modem 能够在普通的电话线上实现 Internet 上的浏览。其 主要技术原理是利用数字代码取代了调制，即将 Internet 服务提供商端设备与公 共电话网直接进行数字连接，全程使用数字电话网，但从 Modem 到电话交换机 之间传输的是模拟信号。56 Modem 是一种非对称的传输方式，其下载速率可达 56 kb/s，实际应用中通常只能达到 48～52 kb/s，上传速率最高为 33.6 kb/s。 2．ISDN 接入 Modem 接入虽然具有使用方便、价格便宜的优势，但其最大的问题是接入带 宽窄，这种接入速率在以文字和图形为主的应用中通常能满足人们浏览的需要， 而浏览远程教育中大量使用的音、视频数据时就满足不了人们的要求。此外， Modem 接入还存在掉线问题，当电话线路受到干扰而短时间出现通信质量下降， 或某时用户特别多时，Modem 很容易失去连接。 ISDN 是中国电信在拨号上网方式之后推出的另一种适合家庭用户的上网方 式。用户接入速率达到 128 kb/s，几乎是 Modem 接入的 3 倍，而且不容易掉线。 ISDN 实现了从一个用户端到另一个用户端之间数据传输的全部数字化，所以信 号传输质量好，线路可靠性高，且通话建立时间短。ISDN 可以同时使用多个终 端，在一条 ISDN 电话线上，用一条 B 信道保持一个声音通话，用另一条 B 信道 上网。在不需要通话时可以将两个 B 信道均用于接入网络，此时如果有电话拨入， ISDN 还会自动从上网的两个 B 信道中空出一个信道来接听电话。ISDN 支持局域 网或多台 PC 机单向接入 Internet，提高了设备的利用率。 3．ADSL 接入 非对称数字用户环线(ADSL)方式是数字用户环线系统(xDSL)中的一种，是一 种基于普通电话线的有效宽带接入技术，也是目前主要的宽带接入技术之一。它 的优势在于可以充分利用现有的电话线网络，在线路两端加装 ADSL 设备即可为 用户提供高宽带服务，而不需要重新布线。它误码率低，其下行数字信道传输速 率为 1 Mb/s～8 Mb/s，上行数字信道传输速率为 16 kb/s～640 kb/s，传输距离达 3 km～5 km。ADSL 非常适合于用户密度低的居民区和地理上分散的小企业或部门 使用，因为这些用户往往是光纤网不便铺设的地方。由于 ADSL 比普通 Modem 要快 200 倍以上，使 ADSL 成为用于网上高速冲浪、视频点播、局域网络接入的 理想技术，非常适合远程教育用户。

ADSL 安装包括局域网线路调整和用户端设备安装。首先要由 ISP 将用户原 有的电话线接入 ADSL 局域设备，对普通用户来说，用户端的 ASDL 安装比普通 Modem 及 ISDN 反而更简单方便，只是将电话线连上滤波器，滤波器与 ADSL Modem 之间用一条两芯电话线连上，ADSL Modem 与计算机网卡之间用一条双 绞线连通即可完成硬件安装，再将 TCP/IP 协议中的 IP、域名服务器和网关参数 项设置好，便完成了安装工作。安装完成后，由于 ADSL 不需要拨号，一直联机， 用户只需接上 ADSL 电源便可以享受高速网上冲浪的服务了，而且可以同时打电 话。 4．专线接入 专线接入主要指 X.25 分组交换网、帧中继网、数字数据网(DDN)等为局域网 用户提供专线接入 Internet 的一种方式。X.25 分组交换网用户端的最高传输速率 为 64 kb/s，帧中继网能提供 64 kb/s～2.08 Mb/s 传输速率的网络接口，而 DDN 专 线一般可提供 64 kb/s～2 Mb/s 的传输速率接口。 5．以太网接入 以太网接入是使用最早的一种接入方式。以太网作为个人用户的接入方式主 要采取千兆到小区、百兆到(楼)单元、十兆到用户。用户只需安装网卡，就可以 直接简单地实现宽带到桌面。在小区至单元之间采用综合光缆，即将数根直流馈 电线和控制线与光芯捆绑在一起，这样解决了用户级集线器的馈电问题，增加了 对用户级集线器的控制，增强了网络安全性。 6．Cable Modem 接入 参阅第 3 章。 7．无线接入 无线接入技术是指接入网的某一部分或全部使用无线传输媒介，向用户提供 固定和移动接入服务的技术。无线接入系统主要由用户无线终端、无线基站、无 线接入交换控制器以及与固定网的接口网络等部分组成。其基站覆盖范围分为 3 类：大区 5 km～50 km，小区 0.5 km～5 km，微小区 50 m～500 m。 无线接入技术按照使用方式可以分为移动接入和固定接入。按照通信速率可 以分为低速接入和高速接入。低速移动接入可以采用个人通信网的小区和微小区； 宽带固定接入方式有多路多点分配业务、直播卫星系统和本地多点分配业务等无 线接入技术。无线接入的优点是可以提供一定程度的终端移动性、建设速度快、 投资少，缺点是传输质量不如光缆等有线传输方式，适用于移动宽带业务的无线 接入技术尚不成熟。

思考与练习

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第２章

计算机网络环境下的网络教育

1．计算机网络下的网络教育体系结构包括哪几部分？ 2．试比较千兆位以太网与 ATM 网络，对实时性较强的教学活动采用哪种网 络合适？ 3．校园网有哪些功能？ 4．多媒体网络教室的主要功能有哪些？ 5．举例说明 ISDN 在网络教育中的应用。 6．IP 网上开展的同步和异步教学活动有哪些？ 7．试说明 Web 技术能实现网络教育的哪些功能？ 8．计算机网络教育的用户接入方式有哪些？

第 3 章 基于有线电视网和 卫星的网络教育 在我国，由于信息基础设施的现状，决定了网络教育应是多种网络形式的共 存，基于有线电视网和卫星的网络教育在我国具有广泛的应用和硬件基础，多年 的工作实践和工作成果充分说明有线电视网和卫星网在我国教育网络中的主要作 用。这两种网络教育形式是我国全天候的网络教育体系不可或缺的组成部分。有 线电视网和卫星网与计算机网络相互依托，相辅相成，组成覆盖全国的教育网络； 有线电视网和卫星网起着对计算机网络的补充作用。未来的这 3 种网络在网络教 育应用领域有着融合的趋势，任何一种都不会消亡。以上种种原因，决定了有必 要对基于有线电视网和卫星网的网络教育加以了解。 我国政府根据我国发展网络教育的目标制定了一系列相关政策，2000 年 6 月 结束的全国教育信息化工作会议提出要在 3 年内构建我国的现代远程教育网络框 架，2000 年的全国教育工作会议上，国务院做出了“深化教育改革全面推进素质 教育”的决定，决定中提到：要大力提高教育技术手段的现代化水平和教育信息 化程度，国家支持建设以中国教育科研网和卫星视频系统为基础的现代远程教育 网络。 同时中国发展现代远程教育的指导思想是：统筹规划，需求推动，扩大开放， 提高质量。其中“统筹规划” ，就是要由国家教育行政部门提出发展方针、政策、 目标任务和实施方案；充分合理地利用现有的信息网络资源，优化教育资源配置， 发挥综合优势，避免各种形式的重复和浪费。这些政策和指导思想指明了对待基 于有线电视网和卫星的网络教育应抱的态度。 本章将分别对基于有线电视网和卫星的网络教育的特点，最新发展趋势以及 应用实例加以介绍，以期更深刻地揭示网络教育的本质。

3.1

基于有线电视网的网络教育

３．１

基于有线电视网的网络教育

基于有线电视网和卫星的网络教育的特点如下： (1) 具有“时效性”优势，能获得学科内容的最新信息。 (2) 覆盖范围广，不受我国复杂的地理环境限制等。 (3) 原有硬件设施已有相当基础，无需大量新增设备。技术成熟，并积累了 整套的教学策略和具有经验的师资力量。 (4) 有着其他种类网络教育不可取代的优势，例如，带宽，多媒体信息传输， 不存在信息迷航问题对培训有着较好的实现效果。 (5) 低成本、高效率地更新教材。 (6) 未经技术改造则交互性差，需要其他教学手段(如函授、电话辅导等) 辅助。

3.1.1 有线电视的起源与发展 20 世纪 40 年代，为了解决部分地区电视信息质量不高的问题，美国开发了 有线电视系统，人们在接收信号比较好的地方架设天线，然后将接收到的信号通 过同轴电缆传送给同一地区的所有用户，这种多个用户公用一套天线系统的电视 接收传输系统就是今天有线电视系统的雏形。由于每套电视节目通常需要占用几 MHz 的带宽，而无线电频率资源又非常有限，限制了采用无线广播方式的电视节 目的套数，有线电视系统采用同轴电缆来传送电视节目，避免了带宽占用问题， 节目数目得到了很大的扩展，并能增加一些额外服务。今天的有线电视系统综合 运用了广播电视、通信、计算机等多个领域的技术成果，扩大了系统的服务功能， 渐渐成为综合性的传输网络系统。 有线电视是将空中传输的电视信号改为通过光纤或同轴电缆电路来传送电 视节目，由于其传输容量大、图像信号质量好，不易受干扰等优点，立即为广大 用户所接受。有线电视通常又称为电缆电视(Cable Television－CATV)系统。早期的 CATV 系统仅仅只满足于接受到良好的电视信号，以满足收看到清晰的电视信号 为主要目的。现代的 CATV 已发展成综合、多功能的大型信息双向传输系统，可 以传送教育电视台的节目，也可以利用加密(收费)频道举办各种各样的学历教育 或职业训练教育，更可服务于社会大教育，现代通信技术的发展使 CATV 以混合 光纤同轴电缆(HFC：Hybrid Fiber Coaxialcable)接入网方式与国际互联网连接以实 现 远 程 教 育 ( 我 国 1999 年 的 高 等 教 育 考 试 就 以 远 程 教 育 方 式 招 收 了 新生)。 无论作为基于计算机的网络教育的补充也好，还是作为独立形式存在的一种 网络教育也好，首先，这种网络教育形式在很多发达国家(如美国、法国等)得到

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第３章

基于有线电视网和卫星的网络教育

了充分利用，其效果受到社会大众认可，这表明这种网络教育形式在今天仍然有 着强大生命力。其次，在我国国情的背景下，我国各地的有线电视基础设施极为 丰富，因此很有必要对基于有线电视网的网络教育形式加以了解。 有线电视系统被广泛应用于网络教育领域。例如，在美国，1952 年，美国的 有线电视开始运行。1972 年，联邦传播委员会(FCC)就要求有线电视系统必须提 供教育频道。美国第一个有线电视教育频道是 Appalachian 社区服务网，以肯塔 基大学为主，今天已经发展成为学习频道。1977 年，在俄亥俄州的 Columbus 首 次尝试了基于有线电视网络的交互式视频教学，学生通过特殊键盘回答试题的形 式实现双向交流。美国有成千的有线电视公司，有线电视公司依法必须提供教育 节目，因此基于有线电视网的教育一直受到重视。例如，Jones Intercable 所经营 的 Mind Extension 大学，将所提供的大学与研究生课程，通过 200 家有线电视公 司发送到美国各地，学生可以在家收看课程内容，并通过电话与教师交流。许多 学校、公司及大学院校都装设闭路电视，一方面利用它传送自制的课程，另一方 面也用以接收广播电视的节目。

3.1.2 我国有线电视的现状与发展 我国的广播电视传输网经过几十年的发展，截至 1998 年底，经国家广播电 影电视总局批准的有线电视台将近 1 300 座，各类有线电视系统 4 000 多个。全国 有线电视网络线路长度超过 240 多万公里，其中光缆网超过 30 万公里。近 2 000 个县建设了有线电视网络， 其中有 600 多个县已实现了光缆到乡镇或到村。到 1999 年底，有线电视用户总数达 8 000 多万户，并仍以每年 500 万户以上的速度增长。 有线电视成为我国家庭入户率最高的信息工具。中国有线电视的发展走着是一条 由下至上，由局部到整体的路线。各地的有线电视的发展一般都是由最初的居民 楼闭路电视，发展到小区有线电视互联，进而整个城域(行政区辖)的有线电视的 互联。1995 年，广播电影电视部在各省有线电视联网的基础上制订了全国有线电 视联网规划，1996 年开始实施。今天中国的有线电视网已经成为世界第一大有线 电视网。在人们的日常生活中，有线电视的电缆线已经成为继电力线、电话线进 入家庭之后第三条进入普通用户家庭的线路。我国目前的有线电视网覆盖了大部 分的城市家庭用户和部分发达地区的农村用户，如图 3－1 所示。

3.1.3 有线电视系统特点 有线电视系统具有网络带宽很宽，用户覆盖范围广的特点。通常情况下，由

３．１

基于有线电视网的网络教育

于有线电视系统采用同轴电缆或光纤作为传输媒体，网络带宽在几百 MHz 到 1 GHz 之间，这个带宽足以传送几十路模拟电视信号，只要留出一个模拟电视的通 道来传送数据信息，其带宽就足以满足包括远程教育在内的多种业务。 3.0

3.3

3.2

3.5

30% 30%

2.52

25%

2.5

24.53% 21%

20%

2.0

15%

1.5 1.0

10%

0.5

5%

0.0

0% 1998年 1999年 2000年 １９９８￣２０００ 年有线电视覆盖人数（亿）

1998年

1999年 2000年 １９９８￣２０００ 年有线电视覆盖

率 12000

10000

10000 8000

7000

7700

8000

6000 4000 2000 0

3100 1300 1990 年 1994 年 1997 年 1998 年 1999 年 2005 年 １９９０￣２００５ 年有线电视入户数（万户）

图 3－1

我国有线电视网络的现状和发展

有线电视系统主要的特点如下。 1．网络带宽很宽 经过几十年的发展，有线电视经历了最初的共用天线系统，闭路电视系统和 今天的全新混合光纤同轴电缆(HFC)网络系统 3 个阶段，随着同轴电缆性能的不 断提高和光纤的大量采用，网络带宽得到了迅速的提升，成为目前接入速率最高 的网络。有线电视系统能够直接把 750 MHz 甚至 1 GHz 的带宽送入用户家中，提 供了开展多种业务的频道资源。可以说有线电视系统较宽的带宽是它最为突出的 特点。 2．服务范围广 除了能利用有线电视系统高带宽的特点传送更多的高质量的模拟电视节目 之外，随着数字压缩技术和高效数字调制技术在有线电视网上的应用，有线电视 网络的频道容量和多功能服务的能力得到了大大的扩展。由于在一个常规模拟电 视频道中可以传输 3 套以上的经过数字压缩的标准电视节目，所以有线电视网络

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第３章

基于有线电视网和卫星的网络教育

具备了开展三、四百套数字电视节目和开展诸如视频点播(VOD)类高级视频业务 的能力。如果采用其他先进技术还可以实现在有线电视网中传送数据、话音和接 入互联网服务。 3．服务功能强 由于有线电视网络在 HFC 传输体制的基础上支持数字通信和计算机通信等 多种先进的传输体制，使得有线电视网络可以在开展有线广播和有线电视节目的 基础上，提供诸如视频点播、音乐点播、远程教育、远程医疗、家庭办公、电子 商务、网上证券交易、高速互联网接入、会议电视、物业管理等多种类型的宽带 多媒体业务的前景。其中高速互联网接入、远程教育、数据广播等业务已经到了 大规模商用的阶段。 CATV 的优势是普及率高，接入网带宽最宽，掌握着重要的信息源。CATV 是高效廉价的综合网络，它具有频带宽、容量大、多功能、成本低、双向性、抗 干扰能力强、支持多种业务和连接千家万户的优势，它的发展为信息高速公路的 发展奠定了基础。其目标是首先用电缆调制解调器抢占数据业务市场，再逐渐争 夺电话业务和视频点播业务。宽带双向的视频点播(VOD)及通过 CATV 接入 Internet 进行电视点播、CATV 通话等是 CATV 的发展方向。CATV 的最终目的是 使 CATV 走向宽带双向的多媒体通信网。 4．我国有线电视特点 由于我国 CATV 业由于起步晚，起点低，所以与发达国家比还存在一些差距。 CATV 也存在以下主要问题。 (1) 网络分散，各自为政，无统一标准，制式太多，互不相连，质量较差， 可靠性较低。 (2) CATV 主要是面向家庭用户，在企事业网方面尤显不足。 (3) 缺乏通信与数据业务方面的知识和运营管理经验。 (4) 经济实力有限，IP 业务是其重点，从长远看，计划在其网络中提供全部 业务，困难较大，形势并不乐观。 由于有线电视系统具有庞大的用户群体和很高的接入带宽，能够传送高质量 的图像和声音信息，采用其他技术后还可以传送数据并进行双向交互，因此利用 有线电视系统来开展远程教育有自己独特的优势。实际上远程教育本身在发展初 期也就是通过单向电视广播来进行的，例如，中央广播电视大学就是通过广播电 视来对全国各地的学员进行辅导和培训的。 有线电视系统一般由天线系统、前端、干线传输网络和用户分配网络几个部 分组成，如图 3－2 所示。 在有线电视系统中，天线系统的主要功能是接受无线电波，并将接受到的高

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频电视信号馈送给前端系统。天线系统处于整个有线电视系统的最前端，对于终 端用户所接受的信号质量有着重要影响。前端设备位于天线和干线传输网络之 用户分配网络

前端

干线传输网络

用户分配网络

用户分配网络

天线系统

图 3－2

有线电视系统的系统框图

间，它的主要功能是将来自天线的高频电视信号和电视台自己开办节目的电视信 号进行必要的处理，例如，滤波、调制、频率变换等，然后对所有这些高频电视 信号进行混合并将混合后的信号发送到干线传输网络中去。干线传输网络是由干 线上的传输放大器、传输电缆和分配器等构成的。它的任务主要是将经过混合的 多套广播电视节目发送到用户分配网络。用户分配网络的主要功能是接收干线上 的高频电视信号并将其分配到千家万户。用户分配网络通常是由延长分配放大器、 分支器、分配器、串接单元分支线、分支线、用户线和用户终端盒构成的。

3.1.4 有线电视系统的升级改造 有线电视系统的改造主要包括传输系统的升级改造、网络拓扑结构和由单向 传输到双向传输的改造三个主要方面。其目的是进一步扩展有线电视系统的带宽， 增加双向通信功能，通过技术改造，有线电视系统能够更加适用于教育领域应用。 1．传输系统的升级改造 传输系统在有线电视系统中承担着信息传输的任务，好的传输系统能将信号 无失真或失真很小地传送到接收端。现有的有线电视系统中，主要的传输介质是 同轴电缆，传输损耗比较大，为了补偿信号损失，在线路上需要安装多个放大器 和分支器。一般情况下从前端到用户家庭通常需要 20 个~30 个放大器，增加了失 真和噪声，降低了系统的可靠性，制约了传输的长度和频带带宽。传输系统的改 造是为了更加充分利用有线电视系统宽带的优势，使之更利于多媒体信息传输， 进一步提高网络带宽以及系统的可靠性和稳定性。 (1) 干线升级改造——利用光纤代替同轴电缆 从传输介质上看，光纤是有线电视系统目前首选的传输介质。

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光纤传输的一个特点是损耗小。光纤传输是将电信号转换为光信号，然后沿 光纤进行传输。有线电视光纤传输系统使用的光的波长一般为 1.55 m～

1.3

m，其传输损耗非常小，约每千米 0.3 dB～0.4 dB，只有一般同轴电缆的几十分 之一甚至在百分之一以下，因此光纤的中继距离可以很长，通常在 20 km～30 km 传输距离内可以不使用中继放大器。光纤中信号的损耗受温度的影响也 很小。 光纤传输的另一个特点是频带更宽。在光纤中，光信号的频率很高，约 3105 GHz，因此，可以携带带宽很宽的信息。从物理尺寸上说，单根光纤的直 径极为细小，仅为 10 m～50 m，一条光缆中可以容纳几十甚至一百芯，而且重 量很轻，这样可以传输更多的多媒体信息。 光纤传输的稳定性也很好。光纤采用石英玻璃丝制成，是非导体材料，故不 受电磁干扰，也不受雷电和高压的影响。光纤的物理和化学性能稳定，抗化学腐 蚀性强。 (2) 分配网络的升级改造——采用优质同轴电缆 虽然光纤是非常理想的传输介质，并在干线网络中得到广泛的应用，但光缆 的价格较高，而且必须使用专门的光收发设备，普通的家庭用户难以承受，因此 在有线电视传输系统改造中，用户分配网络的传输介质，仍以优质同轴电缆 为主。 常用的同轴电缆由内导体、绝缘层、屏蔽层和外保护层 4 个部分组成。内导 体在电缆中主要起信号传导作用。屏蔽层由铜丝编织而成，起着导电和屏蔽双重 作用。绝缘层处于内导体和金属屏蔽层之间，由高频损耗小的绝缘介质制成类似 莲藕心的结构。绝缘层的支撑作用使内导体与屏蔽层同心，故称为同轴电缆。外 保护层由橡胶、聚乙烯等材料制成，包裹在屏蔽层之外，有机械保护和密封防潮、 防腐蚀的功能。 同轴电缆的主要技术指标是特性阻抗、衰减特性、温度特性和回波损耗。特 性阻抗是同轴电缆系统的重要参数，有线电视系统中凡是电缆连接的地方均要求 各个部件达到阻抗匹配。衰减特性反映了电缆传送电视信号的损耗大小，衰减越 小，电缆的中继距离就越长。温度特性反映了电缆的衰减量随温度变化的情况， 电缆质量越好，受温度的影响就越小。回波损耗是由于电缆特性阻抗不均匀而导 致反射波和衰减量的增加，这一参数对图像清晰度影响较大。 同轴电缆性能的差异主要取决于中心导体的直径、绝缘层的制造工艺等因 素。简单地说，中心导体直径越大，同轴电缆的衰减特性会越小。从同轴电缆绝 缘层的制造工艺来看，主要经历了实心结构、化学发泡、藕心发泡和物理高发泡 4 个阶段。目前最好的电缆都采用物理高发泡制造工艺。例如，美国 MC2 公司的

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750 号电缆就采用了这种工艺。这种电缆的传导率达到了 93%，物理发泡率达到 88%。由于绝缘层中包含有大量的微型气泡，相互隔开所以不容易吸潮。物理高 发泡电缆的损耗很低，阻抗均匀，使用寿命长，是质量最优的电缆。目前，我国 有线电视电缆改造中大量使用了这种高性能的电缆。 2．网络拓扑结构的升级改造 传统的有线电视系统是一个单向的广播系统，电视信号从前端设备通过传输 网络到达千家万户，早期建立的有线电视网络几乎全是典型的树状结构，这种树 状结构只便于广播电视信号的分配，所有用户所能接收到的内容相同，不能根据 用户的特殊需要提供特别的节目。网络的拓扑结构和网络中分支点上设备的功能 决定了是否适于传送交互式的业务。为了能在有线电视网络中传输交互式的业务， 必须对有线电视的网络拓扑结构进行改造。 目前人们对星形拓扑结构、环形拓扑结构和星–树形结构比较感兴趣。 星形结构将用户分为多个小区，每个小区均用光纤直接与网络中心相连。这 种方式的优点是光分配一次到位，光通路上的光分路器比较少，光纤的熔接点少， 传输质量较高。当部分线路发生故障时，对星形连接中的其他用户没有影响，网 络的可靠性高。缺点是耗用的光纤比较多。星形结构有单星和双星结构两种。单 星形结构是指网络中只有一个光分配中心，而双星形结构是在网络中有两个光分 配中心，之间通过光纤连接，距离前端较近的小区可与前端直接相连，较远的小 区可与放置在远端的光分配中心相连。 环形结构的系统中有一个主前端设备，通过光纤连接多个分前端设备，分前 端设备连接在光纤环路上，用户通过环路上的光纤分配器取出信号，送到一个或 多个光节点，进入由同轴电缆构成的分配网络。它以双光纤作为整个网络的主干。 环形结构有点类似于计算机 LAN 中的 FDDI。 星–树形结构是目前应用比较广泛的一种。它在干线上采用星形结构，而在 用户分配网络上采用树形结构。这是 HFC 网络主要采用的拓扑结构，采用这种结 构的网络的 HFC 网络可以扩充到 1 GHz 的带宽，非常有利于双向传输。星– 树形 结构将是未来主要的网络拓扑结构，广受世界各国青睐。 3．双向传输的实现方法 对现有的网络的拓扑结构改造之后，为了实现单向信息传输向双向信息传输 的改造，还要应用一些技术手段。目前存在以下 3 种解决方案。 (1) 单向 CATV 网＋电信网方案 这种方案基本原理是根据用户对信息量需求的不对称性(即发送信息量小于 接受信息量)和 CATV 网络频率带宽资源丰富这一特点，对现有 CATV 主干网不 做任何改动，只把前端下行数据混入 CATV 前端的一定频率范围内，利用下行通

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道送出大量的信息。上行请求则通过 Modem 与电信网连接，由于上行(发送)请求 信息量少，给电信网压力小，这由单向 CATV 网加上电信网优势互补构建成一个 综合信息网络。 这种网络的优点是：不对现有 CATV 主干网做任何变动、网络建设快、容易 实现；同时是对 CATV 网与电信网的整合，有利于社会资源的共同利用。 缺点是：网络使用费昂贵，使用者不仅支付 CATV 的信息传输费，还要支付 电信网的费用。上行(发送)数据瓶颈问题会成为网络进一步发展的障碍。用户不 能通过 PC 机实现快速信息交换。所以，该方案是仅应付当前急用的方案，无持 续发展的潜力。 (2) 双缆制方案 双缆制方案是利用 CATV 新旧网改造时，把旧网(如 300 Mb/s 或 550 Mb/s)不 废弃，只更换单向放大器的输入、输出方向，用于传输上行信息，在此基础上重 新建设一条下行 750 Mb/s 网络，用于传输下行电视节目、广播节目和数据信息。 这种方案的优点是：把旧网利用，不废弃，上、下行通道做空间分割，便于 控制和检测。缺点是：一个综合网中存在两套网络，有着较高维护费用，远期成 本较高。同时，汇集干扰和汇集均衡的解决仍是困难。 (3) Cable Modem 双向 HFC 方案 该方案是利用光缆做空间分割上下行信号独立传输，光接点后同轴电缆采用 频分制共缆传输。系统终端 CM 完成数据信号的上下行信号处理。该方案又可采 用以下两种方法实现。 方法 1：Cable Modem 多用户共享 该方式在双向 HFC 传输网基础上采用多用户共享一个 Cable Modem，各个用 户 PC 机通过五类线加 Hub 实现综合信息业务。优点是：用户成本低，一个 Cable Modem 的费用由几家用户承担。缺点是：入户线除了下行电视节目的电缆外还需 给用户加装一条数据线，增加了施工难度。 方法 2：用户网络集中分配，CM 用户独享方式 该方式采用用户分配网利用有线电视可寻址用户管理系统直流控制型终端 控制器进行集中分配，每用户独立同轴电缆入户，CM 置于用户家中。这种方案 必须对长期困扰着双向 HFC 网络建设的几个关键问题进行攻克。 在这 3 种方案中，实现信息的双向传输主要利用了 3 种技术手段。在双向传 输系统中，人们通常把电视台向用户传播的信号称为下行信号，而将用户向电视 台发送的信号称为上行信号。目前上行信号和下行信号是非对称的，下行信号承 载大量的电视节目和用户需要获取的数据信息，占用带宽通常比较宽，而上行信 息通常只是一些简单的命令或请求之类的信息，占用带宽比较窄。双向传输利用

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了这一特点。 第一种实现双向传输的技术是空间分离方式，也就是让上行和下行信号通过 不同的物理通道来传输。例如，用一根光纤传送上行信号，另一根光纤传送下行 信号。这种方法的优点是技术简单，上行信号和下行信号之间不存在干扰问题。 空间分离传输实际上是两套单向传输系统的简单组合。 第二种实现双向传输的技术是时间分离方式，如图 3－3 所示。它是利用时分 复用技术来分离上、下行信号，即把系统传输信号分为若干个时间段，分时交替 传送上、下行信号。其过程如下： ① 该系统在时间Δt1 内开关 S1 和 S2 闭合，开关 S3 和 S4 打开，使上行信号 通过，而下行信号无法通过，这时候系统相当于一个传输上行信号的单向传输 系统。 ② 该系统在时间Δt2 内开关 S1 和 S2 打开，开关 S3 和 S4 闭合，使下行信号 通过，而上行信号无法通过，这时候系统相当于一个传输下行信号的单向传输 系统。 这种方法的优点是上、下行信号交叉传输，不产生相互干扰。但对信号的发 送端和接收端的开关的同步准确度要求较高，信号的处理比较复杂，成本也比较 高。 S4 传输上行信号

传输下行信号 S2

S1 S3

图 3－3

时间分离方式的双向传输

第三种实现双向传输的技术是频率分离方式。频率分离方式将上行信号和下 行信号安排在不同的频率段上，然后用不同的滤波器来实现上行信号和下行信号 的分离。这种方式的特点是技术简单成熟，只要用一般的滤波器就能方便地把上、 下行信号分离开来。 目前双向传输的改造，一般在干线传输上采用空间分离方式，而在用户分配 网络上采用频率分离方式。这是因为在干线建设中通常采用光缆，而在用户分配 网络中采用同轴电缆。一条光缆内容纳几十根光纤，用其中一根光纤来传输上行 信号，较易施工，而成本的增加很小。用户分配网络覆盖范围广泛，如果采用空 间分离方法再铺设一根同轴电缆，工作量大而且网络改造造价不菲，因此主要采 用频率分离方法实现双向传输。

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一般来说，根据系统规模的大小、信息量的多少、功能的种类多少以及设备 性能因素等，上、下行信号所占用的带宽有 3 种分割方式： ① 低分割方式：5 MHz～30 MHz 或 42 MHz 为上行频带。 ② 中分割方式：5 MHz～100 MHz 为上行频带。 ③ 高分割方式：5 MHz～200 MHz 为上行频带。 从目前的应用来看，大多数进口和国产设备均采用低分割方式。 下行频带也有多种提法，目前多集中在 550 MHz 和 750 MHz 系统两种。 目前通行的做法是，上行频带限制在 5 MHz～30 MHz 左右，允许在上行频 带和下行频带之间留有一定的保护带。将 54 MHz～450 MHz 的频段留给高清晰 度电视和模拟电视，450 MHz～650 MHz 留给普通清晰度的数字电视使用，而 650 MHz～750 MHz 将分配给宽带数据业务使用。 由于上行的频带比较窄，所以网络上的用户数目不能太多，通常应控制在 500～1 000 户之内。假设每个小区内有 500 户用户，上面这种方案除了能为这 500 户用户提供 62 套模拟电视和高清晰度电视(HDTV)的普通频道之外，还有 330 个 数字压缩节目频道供它们分享，足以应付非常大的应用量。 4．有线电视网的广域互联 有线电视网改造的另一个内容是实现有线电视网的广域互联。有线电视网最 初开始建造时往往分散建立，在不同的地区和城市的有线电视网处于分散独立状 态，彼此之间没有连接，不能形成一个网络。近年来，国家广播电影电视局加快 了有线电视网的联网步伐，部分省市已经实现了全省有线电视联网，有线电视骨 干网的建设也正在进行之中。 随着有线电视网络双向数字化改造工作的进行，建立全国联网的有线电视网 络，提供宽带综合信息业务成为一个必然的趋势。目前，各省的广电骨干传输网 多采用 SDH 技术，全国骨干网环网也采用 SDH 技术，并结合密集波分复用技术。 广电的全国有线电视联网工作正在全面展开，全国范围的 DVB、DAB、HDTV 等数字电视广播节目、加密频道节目、数据高速广播、高速 Internet 接入、VOD、 远程教学、远程医疗、网上购物、网上游戏有望在广域网上实现。这大大扩展了 基于有线电视网的网络教育功能。 5．未来发展趋势——三网合一 今天有线电视网走向宽带多媒体的趋势不可逆转，而这一趋势的体现在人们 对“三网合一”工程的关注上。三网合一指有线电视网、计算机互联网和电信综 合网的融合。 由于几项关键技术如光通信、数字技术等取得了长足进展，同时 IP 协议逐渐 一统，业界呈现出技术融合、市场融合、业务融合的大趋势。世界各发达国家如

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美国、法国、日本等均陆续通过相应的立法打破了以往电信运营业与 CATV 运营 业相互独立，不得经营对方业务的局面，以政策手段来促进 CATV 业和电信业务 的激烈竞争，以繁荣信息业。随着信息市场的开放，电信部门利用其现有大量光 纤干线的优势，首先就瞄准 CATV 业务；而 CATV 公司也一改其传统的单向广播 式视频业务，利用现有 CATV 网，架设 SDH 光纤干线逐步拓展其宽带网，实现 语音、数据、视频等双向综合服务。 从技术角度来看，技术的进步对三网合一的推动起着不可忽视的作用，数字 技术使电话、资料和图像等业务信息都可以采用统一的数码传输、交换和分配； 光通信技术(特别是密集波分复用技术(DWDM))的发展为宽带图像和资料业务提 供了必要的带宽和传输质量以及低成本。以上技术使得网络层上可实现互联互通； 业务层上互相渗透和交叉；应用层上使用统一的 IP 协议。 三网合一面临的困难主要有 3 个方面。第一是不同行业、不同网络之间的利 益冲突；第二是网络结构、技术标准、通信协议的兼容问题；第三是接入网 技术。 国内现在正在进行的部分三网合一试验包括：重庆合川有线电视台、青岛有 线电视台、上海石化有线电视台、济南市网络平台交换中心、南开社区宽带服务 网、佛山市有线电视网络等。

3.1.5 HFC 接入 早期的有线电视网无论是传输干线还是用户分配网络使用的传输介质都是 同轴电缆，HFC 接入用光纤传输系统取代全同轴有线电视网(CATV 网)的干线传 输部分，在用户分配网络上保留同轴电缆结构，改造后的有线电视网中使用的传 输介质既有光纤又有同轴电缆，因此称为 HFC 接入。 CATV 有 1 GHz 的带宽，且宽带到用户，有着实施多媒体通信的优势。但目 前的 CATV 只能单向传输，并且缺乏交换机制以及网络安全管理的功能，使得通 过 CATV 难以提供双向对称/不对称业务，因此改造现有的单向网络变成双向网 络，成为利用 CATV 实现除电视业务以外其他多媒体业务的关键。HFC 接入方式 在实现多媒体通信领域备受人们的青睐。 1994 年初，美国首先提出 HFC 的网络结构，其后在全世界掀起了 HFC 网络 多功能开发的热潮。1996 年我国国内的一些有线电视台也开始进行相关的应用试 验，深圳有线广播电视台、苏州有线电视台、青岛有线电视台、广州有线电视台 等都成功地进行了 HFC 双向数据传输、互联网浏览、视频会议、电缆电话、智能 小区、电视购物、准 VOD 等业务，积累了大量 HFC 网络双向数据传输的技术经

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验和管理经验。 1．HFC 接入的优势 HFC 接入具有以下优势。 (1) 能提供窄带、宽带数字业务及模拟、数字视频业务。 (2) 比 ADSL 和无源光纤网(PON)经济。 (3) 为全数字网提供了一个易于升级的通道。 (4) 可以用于 LAN 互联，形成覆盖范围较大的城域网。 HFC 网络可以提供所谓的全业务网(FSN：Full Service Network)功能，即通过 单个网络提供各种类型的模拟和数字业务。HFC 可以为一个光节点所覆盖的用户 (大约 500 户)提供 60 路模拟广播电视，并为每个用户提供至少 2 路电话和速率至 少高达 10 Mb/s 的数据业务在 550 MHz～750 MHz 的频带内还可以提供至少 200 路 MPEG－2 的数字视频业务及其他双向电信业务。 HFC 接入方式除了具有经济、高带宽的优点之外，更重要的是，它是一种适 应发展趋势的接入方式，可以根据技术、经济、市场的发展逐步将光纤推向用户， 最终实现光纤到户(FTTH)。利用 HFC 可以先将一个光节点的用户数从 500 户降 低至 25 户，并逐步将最终用户数降低到一户，实现光纤到户，因此它提供了一条 通向宽带数据通信的渐进之路。用户的宽带接入需求在技术条件和经济条件的限 制下可以得到最大限度的满足并不断提高，网络营运商的投资也可以得到最大限 度的利用和保护。ADSL、ISDN 等技术利用现有的铜线提供一定限度的宽带接入， 充分利用了现有电信网络，但其带宽和传输距离要受到诸多限制，并不具备随技 术和经济发展逐步发展的优势。 2．Cable Modem 技术 HFC 网络一般采用 Cable Modem 技术进行数字传输。 Cable Modem 一般被称为电缆调制解调器或线缆调制解调器，是近几年随着 网络应用的扩大而发展起来的，主要用于有线电视网上的数据传输。Cable Modem 的工作原理与电话线 Modem 的原理基本相同，都是先对数据进行解调，然后在 一个频率范围内传输，而接受时则进行解调。与普通 Modem 不同的是，经过 Cable Modem 调制的信号是在有线电视系统一个频道中传输的，传输的带宽比较宽。 从网络的拓扑结构来看，HFC 通常具有星– 树形结构，即在有线电视系统的 前端中心机房使用光发射机呈星形的分出光纤，光纤传输到用户小区再由光接收 机将光信号转换为电信号，最后通过同轴分配网络进入用户家庭。HFC 和计算机 的以太网类似，所有用户共享一段网络介质，这与电信网络中每个用户独享一个 链路是不同的。 利用 Cable Modem 技术可以在 HFC 网络上提供双向的数字通信。整个数字

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通信系统主要由两部分设备组成，即被称为 Cable Modem 终端系统的服务端的中 心设备 CMTS (Cable Modem Terminal System)和用户端的 Cable Modem。这两个 设备就其实质来说都是一种网络桥接设备，实现以太网与 HFC 网络在 MAC 媒体 访问控制层的桥接和 IP 网络层的路由功能。系统对 IP 协议是透明的，用户对系 统的使用如同使用以太网的局域网一样。 在 CATV 网上进行双向高速数据的传送时， 在用户端利用 Cable Modem 上网。 Cable Modem 采用先进的调制技术(如 64 QAM)，分为对称和非对称两种。其中， 对称型可为每个用户提供 10 Mb/s 的上、下通道速率，可用在远程医疗、远程教 学、电视会议等场合；非对称型可为每个用户提供的上行速率为 784 kb/s，下行 通道速率可达 30 Mb/s，可用于 WWW 浏览、视频游戏、电子新闻阅读等 用途。 Cable Modem 工作时需要使用两个通道：一个带宽为 6 MHz 的下行通道和一 个带宽低于 2 MHz 的上行通道。下行通道通常就是一个标准的电视频道，一般设 在高频段 50 MHz～860 MHz 的范围之内，而上行通道设在低频段 5 MHz～50 MHz 之内。需要说明的是：下行通道是由前端设备 CMTS 独占的，只有 CMTS 才能使用下行通道发送信号，网络上的通信包括用户之间的相互通信都要经过 CMTS 来转发。也就是说 HFC 的前端设备将下行的数据调制后插入到一个普通的 电视频道上并在 HFC 内广播，从而实现数据的下行传输。下行通道中最流行的调 制方式是 QPSK(最高速率可达 10 Mb/s)和 64/256 QAM(最高至 36 Mb/s)，并且以 QAM 为主。 在 Cable Modem 中，信号的上传比较复杂。由于一个小区内的用户均需要使 用同一个上传通道来发送上行的数据，所以需要采用通道复用技术控制用户发送 上行数据。用户对上行通道的使用是由前端 CMTS 统一控制的。通常情况下系统 采用 TDMA 技术，它将上行通道分为不同的时隙，并将不同时隙动态地分配给不 同的用户，从而实现上行通道的复用。具体来说就是：当某个 Cable Modem 用户 需要使用上行通道时，它先要向前端 CMTS 发送申请，前端 CMTS 设备允许后将 为该 Cable Modem 分配时隙，此后，用户 Cable Modem 才可在 CMTS 指定的时 隙内发送数据。用户 Cable Modem 发送的数据将直接达到前端 CMTS，并由前端 CMTS 根据地址信息向其他 Cable Modem 或者向 HFC 网络外部转发。由于上传 数据流的源头(家或办公室)是一个充满噪音的环境，许多噪音干扰来自电台的射 频，家用电器也会发出干扰脉冲，甚至一个接触不良的插头，一条质量欠佳的室 内电缆所产生的噪音干扰也会加入到上传数据流中。在这种情况下，抗干扰能力 比较强的 QPSK 调制技术在上行通道中的应用非常广泛，尽管 QPSK 的传输速度 比 QAM 要慢一些。

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由此可以看出，在星形结构的 HFC 网络中，前端 CMTS 是非常重要的，CMTS 不仅控制所有下行数据的发送，而且还负责 Cable Modem 用户之间数据的转发工 作。 此外， CMTS 系统还要采用距离调整和功率调整等技术来调整每个用户 Cable Modem 的发送功率，使不同距离和不同发送功率的用户 Cable Modem 发送的信 息在到达前端 CMTS 后具有统一的功率电平，这对网络的稳定性和抗干扰性有很 大提高，同时系统还采用 FEC 前向纠错等技术来增强系统的可靠性。 Cable Modem 技术目前有统一的国际标准，即 MCNS 组织的 DOCSIS 标准。 MCNS(Multimedia Cable Network System)组织成立于 1996 年 1 月，成员包括北美 一些最主要的 CATV 网络运营商。1997 年 3 月 MCNS 推出 1.0 版本的 DOCSIS 标准(Data Over Cable Service Interface Specification)。1998 年该标准得到了国际电 信同盟(ITU)的批准，正式成为利用有线电视网络来提供数据服务的国际标准。 DOCSTS 标准对 Cable Modem 的各种接口、操作方式及网络管理、安全控制等方 面给出了详细的规定。1999 年 3 月 MCNS 又推出了 DOCSIS 专门版本， 现在 MCNS 正与 BroadCom、Terayon 公司合作在制定 DOCSIS 1.2 版本。与此同时，MCNS 还建立了一个认证机构对生产商生产的 Cable Modem 产品进行互通性测试，获得 通过者发给正式的 DOCSIS 认证证书。DOCSIS 标准得到了众多大的网络设备制 造商和芯片厂商的支持，例如 Motorola、3Com、Com21、Cisco、Intel、Nortel、 Broadcom、Conexant 等公司。截至 1999 年 7 月，通过 DOCSIS 认证的局端产品 的厂商有 Cisco、Motorola 和 Nortelnetwork 这 3 家，用户端产品获得认证的生产 商有 11 家。 Cable Modem 多采用标准化接口，例如，使用最广泛的 10BASE－T 接口，不 仅可以直接与局域网相连，而且解决了计算机间不兼容的问题。

3.1.6 有线电视网在网络教育中的应用 有线电视系统在远程教育上的应用主要有传统应用和多媒体应用两大类。 传统应用主要为利用现有有线电视系统的电视节目广播功能，将教学节目送 入有线电视的前端系统，然后通过现有的传输和分配网络送到千家万户，使更多 的人能获得受教育的机会。 目前很多企业和事业单位都有规模不等的有线电视台，利用这些现有的设备 就可以将教育节目发送到用户家中，而不需要增加新的投资。利用有线电视系统 还可以将其他设备接收到的教育信息直接送入有线电视系统。例如，中国矿业大 学远程教育系统开通后，北京教师的图像和声音通过 ISDN 线路传送到徐州后经

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过解码恢复为模拟的视频信号，这样教师可以在北京上课，而学生则在徐州听课。 与此同时，徐州方面接收下来的图像和声音信息还可以非常方便地送到学校自己 的有线电视台，并通过有线电视台在有线电视系统中播出，这样就使更多人坐在 家里就能听到北京优秀教师的授课。 1．与其他网络混合使用的实例：清华大学远程教育系统 清华大学开展了利用 3 种网络优势互补实现网络交互平台试验，得到了较好 的效果。其中，利用计算机网络的低成本、教育覆盖面广，提供基于 WWW 可随 时随地以学生为主体的自主学习环境；卫星数字传输网的覆盖面最广，同时卫星 多点传输非常有效、经济。有线电视网成本低，方便学生在家里随时点播学习课 程，实现个人自主化学习。计算机网使用 CERNET，CHINANET 和北京科教信息 网(ATM 宽带网，主节点 155 Mb/s)，在各地建立卫星接收站形成卫星数字传输网， 利用有线电视网实现入户教学。 清华大学宽带多媒体数字广播系统如图 3－4 所示。

主站

单向接收站

音视频广播间

图 3－4

清华大学宽带多媒体数字广播系统简图

2．经过系统改造的实例：合川宽带信息网 通过对现有有线电视网的系统改造，使系统成为一个宽带、交互式的网络， 就能够在这一网络平台上开展诸如远程教育、远程医疗、视频点播、电子商务、

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Internet 浏览、电子购物、远程办公、社区服务等业务。 下面以我国第一个投入商业运营的双向有线电视网——合川宽带综合信息 网为例，对双向有线电视网的实际应用情况做简单的介绍。 合川宽带综合信息网网络于 1998 年 5 月立项建设， 网络采用带宽为 750 MHz 的光纤和同轴电缆混合网，网络拓扑为星形结构，信息传输采用非对称双向交互 传输方式，能够传送大容量、高质量的广播电视节目和图文、数据、语音等信息。 现在，该网络能传送 35 套电视节目，并可开展信息浏览、电子邮件、网络电话、 视频点播、FTP 文件下载、网上会议等服务业务。 从图 3－5 中可以看出整个网络实际上包括 3 个部分：网络中心、双向 HFC 网络和接入系统。网络中心实质上是一个典型的 LAN 网络，网络所提供的服务 都是由网络中心来提供的。网络中心还通过路由器与 Internet 连接来为用户提供 网上浏览的功能。

Cable Modem

３．２

图 3－5

基于卫星的网络教育

重庆合川宽带综合信息网示意图

HFC 网络是宽带信息网的核心，正是由于这是一个双向的宽带网络，所以通 过 Cable Modem 调制之后用户发送的数据信息可以到达网络中心，同时网络中心 返回给用户的信息也能通过这个网络送给每个用户。图 3－6 给出了 HFC 网络接入 示意图。

图 3－6

重庆合川宽带综合信息网接入示意图

需要说明的是在同轴电缆上所有的放大器都是双向放大器，整个 HFC 网络是 一个双向的有线电视网络。利用这个网络用户不仅能收看普通的模拟电视节目， 还可以利用这个网络来接入 Internet，在网上开展多种多样的活动，远程教育仅仅 是其中的应用之一。

3.2

基于卫星的网络教育 卫星通信是二战之后发展起来的一种先进的无线通信技术。卫星通信，是地

球上(包括地面、水面和低层大气中)的无线电通信站之间利用人造卫星作中继站 而进行的通信。 卫星电视教育是利用通信广播卫星的电视频道来传送电视教育节目。卫星电 视教育包括教育信息的取得、发送、传输、接受、组织教学等过程。卫星具有覆 盖面广、不受地理条件限制、传输容量大、信号不受干扰等优点，而这些优点全

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基于有线电视网和卫星的网络教育

部可用在卫星电视教育中，特别适合分散在各地的学习者或教育资源匮乏地区的 学习者学习，为开放式教育、实现无国界、无围墙的学校教育提供了可能性。 卫星电视技术的出现打破了地域的限制。地面中继站和接收站组成了现在的 全国教育资源网络。这种技术框架下的信息传输也是单向的，这意味着主要的教 学策略仍将以教为中心，即使有学习反馈，也有着周期长、效率低的弊端。为了 配合这种教育形式，需要建立多个辅导点，强化学习意识。其优点是资源组织容 易，学习习惯与传统观念之间没有距离。打破时空限制。卫星通信技术将卫星和 地面线路紧密结合在一起，用户利用地面的调制解调器发送数据请求，通过卫星 告诉接受返回的数据，可以通过 Internet 或双向有线电视网点播所需要的信息内 容，尤其对于大字节的多媒体数据如视频资料可以高速下载。这种方式更适合有 组织的集体学习，定期集中下载信息，然后在本地局域网内浏览。 其优势是传播的信息量大，覆盖范围广，视频清晰，实时传播速度快，不受 空间限制。有利于扩大教学规模，适于同步式教学。其不足的是目前的广播电视 远程教育系统仍是一种单向信息的传输方式，这种方式阻碍了老师和学生实时交 流。反馈迟缓，对学习进度和教学效果很难把握。目前采用两种方法解决这一问 题：卫星加互联网；卫星双向传输技术。 卫星传播始于 1965 年“晨鸟”(Early Bird)卫星的发射，到 1967 年底，已经 有 4 个国际电信卫星组织(INTELSAT：International Telecommunications Satellite Organization)的卫星驻扎于轨道上。今天的 INTELSAT 几乎能服务世界上每一个 国家，利用 19 个卫星提供公共用途；每一个具有 24 000 条电话线容量，最多可 扩充到 120 000 条电话线，形成一个全球性的系统。70 年代中期，美国一些大学 尝试透过应用技术卫星(ATS：Applications Technology Satellite)来传送课程。最早 的是阿拉斯加大学所提供的教师继续教育课程。美国国家太空总署(NASA)也利用 同一个卫星，传送教育课程给 2 500 个以上的印度村庄。泛美卫星教育传播实验 (PEACESAT：Pan– Pacific Education and Communications Experiments by Satellite) 于 1971 年在夏威夷大学设立，提供二十多个太平洋岛国卫星视信。这个实验使用 ATS–1 卫星传送教育、社会、环境及健康等课程。 我国从 1985 年开始，通过通信卫星传送广播电视节目。到 1999 年底除中央 电视台、中央人民广播电台和中国国际广播电台的节目通过卫星传送外，31 个省、 自治区和直辖市的广播电视节目也分别通过 C 频段和 Ku 频段的通信卫星转发器 向全国转送。为发展 Ku 频段广播卫星(DBS)系统做准备，在 1999 年元旦我国正 式开始了 Ku 频段数字压缩卫星直播技术(DTH)试验，播出了中央 8 套电视节目和 8 套广播节目。试验使用鑫诺 I 号通信卫星的 Ku 转发器，地面用口径 0.75 m～1 m 的接收天线。采用有条件接收技术，1999 年 11 月 1 日，该试验平台又扩容播出

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基于卫星的网络教育

了地方省级台的节目。90 年代初开始中央电视台和省级电视台节目纷纷上星。到 1999 年底省级电视台已全部上星，目前为各级有线电视台提供节目源的卫星主要 有：亚洲 1 号卫星、亚洲 2 号卫星、亚太 1 号卫星、中星 8 号卫星、鑫诺 1 号卫 星。其中中星 8 号卫星是 1999 年下半年发射的，功率较大，转发器较多，下行场 强较强。

3.2.1 卫星通信的特点 利用人造地球卫星进行声音广播和电视广播的各种设备的组合，称为卫星电 视广播系统，又叫卫星广播系统，这里的广播，既包括了声音广播，又包括了电 视广播，是广义广播的概念。 图 3－7 给出了一个最简单的卫星通信系统。 通信卫星

地球站 A

图 3－7

地球站 B

卫星通信系统原理示意图

在通信过程中，地球站 A 通过定向天线朝着通信卫星方向以某个频率发射无 线电信号，该信号首先被通信卫星天线所接收，经过卫星转发器放大和变换为另 一个频率后，由卫星天线转发到地球站 B，这样地球站 B 就接收到了来自地球站 A 的信号，从而完成信号从 A 站到 B 站的信息传递过程。地球站 B 向地球站 A 发送信息的过程与此类似。从地球站到空间站(通信卫星)所经过的通信线路称为 上行线路。从空间站(通信卫星)到地球站所经过的通信线路称为下行线路。 目前，几乎所有的通信卫星都是有源卫星，即卫星上装载有电子设备，能对 接收到的来自地球站的信号进行放大、频率变换和其他处理，再发回地球，所以 说卫星的中继是一种有增益的可以部分补偿传播损耗的中继。在五六十年代进行 卫星通信实验时，曾利用过无源卫星。这种卫星利用星体的金属表面对无线电波 的反射作为中继。由于自由空间的传播损耗及卫星表面的吸收损耗和反射的无规 则性，使通信的质量很差，所以说后来实际应用的卫星系统都是有源系统。

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由于卫星工作在外太空，如果不同国家的卫星的工作频率不给予分配和控制 就很可能造成相互间的干扰。于是 ITU 根据地理位置的不同将世界划分为 3 个区 域，不同区域将使用不同的频率。 其中第一区包括欧洲、非洲、前苏联的亚洲部分、蒙古以及伊朗西部边界以 西的亚洲国家。第二区包括北美洲和拉丁美洲。第三区包括大洋洲和不在第一和 第二区的国家。我国属于第三区。 1979 年国际电信联盟为卫星电视广播划分了 6 个频段，即 L(0.7 GHz)、 S(2.5 GHz)、Ku(12 GHz)、Ka(23 GHz)、Q(42 GHz)、V(85 GHz)频段，各个频段 的带宽分别为 170、190、2 150、500、2 000 MHz。其中与广播电视直接有关的 是 Ku 频 段 ， 我 国 所 在 的 第 三 区 在 Ku 频 段 中 的 频 率 范 围 为 11.7 GHz ～ 12.2 GHz，共 500 MHz，可以划分为 24 个频道，单个频道的宽度为 27 MHz。 目前卫星电视广播中主要使用 L、S 和 Ku 这 3 个较低的频段，而另外 3 个较 高的频段由于技术尚不成熟，目前还没有使用。 需要注意的是，C 频段(3.7 GHz～84.2 GHz)原本属于通信频段，主要用于地 面通信、中继通信和微波通信，但目前我国和大多数亚洲国家使用 C 频段来进行 卫星电视广播。例如， “亚洲 1 号”卫星上有 24 个转发器， “中星 5 号”卫星上有 5 个转发器以及“亚洲 2 号”卫星上的 24 个转发器均在 C 频段上工作。为了避免 卫星对 C 频段地面通信的影响，卫星转发器的功率一般都很小，在十几瓦以下。 由于 C 频段卫星接收站容易受微波干扰，故用 C 频段来传送电视节目也只是过渡 性阶段，而 Ku 频段才是卫星电视广播的优选频段。 由于卫星工作时处于外太空，从地面发射的电磁波必须要穿过电离层才能达 到卫星，卫星发射的信号也必须穿过电离层才能到达地面，不同频率的信号其穿 过电离层的能力也不同，而有些频率的信号根本就无法穿过电离层，所以在卫星 通信中一般使用具有很好穿透能力的微波频段(300 MHz～300 GHz)的频率作为工 作 频 率 。 例 如 ， 在 目 前 卫 星 通 信 中 常 使 用 的 C 频 段 其 频 率 为 3.7 GHz ～ 4.2 GHz，而 Ku 频段的频率范围为 11.7 GHz～12.2 GHz，它们的工作频率均在微 波频段之内。 与普通的地面通信相比，卫星通信具有以下 4 个主要的特点。 (1) 通信距离远，建站成本与通信距离无关 一颗位于地球赤道上空的同步通信卫星距离地面的距离约 36 000 km，可以覆 盖近三分之一的地球表面。实际上，一颗通信卫星的视区(从卫星上能“看到”地 区的区域)可达地球表面的 42.4%，地面距离达到 18 000 km。原则上，只需要在赤 道上空均匀地配置 3 颗通信卫星就可以覆盖除地球两极附近地区以外的所有地 区，这个覆盖范围是目前地面通信所不能比拟的。

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基于卫星的网络教育

在卫星通信系统中，所有地球站之间的通信都是通过卫星来实现的，只要这 些地球站与卫星之间的信号传输质量能够得到保证，那么地球站建设的费用不受 地面站之间距离远近、地面站之间自然地理条件的变化而变化。这一优势在远距 离通信上，例如，用微波接力、电缆、光缆、短波通信等均有明显的优势。除了 国际通信外，在国内或区域通信中，尤其对于边远的城市、农村和交通、经济不 发达地区，卫星通信是极其有效的。 (2) 以广播方式工作，便于实现多址连接 通常，微波接力、地下电缆等，都是“干线”或“点对点”通信，而卫星通 信系统类似于一个多发射台的广播系统，每个有发射机的地面站都是一个广播发 射台，在卫星无线电波覆盖的区域内，无论在什么地方，地面站均可以接收到卫 星发送的信号，同时还可以将自己的信号发送到卫星上去，通过卫星转发出去， 这样就能实现不同地面站之间的相互通信，这种能同时实现多方向、多地点通信 的能力被称为“多址连接” 。卫星通信系统的这个特点为通信网络的组成提供了高 效率和灵活性。 (3) 通信容量大，能传送的业务类型多 由于卫星通信系统工作在微波频段，可以使用的频带很宽，加上星上能源和 卫星转发器功率保证越来越充分，卫星通信的能力越来越大，传输的业务类型也 越来越多。 (4) 可以自发、自收进行监测 由于卫星通信系统中所有地面站发送的信号都需要以卫星为中继站，卫星会 将所有来自地面的信号转发回地面，所以每个地球站所接收到的信号必然有一个 信号是自己发送到卫星上去的信号，利用这个信号各个地球站可以监测自己发送 信号质量的优劣，随时解决存在的问题。 此外，卫星通信还具有不易受陆地灾害的影响，可靠性高；只要设置好地球 站电路即可开通，即有电路开通迅速等优点。 由于卫星通信具有上面的优点，在技术上也带来一些新的问题。 首先是需要先进的空间和电子技术的支持。由于卫星与地面相距数万公里， 电磁波在自由空间传播时损耗很大，加上空间环境复杂多变，要把卫星发射到静 止轨道上精确定点，并保持很小的漂移难度很大。就通信来说为了保证质量，需 要采用高增益的天线，大功率的发射机，低噪声的接收设备和高灵敏度的调制解 调器等一系列技术。也就是说卫星通信涉及一系列先进的空间和电子技术。 其次是要解决信号传播时延带来的影响。由于在静止卫星通信系统中卫星与 地球的距离在 4 万公里左右，这样信号从地球站到达卫星并再次回到地面时需要 大约 27 ms。如果通过卫星进行语音通信，当用户说完一句话后，他必须等待至

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少 540 ms 才能听到对方的声音，这么长的延迟对于人与人的自然交互带来了一定 的困难。时延比较大是卫星通信系统最明显的缺点。 卫星通信还必须解决的另一个问题是如何圆满地实现“多址连接”。虽然卫 星的广播工作方式为实现多址连接提供了可能，但要真正实现，必须解决接收站 如何识别和选出发送给自己信号的问题。这要求发射站发射的信号或传输手段必 须具有区别于其他站的某些特征。 此外卫星通信系统对系统的稳定性、可靠性要求很高。由于卫星处于离地面 数万公里的地方，既无人值守，也无人维修。卫星上组装有成千上万个电子和机 械元器件，若其中一个发生故障或损坏，就可能引起通信卫星的失效，导致整个 卫星通信系统的瘫痪，因此卫星通信系统对系统的稳定性和可靠性有很高的 要求。

3.2.2 卫星通信系统的构成及分类 卫星通信系统主要由地球站、通信卫星、跟踪遥测指令系统和监控管理系统 4 大部分组成，如图 3－8 所示。 通信卫星

跟踪遥测 指令系统

监控管理 系统

地球站

通信

图 3－8

通信业 务控制 中心

控制

卫星通信系统的基本组成

跟踪遥测指令系统的任务是对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道 上的指定位置，在卫星正常运行后，还要负责定期对卫星轨道进行修正、位置保 持和姿态调整。地面遥控、遥测跟踪站它的主要任务是测量和控制卫星的姿态和

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轨道运动，测量卫星的各种工程参数和环境参数，对卫星实施各种功能状态 控制。 监控管理系统的任务是在卫星业务开通前、后进行通信性能的监测和控制。 例如，对卫星转发器的功率、卫星天线的增益以及各地球站发射功率、发射频率 和带宽等基本的通信参数进行监控，保证通信的正常进行。 通信卫星是设在距地面约 3 600 km 的空中收发设备，它的主要任务是接收地 面上行发射台发送的广播电视信号，并向地面服务区转发。卫星的主要作用是无 线电中继，它是靠卫星上的转发器和天线来完成的。每颗卫星上可以有一个或多 个转发器，每个转发器可以同时接收和转发多个地球站的信号。显然，当每个转 发器所能提供的功率和带宽一定时，卫星上转发器越多，卫星的通信容量就 越大。 地球站是微波无线电波的发射和接收装置，用户通过地球站接入卫星线路， 进行通信。地面上行发射台，也称为上行站，它的主要任务是把节目制作中心传 来的节目信号发射给卫星，并监测卫星传送节目的情况。地面接收系统主要任务 是接收来自卫星下行的节目信号，用作地面转播的节目源或集体、个体直接接收 之用。 卫星通信的种类较多，分类的方法也很多。 按卫星的制式不同可以分为随机卫星(高度在数千至一万公里的不同随机轨 道上的卫星)、相位卫星(同一卫星轨道上有多颗卫星在等间隔地运行)和静止卫星 (也就是平常所说的同步卫星)。 按服务区域通信卫星可分为国际通信卫星、国内通信卫星、区域通信卫星。 按用户性质可以分为公用(商用)卫星、专用卫星和军用卫星。 按卫星涉及的业务范围可以分为固定业务卫星、移动业务、广播业务和科学 实验卫星。固定业务主要是指地球站之间利用卫星建立起的通信链路而开展的业 务，例如，我国利用卫星线路在北京与西藏拉萨之间开展电话、传真等业务就属 于这一类。移动业务主要是指非固定站之间的通信业务。例如，铱星系统利用 66 颗卫星组网，覆盖全球，为个人提供全球的移动通信服务。虽然铱星系统的商业 运行并不成功，但其技术的先进性和可行性还是得到了人们的普遍认同。广播业 务是目前使用非常广泛的业务。利用卫星可以传送电视节目和广播电台的节目， 实现大范围的覆盖。例如，我国目前绝大部分的省份都有自己的上星电视节目， 从而实现了广播电视节日的高质量传输和大范围覆盖。 按照多址方式可以分为频分多址、时分多址、空分多址、码分多址和混合多 址卫星。在多个地球站共用卫星转发器的通信系统中，为了区分每个地球站，实 现多址接入，可以采用多种不同的实现方式。频分多址(FDMA)的基木特征是把

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转发器的可用射频频带划分为若干个互不重叠的部分，分配给各地球站所要发送 的各载波使用，因此在 FDMA 方式虽然所有的站可以同时发送信号，但各个载波 占用的频带是严格分开的。时分多址(TDMA)的基本特征是把卫星转发器的工作 时间分割为周期性的互不重叠的时隙，分配给各站使用。这样在每个时刻只能有 一个站能发送信号。空分多址(SDMA)的基本特征是让卫星天线上的多个窄波束 分别指向不同区域的地球站，利用波束的空间指向的差异来区分不同的地球站。 而码分多址(CDMA)的基本特征是各站所发射的信号在结构上各不相同，并且相 互具有正交性以区别不同的地球站，而在频率、时间、空间上都可能重叠。不同 的多址方式具有不同的优势，在实现上也有各自不同的难点，因此应用的场合也 各不相同。例如，码分多址具有抗干扰能力强，信号功率谱密度低，隐蔽性好， 不需要网络定时等优点，但有频带利用率低，通信容量小，地址码选择较难，捕 获时间长等缺点，通常用于军事通信领域。 按基带信号体制的不同可以分为数字卫星和模拟卫星。 按卫星使用的频段可以分为特高频(UHF)卫星、超高频(SHF)卫星和极高频 (EHF)卫星和激光卫星。

3.2.3 卫星电视教育网的升级改造 由于卫星电视广播覆盖面大，接收终端简单(只需一台电视机即可)，符合我 国幅员辽阔、人民生活水平相对不高的现状。因此，通过卫星电视广播进行的电 大教育一直是我国远程教育的重要方式之一。近年来，随着现代远程教育的蓬勃 发展，如何利用原有的卫星广播电视网更好的开展远程教育已成为一个现实问题。 为此，国家教育部决定对现有的卫星电视教育网加以改造，向数字化、交互式和 Ku 波段方向过渡。其具体的改造目标是：将 C 波段改为 Ku 波段卫星传输；转发 器功率由 16W(C)提高到 100W(Ku)；将模拟信号改为数字压缩信号；利用中国教 育和科研网建立教学反馈系统实现交互式教学。改造后的卫星电视教育网将可以 传输图像、声音、文字、数据等综合信息，可以高速下载远程教育信息，形成一 个具有一定的交互功能，覆盖全国城乡的远程教育网络。 教育节目(包括数据)通过远程教育传输中心处理后送上卫星，经过卫星传输 后由有线电视台或远端的教学点接收，接收下来的图像可以在有线电视网络中广 播，而数据则可以进入本地的局域网。当学生需要与教师进行交互时，可以通过 地面的 CERNET 网络将反馈信息送给远程教育传输中心。这样就既发挥了卫星通 信覆盖面大的优势，又克服了单向广播缺乏交互性的不足。 目前这项工作主要由中国教育电视台等单位来负责实施。中国教育电视台是

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基于卫星的网络教育

除中央电视台以外的惟一一家国家级电视台，隶属于国家教育部。中国教育电视 台的节目在全国的收视率较高，现已覆盖逾 2 亿人口的观众，其收视率仅次于中 央电视台一套、二套节目。目前，在全国地市级城市中，已有 300 个城市每日全 天转播中国教育电视台 CETV– 1 套节目，此外，还有近千个地方电视台转播中国 教育电视台节目。利用这一有利条件，中国教育电视台在现代远程教育卫星电视 网的建设过程中，根据教育部提出的“卫星优先，光纤为基础，有线无线延伸” 的发展战略，构建了一个多层次、立体交叉的覆盖全国的(包括中西部广大地区) 现代远程教育传输网络。 从图 3－9 中可以看到，各种各样的教育资源，例如，职业教育、基础教育、 高等教育、电大等均送到远程教育的传输中心进行汇总。当然这些资源可能来自 本地的信息资源中心，也可能是通过有线电视网络或其他传输手段从其他的省市 获得的。传输中心对这些教育资源进行加工处理后既可以送上卫星，也可以送入 有线电视网络或利用现有的电视广播频道进行无线广播。对普通的用户来说，他 接收到的信息可能是用卫星接收天线接收下来的，也可能是通过联网的有线电视 系统传输过来的，这主要取决于用户所在的位置和当地的网络环境。接收下来的 信息首先要进行分离，将其中的音、视频信息和数据信息分开。音、视频信息送 到电视机或监视器上去显示，而数据则送给计算机或计算机网络。如果用户在学 习过程中遇到问题，需要与教师或学生进行交流，那么他可以通过专网 (如 CERNET)或公网(如 POTS)用 IP 方式来反馈信息。 卫星平台

UHF FM

UHF

远程教育传输中心

外省市

FM

UHF 输 入 端

职 业 教 育

FM

高 基 础 师 等 电 教 范 教 大 育 育

地市中心 UHF，cable 通信网

省级中心 UHF，cable 通信网

各地 单收站

远程教育资源中心

图 3－9

学校单收站

单收站

校园网

公众通信网或 CERNET 网

中国教育电视台远程教育卫星网

目前，中国教育电视台通过 3 个卫星转发器向全国播出电视、语音广播及场

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基于有线电视网和卫星的网络教育

消隐插入技术(VBI：Vertical Blanking Interval)数据广播。整个系统的工作原理是： 老师授课的视、音频信息通过卫星 Ku 频段 6A 转发器(54 MHz)传到各地的卫星接 收站，而数据信息如讲义等则通过专门的设备插入到电视信号的场逆程中，并同 电视信号一起传到远端。到达远端后，利用特殊的接收设备能将电视信号和数据 信号分开，分别显示到电视机和计算机上。用户的交互信息通过计算机网或通信 网反馈到发送端。 该系统的核心技术就是上面提到的 VBI 技术。它在不影响电视节目正常播出 的情况下，以时分复用方式将计算机数据分段插入电视节目的场逆程中，使计算 机数据信息能随电视节目播出到其覆盖的区域。目前中国教育电视台卫星一套 (CETV–1)节目就采用 VBI 技术将计算机信息插入到广播的电视节目中，使之能覆 盖到全国各地及我国周边国家和地区。 在接收方面，当用户通过卫星天线或有线电视接收到插入了计算机数据的电 视节目时，他只需在计算机中插入 VBI 接收卡，并安装一个非常简单的接收软件， 然后将卫星接收机的视频线或有线电视的射频线接入接收卡，接收卡就会将电视 节目中的图像和数据分离开来，图像送给电视机，而数据在计算机上显示。 由于我国电视采用 PAL 制式， 每场电视信号共有 312.5 行， 其中有效行为 287.5 行，剩余的 25 行为消隐行，VBI 技术利用了其中的 13 行来传送数据。每行可插 入 320 位数据(有效数据位)，每场可插入 13320=4 160 比特，由于 PAL 制式的电 视信号每秒有 50 场，那么每秒可插入 504 160=208 000 比特，即 VBI 数据带宽 约为 200 kb/s。 由于 VBI 技术是卫星频道资源的综合利用，属搭载传输。因此，此技术有许 多优点，例如，覆盖面广，通信费用低(几乎等于零)，无需占用电话线，操作简 单，信息量大等，非常适合中国国情，有着非常广阔的发展前景。 由于该系统目前仍然采用模拟信道来传送视、音频信号，VBI 数据的速率也 只有 200 kb/s 左右，因此不能满足音频、视频广播数字化，数据传输宽带化的要 求，所以从长远的角度来看，这种方案也仅仅是一种过渡，对卫星广播教育网的 改造也是一个必然的趋势，根据国家的计划，卫星教育网的升级改造将从以下 3 个方面来进行。 第一是卫星传输系统的升级。卫星转发器将从目前工作的 C 波段向 Ku 波段 迁移，转发器功率从目前的 16 W 扩大到 100 W，工作波段和发射功率的改变将 是卫星接收天线的尺寸从目前的直径 2 m～3 m 缩小到 0.6 m～1.0 m。 第二是音、视频广播由模拟广播方式向数字广播(DVB)方式发展。数字视频 广播采用 MPEG– 2 编码技术对音频、视频信号进行编码输出数字信号。由于数字 传输具有很好的抗干扰能力，所以可以保证传输信号的质量。更为重要的是，由

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基于卫星的网络教育

于传输的是数字信号，可以用先进的调制技术进一步压缩信号的传输频带。例如， 一个普通的模拟电视频道占用 8 MHz 的带宽，如果采用数字调制方式，同一个频 道就可以传送 4 套甚至更多套电视节目。 第三是开设专门的宽带数据广播通道。由于 VBI 技术是利用模拟电视信号场 逆程期间不传送有用信号这一特点来传送数据的，因此当采用 DVB 方式来传送 音频、视频信号后，显然就不可能再使用 VBI 技术来传送数据，必须开设专门的 数据通道。 改造后的卫星教育电视广播网将拥有多套广播教育电视节目、广播节目、IP 广播节目。同时还有更多的 TCP/IP 数据带宽，从而满足现代远程教育的需要。

3.2.4 卫星通信在网络教育中的应用 卫星电视教育是利用通信广播卫星的电视频道来传送电视教育节目。卫星电 视教育包括教育信息的取得、发送、传输、接受、组织教学等过程。卫星具有覆 盖面广，不受地理条件限制，传输容量大，信号不受干扰等优点，而这些优点全 部可用在卫星电视教育中，特别适合分散在各地的学习者或教育资源匮乏地区的 学习者学习，为开放式教育、实现无国界、无围墙的学校教育提供了可能性。 1．美国卫星教育网络应用情况 在美国，卫星教育网的作用(如图 3－10 所示)得到淋漓尽致的发挥，全美各地 总计有 60 000 多个接收点。

Internet

图 3－10

questions

美国卫星教育网络示意图

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基于有线电视网和卫星的网络教育

卫星网的用途包括以下方面。 (1) 商业电视网与公司培训 美国许多公司企业充分利用卫星传播的功能，为分公司提供在职培训。企业 专用的卫星网络通常称之为商业电视网(BTV)，除了培训，还可以做产品展示和 召开销售会议。美国商业电视网大多数采用单向传播方式，也有的加上双向语音 的传播。培训内容在总公司的电视摄影棚制作，透过卫星接收天线传到各个分公 司。美国约有 80 个私人商业电视网，有些甚至传送给上千个远程站和上百万个员 工。每年用在培训上的经费超过 400 亿元，相当于大学教育的总金额，其中约半 数的金额用在提供继续教育的卫星视频会议上。 除私人公司网络外，还有 20 多个专业的企业电视网。这些协会大都扮演网 络管理与课程中介的角色。课程的学分多为各校所承认，完成课业者可获得继续 教育学分。 用于此用途的卫星教育网的一个典型例子是 IBM 的交互式卫星教育网 (ISEN)，课程传送至日本、澳洲、英国、法国与德国等地。 (2) 军用培训 美国远程教育方案中包括许多军事性质的课程。 陆军后勤管理学院利用卫星教育网(SEN)提供单向视频、双向语音的课程， 已经培训了 13 000 位军方与政府员工。到 1994 年，这个网络共有 71 个接收点。 同年，由空军技术研究所运行的空中技术网(ATN)在全美有 69 个接收点，覆 盖美国境内各个空军基地，播放课程给 18 000 位学生，主要课程内容是工程和后 勤补给。 海军则透过 CNET 电子学区网传递课程给主要的训练中心。 国防信息系统部(DISA)负责管理国防部商业电传网(DCTN)，使用 Telstar 4 号 卫星，传送跨领域的远程学习。除了这些大规模的卫星网络，军方也在尝试利用 双向交互式视频会议来连接小规模的远程培训。 (3) 高等教育 美国大学远程会议网(NUTN：The National University Teleconference Network) 有 260 个会员，包含大学、社区学院、专科学校及职业学校，几乎覆盖美国。 NUTN 的课程主要通过远程会议的方式传送，图像部分通过卫星传送，师生 间和学生间的交流通过电话方式进行。大部分的课程属于继续教育，负责课程制 作与传递的会员仅占少数，约 25 个左右。远程会议的召开，通常由其中的一个会 员选择具有时效性的主题，配合该领域的专家进行规划设计，然后将课程传送到 各个接收点，其他远程会员自备收播的设备与器材，并付给主播端 200 美元~500 美元不等的注册费。

３．２

基于卫星的网络教育

(4) 科技培训 美国科技大学(NTU)是由高等教育机构中北部院校学会的委员会所认可的组 织，提供各种工程领域的硕士学位与继续教育课程，包括资讯工程、电机工程及 工程管理等。 教学活动通过卫星传递的音视画面和声音的反馈、交流进行。 NTU 建立了较大规模的培训网络，通过卫星电视网，跨州际培训工程专业知 识。虽然 NTU 本身没有教师和校园，但凭借着卫星电视网把四百多门课传送到 美国 45 所主要的大学校园中。其服务对象是机构而非个人，一百多个公司及政府 部门均付费收看 NTU 所播出的课程。机构负责安排收播的设备并决定参与上课 的员工。每年 NTU 约播出 1 400 小时的非营利专业训练短期课程与工作研习，约 有三万多位知名企业的技术人员参与这些课程。 (5) 中小学与幼儿教育(K－12) 1987 年，美国国会通过联邦星状学校计划补助法案(the Federal Star Schools Program Assistance Act)，承诺 5 年内投资一亿美元，促进电信传播教学在中小学 与幼儿教育(K－12)中的运用，包含的学科领域有数学、自然科学与外语。 到 1988 年，跨越 45 州约 3 000 所学校组成的 4 个协会获得该项赞助。1990 年，14 813 000 美元赞助分配给美国东北与西北地区的协会。1992 年，新增的补 助再度分给前次获补助者以及新加入的单位。 (6) 其他卫星协会 美国公共广播公司(PBS)也经营成人学习卫星中心(ALSS)，传送各式各样的 课程到大学院校、企业界、医院及其他机构。ALSS 特别提供一个商业知识频道， 专门负责商业相关知识与技术的课程。从 1994 年起，PBS 透过 AT&T 公司的 401 号卫星，6 个频道，利用数字化影像压缩技术，播放自制的教学节目。 此外，农业卫星公司(AGSAT)提供农业方面的课程给 32 所专科学校。卫星传 播学习协会(SCOLA)则传送 35 种外语新闻给会员学校与有线电视系统。社区学院 卫星网(CCSN)1989 年由美国专科与社区协会组成。保健网络(HealthNet)是由波士 顿大学医学院针对医疗保健专业人士所制播的继续教育课程。黑人学院卫星网 (BCSN)则由霍华德大学制作播出节目，传送给分布于全美 23 州与哥伦比亚特区 的 105 所专科院校。协会已成为远程教育的主要提供者。 2．中国卫星教育网络应用状况 (1) 中国教育电视台 中国教育电视台成立了 VBI 信息中心，1998 年 10 月 13 日开通了远程教育卫 星广播，这是一种适合中国国情的远程教育方式，目前重点为基础教育服务，特 别是为老区、少数民族地区、边远和贫困地区服务。我们认为，虽然以卫星电视

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第３章

基于有线电视网和卫星的网络教育

为媒体的远程教育是单向广播式的，但其成本较低，特别是电视机在我国普及率 很高，1997 年中国农村地区电视普及率为每百户拥有量为 92 户，加之目前我国 计算机网络的费用较高，覆盖面有限，在今后一段时间，特别是在广大农村地区， 卫星电视教育仍会发挥重要作用。然而，随着 CERNET 等计算机网络技术和卫星 数字压缩技术的发展和普及，远程教育正在向多媒体、交互式的方向发展，将对 各级各类教育的教学内容、教学方式产生革命性的影响。信息技术的发展正在使 远程教育从以广播电视为主体，以个人自学集中辅导为主要学习方式，转化为以 多媒体技术、计算机网络为主体，以自主的个别化学习与交互式的集体协同学习 相结合为主要学习方式的现代远程教育，这是一种世界的发展趋势，作为发展中 国家，一是要积极研究和跟踪，二是要结合国情探索适合我国发展的道路。 中国教育电视台承揽的“卫星电视教育网络改造项目”于 2000 年 10 月 31 日正式开播，这一项目的目的是建设网络教育卫星宽带多媒体传输平台。其特点 如下： ① Ku 频段减小了用户接收天线的口径。原有的 C 频段(中国教育电视台第二 套节目曾使用)要求接收天线口径在 2.0 m～3.0 m 之间，而使用 Ku 频段，天线口 径减小到 0.6 m～1.2 m 之间。大大减小了设备运输、安装、使用的难度。 ② 数字压缩技术应用于卫星电视传输。数字传输提高了节目的传输质量， 大大节约了卫星转发器带宽。中国教育电视台使用模拟方式传输一套卫星电视节 目需要占用一个完整的 36 MHz 转发器，使用数字方式则可传输 6～8 套节目。 ③ 增加了 IP 数据广播和因特网接入功能。 ④ 启用有条件接受(CA)技术，最大限度地保护知识产权。 如图 3－11 所示，虚线所标出的 4 个区域显示了该平台为用户提供的服务。第 一个区域(左上)是提供教育电视节目和语音广播节目的传输。第二个区域包含有 条件接受和 EPG(电子节目指南)两部分，对用户进行授权管理和提供各频道的节 目时间表、节目介绍及相关信息。第三个区域是 IP 数据广播，这是一种基于网际 协议的数据广播。通过卫星将大量多媒体课件和计算机文件发送到学校的局域网 服务器或学员和用户的计算机中，学员或用户可以不受时间限制进行学习或浏览 相关信息。IP 播出还可以实现直播或点播。第四个区域是 Internet 接入服务，这 一功能仍处于试验阶段，试图利用卫星的高速传输能力以及信息上行和下行不对 等的特点，与地面网结合，实现 Internet 信息的高速访问。此外平台还保留了 VBI 广播，以方便有线电视台的转播。 这一平台中教育交互功能的实现参考了国外有关经验。根据英国 B– SKYB 卫 星应用系统的专家的统计研究，90%的教学问题可以通过人– 机交互的方式完成， 其余 10%的问题则通过非实时的方式(如电子邮件、传真、电话、书信或 BBS)解

３．２

基于卫星的网络教育

决。这需要教师具有丰富的教学经验，对讲授内容的重点和学习中的难点，学习 中遇到的问题都有比较清楚的了解，预先在教学软件中设计好人– 机交互部分的内 容。 Si no – 1 播出 统计复用

来自本市

数字压缩

输入系统

来自外地

上行站

直播教室 外地/机 动卫星站

QPSK

IP HUB

IP 播出 服务器

Galeway Router

图 3－11

Swich Hub

Internet 接入服务

Sk ySt r e a m DBN– 2 6

条件接收(CA)，EPG

IF 光纤 传输

回传 功能站

远地 单收站

网络管理 Internet

中国教育电视台远程教育卫星宽带多媒体传输平台结构简图

(2) 清华大学的远程教育系统 清华大学是在国内外享有盛誉的高等学府，是中国培养高级专业人才和发展 科学技术的重要基地之一。同时，清华大学也是教育部批准的第一批开展现代远 程教育的试点高校之一。清华大学开展远程教育旨在发挥学校在教学与科研上的 优势、充分利用校内的各项教学资源，为不能脱离现职岗位的广大科技人员和管 理干部提供大学后继续教育的机会，满足他们对增新、补充、拓展和提高知识与 技能的迫切需求。目前，清华大学远程教育学院主要进行专科升本科教育、研究 生进修等方面的工作。 清华大学远程教育系统包括实时授课系统和基于 Web 的网上学习系统两部 分。Ku 波段卫星视频传输网是这一系统的重要组成部分。 清华大学远程教育系统租用亚洲二号卫星的 Ku 波段转发器，将教学课程的 视、音频信号压缩成视频流，通过卫星的 Ku/C 波段转发器传送至到设置在全国 各地的校外站，在校外站，利用多媒体教室组织学生学习。这种采用卫星无线广

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９６

第３章

基于有线电视网和卫星的网络教育

播的方式，具有覆盖面广的优点，无论是森林、海岛、高原还是山区，一颗卫星 就可全部覆盖到，而且其成本较低，是一种经济实用的远程教育实施方案。 清华大学的卫星数字传输网如图 3－12 所示。

数据传输服务器

主站 视频接收方式 接收机

视频播出设备

接收卡 数据接收方式 视频传输设备

课件服务器

思考与练练 97

图 3－12

清华大学的卫星数字传输网

思考与练习 1．比较有线电视网络、卫星网络和计算机网络教育特点的异同。 2．简述有线电视教育系统的组成。 3．根据你所在地区有线电视系统的特点设计一套升级改造方案。 4．简述 HFC 技术和 HFC 网络组成。 5．简述卫星通信系统的组成和各子系统实现的功能。 6．对比国内外卫星网络教育的特点，思考我国卫星教育网有哪些地方可以 改进。

第 4 章 多媒体技术在网络 教育中的应用 自 20 世纪 90 年代以来，多媒体技术迅速兴起，并蓬勃发展，对教育产生了 深刻的影响。多媒体技术与网络技术的结合使网络教学模式、教学内容及教学方 法都发生了变化，网络教育离不开多媒体技术的支持。本章对网络教育中应用较 广泛的视频会议系统、流媒体技术及虚拟现实技术进行了阐述，并给出具体实例 说明如何将这些技术应用到网络教育中。同时对近几年出台的 SMIL 语言及其特 点做了描述，最后通过一个实例讲述如何用 SMIL 制作网络多媒体课件。

4.1

视频会议系统及其在网络教育中的应用 视频会议系统(Video Conference System)又称为会议电视系统，是集通信、计

算机技术、微电子技术于一体的远程异地通信方式。视频会议系统为分布异地的 人们提供一个包括视、音、文、图等多种媒体的全方位感知空间环境，使人们可 以采用更自然的方式进行交流，并且提供了一个协同工作的环境。它的实时性、 交互性和真实性，使它应用到远程教育、远程医疗等诸多领域。视频会议系统主 要分为会议室系统和桌面系统。

4.1.1 视频会议系统概述 视频会议系统的主要功能是支持异地多人之间的实时多媒体交互(包括视、音 频交互和数据文本交互等)、共享(多媒体数据共享与应用过程共享)和协作(公共编 辑、项目开发和讨论)。 视频会议系统的主要特征在于它的分布性、实时性和协作性。分布性是指它

４．１

视频会议系统及其在网络教育中的应用

的使用者是分布在异地的一组用户，他们通过网络连接起来，需要分布管理技术 和传输技术的支持，采用实时同步的交互方式实现他们之间的交流。同时它是一 个协作工具，提供一个协作的虚拟环境，通过电子白板和应用过程共享来实现协 作功能。 1．视频会议系统的组成 视频会议系统从物理结构上包括终端设备、通信网络(传输通道)和多点控制 单元(MCU)，如图 4－1 所示。

终端设备 终端设备

MCU

MCU MCU

终端设备

终端设备

图 4－1

终端设备

通信网络

终端设备 终端设备

终端设备

视频会议系统物理结构框图

(1) 终端设备 终端设备将视频、音频、数据、信令等各种数字信号分别进行处理后，组成 一路复合的数字码流，再将它转变为与用户网络接口兼容的，符合传输网络所规 定的信道帧结构的信号格式送上信道进行传输。终端设备包括，视、音频获取设 备(麦克风、摄像机)，视、音频回放设备(电视机或显示器、投影仪、音箱)，编解 码器(CODEC)，通信接口卡和会议功能模块(桌面机)。 (2) 通信网络 视频会议系统可以在多种网络上展开，例如，DDN、ISDN、SDH 数字通信 网或帧中继网等，在新的视频会议标准(H.323)中，视频会议信号还可以在 LAN、 WAN、Internet 各种计算机网上传输。 (3) 多点控制单元(MCU) 视频会议系统是一种一点对多点的应用系统，通常，网络环境所提供的通信 业务大多是点对点的，因此，需要多点控制单元来控制各个通信会场之间的信息 分配、切换与处理。MCU 是多点视频会议系统的关键设备，它的作用相当于一 个交换机，通常设置在网络节点处，负责对来自各个会议场点的视频信号、音频 信号和数据信号进行处理和切换，数据广播和路由选择，定时和会议控制等 过程。

９９

100 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

视频会议系统按逻辑上划分，包括以下几个部件，如图 4－2 所示。 ① 网络通信部件 包括多点通信模块(传输和信道)、流控制和动态带宽分配模块以及 QoS(质量 服务保证)处理模块。 ② 会议分布管理部件 包括会议发起、与会人员管理(进入与退出)和会话建立等功能模块。 视 频 会 议 人 –机 界 面 视、音频处理部件

工作共享空间部件

文档管理

・获取

・电子白板

与

・回放

・应用过程共享

会议分 布管理

数据库接口

・编码压缩 ・解压缩

部件

网络通信部件 ・多点通信模块 ・流控制和动态带宽分配模块以及 QoS 处理模块

图 4－2

视频会议系统逻辑框图

视频会议是由多人参与共同完成的，与会人员是动态变化的，会议形式也是 多样的，可以有主持，也可能无主持，可能围绕一个主体进行讨论，也可能无明 确主体的漫谈。会议分布管理模块就是要控制会议过程，包括会议的开始、结束 和决定下一个演讲者，与会人员的加入和退出，会议主题管理，会议信息向相应 会场的广播等。 ③ 视、音频信号处理部件 包括视、音频信号的获取、编码压缩、解压缩以及回放等处理模块。 编码压缩是视频会议功能实现的基础，编码压缩国际标准中的 H.261 和 MPEG– 4 是比较适合视频会议系统的编码标准，H.261 是主要面向视频会议的视 频压缩标准，它的数据率是 p64 kb/s(p=1～30)，MPEG– 4(H.263)是超低数据率压 缩标准，可产生低至 32 kb/s 的数据传输率。 ④ 工作共享空间部件 包括工作共享空间管理模块、多媒体数据共享(电子白板)和应用过程共享功 能模块。 视频会议系统不仅支持视、音频交流，而且要支持人们的协作交互。视频会 议系统将“工作空间”划分为个人空间和共享空间，共享工作空间是一个虚拟的 共享空间，它支持多人之间的实时讨论和协作，既可共享多媒体数据也可共享应

４．１

视频会议系统及其在网络教育中的应用

用过程。视频会议系统应能支持多人的实时协同工作，例如，讨论、协同编辑和 协同开发等，视频会议主要通过白板和应用过程共享等技术手段来实现协作。电 子白板和应用过程共享在网络教育中显得格外重要。 所谓电子白板是一种允许多个用户通过网络在某个文档中同时进行工作的 软件，每个共享用户对应一个多媒体窗口，在其上所做的任何改变，例如，写字 或作图，都会在所有其他与会用户的相应窗口上显示出来。利用电子白板可以实 现远程讨论、 答疑等教学功能， 例如，Microsoft 公司的 NetMeeting 中的 Whiteboard。 另一种电子白板则是将普通硬件白板的功能与计算机技术融合在一起，使之 成为计算机的输入/输出设备。电子白板相当于计算机的一个触摸屏，是一种用手 或笔触及屏幕上所显示的选项来完成制定的工作的人– 机交互式输入设备。老师可 以将板书、习题写在白板上，电子白板自动将书写内容通过串口数据线传到视频 会议系统终端，再经过压缩后打成数据包传输到远端教室；远端教室的视频会议 系统经过解码后将教师讲课内容显示在当地的电视机或大屏幕上。如果远端教室 也配有电子白板，则师生之间可以进行白板交互，例如，教师对远端学生在电子 白板上所做作业进行批改，就某一问题进行讨论、答疑，就如同在同一教室里进 行的一样。 应用过程共享是指在不同地点的用户共同操作一个应用程序完成某一任务， 用户能实时地看到其他用户对共享应用的操作及其结果。在网络教育中，计算机 操作类课程利用应用程序共享可以达到非常好的教学效果，教师在主会场的每一 操作，都会显示在远端教室的屏幕上。 电子白板的数据交互也可以通过应用程序共享的方法来实现。 ⑤ 会议文档部件 包括会议文档的自控生成、管理和查询检索等功能模块，以及与数据库接口 模块。 会议过程会形成大量的多种媒体形式的文档，且它们的内容互相关联，而不 仅仅是视频型文档。视频会议能自动生成多媒体文档，并按照它们内容之间的关 系组织起来。多种媒体形式文档之间的关系较为复杂，需要采用有效的基于内容 的多媒体数据管理技术，例如，超媒体技术等，来进行文档的自动生成和管理。 会议文档应包括会议议题，与会人员情况，会议过程中各个媒体数据以及它们之 间的链接关系，例如，发言者应与他讲话的音频数据以及白板中的相应内容之间 建立链接关系。 在远程教育中，电子幻灯片放映是不可缺少的，上课前教师将授课内容用 PowerPoint 做成幻灯片形式，上课时将它们展示给远端学生，并将幻灯片文档存 储在服务器中，供学生课后用同一信道或不同信道(如互联网)下载复习，学生在

１０１

102 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

课上不必忙于抄笔记，可以集中精力听教师讲课。 2．视频会议系统的分类 视频会议系统有多种分类方法，按传输网络不同可分为基于 DDN、ISDN、 SDH 数字通信网或帧中继网等，和基于 LAN(ATM、以太网、快速以太网、FDDI)、 WAN、Internet 各种计算机网的视频会议系统；按终端类型不同可分为会议室系 统和桌面系统。不同种类的视频会议系统有不同的特点，因此有不同的应用场合。 (1) 会议室视频会议系统 会议室系统一般用于规模较大的视频会议，提供较高的图像和音响效果，目 前，国内的各级公众会议系统均属此类。远程教育中双向、实时授课系统主要也 采用这种类型的视频会议系统。会议室系统是在一个固定的会议室内安装摄像机、 投影仪、电视机、编解码器、灯光、音响等设备，会场的布置，背景的选择，音 响系统的性能，与会者和摄像机的距离，角度等都是经过精心设计的，与会者在 这样的会议室中开会，可以获得较好的视、音频效果。这种视频会议系统对传输 信道速率要求较高，最好能达到 2.048 Mb/s(E1 速率)，最少也要有 384 kb/s。 PictureTel、CLI、GT 等公司已推出较为完善的会议室系统，它们采用专用设备和 专用技术来实现视、音频信号的获取、编码、传输、解压缩和播放，需要建立专 用会议网络来传输视、音频信号，通过专用的 MCU 设备来实现多点会议。会议 室视频会议系统价格较高，对协作功能的支持比较困难。 (2) 桌面视频会议系统 桌面系统采用开放技术和通用设备构成，它将视频会议与个人计算机融为一 体，由一台个人计算机配备相应的软、硬件构成，例如，摄像头、麦克风、用于 编解码的通用硬件或软件，在多个地点进行多方讨论时还应设置一台多点控制设 备对图像声音切换和控制，利用已建成的计算机通信网络来实现传输，因此价格 较低。桌面系统可充分利用通用桌面平台上丰富的应用、资源，较好支持电子白 板和应用过程共享等协作应用，会议文档的生成管理也易实现。但由于与其他通 信应用共享信道和现有网络对多媒体通信不能有效支持，故其视、音频质量不够 理想，但其仍存在广阔的应用前景，例如，远程教育中的师生之间的答疑、同学 之间的讨论，均可采用桌面视频会议系统。 桌面系统按着它所使用的网络环境可分为 LAN、ISDN、Internet 等网络环境 下的产品，不少厂家推出了 LAN 和 ISDN 网络环境下的产品，例如，Intel 的 ProShare，SUN 的 ShowMe，IBM 的 Person－to－Person，SGI 的 Inperson 和 Apple 的 QuickTime Conferencing 等，它们的高层应用大致相同，采用不同的网络通信 适配卡就成为不同网络环境下的产品，例如，采用 LAN 网络适配卡就成为 LAN 环境的桌面视频会议系统。同时也有一些 Internet 网络环境的产品推出，例如，

４．１

视频会议系统及其在网络教育中的应用

Cornell 大学的 CU– SeeMe，WhitePine 公司的 Extended– CU–SeeMe，Microsoft 的 NetMeeting 以及 Mbone(Multicast Backbone)的产品等。另外，还有一些公司进行 ATM 网络环境中的视频会议系统的开发，例如 FVC 公司的 MOS(Media Operation System)、V– Cache、V–Switch 产品系列等。它们大都实现了视、音频交互功能、 电子白板和应用过程共享，并通过采用 Multicast(多点广播，也叫多播、组播)技 术或 Reflector(反射器)技术来实现初步的多点通信功能。 3．视频会议系统相关的协议标准 20 世纪 90 年代，为了使不同商家生产的视频会议系统可互操作，国际标准 组织陆续开发出一系列视频会议标准，ITU– T 针对 ISDN、IP 网、电话网、ATM 和 B–ISDN 分别制定了 H.320、H.323、H.324、H.310 协议标准。 (1) H.320 协议标准 H.320 是 ITU– T 最早提出的一种关于视频会议系统的国际标准，该标准是针 对基于电路交换的 N–ISDN 网络环境(其带宽为 64 kb/s～2 Mb/s)而定义的，若每 秒显示 15 帧，带宽在 128 kb/s 以上；若每秒显示 30 帧，带宽在 384 kb/s 以上。 它包括视频编解码标准 H.261，视频图像格式为 CIF(352×288)；音频编解码标准 G.711、G.722 或 G.728；定义了 64 kb/s～2 Mb/s 会议信道的体系结构和帧结构标 准 H.221；多媒体会议的数据协议标准等。 (2) H.323 协议标准 H.323 是 ITU– T 于 1996 年下半年公布的关于视频会议的最新标准。和 H.320 标准不同，H.323 标准层次结构的框架是建构在 TCP/IP 协议之上，是专门为已有 的局域网上运行多媒体系统而设计的。它描述了将实时的音频、视频和数据在 IP 网上传输所需要的设备和服务，将视频会议系统的应用提高了一个层次。为了保 证控制信令和数据信息的可靠传输，H.323 将可靠的 TCP 传输机制用于控制信道 (H.245)、信令呼叫信道(H.225)以及 T.120 数据会议。为了保证和音频、视频信息 的实时传输，H.323 利用不可靠的但是低延时的 UDP 传输机制、IP 多点广播技术 和实时传输协议/实时传输控制协议(RTP/RTCP)处理视频和音频信息，从而保证服 务质量(QoS)。H.323 视频会议系统和 H.32X 系列的其他终端具有互操作性。H.323 不仅定义了终端，而且定义了 LAN 上许多其他组件，包括网关、多点控制器(MC)、 多点处理器(MP)以及 MCU。这样，凡是符合 H.323 标准的会议系统都可以在 Internet 上应用。随着 H.323 的出台，基于 IP 标准的视频会议系统由于价格较其 他系统便宜，所以备受关注，但是 IP 网络的带宽严重制约了 IP 视频会议的传输 质量，在企业局域网上，PictureTel 的视频传输速率为 15 帧/秒，Cu– SeeMe 为 11 帧/秒，NetMeeting 仅为 10 帧/秒。H.323 视频会议系统的关键是必须解决 IP 网的 QoS 问题，QoS 问题一旦解决，H.323 系统将是未来“数字化校园”网上教学的

１０３

104 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

理想模式，目前应用还不太成熟。 H.323 包括视频编解码标准 H.261 和 H.263，所有支持视频通信的会议终端都 应提供按 H.261 QCIF(176144)进行视频编解码的能力，也可以有选择地提供按 H.261CIF 或 H.263 SQCIF(12896)、CIF、4CIF(704576)、16CIF(1 4081 152)进 行视频编解码的能力。 音频编解码标准 G.711、G.722、H.723、H.728 和 H.729，不同的标准压缩编 码算法不同。所有标准的局域网会议终端都应提供按 H.711(PCM 编解码器)进行 语音编解码的能力，其他标准是可选的。 (3) H.324 协议标准 H.324 是基于电话网的会议系统标准。低比特率多媒体会议终端可以使用调 制解调器接入普通电话交换网(PSTN)。在 H.324 中使用的调制解调器应当在全双 工、同步模式下操作，终端可以承载实时语音、视频和数据，或者是它们的任意 组合。基于电话网的会议系统可以通过 MCU 进行多点配置。 H.324 的视频编解码器支持 H.263 和 H.261，可以使用 5 种标准的图像格式： 16CIF、4CIF、CIF、QCIF 和 SQCIF，其中 CIF 和 QCIF 由 H.261 定义，SQCIF、 4CIF 和 16CIF 由 H.263 定义，但编解码器必须支持 QCIF 和 SQCIF 格式。 H.324 的音频编码器采用 G.723。多路复用/分接协议采用 H.223，它把音频、 视频和数据集中于一个流中。 除了以上 3 个标准以外，H.324/M 定义了无线网络环境下的会议标准；H.310 描述了基于 B－ISDN 和 ATM 网络环境下的会议系统；H.321 定义了 H.320 终端如 何适配 B－ISDN 环境，利用宽带网络召开视频会议。

4.1.2 会议室视频会议系统在网络教育中的应用 视频会议系统所具有的实时、交互、协作等特点，使它越来越多地用于远程 教学中。目前，远程教育中实时授课系统多采用会议室系统，进行点对多点的双 向视频传输，提供高质量的视、音频效果。我国许多高校，例如，北京邮电大学、 浙江大学等，采用视频会议系统进行实时远程教学，它们使用不同网络传输数据， 北京邮电大学采用了目前较为先进的双向、实时、交互式系统，以中国电信的中 国公众宽带网(ATM+SDH+光纤)为主干传输平台，采用基于 H.320 协议的视频会 议系统为主要终端设备，通过在各地建立远程多媒体教室组织教学，各地多媒体 教室连接示意图如图 4－3 所示。该系统是基于 PC 平台的开放式视频会议系统， 除了会议功能外还具有 PC 功能，通过 PC 实现电子白板、应用过程共享、数据共 享等功能。

４．１ 听课、授课 多媒体教室 听课 多媒体教室

从 MCU

视频会议系统及其在网络教育中的应用

北京市

(8 端口)

主 MCU

从 MCU

辽宁省 (8 端口)

从 MCU

天津市 (6 端口)

从 MCU

福建省 (14 端口)

电报局 (12 端口)

北京邮电大学

从 MCU

图 4－3

广东省 (10 端口)

各地多媒体教室连接示意图

为了达到课堂教学效果，会议室系统必须具有强大的数据交互能力，应能实 现幻灯片放映、电子白板交互、应用程序共享、文件传输等功能，并将教师上课 使用的电子教案存储起来，供学生课后下载学习使用。以上数据即可以通过视频 会议系统的数据通道，也可以通过互联网传送到远端。例如，在苏格兰，各高校 利用视频会议系统进行的网络教育中，视、音频数据通过宽带 ATM 网传输，而 教师讲课用的幻灯片，利用 NetMeeting 中的共享程序通过互联网传输。多所高校 的学生可同时参加一门课程的学习，它们所用的典型视频会议室分布如图 4－4 所 示，坐在前边的教师可以很方便地使用实物投影仪(Visualiser)，共享数据的 PC 机 和控制器，如图 4－5 所示。图 4－6 和图 4－7 分别显示出了教师授课会场

图 4－4 典型视频会议分布图

图 4－5 教师正在视频会议室中上课

１０５

106 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

和远端学习会场监视器显示的内容，在图 4－6 中，小屏幕显示教师讲课的视频图 像，大屏幕显示的则是远端提出问题的最后一个会场，通过 MCU 可以切换不同 会场的图像。在图 4－7 中，大屏幕显示的是教师讲课用的幻灯片，由教师控制， 小屏幕显示教师讲课图像，若其他会场的学生提出问题，则小屏幕显示此会场的 图像。通过这套视频会议系统可进行实时授课、讨论、答疑等。

图 4－6 教师授课会场

图 4－7 远端学习会场

4.1.3 桌面视频会议系统在网络教育中的应用 会议室视频会议系统进行远程授课时，虽然在一定程度上克服了空间的限 制，但学生必须在限定的时间到远程的会议教室听课。而桌面系统则彻底打破了 空间限制，学生在家里可通过该系统实时听课，向教师提出问题。在这种方式下， 学生和教师通过多媒体计算机、数字摄像头、麦克风以及相应的软件建立起一个 虚拟教室，教室里的每一个学生都可以看到其他人的相貌和动作，与它们交谈， 实现在不同地理位置上的学生共同上课。如果再辅以基于 Web 的视频点播(VOD) 系统，就可以真正突破时空限制，做到自主学习。在我国，由于互联网带宽的限 制，基于互联网的桌面视频会议系统目前主要用来进行教师与学生、学生与学生 之间的讨论、答疑等教学活动，或作为实时授课系统中的数据共享(电子白板、应 用程序共享等)。 桌面视频会议系统提供视、音频交互、文字交谈、电子白板、应用过程共享、 文件传送等功能，不同系统提供的功能不尽相同，下面介绍 CU– SeeMe 和 NetMeeting 功能及其在网络教育中的应用。 1．CU－SeeMe CU– SeeMe 是由 Concell 大学开发的一种基于 UDP/IP 协议集的桌面视频会议 系统，可以在 Windows 和 Macintosh 两种平台上运行。它可以进行点对点的通信， 或者通过一个反射器(Reflector)来支持点对多点的通信，其连接结构如图 4－8 所

４．１

视频会议系统及其在网络教育中的应用

示。 终端

终端 反射器 终端

终端

图 4－8

会议系统的反射节点

反射器相当于一个多路转发器，可采用单播或多播方式工作，多播比单播的 效率高，且可节省网络带宽，但需要网络基础结构支持多播业务。通过反射器的 级联可以在更大的范围内召开视频会议。 每个与会者的终端屏幕上可以同时显示所有其他与会者的图像。为了减少网 络传输的视频数据量，CU–SeeMe 的图像分辨率较低，采用 160120 或 320240 的 4 位灰度图像，并将最大数据率限制在 100 kb/s 以内，以保证在 Internet 上的 正常运行。 用户可以 LAN 方式连网或以 PPP 拨号方式联网， 调制解调器的比特率在 28.8 kb/s 以上。如果发送图像，用户 PC 机上应配置数码摄像头或摄像机+视频捕 捉卡。 CU– SeeMe 系统功能包括： (1) CU－SeeMe 启动时将自动监测计算机的配置，以确定用户的工作模式。如 果该计算机配置了摄像机，则进入发送/接收模式；否则将进入接收模式。 (2) 用户最多同时打开 8 个视频窗口。每个窗口下都有关于该窗口的传输率 显示以及该窗口操作的功能键，通过按功能键可以选择此窗口的一些特性。 (3) 在进行会话时，需要设置通信对方的 IP 地址，对于点对点通信，它是一 个使用 CU– SeeMe 用户的 IP 地址；对于点对多点通信，它是一个反射器的 IP 地 址。 (4) 具有文字交谈功能，传输文本的信息窗口分上、下两部分：上部分为接 收区，下部分为发送区。 (5) 可以对会议进行控制，例如，只接收某人的视频或音频，关闭某人的窗 口，与某人进行保密性对话等。 2．NetMeeting NetMeeting 是 Microsoft 公司开发的一种基于 TCP/IP 的桌面视频会议系统。 NetMeeting 不仅提供了视频会议、语音交谈和文字交谈功能，而且支持网络聊天、 电子白板、文件传送和应用程序共享等网络应用，在应用程序共享中，支持全屏

１０７

108 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

显示。Microsoft 公司还提供了 NetMeeting 的开发包，支持用户对 NetMeeting 的 二次开发，以满足特殊应用的需要。 NetMeeting 通 过一 个目录 服务 器来 实现多 点会议 ，并 且以 ILS(Internet Location Server)作为目录服务器，ILS 列有登录到该目录服务器上的与 Internet 相 连并使用 NetMeeting 的所有用户，目前 Microsoft 公司提供了 6 个目录服务器， 另外还有其他厂商也提供了一些目录服务器。当然，也可以利用 Microsoft NetMeeting Software Development Kit 建立内部局域网专属的 ILS。NetMeeting 启 动时自动登录到某一设定的 ILS 上，从中获取用户信息。 为了保证视频的质量，NetMeeting 规定同时只有两个用户可以互相传送视频 信号，只有他们之间可以看到对方的图像，而其他用户只能看到自己的图像。但 会议发起者可以随时进行视频切换，使其他用户也能获得面对面的会议效果。 NetMeeting 主界面如图 4－9 所示，其主要功能如下： (1) 联机交谈 NetMeeting 会话连接方式有两种。 ① NetMeeting 启动后，在呼叫菜单中的目录标签上显示登录到目录服务器 上的用户的基本信息，例如，用户姓名，E－mail 账号，是否正在交谈，使用的硬 件设备(音频或视频)等，如图 4－10 所示，用户可以呼叫目录标签上任何一个人进 行交谈。 ② 直接在呼叫对话框中输入通话对方的 IP 地址。会话连接后，连接用户在 呼叫对话框中(呼叫菜单中的新呼叫)直接输入对方的 IP 地址，可以进行视、音频 的交流，通过此种方式，可实现同学与教师、同学与同学之间的讨论、答疑。

图 4－9 NetMeeting 主界面

图 4－10 NetMeeting 中的目录标签

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

(2) 网络会议 利用 NetMeeting 可以进行多人的联机网络会议，最多可以同时有 32 人共同 参与。在联机会议中，可以进行语音或视频交谈、文字交谈、电子白板、传送文 件及应用程序共享等活动。虽说 NetMeeting 最多可以允许 32 人同时参与联机会 议，但是同一时间只能与一个参与者进行语音或视频的交谈，而一次只能由 3 个 参与者共享应用程序。在进行网络会议时，必须有一个会议主持，由他来召集会 议，被召集的用户只有同意参加，才能加入到会议中来。 (3) 应用程序共享 应用程序共享允许会议参加者同时查看和使用文件。例如，可能有需要多人 处理的 Microsoft Word 文档。这时可以在你的计算机上打开文档，将它共享，然 后每个人都可以直接在该文档上添加他们的注释。只有打开文件的人需要在其计 算机上安装程序，其他参加者可以在没有程序的情况下处理文档。在同一时刻只 能有一人控制共享程序。在利用会议室视频会议系统网络教育中，利用应用程序 Microsoft PowerPoint 共享，使其他会议教室的学生能同时看到主会场教师讲课的 幻灯片。在使用应用程序共享时，先打开要共享的应用程序，然后点击

按钮，

选择要共享的应用程序名。 (4) 文字交谈 使用文字交谈，会议参加者可以同时进行相互交谈。由于只有两个人能进行 音频或视频连接，所以文字交谈在分组讨论中很有用，因为每个人都能加入。 (5) 白板功能 白板允许会议中的每个人同时绘制图形并输入文本。通过白板程序，可以方 便地交换用户双方或多方的图像、图形文件，例如，电路图、建筑效果图等。 (6) 文件传输 文件传输允许文件从一个用户传到另一个用户。

4.2

流媒体技术及其在网络教育中的应用 流媒体技术(Streaming Media Technology)是为解决以 Internet 为代表的中低带

宽网络上多媒体(以视、音频信息为重点)传输问题而产生、发展起来的一种网络 新技术。流媒体技术能按特定的顺序将文件发送出去，播放时，不需要将全部文 件下载，而是采取边接收数据边播放的形式，流式传输避免了用户必须等待整个 文件全部从 Internet 上下载才能观看的缺陷，实现了视、音频的网上直播。流媒 体技术将广泛地应用于互联网多媒体新闻发布、在线广播、远程教育、视频点播、

１０９

110 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

电子商务、实时视频会议、远程医疗等诸多方面。比尔盖茨早就论断：未来的世 界属于流媒体。流媒体是 Microsoft 公司真正看好的方向，它必将成为个人计算机 和网络设备应用的主流。 流媒体技术使网上用于实时和非实时教学的视、音频课件的传输成为可能， 它的优点就是即时播放，可以广播，用于实时网络教育，但要求有较宽的带宽和 稳定的数据流量；也可以进行点播，用于非实时网络教育，此时对网络带宽要求 不是很高，当网络带宽低于流媒体带宽，或网络拥挤时都会造成图像和声音的不 连贯。 目 前 ， 支 持 流 媒 体 技 术 的 平 台 有 很 多 种 ， 例 如 ， RealNetworks 公 司 的 RealSystem，Microsoft 公司的 Windows Media，Apple 公司的 QuickTime，IBM 公 司的 VideoCharger，Oracle 公司的 OVS 等，其中前 3 种是主流产品。

4.2.1 流媒体技术简介 1．流媒体的传输 流媒体是指在 Internet/Intranet 中使用流媒体技术的连续时基媒体，例如，视 频、音频或多媒体文件。流式传输方式是将视音频、动画等多媒体文件经过压缩 后分成一个个小数据包，当用户端发出请求时，由服务器端向用户端实时、连续 传送这些小数据包，动态变化的网络可能使各个包选择不同的路由，故到达用户 端的时间延迟也就不同。在用户端用播放器播放时，需要为接收数据开辟缓存区， 以弥补时延和时延抖动的影响和保证数据包传输顺序的正确，经解压缩后，只需 要在缓冲区充满前等待几秒钟，就可以连续收看。而同时，后续数据包继续在后 台从服务器端以稳定的速率向客户端发送，不影响前台播放。所以理论上讲，播 放前的延时主要是由于播放器接收、处理前几个数据包引起的，一旦播放就能保 证连续性和稳定性，数据包很小，用户能够即时反应，延时就比文件下载方式下 的延时小得多，而且不占用用户机的硬盘空间。延时量大小由网络环境、压缩算 法和接收设备决定。 流式传输的实现不仅需要高效的压缩算法和缓存，而且需要合适的传输协 议。由于 TCP 需要较多的开销，故不太适合传输实时数据。在流式传输的实现方 案中，一般采用 HTTP/TCP 来传输控制信息，而用 RTP/UDP 来传输实时视音频 数据。 实现流式传输一般都需要专用服务器(媒体服务器)和媒体播放器。流式传输 的基本原理如图 4－11 所示。

４．２ HTTP/TCP

Web 浏览器 播放说明

流媒体技术及其在网络教育中的应用 Web 服务器 定位

控制信息 RTSP/TCP(UDP) 数据信息 RTP/UDP

媒体播放器

图 4－11

媒体服务器

流式传输基本原理

(1) 用户选择某一流媒体服务后，Web 浏览器与 Web 服务器之间使用 HTTP/TCP 交换控制信息，以便把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来， 这个超级连接不直接指向流媒体文件，而是指向一个播放说明文件(Presentation Description File)，这个文件包含有实际的流文件地址(在媒体服务器中的地址)。播 放说明文件封装在 HTTP 相应消息中。 (2) 客户机上的 Web 浏览器接收到 HTTP 响应消息后，就检查响应消息中的 媒体数据的类型，调用相应的媒体播放器，然后把响应消息中的播放说明文件传 送给媒体播放器。 (3) 媒体播放器及媒体服务器运行实时流控制协议(RTSP)，以交换流媒体传 输所需的控制信息。与 CD 播放机或 VCRs 所提供的功能相似，RTSP 提供了操纵 播放、快进、快倒、暂停及录制等命令的方法。 (4) 媒体服务器使用 RTP/UDP 协议将流媒体数据传输给媒体播放器客户程 序，一旦流媒体数据抵达客户端，媒体播放器即可播放输出。 播放说明文件(媒体发布格式)是有关流媒体文件本身的文件，也称元文件 (Meta File)，不包含流媒体数据本身，它是由流媒体文件 URL 和说明文件类型组 成的文本文件，常用媒体发布格式如表 4－1 所示。 表 4－1 媒体发布格式扩展名

常用媒体发布格式 媒体类型和公司名称

.ram

RAM File(RealNetworks)

.rpm

嵌入的 RAM File(RealNetworks)

.asx

Advanced Streaming Redirector (Microsoft)

.smil/.smi .xml

Synchronised Multimedia Integration Language Extensible Markup Language

RealSystem 的播放说明文件是 RAM，包括.ram 和.rpm(播放器嵌入在浏览器 中)两种格式，Windows Media 的播放说明文件格式是.asx。SMIL(.smil/.smi)是同 步多媒体集成语言，SMIL 文件是一个文本格式的文件，类似于 HTML 文件，可 以使用文本编辑工具编辑。SMIL 文件包含多个声音、视频、动画等媒体文件的

１１１

112 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

地址以及它们在播放时的同步说明，它能告诉客户端以什么顺序、在屏幕的什么 地方播放什么样的内容。 2．流媒体技术的关键——压缩编码技术 压缩编码技术是流媒体技术中的关键技术，流媒体技术中的压缩编码基本原 理是首先采用一定的压缩方式，将视、音频数据压缩，然后采用一定的编码方式， 将文件的数据结构进行重组，一方面，去掉一些重复或占而不用的空间，以达到 减少文件尺寸的目的；另一方面，将文件分成压缩包，形成数据流，将原有的多 媒体文件转换成流式文件。 Windows Media 中采用 MPEG–4 国际压缩标准，MPEG–4 专门用于 64 kb/s 以下甚低速率的视音频编码，适用于窄带多媒体通信，能够基于视频内容进行编 码。生成的.asf 格式的流媒体，支持多带宽、高带宽的视频压缩编码，可以针对 不同的网络环境生成几种不同传输速率的数据流的视频流，为智能流技术的运用 提供了可能性。 RealSystem 采用可扩展视频技术作为其主要视频编解码。RealSystem 采用自 有的压缩技术(小波变换)，进行可变码率压缩，与 Windows Media 相同，使具有 不同网络条件的客户端都得到较好的图像质量。RealSystem 中的编码器通过更高 精度的运动估计算法和块尺寸，获得了满意的低码率图像质量。RealNetworks 还 针对宽带网络快速发展的新形势，有效地发展高码率带宽网络视听应用，可以在 500 kb/s 的码率下提供相当于 VHS 的图像质量。 3．智能流技术 Windows Media 中的 Multiple Bit Rate(多比特率)技术和 RealSystem 中的 SureStream 技术都属于智能流技术。智能流技术的采用，使服务器和播放器之间 可以根据网络带宽动态地进行沟通和调整。 编码工具可以对同一多媒体数据按多种压缩比率进行编码，同时生成适应不 同网络带宽需要的多种传输速率的数据流，并保存在单一文件中。当播放器连接 到一个能提供多速率数据流的媒体服务器时，服务器会自动检测该播放器的连接 速度，并根据客户带宽自动无缝地切换到相应速率下的流媒体相应部分，将它传 送给用户。当播放器的网络连接中出现数据包丢失现象时，服务器就会转向发送 更低带宽的数据流。转向低带宽数据流会导致节目质量一定程度的下降，虽消除 了抖动但需要新连接等不足。当播放器的连接速度上升后，服务器又会自动转向 提供更高带宽的数据流，而且这中间的转变过程是瞬间完成的，节目的接收没有 中断或间隔。因此，尽管用户点播的是同一节目流，但由于网络环境不同，接收 到的是不同质量的流信息，用户可得到最好的视、音频质量。Windows Media 编 码器默认情况下提供 28 种适合不同带宽、不同条件的配置文件。

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

4．常见流媒体传输格式 随着流媒体技术的发展，不少软件厂商开发出自己的流文件格式，而各种格 式的传输方式也有所不同。表 4－2 列出了常用的流式文件类型。 其中，RealPix 和 RealText 分别为 RealSystem 中的图片流和文本流文件。.mts 是 MetaCreations 公司的网上流式三维技术 MetaStream 的文件格式，实现 Internet 上流式三维网页的浏览，它是一种新兴的网上 3D 开放文件标准(基于 Intel 构架)， 主要用于创建、发布及浏览可以放缩的 3D 图形和开发电脑游戏。 表 4－2 文件格式扩展名

常用流式文件格式 媒体类型与公司名称

.asf

Advanced Streaming Format (Microsoft)

.wma

Windows Media Audio (Microsoft)

.rm

Real Video/Audio 文件 (RealNetworks)

.ra

Real Audio 文件 (RealNetworks)

.rp

RealPix 文件 (RealNetworks)

.rt

RealText 文件 (RealNetworks)

.mov/.qt

Quick Time Video/Audio (Apple)

.swf

ShockWave Flash (Macromedia)

.aam

多媒体教学课件格式(Authorware)

.mts

MetaStream(MetaCreations)

5．流媒体传输的网络协议 流媒体在 Internet 上的传输必然涉及网络传输协议，其中包括 Internet 本身的 多媒体传输协议，以及一些流式传输协议等，只有采用合适的协议才能更好地发 挥流媒体的作用，从而保证传输质量 QoS。Internet 的多媒体体系结构如图 4－12 所示。 信令

H.323

SIP

服务质量 RTSP

RSVP

声音/视像 RTP

RTCP

应用层协议 TCP

UDP IPv4/IPv6

PPP

AAL 3/4

SDH/SONE

图 4－12

PPP

AAL 5 ATM

多媒体体系结构

以太网

调制解调器

１１３

114 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

(1) 实时传输协议 RTP(Real－time Transport Protocol) RTP 被定义为在一对一或一对多传输下工作，其目的是提供时间信息和实现 流同步。RTP 封装了多媒体应用的数据块。RTP 报文包括报头和数据部分(多媒体 应用数据)，报头又包括负载类型(各种编码的声音、视频)、序号(在接收端恢复信 息流时用)、时间戳(在消除分组抖动时有用)、同步源标识符(一个随机数，用来标 识 RTP 流的来源)和其他 5 个字段。RTP 不建立连接，不保证交付，也不进行资 源预留。RTP 属于应用层协议，在应用发送端，开发者必须编写用 RTP 封装分组 的程序代码，然后将 RTP 分组交给 UDP 插口接口。在接收端，RTP 分组通过 UDP 插口接口进入应用层后，还要利用开发者编写的程序代码从 RTP 分组中将应用数 据块提取出来。 (2) 实时传输控制协议 RTCP(RTP Control Protocol) RTP 本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制，也不提供流量控 制或拥塞控制，它依靠 RTCP 提供这些服务。 RTCP 的功能是：服务质量的监视与反馈，媒体间的同步(如某一个 RTP 发送 的声音和图像的配合)，以及多播组中成员的标识。RTCP 分组并不对声音或视像 分组进行封装，但 RTCP 分组在 RTP 会话期间，周期性地在网上传送，它带有发 送端和接收端对服务质量的统计信息，例如，已发送的分组数和字节数、分组丢 失率、分组到达的平均时间间隔等。 RTP 和 RTCP 配合使用，能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化， 因而特别适合传送网上的实时数据。 (3) 资源预留协议 RSVP(ReSource reserVation Protocol) RSVP 是正在开发的 Internet 上的资源预留协议。Internet 是一种互联网络， 网络中存在着大量的中间节点(即路由器)。如果用户使用无连接协议来传输数据 流，则该数据流的各个数据报在通过中间节点转发时可能会产生以下两个问题。 ① 各个数据报的转发路径不同，并非顺序到达目的端，有些数据报可能会 延迟到达。 ② 数据报在中间节点排队等待转发时，其排队时间是不确定的，并且中间 节点因资源缺乏而发生拥塞时，将会采取丢包策略来疏导交通，这对于端到端通 信来说将意味着传输延时和延时抖动。 这些对多媒体通信来说都是不利的，严重影响到端到端多媒体通信的服务质 量。 为了解决上述问题提出了 RSCP 协议，它是一种支持多媒体通信的传输协议， 它在无连接协议上提供端到端的实时传输服务。它的基本方法是端点和中间节点 要密切合作，为特定的数据流建立固定的传输路径，并为其保留系统资源，将传

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

输延时限制在指定的范围内，从而保证了端到端多媒体通信的服务质量。 具体实现方法是，路径中的每一个路由器对 RSVP 报文的请求都可以拒绝或 接受。当请求被某个路由器拒绝时，路由器就发送一个差错报文给接收端，从而 终止这一信令过程。当请求被接受时，系统资源即链路带宽和缓存空间就被分配 给这个分组流，而相关的流状态信息就保留在路经的所有路由器中。流是指具有 同样的源 IP 地址、源端口号、目的 IP 地址、目的端口号和协议标识符的一连串 分组。所有的分组流都经过相同的路由器传输。 (4) 实时流协议 RTSP(Real Time Streaming Protocol) RTSP 定义了如何有效地通过 IP 网络传送多媒体数据，是一种客户端到服务 器端的多媒体描述协议。它是由 RealNetworks 和 Netscape 以及哥伦比亚大学共同 提出的，是一个使媒体播放器能够控制媒体流传输的带外协议。控制动作包括暂 停/继续，放音的重新定位，快进和倒退等，就像用户操纵其影碟机一样。因此对 多媒体服务器(如 RealServer)来说，RTSP 提供的是网络的远程控制。RTSP 采用 客户服务器工作方式，客户向媒体服务器发出请求，媒体服务器提供对媒体流的 控制。RTSP 既可以在 TCP 也可以在 UDP(通过 RTP)传送。 RTSP 与 HTTP 的区别如下： ① HTTP 传送 HTML；RTSP 传送多媒体数据。 ② HTTP 请求由客户机发出，服务器做出响应；使用 RTSP 时，客户机和服 务器都可以发出请求，即是双向的。 ③ HTTP 的网络地址(URL)是以“http://”开头；RTSP 的 URL 是以“rtsp://” 开头。 ④ HTTP 将整个文件的数据一起传向用户端，即 Web 服务器的“下载”方 式，因此 HTTP 协议更适合传输那些没有内部时间线的媒体文件，例如，网页、 静止图像等。通过 HTTP 传输的具有内部时间线的媒体文件，例如，视频文件， 在用户端播放时有时会出现迟滞或停顿、跳跃现象；RTSP 则是按照文件内部时 间线的顺序，或根据用户端媒体播放器发来的播放请求，源源不断地将数据向用 户端传送，即“流”方式，实现基本控制。 ⑤ RTSP 支持智能流技术，可以根据网络传输状况随时采用合适的数据传 输速率。只有使用 RTSP 协议才能传输面向不同带宽编码的 SureStream 文件。 ⑥ 传输 SMIL、RealText 和 RealPix 等格式的文件也需要 RTSP 协议的支持。 目前有许多公司，例如，RealNetworks、Netscape、Apple、IBM、Silicon Graphics、 Sun 等，在它们产品中的播放器里都支持 RTSP，不过 Microsoft 公司一直都坚持 不支持此协议。 (5) Microsoft 公司媒体服务器 MMS(Microsoft Media Server)协议

１１５

116 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

MMS 是一种用来访问并流式接收 Windows Media 服务器中.asf 文件的协议。 它用于访问 Windows Media 发布点上的单播内容，是连接 Windows Media 单播服 务的默认方法。若用户在 Windows Media Player 中输入一个 URL 以连接内容，而 不是通过超级链接访问内容，则必须使用 MMS 协议引用该流。和 RTSP 协议一 样，使用 MMS 可以对流信息进行诸如暂停/继续，放音的重新定位，快进和倒退 等的控制。 6．流媒体文件的发布 流媒体文件既可以用普通的 Web 服务器(HTTP 协议)发布，也可以用媒体服 务器发布，例如，用 RealServer(RTSP 协议)和 Windows Media Server(MMS 协议) 发布。由于媒体服务器是为了在网络上采用“流”的方式发布流媒体文件而专门 设计的服务器软件，所以可以保证多个媒体文件播放的同步，实现对媒体流的控 制，同时也具有在比较差的网络环境下保证文件数据平滑传输的特殊功能，即支 持智能流技术。表 4－3 列出用 Windows Media Server 和 Web 服务器发布流媒体文 件的功能比较。RealSystem 和 QuickTime 也有类似的情况。 表 4－3

媒体服务器和 Web 服务器发布流媒体文件的功能比较 Windows Media Server

Web 服务器

不需下载就可以播放流文件

是

是

流媒体数码版权管理

是

是

能通过绝大多数防火墙

是

是

Windows Media 安全性

是

否

现场广播(Live)

是

否

自适应流媒体

是

否

优化流媒体

是

否

索引化

是

否

进程管理及事件记录

是

否

管理员可以分配每个用户的带宽

是

否

运行状况报告

是

否

功

能

7．流媒体的播放方式 (1) 单播(Unicast) 在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道，从一台服务器送 出的每个数据包只能传送给一个客户机，这种传送方式称为单播。每个用户必须 分别对媒体服务器发送单独的查询，而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的 数据包复制。这种巨大冗余首先造成服务器沉重的负担，响应需要很长时间，甚 至停止播放；管理人员也被迫购买硬件的带宽来保证一定服务质量。单播分成点

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

播和广播单播两种。 (2) 多播(Multicast) 多播也称组播、多点广播、多目标广播。IP 多播技术构建一种具有多播能力 的网络，单台服务器能够对几十万台客户机同时发送连续数据流而无延时。在多 播方式中，媒体服务器只需发送一个数据包复制到需要多播的用户(用户 1、用户 3、用户 4)，如图 4－13 所示，只在用户连接的最后一个路由器上复制多个数据包 到多个用户通道上，从媒体服务器端看，所有发出请求的用户端共享同一数据包， 而且数据只发送到使用 D 类地址的客户机上。所以多播不会复制数据包的多个复 制传输到网络上，也不会将数据包发送给不需要它的那些用户，保证了网络上多 媒体应用占用网络的最小带宽。 媒体服务器

用户 1

D 路由器

D

D 路由器 互联网络

用户 2

D

D 路由器

用户 3 D

图 4－13

用户 4

多播传输

大多数高层网络协议，例如，传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP) 仅提供单播传送服务，不能满足多播的要求。为了提高网络资源的利用率和提高 服务质量，使用 IP 地址中的 D 类地址来实现 IP 多播。在媒体服务器和客户端之 间的所有设备必须是支持多播技术的，包括路由器、交换机和其他网络设备。正 是由于这个原因，多播通常用在局域网或城域网环境中进行。 为了适应交互式音频和视频信息的多播，从 1992 年起，在 Internet 上开始试 验虚拟的多播骨干网 Mbone(Multicast Backbone On the Internet)。Mbone 可以将数 据包传播给不在一起但属于一个组的许多主机。在 Mbone 中具有多播功能的路由 器称为多播路由器，多播路由器可以是一个单独的路由器，也可以是运行多播软 件的普通路由器。目前常用的多播路由协议有距离向量多播路由协议(DVMRP) 和协议无关多播协议(PIM)。大多数路由器提供商支持 IP 多播，不支持 IP 多播的 网络通过多播隧道技术传输多播信息包。所谓多播隧道技术是指，在不支持多播 网络的两端路由器上，一端路由器对多播数据进行再次封装，即再加上普通数据 包首部，使之成为向单一目的站发送的单播数据包，然后通过“隧道” ，从一端路 由器传输到另一端路由器，单播数据包到达另一端路由器后，再由该路由器剥去 其首部，使它又恢复成原来的多播数据包，继续向多个目的站

转发。

１１７

118 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

多播技术也存在局限性，如上所述，全网内的路由器必须支持多播技术。另 外，多播技术不适用于视频点播(VOD)，其原因在于每个 VOD 用户对点播的需 求是不一样的，因此无法形成一个统一的多播流，也就无法进行多播。所以说单 播适合视频点播，而多播更适合现场直播。 (3) 点播(On－demand)与广播(Broadcast) 点播连接是客户端与服务器之间的主动连接。在点播连接中，用户通过选择 内容项目来初始化客户端连接。用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流。点 播连接提供了对流的最大控制，但这种方式由于每个客户端各自连接服务器，所 以会占用大量的带宽。实际上点播就是一种形式的单播。 广播指的是用户被动接收流。在广播过程中，客户端接收流，但不能控制流。 广播方式中数据包的单一复制将发送给网络上的所有用户，即服务器向每个用户 发送一个数据复制品，而不管用户是否需要，在一定程度上同样造成了带宽资源 的浪费。广播又分两类，即广播单播和广播多播，两者都是被动地接收媒体流， 不能对媒体流进行控制。广播单播的用户是通过链接而获得流媒体的，它们都有 各自的服务器连接。而广播多播则需要客户端用特定的 IP 地址来接收媒体流，客 户端没有与服务器的单独连接。

4.2.2 RealNetworks 公司的 RealSystem 系统 RealNetworks 公司是最早开发和推广流式传输技术的公司，自 1995 年面世 至今，RealNetworks 公司的产品已成为 Internet 和 Intranet 上最具有影响的、最深 入人心的媒体流解决方案。它的 RealSystem 由 3 部分组成，包括用于客户端接收 和播放流媒体的 RealPlayer、制作媒体内容的 RealProducer 和服务器端发布流媒 体 的 RealServer ， 还 包 括 一 些 工 具 软 件 ， 例 如 ， 播 放 多 种 媒 体 形 式 的 工 具 RealJukebox、制作幻灯片的工具 RealSlideshow 和将 PowerPoint 的演示过程以流 式形式传输的工具 RealPresenter。RealSystem 支持的平台有 Windows、Macintosh、 Linux 和 Solaris。由于其成熟稳定的技术性能，互联网巨人美国在线(AOL)、ABC、 AT&T、Sony 和 Time Life 等公司和网上主要电台都使用 RealSystem 向世界各地 传送实时影音媒体信息以及实时的音乐广播。在我国，大量的影视、音乐点播、 春节晚会、昆明世博会开幕式的网上直播都采用了 RealSystem 系统。 1．流媒体的制作 流媒体的制作过程就是一个压缩编码的过程。利用流媒体编码制作工具 RealProducer，可以将音频、视频、动画等多媒体文件格式转换为能进行流式传输 的 Real 流式文件；也可以实时压缩编码现场信号并通过一个端口把流传送给

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

RealServer 进行现场流式直播。RealProducer 提供两种编码方式，HTTP(单速率) 和 SureStream(多速率)，若用 Web 服务器发布流媒体，选择 HTTP 进行编码；若 用 RealServer 发布流媒体，则选择 SureStream 进行编码。最新版本的 Producer 8.5 支持 RealAudio 与 RealVideo，其 VBR(Variable Bit Rate)影像压缩特征使影像数字 信号编解码器在工作中能根据被编码的内容的不同自动调整比特率，即在高运动 场景中投入较多的比特，在低运动场景中移走一定比特，这样就可以改善窄带和 宽带影像的品质。带宽仿真插件允许创作人员在虚拟 RealServer 时可以测试真实 世界的带宽情况和信息损耗情况。 通过 RealText 和 RealPix 技术，可将静态的文本、图片转换成动态的文本、 图片流，也可以使用 RealSlideShow 将声音、图片、文字叙述和背景音乐合成， 生成.rp 文件。 RealPresenter 作为 PowerPoint 的插件，把 PowerPoint 的.ppt 文件通过同期录 播的形式保存下来，生成.smi 文件，适用于网络教学和培训。教师可以控制录播 的开始，然后一边讲课，一边翻页。Real 将用 SMIL 和分帧的形式将课程内容和 老师的讲课声音记录下来并重现，并且可以根据.ppt 内置的框架结构，划分整个 记录过程的片段。也就是说它可以根据.ppt 内置结构，把一节课分为：第一小节/ 第一段/第二段，第二小节……。 RealSystem 支持 SMIL 语言，可以将多个媒体片段合成一个流进行同步播放。 同步是指两个或两个以上随时间变化的媒体片段保持一定的时间相对关系。 RealSystem 中同步的实现方法是，不同的媒体剪辑有不同的时间轴，为了不发生 时间上的紊乱，必须选定一个时间轴，通常选择视频(或音频)的时间轴。然后在 制作图片剪辑时，按照这个时间轴来安排每幅图片出现的合适时间，以达到两个 时间轴的吻合。两个具有相同时间轴的媒体片段制作好后，通过 SMIL 语言将两 媒体合成后，即可用 RealPlayer 播放。 2．流媒体的发布 要实现网上视频流的点播与直播，在硬件之上需要安装一个服务器端软件， 这就是 RealServer。就像 Web 的 HTTP 服务器提供网页传送一样，RealServer 能 够把事先制作好的视频流媒体内容通过互联网传送给用户，或进行网上直播。它 的一个重要参数是最大并发客户数，当同时连接的用户数达到最大数量时，以后 的用户连接时将收到错误信息，只有当其他用户断开连接时，才能与服务器建立 连接。RealServer 支持所有操作平台，并且在 RealPlayer G2 中支持 SMIL。 RealServer 提供几个版本，有 Professional(并发客户数大于 100)，Intranet(并发客 户数大于 500)，Plus(并发客户数为 60)，Basic(并发客户数为 25)，只有 Basic 版 本是免费的。免费版本有些功能受限。

１１９

120 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

Web 页面是存储在 Web 服务器上的，而各类流式媒体文件及 SMIL 文件则应 通过 RealServer 发布， 存储在 RealServer 上。 Web 服务器与浏览器之间是通过 HTTP 协议传输信息的，所以 Web 页面使用以“http://”为开头的地址，而 RealServer 与 RealPlayer 之间则通过 RTSP 协议实现通信，所以用“rtsp://”为开头地址。 RealSystem 发布流媒体文件有两种方式。 (1) 用 RealServer 发布 在集成和发布流媒体文件时，正确表示文件的 URL 地址是十分重要的，这 关系到用户端 RealPlayer 能否在网上找到要播放的媒体文件。用 RealServer 发布 时，在 SMIL 文件和 RAM 文件中，关联存放在 RealServer 服务器上的媒体文件， 其 URL 以“rtsp://”开头。 编码过的流媒体文件(.rm、播放说明文件.ram 和.rpm)或制作好的 SMIL 文件 需存放在 RealServer 的一个专门用来存放媒体文件的目录下，然后在网页中建立 指向这些文件的超链接。由于 Web 浏览器不使用 RTSP 协议，不能与基于 RTSP 协议工作的 RealPlayer 播放器直接通信。所以浏览器必须通过 HTTP 协议与 RealServer 通信，然后利用 RealServer 上的 Ramgen 机制来启动 RealPlayer。 如果在 RealServer 中定义了 Ramgen 功能，它可以自动启动用户端的 RealPlayer，来播放相应的播放说明文件——RAM(扩展名是.ram 或.rpm)。网页中 超链接的 URL 可以直接指向对应的流媒体文件或 SMIL 文件，指向被请求 SMIL 文件的 URL 引发 Ramgen 自动产生一个包含 SMIL 文件位置的 RAM 文件，这个 RAM 文件将被传送给浏览器。图 4－14 是通过 Ramgen 功能播放一个存放在 RealServer 上的 SMIL 文件和相应的媒体文件的示意图。 Web Browser http://../ramgen/.. ramgen

SMIL

Ramgen response rtsp://../class.smil

http://../Media Files Media Files

RealServer

图 ４－１４

播放过程如下：

RealPlayer

ＲｅａｌＳｅｒｖｅｒ 的数据发布过程

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

① 通过 HTTP 协议，Web 浏览器向 RealServer 发出载入 SMIL 文件的请求， 这时 SMIL 文件的 URL 地址包含了 Ramgen 参数，用来调用 RealServer 上的 Ramgen 进程。 ② 浏览器利用 RealServer 反馈的 Ramgen 响应信息，启动播放器作为辅助应 用程序，并提供 SMIL 文件的 URL 给 RealPlayer。 ③ RealPlayer 通过 RTSP 协议向 RealServer 请求访问 SMIL 文件。 ④ 根据 SMIL 文件中的设置，RealPlayer 向 RealServer 发出请求并接收其通 过 RTSP 协议“流”式传输过来的各个媒体文件的数据，同时开始播放。 在 Web 页面中使用链接 SMIL 文件的地址形式如下： http://realserver.host.com:8080/ramgen/course/class.smi 其中 realserver.host.com 是 RealServer 的域名，8080 是 RealServer 用来实现 HTTP 协议的端口号， 在服务器管理程序中被映射为某一目录。当端口号为 80 时可忽略。 “/remgen”不是服务器上的路径，起调用 Ramgen 进程的作用。Course 才是存储 的资源目录，class.smi 存储在该目录下。 (2) 使用 Web Server 发布流媒体 用 Web 服务器也可以发布流媒体文件，但有许多限制，例如，不支持 SureStream。但是对于比较短或是比较简单的媒体文件，或者是面对一个较小的 用户群，Web 服务器还是可以提供较为满意的发布效果。 对于存放在 Web 服务器上的流媒体文件，由于 Web 服务器不具有 Ramgen 功能，需要一个中介的 ram 文件来启动用户端的 RealPlayer。Web 服务器只能通 过 HTTP 协议将文件数据全部传送到用户的 RealPlayer，然后再开始播放。但是 这种方式不是真正意义上的流式传输，是一种“下载”的方式。而不像 RealServer 那样，能够边播放边传输文件数据。图 4－15 是通过 ram 文件播放一个存放在 Web Browser http://../class.ram RAM http://…/class.smil launch

SMIL http://…/Media Files Media Files WebServer

图 4－15

RealPlayer

Web 服务器的数据发布过程

Web 服务器上的 SMIL 文件和相应的媒体文件的示意图。所有的网络传输都采用

１２１

122 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

HTTP 协议。 播放过程如下： ① Web 浏览器向 Web 服务器请求访问.ram 文件。 ② Web 服务器将.ram 文件通过 HTTP 协议下传到 Web 浏览器，即 Web 服务 器的“下载”方式。 ③ ram 文件(.ram 或.rpm)将启动用户端的 RealPlayer 作为一个单独的播放辅 助程序。 “.rpm”将利用浏览器的 Real 播放组件将媒体文件作为插件或控件在网 页中直接播放。 ④ RealPlayer 接收到.ram 文件后， 向 WebServer 发出载入 SMIL 文件的请求。 当然，.ram 文件中也可以直接列出一个或多个媒体文件，这时 RealPlayer 可以直 接向 Web 服务器发出载入媒体文件的请求。 ⑤ 根据 SMIL 文件中的设定，RealPlayer 向 WebServer 发出请求并接收其通 过 HTTP 协议“下载”方式传输过来的各个媒体文件，然后开始播放。 注意，用 Web 服务器发布媒体文件时，在 RAM 和 SMIL 文件中，关联的是 存放在 Web 服务器上的流媒体文件，其 URL 以“http://”开头。Web 服务器不支 持 RTSP 协议，因此相应的 URL 不能以“rtsp://”开头。 上述两种发布方式，有很多不同的地方，这主要表现在 WebServer 方式的局 限性上，例如，Web Server 方式不支持智能流媒体文件，Real 音频和视频没有安 全性，保证多个文件同步播放的能力有限，RealPix 文件的预置时间更长，SMIL 文件可以省略，SMIL 的内部时间元素无效，RealPlayer 的播放快进功能无效，不 能进行实时广播等。综合来看，一般在条件许可的情况下，采用 Server 方式更为 理想一些。 3．媒体流的播放 客户端播放器 RealPlayer 分为 Basic 和 Plus 两种版本，RealPlayer Basic 是免 费版本，但 RealPlayer Plus 不是免费的，能提供更多的功能。RealPlayer 即可以独 立运行，也可以作为插件在浏览器中运行。个人数字音乐控制中心 RealJukebox 可以播放多种格式的音乐，并在播放音乐的时候，把 CD 音乐录下来，例如，转 换成 MP3，还可以在网络上寻找音乐和管理数字音乐。 (1) 媒体播放器的主要功能 ① 解压缩 几乎所有的声音和电视图像都是经过压缩之后存放在存储器中的，因此无论 播放来自存储器或者来自网络上的声音都要解压缩。 ② 去抖动 由于到达接收端的每个声音信息包和电视图像信息包的时延不是一个固定

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

的数值，如果不加任何措施就原原本本地把数据送到媒体播放器播放，听起来就 会有抖动的感觉，甚至对声音和电视图像所表达的信息无法理解。在媒体播放器 中，限制这种抖动的简单方法是使用缓存技术，就是把声音或者电视图像数据先 存放在缓冲存储器中，经过一段延时之后再播放。 ③ 错误处理 由于在 Internet 上往往会出现让人不能接收的交通拥挤，媒体流中的部分信 息包在传输过程中就可能会丢失。如果连续丢失的信息包太多，用户接收的声音 和图像质量就不能容忍。采取的办法往往是重传。 ④ 用户可控制的接口 这是用户直接控制媒体播放器播放媒体的实际接口。媒体播放器为用户提供 的控制功能通常包括声音的音量大小、暂停/重新开始和跳转等。 (2) 用户访问流媒体的方式 ① 直接访问 这种方式只需运行 RealPlayer 应用程序，从 File 菜单中选择 Open 选项，在 出现的对话框中输入流媒体文件的地址，假如服务器的名字为 realserver，地址的 输入方式为“rtsp://realserver:554/path/filename.rm”，其中“rtsp://”表示采用的是 RTSP， “realserver”是 realserver 的 IP 地址或域名，“554”为 RTSP 使用的端口号， “path”代表 filename.rm 所在的文件夹， “filename.rm”是要访问的流媒体文件。 这种方式的缺点是需要用户知道流媒体文件的地址。 ② 在 Web 页中访问 这种方式需要采用 Microsoft IE 浏览器提供的 Microsoft Active X 技术，它可 以用来在 Web 页中增加控件。通过在 Web 页中增加代码可以将 RealPlayer 作为 一个 ActiveX 控件嵌入到 Web 页中。 4．RealServer 的播放方式 RealServer 可以进行单播、广播和多播。在多播中，将一个现场直播流同时 传递给多个客户端。RealServer 的多播有两种：反向信道多播(Back－channel Multicast)和可伸缩多播(Scalable Multicast)，这两种方法可同时使用。 反向信道多播在客户端和服务器之间保持一个用于统计和控制信息交互的 控制信道，如图 4－16 所示，由于客户端和 RealServer 之间的信息交换是双向的， 从而能发送验证信息、用户统计及服务质量信息等，像 RealSystem 管理器中 Java Monitor 之类的监视工具可以显示客户端的情况。反向信道多播的访问可以使用 RTSP 或 PNA(音频广播用的协议)协议，RTSP 多播比 PNA 多播多提供一项智能 流功能，两者均提供验证和连接统计功能。

１２３

124 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用 Multicast-enabled Network

RTSP/TCP

UDP RealPlayer

PNA/TCP

UDP

RealServer

图 4－16

反向信道多播

可伸缩多播没有控制信道，所以这种方法占用更少的带宽，RealServer 的系 统资源使用也少。由于没有控制信道，Java Monitor 之类的监视工具就不能跟踪 用户的活动，用户统计也只能在多播结束或用户停止播出或关闭 RealPlayer 播放 器时。由于传输是单向的，可伸缩多播能向无限的用户播放，提供验证、连接统 计和智能流功能。如图 4－17 所示。 Multicast-enable Network

UDP RealPlayer UDP RealServer

图 4－17

可伸缩多播

可伸缩多播使用不同于 RTSP 多播或 PNA 多播的 URL 格式，用户连接到可 伸缩多播是通过点击会话描述协议文件(SDP)的链接，此文件是用户点击链接时， RealServer 自动产生的。

4.2.3 Microsoft 公司的 Windows Media 近几年，Microsoft 公司推出的 Windows Media 技术以其方便性、先进性、集 成性、低费用等特点，逐渐成为流媒体应用的主流产品。Windows Media 是一个 能适应多种带宽网络的流媒体信息发布平台，包括了流媒体的制作、发布和播放 一整套解决方案，还提供了开发工具包(SDK)供二次开发使用。其服务器端的软 件 Windows Media Server 可以安装在 Windows NT Server Pack 4 上，Windows 2000

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

Server 中则集成了 Windows Media Server。Microsoft 公司的流媒体解决方案是免 费的，制作端与播放器的视音频质量都上佳，而且易于使用，但目前在整体解决 方案方面和 RealNetworks 的产品相比还有差距， 且只能在微软操作平台上使用(播 放器除外)。 1．Windows Media 的压缩编码方式 Windows Media 将影音文件分为 Windows Video 和 Windows Audio 两种，分 别对应 WMV 和 WMA 格式。音频和视频在传输前进行压缩编码，通过 Windows Media Encoder 实现，接收时，通过 Windows Media Player 解压缩，Windows Media 的音视频采取多种压缩编码方式，并向着高压缩比、低传输率的方向优化。 最新的音频提供 Windows Media Audio V8 和 ACELP.net 两种编码器，其中 Windows Media Audio V8 是由 Microsoft 公司自行开发的新一代音频编码器，它能 对从 8 kHz 到 48 kHz 的立体声音乐进行编码，并且根据不同情况，可以提供从 16 kb/s～192 kb/s 之间多种传输速率的音频数据。其突出特点是对 IP 包的丢失不 敏感，使之非常适合在无服务质量保证的 IP 上传送声音信息。ACELP 是由国际 电信联盟规定的 8 kb/s 语音编码标准，是一种比较通用且有较高语音质量、小时 延的语音压缩技术。 视频提供 Windows Media MPEG– 4 VideoV1(V2、 V3)、 ISO MPEG– 4 Video V1、 Windows Media Video V7、Windows Media Video V8、Windows Media Screen V7 这 5 种编解码器。 (1) Windows Media MPEG– 4 Video V1、V2、V3 属于早期产品，是 Windows Media Encoder 4.0 中附带的视频编解码器。 (2) ISO MPEG–4 Video V1 是基于 ISO MPEG–4 标准的编解码器，由于 MPEG－4 是一种通用标准，因此，使用 ISO MPEG– 4 Video V1 编解码器制作的音、 视频内容可以在其他软、硬件厂商的产品上播放。 (3) Windows Media Video V7 和 Windows Media Video V8 这两种编解码器代 表了当前 Microsoft 公司在音视频编码方面的先进技术，由于 Windows Media Video V8 是最新的编码器，对于很多早期版本的 Windows Media Player 还不支持， 因此对于没有下载 Windows Media Video V8 编码器的用户，只能观看 Windows Media Video V7 制作的多媒体文件。Windows Media Video V8 比 Windows Media Video V7 提高了 30%压缩比率，可以在 250 kb/s 的连接速率下播放 VHS 品质的 视频，在 500 kb/s 的连接下播放近 DVD 品质的视频。 新的 Windows Media 9 Series 可扩展视频允许定义不同的音视频分辨率为不 同的连接速率，并且将它们放在一个文件中。即可以将不同分辨率，例如， 176×132(针对拨号用户)，320×240(针对宽带用户)，全屏 640×480(针对局域网用

１２５

126 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

户)编码成单一文件，在高速率下显示高分辨率，在低流速下合理降低分辨率，保 证视频质量。而这些不同的音视频编码，全部包含在一个单一文件中，这是迄今 以来最灵活的多比特率文件的实现方式。 (4) Windows Media Screen V7 是针对屏幕捕获的编解码器， 是 Windows Media Technologies 7 平台的新功能，实际上它是屏幕捕获技术。它可以以低至 15 kb/s 的数据率传输 1 024×768 分辨率的屏幕图像，同时在数据的传输和下载方面做了 全面优化。适用于网络培训、软件演示等应用，以前，将演示内容的幻灯片通过 网络进行传输是非常困难的，大多数情况是制作另一个在 Web 上使用的版本。而 现在可以使用 Windows Media Screen 技术，在现场实时捕捉演示的幻灯片，然后 将其通过网络传输出去。 2．ASF 文件 Windows Media 的核心是高级流式媒体格式 ASF(Advanced Stream Format)。 ASF 是一种开放的、独立于编码方式的数据格式，并且支持多种协议，可在多种 网络环境下进行传输。任何压缩/解压缩编码方式都可以制作 ASF 流。通过这种 格式，音频、视频、图像以及控制命令脚本等多媒体信息以网络数据包的形式传 输，实现流式多媒体内容发布。ASF 内容既可以是一个扩展名为.asf 的文件，也 可以是由 Windows Media 编码器生成的实况流数据，即 ASF 格式既可以传送事先 录制好的多媒体节目，也可以传送实时的节目。ASF 格式不仅适合于网络传输， 还适于在本地播放。 ASF 与 WMA、WMV 之间的有什么关系呢？ASF 音频使用的就是 WMA 编 码方式，只是扩展名不同，Windows Media 服务器也能传送流化的 WMA 文件。 但 ASF 视频部分与 WMV 编码就不同了，ASF 使用 Windows Media MPEG－4 V(3/2/1)编码，而 WMV 一般采用 Windows Media Video 7/8 的编码方式。 3．Windows Media 视频服务系统构成 Windows Media 视频服务系统包括 Windows Media 服务器、Windows Media 工具、Windows Media Player，Windows Media 为用户提供的视频服务如图 4－18 所示。 Windows Media 工具创建.asf 文件。 Windows Media 编码器创建.asf 文件。 Windows Media 编码器将实况流发布到 Windows Media 服务器中，用作单 播或多播内容。 Windows Media 服务器使用.asf 文件作为单播或多播内容源。 Windows Media 服务器通过单播方式把内容播放到客户端。 Windows Media 服务器通过多播方式把内容播放到客户端。

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

5 Windows Media 单播服务

Windows Media 编码器 Video

Windows Media Author VidToAsf WavToAsf PowerPoint

Windows Media

3

2

1 ASF 文件仓库

4

Player 客户端

Windows Media 多播服务

6 Windows Media 服务器

图 4－18

使用 Windows Media 技术向用户提供视频服务

(1) 流媒体的制作 流媒体制作通过 Windows Media Tools 实现，Windows Media Tools 提供一系 列工具帮助用户生成 ASF 格式的多媒体流。它主要包括两大类工具：创建工具和 管理工具。创建工具用于生成 ASF 格式的多媒体流。主要有对实时音频视频信息 进行编码的 Media Encoder；将现有的声音文件、图片等制作为一个 ASF 文件的 Author；将现有的 AVI 或 MOV 文件转换为 ASF 文件的 VidToASF；将 WAV 或 MP3 格式的声音文件转换为 ASF 文件的 WavToASF，以及作为 PowerPoint 的插 件将其幻灯片转换为 ASF 文件的 Presenter，使 PowerPoint 的演示能通过 ASF 进 行发布，功能同 RealPresenter。管理工具主要对 ASF 格式的多媒体流信息进行编 辑与管理。主要的管理工具有进行后期制作编辑的工具 ASF Indexer 与 ASFChop， 以及对 ASF 格式的流进行检查并改正错误的 ASFCheck。 ① Windows Media Encoder Media Encoder 的主要任务之一是通过音频或视频捕捉卡(如 Osprey 200)将现 场实况的视音频信号进行编码产生 ASF 格式的多媒体流。编码生成的流既可以以 文件的形式保存在本地计算机上，也可以用 MSBD(Media Streaming Broadcast Distribution)或 HTTP(Windows Media 7 中已不支持 MSBD 协议)协议实时地发送 给 Media Server，以便在网上实时广播。Media Encoder 也可以将已存储的视、音 频文件压缩编码成 ASF 文件。 Media Encoder 输出 ASF 流的数据速率可以在 28.8 kb/s~3 Mb/s 之间变化，这 给用户带来很大灵活性，用户可以根据自己应用环境和网络条件选择一个合适的 速率。利用 Media Encoder 进行编码时可以对很多编码参数进行选择，例如，图

１２７

128 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

像压缩编码算法，声音压缩编码算法，输入图像的尺寸，每秒钟编码的帧数，声 音取样频率等。 Media Encoder 的一个非常突出的特点是它的 Multiple bit rate video(多速率视 频)编码模式。在这种模式下，Media Encoder 编码输出虽然只有一个 ASF 格式的 流，但在这单个流中包含有声音信息的流和多种速率的图像流。这样当用户在点 播这个流的时候，Media Server 会根据用户接入带宽的不同，从 ASF 流中包含的 多个不同速率的数据流中选择一个与用户速率最接近的图像流送给用户，使用户 在自己的网络条件下能获得最优的图像质量。 ② Media Author Media Author 是一种 ASF 制作工具。它的主要用途是将录制好的音频信息和 图片等媒体信息编辑在一起形成一个单一的 ASF 流。Media Author 默认的目标用 户是 28.8 kb/s Modem 接入和 56 kb/s Modem 接入。 利用 Media Author 的图形界面， 可以将声音、图片、Script 等媒体信息合成到一个 ASF 流中去。例如，利用 Media Author 可将老师上课时的录音和多张在上课时展示的图片安排到指定的时间位 置，并可以控制图片持续的时间。这样，当用播放器播放该 ASF 文件时，老师讲 到某个问题时会自动切换到对应的图片。通过 Media Author 的制作，使原本没有 同步关系的多种媒体信息之间有了严格的同步关系。此外，由于 Media Author 处 理的信息中没有带宽很大的视频信息，所以它输出的 ASF 流速率比较低，很适合 低带宽的应用环境。 ③ Media ASF Indexer ASF Indexer 是 Media Tools 提供的管理工具之一。利用 Indexer 可以对 ASF 文件进行编辑管理，例如，给 ASF 流增加有关流的名称(Title)、描述(Description)、 作者(Author)、版权(Copyright)、速率(Rating)等信息，这些信息在 ASF 流播放时 会显示在播放器的信息窗口之中。 ASF Indexer 一个非常重要的功能是在 ASF 流中添加标记(Marker)和描述 (Script)。例如，在某个 ASF 流中添加了多个 Script，Script 的类型为 URL，这就 是说在用播放器播放该 ASF 文件时，当播放位置到达了 Script 所指定的时刻时， 由于 Script 的类型是 URL，那么播放器会自动启动 Internet 浏览器并连接到指定 的 URL。如果播放器嵌入在 HTML 页面之中，并且该页面有帧结构，那么可以 指定在什么帧里面打开 Script 指定的 HTML 页。假设页面分为两帧，左边名为 Player 的帧嵌入了一个播放器，右边为一个名为 Contents 的帧，它负责显示与 ASF 有关的页面。只要用 ASF Indexer 对 ASF 文件进行编辑，让 Script 的类型为 URL， 并且指定显示 URL 的帧的名称为 Contents，那么当左边的窗口在播放 ASF 的音 频、视频信息时，右边窗口会在 Script 指定的时刻显示指定的 HTML 页。这为音

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

频、视频及数据信息的同屏、同步显示提供了非常便利的方法。Script 命令的类 型除了 URL 之外，还有 TEXT、FILENAME、EVENT、OPENEVENT 等。 标记的主要用途是便于在 ASF 流中快速搜索与定位。通过标记浏览器可以快 速地跳转到指定的位置。如果在 ASF 流中设立了多个标记，每个标记均有相应的 名称用来说明该标记所标记的内容。这样当 ASF 文件开始播放之前，播放器可以 得到所有标记的相关信息，用户也可以通过 Media Tools 提供的 SDK 获得这些信 息并将这些信息提供给用户。用户端的浏览器利用 JavaScript 获得添加的 Marker 的信息并以 HTML 形式显示出来。如果用户对其中某些内容感兴趣，只要单击 Marker 的名称，利用 JaveScript 就可以很容易地让媒体播放器跳到标记所在的位 置，并开始播放，而不需要顺序播放。由此可见 ASF Indexer 的标记功能给信息 的快速浏览提供了相当便利的手段。 (2) 流媒体的发布 制作后的流媒体文件需要发布，用户才能观看到。Windows Media Server 提 供 ASF 流式媒体的网络发布服务，用于多种网络环境，并提供单播和多播两种工 作方式。Windows Media Server 分为服务器和管理器两部分组件。服务器组件必 须安装在 Windows NT 4.0 或以上版本，同时还必须安装 Service Pack 4，而 Microsoft 公司推荐将 Windows Media Server 安装到 Windows 2000 Server 上。服 务器组件提供 Windows Media 监视器、节目、广播站和单播服务，监视器服务是 指监视客户端和服务器与 Windows Media 服务的连接；节目服务用于将 Windows Media 流组合至 Windows Media 广播站服务的节目内；广播站服务为传输 Windows Media 内容提供多播和分发服务；单播服务通过点对点的连接方式将 Windows Media 流点播内容提供给用户。管理器组件是一系列运行于 IE 5 浏览器窗口的 Web 页，用来管理 Windows Media 组件服务。通过管理器组件可以控制本地服务 器，也可以控制一个或多个远程 Windows Media 服务器。可运行 Windows Media 管理器于 Windows 2000 Servers、Windows 2000 Professional、Windows 98 或 Windows NT 4.0 SP 4 及以后版本。 Windows Media 的播放方式如下： ① 单播(Unicast Service) 单 播 可 提 供 用 户 可 控 点 播 服 务 (On－denamd Unicast) 和 用 户 不 可 控 广 播 (Broadcast)功能。即有两种类型的单播发布点：点播发布点和广播发布点。点播 发布点是指到 Windows Media Server 上存储的.asf 文件。广播单播发布点用于发 布由 Windows Media 编码器、远程 Windows Media 广播站或远程单路发布点生成 的实况流。 ② 多播(Station Service)

１２９

130 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

Windows Media 服务器可以配置为向客户端发送多播流，从而避免使用大量 的网络带宽。广播站用来向客户端发送多播 ASF 流，并且在其中包含用于将 ASF 流传递到 Windows Media Player 的所有必要信息。包括 IP 地址、端口号、流格式、 生存时间值等。这些信息存储在.nsc 文件中。Windows Media Player 访问.nsc 文件， 定位广播站发送 ASF 内容流时使用的 IP 地址。NSC 文件通常存储在共享的网络 目录或 Web 服务器目录中，以便 Windows Media Player 使用。当 Windows Media Player 打开通过电子邮件消息收到的通知时，将通过 Web 页链接指向.nsc 文件的 URL。 Windows Media 服务器多播 ASF 流之前，必须首先提供广播站、节目和流信 息。如果没有这些信息，Windows Media 服务器将只能发送点播.asf 文件流。 在对流进行多播的同时也支持点播。也就是说同一个流在进行多播的同时， 用户也可以进行点播，这样不能接收多播的用户就可以通过点播方式来接收流， 只不过在这种情况下用户不能像真正意义上的点播一样对播放的流进行自由控 制，而只能像普通的多播用户一样接收流。 分发播放的用途如下： Windows Media 服务允许在 Windows Media Server 间分发 ASF 流。Windows Media 服务器可以将流从单播服务器进行分发，由其他单播服务器、多播服务器 或这些服务器的组合接收。Windows Media 中分发是将 ASF 流从一个服务器发送 到另一个服务器。 分发播放有如下用途。 将流分发到其他服务器，然后点播该流，允许网络中那些未启用多播的客 户接收该流；为了解决路由器对多播的限制，两个网络 A、B 之间由于路由器的 组隔，网 B 中的客户接收不到在网 A 的多播流。为了解决这个问题，可以在网 B 中也设立一个 Media Server，该 Media Server 可以以一个普通点播用户的方式通 过 MMS 协议点播网 A 中 Media Server 上的节目，然后将该节目在网 B 中播出， 这样网 B 中的用户就能同网 A 中的用户一样接收到网 A 中播出的节目。 将流分发到启用 HTTP 的服务器，允许防火墙后面的用户接收以其他方式 (如采用 MMS 协议)无法接收的流。 将流从一个 Windows Media Server 分发到另一个 Windows Media Server， 目的是创建多个单播流。例如，如果已达到服务器单播流的最大数目，可以将流 发送到其他服务器上，在那里再将该流单播给更多的客户端。 (3) 流媒体的播放 Windows Media Player 是一个通用的媒体播放器，可以实现 ASF 流媒体的播 放。Media Player 既可以像一个普通的应用程序一样单独使用，播放本地或网络

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

上的流信息；也可以由 HTML 文本中的超级链接启动以播放流信息；还可以作为 一个 ActiveX 对象在 Web 页面中使用。Media Player 作为一个通用的媒体播放器 除了播放 ASF 格式的流信息之外，还可以播放多种格式的媒体信息，包括：声音 文件(.wav、.snd、.aif、.au、.mp3)，MIDI 文件(.mid、.rim、.midi)，图像文件 (.mov、.avi、.qt、.wmv、.mpg、.mpeg、m1v)，播放列表文件(.asx、.wax、.m3u) 等。目前 Media Player 已经集成在 Microsoft 的 IE 5.0 中，如果要在 Netscape 或低 版本的 IE 中使用 Media Player 则需安装，用户可以在 Microsoft 的 www. windowsmedia.com 上免费下载。 下面将对 Media Player 的使用做详细的介绍。首先介绍如何将 Media Player 作为一个独立的应用程序使用，以及如何在 HTML 建立超链接以启动 Media Player。然后着重介绍如何在 Web 页中将 Media Player 作为一个 ActiveX 对象来 使用，并用 JavaScript 对其工作过程进行控制。 ① 将 Media Player 作为独立的应用程序使用 将 Media Player 作为一个独立的应用程序使用比较简单，只要在 File 菜单中 选择 Open 选项，然后在打开的对话框中输入或选择要播放的文件就可以对该文 件进行播放。如果要播放 Media Server 上的广播节目，可以在 Open 对话框中输 入“mms://IP_address/ station_name”即可。其中“IP_address”是 Media Server 的地址，而“station_name”是节目的站名。这种情况下，必须使用 MMS 协议访 问媒体服务器上的节目，当使用 MMS 协议连接流媒体时，可以利用协议翻转技 术获得最佳连接。所谓“协议翻转”就是当 Windows Media 服务器使用特定的协 议进行连接失效时，可以从一种协议切换到另一种协议的过程。例如，由于某些 网络原因，服务器使用 MMSU 协议(MMS 协议结合 UDP 数据传送)连接失败，那 么它会自动尝试 MMST 协议(MMS 协议结合 TCP 数据传送)。 ② 利用 ASX 文件在 HTML 启动 Media Player 打开 Media Player 的另一种方式是用 HTML 中超级链接，这需要用一个 ASX 文件来辅助完成该工作。ASX 媒体发布文件的主要目的是对流信息重定向。在 ASX 文件中包含了媒体内容对应的 URL，当在 HTML 中让一个超链接与 ASX 联 系时，浏览器会直接将 ASX 的内容送给 Media Player，Media Player 会根据 ASX 文件的信息用相应的协议去打开指定位置上的多媒体信息流。 利用 ASX 文件来重定向流信息的主要原因是：目前通用的浏览器支持的是 HTTP、FTP 等协议，如果在 HTML 文件中链接的是“http://www.microsoft.com”， 所有的浏览器均能用 HTTP 协议与 WWW 服务器建立连接。相反，如果需要与 Media Server 连 接 以 播 放 流 信 息 ， 就 必 须 用 MMS 协 议 ， 例 如 ， mms:// 202.116.89.1/station1。但由于通用的浏览器均不能直接支持 MMS 协议，所以它不

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132 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

能与 Media Server 建立连接。为了解决这个问题，必须采用媒体发布文件 ASX。 采用 ASX 后，正像在 Real System 中采用 RAM 一样，当浏览器发现 ASX 文件的 链接时， 会自动启动 Media Player，并按 ASX 文件中包含的流文件的 URL 用 MMS 协议来播放流信息。ASX 文件是单纯的文本文件，可以用任何文本编辑器来编辑 生成，但扩展名必须是.asx。下面给出了一个 ASX 文件的例子。 <asx version="3.0"> <title>demo</title> <entry> <ref href="mms://202.116.89.1/demo/demo.asf"/> </entry> </asx>

第一行是版本号，第二行是标题，在<entry></entry>之间的部分说明 Media Player 应用 MMS 协议去播放网络地址 202.116.89.1 上 demo 路径下的 demo.asf 文 件。 ASX 文件可以有自己的 TITLE、AUTHOR、COPYRIGHT 等信息，它的 <entry></entry>可以有多个，表示有多个流要播放，每个<entry></entry>之间还有 属于每个流的相关信息。 在 HTML 中使用 ASX 文件的方法非常简单，与建立一个普通的超链接的方 法相同。下面是一个简单的 HTML 文件 testasx.htm，它给出了与 ASX 文件的 链接。 <html> <head> <meta http－equiv="Content－Type" content="text/html;charset=gb2312"> <title>Test ASX File</title> </head> <body> <p><a href="http:// 202.116.89.1/broadcast/station.asx">Test ASX</a></p> </body> </html>

除了用户自己创建 ASX 文件之外，更简单的办法是由 Media Server 来自动创 建。当希望用 Media Server 来播放流信息时，必然要对播出的节目流进行设置， 例如指定流文件名，指定播放协议等。在设置完成时 Media Server 会根据用户的

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

设置自动建立一个 ASX 文件。 ③ 在 Web 页中使用 Media Player 虽然上面两种方法均能完成流信息的播放，但不足之处是播放流信息在独立 的窗口即播放器窗口中进行。Media Player 是一个标准的 ActiveX 控件，可以将它 作为一个对象直接嵌入到 HTML 页中去，这样就可以在 Web 页中直接用 Player 播放节目流。 在 Web 页中嵌入 Media Player 的方法比较简单，只要用 HTML 中的<Object> </Object>即可，如下所示。 <OBJECT ID="WMPlay" WIDTH=320 HEIGHT=240 CLASSID="CLSID:22D6f312－B0F6－11D0－94AB－0080C74C7E95" CODEBASE="http://activex.microsoft.com/activex/controls/mplayer/en/nsmp2inf.cab# Version=6,4,5,715" STANDBY="Loading Microsoft? Windows Media? Player components..."

TYPE="application/x－oleobject"> </OBJECT>

其中 ID 是对象的名称，当用户用 Java Script 对 Media Player 进行控制时可以用该 对象的名称 WMPlay 进行访问。CODEBASE 指明当用户的浏览器中没有安装 Player 控件时可以从该 URL 指定的位置去获取。 在建立 Player 对象时也可以用<PARAM>来为其指定参数。如下所示。 <PARAM NAME="FileName" VALUE="C:ASFRootWelcome.asf"> <PARAM NAME="ShowControls" VALUE="False"> <PARAM NAME="AutoRewind" VALUE="True"> <PARAM NAME="AutoStart" VALUE="False">

其中“FileName”参数表示 Media Player 要播放的文件或流。 “ShowControls”表 示在播放时是否显示控制条。Media Player 的参数很多，可以参考 Media Player SDK 中的相关部分。 如果需要对 Media Player 进行控制可以用 Java Script 进行。

4.2.4

Apple 公司的 QuickTime

Apple 公司于 1991 年开始发布 QuickTime，它几乎支持所有主流的个人计算 平台和各种格式的静态图像文件、视频和动画格式，具有内置 Web 浏览器插件

１３３

134 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

(Plug－in)技术，支持 IETF(Internet Engineering Task Force)流标准以及 RTP、RTSP、 FTP 和 HTTP 等网络协议。通过好莱坞影视城(www.hollywood.com)检索到的许多 电影新片片段，都是以 QuickTime 格式存放的。 QuickTime 包括服务器 QuickTime Streaming Server，带编辑功能的播放器 QuickTime Player(免费)，制作工具 QuickTime 4 Pro、图像浏览器 Picture Viewer 以及使 Internet 浏览器能够播放 QuickTime 影片的 QuickTime 插件。QuickTime 4 支持两种类型的流：实时流和快速启动流。使用实时流的 QuickTime 影片必须从 支持 QuickTime 流的服务器上播放，是真正意义上的 Streaming Media，使用实时 传输协议(RTP)来传输数据。快速启动影片可以从任何 Web Server 上播放，使用 超文本传输协议(HTTP)或文件传输协议(FTP)来传输数据。 目前，FOX 新闻在线、FOX 体育在线、BBC WORLD、气象频道 (Weather Channel)等机构都加入 QuickTime 内容供应商行列，使用 QuickTime 技术制作实 况转播节目。 除了上述的流媒体技术的 3 种主要格式外，在多媒体课件和动画方面的流媒 体技术还有 Macromedia 的 Shockwave 技术和 MetaCreation 公司的 MetaStream 技 术。 通过 Shockwave 技术可以方便地在 Web 页面中加入图像、动画以及交互式界 面等操作。利用这种 Streaming Shockwave，即通过流的方式使用户在客户端实现 边下载边播放的功能，节省了等待的时间。Shockwave 与 Macromedia 产品紧密联 系在一起，包括 Flash、Shockwave for Authorware、Shockwave for Director 等技术。 MetaStream 3D 的图形设计软件是 Ray Dream Studio 5 以及 Ray Dream 3D， 可以方便地在网上创建、发布及浏览被缩放的 3D 图形，它具有小文件量及流传 输的特点，比其他任何一种已存在的 Internet 3D 技术压缩率都高。主要应用于游 戏开发、页面设计、电子商务、科学研究、专业设计等。

4.2.5 流媒体技术在网络教育中的应用 流媒体技术使视频、音频在 Internet 网上的传输成为可能。视音频技术在网 络教育中的应用，可全方位地调动学习者多感官参与学习，提高学习效率，使网 上虚拟学校的教学活动更加直观、形象和高效，彻底消除时间和空间上的差别， 增强系统的人–机交互能力和人与人交互的友好性。 流媒体技术在远程教育中的应用是开展远程教育中的一个重要方面，它是一 种既有交互特性，又有视听特性的能进行实时远程交流的一种学习方式。同时， 由于受教育者一方的条件限制，它又是一种按需教育，即可以根据用户的需要来

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

定制教育内容，受教育的人不必在被动的情况下接受教育，而可以主动的挑选自 己所感兴趣的教育内容和形式。利用流媒体的广播播放方式，可以实现实时同步 教学，分布在异地的学习者通过 Internet 或 Intranet，以视频、音频流的形式同时 收看教师上课的实况，例如，美国加州大学伯克利分校，校园内的学生可以通过 广播点播方式上课，而远程的学生可以通过广播多播方式进行远程同步学习。利 用流媒体的点播播放方式，可以实现异步教学，将教师上课的实况数据流存储到 服务器中，以便课后学生点播学习。现在许多国内外大学使用此种方式作为远程 教学的方式之一，例如，美国斯坦福大学、英国开放大学、我国的华东理工大学、 浙江大学、西南交通大学、上海电视大学等。 在网络教学中，学生除了接收视、音频数据流外，还应看到教师上课使用的 电子教案或相关的动画、图片等，这就要求电子教案、动画等数据与音视频流之 间有严格的时间同步关系，这比单纯的网络广播对流媒体技术的要求更高。斯坦 福大学是最早将视频、音频、文字、图片、动画同步结合到一起进行网络教学的 学校。图 4－19 显示出英国开放大学点播用的流媒体课件。右侧是与课程内容相关 的动画，在学习过程中，如果有问题还可以通过右下方的提问栏提问。一些流媒 体课件将辅助教学工具，例如，讨论、提交作业、提问、图书馆等功能集成到课 件中，形成流媒体教育视频播放平台。

图 4－19

开放大学的流媒体课件

在视音频流式课件中，不仅需要将视音频与电子教案、动画等保持时间同步， 还需要提供课程内容目录，并保持其与视音频、电子教案或动画的时间同步，以 便学习者对课程进度进行控制、 查询所学内容等。图 4－20 显示出这种类型的界面。

１３５

136 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

视音频流与各种数据的同步可通过 SMIL 语言实现；也可以通过在 HTML 页面中 插入 RealPlayer ActivesX 插件，并通过 Java Script 对视频的播放行为进行控制而 实现；还可以通过 Windows Media 提供的工具 Media ASF Indexer 实现。下面以 Windows Media 为例，介绍如何建立网络教学系统。

图 4－20

视频流课件界面

整个系统的构成如图 4－21 所示。系统包括教学课件制作子系统、发布子系 统、网络环境、客户端 4 部分。 视频采集卡 WindowsMedia

IISWeb 服务器

服务器

视、音频编码

声卡

制作计算机

摄像机

麦克风 存储文件

路由器或交换机

校园网

学生机

教师机

视、音频采集

图 4－21

远程专线

Internet

远程学生计算机 远程学生计算机

远程学生计算机

Windows Media 网络教育系统框图

４．２

流媒体技术及其在网络教育中的应用

1．教学课件制作子系统 制作子系统包括摄像机、麦克风、视频采集卡(如 Osprey 200)、声卡和视音 频编码制作计算机。系统对采集到的视频、音频信号或已存在的文件送给视音频 编码制作计算机中的 Media Encoder 进行编码，编码后形成的视音频流既可以保 存到本地计算机上，经过后期制作后作为点播课件，也可以发送给 Media Server 作为直播源。 Media Encoder 为音频、视频流与电子教案等数据信息之间的同步提供了接 口，播放 PowerPoint 的计算机与装有 Media Encoder 的计算机之间通过局域网建 立连接，在教学过程中，如果教师在某个时刻播放了 PowerPoint 文档中的某一张 幻灯片，PowerPoint 会向 Encoder 发送一个信息，Encoder 在接收到该信息后会在 编码产生流的对应位置做一个时间标记并加入相应的描述信息。用户在接收到带 有标记的流信息时可以利用这些标记和描述信息来控制每张幻灯片展示的时间和 切换时间。Windows Media 正是通过这种方法实现了音频、视频流与电子教案数 据之间的实时同步。 利用 Media Tools 提供的 Media ASF Indexer 对 ASF 添加标记(Marker)和描述 (Script)，可以对 Media Encoder 生成的 ASF 文件进行后期处理，在其中加入标志 和描述信息，以实现音视频流、电子教案及内容目录之间的同步。 2．教学课件发布子系统 课件的发布由 Media Server 完成，其工作方式如下。 (1) 点播 点播的内容仅传送给发出请求的学习者，学习者可以自行选择学习内容，不 受时间和地点的限制，并且可以对内容的播放、暂停、前进和后退进行控制，从 而实现了异步网络教学。后期制作好的 ASF 文件，通过 Media Server 发布。这时， 媒体服务器启动 Media Unicast Service 服务模块，并且工作在 On－Demand Unicast 模式下， 用 MMS 协议发布 ASF 文件。 最后，客户端用内嵌的 Windows Media Player 接收和播放信息。 (2) 实时授课 服务器端预先发布教学安排，按安排播发教学内容。学生定时被动的听课。 教师端用摄像机和麦克风等采集教师的实时授课现场信息，并用 Windows Media Encoder 直接制作成 ASF 流，用 MSBD(或 HTTP)协议送到媒体服务器的广播站上 进行实时广播。同时，Media Server 启动 Station Service 服务模块，直接发布 ASF 流。客户端用内嵌的 Windows Media Player 接收和播放 ASF 流。 3．网络环境 为了保证网络的服务质量，减少数据包在网络上传输产生的时延和时延抖动

１３７

138 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

以及数据包丢失对播放效果的影响，可以在服务器端应用 RSVP 技术改善抖动问 题，应用服务优先级(Diff－Service)技术改善时延问题。系统运行在 TCP/IP 网络上， 为了使用多播方式实现实时授课，局域网上的路由器或交换机必须支持多播，而 为了获得高质量的流式视音频点播功能，路由器或交换机最好能支持 MMS 协议， 安装 Windows 2000 Server 的路由和远程访问服务以及 Internet 认证服务。系统由 IIS Web 服务器向学习者提供教学参考资料或其他类型的教育课件，并提供网络 教育的辅助教学功能，例如，E－mail、BBS、作业提交、学籍管理等。由于系统 需要访问数据库来获得用户身份信息，故还需要相应 Microsoft SQL Server 数据库 支持。 4．客户端 系统的客户端可以是本地局域网用户，也可以是连接 Internet 的局域网用户、 远程拨号用户。客户端采用 Windows 2000 Professional/Windows 98 操作系统，使 用 Windows Media Player 作为客户端的应用程序，以便从网络上接收流式媒体并 进行播放。在 IE 5.0 中已集成了 Media Player，故采用 IE 5.0 作为客户端的浏览器。 Media Player 对流媒体的播放采用边接收边播放的方式进行，具有对接收到的流 媒体的缓冲作用，可以改善由于数据包在网络上的传输产生的延迟和抖动对播放 质量的影响。

4.3

SMIL 语言及其在网络教育中的应用 随着远程教育和多媒体技术的发展，将多媒体技术应用到远程教育中，通过

Internet 实现多媒体课件的发布与共享，以及多媒体课件素材的动态集成，现已成 为教育工作者研究的热门课题。如今的网络已可传输音频、视频、图像和文本等 信息，但在网络上进行多媒体信息的同步控制及集成仍然是一件十分困难的事情， 它或者需要利用复杂的脚本语言(如 Java Script)，或者要用到专门的协作工具。为 了吸引更多的使用者在网络上开发多媒体应用，W3C(World Wide Web Consortium) 于 1998 年 6 月推出了同步多媒体集成语言 SMIL(Synchronized Multimedia Integration Language)1.0 版，1999 年 8 月，在第一个草案的基础上，W3C 推出了 SMIL Boston 版本，2000 年 6 月，SMIL Boston 版本更新为 SMIL 2.0。SMIL 是可 扩展标记语言 XML(Extension Mark－up Language)的具体应用，是一种类似 HTML 的语言，简单易学，它允许使用文本编辑工具来编写代码，控制多媒体的播放次 序，从而使获取和发布多媒体信息变得更容易。 SMIL 是一种简单而有效的关联语言，它可以将在 Internet 上不同位置的媒体

４．３

ＳＭＩＬ 语言及其在网络教育中的应用

文件关联到一起，媒体播放器通过载入 SMIL 文件，并根据文件中设置的播放顺 序和位置等属性，将这些文件集成到同一窗口播放。SMIL 已经渐渐成为网络多 媒体的国际通用标准语言。 目前支持 SMIL 1.0 的播放器有 RealPlayer 8.0、QuickTime 4.1、SOJA；支持 SMIL 2.0 的播放器仅有 GriNS 2.0。网络浏览器不支持 SMIL 语言，但只要安装了 相应的插件，例如，RealPlayer 8.0 和 QuickTime 4.1 的 Plug–in，也同样可以播放 SMIL 文件。Microsoft 公司最新发布的 Internet Explorer 5.5 支持 XHTML 和 SMIL 标准。与 HTML 语言一样，SMIL 语言也有可视化，即所见即所得的编辑软件， 使用这些软件编写 SMIL 文件不用死记 SMIL 的标记符号。 目前，RealSlideShow 2.0 支持 SMIL 1.0，GriNS 编辑工具支持 SMIL 2.0。

4.3.1 SMIL 语言的主要特点 SMIL 基于 XML 语法，是一种标记文本语言，包含了 URL 资源管理，基 于 CSS 的页面编排控制，HTML 超媒体链接。采用 SMIL 可以方便地描述各种媒 体之间的时间同步关系和空间编排关系。SMIL 作为 WWW 上的一种多媒体同步 控制方案支持多种常用的多媒体信息格式和流格式。 SMIL 文件只是将各种媒体文件关联起来，而并没有将它们融为一体。当想 要重新组合生成新的多媒体课件时，只需重新编辑 SMIL 文件而无须对媒体文件 做任何修改，采用这种方式可以极大程度地提高媒体素材的重用性。 由于 SMIL 为每个关联的媒体文件都列出一个独立的 URL 地址，在制作多 媒体课件时，可以使用存放在网络中任何一台服务器上的媒体文件，这有利于提 高媒体文件的分布性。 SMIL 在概念上采用了全局时间轴和相对时间结合的时间轴模型。SMIL 中 的多媒体对象在时间轴上有两种关系：并行和串行。在并行模式下，可以指定同 步控制方式和同步参考点。指定同步控制包括 hard 和 soft 两类，hard 表明 SMIL 对于并行对象采用公用时钟，确保对象具有同样的时间长度，当对象时间长度不 一致时，SMIL 采取强制保证；soft 表明并行对象采用各自的时钟。串行模式采用 相对前趋对象的相对时间。 当多媒体课件中含有多个同时播放的可视媒体对象时，例如，播放一段视 频，需要同时显示 RealText 制作的相关文字说明以及 RealPix 制作的相关图片， 运用 SMIL 可以精确安排整个窗口的播放布局，使得各媒体相得益彰，学习者一 目了然，充分体现网络多媒体的丰富效果。 运用 SMIL 可以为不同的传输带宽列出不同的媒体文件。WWW 的带宽是

１３９

140 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

多媒体信息发布的主要考虑问题，特别是同步多媒体信息发布。SMIL 提供了以 往方案不具备的多速率选择功能，制作者和用户都可以对同步媒体内容进行速率 选择。制作者在编写 SMIL 文件时可以利用 Switch 实现这种功能。SMIL 播放器 根据与 SMIL 服务器之间的连接带宽选择载入相应的文件来播放。SMIL 提供的 这种选择功能不仅仅局限于带宽，而且可用于语言版本、屏幕分辨率和显示色彩 深度。 运用 SMIL 可以使用户端的播放器选择播放不同语言的同一媒体内容。例 如，制作一段有不同语言声音的视频文件。先制作没有声音的视频文件，再分别 制作不同语言的声音文件，在 SMIL 文件中设置视频和声音文件的播放匹配以及 声音文件的播放条件，在网页中只需建立单一的和 SMIL 文件的链接。当用户点 击链接，用户端的媒体播放器如 RealPlayer 会根据用户端的系统语言选择播放相 应的声音文件。 由于 SMIL 文件是纯文本文件，使用文本编辑器可以很方便地对其进行修 改。因此可以根据用户浏览器中的风格设置，创作不同风格的 SMIL 文件，为不 同的用户提供不同风格的多媒体节目。

4.3.2 SMIL 的基本语法规则 由于 SMIL 是一种标记语言，而标记语言的语言构成主要是通过各种标记(Tag) 来表示和排列各种对象的，通常标记由符号“<”、 “>”以及其中所包含的标记元 素组成。SMIL 的语法非常简单。采用了简洁明了的语法命令，通过对各种标记、 元素、属性等的设置建立与文本、图片、声音、视频等多媒体信息的关联以及播 放的各种设置。 SMIL 的基本规则如下： 文件由头部(head)和正文(body)两部分组成。 每个标记必须构成闭路：由头标记与尾标记组成闭路，或单个标记以“/” 结束，自成闭路。 SMIL 文件的基本结构如下： <smil> <head> <layout> <root－layout height="200" width="500" background－color="black"/> <region id="region1" left="2" top="2" height="160" width="200" z－index="1"/>

４．３

ＳＭＩＬ 语言及其在网络教育中的应用

<region id="region2" left="210" top="2" height="160" width="280" z－index="0"/> </layout> </head> <body> <seq> <video src="class.rm" region="region1" fill="remove"/> <par> <img

src="class.jpg" region="region2" fill="freeze"/>

<audio src="class.ra" begin="10s" clip－begin="2s" clip－end="30"/> </par> </seq> </body> </smil>

一个 SMIL 文件必须以<smil>开头，以</smil>结尾。所有其他的标记均包含 在这一对标记中。另外<body>和</body>标记是必须要的，而<head>和</head>标 记则是可选的，可有可无。不过，SMIL 标记没有相应的结束标记，则必须用一 个反斜线作为结束，标记的属性值，则必须用双引号括起来。例如，<audio src="class.ra"…/>中“/”表示标记结束，而“class.ra”表示了其 src 属性的值。另 外必须注意的是 SMIL 语言中的标记和属性必须要小写。 1．文件头 就像 HTML 中一样，SMIL 文档的文件头部分<head>…</head>包含那些提供 文件重要信息的元素，但是这些元素不会影响文件的最后显示。 (1) layout 元素 <head>…</head>标记对中最常用到的是 layout 元素，以指明文件使用的是什 么样的版式语言。如果浏览器不支持这个特殊的语言或用户偏爱某种语言，则可 以跳过此元素规定的语言。 (2) root－layout 元素 在 layout 元素内部使用。定义播放器主窗口的位置、尺寸、背景色等。 (3) region 元素 在 layout 元素内部使用，用来创建播放器主窗口内各播放区，描述各播放区 的物理属性，例如，指定区域的背景色，设置区域的尺寸，指定区域应该在显示 部分的什么地方，以及确定多个区域的叠加顺序等。当同时在 Real Player 中显示 多个节目素材窗口时，例如，在播放视频的同时，显示与其同步的文字说明时，

１４１

142 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

就需要为每个节目素材定义一个播放区(不在播放器窗口显示的素材，如声音，不 需要定义播放区)。而当多个播放区相互重叠并同时使用时，用 z－index 属性指定 重叠播放区的前后位置，数值大的区域覆盖数值小的区域。 2．正文 在文件的头部，一旦用元素定义了显示区域，就可以用正文描述文件的实际 部分了，正文被描述在<body>…</body>中，它包含了所有那些实际显示在 SMIL 浏览器中的元素，任何给定的 SMIL 文件只能有一个正文，而且正文必须出现在 文件头的后面。 (1) seq 元素 <seq>…</seq>标记对描述的是必须按顺序播放的媒体素材。如果节目中所有 的素材全部按排列顺序播放，则可以不使用<seq>标记，只需简单地将素材段按播 放顺序排列即可。 (2) par 元素 <par>…</par>标记对描述了元素的集合，这个集合里的元素必须同时播放。 而不是按顺序播放。<par>标记通常与<seq>标记一同使用，将各种素材按播放顺 序组成一个完整的节目。还可以通过属性 repeat 对节目的重复播放次数进行设置， 通过属性 npt、begin、end、dur、clip－begin 及 clip－end 等对素材播放时间长短及 何时开始播放进行设置。 (3) 多媒体对象元素 SMIL 支持的多媒体对象包括以下元素。 animation：动画片段，例如，在 ReadFlash 中使用的 Shockwave Flash 文 件.swf。 audio：音频片段，例如，RealAudio(.ra)。 img：JPEG(.jpg)或 GIF 图片(.gif)。 ref：RealPix 文件(.rp)。 text：静态文本(.txt)。 textstream：流式文本，Real Text clips(.rt)。 Video：连续的视频片段 RealVideo(.rm)。 连接到 RealServer 片段的 URL。 例 如 ， <audio src=rtsp://realserver.company.com:554/audio/first.rm/> ， 其 中 “rtsp://”相对于 Web 页面的 http 协议； “realserver.company.com”为 RealServer 服务器的域名，也可以用它的 IP 地址； “554”是 ReaServer 为 RTSP 协议设定的 连接端口，可以改变； “/audio/”是片段所在的目录， “first.rm”是片段的文件名。 属性 region 规定媒体在头中定义的哪个播放区域中播放，属性 fill 定义节目

４．３

ＳＭＩＬ 语言及其在网络教育中的应用

播放完后所处的状态，其值有 remove 和 freeze。

4.3.3 SMIL 在网络教育中的应用 多媒体课件以其形象的声、文、图信息和方便的交互性，在教育领域得到了 广泛的应用。目前基于网络的课件多是以文本为主的页面形式的课件，虽然用 Macromedia 公司的 Shockwave 和 Flash 方案可以在 WWW 上实现多媒体效果，但 对带宽的要求较高，并且用创作工具实现的课件的信息重用性很低。而 SMIL 能 将各种媒体集成为流式媒体，便于在网上传输，并且在最终生成的课件中，并不 将这些媒体封闭，相反是采用 URL 的方式来指定素材，使信息的重用性很高， 而且 SMIL 考虑到带宽、客户环境的差异性，特别是针对 WWW 提出了开放的时 间同步模型。所以利用 SMIL 和现有 WWW 的技术结合是在 Internet 上进行多媒 体课件开发的一种新的手段。 利用 SMIL 制作用于 Internet 的多媒体课件和利用多媒体创作工具开发的课 件有相似之处，例如，媒体的数字化采集、压缩编码、根据脚本进行集成等步骤， 但也存在明显的差别，表 4－4 列出了采用 SMIL 技术和多媒体创作工具制作多媒 体课件的特性差异。 表 4－4 特

性

多媒体课件制作方案的对比

现有的多媒体课件

集成方式 所有集成工具利用多媒体创作工具 素材的 使

用

基于 SMIL 的多媒体课件 利用 SMIL 的标记文本语言形式表示素 材的内容和关系

集成前进行针对应用的加工，形成封闭 运用时集成较原始的素材，素材的关系 的结果 通过 SMIL 描述，开放可见

由集成工具负责，有些缺乏同步机制， SMIL 采 用 时 间 轴 同 步 模 型 实 现 在 同步控制 需要预制成录像或动画来确保内容同 WWW 上视频音频等各种媒体的同步 步，以及视觉和听觉同步 存储形式 集中在本地或 LAN 文件服务器上 播

放

重用性

集成工具的播放器或直接播放

分布于 Internet/Intranet 上的 WWW 服务 器上(包括本地) 通过 Web Browser 和 SMIL 播放器

原始素材的特定加工较多，重用性较低 原始素材的特定加工较少，重用性较高 可以实现多带宽的版本

其他特点

课件数据量较大 多媒体表现效果丰富

可以实现多语言的版本 素材分布化，资源非常丰富 支持远程创作和维护

下面以上海电视大学的一个教学实例的实现过程为例，说明用 SMIL 如何将 各种媒体集成在一个课件中，能达到怎样的教学效果。

１４３

144 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

1．课件模型的教学设计 教学设计：课程名称显示→课堂授课视频，开放教学的教学模式→本课主要 内容→教学模式(文字)→教学模式(示意图)。 课件所用素材： 课程名称 PPT 图片(素材 Image1) 欢迎访问文字(素材 Welcome) 开始音乐：7 s(素材 Music) 背景图片：(素材 background) 课堂教学视频：40 s(素材 Video) 本堂课主要内容 PPT 图片(素材 Image2) 教学模式介绍文字(素材 Content) 教学模式示意图 PPT 图片(素材 Image3) 时间流程图：教学设计中有并行显示的要求，因此需要两个显示区域，声 音素材不需要显示区域。图 4－22 显示了各素材在统一的时间坐标下的同步关系。 2．Web 页面的实现 在页面技术层面上，主要解决如何嵌入 RealPlayer 播放器窗口及控制播放过 程。播放器窗口嵌入页面后，便于和页面上的其他信息及控制点配合，形成整体 的显示、运行效果。本例的页面除了播放窗口、控制面板外，还设置了 4 个控制 点：Control Pattern1 和 Control Pattern2，可改变控制面板的形式，Course1 和 Course2 则选择课程。页面显示时自动播放用户定义的初始屏幕，否则视频播放 窗口中将显示 Rea1Play 的初始屏幕。 0s

7s

12s

37s

44s

Background Music Imagel Welcome Video Image2 Content Image3 区域一

图 4－22

区域二

无区域

课件的时间流程图

IE 浏览器页面上播放器对象的嵌入用<object>标记实现，参数 CLASSID 的值 必须是与 Real Player 对应的 ID 编码。每个对象可以是 Real Player 播放器的一个 部件，用参数 CONTROLS 表示；多个对象需要关联控制时，用 CONSOLE 参数

４．３

ＳＭＩＬ 语言及其在网络教育中的应用

实现关联。表 4－5 仅给出部分部件及其参数值。 表 4－5

Real Player 播放器部分部件及参数值 CONTROLS 参数值

播放器部件

标准宽度

标准高度

播放窗口

ImageWindow

176

132

完整的控制面板

All

375

100

控制条

ControlPanel

350

36

播放按钮

PlayOnlyButton

26

26

暂停按钮

PauseButton

26

26

停止按钮

StopButton

26

26

播放/暂停按钮

PlayButton

44

26

Netscape 测览器页面上的播放器对象嵌入则用<Embed>标记实现。语句 如下： <html><head><title>try SMIL</title> <SCRIPT language=JavaScript> function changel ( ) {window.RealPlay2.CONTROLS="Contro1Panel";window.RealPlay2.height="35";} function change2() {window. Rea1Play2.CONTROLS＝"ALL";window.Rea1Play2.height="100";} function course(SourceURL) {document.RealPlay.Setsource(SourceURL); document.RealPlay.DoPlay( );} </SCRIPT> </head> <body><center> <table width=460 boder=5><tr><td> <OBJECT ID= "RealPlay" CLASSID="CLSID： CFCDAA03 － 8BE4 － 11cf － B84B － 0020AFBBCCFA" Width=450 height=200> < PARAM NAME ="CONTROLS" VALUE = "Imagewidow"> < PARAM NAME="SRC" VALUE="stvu.rp"> < PARAM NAME="CENTER" VALUE="true"> < PARAM NAME= ="CONSOLE" VALUE="master"> </OBJECT> <EMBED SRC="stvu.rp" type="audio/x－ pn –realaudio－ plug in" CONSOLE="master"

１４５

146 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用 CONTROLS="imagewindow" HEIGHT=450 WIDTH=200 CENTER="true"> </OBJECT> </td></tr></table><br><br> <OBJECT ID="RealPlay2"CLASSID="CLSID： CFCDAA03－8BE4－11cf－B84B－0020AFBBCCFA" Width=375 height=100> <PARAM NAME="CONTROLS" VALUE="ALL"> <PARAM NAME="CONSOLE" VALUE="master"> </OBJECT> <EMBED type="audio/x－ pn –realaudio－ plug in" CONSOLE="master" CONTROLS="ALL" HEIGHT=375 WIDTH=100> <br><br> <a href=# 123 onclick=change1( )> Control Pattern1</a> &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;<a href= # 123 onclick=change2( )>Control Pattern2</a> &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; <a href=#123 onclick=course("http://…:8080/ramgen/courses/ class1.smi")>Course1</a> <a href=#123 onclick=course("http://…:8080/ramgen/courses/ class2.smi")>Course2</a> </center> <SCRIPT language=JavaScript> document. RealPlay. Doplay( ); </SCRIPT> </body></html>

用 Java Script 实现对各 Real Player 对象的控制。可通过调用对象的方法来实 现控制，也可直接向对象的部分属性进行赋值。例如，本例中调用方法 DoPlay 启动播放，用属性赋值改变控制面板的形式，常用的 Real Player 方法如下： Setsource(SRC－FileName)设置 SRC 参数值，即设置播放文件的 URL。 SetTitle(Title－String)设置播放文件的标题。 DoPlay()播放 SRC 参数指向的文件。 DoPause()暂停当前播放的文件。 DoStop()停止当前播放的文件。 GetPlaystate()返回当前 ReaPlayer 播放器工作状态。 GetConsole()返回 Console 参数的值。

４．３

ＳＭＩＬ 语言及其在网络教育中的应用

3．SMIL 的设计和实现 实现 SMIL 的设计程序如下： <smil> <head> <meta name="Title" content＝"Welcome to Rea1Player!"/> <meta name="Copyright" content="(c) 1998,Rea1Networks,Inc."/> <layout> <root－layout height="200" width＝"450" background－color="black"/> <region id＝"region.1b" left＝"0" top＝"0" height="200" width="200" fit="fill" z－index="l"/> <region id＝"region.1v" left＝"4" top＝"30" height="140" width="192" z－index="2"/> <region id＝"region.2t" left＝"200" top＝"0" height="200" width="250" fit="fill"/> <region id＝"region.2p" left＝"225" top＝"25" height="150" width="200"/> </layout> </head> <body> <par> <img id＝"background" src="bg1.jpg" region="region.1b" dur="44s" fill="freeze"/> <img id＝"picl" src="pic1.jpg" region="region.1v " dur="7s" fill="remove"/> <aundo id="stvuaudio" src="stvu.rm" region="region.1v" dur="7s" fill="remove"/> <textstream id="welcome" src="welcome.rt" region="region.2t" dur ="7s" fill="remove"/> <video id="video" src="0324.rm" begin="7s" region=" region.1v" dur ="37s" fill="freeze"/> <animation id="pic2" src="class1.rp" region="region.2p" begin ="7s" dur="5s" fill="remove"/> <textstream id＝"contentl" src＝"contentl.rt" begin="12s" region ="region.2t" dur="20s" fill="remove"/> <img id＝"pic3" src="pic3.jpg" region="region.2p" begin="32s" dur ="12s" fill="remove"/> </par> </body>

１４７

148 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用 </smil>

头部定义了播放窗口及窗口内的区域划分。<root－layout>定义播放器主窗口。 应与 HTML 文件<object>中的定义相同；<region>标签定义各区域的 ID、位置及 尺寸。 当区域互相重叠时可设置参数 Z–index，以确定互相覆盖的顺序。Z–index 是 Z 方向上的坐标。可取<0、0 和>0 的数值，数值大的区域覆盖数值小的区域。 参数 fit 决定显示内容随区域尺寸变化的方式，可取值为 Fill、Meet、Slice、 Hidden，默认为 Hidden 方式，即从区域左上角开始显示，如果内容比区域小，则 空域部分显示背景色；如果内容比区域大，则切除区域外部分。 本例根据教学设计的要求，将播放窗口划分为左右两个显示区域，但是根据 实际素材的尺寸，在 smil 文件中实际定义了 4 个区域。region.1b 和 region.1v 是 重叠的，region.1v 显示左区中的图像和视频，由于素材尺寸小于左区，并且要求 显示在左区中央。region.1b 显示背景图案，应该覆盖整个左区。播放过程中， region.1v 和 region.1b 有重叠使用的时间，所以用 Z– index 确定覆盖关系。 region.2t 显示右区中的流式文字，region.2p 显示右区中的图像，虽然两个区域在位

150

250 200

140

200 192

200

置上重叠，但在时间上没有重叠使用，故可以不设定 Z– index。如图 4－23 所示。

450

图 4－23

各显示区域的空间分布

正文部分定义各素材的播放方式、时间顺序及逻辑关系等。多个素材集成时 的基本组织模式有两种：顺序(seq)和并行(par)。本例中采用并行方式组织全部素 材，但指定各素材的开始播放时间，以实现各素材在时间流程图中的播放要求。 参数 dur 指定播放时间长度，如不指明则将该素材的内容全部播放完。对每 个素材写明实际播放时间，使时间关系更清晰。也可用<par>和<seq>嵌套的方法 实现本例的时间流程。程序语句如下： <par> <img id＝"background" src="bg1.jpg" region="region.1b" dur="44s" fill

４．４

虚拟现实技术及其在教育中的应用

="freeze"/> <seq> <par> <img id＝"pic1" src="pic1.jpg" region="region.1v" dur="7s" fill ="remove"/> <aundo id="stvuaudio" src="stvu.rm" region="region.1v" clip－begin ="18s" clip－end="25s" fill="remove"/> </par> <video id="video" src="0324.rm" region="region.1v" clip－begin="3s" clip－end="40s" fill="freeze"/> </seq> <seq> <textstream id="welcome" src="welcome.rt" region="region.2t" dur ="7s" fill="remove"/> <ref id="pic2" src="class.rp" region="region.2p" dur="5s" fill= "remove"/> <textstream id＝"contentl" src＝"contentl.rt" region="region.2t" dur ="25s" fill="remove"/> <img id＝"pic3" src="pic3.jpg" region="region.2p" dur="7s" fill ="remove"/> </seq> </par>

本例除了流式音频、视频外，还使用了流式文本和流式图像。 SMIL 文件的发布在第 4.2.2 节 RealSystem 中的流媒体发布中已做了叙述。

4.4

虚拟现实技术及其在教育中的应用

4.4.1 虚拟现实技术的概念和分类 虚拟现实(Virtual Reality，简称 VR)是 20 世纪 90 年代以来兴起的一种新型信 息技术。虚拟现实的概念由美国 VPL 公司的创始人之一 Jaron Lanier 在 20 世纪

１４９

150 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

80 年代初正式提出来。钱学森建议把 VR 技术叫做“灵境技术” ，由它构成的信 息处理环境称作“灵境” 。VR 技术可以看作一种更高级的多媒体技术。虚拟现实 技术是一种有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人– 机交互技术。 虚拟现实系统通过头盔式的三维立体显示器、数据手套及立体声耳机等传感辅助 设施使人能完全沉浸在计算机创造的三维图形世界里，人们通过这些设施以自然 的技能(如头的转动、身体的运动、眼动等)向计算机输入各种动作信息，并且通 过视觉、听觉、触觉及嗅觉设施使人们得到三维的视觉、听觉、触觉及嗅觉等感 觉的世界。随着人们不同的动作，这些感觉也随之改变。实际上，虚拟现实技术 不仅是那些带着头盔和手套的技术，而且还包括一切与之相关的具有自然模拟、 逼真体验的技术和方法，例如， “基于实景图像构造虚拟空间”的方法。虚拟现实 技术的最重要目标就是真实的体验和方便自然的人– 机交互。它是人工智能、计算 机图形学、人机接口技术、多媒体技术、网络技术、并行计算技术等多种技术的 集成。目前已在科学可视化、飞机模拟、医学、遥感与遥控、CAD/CAM、教育、 交互式娱乐、电子商务等领域获得广泛的应用。而且随着虚拟现实技术的不断发 展，必将展示出更加广阔的应用前景。 1．虚拟现实的基本特性 虚拟现实的基本特性可以用 3 个“I”来描述如下。 (1) 沉浸性(Immersion) 人能沉浸到计算机系统创建的环境中，人由观察者变为全身心的投入者，成 为虚拟现实系统的一部分，虚拟场景可随着人的视点作全方位的运动。 (2) 交互性(Interaction) 人能通过键盘、鼠标以及各种传感器与多维化信息的环境发生交互，人如同 在真实的环境中与虚拟环境中的对象发生交互关系。为了达到这个目标，高速计 算和处理必不可少。 (3) 想像性(Imagination) 人可从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性上认识，进而使人能深 化概念，产生新意和想像，主动地寻求探索接收信息，而不是被动地接收，因此 能发挥创造性。作为虚拟世界的创造者，想像力已经成为虚拟现实系统设计中的 最关键问题之一。 2．虚拟现实系统的种类 一个能够真正意义上实现虚拟现实的系统应当具有 3 个基本要素：能够给用 户以三维立体的虚拟境界；应当给使用者以第一人称的感觉，并有实时任意活动 的自由；用户能够通过一些控制装置实时地操纵和改变用户所进入的虚拟 境界。

４．４

虚拟现实技术及其在教育中的应用

虚拟现实系统分为 3 类。 (1) 临境虚拟现实系统 它是利用头盔显示器把用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，产生一种身 在虚拟环境中的错觉。一个典型的临境虚拟现实系统由头盔式立体显示器、数据 手套和计算机构成。这里，显示器是宽视场立体显示器，一般是头盔式的，能随 用户移动，通常与头部跟踪器连在一起，显示计算机生成的虚拟场景。跟踪器跟 踪用户动作和位置，通常与头盔式显示器和数据手套连在一起。计算机系统通常 由超级图形工作站、巨型机或分布式计算机系统组成，计算当前的状态，绘制场 景，处理各种输入/输出。 (2) 桌面虚拟现实系统 该系统采用标准的 CRT 显示器和立体显示作为输出设备，通过个人多媒体计 算机，利用软件编程的方法在输出设备上输出逼真的，具有上述 3 个基本要素的 场景的系统，用户通过键盘、鼠标与虚拟场景交互。三维虚拟场景通常利用虚拟 现实建模语言 VRML(Virtual Reality Modeling Language)实现。最近一些学者又提 出一种“基于实景图像构造虚拟空间”方法，其基本原理是利用照相机采集的离 散图像及摄像机采集的连续视频作为基础数据，然后经过图像处理转化成全景图 像并对其进行空间关联，从而建立虚拟场景，这种方法避开了复杂的场景绘制和 建模，可以实现包含大量细节的真实环境，这种系统被称为全景视频系统，它在 三维视频游戏中被大量应用。它可以方便地创建空间场景，实现三维浏览功能， 例如，在图书馆、博物馆、学校、教室中漫游，创设虚拟情景等。随着计算机性 能的提高，价格的下降，桌面虚拟现实系统将会更多地用于网络教学中。 (3) 分布式虚拟现实系统 也称多人共享的网络虚拟现实，他是在桌面虚拟现实基础上将不同的用户结 合在一起，通过网络共享同一虚拟空间，它使地理上分散的用户在同一时间里进 行交流与合作，共同完成某一项工作。最早开始对多用户环境进行试验的有 Living World 小组。这个小组包括 Sony 在美国的计算机科学实验室图像工作组以及两个 因此而后来居上的公司 Blaxxun Interactive 和 Parallel Graphics International。

4.4.2 虚拟现实建模语言 VRML 随着虚拟现实、计算机图形学和网络技术的不断发展，三维空间被引进 Internet，把 Web 从以页面为中心的模式转换为交互、三维、动态逼真的网上世界， 形成了第二代 Web 技术，第二代 WWW 是将 VRML、HTML、Java、多媒体和数 据库技术结合起来形成的一种全新的三维超媒体的 Internet，其核心就是 VRML。

１５１

152 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

依靠第二代 Web 技术，凡是在真实世界中所有的活动，都可以在 Internet 上再现。 VRML 正是第二代 WWW 得以实现的重要工具，它已成为 Internet 上分布式多媒 体和共享虚拟世界的具有普遍性的开发标准，被称为继 HTML 之后崛起的第二代 WWW 语言标准。目前采用 VRML 技术取得成功的案例已经很多，例如，探路者 到达火星后的信息就是利用 VRML 在 Internet 上即时发布的，网络用户可以以三 维方式随探路者探索火星。 1995 年 8 月在美国成立了 VRML 结构组织(VAG)，负责为网络的三维功能建 立标准，同年 9 月产生了 VRML 1.0 版，它是建立在 SGI 公司的 Open Inventor 文 件格式基础上的，VRML1.0 可以创建静态的 3D 景物，但没有声音和动画，你可 以在它们之间移动，但不允许用户使用交互功能来浏览三维世界。它只有一个可 以探索的静态世界。 1996 年发布 VRML 2.0 版本，它在 VRML1.0 的基础上进行了很大的补充和 完善。比 VRML 1.0 增加了近 30 个节点，增强了静态世界，使 3D 场景更加逼真， 并增加了交互性、动画功能、声音功能、编程功能、原形定义功能等。使网上的 三维世界动起来。 1997 年 12 月 VRML 作为国际标准正式发布，1998 年 1 月正式获得国际标准 化组织 ISO 批准，简称 VRML 97。VRML 97 只是在 VRML 2.0 基础上进行了少 量的修正。但这意味着 VRML 已经成为虚拟现实行业的国际标准。 1999 年底，VRML 的又一种编码方案 X3D 草案发布。X3D 整合正在发展的 XML、Java、流技术等先进技术，包括了更强大、更高效的 3D 计算能力、渲染 质量和传输速度，以及对数据流强有力的控制，多种多样的交互形式。 2000 年 6 月世界 Web 3D 协会发布了 VRML 2000 国际标准(草案)，2000 年 9 月又发布了 VRML 2000 国际标准(草案修订版)。预计在不久的将来将正式发表 X3D 标准，及相关 3D 浏览器。由此，虚拟现实技术进入了一个崭新的发展时代。 1．VRML 2.0 特点 VRML 是一种面向对象的三维造型描述性语言，用于 Internet 上创建虚拟的 三维空间。它把一个虚拟世界看成一个场景(Scenes)，场景中包含的一切都看作对 象，例如，三维几何体、MIDI 数据、JPEG 图像等，这些对象被称为节点(Nodes)， 对于对象的描述文件将构成以 WRL 为扩展名的 VRML 文件。VRML 具有以下特 性。 (1) 分布性 VRML 可以通过其他的 VRML 或 Web 主页使分布在各处的资源连接起来。 (2) 交互性 VRML 提供了丰富的接口用于接收操作输入和与浏览器通信。

４．４

虚拟现实技术及其在教育中的应用

(3) 超媒体集成 VRML 可以支持包括 3D 声音以及各种音频(WAV、MIDI)动画等多媒体格式， 还可以内嵌用 Java 等语言编写的程序代码。 (4) 平台无关性 VRML 编写的文件可在任何平台上运行，它的显示效果仅与 VRML 浏览器 解释程度有关。 (5) 结构化 VRML 的元素具有良好的界面和描述简单的语法。 (6) 可重组性 VRML 中通过定义相关的机制(如原型机制等)，使得用 VRML 生成的模型可 被重复使用。 (7) 易扩展性 VEML 不仅可以让开发者定义自己的节点类型，还为 Java Script、Java 等语 言提供了调用的接口。 (8) 标准化 VRML 中引入的元素都符合或支持已有标准。 (9) 网络化 VRML 是面向网络的，并随网络发展而发展。VRML 采用了“可执行代码技 术”实现在 Internet 上的三维场景传输，也就是说 VRML 传输的是描述三维世界 的指令代码，而不是渲染后的场景，渲染场景等工作放在本地机上进行，因而大 大节省了网络带宽，同时充分发挥了客户机端强大的处理能力。 2．虚拟现实技术的实现 虚拟现实技术的实现，涉及三大技术：建模技术、显示技术、三维场景中的 交互技术。 (1) 建模技术 ① 体元建模技术 建模技术从线框模型、面元模型(曲面、实体以及混合建模)经历了一个迅速 发展的过程。由于体元建模技术能够支持产品的快速成形、体元分析、动态仿真 等应用，特别是体元模型技术允许人们能够沉浸到仿真建模的环境中，而不是像 通常的 CAD 系统里人只能从外部去观察建模结果。因此体元模型的应用基本上 能够满足虚拟现实技术的 3I 即沉浸、交互、想象的要求。建模方法如下： ② 直接编写 VRML 语言创建 因为 VRML 的文件格式是一般文本文件，所以使用任何纯文本编辑器都可以 编辑 VRML 文件。当然可以用 VRML 编辑器来编辑，Parrallel Graphics 公司开发

１５３

154 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

的 VrmlPad 就是 VRML 编辑器，可从 http://www.parallelgraphics.com 下载。 ③ 利用 3D 图形环境建模，然后转化成 VRML 文件输出 3DS MAX 是当今世界流行最广的三维动画造型软件，它可以较好地把三维 模型和动画输出成 VRML 格式。此外，Maya、LightScape、CorelDREAM 3D 等 软件都可以在它们的图形环境下直接输出 WRL 文件，并且支持 VRML 2.0。 Blaxxun 公司已推出 3DS MAX 的插件，可以直接把 3DS MAX 中的 NURBS 模型 倒出成 VRML 中的 NURBS 模型。NURBS 作为一种专门为计算机 3D 建模而建 立的曲面物体造型方法，已经成为曲面设计与制造的工业标准。NURBS 的意思 是非均匀有理 B 样条，是一种在一个 3D 的模型空间中，用曲线和曲面表示轮廓 和形状的方法，曲线和曲面用数学方法进行构造。有了这种专业的 3D 工具，模 型的制作已不再是什么难事了。 这种方式生成的 3D 场景，模型逼真而细致，但都有一个共同的缺点，由于 不是为 VRML 所设计，所以生成的 VRML 往往数据量庞大，不利于在互联网上 的应用。 ④ 用 VRML 创作工具创建 虚拟现实本身需要的只是艺术的三维造型和天马行空的创意，但由于现今计 算机软件在这方面技术支持的缺乏，使得虚拟现实的制作不得不面对枯燥的 VRML 编写，要把那些数字和三维空间的模型联系起来是一件很困难的事。不过， 目前已有一些所见即所得的 VRML 创作工具，这些工具在生成 VRML 文件的过 程中有专门的优化，不至于产生冗余，因而文件大小相对 3D 环境生成的小，而 且这些工具侧重于 3D 场景的组织，而不是建模，所以工具的规模比较小。但使 用这种方法开发出来的 3D 模型的逼真程度和细致程度，远不如 3D 图形环境所生 成的专业，并且目前的功能相对还是比较有限。 比较常见的 VRML 创作工具是 Parallel Graphics 的 Internet Space Builder 3.0。 它定位在建筑的 VRML 制作，做到了真正的所见即所得，同时还配有 IE 和 Netscape 的 VRML 浏览器插件。Meta Creations 公司也推出它的虚拟现实产品 Canoma，它提出完整的三维建模、投影场景创建、动画、着色、特效解决方案。 面向专业三维设计者 Canoma 的开放体系允许用户通过外挂插件自定义包来实现 无限自由的创造。并且通过简单轻松的工作流程、故事板、输出成为 MetaStream(一 种开放的文件格式， 允许用户在 Internet 上流式传送 3D)。此外， 还有 SGI 的 Cosmo Create 3D，Platinum Technology 的 VR Creator 2.0，Paragraph International 公司的 Virtual Home Space Builder(VHSB)等，这些软件均具有良好的可视环境，通过鼠 标点击即可完成虚拟环境的创建，为开发者提供了广阔的想象与发挥的空间。 ⑤ 基于实景图像的建模技术

４．４

虚拟现实技术及其在教育中的应用

基于实景图像构造虚拟空间是利用照相机或摄像机拍摄的图像或视频作为 原始数据，然后经过图像处理转化为全景图像并对其进行空间关联，从而建立虚 拟场景，使用者可以进行 360°漫游。QuickTime VR 系统首先提出了基于实景图 像实现虚拟景观漫游的技术途径。该方法采用实时图像处理来生成三维透视观察 效果，用方向不受约束的图像(包括环绕 360°漫游所需的信息)代替了电影片段， 用实时图像处理代替了电影播放器。Meta Creations 公司的 Canoma 也可以根据所 提供的照片生成三维模型。 基于实景图像的建模技术显然只能是对现实世界模型数据的一个采集，并不 能给设计者一个自由想象发挥的空间。但它具有广泛的应用前景，尤其适用于那 些难于用 CAD 方法建立真实感模型的自然环境，以及需要真实重现环境原有风 貌的应用，例如，建筑展示、飞行模拟、交互式游戏、医疗模拟、虚拟购物、虚 拟博物馆和艺术陈列馆等虚拟现实的应用领域。 (2) 显示技术(VRML 浏览器) VRML 语言是一种解释执行语言，支持 VRML 的浏览器也就是 VRML 的解 释器。VRML 浏览器用来显示场景图中的声音和造型。它是独立运行的应用程序， 又是传统的虚拟现实中同样也使用的实时 3D 着色引擎，这使得 VRML 应用从三 维建模和动画应用中分离出来。在三维建模和动画应用中可以预先对前方场景进 行着色，但是没有选择方向的自由；VRML 提供了 6+1 度的自由，可以沿着三个 方向移动，也可以沿着三个方位旋转，同时还可以建立与其他 3D 空间的超链接。 要浏览 VRML，首先必须拥有可以上网的计算机，除了安装 IE 或 Navigator 浏览器外，还要安装一个可以让浏览器具备浏览 VRML 功能的外挂程序(插件)， 这样就可以通过一般的浏览器浏览 VRML 创建的虚拟现实。 浏览器插件有很多种，不同插件的显示效果也不尽相同。一些常用的浏览器 插件是 Blaxxun Interactive 公司的 Blaxxun Contact，出自 Silicon Graphic(SGI)现属 CA 公 司 的 Cosmo Player ， Parallel Graphics 公 司 的 Cortona( 可 从 http://www.parallelgraphics.com 下载)，Microsoft VRML 2.0 VIewer、Sony 公司的 Community Place 等。其中 Blaxxun Contact 已经取代 Cosmo 成为 VRML 领域的领 导者，它的最新版本在各项性能指标上都十分出众，如全面支持 VRML 97、最先 支持 NURBS、支持多人共享、渲染速度名列第一。但它的惟一缺点是控制面板 太难控制，浏览模式的切换十分不便，这可能是由于 Contact 设计的主要目的是 网络 3D 聊天的缘故。Cosmo Player 曾经是最好的 VRML 浏览器，在速度、质量、 兼容性等方面曾遥遥领先，但该公司被一再转手，研究人员流失殆尽，原先的各 种优势不复存在。但它的控制面板至今仍是最好、最科学的，它的兼容性和质量 至今仍是一流的，但速度和扩展能力已远远落在 Blaxxun Contact 和 Cortona 之后。

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156 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

Cortona 除了很好地支持 VRML 97、NURBS 外，还支持多种自己规格的扩展功能， 如键盘输入、拖放控制、Flash 等，它的安装文件仅有 1.8 MB，是各种 VRML 浏 览器最小的。不过它的兼容性稍差，主要应用环境是 Windows 平台和 IE 浏览器； Microsoft VRML 2.0 Viewer 是一个与 Windows 捆绑在一起的 VRML 浏览器。它 可以在安装 Windows 时选择一起安装，也可以在以后作为组建添加。Microsoft 还提供了独立的插件程序，所以在 VRML 浏览器中属于最为常见，也最容易获取。 但在各方面的性能都不如其他浏览器，只是支持了 VRML 基本功能，没有什么特 色。Community Place 主要应用于多用户环境，支持多个用户进入同一虚拟场所进 行访问，用户彼此可看到对方的计算机形体，甚至可相互之间进行交谈。 (3) 交互技术(虚拟社区) 网络的关键在于交互，VRML 所带来的并不仅仅是用户和场景之间的交互， 更具有划时代意义的是在交互的场景中，用户和用户的交流。可以想象，在一个 虚拟的三维场景中，一些数字化的有着真正三维身体的“人”在其间交谈工作， 现实生活中的你可以在一个虚拟的三维的“真实”世界中变成另一个真正的你， 并且可与他人“交谈”、 “接触” ，而需要的只是一个 3D 鼠标和一个话筒。这种虚 拟社区将在网络教育中发挥出更大的作用。 3．VRML 语言概述 VRML 是描述虚拟现实场景的语言，其文件后缀是.wrl 和.gz，前者是标准的 VRML 文件格式，后者为 GZIP 格式，一种专门用于 VRML 语言的压缩文件，它 通过虚拟现实浏览器内置的解压模块解压后播放。VRML 是用场景图(Scene Graph) 数据结构来建立 3D 实境，是一种代表所有 3D 世界静态特征的节点等级：几何关 系、材质、纹理、几何转换、光线、视点以及嵌套结构。VRML 定义了一系列生 成和修饰形体的对象，即节点。一个节点可以有 4 种特征：节点名(objectname)、 节点类型(objecttype)、包含的域(fields)、子节点(Children)。它的一般表示方法如 下： DEF objectname objecttype{fields children}

VRML 2.0 包含 54 种标准的节点类型，这些节点按着功能可分为以下几类。 (1) 组节点 包含一系列子节点，形成树状分支层次，并为它的子节点定义一个坐标系。 (2) 通用节点 实现对声音、灯光、三维物体、说明文字及编程的支持。 (3) 传感器节点 产生基于用户动作或者系统变化的事件。是交互性的基础。

４．４

虚拟现实技术及其在教育中的应用

(4) 几何体节点 提供对三维物体的构造能力，包含在 Shape 的 geometry 域中。 (5) 几何体属性节点 包含在几何体节点中，为构造的三维形体提供颜色、法线、坐标等参数。 (6) 外观节点 提供字形、材质、质感等表面参数。 (7) 插值节点 通过定义关键点的函数值，经分段的线性内插运算来模仿线性运动。 (8) 约束节点 提供背景、视景、浏览方式等。 简单地说，VRML 2.0 的全部功能可以分为两大部分：创建三维实体和对对 象的编程以实现交互性。VRML 2.0 可以获取像鼠标移动、使用者移动、系统事 件等信息，并能识别、处理这些信息，来控制场景的材质、质感、形状等发生变 化等功能。还可以采用像 Java 或 Java Script 等语言来编写程序，构造新的节点功 能，支持复杂的控制过程，或实现向网络通信、数据库查询等特殊功能。VRML 还可以为虚拟场景中的任意物体添加链接，这样可以直接从这个虚拟世界链接到 WWW 中一个 2D 或 3D 的页面。 下面以建立一个红色圆锥体为例说明 VRML。 #VRML V2.0 utf8 Shape{ appearance Appearance{ material Material{diffuseColor100} #表面颜色为红色(100) geometry Cone{} #形状为圆锥体 }

说明： “#VRML V2.0 utf8”是 VRML 文件的文件头，所有 2.0 版本的 VRML 文件都以这行文字开头，VRML 97 是由 VRML 2.0 版修订而成的，符合 VRML 97 规范的 VRML 文件也以这行文字开头；字母的大小写和数字的间距都是敏感的， 如 material 不同于 Material；除第一行外，凡“#”符号后的文字都是注释，将被 浏览器忽略； 括号要成双； VRML 对格式的排列是不敏感的， 例如，material Material 与 materialMaterial 是一样的。 该代码可以在任何文字处理器，例如，NotePad、WordPad 等上编写，或用 VRML 编辑器 VrmlPad 来编辑，然后保存为*.wrl 文件。再用 IE 或 Navigator(已 嵌入 VRML 浏览器插件)打开，即可看到红色圆锥体。用 VRML 上的按钮或鼠标

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158 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

操作，圆锥体会靠近或远离，倾斜或滚动，就像现实中的一样。 虚拟现实用于网络教学时，首先通过 VRML 语言编程或用三维造型软件 3D MAX 等生成复杂逼真的场景及对象，然后通过 VRML 编程语言编制复杂行为。 4．HTML 文件与 VRML 文件的锚链实现 HTML 文件格式的标准中，并不支持对 VRML 文档的嵌入，但非标准 HTML 提供<EMBED>标记，实现了 VRML 的嵌入。例如，<EMBED NAME=myvrl SRC= “ world.wrl ” HSPACE=10 HEIGHT=400 WIDTH=560 ALIGN=LEFT> 实 现 了 world.wrl 文件在 HTML 文件中的嵌入。 在 VRML 文件中实现对 HTML 文件的超链接，是应用了组节点 Anchor，只 要用户在 Anchor 的几何子节点上点击，即触发这一链接。例如： Anchor{description "Link To World.html" url "World.html" children Shape{geometry Box{ }}}

VRML 文件之间的跳转也可以由 Anchor 实现。另外，Inline 节点也可以实现 VRML 文件之间的连接，但它并不触发超链接，而是用网络上某个 VRML 程序 作为它的子节点。 5．交互性操作的实现 实现交互性操作具体位置有两处：HTML 页面的空间以及 VRML 页面的节 点。后者是单纯的在 VRML 页面上实现的用 VRML 节点控制其他 VRML 节点的 活动。 实现交互的相关节点主要有以下两个。 (1) 感应器节点 传感器的选择必须考虑相关的动作类型。如果要获得观察者的位置和可见度 的信息，可以使用 ProximitySensor 和 VisibilitySensor；要滚动、转动、拖动几何 体，可以使用 SphereSensor、CylinderSensor 和 PlaneSensor；另外，TouchSensor 可获得非常丰富的关于鼠标的信息。 (2) Script 节点 其主要作用是提供灵活的编程嵌入接口。其中 URL 域可以直接编写描述性 质的程序，也可以将程序部分分离出来，单独存放在一个文件中，然后在 URL 域指定它的资源地址。在 VRML 2.0 标准中也没有具体规定编程语言，用户可以 根据情况，选择 VRMLScript、Java Script 以及 Java。 当前，VRML 技术的应用环境还不够理想，完全支持 VRML 2.0 的浏览器不 多，浏览器 API 的不统一使得开发的代码可移植性不强，VRML 2.0 的调试器缺

４．４

虚拟现实技术及其在教育中的应用

乏，这都给 VRML 的编程带来一定的困难。目前我国网络条件还有待进一步改善， 只有迅速加强基础设施的建设，才能使虚拟现实技术在网络上真正普及应用起来。

4.4.3 虚拟现实在教育中的应用 虚拟现实技术在教育领域具有广泛的作用和影响。利用虚拟现实技术可以创 建沉浸式网络学习环境，学习者通过在具有真实情景感的学习环境的学习，获得 视觉、听觉、触觉等多方面的感知，并可与虚拟学习环境中的各部分接触、交互， 充分参与到情景中。通过这种亲身经历能加速传授知识的过程和巩固所传授的知 识。目前，虚拟现实技术特别是桌面虚拟现实技术在虚拟仿真校园、虚拟教学、 虚拟实验、分布式合作空间等方面得到广泛应用。但由于目前我国网络带宽的限 制，虚拟现实技术还不能大规模地应用于网络教育中。 1．虚拟仿真校园 众所周知，学习氛围、校园文化对人们教育具有巨大影响和作用。老师、同 学，教室、课堂、实验楼等，校园的一草一木，每一次活动无不潜移默化地影响 着每一个人，伴随着人们成长。从中得到的教益从某种程度来说，远远超出书本 所给予的。网络教育的特点，虚拟现实技术的特点，决定了可以仿真校园环境。 虚拟校园是虚拟现实技术与网络及教育最早的具体应用。 天津大学在 1996 年，在 SGI 硬件平台上，基于 VRML 国际标准，最早开发 了虚拟校园。让没有去过天津大学的人，好好领略了一下近代史上久负盛名的大 学。随着网络时代的来临，网络教育迅猛发展，尤其是，宽带技术大规模应用的 今天，国内一些高校已经开始逐步推广、使用虚拟校园模式。先后有浙江大学、 上海交通大学、北京大学、西南交通大学等著名高校，采用虚拟现实技术建设了 虚拟校园。图 4－24 示出了西南交通大学虚拟校园场景图。 目前，虚拟校园的实际用途还比较单一，主要以浏览功能为主。网络状况、 硬件情况也客观地阻碍着推广和普及。但是，多种灵活的浏览方式，6+1 的自由 度，崭新的形式等都是独一无二的。 随着网络教育的深入，人们已经不满足于对校园环境的浏览，基于教学、教 务、校园生活的三维可视化虚拟校园呼之欲出。人们需要一个完整的虚拟校园体 系。真实、互动、情节化的特点是虚拟现实技术独特的魅力所在，新技术必将引 起教育方式的革命，让我们感受到全方位的教育。

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160 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

图 4－24

西南交通大学虚拟校园

中央广播电视大学远程教育学院，投入较大的人力和物力，采用基于 Internet 的类似游戏图形引擎。在此基础上，将网络学院具体的实际功能整合在图形引擎 中，突破了目前大多虚拟现实技术的应用仅仅停留在校园一般性浏览的应用上， 并作为基础平台进行大规模应用，效果非常好。他们以学员为中心，构想了一些 人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台，在国内甚至在国际上也 属罕见。他们大胆的实际应用，将开创一个崭新的里程，让人们感受到全方位的 教学、校园文化，这正是我们所需要的真正的教育。 2．虚拟教学 虚拟现实技术为学习者提供了丰富的学习资源以及选择学习材料和学习方 式的机会。利用虚拟现实技术可让学生学习一些实际中具有时间性、可变形、距 离性、抽象性且用别的方法很难观察和验证的各种事物。例如，在教授各种自然 现象的形成和发展方面的学习内容时，大多数的自然现象都具有时间性，或者是 转瞬即逝，或者是非常漫长，学生很难观察到。此时利用虚拟现实技术就可以使 学生在一堂课的时间里非常逼真地观察到自然界在几十年里所发生的变化而不是 利用图示或放录像等一般的教学方法来向学生展示。又如物理、化学和数学等科 目中的各种概念、定义以及物质的原子、分子结构与化学反应都是很抽象的，在 传统的教学中只能依靠教师的口头讲述来向学生传授，而利用虚拟现实技术，在 课堂上，教师可以陪同学生一起经历虚拟环境，观察一些关键性问题，还能让学 生自己“进入其中”进行详细观察以获得第一手概念及知识，通过这种学习方式， 使那些抽象、枯燥、难懂的学习内容以生动形象的形式表示出来，大大提高学生 的理解能力和掌握能力。如 Web Molecules 以 VRML 文件提供了将近 2 000 种分 子模型，可供师生们学习研究使用。中国地质大学利用虚拟现实技术演示晶体结 构中空间格子、晶体的内部对称、最紧密堆积、硅氧骨干等较难理解的部分，直 观明了，加深了对晶体结构的了解。如图 4－25 所示。

４．４

虚拟现实技术及其在教育中的应用

虚拟现实技术提供的近似真实的环境，可使用在技能训练上，例如，医学解 剖、飞行驾驶、机车驾驶。如西南交通大学开发的 TDS– JD 机车驾驶模拟装置， 可模拟列车起动、运行、调速及停车全过程。可向司机反馈列车运行过程中重要 信息。如每节车辆的车钩力或加速度，列车管压力波传递过程等。进行特殊运行 情况下的事故处理。有完善的训练结果评价及合理的评分标准。在国内首先采用 计算机成像及 Windows 界面。可任意进行列车编组，多台机车位置可任意配置。 可选择任意线路断面，可在有场景条件下模拟操纵，也可在无场景情况下，根据 Windows 图形界面进行操纵。可任意改变机车、车辆参数进行模拟试验研究。

图 4－25

金刚石的晶体结构图

在远程教育中，能用虚拟现实技术创建虚拟学习环境，获得真实的经验和知 识。 3．虚拟实验 利用虚拟现实技术可创建物理、化学、地理等各类虚拟实验。特别是那些现 实中存在，但在课堂教学环境下很难做到，或者需要花费很大代价才能实现的实 验，例如，在一些剧毒性、危险性及化学反应比较剧烈或时间较长的反映中，运 用虚拟现实技术可以对这些现象或过程进行逼真的模拟，而不必担心会对学生造 成伤害。如美国巴尔的摩约翰霍普金斯大学化学工程系的 Michael Karweit 教授在 Web 上建立了一个虚拟实验室，可为刚开始学习科学和工程学的学生进行实验介 绍，问题解答，数据采集和科学的解释。新生有机会早点尝试做实验，就知道自 己是否真的对工程学有兴趣。在其虚拟的扩散过程实验中，可对有毒化学制品的 扩散，炙热岩石的冷却和皮肤对药品的吸收等现象进行探究。在物理虚拟实验方 面，中国科技大学和广播电视大学都各自开发了网上使用的大学物理仿真实验， 通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体， 形成了一部活的、可操作的物理实验教科书。通过仿真物理实验，学生对实验的

１６１

162 第 4 章 多媒体技术在网络教育中的应用

物理思想和方法、仪器的结构及原理的理解，可以达到实际实验难以实现的效果， 实现了培养动手能力，学习实验技能，深化物理知识的目的，同时增强了学生对 物理实验的兴趣，大大提高了物理实验教学水平。图 4－26 示出了中央电视大学大 学物理虚拟实验界面图。 4．分布式合作空间 分布式虚拟现实技术可用于教育娱乐、远程教学和项目合作，创建一共享合 作空间。在这一共享空间中，可进行多人参与的各类游戏，寓教于乐，如站点 http://www.lele8.com 是应用虚拟现实技术的娱乐站点，提供体育类游戏、动作类 游戏等内容。用于远程教学的共享空间就如同虚拟课堂，在其中，相隔千里的学 生、教师可以参与会议、讨论、交流等活动，如同在一间真正的教室中一样，从 而可减轻远程教育带来的孤单感问题。科利华已经运用此种构想，建立虚拟娱乐 网站的雏形。将群体式学习、协作式学习、竞赛式学习的模式灵活应用。已经可 以在教育的过程中，添加娱乐因素。将学习、交友、校园生活融为一体。

图 4－26

中央电视大学物理虚拟实验

尽管虚拟现实技术还处于起步阶段，但随着宽带网络的广泛使用，虚拟现实 技术功能的不断增强，虚拟现实技术必将在网络教育领域发挥更大的作用。

思考与练习 1．视频会议的种类有哪些？说明每种类型在网络教育中的应用。 2．什么是电子白板，它在网络教学中有哪些作用？ 3．简述 Real System 发布流媒体文件的方式及过程。 4．什么是智能流技术？ 5．简述 Windows Media 的播放方式。 6．试用 Real Producer 和 Media Encoder 分别对现有的视频文件进行压缩，生 成相应的流文件，然后用嵌入网页的方式播放。 7．如何用 Media ASF Indexer 实现教师讲课的音、视频流和讲课的电子教案

思考与练练 163

同屏、同步显示？ 8．使用 SMIL 如何制作流式多媒体集成课件？ 9．虚拟现实技术有哪几种建模方法？试用 VRML 编辑器 VrmlPad 或文本编 辑器制作一个红色圆锥体，并用 VRML 浏览器浏览。 10．虚拟现实技术在教育中有哪些应用？

第 5 章 网络教学策略 5.1 网络远程教学系统综述

5.1.1 传统远程教学系统 看待远程教学系统的发展，需要先了解理论学界对远程教育的发展的看法。 尼柏(Nipper. S，丹麦)和贝茨(Bates. Tony，加拿大)对远程教育发展的分类 看法建立在对信息技术发展的看法上，他们把函授看作第一代远程教育，函授 加上广播电视、录音录像和部分计算机技术看作第二代远程教育，基于具有双 向通信特征的电子通信和计算机技术基础上的远程教育看作第三代远程教育。 泰勒提出四代远程教育的划分，把前者理论中的第三代进一步划分为基于双向 电子通信技术的“远程学习”的第三代和基于计算机通信技术的“灵活学习” 的第四代。 我们把函授和主要由广播电视技术手段支持的远程教学系统看作传统远程 教学系统，而把由计算机网络技术支持的远程教学系统看作现代网络教学系统。 据此，传统远程教学系统包括了函授网、有线电视教育网、教育卫星网、广播电 视网等网络，这些网络在未经技术改造的情况下，交互功能比较匮乏。 信息与通信技术的进步，导致了远程教学系统的进步，其主要表现在于教学 的交互程度、灵活程度大大提高。传统远程教学系统和现代网络教学系统所能实 现的交互程度和灵活程度，将会影响到它们能够实现的教育类型、教学系统中所 采用的教学模式和教学策略，最终影响学习者的学习效果。 不同的网络教学形式具有不同的教学特点，表 5－1 是网络教学系统特点比较。 穆尔和凯斯利(M. G. Moore & G. Kearsley，1996)提出过一个远程教育系统模 型，如图 5－1 所示，对于传统远程教学系统和现代网络教学系统都适用。他们认 为远程教育系统包括资源、设计、发送、交互、学习环境 5 个子系统。子系统分

５．１

网络远程教学系统综述

别实现不同的功能。 表 5－1 网络教学形式

网络教学系统特点比较

交互程度

灵活程度

教育类型

使用媒体

很少

中

职业教育

印刷品/视频

中

高

中等教育/大专

印刷品/音频/计算机

中

高

大专

印刷品/视频/音频

卫星网

低-高

低

中小学/幼儿教育/大专

电视/电视会议

计算机网

高

高

中小学/幼儿教育/大专

计算机

函授学习 (家庭学习 独立学习) 电

大

管理

资源

学生需求 组织的需求 理论/历史 教育观念 内容专家

设计

教学设计 媒体设计 程序设计 评价

图 5－1

发送

交互

学习环境

印刷品 音频/视频 广播/电视 计算机软件 音频会议系统 视频会议系统 计算机网络

教师 辅导者 咨询人员 管理人员 另外的学生

工作地点 家居 教室 学习中心 网上虚拟环境

远程教育系统的一般构成

1．资源 在这个子系统中包括内容专家、学生需求、教育观念、组织的需求与历史等 要素。内容专家决定教什么，因为他们知道该领域的文化、原理以及现在的实践 和问题。这个决定依据组织者的使命和教学思想提出，教学思想将反映出这个组 织或国家的历史。 对于大多数远程教学组织者来说，知道学生想学什么是非常重要的，学生被 认为是一种潜在的资源和知识的创造者。 2．设计 远程教育的设计包括教学设计、媒体设计、程序设计及评价。制作远程课程 涉及到各种类型的设计专家，既然教学是通过媒体提供，而媒体由技术传递，因 此媒体材料需要由既懂得教学原理又懂得技术的人设计。虽然有这样的内容专家， 他们既具有教学设计能力，又具有技术知识，但这些责任如果由不同的专家承担 将会更好。教学设计者应该同内容专家一起工作，并且在课程目标、学生的活动、

１６５

１６６

第５章

网络教学策略

文字的布局、记录的音频或视频内容以及交互的音频和视频、计算机会议中的问 题达成一致意见。图像设计者、制作者和另外的媒体专家应当把内容专家和教学 设计者的思想转换成高质量的课程材料和程序，并且决定哪部分内容用什么样的 媒体来传递最好。最后，评价专家必须计划怎样评价学生学习远程课程的效果， 并且确保它能有效地工作。 很多成功的远程课程的关键因素是它们应由一个课程组来设计，而这个课程 组要有很多专家一起协同工作。 3．发送 在所有的教育中，教师与教师队伍，学生与学生队伍都存在着交流。在远 程教育中，这些交流通过某些技术形式来实现，其中包括印刷媒体(主要的书和 学习指南)、广播、电视、计算机软件、音频、视频会议或者计算机网络(计算机 媒体化的传播)。利用许多现代化电子媒体来传递教师和学生的信息比依赖面对 面的报告、讨论和黑板更好，这就是为什么远程教育对大多数人有吸引力的原 因。 4．交互 在远程教育系统中，学生同教师进行适当的信息交换同样是非常重要的。很 多教育者认为在学习者之间进行交互也是非常重要的，交互的性质和范围将按照 组织和设计者的教学思想、科目的性质、学生的状况和课程中使用的媒体不同而 变化。 远程教育与传统教育的明显差别之一，就是教师可能不是内容专家和教学设 计者，而课程通常是由一个包含设计者、媒体专家和内容专家的小组来完成。考 虑到课程小组的工作费用和远程教育的效益，远程教育学生的数量比传统教学方 式下学生的数量要多。 在远程教学中，一旦课程已经被设计好，并通过函授、广播、电视、卫星、 计算机来传递，那么学生就将被教学组织分配给教师，教师在设计好的教材基础 上，给学生提供个别指导。 教师和学生之间的交互形式取决于课程设计者的规定，一般可通过电视会议 技术、电子邮件进行适时交互。在将来，我们可能使用更多的桌面工作系统，这 种系统结合了计算机的交互和视频、音频的通信，它既提供了函授课程的个别化， 又提供了视频会议的适时交互。 教师通过与学生的交互来帮助他们学习教学内容；学生同学习顾问进行交 互，顾问针对学生在学习中遇到的技术和其他问题提供建议；当学生注册和检查 他们的进步时，学生和管理机构发生接触。一个理想的远程教学课程应给学生提 供通过视频会议的同步方式和通过电子公告牌的异步方式。当必须要进行交互的

５．１

网络远程教学系统综述

时候，基于函授式的远程教学方式有时也提供特别的面对面的交流。 5．学习环境 在任何远程教学系统中，学习环境是至关重要的。学生可以一边学习课程材 料，一边同教师进行交互，学习环境可能是在工作地点、在家里、在课堂、在学 习中心甚至于在路途中。在这样的环境中学习，存在真正的挑战，因为在这种环 境中存在着各种各样的娱乐和干扰，使得学习变得困难。 6．管理 管理工作贯穿于远程教育的各个子系统。在资源子系统中，管理工作包括学 生需求的评估，课程方向的确定，内容专家的物色，资金的筹措等；在课程设计 子系统中，管理工作主要涉及项目管理，保证开发工作的高效和优质；在发送子 系统中，管理工作涉及学生的注册和传输媒体的经济而有效的利用，保证学习材 料快捷到达学生面前；在交互子系统中，管理工作涉及如何提供便利条件，支持 学生、教师、辅导员等人员之间的通信，特别是要保证为学习者提供有效的反馈； 在学习环境子系统中，管理者要考虑学习中心和辅导站的布局、设施的配置与利 用，更重要的是远程教育系统的全局管理。有些专家甚至建议，远程教育管理者 应积极参加政治活动，促使政府部门制定有利于远程教育健康发展的政策。 远程教学系统是远程教育系统中的运行系统，主要涉及远程教育系统中的课 程和学生两方面内容。

5.1.2 现代网络教学系统 现代网络教学系统主要指以计算机网为主的具备交互能力的网络系统。现代 网络教学系统能够实现个性化教学和学习。表 5－2 给出了传统远程教学系统和现 代网络教学系统的一些特征比较，显示出现代网络教学系统在实现个性化学习领 域的优势。 表 5－2

传统远程教学系统和现代网络教学系统的比较

传统远程教学系统

现代网络教学系统

教师导向

学生探索

说教性的讲授

交互性指导

单学科的独立模块

带逼真任务的多学科延伸模块

个体作业

协同作业

教师作为知识施予者

教师作为帮促者

针对事实性知识和离散技能的评估

基于绩效的评估

１６７

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第５章

网络教学策略

1．现代网络教学系统具有的优势 网络教育作为现代信息技术与教育教学实践科学结合的一种新的教育形态， 不仅从手段和形式上改变了传统教育，更从观念、过程、方法以及师生角色诸多 深层面赋予教育以新的涵义。而这一切，都源于多媒体网络教育所具有的优势。 网络教学的优势具有以下 4 方面。 (1) 实现社会化学习环境 多媒体网络教学对交互性的强大支持，改变了传统教学中师生之间的结构关 系，也改变了师生既有的角色地位，教师与学习者不再是绝对的教与学的关系， 同时也使得协作学习成为可能。 (2) 实现灵活的单独学习方式 教与学不受时间、空间的限制。学生可以随时学习、自控学习步调，遇到困 难可以网上讨论、网上求助，实现真正灵活自由的学习，每个人都有机会进行学 习和再学习，人们对通过网络实现个性化学习寄予厚望。 (3) 实现终生学习 计算机技术与其他电子、通信技术的应用，使人类知识得以迅速传播、积累、 分析组合和存储再现，使得知识的增长速度在信息时代极为迅猛，形成“知识爆 炸” 。联合国教科文组织的统计说明：人类有史以来，一百万年所积累的知识只占 10%，而近 30 年所积累的知识占了 90%。网络具有更新快的时效性，不受国界限 制的全球性，因此成为实现“终生学习”和“学习社会”构想的最好工具。使用 网络教学，对于学习者信息素质的培养也有帮助。 (4) 交互式成本低 传统远程教学系统使用电话、信件、电视会议等形式的交互手段，成本很高， 而且不能随时进行。 网络解决了这一难题， 并且具有相当低廉的成本。使用 E－mail、 QQ、MSN、ICQ、论坛等通信手段，学习者可以利用同步和异步两种方式与教师 和学习同伴交流。 2．多媒体网络技术的进步是现代网络教学系统浮现的深刻背景 如前所述，人们对于远程教育发展的划分基本上基于技术进步的步调，多媒 体网络技术的进步对教育的影响至深。 (1) 扩充了教学手段 多媒体教学方式符合人们的认识规律。它可以多方向、多角度的以不同形式 描述某一事物，充分调动学生的多种感官同时工作，激发和协调左右大脑同时工 作，使学生得到一个综合的立体印象，帮助学生进一步深化，让其对教学内容得 以准确概括、形成概念、完成记忆。 (2) 扩充了课堂教学内容

５．１

网络远程教学系统综述

通过多媒体的模拟功能，可以克服课堂环境的局限，把由于受条件限制的以 往无法直接展示的东西，例如，电场、切割磁力线过程，核爆炸过程等，惟妙惟 肖的用多媒体形式展示出来。采用多媒体技术既可以模拟现象，又可以模拟过程， 使得教师可以在受控方式下把瞬间发生的过程慢慢展开，也可以把漫长的过程浓 缩在数分钟内展现。 (3) 帮助学生灵活运用知识 对实验性强的学科，可以让学生先在计算机上模拟，然后再真实地做实验， 这样既减少了由于学生操作不熟练而导致的试验器材不必要的损坏，也节省了实 验时间。 (4) 因材施教 基于多媒体和网络技术实现的教学方式可以使教师为不同的学生设计不同 的学习计划，从而达到因材施教的目的。 3．开放、灵活是现代网络教学系统具有的本质特征 (1) 网络教学系统获得多种教育、教学和学习理论支持 主要的远程教育经典理论中，无不强调学习者的自学能力(魏德迈的独立学习 理论，霍姆伯格有指导的会谈理论和穆尔的相互作用距离理论等[4])，而今天新技 术赋予学习者更为灵活的学习自由度，因此开放学习对学习理论的关注自然成为 研究的主要命题，今天的国内、国外流行的学习理论，无论行为主义学习理论、 认知主义学习理论，还是建构主义学习理论，都获得了新技术的支持。 学习理论流派的分歧只是表面现象，这些分析本身恰好说明，学习具有多样 性，不同的流派只是因学习对象、目标和方法不同，从不同的角度考察在不同的 条件下学习的不同。上世纪三四十年代，一些心理学家曾设想建立大一统的学习 理论，但最终归于失败，原因就在于学习者的多样性和学习环境、文化背景的多 样性。随着时代的进步，学习的特定情景还会不断变化。而这些不同流派，今天 反而为教育提供者和学习者提供了多元的选择余地。根据不同的学习者的学习风 格，教育工作者可以自由地采用多种教育、教学和学习理论进行开放学习课程的 开发。而新技术能够淋漓尽致地发挥各种理论的优势。 (2) 网络教学系统采用了混合多种学习模式的最优化学习方式 新技术背景下的开放学习，为不同的学习者提供了多种多样的学习模式，使 得个性化学习成为可能，人类孜孜以求的因材施教理想获得实现。根据行为主义 学习理论，人们得到了操练与练习类型程序和程序教学；根据认知主义学习理论， 人们得到了问题解决学习、发现式学习；根据建构主义学习理论，人们得到了定 锚式教学、缩微世界、信息银行、符号板和拼搭工具。新技术为开放学习也提供 了带交互的直接教学的手段，使用流媒体和视频会议系统，教师可以把课堂教学

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１７０

第５章

网络教学策略

搬到网络上。利用协同学习系统，学习者还可以通过网络提供的交流通信手段进 行跨越地域的协作学习，而这些在传统教学中是无法想象的。 网络教育的教学方式极为灵活。传统的教育采用的是以教师为主的教学模 式。现代远程教育使学生从被动者转变为主动者，这是网络教学模式带来的一个 新变化。网上教学部分只需制定初步的计划安排，而由学生来选择自己喜欢的最 好的学习方式。教学由教师控制方式(faculty control style)向学生控制方式(student control style)转变了。 另外也可以用混合式学习(blend-learning)和灵活学习(flexible learning)来描述 开放学习的这种多种学习模式并行的状态。 (3) 形成了开放的立体的学习框架 缺乏教师指导和支持的开发学习是不可能进行下去的，而这种指导和支持原 本只有在制度化的远程教育框架下才得以实现，而今天，新技术使得继续教育可 以在 Internet 上轻松实现，普通人也可以免费获得名师的指导。像麻省理工学院 正在把其所有课程在网络上免费共享，这是在前网络时代无法想象的事情。 原本的远程教育和融入学校教育的网络教学，社会教育等形成了立体的全天 候的学习框架。开放学习为终生教育和创造全社会普遍的教育机会提供了可能性。 根据 WR Hambracht 的划分，终生教育市场分为 5 个部分：学前教育、K-12 教育 (基础教育)、高等教育、企业培训和继续教育。美国信息产业协会把教育市场分 为 K-12、高等教育、家庭教育和在职培训(包括政府)。对于不同的学习对象，只 有开放学习可以全面满足学习者的学习要求，按照不同学习者的年龄特征，学习 要求，提供个性化的学习解决方案。 网络教育教学层次的多样性表现在两个方面，一是教学层次多样，二是开设 的专业与课程多种多样。具体有：学位课程班(Graduate Degree Programs)，毕业 文凭或结业证书的课程班(Certificate Programs，Diploma)，具有专科水平有证明或 无证明的课程班(Sub-degree Certificate and Non-Certificate Programs)，各种类型的 短训班和研讨班(Short Course and Research Seminars)。 此外，网络教育在教学管理上具有高效性，在教学管理的高效率主要反映在 3 个方面：学籍管理上的简单方便；组织机构上的高效；横向协作上的高效。

5.1.3 网络教学策略的范式迁移 现代网络教学系统的教学设计、教学模式以及教学策略与多媒体网络技术及 与之相适的学与教理论紧密相关。 1．网络教学系统中教学模式的转变

５．１

网络远程教学系统综述

网络教学模式，如图 5－2 所示，它是教学理论和教学思想的集中体现。 以学生为中心的教学模式，则是进入 20 世纪 90 年代以后随着多媒体和网络 技术的日益普及(特别是基于 Internet 的教育网络的广泛应用)，才逐渐发展起来 的。多媒体和网络技术由于能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境(这有利 于激发学生的学习兴趣和进行协商会话、协作学习)，能提供图、文、声、像并茂 的多种感官综合刺激(这有利于情境创设和大量知识的获取与保持)，还能按超文 本、超链接方式组织管理学科知识和各种教学信息，目前在 Internet 上按这种方 式组织建构的知识库、信息库浩如烟海，并已成为世界上最大的信息资源(这不仅 有利于学生的主动发现、主动探索，还有利于发展联想思维和建立新旧知识之间 的联系)，因而对学生认知结构的形成与发展，即促进学生关于当前所学知识的意 义建构是非常有利的，是其他的教学媒体或其他学习环境无法比拟的。而“情境 创设”、“协商会话”和“信息资源提供”正是建构主义学习理论所要求的学习环 境必须具备的基本属性或基本要素。可见，多媒体和网络技术的普及，实际上为 实现建构主义的学习环境提供了最理想的条件。这就不难理解，自进入 20 世纪 90 年代以来，随着多媒体和网络技术的普及，建构主义学习理论会在西方迅速流 行的原因。 网络资源的自由浏览 独立学习 结构化学习资源的使用

基于网络资源的学习

结构化学习资源的使用+答疑 辅助学习

网 学习资源的使用+辅导

络 教

混合模式(联机/集中学习)

育

协作学习 网络学习

纯粹的联机模式 社区模式

图 5－2

合作学习

网络教学模式

建构主义学习理论和学习环境强调以学生为中心，要求学生由外部刺激的被 动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体，知识意义的主动建构者，建 构主义的教学理论则要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意 义的帮助者、促进者；要求教师应当在教学过程中采用全新的教育思想与教学模 式(彻底摒弃以教师为中心，强调知识传授，把学生当作知识灌输对象的传统教育

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第５章

网络教学策略

思想与教学模式)，全新的教学方法和全新的教学设计(以“学”为中心的教学设 计理论正是顺应建构主义学习环境的上述要求而提出来的)。目前常用的自主学习 策略有支架式、抛锚式、随机进入式、自我反馈式和启发式等多种。 2．个性化学习是现代网络教学系统的发展方向 个性化是指学习者对学习独立自主和灵活多变的安排(Holmberg，1995)。今 天，按照建构主义或人本主义学习理论，人们已经意识到学习者在同一课程学习 中所学到的知识是不同的。因此，人们开始重视减少控制和教师(权威)的干预， 更多地创造各类有利于学习的条件。学生主动学习、深度学习等概念得到了教育 研究者的青睐，在网络教育中得到了广泛的应用，这是新的个性化网络教学系统和 传统网络教学系统的本质上的区别。 许多个别化教学形式强调根据对个人的判断来推行教育，按照每名学生的要 求和才能，给他们布置学习计划。在这个计划中包括他所要吸收的数据和他所要 进行的研究和实践工作，这些工作有时在小组进行，有时一个人单独进行。学校 也给了他考核自己作业的方法。新的学习方法大大促进了独立的学习程序和教育 设备的发展。 个性化网络教学系统的产生有它的理论基础和技术背景。 (1) 个性化网络教学系统的理论基础 个性化网络教学系统有着建构主义学习论和人本主义学习论的理论基础。随 着认知理论的发展，人们越来越强调学习者是在积极主动的建构对知识的理解， 这种建构是在主客体交互作用的过程中进行的。认知建构论强调建构的特殊性， 每一学习者都是在自己已有经验的基础上，以其特殊的形式在建构，并且每一学 习者都是在特定的情境下建构的。每一人对事物都有着独特的理解，不同人之间 的交流可以影响学习者的建构。由此，认知建构论提出了 4 个论断：知识不能由 教师传递(教)，只能由学生自己建构；知识不能由符号表征；知识只能在复杂的 学习情境中交流；用传统的标准评价方法无法评价学习。这一理论对网络教学系 统的设计带来了深远的影响，随即访问教学，自上而下的教学设计，情境性教学 都是这一学习理论在实践中的应用。 另一种产生深远影响的理论是人本主义学习论。这一理论认为，要理解人的 行为，就必须理解行为者所知觉的世界，即要知道从行为者的角度来看待事务。 在了解人的行为时，重要的不是外部事实，而是事实对行为者的意义。如果要改 变一个人的行为，首先必须改变他的信念和知觉。当他看问题的方式不同时，他 的行为也就不同了。这一学习论关注个人的感情、直觉、信念和意图——这些都 是使一个人不同于另一个人的内部行为。人本主义学习论强调“意义学习” ，与奥 苏伯尔的“意义学习”不同，前者关注学习与个人之间的关系，而后者强调新旧

５．１

网络远程教学系统综述

知识之间的联系。 “意义学习”主要包括 4 个要素：学习具有个人参与的性质，及 整个人(包括情感和认知两方面)都投入学习活动；学习是自我发起的，即便在推 动力或刺激来自外界时，但要求发现、获得、掌握和领会的感觉是来自内部的； 学习是渗透性的，即它会使学生的行为、态度，乃至个性都会发生变化；学习是 自我评价的，因为学生最清楚这种学习是否满足自己的需要，是否有助于导致他 想要知道的东西，是否明了自己原来不甚清楚的某些方面。构建真实的问题情境、 提供学习资源、使用合约、利用社区、同伴教学、分组教学、探究训练、程序教 学、交朋友小组、自我评价都是人本主义所倡导的学习方法。 深度的学习和浅度的学习有何不同，举例而言，Lehrer(1993)曾对 8 年级的学 生进行了一次实验，让他们用一种叫 HyperAuthor 的超媒体建构工具设计他们自 己的关于美国内战的课程内容。研究结束后，他惊奇地发现，虽然在测验中实验 群体的成绩与普通班成绩没什么太大区别(普通班学生是利用多媒体，通过教师讲 解来学习美国内战的内容的)，但是经过一年的时间以后，当再次问到关于美国内 战的知识时，普通班的学生能回答上来的东西很少，对于他们来讲，这段历史几 乎就是空白，然而实验班的学生则截然相反，他们不仅能够回答所有问题，而且 还能够描述相关的历史人物、事件，甚至一些在战争中毫不重要的角色他们也能 一一进行描述。这只是一个掌握知识的例子。此外，深度学习对促进学习者的情 感、意志也有着传统教育所不具备的优势。 (2) 个性化网络教学系统的技术背景 个性化网络教学系统之所以能够实现，还有着计算机新技术发展的深刻背 景。这些技术包括：动态页面技术、信息推送技术、智能代理、可适应性技术 等。 ① 动态页面技术 动态页面技术实现的具体技术是 DHTML、Java、Flash、VRML、ASP、PHP、 CGI 等，结合后台数据库，动态页面技术能够为学习者提供个性化的学习内容， 例如，个性化答疑、智能搜索等服务。 ② 信息推送技术(Push) 推送技术改变了传统用户自己寻求有用信息的被动历史，将之改变为由服务 器根据用户过去提供的个性化请求信息，把相关内容推送给用户。具体应用是多 家网上媒体的“频道”功能。 ③ 智能代理(Agent) 智能代理是实现网上自动辅导的有力工具，是一种具有自主性和智能性的人 工智能技术的应用，例如，微软 Office 中的“Office 助手”就是智能代理技术的 应用。利用 Windows 系统自带的 Agent 程序，可以很容易的在网络课程中加入智

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第５章

网络教学策略

能代理人物，例如，梅林、灯神，让他们对学习者的特定动作做出反应。 ④ 可适应性技术 可适应性技术在联机考试系统中得到广泛应用，能够根据学习者的应答动态 生成试卷，这为个性化学习提供了新的思路。另一种应用是网上实验室，利用仿 真和可适应性技术的结合，为网络教育学习者提供真实的操作环境。 技术的应用必须由建立在学习理论基础上的教学设计和教学策略来指导，而 技术本身并非产生网络教育变革的决定性因素。例如，Masie 因为要推广他所主 办的 TechLearn 研讨会，做了个 12 分钟的小演讲来宣传。他采用了没有投影片的 流媒体视频加音频方式，并通过他的电子报《学习技术》介绍给 4 万多名读者。 没想到却收到许多改善建议，他才发现客户端的一些问题，有些人希望有对应的 文字稿，有些人希望提供低速频宽下可看影像的选择，有些人则希望有清晰的声 音。Masie 认识到不能一厢情愿地只提供给用户一种收看方式后，就增加了 3 项 选择(实例参见 http://www.techlearn.com/2002/default.cfm?page=video)。这 4 种选 择分别是声音流媒体，高频宽影音流媒体(对 ADSL 用户提供)，影音流媒体(对拨 接用户提供)，对应于声音的文字稿。对于熟悉演讲背景知识的专业人士而言，文 字稿是最方便有效的方式；不熟悉背景知识的用户，如果具备宽带条件，可以选 择影音流媒体形式，不具备则可以选择低速的方式。个性化网络学习系统成功的 关键在于根据学习理论恰当运用技术。 (3) 个性化网络教学系统的实现方式 个性化网络教学系统的实现方式包括这样一些内容：个性化的计划和学习实 施、个性化的学习内容、个性化的媒体选择、个性化的交互通信等。 ① 个性化的计划和学习实施 学习者可以在任何时间注册，在任何适合他的时间开始、中断和结束学业， 在任何对他重要的章节或方面进行重点学习。学习计划可以由学习者自己制定， 并付诸实施，包括时间、地点和实施方式。这一观念基于成人学员所处环境的特 点：必须考虑家庭和工作。成人学员制定自己的学习时间表，给予学习者很大的 灵活度和充分的自治，形成一个开放的体系。这一做法的问题在于对学习者的控制 不够可能导致学习者的积极性降低。 ② 个性化的学习内容 完全个性化的学习的重点在于个性化的学习内容。学习者可以在网络教育体 系中选择某些学习内容和课程，这种做法需要提供给学习者的课程单元和学习资 料要求明确、目标清晰，以便学习者使用，同时还应配有详尽的学习指导和课程 单元的说明。 例如，学员向导师描述他的特征和偏好，导师通过电子邮件形式寄给他相关

５．２

网络教学设计

的学习资料和建议。 ③ 个性化的媒体选择 这些媒体包括：视频、音频、文字、动画、多媒体等。由于学习者的学习喜 好不同，可能会有不同的选择。 ④ 个性化的交互通信 学生可以和导师、同学通过电子邮件、论坛、邮件列表、聊天室、聊天工具、 音视频会议等手段联系。不同手段具有不同的特点。主要的分类包括同步通信、 异步通信和承载媒体(文字、音频、视频等)两种方法。 图 5－3 中显示的是 NCEC(中欧网络培训合作)计划中开发的个性化学习系统 框架图。今天的网络教育所采用的个性化学习系统充分利用了网络技术的新进展， 使得学习者能够根据自己的特点选择个性化的学习机会。 资源空间

协作空间 交流空间

数字资源(结构化)

虚拟图书馆 (资源非结构化) 超链接

言语信息 FROM TO TOPIC

协作下的 资源使用 测验和反馈

测验工具

任务操作

程序共享

共享空间

通信工具 论坛和聊天工具

个人资源和工作空间 资源的

个性化学习工具

个性化收藏 工具

图 5－3

个性化学习系统框架

5.2 网络教学设计 教学设计的重要程度何在呢？可以通过图 5－4 两幅漫画看到缺乏教学设计和 教学策略的网络教育可能和传统教育毫无分别。

１７５

１７６

第５章

网络教学策略

（ａ）“旧学习模式与新学习模式”

（ｂ）“是的，先生，我们已经联网，准备进入

新世纪了！”

图 5－4

漫画

教学设计是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，建立解决教学问题 的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程。它以优化 教学效果为目的，以学习理论、教学理论和传播学为理论基础。教学设计又称教 学系统设计。它把课程设置计划、课程大纲、单元教学计划、课堂教学方案、媒 体教学材料等看成是不同层次的教学系统，并把教学系统作为它的研究对象。 现代网络教学系统涉及了资源、管理、教学、答疑、讨论、辅导、评价等诸 多过程，涉及教师、支持人员、学习者等元素，实现教学过程的最优化，只有通 过教学设计才有可能实现，否则很可能在引入先进技术手段后，结果只造成资源 的浪费、学习效率低下的后果。 网络教育的教学设计和传统教育的教学设计有着很大的不同，一个重要的特 点是从以“教”为中心转向以“学”为中心。

5.2.1 传统教学设计理论 自 20 世纪 70 年代以来，教学设计的研究已形成一个专门的领域，成果日益 丰富，在教学设计实践中所创造的教学设计过程模式有几百种之多。教学设计被 大面积地应用于教育、教学系统中，并已成为提高教学质量，深化教学改革的一 大趋势。根据 1989 年再版的《教育技术国际大百科》中的描述，教学设计思想的 形成和发展中存在着以下 5 种交替的概念，分别认为：教学设计是一种“艺术过 程” ，这来自于传统教学观中教学是艺术、教师是艺术家的观点，不同的教师在执 行同一教学任务时是不可能一样的，同时设计本身也是一个艺术创作过程；教学 设计是一种“科学过程” ，主要是依据现代认知心理学来从事设计，但设计变量过

５．２

网络教学设计

多始终是困扰人们的问题；教学设计是一种“系统工程方法” ，依据科学决策难以 奏效的设计，通过工程学的方法却可以得到有效改进，人们开始认同使用工程学 系统方法改进教学设计；教学设计是一种“问题解决方法” ，教学设计得到一定发 展后，人们发现只有真正的抓住教学失败的问题所在，才能着手有效的解决问题， 因此“问题解决方法”获得人们的青睐；教学设计应“强调人的因素” ，这种说法 的提出使人们越来越重视完成教学设计任务的开发人员和教师，因为开发人员的 素质往往决定了设计的质量和成功的可能性。 根据教学设计的指导思想——现代教育观念和系统思想与方法，教学设计具 有这样一些特性：教学的计划、开发、传递和评价建立在系统理论基础上；从教 学需求中确定问题，形成教学目的；以可观察的行为术语描述学习目标，使教师 和学习者对此有明确认识；了解学习者特性是教学设计成功的基础；教学策略和 教学媒体资源的开发利用是教学设计的关键；通过评价不断修改教学设计以及通 过评价学习者是否达到知识、情感、技能和能力等学习目标。 乌美娜在《教学设计》中曾讨论过以下 3 种教学设计模式。 ① 以课堂为中心的教学设计模式，以格拉奇(Gerlach)和埃利(Ely)模型和肯普 (Kemp)模型为代表。 ② 以产品为中心的教学设计模式，以伯格曼(Bergman)和穆尔(Moore)模型为 代表。 ③ 以系统为中心的教学设计模式，以教学开发(IDI)模型和西尔斯(Seels)和格 拉斯哥(Glasgow)模型为代表。

由此总结出模式的基本组成部分如表 5－3 所示，它们是教学设计过程中的共 同特征要素。在进行网络教育的教学设计中，这些要素可以提供有益参考。从表 中可以看出，学习者、学习目标、教学策略和评价是构成教学系统开发与教学设 计的 4 大基本要素。 表 5－3 经典教学设计模式的共同特征要素

教学设计模式的基本组成部分 模式中出现的用词

学习需要分析

问题分析，确定问题，分析，确定目的

学习内容分析

内容的详细说明，教学分析，任务分析

学习目标的阐明

目标的具体说明，陈述目标，确定目标，编写行为目标

学习者分析

教学对象分析，预测，学习者初始能力的评定

教学策略的制定

安排教学活动，说明方法，策略的确定

教学媒体的选择和利用

教学资源选择，媒体决策，教学材料开发

教学设计成果的评价

试验原型，分析结果，形成性评价，总结性评价，行为

１７７

１７８

第５章

网络教学策略 评价，反馈分析

传播理论、学习理论和教学理论对教学设计影响至深。图 5－5 所示是一种从 表 5－3 中归纳出的一般教学设计过程模式，其中学习者、目标、策略和评价是教 学设计的 4 种基本要素。在教学实践中使用这一模式的时候，可能只用到其中的 部分环节，对于特别的教学实践应用，也可以建立专门的教学设计模型，适用的 才是最好的。

图 5－5

一般化的教学设计过程模式

5.2.2 网络教学设计 网络教学设计与传统教学设计最大的不同之处在于，当引入计算机多媒体网 络技术之后，教学/学习策略、教学/学习媒体、教学/学习过程和教学/学习评价过 程发生了很大变化，教学模式不同，对学习内容和学习者的关注向个性化教学方 向倾斜。 1．网络教学设计和开发 在网络课程设计与发展中应注意以下重点内容。 应包含的学科内容。 教材最佳的组织顺序。 呈现教材的最佳媒体。 应采用的教学策略。

５．２

网络教学设计

最适宜的评价方式。 学生学习进展的反馈。 教材制作应采用的方法。 网络教学设计应注意把握“学习者为中心”的原则，从传统教学设计到网络 教学设计存在着“以教为中心”到“以学为中心”的范式迁移。 (1) 教学设计的过程 教学设计的基本模式将教学发展分为以下几个阶段与步骤： ① 分析阶段最重要的任务是分析学习需要、学习内容和学习者特性，以确 定学习目标、学习水平和学习环境的特性。 ② 设计阶段包括教学目标、教学策略、教学媒体和教学过程的设计。这一 阶段的设计主要依据分析阶段的结果来作决策。网络课程的编制、网络课件的开 发、支持人员和教师的培训都可包括在这一阶段。 ③ 评价阶段包括对学生的评价，对资源、课件、教法、策略的评价等。通 过这个阶段提出的改进意见将反馈到前两阶段，对分析和设计的不足之处进行修 订，为下次教学做准备。形成性评价是与教学同步进行的评价手段，主要目的是 改进；总结性评价在教学完成后进行，对学习者的学习效果进行考核。 教学设计具有计划性和系统性。在设计的每一阶段中所采用的步骤和活动， 都必须控制在计划内，如果需要改进，则先要对计划进行修改。这是因为教学系 统是一个牵涉很多因素和变量的系统，每个变量的变动，可能影响其他部分和最 终实现的效果。一个步骤的变动，可能使得下一个步骤整个失去依托，变得含糊 不清。 教学系统设计能否彻底执行，取决于教学机构对于教学设计观念是否理解和 支持。 (2) 教学设计开发小组 单独的教师个体很难严格地按照所有步骤，完成科学的、规范的教学系统设 计。尤其是网络教学设计，对新媒体和网络技术的引入，增加了变量，要想做一 个好的网络教学设计，通常需要采用小组或团队合作的形式。网络教学设计与执 行的团队模式从由两人组成的作者与编辑模式到 20 人以上的课程小组模式不等。 小组的大小与组成按照具体情况而定。 课程小组模式教学设计开发在英国开放大学得到广泛的采用。每门课都由课 程小组共同设计，成员可多达 20 位专家以上。课程组成员可以包括：学生代表、 学科教师、媒体专家、编导、文字编辑、计算机编程人员、图形设计、课程负责 人(主持教师)、教育技术专家、校外学科专家等。 课程开发时，小组内应进行详细的分工。团队的协同是共同工作的关键所在，

１７９

１８０

第５章

网络教学策略

一开始整个团队就应该达成某种共识。每个人必须尊重其他人的专业知识，具备 协商的意愿。成员必须具备乐于沟通和合作的态度。通过用户试用，汇集各方意 见修改，才能最终完成。 课程组中学生、学科教师和校外同行专家在教学内容和教学水平的掌握上负 有主要责任。其余的课程组成员也要对这一问题深入研究。媒体专家、编导、文 字编辑、计算机编程人员和图形设计者是媒体教材编制的共同负责人。课程负责 人 (责任教师)和教育技术专家则依据教学系统复杂程度的不同来决定，两者可以 各司其职，也可以由一人担任。其一，他们负责对教学过程、教学资源、教学传 输系统进行整体的设计、开发、运用、管理和评估。其二，他们负责课程组的常 务工作，定期召集课程组成员会议，研究决定有关课程开发、教材建设和教学实 施的重要问题。在课程组休会期间，负责处理经常工作和突发事件。 表 5－4 是设计过程中课程组成员所需具备的经验和在设计中的任务。 表 5－4 人

员

内容专家

设计过程中课程组人员的角色和所需经验

需要的经验、知识和技能 学科知识

定义课程范围、目标和学习目标

学与教的理论

建立学习内容框架和结构

教法和教学策略

改变已有教学策略和活动，适应联机学

较高文化素质和交流技能

习环境

深刻了解网络学习者的特点

开发用于联机讨论和交互的问卷和问题

教学系统设计 教学设计者

教育和通信 界面设计

支持人员 (包括图像设计

在设计中的任务

编程 多媒体文化

人员、媒体专家、 计算机科学 程序员和技术人 网络知识 员)

提供多种设计方案以供选择 建立课程脚本和教案 系统化设计 和内容专家、支持人员合作 制作数字化图像 准备流视频和音频 维护网络和解决技术问题

2．技术的引入 英国开放大学的教育技术学者戴安娜(Diana Laurillard)对新技术用于教育目 的成功的关键作了以下叙述(“学习技术如何改善学习”：D.Laurillard)：Internet 是一种有效的教学工具，但仅在应用特定规则下生效。以下提出的问题值得思考。 ① 学生是否清楚为什么使用这种新的学习方法？ ② 使用网上资源是否需要一些基础知识和经验(如学习者的 E－mail 和浏览器

５．２

网络教学设计

使用经验)？ ③ 是否做好足够准备工作(如硬件、软件，培训，教学支持人员)？ ④ 课程和评价是否根据网络资源引入后的新特点进行重新设计？ ⑤ 学生是否充分认识到学习的意义？ 网络教学设计过程中潜在的因素与传统教学设计，传统远程教学设计都有不 同之处，如图 5－6 所示。 教学背景 学习与教学

技术框架

I C T 技 能

设计过程 中的潜在 因素

技术应用

学习资源

机构支持

硬件、软件和支持人员

学习特点

设计知识 系统和多媒体设计 学习环境设计

图 5－6

网络教学设计过程存在的潜在因素

图 5－7 中所示是一个简要的考虑技术的网络教学设计模型。 理论基础 教与学的理论 教学设计模型 教学实践 教学策略 技术基础 技术应用 使用技术的效果 学习者的技术经验

教学目标

网络技术类型 论坛、实时通信、E-mail、计算机会议等 技术使用 目 的 必 要 性 教学设计

联机任务、事件的设计 目 的 结 构 评价准则 评价及改进

１８１

１８２

第５章

网络教学策略

图 ５－７

网络教学设计对技术的考虑

米因斯(B.Means)等人提出一些关于技术支持教学革新的建议，如表 5－5 所 示，给出了在哪些场合使用哪些技术的参考。 表 5－5 支

教 学革 新 持 技 术

技术支持教学革新参考

学生异 基于绩效 务实的多

协同

质分组

作业

电子数据库

的评估

学科任务

√

电子参考工具 超媒体

√

√

交互式 学生 教师作为 探索

帮促者

√

√

√

√

√

√

√

指导

√

智能 CAI

√

智能工具

√

基于微机的实验室 微世界与模拟

√

√

√

√

√

多媒体工具与手段

√

√

√

√

网络及其应用

√

√

√

√

双向视听远程学习

√

电视摄、录、编系统

√

√ √

√

√ √

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√ √

录影光盘与 CD-ROM 字处理及智能写作工具

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√ √

√

√

√

√

√

3．对媒体的选择 从本质而言，人们对网络教学设计所引入的技术的利用，基本停留在其媒体 功能的使用层面。戴安娜对网络教学中所引入的媒体进行了一种很有新意和参考 价值的分类。为了实现有效和富有趣味性的学习，使用的媒体必须和学习目标相 匹配，主动学习和交互反馈是重要的实现途径之一。 媒体分类与相应学习活动的匹配如表 5－6 所示。 表 5－6 媒 体 类 型

媒体分类与学习实现活动

支持学习类型

实 现 技 术

陈述媒体 Narrative

授课

印刷品、电视、音频、视频

交互媒体 Interactive

调查

图书馆、网络

通信媒体 Communicative

讨论

论坛、讨论组、聊天室

可适应性媒体 Adaptive

实验

实验室、仿真程序

著作媒体 Productive

著述

论文、产品、模型、建模

５．２

网络教学设计

不同的媒体类型有助于实现不同的学习活动，把缺乏交互、支持理解类的学 习活动的媒体类型定义为“陈述媒体” ，这类媒体用来给学生展示某一学科领域知 识。交互媒体以下的媒体开始支持更为主动的学习。交互媒体本身支持调查，通 信媒体则支持辩论和讨论。对于实验类、实践技能的学习，需要使用可适应性媒 体，为学生的特定行为提供将导致的不同后果的信息。最终，学习者需要展示学 习后的对知识的理解、心得，这就需要著作媒体。 学生需要动态的学习环境，不同类型的媒体必须与不同的学习活动相匹配， 使得学习者得到行为的反馈，促使他们产生学习动机，以提高他们的学习绩效， 而且学习者必须获得来自教师、学习同伴和学习资源的支持。在进行教学设计时， 应该考虑到不同类型的媒体如何与相应的学习活动相匹配。 以下是采用戴安娜媒体分类方法设计的网络课程范例。 (1) 有指导的网络交互资源设计，在资源中使用模块化的答案作为学习者行 为的反馈。网上课程指导学习者通过练习的方式掌握教学目标。通过网上资源的 探索式教学设计，学习者在自由探索时，在应当探索的地域，和教学目标希望他 们了解的内容，会得到不断的提示支持。 (2) 通信媒体，使用团队或小组的异步反馈。网络讨论组支持学习者的讨论， 在论坛中他们可以提出建议或疑问，并获得学习同伴的反应，异步通信方式允许 学习者有时间思考，使他们把想法表述清楚。讨论或表述能使学习者获得对他要 表述的知识或看法的更深刻认识。 (3) 通信媒体，使用其他团队或指导教师的同步反馈。“学园(Lyceum：这个 名字来源于亚里士多德派讲学的莱森学园)音画环境”就是这样一个同步讨论组， 可以使用声音和共享图片。当前联机者显示在左侧，当前发言人左边显示一个麦 克风的图标。学习者或教师如果发送图片，将显示在每个人的屏幕上，如图 5－8 所示。使用这一环境类似于使用白板的小组协作。

１８３

１８４

第５章

网络教学策略

图 ５－８

学园音画环境

(4) 可适应性媒体，使用目标导向行为作为反馈。如图 5－9 所示，这是一个 为学龄前儿童制作的在线游戏(http://www.ottoandiris.com)，用户可以用鼠标控制 动画人物字母 I 和 O，在游戏网站上进行互动 游戏。图中显示的是用鼠标打拍子控制字母 O 唱歌。游戏的目的是启发儿童认识颜色、音乐、 数量、方向等一些基本概念。 (5) 著作媒体，使用著述工具。 “学园音画 环境”的另一种用法是使用概念图环境进行协 作学习。参与者可以在发言板上增加节点、标 记节点或在节点上输入文字，这会显示在所有

图 5－9

学园音画环境

用户的屏幕上，这使得讨论和创作结合起来。 如果媒体和学习目标相匹配，媒体运用合理，学习将会得到优化，例如，学 习者缺乏一些必要的实验条件，可适应性媒体可以通过计算机提供，帮助学习者 学习。 网络教学设计可能引发的是：设计和研发需要更多的时间，这导致费用增加； 教学中呈现、辅导、测验的时间相对减少，自由学习时间增加；比传统教学需要 更多的支持人员。 4．网络课程的开发 网络课程的开发主要包括课程资料的开发和评估两部分。 (1) 设计制作课程单元 网络教材单元的设计应包含信息与学习活动两部分。

５．２

网络教学设计

① 课程结构和单元的设计 由于网络教育的特点，学习者的学习活动将主要通过和教材间的交流进行， 因此，教材的设计对学习者取得良好的学习效果十分重要。教材的设计必须为学 习者提供良好的学习结构，预估出完成学习可能需要的学习活动。例如，学习时 数的分配、练习的多少以及难度等。以一个 1500 小时的课程而言，将其分为 15 周，则每周应有 10 小时的学习时间。所有的学习任务，包括阅读数量、写作、看 影片、听资料、练习与测验，均应包括在这 10 小时内。 每一个教学单元的内容都有 5 个部分：学习目标、教学内容、练习题、测试 题(每一章)、参考的教学资源。一些课程开发小组认为应把每一单元细分成

15

分钟~20 分钟的小节，以一堂 90 分钟的学习课程为例，则应涵盖 6 个不同的小节， 例如，阅读学习指南，摘录笔记，观看视频流，自我测验，再阅读学习指南等事 项。如果涉及其他扩展材料，则可以不包括在单元内容中。 将每一单元细分为小节有许多好处。首先，小单元的学习方式适合成人教育 的需要。阅读 3 个小节只需要利用等车的时间，或者等小孩放学的空档即可。其 次，小单元不仅有助于内容的组织，易于学习与记忆，而且有助于评价和理解。 由于学习目标与活动明确，易于找出问题所在。但同时应做好小单元之间的关 联。 ② 课程内容的表述 课程设计是一个过程，它的目的是确保学习者在一节课的学习中能确有收 获。教学设计的基本思想是，课程开发者要对学习者负有高度的责任，不能允许 由于下列的原因而造成学习者学习的失败。 由于教学内容表述的不确切或者错误。 由于教学目标的混乱。 由于教学水平不符合学习者的现有基础。 由于教材的前后不协调。 因此，在课程设计时，课程开发者应该将自己作为学习者的代表来参加教 学的全过程。教学设计的目标是保证每位学习者达到教学要求。当然，经过严 格设计的课程在教材创作与编制时，在组织教学活动时，都能收到较好的效果。 网络教育的课程设计通常包括如下内容。 在课程开发的起始阶段，要明确课程的学习者是些什么人？他们有哪些学习 习惯上的特点？学习者需要哪些教科书和文字材料？这些文字材料有没有可能的 作者和出版人？课程的类型是哪一种？其中音像教材占整体课程的多大比例？计 算机、录音等其他媒体在课程中都将发挥什么样的作用？ 当上述问题有了确定的答案后，接下去就要设计课程的具体目标，章节内容、

１８５

１８６

第５章

网络教学策略

内容的组织结构和讲课顺序，以及更为具体的章节目标，概念分析与教学策略， 教学方法等。教学设计、教学实践与教学评估是一个往复的实践、总结、设计、 修改、提高的过程。经过一定的教学实践，会发现设计中的一些被忽略和处理不 当的问题，如果能修改和完善，可以更进一步地提高教学质量。 在疑难关键知识点上提供多种形式和多层次的学习内容。根据不同的学习层 次设置不同的知识单元体系结构。 ③ 网络教学设计原则 设计教学活动时注意情境创设，强调“情境”在学习中的重要作用、注意信 息资源设计，强调利用各种信息资源来支持“学”(而非支持“教”)、强调以学 生为中心、注重自主学习设计、强调“协作学习”，要注重协作学习环境设计、注 重基于网络教学策略设计。 网络课程都应满足在互联网上运行的基本条件，还应具备安全、稳定、可靠、 下载快等特点。 内容的表现形式应采用文字说明、背景资料支持，配音阐述，重点过程动画 表现以及小画面教师讲授录像播放相结合。对课程中的重要部分，可适当采用图 片、配音或动画来强化学习效果，但要避免与教学内容无关的、纯表现式的图片 或动画。学习者对课程中的有关图片、资料、动画可选择浏览或不浏览，也可选 择背景音乐开或关，以及配音阐述的开或关。 在具体的开发过程中，要注意描述性文字要精炼、准确。中文字体尽量用宋 体和黑体，字号不宜太小和变化太多，背景颜色应与字体前景颜色协调，以便减 少在屏幕上阅读的疲劳。 表现形式要生动活泼、色彩要和谐、页面布局美观。网页色彩要与内容相适 应，背景颜色应与前景颜色协调，各页间也不宜变化太大。背景音乐应选用恰当。 同一网页中不宜同时出现过多动态区域。网页长度不宜太长，一般不要超过 3 屏，在 800×600 屏幕分辨率下不应横向滚屏。 网络课程文字说明中的有关名词、概念、符号、人名、定理、定律和重要知 识点尽量和相关的背景资料相链接，以充分利用网络的资源优势。 课程内容的设计应尽量加入交互方式，激发学生在学习过程中主动参与和积 极思考。在疑难的知识点上充分发挥多媒体的功能，展现其内涵，使学生能够深 刻体会，从而有利于培养学生获取知识的能力和创新能力。 每门课程的网页应保持统一的风格和操作界面。 ④ 教学活动的设计 教学活动是网络课程核心内容，在一门完整的网络课程中，至少需要设计如 下教学活动：实时讲座，实时答疑，分组讨论，布置作业，作业讲评协作，解决

５．２

网络教学设计

问题，探索式解决问题。教学活动的安排，根据课程内容确定。 (2) 学习指南和导航系统 由于网络课程学习的主要形式是学习者自学，因此学习指南和导航系统是网 络教育课程中不可或缺的部分。 标准的学习指南应包含以下各项。 ① 提供网络学习环境的使用手册，包括提示和窍门等。 ② 网络课程简介与学习目标。 ③ 提供课程单元与学习活动应完成的时间表、课时安排、学习进度和学习 方法说明。 ④ 提供课程内容以外的学习活动咨询与建议。 ⑤ 与学习目标相关的信息、相关的联机资源，例如，阅读材料、媒体资料、 作业等。 ⑥ 建议如何与学习同伴展开联机讨论。 ⑦ 联机辅导、答疑的提示，如建议如何与授课教师联系的时间。 学习指南应该在网络课程中任意学习者可能遇到问题的地方获得，以减少学 习者学习外的困难，指引学习者顺利完成学习。 网络课程的导航设计要清晰、明确、简单，符合学生认知心理，每门课程至 少应提供如下导航方法。 ① 列出课程结构说明。以表格的方式列出：教学单元，教学活动，学习时 数，学习进度和学习方法，并指明学生所处的知识层次和位置。 ② 网络课程网站的文件结构。网站的文件结构要根据章节、通用网页、组 件和媒体类型等适当地建立相应的子目录，单个子目录中文件数目不宜太多，以 方便维护。 ③ 页面组织。网站的网页组织要反映课程的目录层次结构和网状结构。网 页间的联系要便于学习者对知识结构的掌握。在网页中应有到课程起始页 (Home)、前一页、后一页、上一层、相关内容的超链接，应提供由关键词(基本概 念)和目录树查找相关网页的快速跳转功能。对于描绘教学内容的重要媒体也要提 供查询和直接显示功能。 ④ 直接导航。对一些重要的导航点，例如，当前学习单元，当前学习目标， 学习单元的结束、前进、后退等，在主界面的导航中心提供直接的导航，只需用 鼠标单击导航上的超链接，便可直接进入对应的界面之中。 ⑤ 浏览历史记录。记录学生在超媒体知识空间所经历的历史路径，学生可 随时快速跳转到以前浏览过的页面。 (3) 课程效果的评估

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第５章

网络教学策略

在课程开发的最初阶段，就要明确提出最终如何对该课程的教学效果进行评 估。同时还要对评估的标准和评估的方法给出确切的表述。 网络课程的评估通常涉及如下问题。 ① 教学目标是否明确？如果明确，是否可以测量？ ② 采用什么交互技术？建立什么样的骨干网络？还要采用哪些辅助技术来 达到最终的教学效果？ ③ 在教学过程中准备采用哪些教学策略？ ④ 选择的交互系统的兼容性怎样？便于更新和联网吗？出现故障时有无可 以遵循的检查维修标准？教学人员是否了解使用的教学系统的总体结构？ 如何知道你的学习者学到了什么？如何判断你的学习者由于采用了网络教 学系统而学到的更多了，掌握得更好了？你怎么能够得出结论：所投入的经费没 有白花？ 整个教学系统及设备的运行达到了预期的效果吗？你是否采用了最新、最 贵的技术来达到教学目标？能否找到其他的、更经济的替代方式？ 你是否作了一些和远距离教育方式相适应的教学组织改变？你是否采取了 适应这些改变的措施和对策？ (4) 网络课程全程开发提示 以下提供了教师引导的网络课程的全程开发提示： 了解学生对技术的了解、技术技能以及网络学习的元认知能力。 如果可能，课前对学生进行调查，了解学生的网络学习经验，报名学习的 原因，对课程的预期，收回调查表分析。 和教师讨论教学目标。 检查学习目标，如果可能的话，在联机环境中设计扩展的学习目标。 搜集已存在的学习材料并与教学目标相匹配。 检查学习材料有否欠缺，获取新的学习材料。 回顾教师在该课程中通常所使用的教学策略。 决定在网络教学中需要加以更改和替换的教学策略。 开发对内容和教学有帮助的扩展教学和合适的策略(如游戏、联机研究、计 算机会议——自由会议或主题会议，由教师主持或学生主持、小组活动等)。 检查资金和技术资源以决定什么时候使用技术手段，用多少。 选择和改进教学内容使之适合网络教学，包括屏幕顺次呈现，超链接位置， 测验题库，形成性评价和总结性评价，扫描的图像，呈现知识点间的衔接，以及 其他超文本系统的特性。 获取形成性评价和总结性评价中的教师、材料、教学活动、学生交流、技

５．２

网络教学设计

术问题和元认知策略各元素的细节问题。 如果需要，获取联机使用的文本、图像材料的版权。 选择合适的联机技术，例如，音视会议、计算机会议、因特网、论坛和新 闻组、E－mail 等，以支持教与学的策略。 选择合适的脱机通信媒体，例如，印刷材料、录音带、录像带、计算机磁 盘等，以支持教与学的策略。 和教师协商，创建导航策略和用户界面选择，以兼顾不同能力的学习者。 和教师协商，创建数字环境下最有效的可视材料的呈现。 开发联机材料，例如，HTML 标记、交互编程、图像、背景色、图标等。 为注册、测验分数存储创建有效的数据库链接，并设置数据库使用权限。 安装并检查联机课程材料，看是否像设计中一样有效。 进行简短的用户测试，以检查事先对学习者技能和对课程理解的假设是否 成立。 修正学生指南和课程呈现，以适应不同学习者的特性，不同的硬件和软件 需求、反馈理念和其他课程特性。开发必须的联机学习教程。 向教师演示技术对鼓励学习者和课程材料、教师及学习同伴间交互的帮助。 如果用到的话，提供关于网上服务设施使用、主持计算机会议和创建网上 社区的相关信息和练习。 提供合理使用电子邮件交流，典型的通信漏洞，用户类型如文化，性别差 异的相关信息和范例。 选择合适的呈现类型并开发课程材料(纸质材料、音、视频材料等)，例如， 指南、手册、大纲、课程评价。 在课程教学期间，与教师一同检查学习者的测验结果，以确定对材料和呈 现做出怎样的改进。 在课程教学期间，使用形成性评价以决定呈现和内容的变更和改进。 提供多种评价形式，尤其是对总结性评价，例如，E－mail、信件、传真形 式。 使用总结性评价信息改进和变更课程内容。 如果网络课程没有教师引导，则应做好学习者支持服务，如答疑和辅导。 (5) 网络教学所需的准备工作 在网络教学进行前，应自我评估当前准备工作是否充分，准备工作是网络教 学成功的前提。准备工作包括以下 5 个方面 ① 人的准备 学习者是否习惯使用计算机？

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第５章

网络教学策略

学习者是否有使用鼠标和浏览器的经验？ 学习者是否有使用 E－mail 的经验？ 学习者是否有网上浏览、阅读超文本和网上搜索的经验？ 学习者是否准备好并愿意学习？ 教育形式是继续教育、培训还是其他形式？ ② 技术准备 是否配备联网的计算机？ 是否连接 Internet？ 是否在有效的内部网/外部网中有足够的空间存放课件？ 是否有服务器端技术支持人员？ 是否有客户端技术支持人员？ 学习者使用的计算机是否安装浏览器？ 学习者使用的计算机是否配备光驱、声卡和视频卡,并安装一些多媒体 插件？ 是否配置好课件服务系统，以处理注册和学习者跟踪？ 是否安装数据库以处理测验和文件存储？ 是否有合适的创建和测试课件的开发平台(如 Authorware、Flash、Authors 等)？ 如果需要的话能否建立电话问讯台？ 远程登录的安全是否考虑？ ③ 资金准备 有否升级计算机、服务器和浏览器软件的长期资金？ 有否购买课件和雇用开发人员的资金？ 有否资金培训教职员工掌握基本技术、设计技能，以开发课件、支持教学？ 学校是否支持资金投入？ ④ 组织准备 有高层管理支持吗？ 有导师和管理人员支持吗？ 有培训部支持吗？ 有员工支持吗？ 如果缺乏支持，有建立这些支持的计划吗？ 运行期间，由谁管理课件？ 由谁来决定什么时间和如何更新课件？ 由谁管理编程支持、问讯支持和课件的数据库支持？

５．３

网络教学资源库建设

组织做好接受联机学习的准备了吗？ ⑤ 技能准备 教师能开发课件吗，例如，从事教学设计、多媒体、HTML、编程、计算 机图像、数据库设计和管理吗？ 是否进行电话问讯人员培训准备？ 是否做好站点联机技术支持人员准备？ 教师是否有对做好的课件进行评价的基础知识？ 教师能否引导基础测验？ 教师能否通过课件使用和测验获得的统计数据分析和总结学习者状态？ 教师能否胜任组织联机讨论、辅导和答疑？ 有否新课件开发后的重新培训计划？

5.3 网络教学资源库建设 教学资源是教学设计实现的载体。基于资源的学习(Resource-Based Learning) 是一种重要的网络教育的学习模式。AECT'77 定义把教学资源分为两大类：设计 的资源和利用的资源；AECT'94 定义把教学资源解释为教学材料、教学环境及教 学支持系统。 本节将分别对如何利用资源和设计资源以及国内现有资源共享技术规范加 以介绍。

5.3.1 网络学习资源 网络资源的丰富性带给学习者宽广的自主学习机会。资源库为学习者提供了 极为丰富的学习资源，包括数字化图书馆、电子阅览室、网上报刊和各种数据库、 多媒体电子书等。学习者只要掌握了一定的信息获取技能，就可以通过各种网上 检索机制，方便快捷地获取自己所需要的知识进行高效的学习。利用资源库、资 源库的管理平台和资源库服务平台可以非常方便地建立基于资源的学习环境。 基于资源的学习目标是为学生提供各种机会，使他们在获得基本知识的同 时，形成独立的学习技能。这种学习模式的特点是：没有将现成的答案直接展现 在学生面前，而是为他们提供一个非良构的学习环境，在这个环境中包含了要实 现学习目标可以参考的各种资源，学生通过对这些资源进行筛选、分析、综合， 利用到解决自己实际的学习问题上，达到对知识的深层建构，并在此过程中形成

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１９２

第５章

网络教学策略

信息加工和解决问题的能力。 国外教育专家总结了基于资源的独立学习模式，将它概括为 7 个步骤，并用 每个步骤的英文首字母拼成为 SUCCEED，恰好意味着“成功”。该模式指出了使 学生成为终身学习者的必要策略，其基础是基于学校的学习技能设计。这 7 个步 骤如下。 S：选择和确定主题和信息需求。 U：去发现潜在的学习资源，学会如何得到它们。 C：收集、检查和选择合适的资源。 C：从选定的资源中找出相关信息并加以整理。 E：对信息进行评价、解释、分析和综合。 E：以恰当的形式来呈现信息。 D：确定整个过程的效果如何。 通过此模式，可以发现教育资源在基于资源的学习中发挥着核心作用，可以 说教育资源的质量直接关系到学生学习的效果。教育资源库中蕴涵了大量的教学 资源，不仅有和教学大纲、课本关系密切的良构知识，同时也包括开放性的、发 散性的非良构学习资源，它以非线性的方式形成资源网络，既符合人类的思维习 惯，又有利于培养学习者的信息素养。学习者在面对有待解决的问题时，利用资 源库的搜索引擎，采用一定的搜索策略，搜集相关资源，这时，学习者必须依靠 自己的判断力选择切实有用的信息资源支持对问题的解决。在课堂教学中，为保 证学习进度，防止学生在互联网上搜索资源时浪费过多时间，教师可以有效地利 用教育资源库，它既不是将组织良好的答案直接为学生呈现，也能充分锻炼学生 的信息搜索和利用能力，同时可以防止学生在检索资源时出现迷航的现象。

5.3.2 利用的网络资源 网络上的资源相当丰富，如同钱学森在《现代科学技术的发展》中所说： “现 在光浏览一下世界上一年内发表的有关化学的论文和著作，一个化学家如果他每 周看 40 个小时，也要读 48 年。 ”如何有效的获取和利用现有资源，是资源建设的 重要内容。 1．可供网络教学利用的资源类型 网络中可利用的资源可分为以下几类。 (1) 电子图书 电子图书是以电子形式存放图、文、声信息，通过磁盘、光盘、书卡、网络 等电子媒体出版发行，并借助一定工具进行阅读的“书本”。按照存放的格式，电

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网络教学资源库建设

子图书可分为 4 类： 图像格式(JPG 格式)、 便携文档格式(PDF 格式)、 文本格式(TXT 或 DOC 格式)和专有格式(如 WDL、CHM、PDG、CAJ 格式等)。专有格式的电子 书需要使用专门的阅读器软件阅读。 电子图书的特点是利用了网络的超链接特性和多媒体特性，读者可以自由在 书中的相关主题内跳转、观看相关主题的声音和视频。电子图书同时具有传统书 籍的优点，信息量巨大且内容翔实可靠，无需担心网上的信息垃圾问题。今天， 电子书的优点已经广为人们认可，像《大不列颠百科全书》已经只生产光盘版和 网络版。 获取中文电子书的网站有“超星图书馆”(http://www.ssreader.com.cn/pdg.html), “e 书时空”(http://www.eshunet.com)， “中国典籍网”(http://www.cn-classics.com), “ 书 路 ” (http://www.shulu.net) ， “ 国 家 百 科 图 书 网 ” (http://countries-book.db66.com/index.asp)，北极星等。 “超星图书馆”是“863”计 划中国数字图书馆示范工程，注册用户可以在下载电子书后，使用超星图书阅览 器观看。 (2) 电子期刊 美国图书馆学家兰卡斯特认为：“广义的电子期刊指任何以电子形式存在的 期刊，严格地说电子期刊只是以电子媒体形式产生的而且仅能以此媒体获得的期 刊。” 国际上很多著名的出版商建立了全文数字化期刊检索库，并通过 Internet 提 供 服 务 。“ 中 国 期 刊 网 ” (http://www.cnki.net) 和 “ 万 方 数 字 化 期 刊 ” (http://www.chinainfo.gov.cn/periodical)提供了大量我国期刊的资料。 网上还有一种免费电子期刊，可以通过电子邮箱订阅，也可以到期刊的网站 阅读。订阅的方式很简单，在订阅主页上发封订阅邮件即可。前者如国际教育技 术杂志“FNO”(http://fno.org)、“在线教育资讯”(http://www.online-edu.org)，后 者如“课程、教材、教法”(http://www.pep.com.cn/kechjcjf/index.htm)、 “教育技术 通信”(http://etc.elec.bnu.edu.cn)。 (3) 数据库 数据库是指大量信息对象的集合，允许用户根据某些属性进行检索。数据库 是资源中最为庞大的一种，网上有各种各样的数据库，例如，专题数据库、图书 目录和地址簿等，其中有许多可以为教育教学目的服务。美国的 ERIC 是世界上 最大的教育数据库(http://ericcir.syr.edu.eric)。对于教育工作者来说，更有参考价值 或许是学科教案数据库， “世界大讲堂”(http://utexas.edu/world/lecture)网站上存有 世界各地教师提供的大量教案， “全球校园”(http://www.cuulb.edu/gc)是一个藏量 丰富的多媒体教育素材库。

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网络教学策略

(4) 工具书和百科全书 工具书包括检索型与查考型工具书两类，前者如书目、索引、文摘；后者如 百科全书、年鉴、手册、机构名录、人名工具书、地名工具书等。 网络教育常用到的网上工具书包括年鉴、辞典等。年鉴和辞典提供了大量事 实性信息，可供研究性学习模式使用。例如，韦氏在线辞典(http://www.m-w.com)， 辞 典 网 (http://dictionary.com) ， 我 国 《 英 汉 － 汉 英 科 技 大 词 典 》 的 网 络 版 (http://www.Chinainfo.gov.cn/database/index.htm)等。 百科全书是查找背景性信息和既定知识的重要工具，并且提供了主题式提 供的多媒体信息。 《大不列颠百科全书》在 1996 年 6 月的时候就已经有了在线 服务(http://www.britannica.com)。再如“知识在线”(http://www.db66.com)，网络 知识百科全书(http://www.webopedia.com)，教育技术百科全书(http://edweb. sdsu.edu/eet/Admin/intro.htm)等。 (5) 现成教育资源 一些教育机构或教育研究者在网上发布研究文章、评述，最实用的内容包括 课程扩展资料、电子教程、教案以及完整的网上课程等。这些资源通常是免费的， 可以利用搜索引擎来查询得到。国内的网络教程主要集中在软件教程方面，多数 编写的浅显生动，易于学习，互动性强。 教育站点的内容通常包括了涉及到中小学和高年级教育的所有方面。如 K-12 教 师 教 案 资 源 (http://www.k12.com.cn/teacher/resource/jiaoan.htm) ， 中 国 教 案 网 (http://www.jiaoan.com)都存放了大量教案资源，使用 lesson plan、class plan 作为 关键字搜索，可以查到大量国外的教案。 (6) 教育软件库 软件库专门收集 Freeware 和 Shareware，供自由下载使用，Shareware 对使用 期限有一定限制。软件库中不乏教育软件。如美国 M&M 优质教育软件库 (http://www.mm-soft.com/catalog.asp)有着十分丰富的收藏。 (7) 公众数字资源 比较有质量的公众数字资源主要集中在政府、媒体和企事业机构的网站上， 如地方政府网站、网络电视台、网上广播、新闻网站等。网络电视台存在着大量 联机播放的视频文件；动态信息如 BBS、广告、网络新闻等，可以进行主题讨论。 2．获取资源时可能用到的辅助工具 利用网上资源，可能会用到以下辅助工具。 (1) 下载(断点续传)工具 Netants、NetJet、NetVmpire。由于某些文件，尤其是多媒体文件，信息量大， 不容易在一次内完成下载，因此有必要使用断点续传工具。

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网络教学资源库建设

(2) 翻译、内码转化工具 金山快译、地球村、东方快车、南极星、两岸通、金山词霸、RichWin、MagicWin。 使用翻译和内码转换工具是为了解决外文网站和文字内码为 BIG5 的中文繁体网 络资源利用的问题。 (3) 压缩解压工具 如 WinRar、Winzip(用来解压和压缩 rar、cab、zip 等格式文件)。由于网上资 源的海量特性，很多软件和资源使用压缩方式存放，以减少网络空间占用，因此 需要使用解压缩软件打开观看。而存放大量网络资源，则很可能用到压缩软件。 (4) 影音(流媒体)观看工具 如 RealPlayer(用来观看 rm、ra、ram 格式文件)、Windows 媒体播放器(用来 观看 wma、asf 格式文件)、Flash 播放器(用来观看 swf 格式文件)。这是用来收看 网络视频格式媒体文件的。 (5) 文本阅读工具 如 Caj 阅读器(用于阅读 caj 格式文件)、 Acrobat Reder(用于阅读 pdf 格式文件)、 PowerPoint(用于阅读 ppt 格式文件)。文本阅读器的出现是为了解决跨操作系统 (Windows 和 MAC)文本呈现问题，大量学术论文以特殊格式存放。 (6) 电子公告牌(BBS)浏览工具 如 Telnet、Cterm。BBS 上有着丰富资源，这些工具比 Windows 自带的 Telnet 有着更强的功能。 3．可用于网络教学的资源检索 最常见的获取网上资源的途径有 3 种。 (1) 门户网站的分类目录，可以获得某类别信息的大量资料。 搜索引擎，可以获得某具体内容的网页链接，所搜索对象可以包括文本、图 像、声音、动画、视频等。 (2) 由学科专家制作的学科资源入口，可以获得大量高质量的学科资源链接。 (3) 在新闻组、论坛、BBS、邮件列表上可以就某具体问题提问并获得回答。 查询某种特殊资源的步骤通常如下： (1) 确定你的搜索概念或意图。 (2) 选择描述这些概念的关键字及其他形式(同义词、近义词等)。 (3) 决定采用哪种搜索功能并选定搜索引擎(采用简单搜索还是高级搜索)。 (4) 研 究 一 下 所 选 搜 索 引 擎 主 页 上 的 说 明 (HELP 、 Advanced Search 、 FAQ(Frequently Asked Questions)、查询诀窍(Search tips)) (5) 建立搜索表达式，使用符合该搜索引擎语法的正确表达式，开始搜索。 例如，教育技术&东北师范大学，远程 and 网络。

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网络教学策略

(6) 查看搜索结果。返回的搜索结果与你的期望是否相符？查看页面或网站 的简介，与检索目标相差多远？修正一下搜索概念，用更合适的关键字再次搜 索。有时候虽然搜索结果并不理想，但你会在这些页面中发现一些更合适的关 键字。 (7) 在其他搜索引擎中尝试同样的搜索。 常用的搜索引擎有以下几种。 (1) Google 搜索引擎 Google 由两个斯坦福大学博士生 Larry Page 与 Sergey Brin 于 1998 年 9 月发 明。Google Inc.于 1999 年创立。2000 年 7 月，Google 替代 Inktomi 成为 Yahoo 公司的搜索引擎，同年 9 月，Google 成为网易的搜索引擎，并在 2000 年 11 月获 得 PC Magzine 杂志的搜索引擎“编辑选择奖” 。今天，Google 已经成为搜索引擎 中最常用的一个。 Google 采用全文标引方式，并提供每日更新，其特点如下： ① 支持多达 132 种语言，包括简体中文和繁体中文。 ② 网站只提供搜索引擎功能，页面简洁。 ③ 速度极快，据称有 8 000 多台服务器，200 多条 T3 级宽带。 ④ 搜索效率高。根据互联网本身的链接结构对相关网站用自动方法进行分 类，为每一个查询迅速提供准确的结果。 ⑤ 可设置“使用偏好”，包括选择“界面语言”和“查看结果数”。 ⑥ 帮助文件内容较多，分成基本检索、高级检索、结果页说明等多个页面。 ⑦ 支持图像搜索、新闻组搜索。 ⑧ 由专家手工对优秀网站进行分类评估。 (2) 基本检索语法 逻辑“与”。如果检索框中的两个关键词之间用空格隔开则默认为是 AND (“与”运算)连接。 逻辑“或”运算需用大写的 OR 连接两个关键词(不支持关键字为中文的逻辑 “或”查询，但支持关键字为英文的逻辑“或”查询，语法是大写的“OR”。 逻辑“非”则用“－”(减号)表示，同时，要求在减号前保留一个空格。 以上布尔检索算符同样适用于短语检索，例如，查一些名言或专有名词时， 给它们加上双引号即可。像连字符、斜线、问号、等号、省略号等都可以作为短 语的连接符号，与双引号的作用相同。这些基本语法，与其他搜索引擎的语法很 相似。 除此，Google 还支持独特的高级检索，包括：可以将检索结果局限在一个网 站上；可以排除某个特定站点的网页；可以对网页以及检索结果页面的语言类型

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网络教学资源库建设

进行限制；可以检索链向某一个网页的所有页面；可以检索与某一个网页相关的 所有网页。但是，Google 不支持通配符，如“*” 、“?”等，只能作精确查询，关 键字后面的“*”或者“?”会被忽略掉。不支持区分大小写的检索，如“GOD” 和“god”搜索的结果是一样的。 高级搜索语法有 site、link、inurl、allinurl、related、cache、info、stock 等。 例如，“site”表示搜索结果局限于某个具体网站，如“www.sina.com.cn”， 或者是某个域名，如“com.cn”、 “com” ，等。如果是要排除某网站或者域名范围 内的页面，只需用“－网站/域名”。例如，要搜索中文教育科研网站(edu.cn)上所 有包含“网络教育”和“搜索引擎”的页面，输入“网络教育”搜索引擎“site:edu.cn” 即可。该指令还可指定查询国家，例如，要搜索“中国”关于“红旗”的网站， 可以这样查询： “site:cn 红旗” 。site 后的冒号为英文字符，而且，冒号后不能有空 格，否则“site:”会被当成搜索的关键字。 (3) 其他搜索引擎 Northern Light(http://www.northenlight.com)的“研究引擎”将广泛的 Web 信 息检索和集中深入的文献信息检索结合起来。其最显著的特点是有一个经过人工 筛选、分析和标引的专门资源库(specialcollection)，收藏从 1995 年以来的 7 100 余种期刊、图书、报告、数据库等全文资料。它的结果页面左边给出个人化结果 文件夹(Custom Search Folder)，将某次检索的结果自动组织成若干类别，用户可 选择浏览某一个类别的结果而无须在所有的结果中选择。 Lycos(http://www.lycos.com)的特色在于除了提供普通的简单检索与高级检索 外，还提供多种专题信息检索，例如，黄页、白页、交通线路、天气、新闻、股 票、音乐、声音和图像文件等。为了防止不良内容侵害青少年，Lycos 提供了检 索保护(Search Guard)功能。 其他重要的搜索引擎还包括以下几个网站。 国外：Yahoo：http://www.yahoo.com AltaVista：http://www.altavista.com Excite：http://www.excite.com 国内： Yahoo 中文：http://www.yahoo.com.cn 搜索客：http://www.cseek.com 搜狐：http://www.sohu.com.cn Yeah：http://www.yeah.net Sina：http://search.sina.com.cn 天网学术搜索引擎：http://e.pku.edu.cn (4) 多媒体信息搜索

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对于多媒体信息，如图像、声音、视频等，网上很多知名搜索引擎都提供图 像搜索服务。如 AltaVista(http://www.altavista.com)支持图像、音频和视频搜索； Lycos(http://www.lycos.com)、HotBot(http://www.hotbot.com)、Yahoo(http://ipix.yahoo.com)都支持图像搜索。 除此，还有一些专门的图像搜索引擎。易易寻(http://www.eefind.com)是 一个中文图像搜索引擎；Amazing(http://www.ncrtec.org/picture.htm)是一个美 国中北部技术联盟为中小学教学建立的图像搜索引擎，支持关键词搜索和模 糊 搜索 ； QBIC(http://www.qbic.almaden.ibm.com)是图像和动态影像搜索引擎； Arriba Vista(http://www.arribavista.com)是一个比较专业的图像搜索引擎。 使 用 MP3 音 乐 搜 索 器 MP3PLAY(http://www.mp3spy.com) 和 Abe’ s MP3 Finder(http://www.abes.org)，可以以歌名、歌手名或音乐类型搜索网上的音乐文件。 网上的专业音乐网站也不少。“上海音乐数字图书馆”(http://www.libnet.sh.cn/ music/)和“上海交通大学音乐数据库检索系统”(http://www.lib.sjtu.edu.cn/music. htm)都是国内建设的音乐检索数据库，存储了大量资料。 4．网络资源的鉴别和选择 美国信息专家指出： “Internet 上的信息如果有一英里宽，则只有一英寸深。 ” 网上的信息资源很多，但对信息缺乏深层次的开发，导致资源的大量浪费，这是 很可惜的。因此对信息的选择和整理十分重要。 在选择网络资源时，应注意资源的来源，以下几条原则可供参考。 (1) 权威性(authority) 即网站及其建站机构的权威性与知名度。通常情况下，权威机构或知名机构 (人士)发布的信息在质量与可靠性方面较有保障。尤其是大学、研究机构和政府 机构的网站，一般在发布前己对信息作过审查、筛选，保证了信息具有较强的权威 性。如果对信息发布者的情况不了解，应调查其专业背景、资历，负责任的网站应 提供这些信息。例如，关于美国白宫的网站有两个：http://www.whitehouse.gov 和 http://www.whitehouse.com，前者才是美国白宫的官方网站。一般可以从页面上部 或底部进入作者、组织机构或公司信息的链接。 (2) 内容(content) 网站内容是网络信息资源评估中最重要的指标。网站发布的信息内容应当切 题、标题清楚、组织规范、逻辑性强；信息内容应当有明确的范围和边界，具有 足够的广度和深度来满足用户的需要；在引用其他信息来源时应当注明出处，确 保引用事实和数据的准确，也便于用户作进一步的参考；注重客观性，即不能带 有政治倾向或个人偏见，避免夸大其词；突出特色，同种主题往往会有许多站点， 网站发布的原始信息要避免雷同，如有些网站主要以发布原始信息为主，有些则

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网络教学资源库建设

可能更多的是有关访主题链接的集合，还有的是其他网站信息的镜像。 (3) 时效性(currency) 一个好的网站内容及其链接应当新颖，应当明确地说明其创建期和最近的更 新期(latest update)，更新间隔不能太长，网站内容所引用的文献、数据应当有明 确的日期，对于过时的信息和死链应当及时清除。 (4) 网页设计(design) 网页设计不仅是一个美观问题，更关系到用户使用的方便与否。网页的设计 应当简练，尽量减少用户屏幕卷动的次数；具有友好的界面，比较直观，不易引 起歧义，对于链接和交互性内容应有必要的说明；网页的各个组成部分应都能运 行；网页之间的切换应方便，在任何一个网页上均有返回主页的链接。Web 网站 应充分利用多媒体功能，将文本、图像、声频、视频信息有机地集成于一体，但 是，图片不能太多、太大，否则会影响页面的传输速度。此外，在用户需要辅助 软件时，应提供下载这种软件的链接。 (5) 适用性(usability) 网站的外观设计和运行方式是丰富多彩的，但适用性是保证用户访问的前 提。访问者希望能用较短的时间，点击较少的链接(最好在 3 个链接之内)找到所 需的信息。只有为用户提供有用信息的网站，才能赢得再次访问。 (6) 用户对象(audience) 每个网站都是为一定的用户群接收而发布信息的。因而，每个网站都有自己 的目标用户，网站发布的信息应满足特定用户的需要，信息的专业化程度要适应 用户的水平。 (7) 访问次数或被链接的次数 那些被重要机构或学科专家链接的网站所提供的信息一般比较可靠和重要。运 用 WWW 虚拟图书馆 (WWW-Virtual Library, http://conbio.rice.edu/vl/database)可 以了解其链接的网站的信息质量，它把各个学科重要的信息网站进行链接，这是 图书馆组织数字化资源时一个现成的信息源，应当予以很好利用。当然，这并不 排除有的网站为吸引人而提供哗众取宠的信息。 此外，网站的连接速度，是否有死链接，是否为免费网站也可作为选择时的 参考。

5.3.3 设计的资源 如果网上没有现成的资源，则就要重新设计。教育资源建设的对象主要包括 媒体素材、试题、试卷、案例、课件、常见问题解答、资源目录索引和网络课程

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网络教学策略

等几类教育资源。 1．教育资源建设的主要步骤 教育资源的建设可以采取自上而下的组织策略，在总体规划部门确定资源建 设的整体目标，并确定资源建设内容和标准，并与各个参与建设单位进行协商， 将资源建设任务进行分配。参与资源建设的单位不一定都是学校等教育单位，可 以由具备雄厚实力的企业公司承担，但需要有教育工作者协作完成。 同样也可以采取自下而上的组织策略，由教学单位根据教学需要开发，然 后由教师按照标准化的资源分类规范选择类别，并上传到教学资源库，定期予 以整理。当按照主题选择利用网上的现成资源时，也使用自下而上的组织策略。 教育资源建设的具体步骤如下： (1) 需求分析 需求分析可以从几个不同的角度来分析，例如，从终端用户对象的特点来分 析；从本地区基础教育信息化进展的程度去分析等。这样通过从不同视角来分析 以确定所要建设资源的种类，教育资源的学科范围，资源建设的具体内容，每一 类资源建设的数量以及需要提供哪些特色资源等，这些都需要按照教学大纲和课 程目录的顺序划分各学科要建设的资源的详细内容。除了专门的教学资源外，资 源库中还可收录一些拓展资源，例如，电子图书，包括课外读物，传记文学，法 律，诗歌等；教学工具软件，主要是教师与学校常用的一些免费下载的系统工具， 驱动程序，文字处理媒体工具等。需求分析最后应生成一个书面的资源建设的需 求分析报告文档。资源建设的领导决策者将会根据此文档来确定资源建设的规模， 可持续发展的规划。 (2) 确定标准 根据国家教育部教育信息化技术标准委员会发布的《教育资源建设规范》(征 求意见稿)确定资源建设的技术标准，必须细化到对资源每个属性的具体要求，以 便于操作。同时编制资源的评价指标主要是作为后期“资源建设专家组”和“各 学科工作小组”对征集上来的资源进行审查、分类的依据。此外，明确评价标准 有利于保证资源的质量。 (3) 编制评价指标 编制资源的评价指标主要是作为后期“资源建设专家组”和“各学科工作小 组”对征集上来的资源进行审查、分类的依据。此外，明确评价标准有利于保证 资源的质量。 (4) 资源建设培训 对资源的开发者、建设者进行业务知识培训是非常必要的。这些业务知识包 括基础教育教学资源的分类体系、分类标准、基本属性特征等。通过培训，资源

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网络教学资源库建设

数据的建设生产者对常用专业术语要能准确理解，掌握资源制作、收集、整合的 基本方法和基本技能。使各部分人员掌握工作的技术细节，明确资源建设项目的 目的、任务和整体实施计划等。 (5) 资源征集 分配资源征集任务，并向各个部门下发。在任务分配时要考虑到各个地区、 各个学校和任课教师的长处与特色，尽可能最大限度的发挥其优势，保证资源整 合的完善与成功。收集整理的具体操作可以根据学科、年级和类型的不同组合顺 序来实施。 (6) 资源的审核与完善 对收集到的资源要有专门人员进行初步审核。主要由资源建设领导小组组织 资源建设专家组及各学科工作小组、技术小组按照已定的“资源评价指标”对征 集到的资源进行审核、筛选、优化、整合并确定资源的等级和价格。对筛选出的， 基础较好但不完善的资源由技术小组在学科工作小组帮助下进行优化(包括增补、 修改部分内容或重新开发部分内容)，使之达到合格资源的要求。所有的审核与定 价工作应以教育需求为前提，并按资源数量和质量给予生产者一定的报酬。教育 资源的评价是一个不断延续的过程，在资源的后续使用过程中，也要获取用户的 反馈信息，以对该资源进行完善。 (7) 资源入库 利用计算机网络技术，通过资源管理平台批量或单个将资源存入数据库中， 这时需要资源收集整理者在入库时对资源的所有属性进行预校验，确保资源库中 数据的精确性。这一步需要一定的认真态度和一定资源分类知识。能否准确标注 资源的属性将会影响以后整个资源管理系统使用时资源的查全和查准问题。 (8) 资源的运营与维护 教育资源的整合是一个动态的过程，需要在后期的运营过程中不断的维护和 更新，以实现资源的持续发展。主要包括：定期采购资源，利用信息搜集模块自 动实现资源补充，定期审核原有资源，删除无效资源，保障资源的质量。 2．教育资源建设的基本原则 (1) 需求 建设教育信息资源库的目的是要为教育服务，因而无论在内容还是功能上 都应充分考虑教育的需求，使学生、教师和其他教育工作者能方便及时的获取 所需信息，具有可利用性。在了解用户需求的基础上，必须进行反需求分析， 即结合实际情况，从更加专业的角度对用户提供的需求信息进行科学的分析和 表述。 (2) 系统性

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第５章

网络教学策略

资源库建设是一个系统工程，教育作为一项国家事业，要综合政策法规、硬 件配置、人力统筹等来考虑各个因素之间的复杂关系，因而决定了教育信息资源 建设的系统性。不仅要处理信息资源库系统的各个子模块之间的结构关系，更要 正确处理与教育这个大系统中其他子系统之间的关系，只有真正实现了这种协调 的发展，教育信息资源才能被高效地利用起来，这是避免重复建设而浪费资源的 必要因素。 (3) 规范性 教育资源的建设必须符合教育教学的规律和特点，对学科、年级、资源种类、 文件格式等进行定义时要根据统一的规范标准，符合国家教育部现代远程教育办 公室颁布的《现代远程教育资源建设规范》 。由于我国幅员辽阔，各地区教育水平 发展不一致，因而在进行信息资源建设方面必然存在差异，只有制定统一的资源 标准，才能使国家在进行资源统筹，各地区在进行资源交流与共享时具有可行性， 并能与世界接轨。 (4) 开放性 知识经济是世界一体化的经济，资源的开放观是从地区到全球，从微观到宏 观，从局部到整体，在不同层次上都要确立的一种基本观点。我国地区差别大， 资源组合错位，地区间的教育资源具有很强的互补性和动态交流的必然性[2]。从 经济行为的角度，信息的获取必须支付一定的费用，因而资源的开放并不是完全 的免费开放，要采取必要的商业流通手段，实现一种公平的开放，当然教育信息 也不例外，这是我国教育产业化的必要途径。目前出现的电子商务，为教育信息 的商业流通提供了必要的技术基础。 (5) 动态平衡 教育资源的建设并不是一步到位，而是一个“缺失——供给——平衡——缺 失——供给……”不断循环的动态过程，它和整个教育的发展是相辅相成的。随 着教育水平的提高和教育需求的不断增加，教育信息资源库的功能和内容应该不 断的完善和更新，以适应时代发展的要求。 3．教育资源的分类方法 《教育资源建设技术规范》(下简称《规范》)吸收了 LOM 中已有的分类体系 后，又针对教育资源建设的具体领域，建立了更为详细的分类标准，既包括对每 类资源都适用并与资源组织建设过程密切相关的通用分类，即一级分类(如学科、 适用对象和素材类型)，又根据不同资源的特殊属性，提供了更细的分类，即二级 分类、三级分类……(如将文本素材进一步分为教案、教材等，将图形、图像按内 容分为动物、人物等)。为了更具可操作性，每一分类都提供了具体的取值，即词 汇表，并从技术的角度进行编码，便于实现数据库存储的规范性。对于已有的国

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网络教学资源库建设

家标准分类法并适用于教育资源领域的，本规范直接将其引用进来，并纳入编码 表中。在实际的开发建设工作中，每个分类都可作为教育资源的一个属性。 《规范》只列出了最具通用性的分类方法，对于有特殊用途的分类法，允许 用户按照 LOM 规范的第九类的格式自行扩展，必要时可向有关部门提出申请， 将该分类法纳入《规范》之中。图 5－10 中列出了《规范》中所提供的分类体系， 长方形代表分类方法，椭圆形代表具体的分类内容，以作为资源组织建设的依据 和对 LOM 规范第九类(分类信息)的应用指南。

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第５章

网络教学策略 学科 教育 资源 分类 体系

采用国家教育部 1998 颁布的年普通 高等学校本科专业目录分类法 知识单元

适用对象

素材类型

教育资源适用的对象，如小学 一年级、初中三年级等

教育资源携带信息所属 的知识点，这是一个条 件分类项，要受到学科 和环境的约束

用于资源库管理组织时进行的分类，本规 范将教育资源划分为 9 类 文本

类型

文本素材的具体形式， 如教案、教材等。

图形／图像

类型

图形、图像素材的内 容，如动物、人物等。

音频

类型

音频素材的内容分类， 如音乐、语音等。

视频

类型

视频素材内容分类，如 实验、教学等。

采样格式

视频的采样格式分类。

动画

类型

试题

知识点 题型 认知目标

试卷

测试类型

课件

教学类型

动画素材的内容分类， 如教学、游戏等。 根据该试题所考核的知 识点进行分类这是一个 条件分类项，要受到知 识单元的约束。 试题的题型。 该试题要求学习者达到 的认知目标，如知道、 领会等。 相对评价还是绝对评价， 也称为常模参考测验和目 标参考测验。

中图分类法 （第四版） 图书 期刊 会议录 报告

课件中教学活动的类型， 如游戏型、操练型等。

标准

案例 文献

类型

文献资料的类型，如图 书、期刊、论文等。

常见问题解答

图 5－10

专利 学位论文

资源目录索引 网络课程

产品样本

档案 国家标准 ＧＢ／Ｔ １３７４５－９２《学科 分类及代码》一级分类表

教育资源建设技术规范的分类体系

政府文件

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网络教学资源库建设

5.3.4 网络课件内容共享技术规范 学习资源共享是指一个学习对象可被多个学习系统利用；系统互操作性是指 多个系统及组件之间能够交换与使用彼此的信息。学习资源的可共享性和系统的 互操作对于教育系统的实用性和经济性具有决定性意义。由于网络教育的技术复 杂，开发人员自行其是，大量的网上学习资源难以实现共享，不同的教育系统难 以互相沟通，妨碍了网上教育资源的共享与交流。解决这些问题的根本出路是制 定网络教育技术标准，用标准化办法保障网上学习资源共享和系统互操作。 标准和规范之间的区别在于，标准是通过足够长的全球审定后形成的正式文 件，目前还没有经过完全批准的网络教育标准。而工作组开发整个行业都愿意支 持的规范，一旦形成一套规范成果，就会提交这些建议性的规范给一个审定标准 的组织，由其决定是否把规范变成一个法定的标准。如果一个规范被整个行业所 接受，通常称做是事实上的标准，即使其并没有经过标准化组织的审定。迄今为 止，仍然没有一个工作组制订的规范形成法定意义上的标准，尽管有些标准已经 在行业中形成了事实上标准的地位。直到一个规范形成标准之前，它会不断地随 着实践的过程改变和完善。标准审定方面，有 IEEE 的学习技术标准委员会(IEEE LTSC)负责与国际标准组织 ISO 合作把领先的学习规范变成最终的国际标准。 网络课件内容共享规范提供了一套通用的语言，让系统和课程能够共享数据 和交换信息。规范约定生产商如何构造课程和学习管理平台，让课程和平台能够 共同工作。通用的语言还保证了分布式的网络教学系统能够无缝协同工作，并能 够把不同厂商的内容集成在一起。 规范还在建立定义网络教育课程的各个组成部分的标准语言，称之为学习物 件。通过建立针对这些学习物件的标准规则，能够更加轻松地创建可以在一门课 业的多个课程中重复使用的内容。 从根本上来看，标准化能够创建更加灵巧和更加强大的学习技术，实现真正 按照学习者的需求提供的个性化学习。随着网络教育应用市场的迅速发展，标准 能够消除互操作带来的问题，保护客户在课程内容和提供学习管理的系统上的投 资。 1．国外研究资源建设标准的现状 国际上已有不少国家的企业机构和学术团体致力于现代教育技术标准的研 究，并已产生了一大批标准化的成果。其中影响较大的有：IMS(Instructional Management System)的 Learning Resource Metadata(学习资源元数据规范)，IEEE LTSC(Learning Technology Standards Committee ， 学 习 技 术 标 准 委 员 会 ) 的

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第５章

网络教学策略

LOM(Learning Object Metadata，学习对象元数据)，OCLC(Online Computer Library Center)Dublin Core 的 Dublin Core 元数据标准等。 在美国有航空工业计算机辅助训练委员会 (AICC：Airline Industry CBT Committee) 最 早 提 出 的 计 算 机 管 理 教 学 标 准 (Standard for Computer Based Training)，美国国防部(ADL)提出的可共享课程对象参照模型(SCORM：Shareable Content Object Reference Model Initiative) ， 还 有 全 球 学 习 联 合 公 司 (IMS ： Instructional Management System)提出的学习系统技术规范。在欧洲方面，有 ARIADNE(欧洲远程教育多媒体制作与销售网联盟)，PROMETEUS(促进欧洲社会 教育和培训中使用多媒体工程)，CEN／ISS(欧洲标准委员化／信息社会标准化系 统)等组织进行多媒体和远程教学技术标准的研究、国际合作及本土化工作。目前 在 IEEE LTCS 的主持下，若干个工作小组正开展网络远程教育技术标准的制定和 修订工作，将形成 IEEE 1484 标准。国际标准化组织(ISO)于 1999 年成立了一个 JTC1/SC36 委员会，专门从事学习、教育、培训技术标准的征集、修订和批准工 作，目前已有美国、英国、德国、日本、乌克兰等国提交了标准议案。世界上许 多国家十分重视教育技术国际标准的采用，组织力量参与国际标准制定与本土化 工作，其中法国、德国、西班牙已完成了部分 IEEE LTSC 标准的本土化工作，荷 兰、希腊、意大利等国家即将推出他们的教育技术标准草案。美国 IMS 公司从 1999 年开始在美国、英国、欧洲、澳大利亚和新加坡等国家推广 IEEE LTCS 的 标准并收集各地的反馈结果以丰富和完善标准。美国、加拿大等国已实现资源的 统一标准，其资源库可以互换使用。我国台湾地区以利用国际标准为主，如 ADL/SCORM 和 IMS Content Packaging，IMS Metadata 等。 世界网络学习资源规范制定组织的分布如图 5－11 所示。 IMS(Instructional Management System)是美国高等教育协会的非赢利机构 EDUCOM(现在为 EDUCAUSE)下的一个项目组。在 1997 年，它们开始致力于研 究关于联机学习(online learning)的开放的基于市场的标准，该标准包括学习内容 的元数据规范。 同样是在 1997 年，NIST(National Institute for Standards and Technology)的一 个工作小组和 IEEE P.1484 小组(现在为 IEEE Learning Technology Standards Committee，LTSC)也开始了类似的工作，后来 NIST 的工作小组并入 IMS，此后 IMS 开始与欧洲的 ARIADNE 联合组合作，共同致力于学习资源的元数据规范的 定义。 1998 年，IMS 和 ARIADNE 联合向 IEEE 提交了关于教育资源的元数据规范 和建议，这个建议就是目前的 IEEE 的学习对象模型(Learning Object Metadata， LOM)的基本原型，它是 IEEE LOM 规范的前身。1999 年，IMS 通过它在美国、

５．３

网络教学资源库建设

英国、欧洲、澳大利亚和新加坡的组织，发布了 IEEE 的 LOM 规范的草稿，并收 集了大量的反馈信息，这些反馈信息很多将反映在未来的正式规范之中。 欧洲标准化委员化/信息社会

国际标准化组织/国际电子协会联合 技术委员会第 36 下属委员会(国际)

标准化系统(欧洲) 美国国防部(美国) 国际电器电 子工程师 协会(美国)

促进欧洲社会教育 和培训中使用多媒 体工程组织(欧洲)

航空工业计算机辅 助训练委员会(美国)

教学管理系统亚洲(新加坡)

高级学习框架协会(日本)

图 5－11

教学管理系统澳洲(澳大利亚)

世界网络学习资源规范制定组织分布图

由上可见，关于学习资源的元数据规范，国外起步于 1997 年，并正在研究 之中，并没有达到完善的程度。由于这些规范和标准都正在制订之中，并没有形 成正式的标准发布，其中相对完备的是 IEEE 的 LOM 模型，它规定了在 Web 页 面中呈现学习资源时，所应提供的一些基本元素，但并没有规定这些元数据的实 现，如它们的体系结构、编辑语言、数据存取方法等。因此，目前主流的商品化 软件对它们的支持力度不够。大多数商品化软件并不支持这些规范草案。 2．国内教育资源建设标准化研究 我国现有的规范包括《现代远程教育技术规范》(DLTS)和《现代远程教育工 程教育资源建设技术规范》。 针对我国远程教育的现状和发展需要，2000 年，教育部组织有关专家制订了 《现代远程教育资源建设技术规范》(征求意见稿)，其中分别为 6 类教育资源(媒 体素材、试题、课件与网络课件、文献、案例和网络课程)定义了相关属性。从其 性质上来讲这不是一个真正的技术标准，而是应用相关国际标准的一个范例。2001 年，教育部于 2000 年成立了隶属于国家信息技术标准化委员会之下的现代远程教 育标准化委员会，力求在跟踪国际远程教育标准的基础上，制定出一系列符合我 国国情的远程教育标准。目前，现代远程教育标准化委员会已经制定了现代远程 教育标准体系，并将远程教育标准分成 26 个子标准，包括总标准，教学资源相关 标准，学习者相关标准，教学环境相关标准，教育服务质量相关标准，本地化标

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第５章

网络教学策略

准等方面，并确立了一些跟踪研究课题以及各子标准制定的优先级别。现已初步 形成了一批标准的草案。 DLTS 委员会主要负责规范的研究与运作，负责 DLTS 标准在中国的推广与 应用，包括项目进程监督、会议组织、信息发布、标准检验与推广、培训班筹办、 标准咨询与服务。远程教育标准化信息中心(http://www.dltsc.moe.edu.cn)作为项目 的信息支持系统，专门收集国际国内有关标准化的文件，密切跟踪世界发展动态， 并为研究工作提供信息园地和协同工作空间，以便交流研究进展情况、公布标准 草案和征询意见。 《现代远程教育资源建设技术规范》适用于学习对象中与教育资源开发、应 用和管理有关的领域，对教育资源技术开发，属性标注，资源管理系统开发，教 育资源的质量控制等有直接的指导意义。 通过分析国际上关于教育信息技术标准的研究线索，特别是参照 IEEE 1848 的框架，我国所制定的 DLTS 标准体系目前包括 6 大类 26 项子标准和 4 个跟踪研 究项目。总标准包括系统架构与参照模型、术语；教学资源相关标准包括学习对 象元数据，语义与互换绑定，数据互换协议，HTTP 绑定，课件互换，课程编列， 内容包装，问题／测试互操作；学习者相关标准包括学习者模型，任务模型，学 生身份标识，学力定义，协作学习，终身学习质量描述；教学环境相关标准包括 平台与媒体标准引用，工具／代理通信，企业接口，教学管理，用户界面；教育 服务质量相关标准包括教学资源评价，教学环境评价，教育服务质量管理；本地 化标准包括标准本地化规范。 《现代远程教育资源建设技术规范》适用于学习对象中与教育资源开发、应 用和管理有关的领域，对教育资源技术开发、属性标注、资源管理系统开发、教 育资源的质量控制等有直接的指导意义。 以学习对象元数据规范(LOM)的数据模型为基础，映射到教育资源建设领域， 用于定义教育资源元数据实例的结构。 以学习对象元数据规范(LOM)为核心，并针对教育资源的特性建立了分类扩 展数据元素。 教育资源的属性用于描述该资源的相关特征。各类资源的统一特征使用学习 对象元数据(LOM)进行描述，资源的特色属性主要根据资源特性分类描述。 此规范可以被别的标准所引用，例如，用于定义数据模型实现(即绑定)的标 准。这样，教育资源属性实例就能被各种学习教育系统所使用，例如，管理、定 位、评估和交换教育资源等。 (1) 教育资源类型 该规范所面向的资源主要包括以下几类。

５．３

网络教学资源库建设

① 媒体素材 传播教学信息的基本材料单元，可分为 5 大类：文本类素材、图形/图像类素 材、音频类素材、视频类素材、动画类素材。 ② 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， 是在数学模型基础上建立起来的教育测量工具。 ③ 试卷 是用于进行多种类型测试的典型成套试题。 ④ 课件与网络课件 是对一个或几个知识点实施相对完整教学的用于教育、教学的软件，根据运 行平台划分，可分为网络版的课件和单机运行的课件，网络版的课件需要能在标 准浏览器中运行，并且能通过网络教学环境被大家共享。单机运行的课件可通过 网络下载后在本地计算机上运行。 ⑤ 案例 是指由各种媒体元素组合表现的有现实指导意义和教学意义的代表性事件 或现象。 ⑥ 文献资料 是指有关教育方面的政策、法规、条例、规章制度，对重大事件的记录、重 要文章、书籍等。 ⑦ 常见问题解答 针对某一具体领域最常出现的问题给出全面的解答。 ⑧ 资源目录索引 列出某一领域中相关的网络资源地址链接和非网络资源的索引。 ⑨ 网络课程 是通过网络表现的某门学科的教 学内容及实施的教学活动的总和，它包 括两个组成部分：按一定的教学目标、

网络课程 媒体 素材

资源 目录 索引

通用可选数据元素 核心 LOM 必须数据元素

教学策略组织起来的教学内容和网络 教学支撑环境。

常见问 题解答

文献 资料

题库

(2) 基本结构

试卷

《现代远程教育资源建设技术规

课件与 网络课

案例

范》的基本结构如图 5－12 所示，共包 括 3 大部分，分别为严格遵守的必需数

图 5－12

教育资源建设技术规范基本结构

据元素，作为参考的并对每类资源都适用的可选通用数据元素和针对资源特色属

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第５章

网络教学策略

性的扩展数据元素。 ① 必需数据元素(LOM 核心集) 这类数据元素与学习对象元数据规范(LOM)中的必需数据元素一致。它是任 何类型的资源都必须具备的属性标注。开发者应严格遵循。 ② 可选数据元素(通用可选集) 这类数据元素是从学习对象元数据规范(LOM)的可选数据元素中抽取出了与 教育资源密切相关，并对各类教育资源都适用的属性集合。可根据用户需求和开 发者自身的工作过程作为参考属性有选择的使用，如果本规范没有推荐的属性取 值，要求与学习对象元数据规范(LOM)的取值相一致。 ③ 扩展数据元素(分类扩展集) 这类数据元素根据 9 类资源(媒体素材、试题、试卷、课件、文献资料、案例、 常见问题解答、资源目录索引和网络课程)各自的特点，从 LOM 模型的可选集中选 取与某类资源密切相关的属性。并补充了一些基本的、必要的特殊资源分类属性。 注：学习对象元数据规范(LOM)中的最后一个类别，即分类，允许用户根据 任意的分类结构对学习对象进行分类。由于任何分类法都能被引用，这个类别提 供了一种简单的扩展机制。该规范提供了教育资源的主要分类标准，作为推荐分 类方法供开发者参考。该类别的实例最多可取 40 个，即每类教育资源最多可具有 40 个分类的属性，且分类可以逐层细化 例 1 一个主题探究网站建设的实例 图 5－13 是美国国家地理协会网站的“眼镜王蛇”探究主题区。这一网站是完全 从头设计建设的，创建中的艺术构思可能对我国的网上课程资源建设有所启示。

图 ５－１３

美国国家地理协会网站“眼镜王蛇”探究主题区

５．３

网络教学资源库建设

这一主题区是为了介绍眼镜王蛇的知识而创立的，用一幅真蛇同样大小的眼 镜王蛇图片链接站内 11 个不同的主题部分。 这一主题区的建立如下： 为了让蛇的大小给人留下深刻的印象，设计者制作了一幅活蛇一样大小的眼 镜王蛇的插图，最初的图片大约有 3.5 英尺，是插图画家 Paul Kratter 根据美国国 家地理协会和眼镜王蛇专家印度的 Rom Whitaker 所提供的信息绘制的。当严格的 素描草稿通过后，真实的图片完成，制作出一张 8×10 英寸的彩色幻灯片。幻灯 片经过扫描，使用 Photoshop 软件分成 11 个部分，以代表站点上的 11 个不同的 主题。如单击头部图片，会进入“蛇的武器(The King’ s Armory)”主题。 场景的框架由主题词、背景图案和建筑物设计元件构成。为了加强站点的气 氛和内容，每页顶部的英文标题 King Cobra 后面，都有梵语 naja raja，即眼镜王 蛇的印度名字。拱形壁龛的后面显示 Snake Key 的字样。背景图案和建筑元件设 计带有典型的中世纪印度国王宫廷和家庭图案风格，用来衬托这种爬行动物之王 的高贵形象。背景图案的颜色根据每部分的主题来选择。背景图案的大小在

1

KB~3 KB 之间，全部在 Photoshop 软件中制作。 设计者为了使下载的时间最小，制作后每个页面的大小都小于 30 KB。同时， 在兼容性上，网站可以运行在 14 英寸显示器上，同时适合 Mac 和 Windows 两套 操作系统，IE 和 Netscape 两套浏览器的不同版本，制作时使用的做法是制作了两 个版本，一套用于低版本的浏览器，一套用于高版本的浏览器。 对于动画的处理，网站设计者做了这样的工作，用 Premiere 捕捉相关影片的 视频文件帧，输入 After Effects 中逐个处理，最后以一系列 PICT 文件格式输出到 GIF Builder 中，生成 GIF 动画。这样无需下载任何插件及视频程序，访问者就可 以观看视频动画。 画面左边的场景中的蛇身被分成 11 个部分，每个部分用罗马数字标明，光标 经过蛇身的某个部分，这个部分就显示彩色纹理，表示可激活，同时该部分链接 的主题的标题显示在蛇的上方，也出现在右边放大的图片部分，同时光标变成手 的形状。为了到达某个具体的部分，可以单击蛇身上相应部分，浏览完之后，该 段蛇身轮廓仍然充满彩色纹理，代表已经去过那里。在各个主题中，采用文本配 合彩色照片、动画、声音和图片的形式表现。 开发小组由 5 个人组成，包括 2 个设计师、1 个插图员、1 个制片人和 1 个 程序员，共花了 7 周时间，其中 2 周用于规划和设计，3 周用于产品评估，2 周用 于编程和测试。使用的软件包括 After Effects、BBEdit、GIFBuilder、Illustrator、 Photoshop、Premiere 和 StudioPro。

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网络教学策略

例 2 如何评价一个网络学习站点 1．用户友好度 布局：屏幕和页面设计合理，滚动条安排适宜。 导航(考察内容和索引)：控制直观，任何时候都易于操作。 系统反应：任何时候学习者都明白系统在做什么。 等待时间：反应时间和文件下载时间合宜。 2．吸引力和趣味性 交互：游戏、设计理念或其他设置吸引学习者使用；在具有吸引力的设计中， 布局、颜色、文本样式和图片都要使学习者赏心悦目。 媒体(考察图片、动画、音频、视频)：视觉效果(用来吸引学习者的媒体和动 画)使用合宜。 动手操作(考察游戏、谜题和“彩蛋”——网站里给学习者意外惊喜的小设计)： 动态、富有挑战性、引人入胜。 3．学习者支持 帮助：在任意需要帮助的地方都提供清楚明了的帮助屏幕或提示。 支持：专家、教室、学习伙伴可以通过 E－mail 或聊天的方式是学习者获得支 持。 字典：提供术语表、参考文献、任务帮助以及有效的相关超链接。 位置提示(考察已完成的学习和分数记录)：追踪学习者漫游路径，并提供清 晰的报告。 4．教学的效度 教学目标：明确清楚。 课件类型(考察被动型、附加测验的被动型、操练型、游戏型、交互式实验和 仿真)：程序使用主动学习者为中心的课件，还是被动的呈现。 模块：内容以独立的单元模块形式大量存在，并按逻辑顺序排列。 内容：良好的信息呈现结构，清楚明白的文字使内容易于理解。 媒体：支持学习内容和学习目标，并为学习者提供课外的知识扩展视野。 5．练习和反馈 练习的数量：练习机会较多，并足够使学习者掌握和记忆知识。 练习的质量(考察与知识关联性和及时性)：练习以动态形式呈现，富有挑战 性，能够吸引学习者。 练习的内容(考察评分标准、仿真和真实性任务的提供)：练习和测验检验内 容的应用程度，而不是简单测试事实和法则性知识。

５．４

网络教学管理策略

评分：练习和测试真实反映学习者水平。 反馈(考察及时性、延迟时间和针对性)：所有选项都提供清楚、附加帮助学 习者理解知识小提示的反馈。

5.4 网络教学管理策略 管理是组织的管理者在特定的环境中，应用一定的方法和原理，引导组织中 的被管理者有序的行动，从而使有限的资源得到合理的配置并发挥作用，以达到 预期的目标。管理由规划、组织、指挥、协调和控制等一系列职能构成，它的核 心是决策。 网络教育的管理和传统教育、传统远程教育有很多不同之处，网络教育的灵 活性，网络教学资源极为丰富，这决定了传统管理方法不能代替网络教育管理， 而计算机技术和网络技术在这一领域中具有巨大优势，可以大幅减轻教师和管理 部门的工作量，提高管理效率。 网络教学管理通常是通过商业网络教学学习平台或自行开发的动态网络学 习平台模块实现的。 网络教学管理的具体内容包括直接支持教学过程的活动(教务管理、教学资源 库管理、教学跟踪等)和非直接支持教学过程的活动(教师管理、员工管理和收费 计费等)。 开发网络教学管理系统，必须对传统教学或传统远程教学的教学管理理念有 相当程度的了解，例如，如何调配各种网络教学模块(如教师、硬件、软件、时间 等的调配)使之更能发挥效用，如何使学习者获得更优越的学习环境等。教学管理 策略起着统领其他教学策略的作用，管理策略的优劣将影响网络教学实现的效果。 网络教学管理系统和网络教学系统的其他部分，例如，评价系统、辅导答疑 系统有着千丝万缕的联系，这体现了整个网络教学系统的系统设计观。 网络教学管理系统的一个重要特点是个性化。例如，在系统中实现为不同的 用户自动分配不同的操作权限，呈现个性化的用户使用界面。这大大提高了管理 效率。

5.4.1 网络教学管理核心概念 网络教学管理的目的主要是提供网络教学的质量保证，管理策略的实施以教 学质量评估、效益估算和学习监控等为核心概念。

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网络教学策略

1．教学质量评估 教学质量评估是网络教育最重要的管理功能。 网络教学系统中人、设备、软件等多种因素交织作用，充当网络教学过程中 的不同角色，对教学质量发生影响，因此管理人员必须评估各个因素的效果，以 加以改进。需要评估的因素很多，包括申请及登记注册的学员人数和特性、学生 成绩、学生满意度、对课程或机构的评价以及课程材料的质量。 每一个因素都反映出网络教学系统不同环节的问题。 学生申请与注册的趋向可以显示整体的课程或机构是否健全，如果申请与注 册人数持续增加或是维持稳定的数量，表示学生愿意选修这些课。这表明管理部 门充分掌握社会需求和学习者的学习需求，及时调整课程使之符合需求；同时这 也表明学习者对教学较为满意。 质量评估中最主要的部分之一就是学生成绩。班级中成绩优学生的比例，并 不总能显示出正确的实际情况，因为这可能是因为考核的标准设置较低。一些国 家采用聘用校外的审查委员考核的办法进行学习质量评估。另一种方法是在专业 的领域，通过学生专业考试(如法律、医药、工程)的成绩，来评估学生是否通过 学习获得较大进步。由于其他参与专业考试人员的资料难以获得，因此一种折中 的办法是在课程完成后毕业生面试时收集有关课程对他们影响之类的信息。 学生满意度资料的收集也很重要。学生在课程结束时对课程进行评价。评价 内容包括：上课内容、课程组织、教学者及导师、教学材料及所使用的教学系统。 这些资料通常由课程管理者、系主任或院长进行分析。这些资料能够充分说明学 习者对网络教学的基本态度，但无法反映该课程是否让学生有效的学习，也无法 评估教学内容的有效性和适用性。 同样，教职员工的满意度也很重要。教职员工可以评估目前的教学策略及教 材是否有效，学生支持服务系统是否适当，课程是否满足学习者及其雇主的需求。 教职员工的评价可能存有一些偏见，但大多数的教职员工非常关心教学效果，能 提出不少改善教学的好建议。这能够进一步改进网络教学的效果 注册人数与课程或机构的声誉有较强的相关性。如果毕业生满意他们的课 程，且雇用这些毕业生的雇主也满意他们的工作表现，学习者会推荐这门课给其 他人，注册人数因此会获得增长。同时注册人数也可能和网络课程的推广营销有关。 对网络课程和教材的质量，我国已建立许多相关评估标准。前面已经提到， 不再重复。 2．效益估算 教育行政人员对网络教学的成本效益会很感兴趣，如何组织人力与财力资 源，以最低成本获得最佳的效果，规模效益和成本因素是管理人员需要考虑的主

５．４

网络教学管理策略

要因素。 (1) 规模效益 网络教育需要投资庞大的经费，购买软、硬件设备，设计教材、资源并提供 基于网络的学习活动，其固定成本甚至高于一些传统大学，但每位学生需要的可 变(直接)成本较低，越多学生选同一门课，平均成本越低，形成规模效益。学生 人数少时，采用传统教学方式较经济；反之，则宜采用网络教学方式以获得更高 的成本效益。 (2) 成本因素 包括网络教学和传统教学的成本分析比较，节约教职员工的工资，增加学生 人数的可能性。做任何成本评估时必须考虑整体成本、单项成本及学生个别成本， 所有成本的记录资料，包括已付的部分、成本和教育利益的相关性等。但难以计 算网络教育对促进学习社会，终身教育的形成，促进教育民主化进程，提高公民 素质等领域造成的影响。 3．监控学习 (1) 学习支持 传统教育中，所有的教学都是以班级及固定的学期时间来安排。网络教育增 加了学习者的灵活性，因此学习时间表较为灵活，主要包括课程注册、完成日期 及学生进度。如果需要集中授课或辅导的话，对教室使用时间也必须做出安排。 在独立学习的课程中，学生经常需要负责设定自己的学习进度。大多数课程 规定一个学习时间的上限(如 6 个月或一年)必须将课程完成。在这段时间内，学 生可根据自己的学习速度或时间表来完成他们的学业。有些课程允许随时登记选 课，其他的课程则指定注册时间。另一方面，正规的网络教育中可能需要教师选 择特定时间进行辅导、答疑，召开网络会议，这也需要教师和管理人员之间协调 好。 对大多数学生而言，需要某些形式的进度作为压力，才能成功地完成学习。 因此即使是独立学习的课程，教学者或导师通常都会规定作业缴交的最后期 限。 (2) 学习质量评估 如何保证网络学习的学习质量，是网络教育中一个引人瞩目的问题。考试成 绩、作业成绩、学习记录等学习者的个人资料的搜集，对评估和监控学习者的学 习状况有重要意义，是一种行之有效的方法。 网络教学管理系统的特点是个性化管理，因此学习者的特性能够被考虑进 去，以实现个性化教学。

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第５章

网络教学策略

5.4.2 网上教务管理 在网络教学管理系统中，以下教务管理功能模块是经常使用的。 1．招生计划管理 招生管理模块会根据学生要求，网上的教学人员，网上的教学系统容量，以 及同时并发使用虚拟教室数目等因素，制定网上招生计划，进行招生计划的网上 公布，实施招生。 2．学生管理 网上学生管理模块包括新生注册，学生注册信息的修改和查询，学生选课， 学生密码的修改，安排虚拟教室考勤，公布学生成绩，授予学分、证书、学位或 其他奖励等功能。图 5－14 为一种学生管理模块的示例。学生的成绩同时也会送交 教师，作为辅导、答疑的依据。 学生管理

新生注册

修改学生

查询在册

注册信息

学生

图 5－14

学生选课

查询注销

修改学生

学生

密码

学生管理示例

3．课程管理 课程管理是网上教育的重要一环。学生选课要根据课程表，作为网上教育的 第一步首先要规划和制定网上课程表。课程的信息中应承载课程时间信息，课程 的任课教师情况，课程内容介绍信息等以便学生选择。图 5－15 中所示是一种课程 管理系统的结构。 课程管理

添加课程

修改课程

删除课程

图 5－15

相称自得 信息

课程公告

…

课程分类 管理

课程管理示例

在开发网络教学管理系统时，应注意下述管理策略的应用。 (1) 课程开设 如果是正规的网络课程(有相对固定的时间表和专门的辅导讲授教师)，管理

５．４

网络教学管理策略

部门首先应根据用户需求分析，决定开设哪些课程。这充分体现了网络教育的灵 活性，而同时网络教育也应讲求规模效益，也要考虑教师和支持员工的报酬支付 问题。如果是完全学习者自学的网络课程，则可以不用考虑这些问题。通常网络 教育中实际存在的需求会大于用户调查中显示的需求，实际选课的学生会比预期 的人数多一些。 (2) 教工配置 对课程开设的教师、员工配置也应做出符合成本效益的计划。这时应注意不 能仅仅考虑技术层面问题，也要考虑是否有合适的教师和支持人员。进行网络教 学的教师需要一定程度的培训，应避免传统教师仅仅把传统教学策略应用与网络 环境就能获得良好教学效果的看法。 (3) 招生人数 由于网上的教学人员，网上的教学系统容量，系统空间限制，同时上传、下 载流量限制，以及可同时使用的虚拟教室，网上视频点播系统，聊天室数目的限 制，网上的教学招生必须有计划，不能超出系统承受程度，否则可能影响网上的 教学。 (4) 成本回收 能否收回成本也是管理人员需要注意的问题，例如，每门课的学费应该定为 多少？如果存在开发网络教学系统和课件的费用，这些费用该如何反应在学费 中？学生单位成本为多少才算合理？ (5) 教工付酬 如何考核网络教学教师和员工的工作量及付酬也是一个关键问题。网络教学 中所需要的和学生交互、学生辅导应如何计时，支付多少报酬，课时数是否和传 统教学的计算方式一样？ (6) 课程管理 网络教育中的学习者有很大的自主权，可以根据自己的需要和具体情况选择 学习课程，因此，课程表的制定权需要交给学习者，由学生自己制定。由于课程 之间有有机的联系，但其学习的顺序又并非固定不变，因此一个优化的网上课程 管理系统应当设计成一目了然、灵活组合的系统。除此之外，还必须要有课件维 护系统，对学生可选的课程方便的添加、修改和删除等。 (7) 学生管理 网络教育中的学习者无需像传统学校学生那样必须参加入学考试、非注册就 不能入学、必须循序渐进。他们可以按照自己的需要随时选择自己想学的内容、 学习的时间和学习的方式。学生管理数据可以辅助统计分析和决策。

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网络教学策略

5.4.3 网上教学资源库管理 网络资源管理是网络教育管理的重要组成部分。网上的资源十分丰富，因此 网上资源库管理能够使得不同开发者和教师在具有共同标准的平台上管理、交换 和协作开发课件，帮助提高学习者的学习效率，克服网络信息迷航现象。 网上教学资源库对教学资源，学习背景材料，扩展学习材料，课外资源在进 行甄选的前提下采用兼容并收的态度，以支持基于资源的学习、研究性学习、探 究学习等素质教育教学模式。网上教学资源库按照资源分类可分为学科题库、学 科案例库、学科教案库、学科媒体素材库、学科课件库、学科文档资料库等。这 些资源通常按学科主题组织在一起，按照物理属性分类存储与管理，形成知识库。 以下是常见的资源管理模块。 1．资源的浏览 资源管理系统应提供明确的导航系统，以实现用户对资源的自然浏览。用户 可以根据导航栏的层层提示，定位到某一个资源文件上。对于每一个资源文件， 都具备相关属性的显示功能，如提供该资源的内容简介、关键字、作者信息等。 同时具备相关资源显示功能，可按学科类型、作者或关键词的相关程度显示。对 于大数据量的多媒体素材资源，应提供缩略图预览、低带宽预览版本并附简介。 2．资源检索 为用户快捷地找到自己所需要的资源提供各种检索途径，支持单键查询，复 合查询，模糊查询并支持通配符，关联查询的段落定位查询，精确查询等多种查 询方式。 3．资源的上传和录入 上传的资源应分为个性化资源库和共享资源库两种，学习者和教师都有自己 的个性化资源库，而经过审核人员手工审核的优秀资源能够在共享资源库中显示。 个性化资源库和共享资源库并非物理空间的重复占用，而仅仅使用动态交互语言 进行地址关联。 资源的录入主要由具有审核权限的教师将已经审核通过的教育资源直接存 入资源库中。资源的录入包括单个录入和批量录入。 4．资源的修订 允许用户修改、删除自己的资源。这有助于进一步改进教学。不同级别的用 户可以对不同范围的资源进行修订，普通用户只能修改自己创作的资源。 5．资源的整理和重新分类 资源审核人员根据教育资源评价标准，对教育工作者所上载的资源进行审

５．４

网络教学管理策略

核、整理和重新分类。资源的整理和重新分类有利于用户查询和资源的规范存放。 6．资源的下载 用户可将自己需要的资源从资源库下载到本地计算机的硬盘上，对于需要付 费的资源，需要先付费确认后才能正确下载；支持多文件压缩下载功能，当用户 选择多个资源文件下载时，系统能自动将文件压缩成一个自解压的可执行文件供 用户下载；支持断点续传，当出现网络故障时，用户可从上一次成功连接时资源 下载的位置继续完成下载；在用户下载资源的过程中，系统提供下载的动态信息。 为了保证教育资源库系统的正常运行，需要提供强大的系统管理功能，包括 数据备份、用户管理、权限管理、计费管理、分布式系统管理等。 7．网上教学资源库的管理注意策略 (1) 素材的录入应分为单一素材录入和批量素材录入。系统应允许素材之间 的格式转换，以便充分利用素材。批量素材录入应自动进行，以减少教师工作量。 目前音、视频由非压缩格式向网上流媒体格式的批量转换录入耗时较长，工作量 较大。 (2) 教学资源库的素材浏览、预览、导航界面应设计得简洁明了，素材组织 和关联合理，以使教师或学习者方便的在海量的素材信息中找到和处理所要素材。 (3) 支持素材的多种查询方式，例如，格式查询、主题查询、关键字查询、 时间查询等。模糊查询、智能查询是未来的发展方向。数据仓库、数据挖掘技术 有可能成为使教学资源库进一步适合教学需要的关键技术。 (4) 参考图书馆信息分类，建立一套分类和关键字统一规范，使得不同录入 人员有规可循，素材分类合理，搜索和查询易于进行。 (5) 支持素材的远程上传和管理。 (6) 定期对数字资源进行整理，使之更符合教学规律、查询规律。 (7) 由于教师教授的课程和学科不同，应允许教师通过超级链接的方式建立 个性化的教学资源库，必须允许教师根据教学需要，对存入自己资源库的个性化 数字资源进行重新分类、排列和组织。 (8) 智能的资源库管理应支持资源的定制。学习者和教师提交对特定资源的 请求，资源库自动处理并发布相关请求，由感兴趣的教师、技术人员特别定制并 以 E－mail 形式发送给用户。这种交换可以通过付费的形式实现。管理系统也可以 在免费的合适资源出现时，自动把相关信息发送给用户。个性化技术和推送技术 是解决资源库资源和教学结合不够紧密问题的一种解决途径。 (9) 通过统计与分析对资源管理提供参考建议。通过跟踪记录用户账号行为 数据，作为依据进行分析和统计，对资源的使用情况进行统计，以便使管理员等 用户掌握资源质量，对资源标准进行修订，并据此给资源提供者以相应的回报。

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２２０

第５章

网络教学策略

提供多种数据报表，方便用户自我服务，同时也方便管理员进行各种评估、分析， 如使用频率最高的资源，使用资源最多的用户等。统计结果分析处理通过方图、 饼图等图表方式以及数据的方式显示，数据报表将不同时间段的统计数据进行归 纳整理形成表格。系统应提供的统计分析项包括：按类别统计系统拥有的资源； 按用户统计浏览/上传/下载的资源；按时间统计浏览/上传/下载的资源；按时间计 算应收费情况；用户数统计；资源浏览/上传/下载排名等。 如表 5－7 是北京师范大学对网上教学资源库中素材属性的一些定义规范，这 是一个利用素材的常规属性组织素材的例子。 表 5－7 属性名

北京师范大学网上教学资源库素材属性

数据类型

编 写

说 明

素材编号

Number(10)

素材的惟一标识码；入库时计算自动生成

学科(专业)

Char(15)

素材属于哪一个或哪几个学科或专业。按教育部颁布的标 准标注，编码类型，见编码表

课程名称

Char(50)

本网络课程的名称

适用对象

Char(15)

指明其内容适用于哪个层次的教育对象，编码类型

内容简介

Char(200)

素材简要说明(限 100 个中文字符)

关键词

结构类型

素材内容的关键词(限 5～10 个)

素材编写时间

Date

本素材最早出现时间，格式：****/**/**，如 1999/01/11

课程编著者

结构类型

参与课程开发的开发人员的姓名、单位、联系信息等

脚本字数

Number(6)

课程内容的总字数

图像数

Number(4)

课程内容中所包含图形(图像)数量

音频数

Number(4)

课程内容中所包含音频文件的数量

视频数

Number(4)

课程内容中所包含视频文件的数量

动画数

Number(4)

课程内容中所包含动画文件的数量

页面数

Number(4)

课程内容的 Web 页面数量

运行环境

Char(15)

本课程所需要的运行环境，编码类型

版本号

Number(2,2

本课程发布的版本号，格式：****/**/**，如 1999/01/11

入库时间

Date

纳入课程资源库的时间

开发单位

Char(50)

开发本课程的单位

由于网络上的资源往往存在着过多、质量不高、联系性不强的问题，而不是 资源匮乏，因此，目前的问题主要是如何提高现有资源的利用效率，而不是泛泛 的尽量收集尽可能多的资源。利用语义网来组织素材将是未来的发展方向，网上 教学素材资源将向精致化、有序化、规范化，符合学科教学原则等方向发展。

５．４

网络教学管理策略

5.4.4 网上教学跟踪管理 教学跟踪管理一般包括对学生各种信息的收集和分析、学习情况跟踪等以判 断教学的效果，为制定新的教学计划提供参考。教学跟踪管理是网络教育中实现 对学习者个性化教学的关键组成部分。 计算机管理教学系统(CMI：Computer Managed Instruction)、学习管理系统 (LMS： Learning Managed System)中都较为重视教学跟踪管理的实现，以帮助教 师更好地管理和指导教学过程。这一技术是市场上商业化管理系统中技术比较成 熟的部分。 网上教学跟踪管理可以包括如下模块。 1．学生信息收集模块 作用是收集学生学习信息。教师可随时查看所有学生的学习进展情况(如已学 习过内容，提出过的问题，与教师联系情况，与其他学习者讨论的情况等)，每一 个学生的学习历史记录(如联机学习时间、测验成绩、作业提交状况等)，学生认 知模型中的知识结构和能力水平等数据。根据这些数据，教师可以对有学习障碍 或学习效果不佳的学生提出有针对性的学习建议与学习辅导，这些建议与辅导， 可通过电子邮件迅速地发送到学生的电子信箱中，学生可根据这些辅导与建议， 调整自己的学习。 2．作业提交和批改模块 作业提交和批改是评价学生学习状况的主要指标。作业提交和批改是教师进 行辅导、答疑、个性化教学的主要依据，是实现形成性评价的重要途径，但同时 仍然是教学跟踪管理的主要手段之一。传统远程教育实现作业批改一般通过信件 方式进行，在我国远程教育通常结合班组定期面授指导方式，因此作业的布置和 收缴常和教师班组面授结合，同时进行。网络教育使得作业的提交、批改的效率 大大提高，学习者可以通过网络提交作业，使作业提交、批改和返还的周期大为 缩短，通过计算机自动批改可以大大减轻教师工作量，教师可以仅对最重要部分 和非标准化部分进行手工批改，因此有更多余暇关注学习者的学习状况。教师对 作业的批改工作将计入对教师工作的考核。 3．数据统计、分析功能模块 教学跟踪管理最重要的模块是数据统计、分析功能模块。数据统计分析模块 将各个教学环节中的数据收集起来，根据每一位学生的信息和学习过程中的数据 来推断学生的学习状态，反馈给学生、教师、管理人员，并引导学生更加有效的 学习，以及改进教学和管理。该模块定期整理、统计，并在此基础上，依据已有

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第５章

网络教学策略

教学理论，进行一定的智能推理，并将结果通过报表、E－mail 等形式反馈给学生、 教师或相关人员，以帮助学生更好的学习，教师更好的改进教学，管理人员更加 科学的决策。这是普通教师在缺乏专家指导情况下难以做到的，而且也具有大量 的计算量，有了网络学习系统的统计分析模块，教师可以很容易的对学生状况进 行分析。

5.4.5 网上教师、员工管理 网络教育中的教师、员工可能包括以下人员。 (1) 授课或指导教师。 (2) 课程发展者、学科专家、教学设计者及编辑。 (3) 媒体专家及技术人员。 (4) 课程指导人员、管理人员、地区协调人员。 (5) 处理注册、成绩及其他资料的行政人员。 (6) 系主任、学院院长、副校长及其他行政主管等。 为了节省开支，部分员工可以兼职。 1．教师管理 网上的教师主要参与实时讲授、定时辅导和问题解答。除了这些在前台的教 师以外，还有一批后台的教师，他们主要负责课件的设计，学生学习情况的分析 和解决方案的制定等工作。对网上授课的教师，应在教师档案中记载其网上授课 情况，例如，授课时间、答疑时间、辅导时间等，以考评其工作状况。 2．员工管理 在远程教育环境下，对参与远程教学的员工的管理也是必要的。和传统意义 上的学校员工概念不同的是，这里没有食堂、财会等总务员工，但是有热线求助 中心支持人员、上网技术支持人员、网上图书馆管理员、网上实验室管理员等员 工。如图 5－16 所示，一个网上员工管理系统应包括对新加入员工的管理、修改员 工信息、删除员工信息和查询员工信息等。 员工管理

新增员工

修改员工

删除员工

查询员工

员工信息

信息

信息

信息

通报

图 5－16

员工管理示例

５．４

网络教学管理策略

5.4.6 计费管理 计费管理是使网络教学系统商业化和具有可持续发展性必须述诸的手段。 计费管理模块主要分为用户管理和网络计费管理两部分。 1．用户管理 用户账号管理：系统允许用户自由注册账号，但具备身份审核认证机制，系 统管理员对用户进行基于政策的管理，认证、添加或删除账号。为方便用户的自 我服务，具备用户个人资料修改等简单功能。 用户权限控制：为不同级别用户有权的操作进行权限分配和控制，设置不同 权限。提供用户组别管理功能，对权限性质相同的多个用户，可避免一个一个管 理的重复性，通过将多个用户设为一组后统一管理。操作级别分为：管理员级别、 审核员级别(具有审核权限的教师)和普通用户级别(一般教师和学生)。 一种用户权限的分类如下。 (1) 管理员 可进行维护，审批，账号管理，权限设置和系统初始化；并具有普通用户的 所有权限。 (2) 教师和支持人员 可进行课程发布，组织和主持讨论，联机辅导答疑，联机批改作业，联机批 改学生试卷，审核学习资源，发布、删除和批量录入学习资源，赋予某些学习者 特殊权限(如主持讨论等)，建立个性化教学资源等；并具有普通用户的所有权限。 (3) 普通用户 可进行联机学习，联机讨论，请求辅导答疑，提交作业，参加测验，获取扩 展学习资料，学习资源上载，资源检索，联机浏览和学习资源下载和附费下载(只 针对需要附费的资源)，并建立个性化学习资源。 这 3 类是一般资源库管理系统至少应具备的用户级别，在具体设置时，可根 据资源库的规模适当增加更多的用户级别。学习者是计费的对象。计费的服务类 别和方式可根据自身情况作不同的规定。 2．网络计费管理 网络教学系统的计费功能通常是根据网络流量和资源教育价值进行计费，提 供计费方式管理、计费政策管理、费用查询与统计、透支管理、计费项目的管理(包 括学习内容、学习时间、多媒体信息流量、传输的区间、使用的服务方式等项目)、 按时或实时自动更新用户费用，提供账单的查询和统计功能(以报表形式或其他形 式)，提供计费的数据分析和数据挖掘功能。由于不同的资源有不同的计费政策， 这些功能的实现要求预先设置好每一类资源的计费标准，当用户下载资源时，记

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第５章

网络教学策略

入会员用户的日志中，以备查询。 计费政策管理主要包括计费源设定、计费标准设定和折扣设定。计费源指资 源数据库中那些确定有偿使用的资源，初始状态下所有资源可均设为免费；资源 的计费标准由管理员设定，以元为单位，在设定计费标准时还可以设定折扣，以 便在资源库促销期间或特殊时间段允许会员优惠使用资源。 透支管理用于设定用户透支限额，当会员用户账号上的费用已经耗尽，继续 下载资源时，系统就会提醒用户交纳费用并允许用户继续下载资源，当透支超过 一定的限额后，系统就不再允许用户下载资源。 费用查询与统计允许用户查询自己账号上的资金使用情况，包括资金去向、 余额等，并统计用户在不同资源上的资金数量和不同时间段内的资金数量。 对付费资源下载，为用户提供数据获取接口，以方便资源下载。

5.5 网络教学辅导、答疑策略 邵瑞珍主编的《教育心理学》一书对教学策略进行的定义是：“教学策略是 教师在教学过程中，为达到一定的教学目标而采取的相对系统的行为。”《简明国 际教育百科全书》做了这样的定义：从更一般的意义讲，策略是为达到某种目的 使用的手段或方法。在教育学中，这个词一直是与“方法” 、 “步骤”同义。 “策略” 还用来指教学活动的顺序排列和师生间连续的有实在内容的交流。 教学策略是教学设计的核心问题，关系到教学效果的实现。 辅导、答疑、讨论、评价等策略是网络教学策略的重要组成部分。 网络教育中教师的教学任务和学生支持任务包括：授课，教学答疑，作业管 理，主持异步讨论，发布课程资源，个别学习辅导，考试管理，主持同步讨论， 发布公告信息，修订课程内容等。辅导和答疑是教师网络教学任务的主体之一。

5.5.1 对学习者的分析：制定辅导策略的基础 辅导和答疑的目的是帮助学生顺利、高效的完成学习任务，因而制定辅导、 答疑策略的关键在于对学习者成功和失败原因的了解。 “影响学生成功与失败的因素”是远程教育领域中探讨得较为彻底的内容。 远程教育课程多数采取自愿就读的修课方式，因此总有一部分学生中途辍学。 Billings 发现进步最多的学生显示出以下特征：企图在 3 个月内完成该课程，在 40 天内提交第一个作业，具备较高的入学考试成绩及学业平均成绩，具备完成其

５．５

网络教学辅导、答疑策略

他函授课程的经验，家庭支持，具有较高的目标以完成学业，居住离教学者较近， 具有较佳的大学入学准备。最重要的因素是学生完成学业的动机。对以下因素的 研究成果对辅导和答疑策略的制定和实施有一定参考作用。 1．教育背景 远程教育成功与否的最佳预测因素之一是学生的教育背景。个人受的正式教 育越多，就越有可能完成远程较育课程。例如，Coggins(1989)发现完成远程教育 课程者与未完成者，在过去的受教水准和距离上一次修完课程的时间，有显著差 异。显示距离上一次完成课程的时间越长，学生完成新课程的可能性就越低。 2．人格特征 人格特征是预测学生能否完成远程教育课程的因素之中，较不可靠但有相关 的因素。有研究者指出(Moore，1975；Thompson，1984)场独立型学习风格(field independent)的学习者(特点是不易受环境，包括社会环境的影响)比较适合远程学 习。另一个与远程教育有关的人格特征是内向或外向性格，内向者比较倾向于远 程学习。毅力、决心和一定要完成造成了正面的影响。学生选择某些特定课程或 科目的动机，也可能影响课程完成与否(Atman，1986)。 3．课外活动因素 各式各样的课外活动因素，例如，就业(工作稳定、工作量)、家庭责任、健 康及社会利益/义务，都可能正面或负面地影响远程教育课程的完成。例如，上司、 同事、朋友和家人对远程学习的鼓励，可激励学生有良好的表现。相反地，缺乏 上述团体的支持，可能导致学业成绩不佳或辍学。对大多数学习者而言，工作或 家庭方面因素对远程学习成功有很大影响。 4．学业因素 课程本身的许多特点也会影响学生的成功与否，这些因素包括如下： (1) 对课程内容与职业或个人兴趣联系程度的认识。 (2) 课程的困难程度(换言之，所需时间和努力)。 (3) 可获得学习者支持或行政支持的程度。 (4) 用来传送课程和互动的媒体特点。 (5) 学习进度与时间安排。 (6) 教师在课程与作业上给予学习者反馈的程度。 (7) 与教学者和其他学生交流的频率。 如果学生认为课程内容对于职业或个人利益不相关或价值不高；课程难度太 高需投入很多时间和精力；学习过程中，得不到协助或学习支持服务，因而感到 沮丧；在课程进展或作业上得不到教师的反馈；与老师或其他学生很少交流，因 而感到孤立，那么学生便很可能中途停止这项课程。

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第５章

网络教学策略

5．导致成功的因素 相关研究以确认出许多影响远程教育完成与否的预测因素，包括如下。 (1) 完成课程的动机 表示打算完成课程者，通常能完成课程。相反地，不确定自己有无能力完成 课程者，最可能中途辍学。 (2) 提早上交作业 提早或准时上交第一个作业的学生，比较有可能满意地完成课程，例如， Armstrong (1985)发现，在课程开始的头两个星期内，上交第一份作业的学生中， 有 85%成功地完成课程。但超过 2 个月以上才上交第一份作业的学生中，有 75 ％没有完成该门课程。 (3) 完成其他的课程 成功地完成一门远程教育课程的学生，很可能完成下一门课程。 教学者了解上述因素，有助于发现处在危机中的学生，他们可能需要额外的 支持或辅导以完成课程。当越来越多课程以远程教育方式实施时，课程发展者、 行政人员和教学者充分了解在怎样的状况下才能帮助学生完成课程是很重要的。 有些研究曾探讨过学习者的知觉与特定的教学策略或课程设计之间的相关 性。研究结果指出，以下几点会影响学习者修课的满意度。 ① 应用知识的机会。 ② 快速发还学习者作业。 ③ 与教师交流。 ④ 课程内容的相关性。 ⑤ 完善的学习指南。 了解学习者在网络教学中的成功因素，有助于制定有效的网络辅导和教学策 略。

5.5.2 角色转换：网络教育中的导师 网络教育的成功的关键在于学习者的深层学习。而引导学生进入深层学习是 导师的责任。这是魏德迈提出的远程教育成功的关键所在。从教师到导师的角色 转变，是网络教育成功与否的关键，导师是辅导和答疑策略的实施者。在网络教 育中，有必要实现教师角色的转变，以适应网络教育的特殊性。网络中教师的角 色将转变为“导师”(Mentor)。 Mentor 的词源来源于希腊神话中的门特，在神话中智慧女神雅典娜化身为门 特，扶助希腊英雄奥德赛之子 Telemachus，今天用来指代良师益友，贤明的顾问

５．５

网络教学辅导、答疑策略

和 导 师 。 导 师 (Mentor) 既 不 是 教 师 (Instructor) 、 辅 导 教 师 (Tutor) 、 组 织 者 (Coordinator)，也不是导航员(Navigator/Director)，在制度化的网络教育——远程 教育中和自主学习中其角色功能也有所不同。 无论对于具备和不具备自主学习能力的学习者，导师都有其存在的必要性。 而导师之所以区别于教师角色，重要的前提是主要的学习过程由学习者自主进行。 如果学习者数量过多，进行具体指导的教师难以细致入微地照顾到每个学习者， 有了导师这一角色，面向大量学习者的网络教育才可能顺利进行，辅导和答疑才 得以成功实施。 “导师”这一观念，包括以下几个特征。 (1) 与教师和其他现有角色有明显的区别 与教师不同，导师不专门进行知识、技能和态度的传授，导师只是对学习者 进行引导。 与辅导教师也有一定的区别。在制度化的网络教育中，辅导教师有着极端的 重要性，辅导是导师的重要职责之一，但是辅导教师具有专门职责，其辅导行为 具有强烈的目的导向——学习目标，而导师更倾向于开放型的引导，不特别指向 某一目标。这恰恰使得这种引导不囿于当前讨论的问题，更倾向于给学习者的内 在态度和高级策略带来提高，效果可能不会马上表现出来，但却使学习者终身受 益。 与组织者不同。组织者是制度化的网络教育中必不可少的一分子，因为网络 教育的优势之一就在于面向大众，学习者数量巨大，无论是讨论、学习，缺少组 织者，学习可能出现混乱。但导师根本不参与这一职能。 与网络导航员不同。众所周知，网络上的资源浩如烟海、取之不尽，缺乏经 验的学习者很可能陷入“网络迷航”的状态，因此，在制度化的网络教育中，导 航员这一角色也是不可或缺的，对学习者进行引导有利于教学计划的顺利进行。 但是导航员可以通过短期的培训造就，对某一领域知识或某一课程的教法了解后， 就可以引导初学者，而导师则是真正的专家，有着深入的见解。 (2) 可以物化为文字、程序 霍姆伯格(Borje Holmberg)在其“有指导的教学会谈”理论中，认为在远程教 育中，可以通过为学习者专门设计、制作的课程材料，模拟导师对学生的指导， 这种模拟包括从学习课文而产生的内化式谈话，以及以会谈方式编写的教材。[1][2] 一些论坛的新手必读和网站的 FAQ，扮演的也是文字导师的角色。 由于新技术的进展，今天又获得了其他的可能成功实现导师功能的手段：智 能代理(Intelligent Agent)。一个杰出的智能代理技术应用实例是 Microsoft 公司帮 助系统的 Office 助手：用户熟悉的“大眼夹”形象，通过和用户间的文字、语音

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第５章

网络教学策略

交流，引导用户探索软件中的未知功能。智能代理技术充当导师的效果十分显著。 虚拟多用户空间 (MUD：Multi-User Dimension)和角色扮演(RPG Role Playing Game)游戏中的剧情角色 (NPC：None Player Character)往往扮演的也是类似智能 代理的角色，用户通过和 NPC 的交谈可以获得在游戏中取得进展(如进入到下一 关、获得某种“宝物”等)的重要提示。 (3) 可以由其他学习者来充当 在虚拟仿真、微型世界、协同实验室、MUD、聊天室和论坛中，更多的接触 学习者的往往不是教师，而是其他学习者。这些网络学习环境的使用，需要学习 者具备一定基础，一种看法认为 E－Learning 与其解释成 Electronic Learning，莫不 如解释成 Experience Learning，因为它需要学习者在学习专业知识之前，先具备 某些学习经验。已经具备一定学习经验的其他学习者，可以充当这种引导后来者 的导师角色。新手通过观察和模仿先来者的行为，完成学习经验获得过程。 “国际 电子导师计划”(http://www.telementor.org/)就是学习者充当导师的范例。 其次，先来者还可以引导新手，到完成网络学习的最佳地点去，例如，某个 高手云集的论坛、聊天室或者 MUD。 1．制度化的网络教育中的导师 在制度化的网络教育中，导师和教师的角色往往合二为一，难以分开，因为 导师这时候是网络教育机构的雇员，如果学习者真的需要导师做进一步详细的指 导，导师可能难以拒绝。 制度化的网络教育中的导师存在的必要性充分得到了各个门派远程教育学 者的理论支持。迄今的远程教育理论，主要可分为 3 类：自主和独立理论、工业 化理论、交互作用与通信理论，这 3 类理论都对远程教育中的指导教师的重要地 位给予了认可。如魏德迈尽管强调独立学习，仍然把远程教育成功的重心放在指 导教师身上。彼得斯把远程教育中教师角色拆成 3 部分：知识提供者(远程离单位 作者)、知识和进步评价者(课程制作人或指导教师)和顾问(学科项目建议人)。巴 斯研究了 7 位教育心理学大名家斯金纳、罗斯科菲、奥苏伯尔、埃干、布鲁纳、 罗杰斯和加涅的教学模式在函授教育中应用的可能性，得出一个结论：函授教育 应具有双向通信的功能。稍后本文将详加介绍巴斯的理论，这一理论在今天的网 络教育模式中不仅适用，而且焕发出新的生命力。此外还有前面所提及的[6]霍姆 伯格的“有指导的教学会谈”理论。 巴斯认为，远程离教育导师的作用是这样的：他有重要的教学功能，不仅仅 纠正错误和评定学生的考卷，除此还通过把学习材料同学生以前的学习强化方式 结合起来(斯金纳)，或同他的帮助学生开始学习活动结合起来(罗斯科菲)，或同他 以前的知识和认知结构结合起来(奥苏伯尔)，或同他先前课程基本概念和原理理

５．５

网络教学辅导、答疑策略

解结合起来(布鲁纳)，或通过致力于和学生之间建立良好的个人关系的工作结合 起来(罗杰斯)，他就能够在学习材料同学习活动之间的联系中起到主要作用。 在制度化的网络教育中，导师应该如何引导学生？引导时应该注意以下问 题：激发学生对功课的兴趣和学习动机，这往往是学习者能否坚持到底和引发深 层学习的关键；学习者进行网络学习应具备一定学习经验，否则将难以有效学习； 点拨学生把握课程内容和其知识结构的关键所在，而不是喋喋不休地提及具体知 识；在引导中，注意因材施教原则，针对不同的学生采用不同的引导方式；多运 用启发式方法，营造一个开放的学习空间，培养学生自主学习能力。 2．非制度化的网络自主学习中的导师 在非制度化的网络自主学习领域中，导师更符合 Mentor 的形象，即亦师亦友。 导师和共同学习者的角色有一定重叠。 非制度化的网络自主学习和制度化的网络教育的区别在于，后者有着明确的 教学目标和教学进度，所有的学习者必须处于控制之下，尽量和教学进度保持一 致，对学习成果有着评估标准，选择导师的灵活度不够高，但一定有导师的存在。 而非制度化的自主学习属于社会教育体系和开放教育范畴。今天学习社会成 为可能，使学习者不必一定要参加制度化网络教育，全球共享的 Internet 资源， 使得学习者的自主学习成为可能，学习社会中的每个人都成为学习者，包括制度 化网络教育中的导师。自主学习中的学习者通常已经具备强烈的学习愿望，具备 一定的自学能力。学习者要自己去寻找合适的导师。由此可以看出，它和研究性 学习、探索式学习有一定程度的相似。在开放教育的环境中，自主学习有助于创 造力和独立研究能力的培养。 为了建立一个便于学习者终身学习的学习社会，需要全社会的支持。在这些 支持中，高校和研究机构占据主要地位。因为各科领域的专家主要集中在高校和 研究机构。电子邮件、论坛(BBS)、电子邮件组和聊天室是网络上可以获取导师 帮助的最佳场所。美国 NASA(航空及太空总署)伽利略项目组(Galileo)为中学生提 供了一个讨论木星知识的课外兴趣邮件讨论组，由专门研究木星的专家和中学生 通过邮件进行相关的讨论，专家还给学生一些实际的数据，要求他们计算将要发 生的天文现象的时间。这是一个很好的例子，学习者得到最好的和最新的知识， 专家可以游刃有余地充当导师角色。国外很多学科都有着电子邮件讨论组，组织 者定期推出一些讨论专题，由专家、教授和博士参与讨论学科的最新进展，学习 者 可 以 通 过 向 专 家 提 问 ， 获 得 指 点 。 像 Distance Education Online Symposium(listserv@psuvm.psu.edu)、EDISTA(Listserv@usachvml)就是关于远程教 育和远程学习的邮件讨论组。 由于 Internet 资源的海量特性，质量又参差不齐，自主学习者容易出现“网

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第５章

网络教学策略

络迷航” ，学习效率往往不高，导师的指导，可以使学习者摆脱迷航状态。而这种 指导角色，则可以通过物化的导师来充当。指导的结果，是使学习者获得高质量 的学习资源，并提高学习者的学习效率。 英国信息传播技术署(BECTa：原英国国家教育技术委员会)负责维护的英国 国家学习网格(National Grid for Learning，NGfL)就充当了一种网上导师的角色。 NGfL 建立了统一资源的入口，对所服务的对象：中小学教师和学生进行需求分 类，分别给以不同指导。通过信息提示(sheet)，教师可以查阅信息技术的相关词 汇的概念，了解最新教育技术研究成果和相关报告、资料，以及未来教育技术研 究发展的动向，教育技术专家也经常对现有 ICT(信息和通信技术)在教学中应用 状况提出建议；通过教学软件数据库，教师可以得到丰富的教学软件信息；学生 和教师都可以免费使用 NGfL 上的专门开发的各学科课程材料，英国中小学把 5~16 岁义务教育划分为 4 个学段：第一学段(5~7 岁)、第二学段(7~11 岁)、第三 学段(11~14 岁)和第四学段(14~16 岁)，而网上的课程材料就据此标注上对哪些学 段适用，并且提供搜索服务。普通教师也可以提交自己的作品共享。这是物化导 师角色的绝佳示范。 实际上，无论是搜索引擎，还是门户网站的分类目录，其目的无非是想成为 网民获得信息的导师，不过迄今这些努力在专业知识领域还远不够成功。 此外，像网上博物馆、数字图书馆所提供的一些科普的网上互动游戏，也可 以很好的胜任儿童的导师。 在许多状况下，网络教育中的导师可能是远程学习者惟一直接接触到的人。 导师的设立，不但能提升学习成效，也可降低中途辍学率。并非所有的学习者都 会利用到导师，但接受辅导的学习者都认为，指导教师的协助能提升学习者对课 程的满意度。

5.5.3 网上辅导策略 1．对网络辅导教师的要求 导师的功能包括：批改学习者作业，掌握学习进度，扮演着学习者与机构间 的桥梁，协调、解释及解决各个问题。更重要的是，他能依各人或当地的需求， 将课程内容加以适当运用，对于跨国的远程教育而言，越发显得重要。有些远程 教育方案并未赋予导师与课程相关的任何特定责任，其主要任务是提供咨询与指 导。与传统教学相比，远程教学对咨询的需求，显然重要的多。 成功的学习辅导实非易事。以英国开放大学的研究为例，以下几点是成为优 良指导教师的因素。

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网络教学辅导、答疑策略

(1) 卓越的专业知识。 (2) 优秀的教学技巧。 (3) 完美的沟通与社交技巧。 (4) 具备组织能力、弹性及耐性。 (5) 有能力引发学习动机。 (6) 全心全力投入教学计划。 此外，与学习者关系的融洽与否，沟通技巧(网上流媒体课程中教师的声音、 眼神、肢体语言、表达明确)相当重要；对远程教学是否抱有信心，会影响到辅导 的态度；对教师的硬件和软件培训，包括硬件操作、讲授与参与技巧等，都是可 能影响网络导师成功与否的重要因素。 导师也要具备充分的媒体使用知识，例如，书面、声音、影像、计算机等。 网络教学辅导、答疑所能用到的互联网技术和程序主要包括：网络学习系统 (如 Blackboard)、E－mail、论坛或 BBS、聊天室、ICQ 或 QQ、Netmeeting 等。 实施网络教育，应该常常举办相关讲座，提高教师的网上教学策略和技能， 分发书面手册，阐述清楚成功的网络教学导师的责任，并提供有效指导的纲领。 一个完善的网络教育机构会仔细监督指导教师的工作成效，同时持续地办理专业 在职培训。 以下是一个业余志愿者参与的网络学习答疑组织对辅导教师的具体要求。 (1) 使用专用 E－mail 或 ICQ 和学生联系，无需共享单位、家庭的电话，无需 共享私人 E－mail 地址，无需共享手机号。 (2) 每周至少和学生联系 3 次。 (3) 每周初始设置清楚明白的学习要求，描述对学生学习进度的要求，并要 求学生提交学习计划。 (4) 如果学习者每周不能至少和教师联系 2 次，或觉得学习者有学习的困难， 立刻联系管理层。 (5) 富有创造性。用言传身教的方式使学习者懂得，应该如何平衡使用课内、 课外的学习资源以完成教学任务。 (6) 维持学生的责任心，使他们懂得学习的重要性。使他们懂得教师的时间 和学生自己的时间都是宝贵的，完成学习所付出的努力是值得的。 (7) 事先告知学生不能辅导答疑的时间表(如假期、病假、旅游假等)。 (8) 每次完成一门课的辅导任务，上交经验总结。 2．结合课堂教学的网络教学的策略改变 英国教育标准办公室(OFSTED)2001 年中期对中小学的调查结果，结果显示 出了课堂教学结合网络教育时，教师辅导策略应做的改变。

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要想得到好的教学效果，教师必须先清楚自己使用 ICT 的意图，才能把 ICT 和教学融为一体。在让学生使用网络进行研究时，教师的干预至为重要，如事先 设置好明确的搜索参数和合适站点的书签，对学生提出较高的期望，提醒学生有 效搜索的必要性和各个搜索引擎的不同功用以及如何使用高级搜索。 有效使用 ICT 还和新鲜的课程内容相关，学生能够充分应用他们新学到的技 能和技术。如一个 8 年级学生的英语学习例子。他们对惊悚小说流派进行研究， 先进行惊悚小说网站主页的脚本和草案设计。在 ICT 课和先前的英语课上，他们 已经学习了网页设计，通过使用 ICT 软件，他们建立了自己的主页。教师不断提 醒学生不要因为重视页面设计而忽略主页的目的和读者。学生通过合作迅速的建 成主页，把从 Internet 上搜集的资料加进去，这种课的目的性很强，任务使学生 很容易地掌握了惊悚小说流派的知识。 课堂教学结合网络教育时，教师存在的辅导策略的偏差还有以下方面。 (1) 课程目标和 ICT 任务搭配不协调，教师设置了和课程目标无关的任务， 仅仅关注让学生使用有限的计算机资源，而忽略了有效合适的任务选择。 (2) 对学生缺乏指引，学生被长时间的丢在一边开展计算机任务。在课堂上， 这种现象尤为常见，学生变成独立完成任务，缺少成人的支持、挑战和提问引导， 不能从任务中获得对计算机的更深入的了解。 (3) 大多数教师还不太清楚什么时候和场合应该使用 ICT，什么时候不用。 一小部分教师不是目标驱动式地授课，而是把常用和不常用的命令都教给学生。 (4) 教师缺乏专业经验和信心，一些教师担心自己的技术知识不足，尤其当 硬件出现故障时，显得忧心忡忡。这约束了他们的教学，甚至为了“安全”起见 导致有选择的讲授内容。 (5) 缺乏教师干涉，整堂课上，缺乏合适的干涉，会使得学生在计算机前工 作太久，没机会进行思考。 (6) 不了解学生的计算机水平。教师几乎不了解学生在校外使用 ICT 的水平， 因而很少把这些因素考虑进教学中。 在中学中现存的英国 ICT 教学中的问题包括以下方面。 (1) 目标不明确，有时 ICT 被用在使用其他媒体更有效的模式中进行教学， 使得 ICT 的潜力不能充分发挥。例如，在英语课上，学生小组讨论或合作使用计 算机会比独自坐在计算机前面效果更好。 (2) 对使用效果期望值不高，近三分之一部门对 ICT 使用中的任务设置不满， 教师可以忍受 ICT 产品的某些缺陷，如果这种缺陷出现在其他形式产品中就不能 忍受。例如，让学生使用光盘回答一些浅显的问题。 (3) 浅尝辄止，仅仅满足于计算机实现某种教学效果，而不是致力于提高学

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网络教学辅导、答疑策略

生素质。 (4) 满足于简单地使用 ICT 提供信息，缺乏深入分析部分，这通常是简单地 复制和粘贴、下载造成的。 (5) 不能发挥某种专门 ICT 程序的全部潜力，例如，数学课中，教师不能利 用图形计算器和绘图软件的全部功能来改进教学。 3．纯粹网络教学的辅导和答疑策略 如前所述，除了对学科知识有深刻的把握之外，网络教学中的导师需要具有 领导能力，迅速激发学习者的学习动机和意志。由于网络教学是在网络教学环境 中进行的，一般而言不能听到导师的声音，看到导师的仪态，难以感觉出用面部 表情强调的重点，多数交流通过文字进行，很少情感交流，因此网络导师需要有 意识的进行一些引导。导师需要的是在前面“拉”学生，而不是从背后“推”学 生。 这样，在网络教学中，叙述的技巧就极为关键，不仅仅是说什么，还应注意 到怎么说，怎么快速的说，什么重要，什么不重要，都要表达清楚。而学习者的 状态也很难判断，当学习者看起来不回应、缺乏参与或无动于衷时，其实并不一 定是放弃学习了，事实上他可能积极的参与，或状态极佳，而仅仅是不善于使用 媒体交互罢了。 要对自己的辅导有信心。就像庄稼收获需要很长时间一样，有时可能看不到 工作的成果，但这并不代表成果不存在。即使事情看起来变糟了，也必须坚持努 力。应该记住你是每天都工作在虚拟学习环境中的专业人士，而学习者有可能是 第一次这样做。 在辅导过程中，以下是一些对导师有帮助的参考经验。 (1) 辅导前的准备工作 浏览教师提交的计划，并制定自己的计划。查看时间表是否和自己的日程冲 突。计划和学习者之间每周至少两次的通信。向学生发送自我介绍。熟悉课程资 料和扩展资源，搜集可能有用的资源(网站和其他资源)。保存重复使用的信息备 份，以在适合的时候与学习者交流(如存放在电子邮件箱、打印出来、存放在文件 夹内或记在笔记本上)。 (2) 初次接触 浏览学生信息，注意他们的年级、性别、兴趣爱好和学习需求。这有助于编 写成功的自我介绍信息。 无需等待学生开始提问，向学生发送自我介绍。告知学生很荣幸和他们一起 学习，期待他们的积极参与。 从一开始就定义一种交流时的写作风格，这样学习者才有规矩可循，减少拼

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写、语法、句子结构的错误，避免不正规的语言(如粗话、方言、行话等)。导师 将是学习者的行为榜样。 (3) 辅导策略 多数辅导在课程进行一段时间后进行，如三五周后。辅导内容包括常规作业 辅导、学习者提交的问题指导。辅导由学习者自愿参与。应注意在辅导时，学习 者可能分心或中断，导师必须有心理准备，显示出耐心。遇到困难时立刻向技术 支持人员寻求帮助。 使用更具体的问题。避免问学生能够简单回答的问题。使用激发学生创新思 维的问题，一种方法是启发学生比较和对照分析，如这样问： “你在上一封信里， 告诉我梦想成为一名建筑师，那么回信时希望你告诉我吸引你加入这一职业的 3 件事、3 个进入这一行业的困难或有挑战性之处。我对你的想法很感兴趣。 ”鼓励 学生发展分析、综合和评价能力。 为学生提供学习策略和建议，并通过学生的反馈了解学习进程，策略应用的 结果。 交流信息要短小精悍。网络教学的学习者通常学习的时间段不长，通常会先 收阅教师的辅导信息，进入教学网站的学习资源学习，返回给教师的答复。如果 需要的话，例如，信息过长，要求学生把辅导和答疑信息打印出来，学生可以回 去慢慢阅读。此外，还可以使用文档文件、数字照片、幻灯片等方式辅导和答疑， 这样学生和教师需要先上传和下载文件。 提供问题分析和解决的指引。初次接受网络学习方式，对于一些学习者而言， 意味着初次接触电子通信方式，对于另一些学习者，则意味着初次接触校外学习 方式。学习者在表达自己、问问题和参与团体讨论方面可能有困难，因此应对这 些学生加以特殊指导。 要求学生阐述清楚问题。一些问题可能含糊不清，很难确定学习者遇到哪种 困难。试着猜测学生，例如，告诉学生： “谢谢你提供对这个问题的看法，但我有 点困惑。你能重新阐述一下需要我帮助的地方吗？这会对我有帮助，以免耽误学 习进程。”鼓励学生向教师求助。如果学生都返回这样的信息：“现在我没什么问 题，不需要指导。”这可能是课程设计本身出现了问题，对学生缺乏挑战性，需要 进一步的改进。 不失时机的鼓励。如告诉学生：“你的前次提问提出了一个非常好的问题， 对所有其他同学也非常有帮助。下次希望你告诉我一些更好的想法，期待你的回 复。” 做前摄的决定或目标设置。避免直接替学生作决定或目标设置。经常学生陷 入困难是因为他们不知道下一步做什么，研究什么，如何呈现他们的学习成果等

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网络教学辅导、答疑策略

问题。而导师通过自身曾有过的经验和对学科的理解，能为学生提供一些有效的 意见，调整学生的学习进度。如“从上次辅导以来，我们需要在两周内完成前一 半的学习任务。按照学习进度，你认为自己有把握学习到那种程度？最重要的是 按时完成任务。” 幽默感。不是给学生发送笑话，大开玩笑，而是按照自己的一向作风就行了。 (4) 学习结束时的收尾工作 总结成绩，写一个短小的经验总结。 和学生共同回忆一些学习中发生的故事。 鼓励学生形成终身学习的习惯，继续学习。提供一些运用问题解决、决断和 批判式思考的方法。 如果学习成果有好有坏，鼓励学生向好的一方面看，总结失败教训和成功经 验。 (5) 完成课程收尾评估和调查 具体的网络教学辅导和答疑策略，和学科知识结构，教师的教学经验以及教 师的性格都息息相关，但仍有一些是通用的内容。以下给出一些适用于各学科的 辅导、答疑策略。 ① 分工明确 为学习者提供明确的辅导分工指南。如果缺乏事先约定，导师在辅导时，很 容易陷入 E－mail 信息和论坛留言帖子的海洋里。而且容易使导师担心，假如他们 不能马上给出答复，学生会对他们的能力提出质疑。因此，应该给出明确的分工 和辅导指南。例如，建立不同的辅导频道： “不要把技术支持的问题发给导师，把 这类问题发给 techsupport@nenu.edu.cn。 ”或是“公众论坛只用来发表查询成绩相 关的问题。” ② 立即答复 导师通常发出两种类型的答复信息：信息答复和确认答复。前者给出对学习 者所提问题的解答，作业的评分或评语。后者确认导师已经收到了学生的信息、 作业，并表示将会很快给出答复。在学习初始，导师很容易立刻给学生做出信息 答复，随着学习进展，导师越来越忙，对个体学习者回答的频度就会降低，学习 者的等待时间增加。有时甚至学习已经进入下一单元，学生才收到答复。理想状 况当然是导师对每个学习者做出个性化答复，但当时间不允许时，就需要对疑难 问题向全班做整体答复，这可以通过集中答疑或把疑难解答和作业同时发布的形 式实现，这就减轻了导师的负担。导师很少发出确认答复，通常在解答问题时进 度落后或作业评分时才这么做，但实际上这在网络教学中是非常必要的。在课堂 教学中，教师通过和学生的目光接触，就可以表示出自己已经听到学生的意见，

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学生看到教师手上的作业本，就知道教师已经收到作业。而在网络教学中，就需 要通过发送确认答复，使学生了解教师的状况。 ③ 因材施教 根据不同学习者的特点制定辅导策略，如当面向大学生、中学生、小学生、 学前儿童、成人教育、短期培训时，或者是面向城市用户、乡村用户时，又或是 面向优秀学生或普通学生时，分别制定不同的辅导和答疑策略。这包括定制用户 化的教学内容、设计不同的教学目标、学习时间的建议等。这一策略实施的前提 是让教师充分了解使用的网络教学系统的特性，如何最大程度地利用教学系统帮 助学生学习。 ④ 增加亲和力 网络教学的特点是教师和学习者往往不能面对面，保持学习者和教师间的融 洽关系有助于维持学习者持续的学习兴趣和学习动机。方法包括：记住每名学生 的名字和一些特性资料，如兴趣爱好、居住城市等。当教师跟踪学习者学习进度， 回答作业疑难，澄清考试错误，在授课中提供支持，提出表扬时，学习者会感到 教师在对他进行单独辅导，因而学习更加投入，参与也会更加积极。 ⑤ 时间分配 网络教学辅导、答疑策略必须充分利用网络教学的优势，做好工作时间分配， 提高教学效率。网络教学系统本身能够大大提高教师工作效率，如考试、作业评 改、管理，都可以自动进行，为教师节省了大量时间，教师由此有更多的时间进 行个性化教学，把原本用来批卷的时间用来解释难点、讲评。学习者可以随时在 网上提出问题，教师辅导、答疑的时间也可以按照教师自身需要而安排。 ⑥ 灵活学习 网络教学的重要特点是其灵活性，聪明过人的学习者可以在短短几星期完成 一门课，成人也可以在工作之余完成学习。因此教师也需要改变在传统学校中辅 导、答疑的习惯，以适应学习者。同时这也给了教师更大的施展、发挥的空间。 ⑦ 经验交流 和传统教学不同，所有的学生和教师通过网络的交流都有记录可查，因此优 秀教师的经验可以为其他人共享。搜集那些成绩出色的学生和工作出色的教师间 的辅导、答疑记录，供所有人参考，可以使教师整体的水平提高，使学习者获得 更好的学习机会。 ⑧ 发挥技术长项 一些网络技术能提高教师辅导、答疑的效率，如利用语音邮件，教师可以迅 速录制难点解释；对于常问的问题，则可以做成详尽的说明文档，反复复制、粘 贴使用。

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网络教学辅导、答疑策略

(6) 如何成为优秀的网络导师，以下是一些提示。 ① 建立真挚的导师关系 在辅导伊始，让学习者知道你是谁，你将做什么，将会怎样做，并讲一些自 己的兴趣爱好。让学习者了解你也会从教学过程中学到东西。公正坦诚，显示出 你是实实在在的人，让学习者乐于同样待你。作为榜样，示范给学习者看，你在 生活和学习中是怎样使用网络教学系统中用到的各种技术和程序的。 ② 熟练应用各种通信手段 在辅导和答疑时，表现出专业的素质和风范，以避免学习者浪费宝贵的时间。 避免辅导答疑成为无意义的闲聊。如果辅导脱离教学轨迹，提示学生，把问题的 中心转回教学内容。在交流时，注意检查自己的拼写和语法，为学生做出良好的 榜样。 ③ 辅导答疑及时 发出和返回信息及时在心理学上具有前摄作用。每周至少发出两条信息，以 显示自己是负责的，并且对他抱有很大期望。即便简单的问候，也会很有效。如 “努力一点，学的怎么样了？还有很多东西要学呢！” ④ 和授课教师保持联系 至少每月两次，和授课教师联系。请授课教师给出对某个学生的看法和建议。 这会对提高教学质量有帮助。 ⑤ 和其他导师合作 如果同一门课程还有其他导师，应该和他联系交换意见，互相学习。 ⑥ 解决通信的技术问题 这对导师可能有些难度。如果和学生间不能保持正常的通信联系，在网站上 解释一下出了问题，并寻求帮助。首先寻求授课教师的帮助，其次是联系技术服 务人员。不要羞于寻求帮助。 ⑦ 了解学习者的学习经验 对导师而言，了解学习者在网络课程的其他所选的课里如何学习也会有帮 助。这样能做出更有针对性的指导。使学习者获得责任心和信心，有利于激发学 习者的学习动机。 ⑧ 鼓励学习者组成团队 和别人协作、建立团队的能力在实际工作中非常重要，因此发展学习者协作 能力和知识的学习同样重要。对学生阐明团队协作的重要性、如何和别人合作、 交流。 ⑨ 和学习者互换角色 就是说向学习者请教一些东西。在网络教育中，很多学习者也有着专长，向

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学习者请教，使他们认识他们的建议对你有很大帮助，会建立更牢固的关系。 ⑩ 帮助学习者建立学习计划 建立每月计划，确认计划内的长期和短期目标。这可能包括课程的学习、提 高测验分数，建立团队工作习惯等。这样将使讨论、辅导和答疑形成一个关注中 心。

5.6 网络教学讨论策略 网络天生就成为增强社会联系和沟通的小组交流环境，在网络教学中讨论策 略的使用可以充分发挥网络自身的特点，建设网上潜在课程，培养学生的人文精 神。

5.6.1 网络教学讨论的理论基础 基于网络，网络教学的讨论有多媒体、超文本、超媒体的特性。讨论可以使 用文本的方式进行，例如，E－mail、论坛，也可以使用音频和视频的方式进行， 例如，语音电话、视频会议。在讨论中，讨论者可以随时提供图片、声音、动画、 影像、网址和网上资源，甚至通过远程控制共享程序，使讨论变得更生动，学习 者很容易获得情境学习效果。 1．基于文本的讨论的特点 网络讨论系统能够让参与者建立超文本和多媒体资源连接，通过运用协作可 执行程序共享参考资料、学习材料、图片和录音资料，基于万维网的讨论系统不 是单媒体(文本)环境，而是多媒体环境。尽管其他的符号系统同样可以使用，但 文本仍然是最主要的交流形式，这也是网络教育本身的特点所决定的。 实时的口头讲解与书面同步和异步交流形式有着质的区别。不论是面对面的 讲解，还是在音像电信会议环境中，书面交流形式精确而又给人留下思考余地的 性质与缺乏组织的自发或任意的口头讲解的确是大不相同的。 关于书面语言在高级思维能力培养过程中的重要作用，阿普尔比(1984)指出： “较高的写作能力与缜密的思维能力是密切相关的，这一点已为人们普遍接受。 ” 富尔维勒(1987)认为： “写作是一切领域中对知识进行思考和学习的基础，同时又 是知识交流的基础。”同样，怀特(1993)也指出：“作为一种高级技能，写作是思 考问题和解决问题的手段与表达形式。” 根据阿普尔比(1984)的观点，写作在思维中的作用主要表现在以下几个相互

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联系的方面。 (1) 写作符号的持久性能让书写人在较长时间内进行反复的思考与修正。 (2) 书写要求清晰明白。 (3) 传统讲解方式所提供的资源可以让人运用新的思想与经验进行组织和思 考，并可以说明其中各部分之间的相互关系。 (4) 写作的能动性可以解释在其他情况下显得模糊不清的含义。 写作符号的折射性和清晰性反映了思维和交流的严谨形式。因此书面交流形 式在促进高层次思维与学习方面有着巨大的潜力。在高等教育中，写作对于就复 杂问题所进行的有意义的思考至关重要。富尔维勒指出，高层次思维能力的培养 几乎离不开写作： “我们可以同时拥有许许多多的思想。在与别人对话或独立思考 时，我们会忘记大部分说过或想过的内容，这是因为我们没有把它写下来。更为 重要的是，我们无法对自己的思想进行扩大或展开，因为这些思想是无法看到的。” 文本同步交流能够迅速获得教师或同伴的答复，其缺点是，随着系统使用人 数的增加，讨论的条理性与连贯性就会受到影响。如果小组成员较多，同步交流 就有可能变得杂乱无章。同时，运用书面交流还可能增加互相误解的可能，因为 显然没有口头交谈来得流利。 异步交流具有延迟性和反馈性等优点。在异步交流中，异步性和精确性特点 与高层次思维及认知发展过程相互协调。由于消息交流是一个比较缓慢的存储过 程，学习者就不会有一边要等人发言、一边又要牢记所讲要点的负担。正因为这 样，他们便可以获得更多的思考时间，同时还可以对知识进行联系和建构，从而 形成一个有机而连贯的知识体系。 2．讨论情境的创建 在网络教学讨论过程中，需要注意的并不仅仅在于复制传统课堂内所发生的 讨论，而是在了解这一技术后，用它创造更有效的新的学习环境。情景化是网络 教学讨论的一种特别有用的功能。费恩伯格(1989)指出，情景化对于以书写为手 段的交流起着十分重要的作用。通过暗示，情景化还可以建立弱连接。 一种行之有效的情景化策略是让学生首先置身于面对面的环境，假如做不到 这一点，主持人就有责任去营造一种合作学习环境，从而能让学习者了解网络礼 仪(netiquette)，并让他们感到能够自由地参与讨论。在这样的场合，主持人应具 有培养网上合作精神的高超的技巧，而这种技巧也是任何一位合作学习主持人所 必须具备的。主持人还必须能够做好组织与参与方面的开拓性准备工作，假如参 加会议的成员是第一次见面，这些工作就显得更为重要了。 许多新的会议系统都能支持参与者之间的交互活动。在最简单阶段，当注解 项被输入时，交互活动可以通过书面形式在“闲聊室”进行。而多用户域(MUD：

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Multi-User Domain)、目标导向多用户域(MOO：Mud Object Oriented)和虚拟真实 环境(如 Palace、Active World、Atmosphere、Vworlds 等)之类比较复杂的环境则可 以提供共享环境以及“黑板” 、服装、图标等目标。人们还不太了解以通信技术为 手段的实时交互活动究竟何时才能最有效地提高学习效果，但它也许可以应用于 社交活动、快速决策与激发学生学习动力等因素。兰厄姆(1994)指出，MOO 技术 可以用于虚拟环境的(文本的或图像的)创建，这可以说是一项为文明社区中的“一 般场合”提供结构化环境的领先技术。 3．对合作学习的支持 独立学习在网络教育中占据主要地位，网络教学讨论则提供了合作学习的可 能性。合作学习适应高层次的教学活动，具有独立学习不可实现的一些优点。网 络教学讨论对促进网络教育中的合作活动有着巨大的潜力。 虽然计算机会议可以提供大量的认知内容，合作过程却需要创造一种特殊的 学习环境。瓜那瓦登纳(1991)指出：由于必须考虑到基于文本环境的小组讨论， 计算机会议本身也会产生复杂的社会环境。从教育的观点来看，社会氛围是决定 计算机会议成败与否的关键所在。贾维斯(Tarvis，l995)指出，教育过程中必须营 造一种能够鼓励学生进行创新的相互关爱的氛围，我们所面临的主要问题就是如 何在计算机会议虚拟的世界中维护并发展这种氛围。 社会存在是了解社会环境和营造社会氛围过程中的一个重要概念。社会存在 与个人通过媒体进行自我表现的程度有关，这种自我表现可以是语言的，也可以 是非语言的。在计算机会议中，社会存在必须以书写文本为主要表达手段，然而， 由于计算机会议具有交互功能，这方面的限制是可以克服的。人们普遍发现，计 算机会议使用者会发展出一种用书写形式来表达非语言暗示符号的能力。社会存 在并不简单受媒体的直接影响，因此，在教育团体或社团的培养与发展过程中， 计算机会议并不一定是一种主要的障碍。关于这一点，泰特(1996)提出了自己的 看法，他认为，CMC 技术“容纳了同语言交流及教育团体培养有关的多种性能” 。 合作模式与社会存在也会得到发展，因为计算机会议能够成为一种十分民主 化的大众技术。说教式的教学方法不太适合于计算机会议，如果只是简单地从教 师那里或数据库中下载消息，便不能最有效地发挥计算机会议的功能。鉴于此， 教师完全有责任去创造并促成以教育为目的的合作交流环境。讲解或说明一定要 有相关性，还必须以适当的反馈形式对学生的评述或说明作出反应。瓜那瓦登纳 (1991)明确指出，如果没有一位灵活主动的主持人，计算机会议必然会以失败而 告终。 创造一种支援性强的计算机会议合作学习环境需要依靠 3 种调节功能，它们 是 情 景 化 功 能 (contextualizing) 、 监 控 功 能 (monitoring) 和 元 交 流 功 能

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(meta-communication)(Feenberg，1989)。情景化功能提供的是一般性组织或交流 模式(即合作模式)，它也可以用来聚焦讨论主题。对情景进行破解的必要性在于 缺乏面对面交流过程中常见的心照不宣的暗示。会议的监控功能作用主要在于组 织并促使个人在交流中发挥主动性。元交流功能则是用来发布讨论日程、相关主 题、超载消息以及编排那些用来建立联系、识别主题和总结讨论的评述或说明。 计算机会议中的讨论一般不会令人感到拘谨，也不会有种种反映参与的社交 暗示。交流通常注重的是内容，较少谈及私事。这一方面可以使交流更加平等， 相互之间可以敞开批评，但同时也会产生与社会风气及动态的人际关系有关的问 题。此外，异步交流虽然具有十分方便的特点，但这反过来有可能会给讨论的连 续性和连贯性带来负面影响。从教育的角度来看，这里似乎需要对开放性或公开 性进行适当的平衡(即说什么和怎么说)，而且参与者还应该让谈话主题保持一致， 对于他人及其思想也应该抱着尊重的态度。

5.6.2 网络教学讨论工具的选择 1．网络教学讨论工具的分类 网络教学的讨论，可以分为同步讨论和异步讨论两种，如果做详细划分，则 同步讨论方式还可分为实时、准实时两种。实时方式的基本交流元是字，准实时 方式的基本交流元是句子，异步方式的基本交流元是观点。如表 5－8 所示是网络 教学讨论的工具分类 表 5－8 同步讨论

实时讨论 准实时讨论

异步讨论

网络教学讨论工具分类

网络电话、Netmeeting、视频会议、语音聊天 在线聊天、论坛、BBS、MUD、ICQ、QQ E－mail、语音邮件、邮件列表、论坛、BBS、Usenet、新闻组

(1) E－mail——简单而有效的工具 E－mail 是应用最为广泛有效的异步通信工具，也是网络教学讨论使用的主要 工具之一。很多网络学习环境中把收发 E－mail 作为教师功能的重要一项。 E－mail 维持着学生和教师之间交流。当教师开一门新课的时候，应尽量申请 一个专用的邮件地址，以保持良好的学生管理。对于一些常见的问题解答、难点 分析和对某种典型学生的指导，答复大同小异，因此教师可以建立一个专门的答 复文本库，通过复制和粘贴文本减轻讨论的工作量。另外一个减轻工作量的方法 是使用语音邮件，教师把回答的话通过录音机录制下来，用语音邮件的形式发送 出去。语音邮件中语音文件的大小很小，通常经过压缩，因此带宽问题可以忽略

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不计。 通过邮件的附件，可以附带需要展示给学生看的任何文件。如果带宽允许， 甚至可以录制一小段教师的视频。 教师应鼓励学生 E－mail 形式的作业。 (2) 邮件服务程序 邮件服务程序是自动的邮件列表，它把消息发给所有订阅邮件程序的 E－mail 地址，同时每名登录邮件服务程序的用户所发送的 E－mail 可以被所有人收到。同 样的这也是一种异步通信方式。 为每一门课程建立一个邮件列表，并督促选这门课的所有学生加入邮件列 表，可以避免论坛中讨论杂乱无章的场面，使讨论更为有序。 邮件服务程序的一种替代选择是邮件地址簿。今天很多免费邮箱都支持群发 功能，把班级中所有人的邮件地址加入地址簿，并使用群发功能，也能达到类似 效果。但使用地址簿的方式，如果教师教授多门课程的话，则需要申请多个邮箱， 不如邮件服务程序方便。同时也不便于管理和记录所有学生的参与记录，不利于 教学跟踪。 电子报刊是一种单向的邮件列表，它只向用户发送，不能接受用户反馈。 (3) 论坛、BBS 和新闻组 当邮件服务程序积累了大量交流时，应该考虑转向用户论坛和新闻组。邮件 服务程序的自动邮寄使得所有的交流消息都发送到每个成员的邮箱里，每个人都 需要选择自己要读的内容，把没用的从邮箱中删除。在论坛和新闻组中，所有消 息被发送在服务器上，用户只要选择感兴趣的消息阅读就行了。 论坛、BBS 和新闻组通常使用异步通信方式，但如果把用户在某一时间内集 中，也可以实现同步通信效果。不少 BBS 还可以支持一种实时通信功能，当两个 用户或更多用户间建立联系后，每个用户在计算机上输入和删除文字的动作，可 以被所有连接的用户看到。 论坛、BBS 和新闻组是使用非常广泛的教学讨论工具，通常用来进行主题讨 论。在不同频道中，可以同时开展不同主题的讨论。教师和学习者可以在不同时 间登录参与讨论，充分体现了网络学习的灵活性。 (4) 在线聊天、ICQ 和 QQ 在线聊天、ICQ 和 QQ 都使用了同步通信方式。所有用户需要同时联机，才 能参与讨论，讨论内容可以保存记录。同步通信的多数应用仍属准实时范畴，即 以句子为单位交流，学习者输入完一句话，发出给其他联机用户。用户同时联机 交流，往往需要一个协调者保持主题，以保证不跑题，每个用户的话语通常简短， 不会经过长时间思考。这种方式可以组织答疑，也可以组织辩论。

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(5) MUD 和虚拟实境 MUD 是一种多用户参与的虚拟情境程序，可以用文字模拟场景。原本 MUD 是一种基于文本的网络游戏，但教育研究者发现文本同样可以模拟一些网络学习 需要的场景，因此转而用于教育用途。DU(http://moo.du.org:8888)是一个教育 MOO 的例子，进入 DU 后输入“@go #3493”，就可以进入但丁《神曲》中描述的地狱， 学习者可以通过阅读 MUD 中的文字描述获得身临其境的感受，而且 MUD 中的 书中人物还可以根据用户的行为做出不同反应。 同样也可以通过文字和程序实现虚拟校园情境。DU 中就包括一个“虚拟校 园”的完整的例子——里面有办公室、讲堂、房间、教室等。为学生提供了一种 真实世界的感觉。除此，MUD 里还有一些“日常的”教学辅助工具，某种程度 上把真实世界中的教学传递转化成虚拟的东西。这些普通工具包括幻灯机、录音 机、谈话机器人，教室，提示黑板和自动讲授。其功能如下。 幻灯机：能预先准备 10 张以上文字幻灯片(小提示)，举例说，在讨论一首 诗的时候，进行分节讨论分析，每张幻灯片可以代表一节，在讨论后演示。 录音机：很有用的工具，把房间中的活动(如人的发言和表演)录制下来作 为 MOO 中的记录。经常用来保持 MOO 会议的抄本以便以后回顾。 教室：允许教室把学生分组，每组的学生只能和自己组的成员讨论，发言 班里的其他人听不到，他们也可向班级作致辞。通过把班级分成很多便于管理的 组，可以避免太多人同时“讨论”一个问题。该房间可以对班外的学生上锁，这 样就不会被打断。 提示板：如大家所想象的，它能使用户(不仅仅是“建筑师”)在上面贴消 息。发挥明显的作用。 自动演讲：允许准备教学内容的呈现，不必在上课时输入文字。应当说明 的是，在进行长的授课或呈现时 MOO 不是最合适的环境。用来实现主动参与和 创建物体的教学策略可能更为有效。 同样的，在虚拟现实世界程序 Palace、Active World、Atmosphere、Vworlds 中，也可以轻松营造讨论谈天的情景。例如，在 Active World 中，包括几千个场 景，如火星、大西洲，在其中的“教育宇宙”中还有一些虚拟实验室场景。 (6) 视频会议、网络电话和语音聊天 这 3 种工具可以实现实时通信，实时通信和面对面交流几乎一样，用户的话 和思路同时进行，说出来之后就无法收回。准实时通信中，用户在输入一句话的 过程中和点击发送按钮之前，仍有一小段考虑时间考虑是否收回这句话。 今天摄像头的价格已经能为很多用户接受，因此视频会议不再是少数人的专 利，已经进入民用化的日程，因此也有必要对它进行一些介绍。

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网络教学策略

Cornell 大学开发的免费软件 CU－SeeMe 能用来捕捉视频并发布到 Internet 上。 CU－SeeMe 是一个联机音频、视频会议软件，可以进行在会议上一对多或多对多 连接。例如，这样一个映射站点：reflector.unl.edu。映射扮演一台接线总机的角 色；所有的连接能看到站点，或可以进行多端会议。1995 年末，使用 CU-SeeMe， 全球小学生环境计划的参加者和计划的指导者“出席”了一个视频会议，并演示 他们参与计划的工作进程。在一个小组中，参与者分别来自澳大利亚、南非、新 西兰、哥伦比亚和美国的两个州。通过 CU－SeeMe，新西兰、内布拉斯加和得克 萨斯的教师评价了他们在环境计划中的工作，和在佛罗里达会场回答与会观众的 提问毫无分别。 需要时，Cu－SeeMe 能让每个参与者看到清晰的连续音频和清晰的实时视频。 当一名远端提议者发言时，他们的视频图像呈现给与会者，与会观众(大会议厅中 的)的视频图像也被传播给提议者。不发言时，提议者的计算机屏幕上有一个静止 的与会者视频图像和连续的现场音频。 低质量的基于 Internet 的音频可视通信，还远不完美，但已对教学造成巨大 冲击。通过 E－mail 预约，师生会议可以通过面对面的方式进行，不必一定遵循教 师的办公时间。 2．网络讨论工具的选择 网络讨论，根据讨论形式可分为参与式、合作式和对抗式常见的 3 种。 其中参与式的讨论主要用于辅导、答疑，主题性不强，学习者仅仅参与讨论， 互相不形成合作或对抗关系。合作式和对抗式讨论都属于协作学习范畴，前者可 用来对一个主题进行深入探讨，后者主要用于辩论。 讨论的组织，通常需要学习者事先准备，甚至事先进行分组和小组讨论，在 全部学习者参与的讨论中，由小组代表发言。 不同的讨论形式，应选择不同类型的通信工具。 (1) 参与式讨论 用途是辅导、答疑。导师在讨论中检查评论学生的学习成果，提供评论和脚 手架建议；学习者可以联机咨询和采访专家；学习者可以互相帮助。讨论可以在 学生间、师生间和教师间进行。讨论前问一下自己，谁会在讨论中作用最大：专 家、教师，还是学习伙伴？采用哪种讨论工具最有效？ 最常选择工具：E－mail，视频会议，在线聊天(最好附带共享白板)。 (2) 合作式讨论 用途是对某一特定问题进行讨论，学习者互相提出并讨论对问题不同的看 法，比较后得出新观点。组织这种讨论，事先应选择好共同的主题，并为学生提 供共同的参考阅读书目或讨论主题。讨论前应问一下自己，当前讨论的是什么主

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网络教学讨论策略

题，不能偏离这个主题；邀请谁来和学生一起讨论会有助于学生增加对问题的理 解？如何建设一个可用于评估学生成绩的讨论活动？或建设一个得出综合结论、 得出分析结论的讨论活动？ 最常选择工具：E－mail，邮件列表，论坛，在线聊天。 (3) 对抗式讨论 用途是辩论，为学生分配至少两个不同立场，做过事先调查研究后，利用搜 集的证据支持自己的观点。讨论前应问一下自己，当前主题已存在什么样的争论？ 已经存在的证据和资源对论辩双方支持如何？为了推动活动，可以为学生提供一 些经过选择的资源列表。 最常选择工具：E－mail，论坛(最好是某个与讨论主题相关的网站的论坛，可 以随时参阅站内的大量相关资源，以及相关专家的看法和理论)。 此外，还有一些不常用的讨论形式，如角色扮演，最常选择的工具包括 E－mail，论坛，在线聊天，视频会议等；在其他一些协作学习中，也常常需要学 习者之间进行讨论，E－mail 和在线聊天是常被选择的工具。

5.6.3 网络教学讨论策略 根据不同的网络讨论主题和不同类型讨论工具的使用，应予实施不同的网络 讨论策略。 1．网络讨论的主持 网络讨论的主持者可以是教师，也可以是教师制定并给予一定权限的具有组 织能力的学习者。主持者的素质直接影响到讨论是否能够成功。 研究者认为一位称职的网络讨论的主持者，有 3 个条件非常重要：组织能力、 协调人际关系能力、学科知识能力。组织能力包括管理会议和领导学习者的表现； 协调人际关系能力包括建立并维持良好的人际关系，营造积极的学习环境；学科 知识能力指引导学习者全力投入学习的能力。 (1) 异步讨论主持 异步讨论有助于学生对某些问题的深刻认识。 教师在主持异步讨论时，要注意调控讨论方向，在关键的时候要发表自己独 到的见解，发表争鸣观点，引导学生的参与，促进学生的参与深度。在讨论过程 中，教师首先要积极参与，只有大家都积极参与，才能使得所有学生都能受益。 教师可以实施的教学活动有：发表自己的讨论文章；回复其他参与讨论者的 文章；查看所有讨论文章；删除一些无聊的发言文章；开辟新的讨论话题；删除 不适合的讨论话题。

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第５章

网络教学策略

(2) 同步讨论主持 同步讨论有助于情感交流，促发新思维。 同步讨论是与其他同学展开实时讨论，聆听老师现场指导的好方法，教师应 要求学生遵守国家有关法律法规，不在聊天室、留言簿中散布违法的话语；尊重 他人，不进行人身攻击。 聊天室中有很多人在交谈，有很多的交谈主题，这不免显得零乱。但是，只 要学生了解自己交谈的主题，他们就可以很容易的抓住他们所交谈的消息。这样， 只要教师在分配任务时做得十分得当，学生就可以抵挡外来的“干扰”。 聊天室灵活度要大。例如：一个小组可以回顾或参加到其他的小组中。同时， 一个小组的成员也可以参加到另一个小组的讨论中，或在没有打扰讨论的前提下 发消息给其他小组的成员。这在传统的教学环境中是无法实现的。如何能很好的 使用聊天室？其中很重要的一点是如何分组。如果让学生自由分组，结果表明效 果不是很好。很多人不能很自觉地去和其他人联系，而且很多人倾向熟识的人在 一组，这样造成人数不均等情况。这样更好的方法就是由教师进行分组。这就要 求教师对课程内容、学生情况有很好的了解。要注意学生的兴趣爱好，来自的学 校，母语情况，原来的知识结构等。 同步讨论中教师所需进行的管理工作有：引导讨论开展；控制讨论发言的聚 合度；发表自己的言论与见解；管理学生的发言与行为，及时警告不合学习要求 的发言与行为；组织讨论活动，确定讨论议题；控制讨论进度，限制讨论议题。 2．网络讨论的设计 在网络讨论中，异步讨论的讨论论题及内容设计有相当的技巧性。网络教学 有良好的异步交互的优良特性，通过网络可以有效的对某一个论题进行深入的讨 论。课堂讨论由于时间有限，参与人数等讨论发言都很简要，使得讨论内容流于 肤浅。基于网络的异步交流不受时间限制，参与讨论的学习者可以对讨论问题进 行充分的思考，训练学习者的高级思维。因此，讨论问题要有一定深度和广度， 能够引发不同的观点，引起学习者的兴趣，引发学习者的参与度。这要求教师在 进行课程设计时要充分考虑教学内容的性质，深入理解课程的教学内容，提出一 些有争鸣空间的问题，教师还应对争鸣空间进行多侧面多角度的考虑，准备一些讨 论发言文章，以便在讨论过程中引导讨论展开的方向，促进讨论展开的深度与广度。 设计良好的讨论主题能够推动学生之间的密切合作。很多教师仅仅要求学生 “参与” ，这样就会导致讨论没有明确的主题。例如，要求各个小组写出指定阅读 材料的读书心得，在小组内部讨论上交哪份材料，这就会导致讨论层次肤浅。因 为大家读的是同一段阅读材料，并没有什么实质性的巨大差别，这样讨论常常展 开在哪份材料文字最好上。

５．６

网络教学讨论策略

计划学习目标，以使讨论实现预期结果。例如，计划好你想要学生探索的内 容和概念；计划问题或方向引导学生思考，以加深对知识理解。 详细计划问题和方向的细节，以使目标更为明确。这些细节如对发言长度的 规定(不得超过多少字)；正式的程度(非正式但不能太过随便，以使学习者记得这 是学习讨论，而不是私人聊天，发言明白流畅就足够了，不用完全符合语法规则)； 时间限制(每人每次发言的时间不能超过半小时)；回应标准(如回应必须要同时引 用课内和课外的例子)作为评估依据，但大部分发言和回应仅仅作为发现和学习的 工具，不作为评分根据；提供给学生的参考资源(如已存在的联机资源的超链接， 把非联机资源制作成联机版本并发布)，邀请学生共享他们查找到的资源；命名规 则(主题编号有助于学生管理消息，如消息 1、消息 2，此外，在消息题头部分应 加上答复方和被答复方的姓名，如“Pat 对 Kelly 发言的回复”)。 建立小组，共享他们的想法和发现。考虑建立 5～7 人的小组，以鼓励多方 面的观点，允许 1～2 人缺席；建立一个对你和你的学生行之有效的发现式讨论模 型。 作为学习伙伴和导师身份的适当参与和引导，但如果是优秀的发言必须提出 表扬，为主题一定要提供额外资料。 对参与讨论者给予鼓励，如加一定学分。 要求学生把讨论记录和电子邮件讨论的副本寄给教师。 提供专门的讨论和提问空间。 事先最好找到关于讨论主题目前最为人接受的答案，如一篇正式的文章，作 为结论的一部分。 在异步讨论中，如何创建有效的讨论，有以下原则可遵循。 (1) 学习者必须参与讨论，把他们的参与情况作为成绩的参考。 (2) 讨论组不能太大。 (3) 讨论应该仅仅关注一项主题。 (4) 讨论主题应具有挑战性。 (5) 讨论最终应该形成成果，如得出结论。 (6) 讨论主题应使学习者关注学习内容。 (7) 学习者应在讨论后收到对他们讨论中表现的评价和反馈。 (8) 评价应基于发言的质量，而非数量。 (9) 教师应事先提出对讨论的预期。 同步讨论类似于面对面讨论方式，学习者之间可以跨越地理位置进行实时的 交流。实时讨论适合于引出新观念、新想法，教师答疑辅导活动等，也可以用来 强化情感交流。教师在课程设计时应注意设计一些实时讨论的问题。问题设计应

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第５章

网络教学策略

具有情感交流的情形。讨论话题应能启发新思路、新观点，讨论话题应有一定的 密集性，不能过于分散。 对网络讨论的设计如下所示。 (1) 要求每位学习者一开始即张贴自传。 (2) 设计一个会议模板解释会议程序，并鼓励学习者提供他们的意见。 (3) 要求学习者发表联机“读书报告”或学习成果，鼓励其他学习者提供评语。 (4) 可能的话，将作业、问题或意见存放于单一屏幕。 (5) 定期阅读与响应消息(至少一天一次)。 (6) 响应时宜采用正面与协助性的语气。 (7) 切勿在公共论坛涉及隐私性议题。 (8) 私下发送消息给参与度低的学习者，鼓励其参与会议。 (9) 安排定期联机学习活动以维持学习者的参与，防止拖延。 (10) 鼓励学习者通过网络合作共同完成作业或学习任务。 (11) 使用公告板告知学习者最新的学习进度与特殊事宜。 3．网上讨论的消息撰写策略 组织者和学习者如何撰写消息，即发言，是网络会议成功的关键。以下是对 如何使发送的消息更为有效的一些建议。 (1) 主题明确。每一项消息围绕一个观念或议题。每项消息对应一个重点， 内容应简短、适于计算机屏幕的阅读，明白易懂，便于讨论。 (2) 善用发问技巧。当响应者回答问题时，必须重复先前发问的问题，以方 便其他参与者明了内容。某些系统允许接收者评注原始消息，是很理想的作法。 (3) 标题扼要。花些时间提供有意义的消息标题，如此有助于提醒接收者有 关消息的内容。 (4) 适时总结。定期提供消息摘要来重述一连串消息的重点。这能减低网络 会议的片段与杂乱的通病。 (5) 对事不对人。区分特定的、个人意见式的响应与团体性质的大众评语。 不能发生“集体抨击个人”的情形。 (6) 及时确认消息。一收到消息，务必通知送信者已收到。有些系统有自动 标示“收到”的功能。 (7) 避免挖苦学生。绝对避免讽刺性或侮蔑性的用词；否定的评语以书面方 式呈现时，其杀伤力比当面或电话诉说更严重。 (8) 利用间隔与行列来区隔消息段落或章节，以增加其易读性。还可以借助 下滑线、斜体字、粗体字的方式表示重点内容。 依据上述原则，设计了这样的消息撰写模板，在模板内对教师发送给学生的

５．６

网络教学讨论策略

消息设计提出了详细的参考建议。这些消息，依据在讨论中发送的次序，分为第 一、第二、第三和第四共 4 种。 首先，为了使消息个性化，尊重不同的学习者，在模板基础上，每个消息的 题头应加上发送对象的名字或小组的编号，例如，“某某同学：”、“第一组的全部 同学们：”等。 (1) 第一个消息 带有证据的解释或回应，好处是对观点进行思考，融合一些观点，找出某些 观点的证据，面向特定群体的写作练习，做一些阅读，甚至做进一步的研究。建 议如下： ① 用 150～250 字介绍对本次讨论的主题的看法。 ② 阅读所有的已发帖子，以确定你不是简单的重复某位同学的发言，而是 着眼于不同的角度或使用不同的途径。 ③ 确定你的消息明确了讨论主题，并有进展，表述清楚明白，包括独特的 细节和范例。 ④ 结尾可以以一个新问题，或要求同伴澄清某一观点，或从另一个角度看 待此论题结尾。 (2) 第二个消息 用翔实的证据或不同的观点回应一名或几名同学，好处是对这一主题更多的 阅读，从另一个角度看问题，找出支持某些观点的证据，和学习同伴建立联系， 融合观点，面向特殊对象的写作等。为了保证每个人都收到回复，必要时应指示 学生去回复一些一直没有得到回应的消息。建议如下： ① 回复某个消息，选择一个一直没有收到回复的，如果每个都收到回复， 则选择回复较少的，这样能激发学生的参与积极性。 ② 在题头强调该消息是专为某人发送的。在内容部分，加上对收消息人的 问好。 ③ 用 150~250 字回复，先澄清和明确学生在消息中表述的观点，然后写出 自己的看法，这包括增加一些解释和例证，扩展讨论主题和方法，开阔学生眼界， 回答问题，提供新的视角和观点。 (3) 第三个消息 回复同一个人，感谢他的参与，或是解释第二个消息从哪种意义上帮助增加 对讨论主题的理解。好处是回顾、建立学术社区氛围，进一步融合学生的理解， 为特定群体写作。 (4) 第四个消息 总结所有的消息，解释不同小组或个人对主题理解的相同点和不同点。好处

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网络教学策略

是对回应和主题进行分析，整理组织信息，回顾、建立学术社区氛围，融合学生 的理解，为特定群体写作。 除了以上 4 类消息外，讨论中不可避免的有可变因素存在，这一模板对变量 进行了以下归纳。 (1) 协作消息。一组内的学生见面或网上见面，讨论论题，写出的总结和共 同认同的看法，这并非个人发出的消息，而是协作消息。 (2) 建立详细的回复模板。其结构是：写出关于主题的某个观点；写出支持 这一观点的证据、范例和细节；提供不同视角；写出支持另一视角的证据、范例 和细节；提出更多的支持原始观点的研究；提出更多的支持另一视角的研究；总 结两种观点，做出结论。 (3) 如果分组，促进不同小组学生的交流。 (4) 增加学生对思考过程的反思，例如，学生如何看待论题和其他人的观点， 怎样思考，怎样变换思路，为什么青睐新的思路。 (5) 增加口头报告的部分。如果可能的话让学生做口头报告。 (6) 在既有讨论框架内，允许学生创建自己的讨论主题和讨论分组。 4．网络讨论应避免的问题 在网络讨论中可能遇到的问题如下。 (1) 学生被大量信息淹没，如果教师不明确的引导讨论，参与者会茫然无从。 解决办法是：计划好课程讨论的流程，策划讨论的进步和关注中心，学生应该按 既定顺序来开展讨论。 (2) 学生被联机操作难倒，不会网上的文本剪切、粘贴，因为缺乏网络使用 经验，不能领会教师的意图。解决办法是：建立联机活动指南，例如，如何粘贴 材料，必须发言的频率，发布消息的长度，消息的规则。 (3) 学生的发言缺乏根据，不提供相关证据。解决办法是：教师需要以身作 则，在自己的发言中做出表率，给学生提供依样画葫芦的模板，例如，引用研究 结果或理论支持自己的发言。 (4) 因为不明白自己应该做什么，学生很少把联机发言的内容和某门课程的概念 联系在一起，多数时间学生的发言和课前阅读、理论或研究成果完全无关。解决办 法是：根据概念设计问题，贴出问题时，要求学生用从阅读中了解的细节回答。 (5) 学生在网上互相太过友好，可能是因为他们互相过于熟识，或因为联机 的发言能被记录下来。解决办法是：鼓励角色扮演，为学生分配一些反面论调的 角色，以促进讨论。 (6) 缺乏合作，在网上学生互不理睬。解决办法是：分组，给学生分派共同 解决问题的任务。

５．６

网络教学讨论策略

(7) 教师很难开展教学，缺乏组织，陷入课堂教学模式。解决办法是：鼓励 学生自己发起讨论主题，要求他们按照材料顺序开展讨论。 (8) 难于建设联机学习者社区，因为学生互不相识，缺乏互信和自由交谈的 机会。解决办法是：鼓励学生随意交流，创建讨论区和讨论话题供学生互相认识 和个人交流的机会。 (9) 网络讨论难于评分，学生贴出大量文本，使教师无法同步。解决办法是： 根据评价标准，不是根据发言的数量，而根据发言的质量、参与度和显示出来的 思考深度来评价学生。 (10) 计算机死机，学生的计算机或网络连接故障，或聊天程序的故障。解决 办法是：事先检查学生的聊天软件有无问题，看是否需要自己或技术支持人员的 帮助。 5．网络讨论评价量规 为了评价学生的讨论质量，以确定他们的水平，同时以考核评分的方式，鼓 励学生积极参与讨论，需要一套网络讨论的评价量规。表 5－9 是 Sonoma State 大 学的 Burke Cochran 提出的一套量规，图 5－17~图 5－20 是讨论工具及讨论环境。 表 5－9 分

数

网络讨论评价量规(Burke Cochran, Sonoma State University) 表

述

4

句子完整，语义组织良好，语法正确，无拼写错误

3

句子完整，语义组织良好，语法错误不多(每段少于 2 处)，拼写错误不多 句子完整，基本达意，语义组织可做进一步调整以更连贯，每段 3 处以上语法错 误或拼写错

2

句子结构差，语义组织不完整，语法和拼写错误多

1 分

数 4

发言符合网络发言规则，提供信息新颖，态度相对积极，通过提问、评论和思考， 有选择性的和一些参与者交互 偶尔发言，提供信息新颖，通过提问、评论和思考，和仅仅一两位参与者交互

3 2

几乎不发言和提供信息，很少联机讨论，很少通过 E－mail 讨论，发言不连贯，而 且肤浅

1 分

参 与 度 发言符合网络发言规则，提供信息新颖，态度积极、公允，通过提问、评论和思 考，和各类参与者交互

4

数

发 言 质 量 通过富于思考的反馈和问题表现出对主题深入扎实的理解

3

通过显示出对知识的表面了解的发言表现出对主题足够的理解 续表

分

数 2

发 言 质 量 发言的信息仅仅是从前面的发言信息得来表现出对主题有限的理解

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第５章

网络教学策略 发言和讨论无关

1 分 4

数

批判性思维 提出存在的讨论领域的批判性分析，或表述出对存在领域的不同理解

3 2

对现有讨论表示同意或不同意，并提供有限的判断或解释 对现有讨论表示同意或不同意，但不能提供判断或解释

1

对现有讨论的同意或不同意，不能提出证据

图 5－17

异步讨论工具：论坛

图 5－18

分组讨论工具

５．７

图 ５－１９

网络教学评价策略

围绕特定主题的数字讨论环境

图 ５－２０

基于资源的讨论环境

5.7 网络教学评价策略 教育理论和教育目标的进展，和网络教学中新型的教学方法的采用，促使网 络教学提倡新型的评价方式。在评价中，传统的教师角色得到转变，计算机智能 技术使得普通人享受到原本专家才能实施的评价，使得终身教育得以实现，促进 人的全面发展的目的成为可能，教育的深度和广度大大得到提高。

２５３

２５４

第５章

网络教学策略

网络教学中的评价涉及领域很广，包括对学生、教师、资源(或曰媒体，包括 技术、软件、硬件、课程)、教学方法(包括教学策略、教学设计)的评价，贯穿网 络教学全过程，面向每个可能影响网络教学的因素。网络教学的形成性评价有助 于改善网络教学的教学质量和教学效率，其诊断性评价有助于实现个性化教学， 总结性评价可以帮助教师判断选择下阶段更合适的教学设计。 本章主要介绍网络教学中对学生的评价，这是教师最常接触的评价，这一领 域策略的学习有助于教师和学生提高教学和学习质量。

5.7.1 应用于网络教学中的新型评价理念 在阐述建立基于计算机网络的学习评价体系之前，有必要先描述一下学习评 价领域的范畴和新型的评价理念和方式。 1．评价的意义和分类 评价由行为采样和价值评估组成。评价存在的意义是基于这样一种假设：由 具有代表性的采样，可以判断个人的成就、潜力、倾向、智力、态度和动机，各 种形式的评价提供了被评价者的目前状态的描述。评价的依据是教学目标——教 学活动中期待得到的学生的学习成果，离开明确具体的教学目标，评价无从进行。 评价常常通过测量收集资料，但测量不等于评价，评价是对测量结果做价值判断 的过程。评价的结果可以为教师检验与改进教学提供依据，也为学生在学习上的 进步情况提供反馈。 评价中应考虑评价的意义、对象和背景。根据参照标准的差异，评价可分为 常模参照评价和标准参照评价，前者以学生集体测验的平均成绩(即常模)为参照 标准，意义在于确定学生的成绩在集体中的相对位置，以便于编组，后者有着明 确的评分原则，百分制和等级制都是标准参照评价的应用。 根据评价的不同功能，评价可分为诊断性评价、形成性评价和总结性评价 3 种。这 3 种评价往往实施于教学过程进行前、进行中和完成后，目的分别是了解 学生的状态，为教师和学生提供反馈以保证教学或学习的质量，检验教学目标的 实现情况。 在实践中，测试和采样所属评价的类别往往难以做精确的划分。 2．新型评价理念 学生评价的内容是教育目标的具体体现，反映了具有时代特点的教育观、质 量观和人才观。在网络教学中，新型的评价理念得到倡导，这是由社会的发展、 教育学习理论的发展和技术的发展共同造成的结果。 在崭新的评价理念中，教育不仅要为社会培养合格的公民和人才，还要使每

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网络教学评价策略

一个学生成为有能力追求幸福生活的个体。学会做人、学会做事、学会合作、学 会学习对一个公民的基本要求。每一门学科都应强调培养目标和评价内容的多元 化，不仅包括基础知识和基本技能，还包括情感，态度与价值观，学习过程与学 习方法。学生在学习活动和未来的生活与工作中，其知识技能、情感、态度、价 值观与学习的过程和方法是紧密联系的整体，它们之间没有主次之分，对任何一 个方面的忽视都可能造成学生发展的偏颇。因此，依据教育教学目标，对学生进 行多方面的、发展的评价是促进学生全面发展的必然要求。 (1) 全面的评价 知识与技能，情感、态度、价值观与过程和方法的关注与整合。强调评价的 过程性并且关注个体差异。这就要求改变将纸笔测验作为惟一或主要的评价手段 的现象，运用多种的评价方法对学生进行评价，除了纸笔测验以外，还有访谈评 价、问卷评价、运用核查表进行观察、小论文、成长记录袋评价和表现性评价等。 例如，为了突出评价的过程性并关注个体差异，运用成长记录袋进行评价是必要 的，它通过收集表现学生发展变化的资料能够反映学生成长的轨迹，学生本人在 成长记录内容的收集有更大的主动权和决定权，能够充分体现个体差异。同样， 表现性评价创设了真实的情境，通过学生活动或完成任务的过程不但能够评价学 生知道了什么，还能够评价学生能够做什么，还可以在学生的实际活动中评价学 生的创新精神和实践能力，与他人的合作、交流与分享，评价学生的学习兴趣和 学习习惯等。 培养目标的 3 大领域，即基础知识和基本技能，情感、态度、价值观和学习 过程与方法。与基础知识和基本技能相比，后者的评价有着较大的难度，在评价 时要注意以下几点。 第一，非学业评价的内容不能是笼统的甚至是不可捉摸的，例如，说一位学 生“热爱祖国”，“热爱人民”就过于笼统、抽象。如果一个学生在热爱祖国方面 被评为“中”或“差” ，其具体含义又是什么?如果一个学生得到“优” ，这个月变 为“良” ，其评判的依据又是什么? 因此好的评价量规的选用是评价成功的关键之 一。 第二，非学业评价必须与学科教育目标和日常教学活动紧密结合，因为这些 内容是培养目标的一部分，是必须关注的，同时它们也是学科教育教学活动的有 机组成部分，如学生的学习兴趣和学习方法。要避免为了评价而评价的现象，人 为“制造”某些情境，或采用标准化的量表对学生非学业内容进行评价是不值得 提倡的。而日常教育教学活动则为非学业评价提供了平台和载体，例如，学生在 小组合作学习时，教师就可以观察学生的学习兴趣，是否积极参加讨论，是否愿 意帮助他人，认真倾听他人的发言，是否有合作精神等，这样才能将评价内容和

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第５章

网络教学策略

评价标准落到实处。 第三，在非学业评价中，要处理好评价内容的模糊度和精确性之间的关系。 如果经过一个阶段的摸索和实践，对于某一项评价内容有了深刻的理解，能够比 较全面地概括出其中的关键与具体要素，就可以将该评价内容进行分解，提出评 价的具体指标，以增强评价的可操作性、有效性和一致性。例如，对学习态度进 行评价，可以分解为上课认真听讲，认真完成作业，及时纠正错误等。要注意关 键指标的全面性和有效性。如果不能概括出评价内容的主要指标，宁可模糊一些， 也不要将其固定化，以避免最终评价的片面性。 第四，在非学业评价的呈现形式上，一般要避免给学生的非学业评价一个等 级甚至是分数。对情感、态度、价值观、学习过程与方法以及某些能力简单进行 定量评价是困难的，进行权重也是不恰当的。例如，对学生合作精神和能力进行 评价，简单地用 68 分、75 分表示可能是不准确的，而且无助于学生合作能力的 培养或提出有针对性的改进措施。在非学业评价中应提倡质性描述，在给学生下 结论的时候应该慎重，而且要有简洁的描述作为支持性的资料和证据。 (2) 注重评价的发展性功能 评价的功能与教育目标是一致的。突出评价的发展性功能集中体现了“一切 为了学生发展”的教育理念。学生处于不断发展变化的过程中，教育的意义在于 引导和促进学生的发展和完善。学生的发展需要目标、需要导向、需要激励。发 展性评价为学生确定个体化的发展性目标，不断收集学生发展过程中的信息，根 据学生的具体情况，判断学生存在的优势与不足，在此基础上提出具体的、有针 对性的改进建议。发展性评价考虑学生的过去，重视学生的现在，更着眼于学生 的未来，所追求的不是给学生下一个精确的结论，更不是给学生一个等级分数并 与他人比较，而要更多地体现对学生的关注和关怀，不但要通过评价促进学生在 原有水平上的提高，达到基础教育培养目标的要求，更要发现学生的潜能，发挥 学生的特长，了解学生发展中的需求，帮助学生认识自我，建立自信。 发展性评价具有以下一些重要特征。 发展性评价基于一定的培养目标，这些目标显示了学生发展的方向，也构成 了评价的依据，这些目标主要来自于课程标准，也充分考虑了学生的实际情况。 有了评价目标，才能确定评价的内容和方法，才能不断反思并改善教师的教和学 生的学，从而发挥评价的发展性功能。发展性评价的根本目的是促进学生达到目 标而不是检查和评比。发展性评价将着眼点放在学生的未来，所以，发展性评价 了解学生现在的状态不是为了给学生下一个结论或是给学生排队，而是用于分析 学生存在的优势和不足，并在此基础上提出具体的改进建议。 发展性评价是注重过程的。学生的发展是一个过程，促进学生的发展同样要

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网络教学评价策略

经历一个过程。发展性评价强调收集并保存表明学生发展状况的关键资料，对这 些资料的呈现和分析能够形成对学生发展变化的认识，并在此基础上针对学生的 优势和不足给予学生激励或具体的、有针对性的改进建议。 发展性评价关注个体差异。每个学生都具有不同于他人的素质和生活环境， 都有自己的爱好、长处和不足。学生的差异不仅指考试成绩的差异，还包括生理 特点、心理特征、兴趣爱好等各个方面不同特点。这使得每一个学生发展的速度 和轨迹不同，发展的目标也具有一定的个体性。发展性评价要依据学生的不同背 景和特点，正确地判断每个学生的不同特点及其发展潜力，为每一个学生提出适 合其发展的具体的有针对性的建议。 发展性评价注重学生本人在评价中的作用。发展性评价提倡发挥学生在评价 中的主体作用，改变过去学生被动接受评判的状况。要让学生更多地参与评价内 容和评价标准的制定，在评价资料的收集中发挥更积极的作用，通过“协商”达 成评价结论，使得评价的过程成为促进学生反思、加强评价与教学相结合的过程。 (3) 量化评价向质性评价转化的趋势 传统的评价涉及复杂的量化技术和手段，因而，评价往往成了评价专家的专 利，计算机网络对专家的替代，使得评价能为每名学习者服务。 此外，量化评价有向质性评价转化的趋势。以下介绍两种美国评价领域中有 影响的质性评定方法：档案袋评价(Portfolio Assessment)和苏格拉底式研讨评定 (Socratic Seminars)。 ① 档案袋评价 档案袋的英文 Portfolio 原意是“代表作选辑” ，画家和摄影家往往把自己的 代表作汇集起来装入档案袋，展示给委托人。在教育领域，汇集学生作品，展示 学生的学习和进步状况的质性评价方式，称为“档案袋评价” 。档案袋评价的兴起， 是因为标准化评价方式忽视了学生的主体性和创造性，脱离知识应用情境，人们 要求教师中心，内容驱动的课程向学生中心，探究驱动的课程转化。档案袋评价 的基础是学生运用所学知识的表现(Performance)。档案袋内的内容，是由学生和 教师共同决定的，因此学生能够据此反省和判断自己的进步。建立档案袋的目的 不同，展示对象不同，对学生要进行哪种激励，都将影响到档案袋内容的选择。 根据档案袋的不同功能，档案袋评价可分为理想型、展示型、文件型、评价 型、课堂型 5 种。理想型档案袋具有代表性和典型意义，由 3 部分组成：作品产 生过程的说明、作品集和自我评价。理想型档案袋可以作为不断发展的信息来源 为教师和学生双方提供服务，让他们及时准确的掌握学习进展的实际情况，以便 调整下一阶段的学习。评定和课程、教学实现了无间的融合。 另一种分类法把档案袋评定分为最佳成果型、精选型和过程型。

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第５章

网络教学策略

对档案袋评价的评价标准的设计是档案袋评价成功与否的关键。 ② 苏格拉底式研讨评定 这一方法源于古希腊著名思想家、哲学家和教育家苏格拉底创立的“精神助 产术”(Maieutike，又译“产婆术”)，这种方法也被称为“苏格拉底对话法”(Socrates Dialogue)。苏格拉底认为，理想的教育方法不是把自己现成的、表面的知识传授 给别人，而是凭借正确的提问，激发对方的思考，通过对方自身的思考亲自发现 潜藏于自己内心的真理。 苏格拉底的“精神助产术”一般包括“破”和“立”两个阶段。在第一阶段， 首先排除对方的错误见解。在第二阶段，继续通过对话，引导对方得出正确看法。 苏格拉底式研讨评定是把学生在“班级参与”和“课堂讨论”中的表现作为学生 表现评定的一个部分。对于讨论，这种方法要求学生更有成效的思考并为自己的 见解提出证据。因此，与传统的教师为中心的讨论不同，这一方法关注更多的促 进学生间的互动，对学生在批判性思维和公众演说技能方面取得的进步，讨论要 怎样做才能成为对其进行可靠评定的依据。 苏格拉底式研讨评价的具体步骤如下： a．明确教育成果。与传统评价把目标作为评价标准不同，苏格拉底式研讨评 定注重评价如何实现这些成果，因此，对于目标不进行过细的规定，而把批判性 思维、技能培养、价值观、世界观养成都作为目标之一。 b．选定研讨采用的文本。 c．教师提出一个起始问题。这一问题必须不能只有一种单一的预期反应，而 应引起多种思考，从而引发对话。也就是说，问题不能有单一或“最合适”的答 案，而应产生对话，从而引起对文本中的思想观念更深更广的理解。 d．选择记录研讨过程的方式或设计简明的记录表。记录表应完全客观的反 映研讨进程。 e．通过记录的分析、对比，就可以对学生在各种教育结果上的成绩做出判断。 f．以多种方式完成评价。可以通过展示、课堂评价和让学生回顾自己的发言 记录的方式评价自身的表现，完成评价的目的。

5.7.2 基于网络的学习评价框架 最初将技术引入评价领域的原因是学生数量的增长，教学人员用于评卷的时 间相应增加，而计算机很明显是更为有效的评价手段，因此必须使用计算机提高 经费的利用率，节省员工的时间。在计算机引入之后，人们又对这种评价要求其 反映课程的目标和新技术的发展，以确保教学的质量。

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网络教学评价策略

最初的阶段，使用计算机的一种主要的用途是对评价信息的管理，计算机的 多媒体功能使得信息能以多种形式呈现以满足不同的需求(如教师、学生、课程组 织者和检查团)，评价内容的深度和广度因为计算机的引入得到了大大的扩展。而 另一种主要的应用是全自动评价系统，从对学生的评价到成绩的处理、管理，全 由计算机进行。这样形成性和总结性评价得以更频繁的进行，教师可以更快的改 善教学，并节省了阅卷时间，学生则可以根据自己的情况进行自评，并立即得到 结果。 今天，基于网络的学习者评价框架的意义已经大为扩展了。 1．网络学习者评价的内容 在远程教育中，教师难以管理数量指数级增加的学习者；在远程学习中师生 无法进行传统意义上的交互，也使得教师无法掌握学生的学习状况，不知道该如 何调整自己的教学策略。这所有一切的症结在于：面对学习社会中学习者的数量 和对学习的要求，传统的针对班级授课制的评价系统失灵了，无法承担教学过程 中的反馈功能。因此，在网络教学中重新建立评价框架势在必行。 在学生评价系统中，所评价的内容可能包括：学生选择学习内容的深浅程度 评价；学生的作业情况评价；学生的答疑情况评价；学生的讨论情况评价；学生 的考试情况评价：试题难度、考试信度、考试成绩；学生参与的态度评价等。 在教师评价系统中，所评价的内容可能包括：教师提供的媒体素材和试题内 容评价；教师构建的教学内容的评价；教师对作业的批阅及点评的评价；教师授 课过程中的教学风格的评价；教师对学生的答疑讲解和分析的评价；教师在讨论 中的分析和点评的评价；教师对案例的分析和讲解的评价；教师参与的态度的评 价等。 在管理员评价系统中，所评价的内容可能包括：远程教育系统是否有效运行； 系统出现问题后是否及时解决；是否及时了解学生需要的服务；是否及时了解教 师的期望；针对建议是否及时改进；管理员参与的态度。 2．网络学习者评价的实施 网络学习者评价的实施中引发了一些问题。 (1) 反馈的激励作用 大多数的远程学习课程均含有一系列的作业，几乎都是短文或其他形式的书 面练习，并要求每周或隔周完成。这种框架不但提供学习进展的反馈，也使学习 者跟得上进度。一般而言，设定上交作业的期限，能激发学习者按时完成功课， 不致落后。然而，惟有接获教师有意义的反馈，作业才算有效；否则只收到有成 绩的作业，那么作业的重要性与激励作用就会大大降低。教学设计者不应给予学 习者过多的作业，以免造成远程学习课程的作业量，远超过传统课程的作

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业量。 评价中的反馈环节对于发挥评价的激励和促进功能有着重要作用。通过评价 反馈，学生能够了解自己目前的学习状态，看到自己的成长和进步以及存在的不 足，还有可能得到教师、同学和家长对改进学习所提出的建议，这些都有助于促 进学生的发展。 发挥评价的激励功能要建立在对学生学习的过程及其发展变化有深刻认识 的基础上。无论是采用激励性的语言，荣誉卡或是大红花，如果没有明确的评价 目标，准确的观察和资料收集，恰当的评价结论，随意的激励是无法对学生起到 促进作用的，而且还有可能对学生产生消极影响，造成很多学生只能听表扬，不 能听批评，认识不到自己的缺点和不足，盲目乐观起来。此外，随着学生认识自 我的能力和愿望的提高，他们会对表面化、形式化的激励感到空洞和乏味。 (2) 测验可靠性 在远程教育的环境下，测验的可靠性遭受极大的挑战。如果学习者在自家或 学习中心接受测验，但又无人监督的话，则测验的可信度令人质疑。因此，大多 数的远程教育方案均要求学习者，在学习中心或学校的特定地点参加期末考试。 监考者通常是教师，或经机构与学习者认可的行政人员。一种方式是透过计算机， 随意选题；每位学习者的题目均不相同。在许多成人学习中心，学习者必须根据 其研究计划，上交一份报告以替代期末考试。另一种方式就是实行形成性评价， 利用学习者的平时成绩综合作为最终成绩，这也可以避免替考的现象。 (3) 保证评价资料准确性和有效性 学生评价的资料是指学生的作业、小测验、问卷调查表、小论文、计划书、 实验报告、活动过程记录等表明学生学习状况的原始资料，还包括对上述内容的 评价，如分数、等级、评语及改进建议。 评价资料的有效性主要受到评价任务的制约，后者指的是与教学目标紧密联 系的表现机会，如测验、探究活动、调查、课外实践、小论文、辩论等。学生通 过评价任务展示自己的知识、技能与能力，情感、态度、价值观和学习过程与方 法。评价任务必须与评价目标高度一致，并且要对评价过程进行高质量的管理才 能保证所获得的评价资料的有效性。例如，用要求学生回答游泳要点的方法来评 价学生的游泳技能就不是恰当的，所获得的评价资料(学生的回答)就失去了有效 性；同样，如果没有对学生在完成表现性任务过程中的合作能力进行仔细观察和 纪录，而是将学生本人的汇报或调查表的内容作为评价资料，就有可能出现不准 确的问题。 3．网络学习者评价策略 在课程设计和教学设计阶段，评价策略就应该加以考虑了。

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网络教学评价策略

教师应该问一下自己： 要求学习者学什么？ 提供学习者什么样的学习机会？ 设置怎样的评价任务？ 使用哪种评价方法？ 学习类型的分析对教学设计和评价策略、方法的决定有显著的帮助。既然评 价引入了测量，因而导致如下问题：选择有效的评价设备；寻找合适的测量单元； 确保测验、测量的内容和教学目标相关；评分者可信可靠；使用有效的统计法以 得出有效的结论。 以下是瑞斯(Race，1998)提出的执行评价策略时应考虑的一些基本准则。 (1) 有效性 确保被评估对象和评估过程无误。 (2) 可靠性 确保所有的评分人员使用同一评价标准和量规。 (3) 透明度 确保学习成果和评价标准都对学生透明。 (4) 公平性 确保学生有同等机会成功，并且机会公平。 (5) 公正性 不能存在歧视，不能有人处于不利地位。 (6) 开放性 实施形成性评价，这能帮助成年学生改善学习。 (7) 及时性 评价在学习阶段之间及时进行。 (8) 累加性 对学生的反馈应该持续不断，以帮助学生学习。 (9) 可挽回性 如果发生错误，可以挽回。 (10) 需求性 评价系统的目的是帮助学生保证学习质量。 (11) 效能性 有效利用职员的时间和资源。 4．网络评价的实现技术 计算机的优势在于其本身强大的计算和统计功能、多媒体功能和网络的通信

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功能，这三者恰好适应了人们对学习社会中评价工具的要求。 当前网络学习者评价的实现技术主要包括以下方面 (1) 评价目标的全面性 在基于计算机的学习者评价框架内，通过使用不同领域的专家专门设计的试 卷和计算机的自动评卷，每个人的状况可以得到全面评估。例如，智力、心理、 情感、品德、性格的测试，协作能力、问题解决能力、创造性能力和一些操作性 技能的测试，甚至包括对国外学者提出的多重智力(这种理论宣称人的智力是多重 的，包括音乐智力、空间智力等，共 9 种)进行测试。对于处于世界观形成期的学 习者，这种评价可以促进学习者的道德发展。而这些评价基于传统的评价体系， 是无法经常进行的。 这样的应用例子很多，其中包括以下列举的评价。 对心理的评价：在一些网上的心理学测试站点中(如一个国内的心理测试站点 http://www.psy-test.net)，测试者做完心理测试的试卷后，可以立即看到测试的结 果，并得到相应的指导意见。有一些国外的测试用简单的编程实现根据测试者的 回答自动生成下个问题的功能，测试者无需回答无谓的问题。 对 IT 技能的评价：在一些练习打字的软件中(如 TT)，练习者可以在完成测 试后查看自己的成绩，软件会统计出练习者哪些字母总是打错，并安排这些字母 的特别训练。 对语言能力的评价：在一些外语学习软件中(如洪恩公司的“开天辟地背单 词”)，学习者可以通过话筒进行发音测试，软件给出标准的读音波形和学习者的 发音波形，通过对照学习者可以反复练习直到与标准发音一致为止。 对协作能力的评价：美国海军陆战队使用联网游戏如 Doom、Quake 和虚拟 竞赛训练军队中班的合作和通信能力，并且进行“战后总结” 。在这些视频游戏中 游戏软件可以捕捉游戏的过程，在总结中可以进行回放(甚至慢动作)，基于此来 评论和上课。这和微机教学有些类似之处。 在新的学习者评价框架中，事先分析学习的类型显得十分重要，不同的学习 类型可能需要不同的评价方式。在评价中，应注意这样一些问题：选择合适的测 量设施；选择合适的测量标准；测量目标的可测量性；评估的可靠性；有效的统 计方法以保证从测量结果中得出有效的结论。新的评价理念涉及广泛领域的知识， 需要不同领域的专家共同参与实现。 (2) 评价体系的实现技术 评价体系一般由测验、评估两部分组成，在不同的阶段会用到不同的技术。 ① 测验的生成和实现技术 测验的生成的方法主要分为两种：教学者通过软件生成试卷，题库自动生成

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网络教学评价策略

试卷。 今天存在着大量专门为计算机辅助测验设计的软件，如 Question Mark、 Examine、EQL Assessor。许多杰出的专业软件包纷纷提供方便易学的测验生成插 件，例如，多媒体创作软件 Authorware，网页创作软件 Dreamweaver。此外大量 的网上学习环境管理系统，例如，Web CT、Blackboard、中文的 e-Class 的教师版 本，也都提供了快捷生成试卷的功能模块。教师可以直接输入问题，几乎不需要 什么软件使用经验就可以胜任。 这类由教师生成的试卷，除了可以使用常见的选择题、填空题和问答题之外， 还可以使用图片拖动题、图片探索题等生动的题型。 而由题库自动生成的试卷，具有更大的自由度。在对学生进行测试时，每个 学生可以得到由题库即时创建的题目不同、但难度相等的试卷。一种办法是把大 量附带难度和区分度指标的题目存储在题库中，在生成试卷时，进行随机抽取； 另一种办法是在相同的题干内使用数值不同的变量，变量可以从题目自带的列表 选取，也可以随机生成。题的顺序也可以随机调换。这样的测试使得学生之间无 法互相抄袭，确保了测验成绩的真实性。一些大型的题库还可以实现根据被评测 者答题的结果即时生成下一道题，如 TOEFL 的考试。 有些测验生成软件支持题目的结构化，实现了全新的测验概念。在传统考试 中，当学生答不上问题时，只能略过这一题，做下面的问题。而结构化的试题在 答题前可以进行模式的选择，例如，辅导模式和考核模式，在辅导模式中，学生 可以选择“提示”选项，由计算机给出与题目相关的提示。这些模式因软件而异， 一些软件提供了多达 4 种的模式，每种提供了不同级别的提示信息，指导学生到 达正确的结果。这种理念的实现是通过把题目分成数个阶段，根据学生得出正确 答案经历过渡阶段的多寡评以不同的分数。学生如果出现低级错误，计算机可以 识别出来，并提供返回改正的机会。 此外，基于计算机的测验还有这样的特点：及时的反馈，学习者在测验结束 即得到测验结果；不受时间、地点的限制，学习者可以随时对自己进行测试。 ② 成绩记录和结果分析 计算机所记录的结果，不仅包括传统意义上的测验成绩，还包括其他一些重 要的信息。例如，记录下学生调用的提示信息，以供教师做诊断型评价；通过一 些具有验证登录功能的软件和动态网页技术结合数据库的编程代码，可以记录学 生进行测验的次数；一些软件和程序可以记录学生答每道问题的时间，这样对学 生的状态可以进行更为准确的评估。一个例子是 CourseBuilder 对测试的时间记 录。 计算机在记录、分析、存储和管理成绩时，则显现出无可辩驳的优越性。这

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类软件在国内的很多高校已经得到普遍的应用，它们包括电子数据表、统计软件 和数据库软件，例如，Excel、Lotus 1-2-3、Dataease、SPSS、Minitab、Access、 Visual Foxpro，这些数据可以被用于各种教学用途的参考和学术研究，教学者可 以毫不费力的进行复杂的数据分析，得出具有科学性的结论。这些分析包括个人 的成绩分析、集体成绩分析、试卷分析(可靠性、针对性、难度、区分度)等。 (3) 在框架中计算机承担的其他角色 在基于计算机的评价框架中，计算机还充当着学生管理工具、文字处理和呈 现工具、编辑工具、通信工具和辅助学习环境的重要功能。学生在参与评价的同 时，还能够增强自身的信息能力。 5．网络学习者评价的意义 建立基于计算机网络的学习评价框架的意义在于以下 3 点。 (1) 对新技术的有效应用 众所周知，互联网上的信息冗余、信息垃圾和虚假信息问题给学习者带来学 习的困难，如何选择有效的信息源成为问题；同时学习者可能因为不具备教育和 学习的系统知识，难以自我调配学习的进度，在自学时无法实现学习过程的最优 化；而教师在面对大量的学习者的情况下，如何针对每个人的情况因材施教也成 为问题。Push 技术和 Agent 技术是为解决这种问题而提出的技术解决方案，在服 务器上计算机可以根据学习者的情况自动生成有针对性的电子邮件，把教学和辅 导信息发给学习者，或者是根据学习者的学习进程自动生成辅导信息，如同教师 在监督一样。这样的智能技术大大减轻了教师的负担。但是如果对学习者的情况 缺乏了解，这两种技术也只能造成新型的信息垃圾，学习者仍然无法得到良好的 学习环境。而基于计算机的评价框架正好为这两种技术提供了基础，根据学习者 的学习状况，动态生成技术可以无限次、不疲倦的对学习者进行个别指导。 (2) 帮助实现教师角色的转换 学习社会相对于原有的学校的变化是虚拟空间(教师不再能够看到学生，在网 络上只有代表学生的符号和象征课堂的谈天室或论坛)和课堂空间(教师能够和学 生面对面交流的场所，教师能够根据学生的反应迅速调整教学的进程)的更迭。而 这种交互的缺乏所造成的后果，在从前把知名教师的讲座摄制成电视片的时候， 已经充分领教过，教师由于得不到学生的反馈，教学过程变得枯燥乏味，勉强进 行。基于计算机的评价框架能够实现的是：取代原有教师的部分职能(如对学习者 状态的评估)，减轻教师的负担(如繁琐的阅卷工作)，增强教师的能力(因为计算机 做了大部分的评估工作，每名教师可以指导几百名学生，同时对学习者的状态将 能够更细致全面的评估)以及对教师实行教育功能(在学习社会中，教师同时也是 学习者)，教师的角色发生转换，教师只从事指导学生学习进程的工作，其他的工

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网络技术带来的问题

作由相关领域的专家来进行。 (3) 营造促进人的全面发展的优化学习环境 在《学会生存》中提到学习社会中新人应具有的特征，除智慧和技能之外， 还应有人际关系的和谐。在同属联合国教科文组织出版的《教育——财富蕴藏其 中》提到，教育的 4 个支柱是：学会认知、学会做事、学会生活、学会生存，隐 藏的话语是“人和外界的和谐生存” 。而在传统的学校中，面对班级中越来越多的 人数，教师无法兼顾每个人的学习进程；同时教师也不是通才，可以事先发现每 名学生的特殊才能，即便发现也可能无法加以指导，这样就不能保证每个人获得 最好的学习环境。而在网络上，可以利用全世界的专家资源，对学习者的情感、 心理、智力、品德、性格等素质，进行全方面的方便快捷的评估，对于在各方面 处于不同发展阶段和天赋不同的学习者都能够给出专家的意见和专业的指导。学 习者在这种框架中，可以获得平等而公正的最优学习环境。这一环境将真正促进 人的全面发展，从而使真正意义的按需教育、个性化学习和终身教育得以实现， 使得造就学习社会有了现实可能性。

5.8 网络技术带来的问题 网络教育的载体是网络，因此不可避免的带有网络技术带来的问题。在网络 教学中，必须注意这些问题的预防和应对。

5.8.1 网络本身引发问题 由于网络主要是用作传播信息和通信的工具，因此这些问题主要集中于信息 过载、信息污染上。在基于资源的学习、探究学习等要求学习者使用网络资源的 学习形式中，必须注意到网络自身的问题带来的负效应，以免给学习者带来困惑 和不便。 1．信息超载 信息超载是指社会信息数量急剧上涨，流速加快，超出人类的信息处理与利 用能力的状态。 我们生活在一个信息爆炸的时代，信息过度增长泛滥成灾。据 OCLC 网站 (http://www.oclc.org/institute/alamarcl.ppt)的一篇文章报道，网页内容以每 12 个月 翻一番的速度向前发展。而信息的时效性极强，如果没有及时地传播，有价值的 信息将失去价值或与变化了的现实不符而成为信息污染源。 据统计， 每年约有 10%

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的信息还未进入交流系统就已成为垃圾。 信息过载影响着人类对信息资源的进一步开发利用，大量无价值的信息堆积 在人们面前，这些信息不但不给社会增加新的知识，反而成为寻求有效知识的障 碍，如同约翰・奈比斯特说：“失去控制和无组织的信息，在社会里不再构成资源， 相反构成污染和信息工作者的敌人。 ”同时过量的信息资源还给人类造成了巨大的 心理压力，导致各种各样的“信息病”。托夫勒指出，信息超载会造成用户信息消 化不良症、信息厌食症、信息过敏症、信息紧张症，在今天的信息社会中，由于 信息作用不当等因素的影响，使得信息中毒、信息失调等信息病的人越来越多。 2．信息污染 信息污染是指网络上信息的效能为零或负值，并影响正确信息的摄取，使得 人们获取信息困难的状态。 信息污染增加了信息的不确定性和用户的不安全感，信息污染已经或正在成 为一种严重的信息公害，任何一个系统，任何一个环节的污染都将给整个信息社 会带来难以估量的破坏和损失。对网络资源内容的监管，对不良信息的过滤，用 搜索引擎对无序信息的查询，正是为减轻网络上信息污染而采取的重大措施。 (1) 虚假信息、垃圾信息 这类信息包括虚假信息、重复信息、过时信息、无效信息、错误信息等。包 括互联网上传播的无法考证的传闻、流言、诽谤、虚假信息，这些信息占据大量 的网络空间，加重了网络的负担，影响了用户对有用信息的吸收，给有效利用制 造了日益严重的障碍。 由于没有新闻审查与核实系统，传播主体在网络上可以不受限制地发布信 息。因此传播者可以编造根本不存在的信息，以实现某种目的。有人戏称 Internet 是“一面可以随意涂写的巨大电子墙” ，上面充满了虚假消息。虚假信息的传播一 方面阻碍了真实信息的顺利传送，另一方面使信息受体对真实信息的信任度大大 降低，严重干扰了有用信息的正常利用，使网络传播的正效应大大削弱。 垃圾信息是那些重复的、过时的、无效的、错误的信息。传播者随意将一些 毫无意义的信息上网，这些迅速生产出来未经筛选的信息可靠性差，许多已失效 的信息挤占信道和存储空间，使得信息网络上交通拥挤，秩序混乱。 (2) 负面信息 这类信息包括色情信息，政治反动信息，计算机病毒信息和破坏知识产权信 息等。 信息网络可以在全球范围内传递图文并茂的多媒体信息，具有速度高、使用 方便和难以监控的特点，因此它成为传播色情信息的工具与场所。美国卡内基大 学用 18 个月，调查了网上 91 741 条信息、图片及影片，判定其中 83.5%的内容

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网络技术带来的问题

为色情。以博物馆著称的史密森机构 7 周内才有 190 万人上站，而“花花公子” 网页 7 天就吸引 470 万人访问。色情信息对青少年造成恶劣影响。 政治反动信息宣扬反政府、民族主义、白人至上主义、种族歧视、纳粹主义 思想，破坏民族团结，煽动种族冲突，对民族文化侵蚀严重。利用网络文化对其 他国家或发展中国家的民族文化进行侵蚀和渗透，并非危言耸听。网络上的这种 文化侵蚀，部分表现在英语文化(即美国文化)对其他国家民族文化的侵蚀。 信息污染还表现在计算机病毒信息和破坏知识产权信息的存在。这类信息直 接影响个人和社会的安定，并违背信息法律。 3．学习者信息素养的培养 信息、知识成为社会中的基本资源，信息技术渗透到社会生活与工作的方方 面面，信息素养成为信息社会每个公民必须具备的一种基本素质。信息的获取、 分析、加工、利用的能力与传统的“读、写、算”方面的知识与能力一样重要， 是信息社会对新型人才培养所提出的最基本要求。获取元信息和培养学习者的信 息素养，是面对信息超载和信息污染问题的解决办法。 (1) 元信息获取 对于信息过载，美国麻省理工学院教授尼葛洛庞帝针对浩若烟海的信息，也 提出一个以少胜多的解决办法，即教给学生“关于信息的信息” 。他的观点是：人 们了解所有信息是不可能的，也是不必要的，但是，人们掌握了关于如何获取这 些信息的“信息” ，就有可能踏上通向一切的道路了。他的论据是：现在，我们的 电视频道假定只有 10 个，我们可以用“来回转换频道”的办法选择节目。但是， 随着卫星转播能力的增加，节目的丰富多彩，当我们有 1 000 个频道的时候，如 果你仍然按照原来的办法“来回转换频道”随意浏览所有的节目信息的话，即使 你从一个频道转换到另一个每次仅仅用 3 秒钟，你转换 1 000 次，就需要近 1 个 小时的时间。这时，很可能最美妙的节目已经播放完毕。那么，怎么办呢？办法 很简单，你只要用几分钟浏览一下电视分类节目导报就可以了。这种导报就是“关 于信息的信息” 。所以，人们绝对不能，也没有必要掌握所有的信息，而应该掌握 的就是“关于信息的信息”。对此，尼葛洛庞帝还做了如下进一步的说明：“在美 国， 《电视导报周刊》的利润居然超过所有 4 家电视网的利润的总和。 ”这个现象 说明什么呢？尼葛洛庞帝深刻地指出： “它所代表的意义是，关于信息的信息，其 价值可以高于信息本身。” 从教育的角度看，什么是“关于信息的信息”？它们包括两类：一类是基本 概念；一类是获取信息的“工具”。 所谓基本概念，美国《2061 计划》称之为通用概念或统一概念，是指学习各 种知识都必须用得着的概念，例如“系统”、 “模型”等。以“模型”为例说明“关

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于信息的信息”在学习过程中的作用。如果应用模型这个概念，从 1 000 个频道 中选择喜欢的电视节目的话，那么，只要知道安排节目的模型就方便多了，即知 道何时固定播放体育节目，何时固定播放音乐节目的常规，这时学生本领就有可 能超过《电视导报周刊》 。如果将《电视导报周刊》看作是信息，那么，安排节目 的常规模型就是更高一个层次的“关于信息的信息”了。如果能够帮助学生养成 习惯，去认识并探索关于信息的信息的话，那么，学生将有可能从题海中间解脱 出来。这一思想笛卡儿在他的《方法论》中早就讲过。他说： “我所解决的每一个 问题都将成为一个模型，以用于解决其他问题。” 在德国的一些小学进行的教育 试验中，基本上不讲生物学知识，他们只教给学生学习如何查阅各种生物学百科 全书。他们将百科全书作为学生获取知识的工具。 (2) 培养学习者的信息素养 信息素养正在引起世界各国越来越广泛的重视，并逐渐加入从小学到大学的 教育目标与评价体系之中，成为评价人才综合素质的一项重要指标。 “信息素养 (Information Literacy)”的概念，引发了热烈的讨论。信息素养 作为一种高级的认知技能，同批判性思维、解决问题的能力一起，构成了学生进 行知识创新和学会如何学习的基础。信息素养不仅是一定阶段的目标，而且是每 个社会成员终生追求的目标，是信息时代每个社会成员的基本生存能力。 信息素养的核心是信息加工能力，它是新时代的学习能力中至关重要的能 力。信息加工能力主要包括：寻找、选择、整理和储存各种有用的信息；言简 意赅地将所获得的信息从一种表述形式转变为另一种表述形式；针对问题，选 择、重组、应用已有信息，独立地解决该问题；正确地评价信息，比较几种说 法和方法的优缺点，看出它们各自的特点，适用的场合以及局限性；利用信息 做出新的预测或假设；能够从信息看出变化的趋势、变化模式并归纳出变化的 规律。 培养学生的信息素养，就是要充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性 与创造性，使学生在学习过程中真正成为信息加工的主体和知识意义的主动建构 者，而不是外部刺激的被动接受器和知识灌输的对象。

5.8.2 计算机病毒防范 计算机病毒是能够通过某种途径潜伏在计算机存储介质 (或程序)里，当达到 某种条件时即被触发的，对计算机数据具有破坏作用的一组程序或指令的集合， 它是一种能执行自身复制且借助一定载体存在的具有潜伏性、传播性和破坏性的 程序。由于这种程序具有类似于医学中所谓的病毒的特性，即必须要依附于正常

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网络技术带来的问题

的程序存在，故被人们称为“计算机病毒”。计算机病毒以其危害程度来划分，可 分为良性与恶性两大类，良性病毒影响程序的运行速度或抢占存储空间，而恶性 病毒则直接破坏用户的数据，甚至造成整个网络的瘫痪。Internet 传播范围的广泛 性和速度的快捷性使其成为一个世界上最大的计算机病毒仓库。 网络教学势必应考虑病毒的存在，在文件、作业的上传、下载和网络通信的 过程中，应注意保护参与网络教学人员的计算机的安全。 1．计算机病毒简史 自 1987 年 10 月在美国特拉华大学发现了首例计算机病毒“巴基斯坦病毒” 以来，计算机病毒呈迅速上升之势。目前全世界已发现 4 000 种计算机病毒，而 且每年还在以 12.5%的速度增生，许多计算机病毒有强烈的破坏性与“抗药性” ， 如曾使世界计算机界谈虎色变的“黑色星期五”、“米开朗基罗”等。美国计算机 专家认为，目前人类抗计算机病毒的技术发展远远跟不上病毒的“更新换代” 。计 算机病毒的来源有 4 个方面：一是专业人员或计算机爱好者恶作剧、寻开心制造 的良性病毒，如圆点病毒；二是软件公司及软件版权人为保护自己的软件不被非 法复制而采取的报复性惩罚措施，一旦该软件被非法复制，病毒即被激活，旋即 发作，摧毁盗版者的计算机系统，令其得不偿失；三是旨在攻击和摧毁既定计算 机系统而制造的病毒，如 1983 年底的犹太人病毒，是雇员被辞退时蓄意制造的； 四是某些用于研究或有益目的而设计的程序，由于某种原因失控而产生了意想不 到的效果，第一例计算机病毒就是这样的原因在美国贝尔实验室诞生的。 此后病毒生产者的创意迭迭翻新，仅在 2001 年，就出现了 Love Letter、 Happytime(欢乐时光)、CodeRed(红色代码)、CodeBlue(蓝色代码)、Sircam、 Wantjob(求职信)、Nimda(尼姆达)病毒以及很多上述病毒的变种。2001 年的流行 病毒体现出与以往病毒截然不同的特征和发展方向，潜在的威胁和损失更巨大。 这些新特性包括：利用 Microsoft 公司漏洞主动传播，局域网内快速传播，以多种 方式传播，大量消耗系统与网络资源，双程序结构，用即时工具传播病毒，病毒 与黑客技术的融合，远程启动等。病毒防治工作显得困难重重。 CNNIC 在 2002 年 1 月 15 日发布了第九次《中国互联网络发展状况统计报 告》 ，统计结果表明，63%的用户在过去一年内遭遇过计算机入侵，而防病毒软件 成为 78%的用户所选择的重要的安全措施。但是，仍有一些用户缺乏信息安全意 识或计算机没有得到及时、全面的同步升级，有些个人和企业对如何使用好杀毒 软件的专业知识欠缺，几个月前的杀毒软件，甚至一两年前的杀毒软件至今还在 继续使用，这些产品查杀新病毒能力已经非常弱，极易造成安全漏洞。 2．计算机病毒的特点 (1) 破坏性

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网络教学策略

计算机病毒轻则占用存储空间，重则破坏各种文件和数据，甚至造成计算机 和网络的瘫痪。 如 1995 年深圳市有 3 个证券交易部的计算机系统被恶性病毒感染， 使整个交易系统处于混乱、停顿状态，许多交易商因此蒙受巨大经济损失。据有 关方面披露，美国国防部公开宣布征集破坏性最强的计算机病毒，用来作为攻击 敌对国家的秘密武器，计算机病毒的威力由此可略见一斑。 (2) 潜伏性 有的计算机病毒只有 20 多条指令，不到 50 个字节，它们隐藏在正常的程序 之中，技术人员难以识别。有的计算机病毒只有在特定的条件下才执行，如逻辑 炸弹(Logic Bombs)就是一种有意设置并插入程序中的编码，这些编码只有在一个 特定时间或特定条件下才执行，而正常状态则无任何异常。伦敦一家金融公司的 计算机系统被“计算机黑帮”输入称为“炸弹”的软件，该软件可远距离操作破 坏整个系统，该公司被迫向其支付巨额赎金。 (3) 隐蔽性 有一些计算机病毒有较长的隐蔽期和巧妙的藏身方法，如源码病毒和外壳病 毒以源程序和主程序为潜伏宿主，而操作系统病毒则把大量的攻击逻辑隐藏在虚 假的标明为坏磁道的扇区中，间隔一段时间之后再发作。 (4) 传染性 计算机病毒有强大的自我复制能力，它同生物病毒一样，可以繁殖和传染， 因此有人将它喻为计算机系统的“艾滋病” 。美国康奈尔大学一名 25 岁的大学生 罗伯特・莫里斯在 1988 年 11 月 2 日编制了名为“蚯蚓”的淘气程序，使包括美 国宇航局、军事基地和一些主要大学的 6 000 台计算机迅速感染，陷入瘫痪。据 权威人士估计，美国信息高速公路建成之后，全球将有 2 亿多台计算机与之联网， 如果其中 1%的计算机释放出难以防治的病毒，那么不到 4 秒钟就会传染给 200 多万台多媒体计算机，简直防不胜防。 由此可见，计算机病毒危害极大，是网络信息传播系统最大的安全隐患，它 以网络物理系统为传染媒体，又以网络物理系统为破坏对象，可以直接从内部摧 毁整个系统，使以信息网络为载体和媒介物的网络信息资源在几秒钟内受到毁灭 性破坏。 3．2001 年后计算机病毒的新特点 2001 年后的病毒有一些新的特点。病毒的传播方式、传播速度和破坏力都发 生了翻天覆地的变化。 (1) E－mail 是病毒最主要的传播方式 世界领先的电子商务管理解决方案供应商 CA 公司的 eTrust 全球防病毒研究 中心的病毒跟踪报告显示，2001 年的流行病毒中有超过 90%的病毒把 E－mail 作

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网络技术带来的问题

为最主要的传播方式。在 2001 年，以电子邮件形式传播的病毒包括“红色代码” 、 “尼姆达”以及“库娃”等。与此同时，病毒传播速度快，欺骗性强，攻击的严 重程度也在加大，几年前病毒编写者只是要破坏计算机内储存的数据，现在黑客 却可以在用户的计算机系统当中安装恶意程序偷窃对方的私人信息，攻击其他计 算机系统等。例如，以前电子邮件病毒发作需要收件人点击附件，而“尼姆达” 和“红色代码”却不需要，它们是自动传播和主动攻击的。而 Badtrans 使用的是 另一种黑客技术，可以自动把盗取的用户个人资料传回病毒制造者那儿。因此， 接收电子邮件时需保持警惕。如果用户收到不知来源的邮件或文件，需把该邮件 连同它的附件一起删除。用户同时还要注意清空计算机的回收站，因为即使是回 收站里的邮件，也可能被执行。 (2) 聊天工具成为主流攻击手段之一 随着聊天工具的日益普及，聊天工具已经成为黑客的主流攻击手段和攻击目 标。很多黑客都盯上了这个通道，利用聊天工具的安全漏洞发起攻击。现在很多 网络即时聊天攻击的安全性都比较低，不需要很“黑”的黑客就能攻破，在这种 情况下，更要注重在线聊天时的安全问题。2001 年，继可通过 ICQ 传播的 Goner 将“死者病毒”和通过 mIRC 聊天工具传播的 Goker 病毒之后，出现的第三个将 即时聊天工具 QQ 作为主要攻击目标，大规模传播的病毒 Trojan.GOP 已经具备蠕 虫的特性，可以自动发送邮件，并且可以在用户预览邮件时就被运行，窃取用户 输 入的信 息 (用 户名 及密码 )，并 将它们 保存 在系统 目录下的 drocerr.sys 和 drocerrbk.sys 文件中。 4．计算机病毒防范 计算机病毒防范，是指通过建立合理的计算机病毒防范体系和制度，及时发 现计算机病毒侵入，并采取有效的手段阻止计算机病毒的传播和破坏，恢复受影 响的计算机系统和数据。 计算机病毒利用读写文件能进行感染，利用驻留内存，截取中断向量等方式 能进行传染和破坏。因此预防计算机病毒就是要监视、跟踪系统内类似的操作， 提供对系统的保护，最大限度地避免各种计算机病毒的传染破坏。 (1) 建立合理的计算机病毒防范体系和制度 计算机病毒防范工作，首先是防范体系的建设和制度的建立。没有一个完善 的防范体系，一切防范措施都将滞后于计算机病毒的危害。计算机病毒防范体系 的建设是一个社会性的工作，不是一两个人、一两家企业能够实现的，需要全社 会的参与，充分利用所有能够利用的资源，形成广泛的、全社会的计算机病毒防 范体系网络。计算机病毒防范制度是防范体系中每个主体都必须的行为规程，没 有制度，防范体系就不可能很好地运作，就不可能达到预期的效果。必须依照防

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网络教学策略

范体系对防范制度的要求，结合实际情况，建立符合自身特点防范制度。 (2) 计算机病毒发作症状 根据计算机病毒感染和发作的阶段，可以将计算机病毒的表现现象分为 3 大 类，即计算机病毒发作前、发作时和发作后的表现现象。 ① 计算机病毒发作前的表现现象 计算机病毒发作前，是指从计算机病毒感染计算机系统，潜伏在系统内开始， 一直到激发条件满足，计算机病毒发作之前的一个阶段。在这个阶段，计算机病 毒的行为主要是以潜伏、传播为主。计算机病毒会以各式各样的手法来隐藏自己， 在不被发现同时，又自我复制，以各种手段进行传播。 以下是一些计算机病毒发作前常见的表现现象： 平时运行正常的计算机突然经常性无缘无故地死机。 操作系统无法正常启动。 运行速度明显变慢。 以前能正常运行的软件经常发生内存不足的错误。 打印和通信发生异常。 无意中要求对软盘进行写操作。 以前能正常运行的应用程序经常发生死机或者非法错误。 系统文件的时间、日期、大小发生变化。 运行 Word，打开 Word 文档后，该文件另存时只能以模板方式保存。 磁盘空间迅速减少。 网络驱动器卷或共享目录无法调用。 基本内存发生变化。 陌生人发来的电子函件，尤其是那些标题很具诱惑力，又带有附件的电子 函件。 自动链接到一些陌生的网站。 ② 计算机病毒发作时的表现现象 计算机病毒发作时是指满足计算机病毒发作的条件，计算机病毒程序开始破 坏行为的阶段。计算机病毒发作时的表现大都各不相同，这与编写计算机病毒者 的心态，所采用的技术手段等都有密切的关系。 以下列举一些计算机病毒发作时常见的表现现象。 提示一些不相干的话。 发出一段音乐，产生特定的图像。 硬盘灯不断闪烁。 进行游戏算法。

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网络技术带来的问题

Windows 桌面图标发生变化。 计算机突然死机或重启动。 自动发送电子函件。 鼠标自己在动。 有些现象则很难直接判定是计算机病毒的表现现象，例如，硬盘灯不断闪烁， 当同时运行多个内存占用大的应用程序，如，3D MAX，Adobe Premiere 等，而 计算机本身性能又相对较弱的情况下，在启动和切换应用程序的时候也会使硬盘 不停地工作，硬盘灯不断闪烁。 ③ 计算机病毒发作后的表现现象 通常情况下，计算机病毒发作都会给计算机系统带来破坏性的后果，那种只 是恶作剧式的“良性”计算机病毒只是计算机病毒家族中的很小一部分。大多数 计算机病毒都是属于“恶性”计算机病毒。 “恶性”计算机病毒发作后往往会带来 很大的损失，以下列举一些恶性计算机病毒发作后所造成的后果。 硬盘无法启动，数据丢失。 系统文件丢失或被破坏。 文件目录发生混乱。 部分文档丢失或被破坏。 部分文档自动加密码。 修改 Autoexec.bat 文件，增加“Format C： ”命令，导致计算机重新启动时 格式化硬盘。 使部分可软件升级主板的 BIOS 程序混乱，主板被破坏。 网络瘫痪，无法提供正常的服务。 由上所述，可以了解到防杀计算机病毒软件必须要实时化，在计算机病毒进 入系统时要立即报警并清除，这样才能确保系统安全，待计算机病毒发作后再去 杀毒，实际上为时已晚。 (3) 计算机病毒的技术预防措施 ① 计算机系统的安全使用 在自己的机器上用别人的软盘前应进行检查。在别人的计算机上使用过自己 的已打开了写保护的软盘，再在自己的计算机上使用前，也应进行计算机病毒检 测。对重点保护的计算机系统应做到专机、专盘、专人、专用，封闭的使用环境 中是不会自然产生计算机病毒的。 ② 重要数据文件要有备份 硬盘分区表、引导扇区等的关键数据应做备份工作，并妥善保管。在进行系 统维护和修复工作时可作为参考。

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重要数据文件定期进行备份工作。不要等到由于计算机病毒破坏、计算机硬 件或软件出现故障，使用户数据受到损伤时再去急救。 对于软盘，要尽可能将数据和应用程序分别保存，装应用程序的软盘要有写 保护。 任何情况下，总应保留一张写保护的，无计算机病毒的，带有常用 DOS 命 令文件的系统启动软盘，用以清除计算机病毒和维护系统。常用的 DOS 应用程序 也有副本，计算机修复工作就比较容易进行了。 ③ 不要随便直接运行或直接打开电子函件中夹带的附件文件，不要随意下 载软件，尤其是一些可执行文件和 Office 文档。即使下载，也要先用最新的防杀 计算机病毒软件来检查。 ④ 计算机网络的安全使用 在网络服务器上必须安装真正有效地防杀计算机病毒软件，并经常进行升 级。必要的时候还可以在网关、路由器上安装计算机病毒防火墙产品，从网络出 入口保护整个网络不受计算机病毒的侵害。在网络工作站上采取必要的防杀计算 机病毒措施，可使用户不必担心来自网络内和网络工作站本身的计算机病毒侵害。 由于技术上的计算机病毒防治方法尚无法达到完美的境地，难免会有新的计 算机病毒突破防护系统的保护，传染到计算机系统中。因此对可能由计算机病毒 引起的现象应予以注意，发现异常情况时，不使计算机病毒传播影响到整个网络。 (4) 计算机病毒感染后的修复处理 一旦遇到计算机病毒破坏了系统，采取一些简单的办法可以杀除大多数的计 算机病毒，恢复被计算机病毒破坏的系统。 下面介绍计算机病毒感染后的一般修复处理方法。 ① 首先必须对系统破坏程度有一个全面的了解，并根据破坏的程度来决定 采用有效的计算机病毒清除方法和对策。 如果受破坏的大多是系统文件和应用程序文件，并且感染程度较深，那么可 以采取重装系统的办法来达到清除计算机病毒的目的。而对感染的是关键数据文 件，或比较严重的时候，例如，硬件被 CIH 计算机病毒破坏，就可以考虑请防杀 计算机病毒专家来进行清除和数据恢复工作。 ② 修复前，尽可能再次备份重要的数据文件。 目前防杀计算机病毒软件在杀毒前大多都能够保存重要的数据和感染的文 件，以便能够在误杀或造成新的破坏时可以恢复现场。但是对那些重要的用户数 据文件等还是应该在杀毒前手工单独进行备份，备份不能做在被感染破坏的系统 内，也不应该与平时的常规备份混在一起。 ③ 启动防杀计算机病毒软件，并对整个硬盘进行扫描。某些计算机病毒在

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网络技术带来的问题

Windows 95/98 状态下无法完全清除(如 CIH 计算机病毒)，此时应使用事先准备的 未感染计算机病毒的 DOS 系统软盘启动系统，然后在 DOS 下运行相关杀毒软件 进行清除。 ④ 发现计算机病毒后，一般应利用防杀计算机病毒软件清除文件中的计算 机病毒，如果可执行文件中的计算机病毒不能被清除，一般应将其删除，然后重 新安装相应的应用程序。 ⑤ 杀毒完成后，重新启动计算机，再次用防杀计算机病毒软件检查系统中 是否还存在计算机病毒，并确定被感染破坏的数据确实被完全恢复。 ⑥ 此外，对于杀毒软件无法杀除的计算机病毒，还应将计算机病毒样本送 交防杀计算机病毒软件厂商的研究中心，以供详细分析。 5．网络安全防范法规 今天，增强信息与网络安全的防护能力，已经成为保证网络教学顺利完成的 十分迫切的任务。针对这一问题，我国发布了一些相应的法规制度。 1997 年 12 月，公安部发布了《计算机信息网络国际联网安全保护办法》 ，规 定由公安机关计算机管理监察机构负责网络的安全保护管理工作，明确了互联单 位、接入单位、用户的安全保护责任。 在 http://www.cnnic.net.cn/annual/lawindex.shtml 上可以查看我国制定的互联 网络相关政策、法律、法规名称及其通过、发布日期及全文。这些法规包括： 《维 护互联网安全的决定》(2000)， 《中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂 行规定》(1997)， 《计算机信息网络国际联网安全保护管理办法》(1994)， 《中华人 民共和国计算机信息系统安全保护条例》(1994)等。上述法律法规的出台结束了 我国在互联网方面无章可循的局面，有效地遏制了互联网的种种负面影响，但我 国在网络的建立、运营方面的立法仍有待加强与完善。

5.8.3 知识产权保护 知识产权是随商品经济的发展和科学技术进步产生的一种无形财产权。传统 的知识产权主要是指工业产权和著作权两大类：工业产权包括专利权、商标权； 著作权又称作者权或版权。在网络教学中不应侵犯知识产权，违反法律精神。 1．侵犯电子版权 电子版权是指版权人对其智力产品在数字环境下所拥有的专有权或独占权， 它是与非数字环境中的著作权相对应的概念。电子版权包括两方面内容：一是数 字化作品权，即将非数字化智力产品转化为数字格式的电子作品之后的版权；二 是软件产权，即对计算机程序及相关文档的专有权。网络教学中主要触犯的是侵

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网络教学策略

犯数字化作品权的问题。 数字化作品是指以数字化形式存储、传播和使用的作品，它既可以由现有的 版权作品转换而来，也可以直接在网络环境下以数字化形式直接创作而成。数字 化作品依照版权法的规定享有版权。版权包括两个方面：一方面是版权人的人身 权，包括发表权、署名权、修改权与保护作品完整权；另一方面是版权人的财产 权，即版权人使用作品和许可他人使用作品并获得经济报酬的权利，它包括复制 权、表演权、播放权、展览权、发行权和演绎权。 随着网络的日益壮大，网络侵权既容易方便又获利巨大，侵权事件经常发生， 使传播主体创作与发行数字作品的积极性受到极大挫伤。网络侵权的形式有以下 几个方面。 (1) 擅自公开他人作品，侵犯发表权、署名权。 (2) 肆意歪曲篡改他人作品，侵犯修改权和作品完整权。 (3) 以套录和访问的方式侵犯复制权、展览权和播放权。 在某些条件下，法律允许他人自由使用享有版权的作品而不必征得版权人许 可也不必向其支付报酬，我国著作权法第 22 条规定：图书馆、档案馆、博物馆为 保存和陈列版本需要复制版权作品不属侵权。 2．知识产权相关法律 知识产权的相关法律包括专利法、商标法和著作权法。网络教学中需要注意 的是不违背著作权法。 著作权是人们对文学、艺术及科学技术作品的一种专有权利，主要包括人和 财产权两个方面，前者又称为精神权利，后者又称为经济权利。著作权法是关于 著作权的产生、归属、行使和保护的作品的法律规范的总称，它的对象是在受著 作权保护的作品的创作和使用过程中所发生的社会关系。 近几十年以来，知识产权所包含的内容已突破了上述的范围，扩大到一切 人类智力创作的成果，例如，科学发现、非专利技术。计算机软件形成了“现 代知识产权”的概念，有一些人又称为“信息产权”或“智力”。信息技术的进 步和广泛地应用，解决了信息搜集、处理、传播和信息共享技术上的障碍，另 一方面又给知识产权带来了新的问题，因此需要对原先法律修订或增加新的内 容。

5.8.4 网络信息道德 信息道德是指信息活动中人们普遍认同的伦理道德规范。 今天，信息传播活动中出现的信息超载、信息污染等问题，引起了人们对信

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网络技术带来的问题

息道德的关注。如大量地增加无效信息的行为是否道德？把庞杂的信息堆在信息 用户面前，让他们无效地消磨时光又是否道德？加强对信息活动的管理，这涉及 法律、政策、经济等方面，强调信息道德也是重要内容，应该通过信息道德规范 的制定、道德教育、道德评价影响人的信息行为。 1．信息道德规范的提出 道德是一定社会调整人们相互关系及人与社会关系的一种行为规范。它与法 律不同，法律是由立法机关制定，由国家政权强制执行的行为规范，而道德是通 过社会舆论的力量，使人们形成一定的信念、习惯和传统而发生作用，评价人们 的行为，调整人们的关系。 在社会信息化程度不断提高和信息经济不断发展的情况下，逐步更新信息道 德观念，提高信息道德水准是保证信息活动健康发展必不可少的重要方面，也是 整个社会精神文明建设的组成部分。 围绕着信息的生产、收集、处理、存储和传播活动，包含了诸多的社会道德 关系，主要是信息生产者、信息服务者和信息使用者的社会伦理关系。 (1) 信息生产者的道德规范 信息生产是信息活动的源头，在一个以信息为生存支柱的社会里，信息生产 的道德控制意义重大。当前，信息生产者的不道德行为令人担忧。例如，制造假 信息，对信息成果的严密封锁，不加节制地生产大量信息让人不胜重负，为罪恶 目的生产信息等。对信息生产者进行道德规范主要做到以下两个方面。 ① 本着对社会正义和进步的责任感，尊重客观事实，反映客观规律，不弄 虚作假，故弄玄虚、哗众取宠。对信息成果使用所带来的负效应承担道德责任。 ② 对于自己的发明、专利、技巧、手艺，信息生产者有使它尽早得到利用， 以造福人类的义务。为了维护自身利益，道义上和法律上都允许一定范围、一定 程度的保密。但如果肆意扩大保密范围，就将阻碍人类正常的信息交流，因而应 受到道德的谴责。 (2) 信息服务者的道德规范 信息服务业在整个信息传播活动中处于重要地位，信息服务的任何一环出了 问题，都会带来混乱。信息职业道德包括 3 个方面的内容：职业道德关系、职业 道德意识和职业道德活动。职业道德关系集中体现在信息服务者之间，信息服务 者与信息使用者之间的道德关系以及信息职业与其他职业之间的道德关系。职业 道德意识主要是指信息职业中的道德目标、道德观念、道德情感等的认识。职业 道德活动则是指在道德意识的指导下如何进行道德行动。 信息职业道德是优化信息服务者、信息使用者、信息生产者之间信息交往、 信息行为的有力武器，是信息职业建设中的一个重要组成部分。

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网络教学策略

(3) 信息使用者的道德规范 信息的使用是整个信息活动的最终目的，它对人类进步有着十分重大的意 义。 信息使用者的道德规范应包括尊重别人的信息创作权、所有权、隐私权；不 歪曲、篡改他人的信息；利用信息为社会进步、人类幸福服务。 2．网络教学中的信息道德 学校德育如何应对网络时代的挑战？我国提出了《全国青少年网络文明公 约》：“要善于网上学习，不浏览不良信息。要诚实友好交流，不侮辱欺诈他人。 要增强自护意识，不随意约会网友。要维护网络安全，不破坏网络秩序。要有益 身心健康，不沉溺虚拟时空。” 劳凯声教授提出了一系列网络时代改进学校德育的对策与建议，主要包括两 大方面：优化学校德育环境，为学校德育发展提供有利时空；社会、家庭、学校 应承担起各自的责任，发挥各自的优势，形成“三位一体”的网络文明系统。 具体措施包括如下： 加强技术研究与管理，以技术控制有害信息的传播。网络传播管理主要依 托 3 个途径：网络立法、道德自律和技术控制。相对于前两者而言，技术控制是 最客观的手段。 建立健全网络立法，使网络发展从无序到有序。在全社会倡导网络文明， 形成健康的网络文化；加强网吧管理，遏制网络污染的形成和传播。 提高家长的网络安全和网络道德意识，发挥家长对孩子的监护和指导的作 用。 调整学校德育战略，包括更新德育观念，调整德育内容，拓展德育模式，构 建适应网络时代特点的学校德育框架。 (1) 学校德育目标应以培养道德主体为核心 今天的学校德育与网络共处一个时空，时刻面临着网络传媒的冲击与挑战， 学校围墙再也无法阻隔网络的渗透，也没有必要去阻隔。当学生坐在计算机屏幕 前，点鼠标，往来于网络空间时，最终决定其道德言行的就是他们自己的道德选 择。 青少年由于在认知水平、辨析能力等方面都不成熟，面对多元价值观往往难 以做出正确的选择。但我们也不能就此剥夺学生选择的权力，我们必须尊重学生 的自我意识，帮助学生形成辨析判断的能力，指导他们选择正确的路线。因而， 建立一种“教会选择”的教育观念是教育适应网络社会的首要措施。道德教育的 目的再也不能仅仅要求学生接受几条道德规范，而必须面对复杂多变的信息环境， 培养学生的道德判断和选择能力，培养他们的道德主体性。

思考与练习

(2) 丰富学校德育内容，加强网络道德培养 修订学校德育大纲和德育教材，使之反映网络道德的内容。 培养青少年正确的网络道德观是全社会的重大责任，关键在于形成一个社 会、学校、家庭、媒体各方面结合的网络道德教育体系。而学校作为青少年最为 集中并接受教育的场所，是这一体系中最重要的一环。学校应当把网络道德教育 作为日常德育的重要组成部分，普及网络道德知识，加强网络安全教育，培养学 生良好的信息能力和正确的网络道德观。同时，必须提高教师的网络素养，增强 对学生网上生活和网络道德发展的指导。 3．充分利用网络资源，拓展学校德育途径 学校德育要充分利用网络的特点，最大限度地保证网络交流的自由、开放和 民主，鼓励学生把自己关心和感兴趣的话题、存在的情绪与困扰，通过网络直接 反映、直率表达，这才有利于教育者了解学生的真实思想，把握问题的关键，制 定有针对性的教育对策，使学校德育贴近学生、贴近实际、贴近现实，最终达到 入脑、入心、入情、入理的德育绩效。 此外，应构建校园德育网络体系，加强校园网的建设，并开辟学校德育的虚 拟阵地。实现全国范围内学校之间，至少在地区范围内学校之间的德育网络体系 的贯通与一体化，实现资源共享，为学生创造在学校上网的合理机会，这样可以 把学生从社会不适宜的网络环境中争取过来，并通过强有力的网络环境的感染力 量实现对学生的道德教育。

思考与练习 1．对比传统远程教育系统和现代远程教育系统的异同，说出现代远程教育 系统的优势。 2．简述个性化学习系统的理论基础和实现手段。 3．如何把技术引入网络教学设计？ 4．如何把媒体引入网络教学设计？ 5．应用网络教学设计原则和数种网络资源设计一个网络教学的方案。 6．如何进行网络资源的鉴别和选择？ 7．简述网络课件内容共享技术规范的现状。 8．简述网络教学资源管理各个模块的功能。 9．总结适合自身特点的网络辅导和答疑策略，并把它记下来夹在本书中， 时刻记得把这些策略应用到实际工作中。 10．任选一种网络讨论工具，并说出与之相关的网络讨论策略。 11．新型评价理念注重哪些方面？设计一个应用新型评价概念的教学方案。

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第５章

网络教学策略

12．简述网络本身带来的问题，并列举解决方案。 13．信息素养不仅包括技术成分，也包括人文成分。如何引导学生，把网络 作为学习工具的同时注意自身的人文素养(如网络道德)培养？

第 6 章 计算机网络课程 素材的制作 在网络教学中，教学内容依赖于课件中的文本（ｔｅｘｔ）、图形（ｇｒａｐｈｉｃ）、图像 （ｉｍａｇｅ）、动画（ａｎｉｍａｔｉｏｎ）、视频影像（ｖｉｄｅｏ）和声音（ｓｏｕｎｄ）等多种媒体素材的表 述。录像带、录音带、照片和书本中的文字、插图等都不能算作多媒体的素材。因 为计算机不能直接识别它们，因此需要把它们转换为计算机能够识别的形式，并保 存为特定格式的文件，留在制作课件时使用。对这些素材的获取、加工、制作是网 络课件编制过程中的一个重要环节。 多媒体素材的采集比较复杂，一般都要有专门的设备和软件，不同类型的素 材，其采集的方法也不同，制作的方法差异很大。借助于各种功能强大，使用方 便的多媒体素材采集、创作工具软件，可以为网络课件的编制提供理想的课件素 材，以较小的代价获得更优的效果。 多媒体素材，可以概括为听觉和视觉两大类。根据素材存放和表现形式的不 同，把多媒体软件的素材又进一步细分为以下 ６ 种：文字、图形、图像、动画、 视频影像和声音。

6.1

文本素材 文字和数学公式经常出现在课件中，例如，文字描述、定义概念及某些数学

公式等。正如教师在课堂教学中要使用板书来强调重要的内容一样，在多媒体课 件中也用相应的文字内容，突出课件的主题思想。对于课件中出现的文字，如果 将其进行必要的艺术处理，会使人产生美的感觉，吸引学生的注意力，提高课件 的感染力。 1．文字 文字素材是以书面语言形式来表达教学内容的，文字不但能向学生准确地提 供学习信息，如果与其他素材相结合，还能起到突出主题、画龙点睛的作用。文

６．１

文本素材

字与其他素材相比显得更加正式和有更强的概括力。 ＷＰＳ、Ｗｏｒｄ、Ｗｉｎｄｏｗｓ 中的“写字板”等许多编辑软件，都可以用来建立和编 辑存放文字形式的文件，使用“剪切”或“复制”命令，利用“剪贴板”还可以 将文字以位图的形式加以使用，克服了由于各个计算机安装字库不同所带来的麻 烦。 文字的编排由字体（字的形状）、字号（字的大小）、字色（字体的颜色）、修饰 方式（字的变化）、对齐方式（字的排列方式）、字间距（两字之间的距离）、行间距（两 行之间的距离）等构成。将文字进行合理的编排，有助于有效地传递教学信息，引 起学生的注意。 2．文本文件的格式 （１） 文本文件 在文本文件中，半角字母、数字和其他字符是以 ＡＳＣⅡ码的形式存放的，中 文全角字符是以国标码形式存放，并以数据文件的形式存储和长期保存的，它们 能为其他应用程序所共享。通常，文本文件的扩展名为．ｔｘｔ。 （２） ＲＴＦ 文件 ＲＴＦ 格式是 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ 公司拥有的专用文本格式文件。现在，许多字处理软 件均支持这种 ＲＴＦ 格式文件。ＲＴＦ 文件既提供了文字的许多字体属性，例如，字 体、字号和修饰等，也提供了段落格式，如对齐方式等功能。许多数字媒体开发 应用程序已经支持 ＲＴＦ 格式的文本文件的导入、导出，可配合在其他文档中建立 的格式化的文本文件来使用，ＲＴＦ 作为存储和管理文本已经获得了广泛的认可。 3．使用文本时应注意的问题 在设计课件的文字信息时，应注意以下一些内容。 （１） 在课件中文字是一帧一帧出现的，每一帧最好只表示一个观点或主题。 屏幕上教学信息呈现的速度要因学生的阅读水平而定，必要时可以通过设置前、 后翻页按钮，让学生自己控制阅读的速度。 （２） 要注意在屏幕上呈现的文字信息的可读性。文字应尽量简单，不能让学 生从计算机屏幕上阅读冗长而复杂的文章，每行文字要尽量短些，不要充满屏幕。 （３） 注意字符、行、段落之间的间距以及文本和其他对象之间的距离。如果 文本太靠近图片或视频，会增加阅读困难。 （４） 适当地采用下划线、反白、闪烁等技术，来强调重要的信息，可以有效 地增加可读性和清晰性。例如，如果你试图引起学习者的注意，可以使用大号的 粗体字。 （５） 还要注意文字要与其他媒体的风格相一致，克服文字媒体的抽象直观性 差的缺点，增加学生阅读理解的直观性。

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第６章

计算机网络课程素材的制作

6.2 图形、图像素材 图形和图像是人们最容易接受的信息媒体，因为它所包含的信息量极其丰 富。通过画面可以生动、形象、直观地表达出大量的信息，将抽象的内容转化为 较直观的形式，这使它们具有文字和声音所不可比拟的优点。在计算机辅助教学 中，图形和图像是课件中不可缺少的素材，主要用在以认知为目标的教学活动中， 它有助于认识、比较、鉴别事物、激发感情和加深对教学内容的理解。图形和图 像在计算机中有所不同：图形是以点、线、圆等图元为基本单位，而图像则由像 素点组成。图形与相同内容的图像相比所占的存储空间小，但并非所有的画面都 能用图形精确地表示出来。而图像却可以精确、直观地表达出几乎所有的画面。 图形和图像的来源很广。可以从屏幕上截取；利用画板或绘图软件制作；使 用扫描仪从照片、投影片或书本中获得；用数字照相机摄入，这样都可以采集到 多媒体课件所需的数字化图像。 对于采集到的图形或图像，还要经过图像编辑软件的编辑、整理和修饰，形 成 ＢＭＰ、ＪＰＥＧ、ＧＩＦ 等格式的图像文件加以保存，以备以后使用。 1．图形、图像素材来源 在制作图形、图像素材前，首先要确定素材的来源，明确来源后，才能确定 所需要的制作工具。 （１） 从屏幕上抓取素材 首先找到素材，并且在屏幕上演示出来，使用 Ｐｒｉｎｔ Ｓｃｒｅｅｎ 键，将屏幕上 显示的内容复制到剪贴板中，或利用 Ｓｎａｇｌｔ、Ｓｃｒｅｅｎ Ｔｈｉｅｆ 等抓图软件，将屏幕 上的全部或一部分图像抓获，送到剪贴板或保存到文件中。 （２） 利用绘图软件制作图形 使用 Ｗｉｎｄｏｗｓ 附件中的画笔工具，这是最简单和最基本的图形、图像工具。 可以用它创建和编辑图形文件，例如，绘制直线、曲线、椭圆、矩形和任意封闭 的图形，对图形进行喷涂、着色、填充、擦除等操作，还可以修改、裁剪和浏览 图片。也可以使用更专业一些的图像创建和处理工具如 Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 等软件，来制 作和编辑出更复杂的图像文件。 （３） 从 ＶＣＤ 上截取素材 很多软、硬解压程序都提供了从 ＶＣＤ 中抓取图像的功能，例如，超级解霸、 ＸＩＮＧ、金山影霸以及一些解压卡等，在放映 ＶＣＤ 的过程中，通过按预先设置的“热 键”来抓取屏幕上正在放映的 ＶＣＤ 画面，将其以图像的形式保存在剪贴板或指定

６．２

图形、图像素材

的位图文件中。 （４） 使用扫描仪扫入图像 扫描仪可以将各种图片、印刷品、文稿、艺术作品转变成黑白、灰度或彩色 的位图图像。扫描仪所附带的扫描软件，允许在扫描图像时选择扫描区域、对比 度、分辨率和图像类型等工作参数，以提高图片扫描的质量。 （５） 数字照相机摄取素材 数字照相机是近几年开始流行的图像输入设备，它与普通的照相机的外观相 近，功能相似。数字照相机将摄取的画面，以数字形式保存在内部的存储器中， 然后通过串行口，将数字照片传送到计算机中进行处理与保存。完全避免了传统 相片的冲印过程，使用前景十分广阔。 （６） 利用视霸卡捕获素材 将摄像机、录像机、电视机等视频设备通过视霸卡与计算机相连接，从动态 的视频图像中捕获静止的图像素材，但所得到的图像质量一般。 2．图像素材的类型 在计算机中，图像类型按形成图像的方式分为两种：矢量图像和点阵图像。 按图像的动静方式，又分为静止图像和动态图像两类。 （１） 位图图像（Ｂｉｔ－Ｍａｐｐｅｄ Ｉｍａｇｅ） 位图图像是对视觉信号经量化而得到的—种数字视觉媒体。它是将原始的图 形或图像离散化为空间的点（因此也称点阵图），用二维点阵表示，对每个点（像素） 的颜色、亮度（或灰度）都相对确定地用数字化描述。将这些点阵数据以文件形式 存储，即为图像文件。在显示时，像素与显示器的显示点一一对应，故称为位图 图像。它的分辨率的大小决定了图像的大小，图像放大后会出现马赛克，使图像 变得模糊不清，边缘会呈现锯齿状。 （２） 矢量图形（Ｖｅｃｔｏｒ－ｂａｓｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ） 矢量图像是依据某个标准对图像进行分析，抽取实体特征，形成产生图形的 算法，在绘制线条、矩形、圆形等图形元素的基础上去创建图像，矢量图像实际 上是存储一组描绘图形元素的指令。显示时通过绘制直线、圆形、矩形等元素， 综合起来就形成了图像。由于矢量图像存储的是绘图程序，所占用的存储空间比 位图图像要小得多，但是显示时要花费较多的时间进行图像的重组。矢量图形描 述物体的大小和形状比较容易，但是对于像照片这类复杂的彩色图像，算法描述 和计算的难度很大，效果不理想。 由于矢量图是用数学方法描绘的几何体组成的图形，矢量图可以随意放大， 边缘依然保持平滑，清晰度不变。 （３） 动态图像（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ）

２８３

２８４

第６章

计算机网络课程素材的制作

动态图像是一组随着时间连续变化的静态图像或图形序列，如果图像序列中 的每帧图像是摄取真实图像，则称其为影像视频，简称视频。如果序列中的每单 帧图像是人工或计算机产生的图形，则称其为动画。 3．图形、图像素材文件格式 图像以文件方式存储，图像文件格式中信息的存放形式也不同。针对不同的 应用目标，各类公司先后开发了多达数十种位图图像文件格式。其中在多媒体 ＰＣ 中较常用的格式有 ＰＣＸ、ＢＭＰ、ＧＩＦ、ＴＩＦＦ、ＪＰＥＧ 等。为了方便使用，出现了多种 图像格式文件转换工具，用于文件类型的转换工作。 （１） ＢＭＰ 文件 ＢＭＰ（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｂｉｔｍａｐ）是 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ 公司推出的一种位映射存储方式图像文 件，该格式文件与设备无关，可以被多种 Ｗｉｎｄｏｗｓ 和 ＯＳ／２ 应用程序所支持，可以 用于渲染图像的颜色数从两种至最多 １６ 兆种。因此，ＢＭＰ 格式的图像可以具有极 其丰富的色彩。 （２） ＧＩＦ 文件 ＧＩＦ 即（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ Ｆｏｒｍａｔ）图形交换格式缩写。此类格式是一种 压缩的 ８ 位图像文件，压缩比为 １／３～１／２。正因为它是经过压缩的，而且又是 ８ 位的，所以这种格式的文件大多用在网络传输上，速度要比传输其他格式的图像 文件快得多。此类文件最大缺点是最多只能显示 ２５６ 种色彩，因此它不适合存储 真彩色的图像文件。 （３） ＪＰＥＧ 文件 ＪＰＥＧ 即（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）联合图片专家组的简称，该标 准由 ＩＳＯ（国际标准化组织）与 ＣＣＩＴＴ（国际电报电话咨询委员会）共同制定。ＪＰＥＧ 格式是所有压缩格式中最卓越的，它可以将图像的存储量减少至原来的 １０％。尽 管它采用有损失的压缩方案，但由于其高效的压缩效果和标准化要求，而广泛用 于彩色传真、静止图像、电话会议、印刷及新闻图片的传送上，它也是图形图像 中经常使用的图像文件格式。随着 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的发展，ＪＰＥＧ 图像越来越重要。目 前网络上大多数浏览器可以直接显示 ＧＩＦ 和 ＪＰＥＧ 格式的图像文件。 4．使用“画图”工具编辑图像 “画图”是 Ｗｉｎｄｏｗｓ 附件中一个十分强大的绘图应用程序，使用“画图”软 件提供的各种工具，可以创建、编辑、浏览和输出图像。更为重要的是任何复制 到“剪贴板”中的图像信息，都可以粘贴到“画图”中进行浏览和编辑，从 Ｗｏｒｄ 中的艺术字，到其他应用程序所创建的图像，甚至扫描的图片都可以用它进行编 辑。 启动后的“画图”窗口如图 ６－１ 所示。

６．２

图形、图像素材

工具箱

图 6－1

启动后的“画图”窗口

从图中可以看出，整个“画图”窗口是由菜单栏、工具箱、绘画区、调色板 和状态栏等构成的。工具箱提供了很多绘图所需要的实用工具，例如，直线、曲 线、圆、椭圆、方形、矩形、多边形等图形工具；画笔、刷子、喷壶、橡皮擦等 着色工具。利用这些工具能够进行各种图形的绘制和图片的着色。菜单栏中提供 了文件、编辑、查看、图像、选项、帮助等有关选项。下边的“调色板”提供了 ２８ 种绘图所需颜色，提供绘图所需要的前景颜色和背景颜色。窗口中间是绘画区， 绘制的图形或编辑的图片存放在该区域中，当图形或图像的尺寸大于绘画区时， 可以通过移动垂直和水平的滚动条将图形、图像的任何部分显示在绘画区上。 （１） 菜单栏 通过菜单栏可以对图形、图像进行存取、打印、缩放、旋转等操作。 （２） 工具箱 在“画图”中选择工具，仅需要单击工具箱中相应的工具图标。这时鼠标指 针的形状发生变化，辅助栏也会发生变化，出现一些如线宽、橡皮擦大小、刷子 形状、充填方式等选项。若需扩大绘图工具的功能，则选中工具后，利用鼠标的 左键和键盘上 Ｓｈｉｆｔ 键，便能完成诸如画圆、矩形等特殊功能。各种工具如图 ６－２ 所示。

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２８６

第６章

计算机网络课程素材的制作 选定工具

自由选择

颜色充填

橡皮擦

放大境

取颜色 铅笔

刷子

喷壶

文字

直线

曲线

矩形

多边形

椭圆

圆角矩形

图 ６－２

“画图”工具箱

画图工具箱在“画图”窗口的左边，利用它们可以生成各种图形，对图片着 色，编辑图片。使用时从工具箱中选择需要使用的工具，即用鼠标单击工具图标。 此时选中的工具图标呈下凹状态，如果被选中的工具还有可选项，将会在工具箱 底部的辅助栏中显示出这种工具的类型，可再将鼠标指向要选择的工具类型并单 击，这时该选项的背景显示变为蓝色。 （３） 调色板 位于“画图”窗口下部的“调色板”如图 ６－３ 所示，可以从 ２８ 种颜色中选 择所需的前景颜色和背景颜色。选择方法是：用鼠标左键单击颜色方块选择前景 颜色，用鼠标右键单击颜色方块选择背景颜色。系统刚打开时，默认的前景是黑 色，默认的背景是白色。

图 6－3

“画图”窗口中的“调色板”

（４）“画图”的功能 ① 画直线、曲线和各种几何图形。 ② 在画图中插入或编排文字。 ③ 填充和修改图画的颜色。 ④ 编辑、复制、放大、缩小和裁剪图像。 5．利用屏幕复制抓取图像 常常希望将屏幕上精彩的画面截取下来，加以保存，以便在课件编制中作 为课件的图像素材使用。 利用屏幕复制或使用屏幕截图软件可以实现这一

６．２

图形、图像素材

愿望。 （１） 屏幕复制 屏幕复制的操作步骤如下： ① 将要截获的画面或图片在屏幕上显示出来。 ② 按键盘上的 Ｐｒｉｎｔ Ｓｃｒｅｅｎ（屏幕复制）键，将屏幕上的画面复制到“剪贴 板”中。 ③ 用鼠标单击工具栏上的“开始”按钮，选择“程序”中“附件”下的“画 图”选项，打开“画图”应用程序。 ④ 在“画图”应用程序中，选择“编辑”中的“粘贴”功能，将抓取的画 面粘贴到“图画”的绘画区中，如图 ６－４ 所示。 ⑤ 如果要抓取画面的一部分，则选择截取

工具或选择

工具，将要选取

的内容选中，然后选择“编辑”菜单中的“复制”选项，将选中的画面放回到剪 贴板中。选择“文件”菜单中的“新建”选项，建立一个新的图画文件。选择“编 辑”菜单中的“粘贴”选项，将选取的画面粘贴到“画图”窗口中的空白绘画区 中，如图 ６－５ 所示。最后选择“文件”菜单中的“保存”选项，给选取的画面命 名并加以保存。

图 6－4

用屏幕复制抓出的图像

图 6－5

抓取图像的一部分

（２） 屏幕截图软件 使用 Ｓｎａｇｌｔ、Ｓｃｒｅｅｎ Ｔｈｉｅｆ 等抓图软件截取屏幕图像要优于屏幕复制。它 可以截取 Ｗｉｎｄｏｗｓ 的桌面、活动应用程序、活动窗口、用户定义区域等多种不同 的画面。并将截取的图像以多种格式文件保存，截取的方式可分为热键、延时等 多种。并且可以一边截取一边修改，直到满意为止，使用非常方便，大大地简化 了日常的屏幕截取工作。屏幕截图软件的种类较多，使用方法各异，可以根据自 己所掌握的情况进行选择。下面以 Ｓｃｒｅｅｎ Ｔｈｉｅｆ（屏幕窃贼）抓图软件为例，说明

２８７

２８８

第６章

计算机网络课程素材的制作

抓图软件的使用过程。其操作步骤如下： ① 将鼠标指针指向 Ｗｉｎｄｏｗｓ 的“桌面” ，双击 Ｓｃｒｅｅｎ Ｔｈｉｅｆ（屏幕窃贼）快捷 键方式图标

。

② 出现 Ｓｃｒｅｅｎ Ｔｈｉｅｆ（屏幕窃贼）界面，单击抓屏按钮

，屏幕信息如图

６－６ 所示，从中选择抓屏方式（如 Ｗｉｎｄｏｗｓ 的桌面、活动应用程序、活动窗口、用 户定义区域之一）和抓屏延时时间（时间要大于将要抓取的图像显示到屏幕上的时 间）。

（ａ） 屏幕窃贼界面

（ｂ） 放大后抓屏方式与延时时间的

选择项

图 6－6

抓屏信息及设置

③ 单击 Ｃａｐｔｕｒｅ 按钮后，进入倒计时，将要抓取的内容展现到屏幕上，如 图 ６－７ 左图中的鱼。当倒计时为零时，屏幕上的内容便被抓取到图 ６－７ 右图中的 Ｓｃｒｅｅｎ Ｔｈｉｅｆ（屏幕窃贼）窗口中。

(a) 展示欲抓取的内容

（ｂ） 屏幕上的内容被抓到屏幕窗口

中

图 6－7

抓图窗口

④ 在“屏幕窃贼”窗口中，拖动鼠标拉出一个矩形框进行精确选取需要的

６．２

内容，如图 ６－８ 所示，然后单击裁剪按钮 意时为止。再单击保存按钮

图形、图像素材

，将不需要的内容裁剪掉，直到满

，在出现的对话框中给选取的内容确定文件夹、

文件名和文件类型后加以保存。也可以单击

按钮将选取的图片送入剪贴板中，

留待以后使用。

(a) 选择欲保存的内容

图 6－8

（ｂ） 截获的图形

选取图像素材

（３） 利用扫描仪采集图像 扫描仪是一种从纸张上或其他物体表面获得图像并对其进行数字化处理的 计算机外部设备。利用扫描仪采集图像的最大好处是可以广泛地利用图书、课本、 挂图等传统的教学媒体来制作多媒体课件所需要的图像素材，并且制作简单、效 果好。现在一些新型扫描仪还可以对一定高度内的实物进行三维立体扫描，得到 立体物体的平面数字化图像，进一步提高了扫描仪的使用范围。借助文字识别软 件，扫描仪还可以将稿件、印刷品上的文字识别出来，提高文字的录入速度，避 免了教师录入文字所带来的种种烦恼。 扫描仪从形式上可以分为手持式、台式和滚桶式 ３ 类。其中台式扫描仪的性 能价格比最高，广泛用于计算机课件的编制和其他领域。台式扫描仪与计算机的 连接用 ＵＳＢ 接口。由于 ＵＳＢ 接口不需要在计算机中安装专门的接口卡，并支持热 插拔，可与所有计算机直接连接，特别适合学校计算机多、扫描仪少、使用扫描 仪的人员多的情况。 使用扫描仪采集图像的操作步骤如下： ① 打开扫描仪和计算机的电源开关，在计算机启动的同时扫描仪进行自检， 自检结束后扫描仪处于待机状态，启动扫描仪程序后，出现如图 ６－９ 所示的界面 （不同的扫描仪启动后的界面有所不同，但主要功能及操作都相同）。 ② 将要扫描的资料或物体放在扫描仪的扫描平台上，并摆放好位置，盖上 扫描仪的上盖。

２８９

２９０

第６章

计算机网络课程素材的制作

③ 用鼠标单击扫描仪界面上的“预览”按钮，对整个图源进行欲扫描，这 时在扫描仪的扫描窗口中出现如图 ６－９ 所示的整个扫描平面。

图 6－9

扫描仪界面

④ 设置扫描参数。包括扫描方式选择（照片、印刷品，物体）、扫描模式选 择（彩色、灰度或黑白）。扫描模式的选择对计算机资源的占用是按彩色、灰度、 黑白依次减少。一般设置扫描图像分辨率为 ３００ ｄｐｉ（ｄｐｉ：每英寸线数，分辨率 的单位）。分辨率越大，所得到的图像就越清晰，但同时存储量也越大，占用计算 机的存取、处理等资源越多，因此应该合理地进行选择。 ⑤ 根据图源的不同，调整亮度和对比度拉杆，选择适当的亮度与对比度。 如果想要看得更清楚些，可以用放大镜对扫描区域的细节进行查看，通过观察调 节后的效果，确定亮度与对比度的值。 ⑥ 用选择工具框

，将要扫描的区域框上，如图 ６－９ 中图像的上部。在

观察窗口中，显示选择区域的长度和宽度、缩放比例、亮度、对比度的当前值及 扫描后图像文件存储量的字节数。 ⑦ 用鼠标单击“扫描”按钮，开始扫描。经过数十秒的时间，扫描完成， 如图 ６－１０ 所示。经确认后，单击“保存”按钮，数字图像文件便被保存到指定的 文件中。 6．制作图像素材应注意的问题 在多媒体 ＣＡＩ 课件中，要真正获得良好的教学效果，对图像素材要在构图、 色彩搭配、画面组接等方面符合心理学、教育学、美学、教育技术学的基本原则，

６．２

图形、图像素材

需切实注意以下问题。 （１） 淡化背景，突出主体

图 6－10

扫描后得到的数字化图像

一般说来，主体与背景的反差越大，主体越容易被感知。因此，在进行画面 设计时，要适当运用一些方法来突出主体。常用的方法有：在亮度、色彩、色调 等方面加大主体与背景的反差，如简化背景，虚化背景等。 （２） 色彩感知规律与视觉习惯 各种色彩对人的视觉刺激强度不一样，暖色大于冷色，原色大于补色，其中 最强的是红色。在设计多媒体教材画面时，应首先分析表现内容的主次、风格等， 然后合理搭配色彩，以提高感知效果。主体内容在画面上所占的面积、位置、色 度、亮度等应明显突出，以引起注意。在同一画面上不要出现两个以上的兴趣点， 否则，分散学生的注意力。另外，在设计画面时，应与人们在观察事物时视觉习 惯相一致，根据画面各部分内容的重要程度，依次安排在左上、左下、右上、右 下的位置。 （３） 图像素材的逼真度 图像素材的逼真度是影响学生学习效果的一个重要因素，实验研究表明：中 等程度的逼真度才是最佳的。因为高度逼真的图像素材中包含了过多的细节，而 许多无关的信息分散了学生的注意力，干扰了他们对有关信息的正常加工。 （４） 学生的年龄特征 学生年龄在图像素材的信息选择能力、整体感知能力和图像理解能力上差别 较大。一般来说，学生年龄越小，上述能力越差，难以从大量细节中区分出相关

２９１

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第６章

计算机网络课程素材的制作

信息和无关信息。视觉材料的过度逼真往往使他们不能从整体上把握画面，而只 注意自己感兴趣部分；同时，年龄小的学生由于受经验的限制，往往看不懂一些 图像，从而影响对视觉材料的学习。

6.3

声音素材 声音包含了口语、自然声、音乐甚至噪声，是多媒体课件中的重要素材，在

计算机辅助教学中，它对教学内容起着渲染、强化、承上启下的作用。声音素材， 通常有解说、效果声和配乐 ３ 种形式。在课件制作中，声音可以增加课件的真实 感，扩大课件的表达能力，有助于揭示事物的本质。 声音的来源很广泛，可以从录音带、录像带、ＣＤ、ＶＣＤ 上，通过放音和放像 设备，用转接线将声音信号输入到计算机中；或用麦克风与计算机声音卡的 ＭＩＣ 插口连接，将声音数字化后输入到计算机中；还可以直接利用现有的声音素材文 件。 各种声源产生的声音输入计算机后，还要经过声音编辑软件编辑、修饰，形 成 ＷＡＶ 等格式的声音文件保存，以备后用。 1．采集声音素材准备工作 在制作声音素材之前，要检查所使用的计算机是否具备了制作声音素材的必 备条件。 （１） 计算机中是否安装了声卡，声卡是否可以正常使用。 （２） 若采用话筒进行录音，话筒的连线是否正确插入到声卡的 ＭＩＣ 插孔。周 围环境是否安静，嘈杂的环境会使录制出来的声音素材效果大打折扣。 （３） 若使用录音机、录像机、ＶＣＤ 中的声音素材，上述设备中的声音（Ａｕｄｉｏ） 输出线是否正确插入到声卡的 ＬＩＮＥ 插孔。 2．认识录音机 录音机是 Ｗｉｎｄｏｗｓ 自带的一个应用程序，使用录音机可以播放或录制小型的 声音文件，并对声音文件进行修改、编辑。录音机可以录制人们的谈话以及自然 界中的声音，也可以录制 ＣＤ、ＭＩＤＩ 音乐以及 ＶＣＤ 中的声音。 用鼠标单击任务栏中的“开始”按钮，把鼠标指针指向菜单中的“程序”＼ “附件”＼“娱乐”＼“录音机”选项，启动“录音机”程序，“录音机”窗口如 图 ６－１１ 所示。整个录音机窗口是由标题栏、菜单栏、录音位置和操作按钮等构 成的。 （１） 菜单栏

６．３

声音素材

利用录音机的菜单栏可以对声音文件的播放进行控制、删除、混音、插入、 设置、存取等操作。 （２） 录音位置 标题栏 菜单栏 声音长度

进度指示器 位置调整滑块

操作按钮

图 6－11

录音机启动后的窗口

如果已经调入了声音文件，这时声音的长度栏表示为非零。它精确地标示着 整个声音文件播放的时间。 通过波形显示框可以看到框中正在播放的声音 波形。 用鼠标拖动“位置调整”滑块，可以在音频文件中任意移动位置，并在当前 位置栏中得到现在播放的时间信息。 （３） 操作按钮 “播放”按钮，单击它可以进行声音文件播放。 “停止”按钮，停止播放。 “录音”按钮，单击它开始录制声音。 “搜索到开头”按钮，将声音位置移到声音文件的首部。 “搜索到结尾”按钮，将声音位置移到声音文件的尾部。 ３．声音文件的制作 （１） 播放声音素材 在制作多媒体课件时，为了检验声音素材的实际播放效果及素材的长度是否 满足制作课件的需要，采用“录音机”来播放声音文件。 选择“文件”菜单中的“打开”选项，屏幕出现一个“打开”对话框。 在对话框中选择要播放的声音文件名，选中后，单击“打开”按钮。这时标 题栏中出现已打开的声音文件名，波形表中出现该文件的声音波形。按需要拖动 位置调整滑块，指定欲播放声音的当前位置。 在“录音机”窗口中单击“播放”按钮，即可从当前位置开始播放。 （２） 录制声音素材

２９３

２９４

第６章

计算机网络课程素材的制作

当已有的素材不能满足课件编制的需要时，就要利用录音带、ＶＣＤ、录像带 中的素材资料，或使用话筒，对声音进行数字化处理，进行声音素材录制，具体 操作步骤如下： ① 选择“开始”＼“程序”＼“附件”＼“娱乐”＼“录音机”选项，打开“录 音机”窗口。 ② 选择“编辑”菜单中的“音频属性”选项，在“音频属性”对话框中将 录音音量放在中间位置。 ③ 选择“文件”菜单中的“属性”选项，恰当地选择好录音质量。录音质 量越高，所需的存储量越大，反之亦然。 ④ 做好录音准备，然后用鼠标单击录音按钮，进行声音的录制。 ⑤ 录制完的素材，用“文件”菜单中的“保存”或“另存为”选项保存， 给出文件名，将声音以文件的形式加以保存，文件的扩展名为．ｗａｖ。 4．声音文件的编辑 当声音素材的长度、效果与制作课件的要求有较大差异时，就需要对声音素 材文件进行编辑。编辑的内容包括删除片段、插入声音、混入声音、添加混响和 改变播放速度等操作。 （１） 删除片段 删除是进行声音处理的一种最基本的手段，它可以将用户从话筒或线路采集 的录音中无用的内容删除掉。删除声音文件中不需要的片段，不仅提高了声音素 材的质量，而且通过减少声音文件的长度而减少了文件的存储空间。 删除声音分为从当前点前删除（删除由声音文件的开头到当前位置为止的一 段声音）和从当前点后删除（删除由当前位置开始到声音文件末尾的一段声音 文件）。 删除片段的操作步骤如下： ① 单击“播放”按钮，仔细聆听录制的声音文件或拖动滑块，确定要修改 声音文件的当前位置，如果播放的内容比较快时，可以适当地降低播放速度，准 确地找到欲删除的位置。 ② 欲从当前点向前删除，从“编辑”菜单中选择“删除当前位置之前的内 容”选项，删除当前位置之前的所有声音。 ③ 欲从当前点向后删除，从“编辑”菜单中选择“删除当前位置之后的内 容”选项，将删除当前位置之后的所有声音。 ④ 用鼠标拖动位置调整滑块到最左端，重新单击“播放”按钮，播放修改 后的声音文件，确认无误后，将其用“保存”选项按原名或“另存为”选项重新 命名进行存盘。

６．３

声音素材

（２） 插入声音 如果想对当前已打开的文件中加入一段声音，插入的方式是：将已经存在的 声音文件插入；用剪贴板将声音插入；将话筒或线录录音的声音插入。插入的位 置在文件的当前位置之后。具体操作步骤如下： ① 通过单击“播放”按钮，聆听源声音文件，在欲插入的位置单击“停止” 按钮，确定插入点的位置。 ② 选择“编辑”菜单中的“插入文件”选项、 “粘贴插入”选项或单击“录 音”按钮，将话筒和其他音源、声音文件或剪贴板中的声音插入到当前位置以后， 原插入点之后的声音片段后移，原文件与后插入的文件结合，形成一个新的声音 文件。 ③ 将文件保存后，保存的文件由两部分（源声音文件和新插入的声音片段） 构成。 （３） 混入声音 在一段乐曲中混入一段鼓掌声，将新的声音片段与原先已存在的声音相叠 加，这就称为混声。混声后，声音文件的长度不发生变化。 如果想对当前已打开的文件中叠加进一段声音，叠加的方式也有 ３ 种：将已 经存在的声音文件混入，用剪贴板将声音混入，将话筒直接录入的声音混入。混 入声音的位置，在文件的当前位置之后。具体操作步骤如下： ① 单击“播放”按钮，聆听源声音文件，在欲混入的位置单击“停止”按 钮，确定混入点的位置。 ② 选择编辑菜单中的“粘贴混合”选项、 “与文件混合”选项或单击“录音” 按钮，将话筒直接录入的声音、声音文件或剪贴板中的声音混入到当前位置以后， 原文件与后插入的文件从当前位置开始叠加，形成一个新的声音文件。 ③ 将文件保存后，便生成新的混音文件。 （４） 声音效果处理 录音机有许多声音效果处理功能，利用这些功能，可以提高声音文件的效果。 其操作方法分别如下： ① 改变音速。在“效果”菜单中选择“加速”或“减速”选项，可以改变 整个声音的速率。重复此操作，可以进一步加快或放慢声音播放的速度。 ② 添加回响。选择“添加回音”选项可以给声音加入回响效果。在大多数 情况下，需要重复几次这样的操作才能听到比较满意的回音。 ③ 返转声音。选择“反向”选项可以使声音倒放。 ④ 恢复。如果对声音所做的效果处理不满意，可以从“文件”菜单中选择 “恢复”选项，这时从上次存盘到目前为止所做的修改将全部被撤销。

２９５

２９６

第６章

计算机网络课程素材的制作

5．声音文件的格式 如果按音频的获取方法，音频文件分为两类：声音文件和 ＭＩＤＩ 文件。声音 文件是通过声音录入设备将模拟声音信号通过采样、量化转换成数字信号，再进 行编码，以波形文件的格式保存起来。声音文件直接记录了真实声音的二进制采 样数据，通常文件较大。输出时再通过解码和数模转换，还原成模拟音频信号。 而 ＭＩＤＩ 文件则是一种音乐演奏指令序列，将电子乐器演奏音乐的过程用一 条专门的语言来描述，并以 ＭＩＤＩ 文件的格式保存起来，输出时，通过这种专门的 语言去驱动 ＭＩＤＩ 合成器，再由 ＭＩＤＩ 合成器生成相应的音乐后输出。由于 ＭＩＤＩ 文件不包含声音数据，其文件尺寸较小。 （１） 波形文件 波形文件是 Ｗｉｎｄｏｗｓ 中所使用的标准数字音频文件，文件的扩展名是．ｗａｖ， 记录了对实际声音采样的数据，形成数字格式的声音质量很高，能够重现各种声 音，无论是不规则的语言、噪声、自然声，还是 ＣＤ 音质的声乐，无论是单声道还 是立体声，都可以实现。 多数声音卡都能以 １６ 位量化级、４４．１ ｋＨｚ 的采样率（ＣＤ 音质）录制和重放 立体声声音。声音文件制作简单，能利用现有的录音带、录像带、激光唱盘和视 盘等各种音源，特别适合于教师自己制作声音素材。惟一的缺点是生成的文件太 大，受网络传输速度的制约，过长波形文件不适合在网络课件中使用。 （２） ＭＰ３ 文件 ＭＰ３ 文件是解决波形文件过大的方法之一，是对波形文件的压缩。ＭＰＥＧ 是运 动图像专家组（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）的英文缩写，代表 ＭＰＥＧ 运动图像 压缩标准，利用 ＭＰＥＧ 标准中的音频层（ＭＰＥＧ Ａｕｄｉｏ Ｌａｙｅｒ）对音频文件进行压缩。 ＭＰＥＧ 是一种有损压缩，根据压缩质量和编码复杂程度的不同可分为 ３ 层，分别对 应 ＭＰｌ、ＭＰ２ 和 ＭＰ３ 这 ３ 种声音文件格式，其中 ＭＰ３ 的压缩率最高，达到 １０：１～ １２：１。例如，１ 分钟 ＣＤ 音质的音乐，未经压缩需要 １０ ＭＢ 存储空间，在 １０ Ｍｂ／ｓ 网速下文件下载时间 ８ ｓ，而经过 ＭＰ３ 压缩编码后只有 １ ＭＢ 左右，在 １０ Ｍｂ／ｓ 网速下文件下载时间不足 １

ｓ，同时其音质基本保持不失真。

（３） ＭＩＤＩ 文件 ＭＩＤＩ（乐器数字化接口）是另一类可以产生声音的文件，它在课件中常用于产 生背景音乐。制作 ＭＩＤＩ 文件需要记录、编辑和播放 ＭＩＤＩ 文件的音序器软件，ＭＩＤＩ 文件的制作方法有两种：一是将电子琴等电声乐器与计算机通过 ＭＩＤＩ 端口相连 接，当电声乐器演奏时，计算机中的音序器软件记录演奏的过程而生成 ＭＩＤＩ 文 件。二是通过音序器软件编写的音符，用鼠标拖到五线谱上而生成 ＭＩＤＩ 文件。 ＭＩＤＩ 文件与声音文件相比较，ＭＩＤＩ 文件记录的是电声乐器的演奏过程，包

６．３

声音素材

括按键的音符、力度、时间等，而声音文件记录的是成千上万描述瞬间声音的 振幅和音量的数据，较高采样频率和样本精度（否则会产生较大的失真）使得声 音文件的存储量巨大，具有 ＣＤ 声音质量的声音文件是 ＭＩＤＩ 文件存储量的 ２００￣２ ０００ 倍。ＭＩＤＩ 文件具有文件紧凑，计算机资源开销较小的优点，但制作比较麻烦， 无法产生人类的对话和自然界存在的声响。 6．制作声音文件中应注意的问题 多媒体课件中所使用的素材，无论是文本还是声音、图像，均需要经过数字 化后才能使用，数字化的方式不仅影响素材的存储空间，对课件的展示效果也有 很大的影响，因此，在声音文件制作中，要注意以下问题。 （１） 声音质量的选择 声音的数字化质量是通过采样频率、样本精度和通道数来反映的。一般上述 ３ 项指标越高，声音失真越小，声音越真实。但用于存储声音的数据量也越大， 所占存储空间越大。 由于课件的声音受背景、环境和音箱质量的影响，通常人们感受不到 ＣＤ 般 质量的音乐。因此，用 ２２．０５

ｋＨｚ 的采样频率录制音乐，用 １１．０２５ ｋＨｚ 的频

率录制语音就足以满足需要，过高的精度并没有实际意义。样本精度、采样频率 和通道数与存储量的关系如表 ６－１ 所示。 表 6－1

样本精度、采样频率、通道数与存储量的关系

声 音 类 型

样 本 精 度

采 样 频 率

单声道存储量

双声道存储量

语音

8 BIT

11.025 kHz

0.66 Mb/m

1.32 Mb/m

音乐(FM)

8 BIT

22.05 kHz

1.32 Mb/m

2.64 Mb/m

音乐(CD)

16 BIT

44.1 kHz

5.292 Mb/m

10.584 Mb/m

（２） 声音节奏的选择 解说要注意声音的强弱、语调的高低和节奏的快慢，对画面的介绍要及时、 准确、恰到好处，对效果声音要力求逼真，对平时难以听到的声响要进行放大或 模拟来渲染效果，以烘托气氛，调动情绪，调节教学节奏。 配乐要与课件的内容相一致，单调和反复使用的乐曲会使学生感到厌倦。在 声音的表现方式中，力求用解说表意，音响表实，配乐表情，要处理好三者之间 的关系。在解说和音响同时出现时，音乐的音量要低，以利于解说功能的发挥。 当无解说或音响时，配乐逐渐加强，以表现情节。避免在同一时间使用多种声音， 相互干扰，使学生视听混乱。 （３） 处理好声音与其他媒体间的关系 声音是用来表达思想交流的语言、抒发感情的音乐和使人身临其境的效果

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第６章

计算机网络课程素材的制作

声。在计算机课件中，它能弥补其他素材的不足，使课件的内容得到渲染和 强化。 声音能使屏幕上的视觉形象接近现实生活，真实地表现出特定的气氛和环 境。声音可以弥补画面的不足，在有限的时间范围内包含更多的内容。声音能使 屏幕上的不同时间、不同空间的画面有机地连接起来，起到桥梁与纽带的作用。 春天的鸟鸣、夜晚的蛐蛐声、战场的枪炮声、工厂的机器声，都起到了描写与烘 托气氛的作用。声音能使屏幕上静止的画面“活动”起来，利用听觉的视觉化， 使静止的画面产生动感，填补了当静止画面切换时产生的空白时间。

6.4 数字视频的制作 视频素材源于摄像机、录像机等视频设备的信号，经数据采集、压缩后形成 数据文件，视频素材具有直观、形象、生动的特点，是多媒体课件经常采用的一 种教学信息表达方式。这里对多媒体课件制作中视频素材的处理作简单的介绍， 应该注意的是在多媒体课件中加入视频素材时，其内容要符合教学需求，且本着 该用则用的原则适情加入，切记并不是视频加入得越多，课件就越好。因为播放 视频对计算机的性能要求较高，如果在配置较低的计算机上运行，播放视频画面 就会不流畅，这必然会影响多媒体课件使用的整体效果。在多媒体课件的制作中 适当的加入视频，才能获得较好的教学效果。 图像与视频在制作中是具有相互联系的两个概念，简单地说，运动的图像称 为视频。动态视频是由一幅幅静止的图像组成，这一幅幅的图像称为帧，根据视 觉心理学原理，当这些图像如放电影一样以一定的速率播放出来（如 ＰＡＬ 制为每 秒 ２５ 帧；ＮＴＳＣ 制为每秒 ３０ 帧），人们就看到了动态的影像。 1．数字化视频处理 通常在电视上看到的，摄像机录制的，ＶＣＤ 等播放的信号都是模拟信号，而 计算机中处理的信号是数字信号，如果想在计算机中应用录像带、ＶＣＤ 等媒体所 携带的视频信号，就需要先将这些模拟信号转换为数字视频信号。从模拟信号到 数字信号的转换通常需借助一些硬件设备（如视频捕捉卡）和相应的软件配合完 成。 （１） 数字信号的压缩 数字化的视频每一帧中的每一个像素都有一定的颜色，需要一定的存储量。 一张 ＣＤ－Ｒ 光盘的容量大约是 ６５０ ＭＢ 左右，只能存储 １．４ 分钟的视频影像。而 平时观看的 ＶＣＤ 单片可放映一个小时左右，究竟是什么原因能存储下如此多的视

６．４

数字视频的制作

频影像，这就是数字视频压缩技术。 没有经压缩的视频文件每帧图像内的相邻像素之间、帧与帧之间都有很大的 相关性，这就是说没有压缩过的视频文件中有很大的冗余量。正是因为视频文件 中存在着很大的冗余量，而人眼的某些视觉生理特点（如有限的视觉辨别率，视 觉掩盖效应）又允许忽略一些不必要的细节，这就决定了可以采用一些压缩算法 来对视频文件进行压缩，以去掉大量的冗余信息。根据是否能把压缩后的数据恢 复成原样，可以将压缩分为无损压缩（采用哈夫曼编码、算术编码、行程编码等） 和有损压缩（采用预测编码、变换编码、子带编码、矢量量化编码、混合编码、 小波编码等）两种方式。 （２） 视频捕捉卡 国内市场上销售的视频卡五花八门，从单一功能到集成多种功能的，从家用 级到专业级，再到广播级的。视频捕捉卡是最常用的视频卡，主要功能是将模拟 视频信号转变成数字视频信号，完成数字视频的采集和视频压缩等多种功能。用 于视频采集的模拟视频信号源可以来自录像机（录像带）、摄像机、摄录机、影碟 机（ＬＤ、ＶＣＤ、ＤＶＤ）等，它们通过视频捕捉卡被转换成数字视频信号并保存在计算 机中。市面上的视频捕捉卡有不同的档次，从几千元的低档视频捕捉卡到十几万 元的非线性编辑系统用的视频捕捉卡，有很大的选择范围，可以根据需要和资金 实力进行选购。 2．数字视频文件格式 （１） ＡＶＩ 文件 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ 公司推出的 Ｗｉｎｄｏｗｓ 系列操作系统平台中使用的标准视频软件是 Ｖｉｄｅｏ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ，所使用的文件称为 Ａｕｄｉｏ Ｖｉｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ（音频—视频 交错文件），其文件扩展名为．ａｖｉ，所以也简称为 ＡＶＩ 文件或 ＡＶＩ 格式。ＡＶＩ 格式 的文件是将视频和音频信号混合交错地存储在一起，使得相邻时间内的视频和音 频数据可以存储在同一个文件中，可以避免不必要的文件搜寻工作。 （２） ＭＯＶ 文件 Ｑｕｉｃｋｔｉｍｅ 原是 Ａｐｐｌｅ 公司的 Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ 系列计算机上开发应用的一种视频 软件，现已移植到 Ｗｉｎｄｏｗｓ 环境下。Ｑｕｉｃｋｔｉｍｅ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ 软件使用的数字视 频文件，也是多媒体计算机所使用的一种重要视频文件，其扩展名一般为．ｍｏｖ， 所以称为 ＭＯＶ 文件或 ＭＯＶ 格式。 （３） ＭＰＧ 文件 ＭＰＧ 文件是使用 ＭＰＥＧ 方法进行压缩后得到的动态视频图像，其文件大小仅为 相应 ＡＶＩ 文件的六分之一，目前 ＭＰＧ 格式文件是多媒体计算机上的全屏幕活动视 频的标准文件。ＭＰＧ 文件在 １ ０２４７６８ 的分辨率下可以用每秒 ２５ 帧（ＰＡＬ 制式）或

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第６章

计算机网络课程素材的制作

每秒 ３０ 帧（ＮＴＳＣ 制式）的速率同步播放，可得到有 ２１６ 种颜色的动态视频影像和 ＣＤ 音质的音频。 （４） ＤＡＴ 文件 ．ｄａｔ 是一种文件的扩展名，代表一种文件格式。应用这种格式的文件结构与 ＭＰＧ 格式的文件结构基本相同。一般 Ｖｉｄｅｏ ＣＤ 或 Ｋａｒａｏｋｅ ＣＤ 数据文件采用这种 文件格式。例如，经常看的 ＶＣＤ 就是采用 ＤＡＴ 文件格式。事实上，一般称为全屏 幕活动视频标准 ＶＣＤ 的实际图像分辨率只有 ３５２  ２４０，与 ＡＶＩ 或 ＭＯＶ 格式的 视频文件分辨率相差无几，但是由于 ＶＣＤ 的帧率比较高，且具有 ＣＤ 音质的音频 效果，所以从整体上看，ＶＣＤ 的实际播放效果要比 ＡＶＩ 或 ＭＯＶ 格式的文件播放效 果好得多。 3．获得数字动态影像素材的方法 获得数字影像素材有很多方法，利用许多专业的或非专业的软、硬件配合来 完成这项工作，只要巧妙运用，制作数字化影像素材是不难的。获得数字影像也 可分为直接获取和间接获取（转换获取）两种方式，直接获取是指“从无到有”， 利用软、硬件或其他方法生成所需的数字动态影像；而间接获取是指利用相应的 软、硬件把已经存在的动态影像由其他存储格式转换为自己能利用的文件格式。 （１） 直接获取 ① 利用视频捕捉卡获取 这是最常用的制作动态影像的方法。它将来自摄像机、录像机等模拟视频源 的动态影像信号输入到计算机中，利用视频捕捉卡与相应的软件相配合，将模拟 信号转换为数字信号储存在计算机上，形成 ＡＶＩ 文件。 ② 利用带视频输入、输出的显示卡 如果对影像质量要求不高，一些高档的，带有视频输入、输出的显示卡与相 应软件相配合也可获得数字化的影像素材。 ③ 获得计算机屏幕动态画面 利用一些视频工具软件，如 ＳＮＡＰ－ＣＡＭ 等，可以把计算机屏幕上的操作画面 保存成视频文件，还可以同步录制伴音。如果计算机性能足够高，会获得很好的 效果。市面上有些计算机课件中所用的视频素材就使用了这种方法。 ④ 利用数字摄像机、摄像头摄取 现在的数字摄像机、摄像头可以直接摄取数字视频信号，经 ＵＳＢ 端口与计算 机连接，利用所附带的软件，可以将数字视频信号直接转换成视频文件。 （２） 间接获取 一般来说，各种视频文件格式都可以通过某种或某几种软件配合进行转换， 只要恰当地选择软件，就能成功地进行不同视频文件格式的转换。

６．４

数字视频的制作

① 将 ＦＬＣ、ＦＬＩ 动画文件转换成 ＡＶＩ 文件 ＦＬＣ、ＦＬＩ 文件是 Ａｕｔｏｄｅｓｋ 公司定义的二维、三维动画文件，可以用该公司 出品的 ＡＮＩＭＡＴＯＲ ＰＲＯ、３Ｄ Ｓｔｕｄｉｏ、３Ｄ ＭＡＸ 等动画制作软件制作获得。将 ＦＬＣ、 ＦＬＩ 动画文件转换成 ＡＶＩ 文件，可以利用转换软件直接转换，也可先将 ＦＬＣ、ＦＬＩ 动画文件转换为 ＢＭＰ 序列文件，再把 ＢＭＰ 序列文件转换成 ＡＶＩ 文件。后一种方法 虽然复杂，但不易失真。 ② 将 ＡＶＩ 格式文件转换成 ＭＰＥＧ 格式文件 ＡＶＩ 格式的文件体积比较大，如果想用较小的空间储存，可利用压缩卡与相 应的软件配合，将制作好的 ＡＶＩ 格式文件转换成 ＭＰＥＧ 格式文件，形成的 ＭＰＥＧ 格 式的文件可以用相应解压卡播放出来。随着计算机处理能力的提高，目前压缩和 解压缩也可以用软件来实现。 ③ 将 ＭＯＶ 格式、ＭＰＥＧ 格式文件转换成 ＡＶＩ 格式文件 利用相应的转换软件将 ＭＯＶ 格式、ＭＰＥＧ 格式文件可以转换成 ＡＶＩ 文件。例如， 可以使用 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 先将 ＭＯＶ 格式、ＭＰＥＧ 格式文件读入，再生成 ＡＶＩ 格式的影像 文件。 ④ 将 ＶＣＤ 格式转换成 ＡＶＩ 格式文件 利用某些软件可以实现抓取 ＶＣＤ 片段的功能（如超级解霸），可以将 ＶＣＤ 格式 （＊．ｄａｔ）的文件转换成 ＡＶＩ 文件。 4．Premiere 编辑视频素材 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 是美国 ＡＤＯＢＥ 公司开发的编辑数字视频（也可处理音频）素材的一 个功能强大的软件，它用来创建动态视频或电影，制作、编辑多媒体素材。 （１） 启动 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 软件 在“开始”菜单中选择并单击 Ａｄｏｂｅ Ｐｒｅｍｉｅｒｅ，或双击 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 桌面快 捷图标，即启动 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ。随后的屏幕上将出现 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 的默认界面，该界 面中包括有 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 的标题栏、菜单栏以及大部分应用窗口，如图 ６－１２ 所示， 用鼠标左键单击某一窗口的标题栏，将激活该应用窗口，而使其出现在屏幕最 前面。 （２） Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 的应用窗口 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 中有不同用途的应用窗口，配合菜单选项（包括菜单栏选项和快捷 菜单选项），完成对视、音频素材的编辑，制作影视作品。主要有以下一些应用 窗口。 ① 项目(Project)窗口 项目窗口是 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 的素材库，主要用于输入和存储素材。该窗口由 ５ 个 栏目组成：素材栏目（放置素材图标）、素材名称、注释、标志 １ 和标志 ２。

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计算机网络课程素材的制作

② 时间线（Ｔｉｍｅｌｉｎｅ）窗口 时间线窗口可以形象地比喻为 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 的影视作品编辑部。项目窗口中的 素材将在此进行组合、编辑、设置各种效果。例如，完成画面和声音的连接，画 面特殊效果的合成字幕和其他画面的叠加以及其他影视剪辑工作。 标题栏 菜单栏 项目窗口 时间线窗口

监视窗口

图 6－12

Premiere 的应用窗口

③ 素材窗口 素材窗口的主要功能是播放各种素材，例如，视、音频素材，静态图像素材， 字幕文件，电影胶片文件等构成影视作品的基本组成素材。 ④ 监视（Ｍｏｎｉｔｏｒ）窗口 Ｍｏｎｉｔｏｒ 窗口如图 ６－１３ 所示，该窗口的一大功能是预览编辑效果，在后面“预 览”部分将详细说明。

图 6－13

监视窗口

６．４

数字视频的制作

（３） 引入素材 ① 向项目窗口引入素材 在 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 中 编 辑 影 视 作 品 ， 首 先 应 向 项 目 窗 口 中 引 入 素 材 。 选 择 Ｆｉｌｅ＼Ｉｍｐｏｒｔ＼Ｆｉｌｅ 选项，然后打开素材所在的文件夹，选择需要打开的文件。这 时所打开的素材文件就出现在项目窗口中，对于引入的每一个素材，项目窗口都 列出了它的名称、类型和持续时间，其他栏还允许按需要添加描述信息或标号。 ② 向时间线窗口引入素材 项目窗口中的素材需要引入。用鼠标左键单击选择所需素材，移动光标到素 材图标上（注意，鼠标一定要指在图标上），光标指针变为手形，按住鼠标左键， 手形指针的周围有框线表示素材，拖动鼠标，在时间线窗口中需要放入素材的轨 道上松开鼠标，所选素材便从项目窗口输入到时间线窗口中。 ③ 在时间线窗口中编辑素材 在常规编辑状态下，时间线窗口可以提供编辑概貌——展示每个素材何时开 始、在什么时候结束以及它们之间的关系。在时间线窗口中，可以通过 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 提供的各种命令来组接和编辑视、音频素材构成影像节目。 ａ．效果设置 过渡：过渡就是从一个场景到另一个场景或者从一个素材到另一个素材的变 化。最简单的过渡就是切断（ｃｕｔ），即一个素材的最后一帧直接连接着另一个素材 的第一帧。Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 提供了多种过渡方式，如渐隐、卷页等，通过过渡设置，可 以获得不同的转场效果。 叠加素材：在 Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 中，通常需要将一个素材放置在另一素材之上播放， 如常用的在背景画面上播放字幕，这种方法的组合称为叠加或叠印处理。放在上 面的素材称为叠加素材，这些素材中有透明设置，下面的素材称为背景素材，可 以透过它来放映。 滤镜：Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 可以运用过滤器产生不同的特殊效果，对影像节目的每一个 剪辑都可以利用 Ｆｉｌｔｅｒ 加入特殊效果。可以同时对一个或多个素材使用同一个 过滤器，也可以对一个素材同时使用多个过滤器。 运动：Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 允许为一个图像安排一条路径并使该图像沿着此路径运动， 默认的运动路径是一条只有起点和终点的直线路径。在运动设置框中，可以为任 何视频或静态图像设置任意的运动路径，也可以在一条运动路径上安排一些为运 动设置提供信息的点，然后对各信息点进行相关的运动设置。Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 的运动设 置功能可以使静态图像变成动态，例如，产生运动、旋转、变形、放大和缩小等 多种效果，为在影视作品中增加特色和更加引人入胜提供了新途径。 ｂ．制作字幕

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计算机网络课程素材的制作

字幕是影像作品中常用的信息表现方式，也是不可缺少的部分。Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 中 有专门的字幕（Ｔｉｔｌｅ）菜单用于制作字幕文件。 ｃ．编辑声音素材 在影像节目中添加适当的音乐和声音，可以为节目增加更强的感染力和冲击 力。Ｐｒｅｍｉｅｒｅ 可以简便有效地添加、混合、编辑声音素材、控制音量以达到最好 的声响效果。 ｄ．预览 正式生成影像文件需要比较长的时间，即使是做很小的一点改动，也需要重 新生成才能形成最终的影像文件。所谓预览，就是在正式生成影像文件前播放电 影的一部分或全部，由此可以知道节目在当前状态下播放出来是什么样，以便做 出必要的修改，所见即所得，不必花很多时间。 ｅ．生成（Ｅｘｐｏｒｔ） 虽然已经对各素材做了多种多样的编辑，设置了不同的效果，在素材之间进 行了过渡、叠加等精细的加工，而且也能通过预览方式播放最终能够得到的编辑 效果，但实际上，编辑后的影像节目仍然是由一系列影像文件、声音文件以及一 个项目文件组成的。要想输出真正的影像节目，必须先通过“生成”功能，将编 辑后的素材、效果等组合成一个单一的，可以直接播放的电影文件。

6.5 动画的制作 电影“泰坦尼克号”的影片中，有一段用计算机动画模拟的泰坦尼克号撞冰 山后沉没的镜头，生动形象地再现了泰坦尼克号撞冰后沉没的全过程，给观众留 下深刻印象。正是因为动画形象生动的特点，使动画成为多媒体计算机课件制作 中常用的一种素材，如果课件中在适当的时候，以适当的形式引用一些精彩的动 画，会使课件增色不少。 1．动画基础知识 谈到动画的原理，就是利用人的视觉暂留现象，用许多连续的静止画面来产 生活动图形效果。当人们看到一件物体时，即使它消失了，它在人的视觉中还会 停留大约十分之一秒的时间，这就是“视觉暂留”现象。如果将一帧帧的连续图 片以每秒 ２４ 帧以上的速度放映，人眼就会看到连贯的动画，从而产生物体在“运 动”的印象。较高的速度会使动画看起来很连贯，较慢的速度会使动画闪烁产生 跳跃感。 动画根据表现形式可分为二维动画和三维动画。三维动画立体感强、动画效

６．５

动画的制作

果逼真，从生成的角度来说，制作三维动画要比制作二维动画复杂一些，要考虑 如灯光、摄像机镜头等诸多因素，相对而言二维动画比较容易制作。但并不是三 维动画一定比二维动画要好，二维动画、三维动画只是动画的两种表现形式。例 如，动画片“狮子王”就是经典的二维动画，而“玩具总动员”则是三维动画。 目前制作动画的工具软件很多，一般可分为面向对象和面向帧的。面向对象 的有 Ｄｉｒｅｃｔｏｒ、Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ 中的对象路径控制等；面向帧的有 Ａｎｉｍａｔｏｒ、３Ｄ ＭＡＸ、 Ｆｌａｓｈ 等。虽然可以用编程实现简单的二维动画，甚至做出三维效果，但由于对 制作人员的编程水平要求很高，而且制作出的动画效果一般比不上用制作动画工 具软件制作的动画，费时又费力，所以制作动画都采用专用的制作动画工具软件， 一般很少采用编程实现。 2．常用的动画格式 从原理上说，动画只是视频的一种，因此视频文件格式都可存储动画，但由 于动画制作有其本身的特点和数据交换的方便，一般动画软件都使用 ＦＬＣ、ＦＬＩ 格式存储，另外还有一种 ＧＩＦ 格式的动画在 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 网页中比较常用。 （１） ＦＬＣ、ＦＬＩ 格式 ＦＬＣ、ＦＬＩ 是 Ａｕｔｏｄｅｓｋ 公司定义的动画格式。随着 Ａｎｉｍａｔｏｒ 系列、３ＤＳ、３Ｄ ＭＡＸ 等动画制作软件的普及，ＦＬＣ、ＦＬＩ 动画格式在多媒体软件中得到了广泛的应用， 使 ＦＬＣ、ＦＬＩ 动画格式逐渐成为标准的动画格式，几乎所有的动画软件都支持这 种动画格式。 （２） ＧＩＦ 格式 ＧＩＦ 动画格式是制作网页经常使用的动画格式。ＧＩＦ 动画格式只有 ２５６ 色， 但经过数据压缩，体积比较小，对质量要求不高但容积有限制的场合无疑是最好 的选择。 （３） ＦＬＡ 格式 ＦＬＡ 文件是 Ｆｌａｓｈ 动画的源文件，它的扩展名为．ｆｌａ，是 Ｆｌａｓｈ 的简称。ＦＬＡ 文件无法用 Ｆｌａｓｈ 播放器播放，但它可以在 Ｆｌａｓｈ 程序中运行，利用 Ｆｌａｓｈ 源文 件 ＦＬＡ 可以对动画进行编辑及修改。使用 ＦＬＡ 文件可以发布、输出成多种格式的 动画文件，如 ＳＷＦ 文件、ＧＩＦ 文件、ＡＶＩ 文件、ＨＴＭＬ 文件等。 （４） ＳＷＦ 格式 ＳＷＦ 文件是 Ｆｌａｓｈ 格式播放文件，它的扩展名为．ｓｗｆ，也就是通常所说的 Ｆｌａｓｈ 动画。使用时需要通过内置或外置的 Ｆｌａｓｈ 播放器播放，但 ｓｗｆ 文件不能 被编辑修改。 3．二维动画 Animator Pro 简介 Ａｎｉｍａｔｏｒ Ｐｒｏ 是 Ａｕｔｏｄｅｓｋ 公司早期推出的二维动画设计软件。在二维绘图

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第６章

计算机网络课程素材的制作

方面，Ａｎｉｍａｔｏｒ Ｐｒｏ 提供了 ２２ 种绘图命令和 ３３ 种墨水效果，其中绘图命令包括 画直线、矩形、画圆、徒手画、花瓣、封闭线等；３３ 种墨水效果，包括色彩循环、 水墨效果、炭画效果、半透明玻璃效果等墨水形态。图形色彩可以通过调整调色 板的色彩，或者自行定义，还可以通过调整色阶产生渐变的效果。在平面绘图中 可编辑各种字体，并跟墨水效果配合产生各种字形。使用 ＰＬＡＹＥＲ 播放程序时， 除了用鼠标器或键盘播放影片外，还可以用编写剧本的方式，指定播放的动画文 件、次数、顺序等。 4．三维动画 3DS MAX 简介 ３ＤＳ ＭＡＸ 是 Ａｕｔｏｄｅｓｋ 公司的产品，该公司以计算机辅助制图之类的软件著 称，如著名的 Ａｕｔｏｃａｄ 就是该公司的产品之一，３ＤＳ ＭＡＸ 则是 Ａｕｔｏｄｅｓｋ 公司的一 个压轴产品，是著名的三维动画制作软件，其前身是原来常用的 ３Ｄ Ｓｔｕｄｉｏ。３Ｄ Ｓｔｕｄｉｏ 以 ＤＯＳ 为操作平台，而 ３ＤＳ ＭＡＸ 以 Ｗｉｎｄｏｗｓ ９ｘ 和 Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ 为操作平台， 与 ３Ｄ Ｓｔｕｄｉｏ 相比，界面更友好，全部操作均可利用鼠标完成，十分方便，同时 功能更强大，制作效果更令人满意，运算速度也有很大改进。 5．网络动画 Flash Ｆｌａｓｈ 是美国著名的多媒体软件公司 Ｍａｃｒｏｍｅｄｉａ 推出的一个矢量动画软件。 Ｆｌａｓｈ 使用矢量图像，只需要用少量数据就可以描述一个复杂的对象，占用的存 储空间只是位图的几千分之一，非常适合在网络上使用。同时，Ｆｌａｓｈ 可以做到 无级放大，并且不会降低画面质量。Ｆｌａｓｈ 动画采用流媒体技术，在网络上可以 一边下载一边播放动画，提高下载速度，节省宝贵的时间。 Ｆｌａｓｈ 提供了完整的绘图工具，用来绘制网页中的动画，既可以读入其他向 量绘图软件的文件，也支持位图、声音和渐变色。利用 Ｆｌａｓｈ 的脚本语言能方便 地设计与制作出交互性极强的交互动画，提高了多媒体网络课件的交互性能。 Ｆｌａｓｈ 动画制作完成后，可将其输出为 ＳＷＦ 的文件格式或 ＨＴＭＬ 格式直接在网上发 布。 当 Ｆｌａｓｈ 启动后， 出现图 ６－１４ 所示的 Ｆｌａｓｈ 主界面（以 Ｆｌａｓｈ ５ 汉化版为例）。 上方是菜单栏、工具栏，左边是工具箱，中间是时间线窗口，下方是舞台编辑区。 除了具有一般软件的下拉菜单、工具按钮外，还采用了浮动面板，以方便制作课 件时使用。浮动面板在“窗口”菜单中的“面板”选项中，使用的时候便可以打 开，不使用时可以关闭。另外一些快速启动面板的快捷按钮在舞台编辑区的底部， 操作非常方便。 在每个浮动面板中都集中了多个功能面板，各个功能面板可以通过鼠标的拖 动进行随意的组合，以满足不同人的个性需求。此外，在“窗口”菜单中还有场 景、符号库、组件等选项。

６．５

动画的制作

菜单栏 工具栏 工具箱 时间 窗口线

舞台 编辑区

图 6－14

Flash 5 的主界面

（１） 菜单栏 在 Ｆｌａｓｈ ５ 中除了一些绘图命令以外，绝大多数命令都可以通过菜单栏实现。 这与 Ｗｉｎｄｏｗｓ 所有应用程序菜单栏的使用方法基本相似。 （２） 工具栏 在 Ｆｌａｓｈ ５ 主菜单的“窗口”菜单中选择“工具栏”选项，再选择“Ｍａｉｎ” 选项，则主菜单下面的 Ｆｌａｓｈ 的快捷工具栏将显示出来，如图 ６－１５ 所示。快捷 工具栏中很多选项是在制作动画中经常使用的命令，例如打开、存盘、复制、粘 贴等。因此，在“窗口”菜单中选中“Ｍａｉｎ”选项将快捷工具栏显示出来，将有 利于工作效率的提高。 对 齐

比例缩放

滑

转

平

捉

旋

捕

复

直 线化

恢

切

销

剪

览

撤

预

印

贴

打

存

粘

保

开

制

打

建

复

新

图 ６－１５

常用工具栏

（３） 工具箱 工具箱是 Ｆｌａｓｈ 制作动画过程中使用最多的控制面板，如图 ６－１６ 所示，如 果在 Ｆｌａｓｈ ５ 中没有此工具栏，可选择“窗口”＼“工具栏”选项将工具箱打开。

３０７

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第６章

计算机网络课程素材的制作

工具箱包含着 Ｆｌａｓｈ ５ 所有的选择工具和绘图工具。在工具箱中，周边颜色为白 色的按钮是当前选项。工具箱包括几个区域：绘图工具区、查看工具区、颜色工 具区以及工具选项区。 指针工具

选取工具

直线工具

套索工具

钢笔工具

文字工具

圆形工具

矩形工具

铅笔工具

笔刷工具

墨水瓶工具

颜料桶工具

吸管工具

橡皮工具

移动工具

缩放工具

边线颜色选择

填充颜色选择

默认颜色

交换颜色

透 明 色 捕捉对象工具

工具按钮

曲线工具

锐化工具

旋转工具

比例缩放

图 6－16

工具箱

（４） 舞台编辑区 舞台是在动画制作过程中，对动画中的各个对象进行编辑、修改的场所，并 且可以随时在舞台上观看“演员们”彩排。 （５） 场景 当需要制作一个比较复杂的动画或是影片时，就要采用多场景来安排演出， 这样便于制作和修改。在 Ｆｌａｓｈ ５ 动画中，舞台只有一个，但在动画中有多个场 景，并可以方便地进行切换。 （６） 时间线窗口 这里包含两个基本元素：层（Ｌａｙｅｒ）和帧（Ｆｒａｍｅ），它们共同组织和控制动画 内各个元素。在 Ｆｌａｓｈ ５ 中，使用“层”可以设置动画在舞台上叠放的前后顺序， 而使用“帧”可以设置动画在时间上出现的先后次序。Ｆｌａｓｈ ５ 动画是依据时间 顺序生成的，时间线窗口中各个帧的排列顺序，就是动画中对象出场的先后顺序。 （７） 控制面板

６．５

动画的制作

控制面板是为各种提示信息和工具的选项设置的区域，从上而下分为提示信 息窗口、调色板窗口、文本工具设置窗口、实例／效果／帧／声音设置面板。利用 这些面板可以获得在制作动画过程中的各种提示信息，也可以方便地进行各种参 数设置工作，从而大大方便了用户对 Ｆｌａｓｈ ５ 的操作。 6．Flash 动画实例(运动动画) 图 ６－１７ 是用 Ｆｌａｓｈ 制作课件的综合实例，在该实例中包含了 Ｆｌａｓｈ 动画的 大部分知识。本实例的效果是一片羽毛和一个金属球在空气中同时下落，由于存 在空气阻力，金属球下落的速度快于羽毛下落的速度，即金属球先落到地面。 （１） 动画场景的设置 选择“修改”菜单中的“影片”选项，在出现的窗口中将尺寸中的“宽度” 设置为 ３００ ｐｘ，“高度”设置为 ４００ ｐｘ，将动画场景标尺单位设置为“像素” ，如 图 ６－１８ 所示。另外在此还可以设置背景颜色等。 （２） 制作金属球

图 6－17

Flash 综合实例

图 6－18

动画的场景设置

３０９

３１０

第６章

计算机网络课程素材的制作

单击层名称处，将层名改为“球”，选择第一帧，在舞台上方用圆形工具绘 制一个圆，选择渐进色作为填充颜色，用颜料桶工具，对圆填充颜色。选择 ３５ 帧，选择“插入”＼“关键帧”选项（或按 Ｆ６ 键）插入关键帧，单击指针工具，用 鼠标将圆拖动到舞台编辑区下方。将鼠标指向关键帧，单击鼠标右键，在弹出的 快捷菜单中选择“创建动画动作”选项，创建金属球的动画。在时间线窗口上， 选择第 ５５ 帧，选择“插入”＼“帧”选项（或按 Ｆ５ 键）插入帧，让金属球落地后， 在屏幕上停留一段时间，如图 ６－１９ 所示。

图 6－19

动画的场景设置

（３） 制作树叶 选择“插入”＼“图层”选项，将新增加的层名改为“树叶” 。选择第一帧， 在舞台编辑区上方用圆形工具绘制一个椭圆作为树叶，选择绿色作为树叶的填充 颜色，用直线工具在椭圆中绘制叶脉和叶柄，将树叶调整至与金属球等高的位置。 选择 ５５ 帧按 Ｆ６ 键插入关键帧，单击指针工具用鼠标将树叶拖动到舞台编辑区下 方与金属球等高处。将鼠标指向关键帧，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选 择“创建动画动作”选项，建立树叶的动画。 （４） 制作按钮 新增一个层，在新图层中选择第一帧，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中， 选择“动作”选项，打开“帧动作”面板，在列表框中选择“基本动作”中的“停 止”选项，如图 ６－２０ 所示，为动画添加帧脚本。同时打开“窗口”菜单中的“共 享图库”选项，再选择 Ｂｕｔｔｏｎｓ 按钮选项，如图 ６－２１ 所示。将 ３ 个按钮添加到第 一帧中，并利用文字工具，在按钮上添加说明“ｐｌａｙ”、 “ｐａｕｓｅ”和“ｒｅｓｅｔ”以 控制动画的播放、暂停和复位，如图 ６－１７ 所示。分别选择 ３ 个按钮，单击鼠标右 键，在“帧动作”面板的“基本动作”列表框中选择“播放”、 “停止”和“转到” 选项。 （５） 动画保存与发布 选择“文件”菜单中的“保存”选项，确定动画存放的位置，给动画命名， 以文件形式保存在磁盘中。Ｆｌａｓｈ 默认保存的文件扩展名为．ｆｌａ，在预演的同时

６．５

动画的制作

还

图 6－20

动作窗口

图 6－21

插入按钮

保存一个扩展名为．ｓｗｆ 的文件，其中．ｆｌａ 文件只能在 Ｆｌａｓｈ 环境中运行，．ｓｗｆ 文件可以脱离 Ｆｌａｓｈ，插入到网页中独立运行。 利用 Ｆｌａｓｈ 所开发的多媒体网络课件（．ｆｌａ 文件）， 只能在 Ｆｌａｓｈ 环境中运行， 如果将 Ｆｌａｓｈ 所开发的动画通过打包，转换为可以在 Ｗｉｎｄｏｗｓ 下执行的文件（．ｅｘｅ 文件），便能脱离 Ｆｌａｓｈ 环境，这将极大地方便教师利用课件进行辅助教学。动画

３１１

３１２

第６章

计算机网络课程素材的制作

发布后，所生成的动画文件不能被修改，这样既可以保护自己的作品不被撰改， 还可以大大缩小动画的体积，加快播放的速度。当需要修改动画时，必须到 Ｆｌａｓｈ 中打开＊．ｆｌａ 源文件进行修改。 若要发布动画，打开“文件”菜单，选择其中的“发布设置”选项，然后选 择输出动画的位置、名称和文件的类型后，就看到如图 ６－２２ 所示“发布设置”对 话框。单击“发布”按钮打包后，一个脱离 Ｆｌａｓｈ 编辑环境的动画就完成了，它 的体积会比其他软件制作的动画作品小很多，可以方便地插入到网页中，在网上 运行。

图 6－22

发布设置

7．Flash 动画实例(变形动画) 图 ６－２３ 是利用 Ｆｌａｓｈ 制作的数学学科课件，即用动画形式说明同底等高的 三角形面积相等。在一组平行线中，有一个底边长为 ａ，高为 ｈ 的三角形，当三 角形的形状发生动态变化时，只要三角形的底 ａ 和高 ｈ 不变，三角形的面积不变。

６．５

图 6－23

动画的制作

等底等高的三角形

（１） 设置背景 选择“修改”菜单中的“影片”选项，将动画场景的大小设置为 ４００×３００ 像素。选择第一帧，在舞台编辑区上方用直线工具绘制两条平行线，用文字工具 输入三角形底 ａ。选择第 ４０ 帧，选择“插入”＼“帧”选项（或按 Ｆ５ 键）插入帧， 如图 ６－２４ 所示。

图 6－24

同底等高的三角形

（２） 制作三角形 选择“插入”＼“图层”选项，在新增的图层 ２ 中选择第一帧，在舞台编辑 区中用直线工具绘制三角形的三个边，选择紫颜色作为填充颜色，用颜料桶工具 对三角形填充颜色。在该图层的第 ４０ 帧中插入一个关键帧。选择选取工具，单击 三角形，当三角形的顶点变成激活状态时，向右拖动三角形的顶点，改变其形状， 如图 ６－２５ 所示。分别在第 １ 帧和第 ４０ 帧分解组件，并在打开的帧面板中设置动 画的类型为变形动画。

３１３

３１４

第６章

计算机网络课程素材的制作

图 6－25

同底等高三角形的变形

（３） 制作三角形的高 在增加的新图层中选择第一帧，用直线工具绘制三角形的高，并命名为 ｈ。 在该图层的第 ４０ 帧中插入一个关键帧，将三角形的高移动到相应的位置上。用鼠 标指向关键帧，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“创建动画动作”选项， 建立三角形高运动的动画。 （４） 动画保存 选择“文件”菜单中的“保存”选项，确定动画存放的位置，给动画命名， 以文件形式保存在磁盘中。

6.6

素材的体积与传输时间 目前使用网络课件进行教学的过程中，遇到的最大障碍是信息传输量大与网

络速度较慢之间的矛盾，造成了教学信息不能及时显现在学习者面前。网络的实 际传输速度受到多种因素的限制，例如，电话传输质量，网络的用户数量以及物 理硬件的限制，实际速度要比网络理想速度低 ５～２０ 倍。怎样在现有的前提下实 现信息的快速传输，这是解决问题的重要所在。从目前能够实现的方法看主要有 以下 ３ 种。 第一种，在制作网络课件的过程中，要注意教学媒体的选择，媒体的数据 量与传输时间，如表 ６－２ 所示，例如，视频素材或图像素材由于体积庞大，应 尽量少用。如果必须使用时，可以通过减少图像颜色数，减小幅面，转换为带 有压缩的文件格式，或缩减视频素材播放时间，来减少计算机网络课件下载的 时间。 表 6－2 数

数

据

量

计算机媒体的数据量与传输时间 典 型 例 子

在理想条件下传输时间

６．６ 据 类 型 文 本

图 片

28 800 bit/s (3 600 B/s) 1 个字符(ASCⅡ)=1 B

1 页文本(每行 100 个字符，

1 个汉字=2 B

共 30 行)=3 000B

1 像素，256 色=1 B 1 像素，16 兆色=3 B

素材的体积与传输时间 10 Mbit/s (1.25 MB/s)

1s

0.000 2 s

全屏(640480 像素)，

91 s

0.26 s

256 色位图＝330 000 B 经过压缩的图形格式

压缩文件

1.压缩文件

20～55 s

0.06～0.13 s

=75 000～200 000 B (取决于压缩算法＼参数和 颜色)

续表 数 据 类 型

音 频

视 频

在理想条件下传输时间 数

据

量

典 型 例 子

28 800 bit/s (3 600 B/s)

电话质量，1 s，8 bit 捕捉， 11 kHz 采样频率＝11 000 B CD 音乐质量，1 s，16 bit 捕捉，44 kHz 采样 频率，立体声=176 000 B

电话，1 分钟＝600 000 B

嗓音，166 s

嗓音，0.5 s

音乐，3000 s

音乐，8.4 s

音乐，1 分钟=10.5 MB

(50 分钟)

1 秒，24 位色，30 帧/ 秒， 320240 像素；6.9 MB

1 分钟，未经压缩＝414 MB 1 分钟，经过压缩＝10～15 MB (取决于压缩算法)

未经压缩， 115000 s (1.9 小时)

未经压缩， 330 s (5.5 分钟)

经过压缩， 2 777 s (46 分钟)

经过压缩，8 s

10 Mbit/s (1.25 MB/s)

第二种，减少多媒体文件的体积，对文件进行大比例的压缩。为了减少文件 的体积，要对素材进行合理的压缩。如对声音进行压缩，可以先将其中人耳很难 分辨的频率的声音清除，采用降低音质，用单声道录制声音的办法，这样可以大 大减少文件的体积。采用的图像尽量使用矢量图形，矢量图形不同于点阵图形， 它采用数学表达式的方法描述信息，这样可以大大减少图形的信息量。 第三种，采用信息“流”传输。除了减少文件的体积外，还有一种方法就是 采用“流”的技术，所谓“流”是一种数据传输方式，使用这种方式，信息的接

３１５

３１６

第６章

计算机网络课程素材的制作

收者在没有接到完整的信息之前就可以先处理已接收到的信息。这样一边接收一 边处理的方式，很好地解决了多媒体信息实时传输的问题。

思考与练习 1．多媒体课件中常用的素材有哪几种？ 2．什么是波形声音？试述波形声音采样和数字化的基本原理。 3．什么是 MIDI 音乐？MIDI 音乐有什么优点？ 4．视觉媒体有哪几种?各有什么特点？ 5．图像素材文件有哪些常见的格式？举出几种常见的编辑和制作图像素材 的软件。 6．声音素材文件有哪些常见的格式？举出几种常见的编辑和制作声音素材 的软件。 7．什么是位图图像的屏幕分辨率、图像分辨率和像素分辨率？如何计算位 图图像的数据量？ 8．声音的采集有哪些方法?图形和图像的采集有哪些方法？试列举常用的图 像编辑软件及其编辑功能。 9．视频图像的采集有哪些方法？列举出常用的视频图像编辑软件及其编辑 功能。 10．什么是二维动画？什么是三维动画？ 11．Flash 动画软件有哪些基本特点？用 Flash 制作一个小动画。

第 7 章 网络课件制作工具 多媒体技术和网络技术的发展，为教学注入了新的活力，声音、图像、影视、 动画，使教学内容更加生动活泼。但这些素材本身还不能称为网络课件，它不具 备课件所具有的交互性，也难以完整地表现出课件所应有的教学策略。必须经过 FrontPage、Dreamweaver 等网页制作工具，将这些素材按一定的顺序和结构连接 成为一个整体，才能形成交互性强、操作灵活、视听效果好、具有某种教学策略 的完整的多媒体网络课件。此外，使用 PowerPoint、Word 等软件也可以生成网页， 用这种方法不需要过多的额外学习，就可以制作简单的网络课件用于网络教学。

7.1 课件制作工具——PowerPoint PowerPoint 是一种用于制作电子投影片的工具，它是融文字、图形、图像、 声音及视频图像于一体的多媒体集成软件，被广泛地应用在教学活动中，利用它 制作的课件对于节省教学时间，提高教学效果有着很重要的作用。PowerPoint 的 操作比较简单，并且备有配套模板，能较好地利用关系图、图片、表格、视频、 声音等素材的组合表达教学内容，利用 PowerPoint 所提供的向导和各种模板，可 以在很短的时间内开发出生动美观的多媒体课件，特别适合教师编制适合自己教 学风格的课件和电子讲稿。PowerPoint 中的对象通过设置超级链接，与幻灯片、 网页或其他应用程序相链接，使教学信息组织形式呈现出开放和多样特性，并可 以将 PowerPoint 文件，通过“另存为 Web 页”命令保存为 HTML 文件在网络上 运行。

7.1.1 PowerPoint 概述 PowerPoint 是 Windows 平台下的应用软件，它是 Microsoft Office 系列软件 的重要成员之一，由于有 Windows 的强大支持和 Office 系列软件的相互调用，因 而使 PowerPoint 使用简单、易学、易操作，更重要的是它通过一种叫做“向导”

３１８

第７章

网络课件制作工具

的引导过程，让你在短时间内神奇地完成一个专业水准的投影片的设计。 PowerPoint 是按时间的先后顺序来演示多媒体课件中的每一帧。整个课件由 许多“帧”组成，一帧投影片是由若干个“对象”组成的，图、表、声音、视频 图像和文字均可作为对象。PowerPoint 对每一个对象都可以独立地进行移动、扩 展、压缩和调整等操作，调整投影片中各部分的布局，便可实现课件的编制与修 改。 利用 PowerPoint 加工制作的电子教案和多媒体课件生动有趣，图文并茂，而 且利用自定义动画、自定义放映和共享网络资源等特征，使 PowerPoint 更加适用 于制作中小学多媒体计算机辅助教学课件。

7.1.2 PowerPoint 窗口 PowerPoint 的窗口由标题栏、菜单栏、工具栏、演示文稿窗口和状态栏 5 部 分组成，如图 7－1 所示。 标题栏 菜单栏 工具栏

演示文 稿窗口

状态栏

图 7－1

PowerPoint 工作窗口

1．标题栏 窗口的第一行是标题栏，用来标明打开的应用程序名和建立的幻灯片文 件名。 2．工具栏 PowerPoint 的工具栏可分为常用工具栏和格式工具栏。它由一组代表命令的 图标按钮组成，如图 7－2 所示。

７．１

帮助 动画效果

增大字号

降级

项目符号

升级

显示格式

编号

显示比例

全部展开

更改文字方向

减小字号

新幻灯片

分散对齐

黑白视图

插入图表

右对齐

居中

左对齐

插入表格

表格和边框

插入超链接

文字阴影

倾斜

恢复

格式刷

加粗

下划线

粘贴

字号

撤销

复制

字号

字体

剪切

拼写

打印

电子邮件

保存

打开

新建

图 7－2

课件制作工具——ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ

常用工具栏

格式工具栏

PowerPoint 的工具栏

工具栏包含了编辑幻灯片常用的各种工具按钮，如“新建”、“打开”、“保 存”、“剪切”、“复制”、“粘贴”、“撤销”、“插入超链接”、“新幻灯片”等，把它 们安排在窗口中，是为了方便用户的快速操作。使用时，只需单击工具按钮就可 以实现所需要的操作。格式工具栏和常用工具栏相似，也是由许多工具按钮组成。 它包含了“字体”、 “字号”和“加粗” ，以及文本对齐方式和文本段落格式等格式 工具按钮。 3．菜单栏 PowerPoint 菜单栏位于窗口的第二行，由若干个命令组按顺序排列而成。每 个菜单下又有若干个子菜单，形成了下拉菜单形式的结构。它包含“文件”、 “编 辑”、“视图”、“插入”、“格式”、“工具”、“幻灯片放映”、“窗口”和“帮助”9 个菜单。如图 7－3 所示。

图 7－3

菜单栏

4．演示文稿窗口 演示文稿窗口是 PowerPoint 窗口中间的区域，如图 7－1 所示。这里包含标尺、 制作窗口、滚动条、视图显示方式按钮、上翻、下翻按钮等。用来具体编制幻灯 片的内容，它有普通视图、大纲视图、幻灯片视图、幻灯片浏览视图和幻灯片放 映视图 5 种显示方式切换按钮

。

5．状态栏 状态栏位于窗口的最下边，它是一些信息的提示，提示正在进行编辑的幻灯 片的总张数和目前编辑的是第几张。

３１９

３２０

第７章

网络课件制作工具

7.1.3 幻灯片中插入与编辑对象 通常一幅幻灯片是由文字、声音、图形和图像等构成的，这些媒体的组合， 使得幻灯片能更确切地表现出所要表达的意图。将这些文字、声音、图形和图像 统称为 PowerPoint 对象。这一节介绍如何将对象插入到幻灯片中。 1．插入与编辑文字 (1) 插入文字 首先建立一张幻灯片，然后利用幻灯片中已有的文本框或使用“插入”菜单 中的“文本框”选项，新建立一个文本框，再向文本框中输入文字。 文本框分为横排文本框

和竖排文本框

两种。如果需

要插入的文字竖排，则插入竖排文本框；如果需要插入的文字横排，则插入一个 横排文本框。但不论横排文本框还是竖排文本框，都可以通过“更改文字方向” 按钮进行横、竖文本框的转换。 (2) 文字的编辑 文字编辑包括修改文字，设置文字的行间距，文字的字体，字号，文字的位 置，文字的颜色

以及文字的对齐方式。有关文字的工具按钮大都在图 7－2 中

的格式工具栏上，有关文字的菜单选项在“格式”菜单中。 (3) 文字的修改 首先单击要修改的文字所在的文本框，然后将插入点移动到要修改的文字 处，进行删除、插入或改写修改，如果要删除大段的文字，则需先将要删除的文 字选定，然后再按 Delete 键，或单击“剪切”工具按钮将其删除。 如果对文字所处的位置不满意，那么可以单击文字所在的文本框，然后按住 鼠标的左键拖动文本框，直到将文字移动到满意的位置为止。 (4) 字体、字号、字颜色和字形设置 对文字的字体、字形、字号、字的颜色进行设置时，首先要将文字选定，然 后通过相应的文字工具按钮进行设置，也可以使用“格式”菜单中“字体”选项， 打开“字体”对话框对字体、字号、字形和文字颜色进行设置，如图 7－4 所示。 2．插入图片 在幻灯片中，除了可以插入文字以外，PowerPoint 还提供了丰富的图片功能。 插入图片通过“插入”菜单中“图片”子菜单中的许多选项来实现。选择“插入” 菜单中“图片”子菜单下的“来自文件”选项，出现“插入图片”对话框。在这

７．１

图 7－4

课件制作工具——ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ

“字体”对话框

个对话框中确定图片文件存放的位置和图片文件名，在打开的窗口中，单击“插 入”按钮，图片便被插入到幻灯片中。 3．插入自选图形 通过自选图形中的几何图形、特殊图形和线条，可以画出形状各异的图形和 满足教学需要的复杂图形，如流程图和简图等。 (1) 自选图形工具 选择“图片”子菜单中的“自选图形”选项后，出现一个如图 7－5 所示的“自 选图形”工具栏，在工具栏中依次是：线条、 接线符、基本形状、前头总汇、流程图、星 与旗帜、标注和动作按钮工具，用鼠标单击 其中一个按钮，便会打开相应的一组工具 选项。

图 7－5

“自选图形”工具栏

(2) 自选图形的画法 例如，绘制一个线条：用鼠标先单击线条工具按钮

，再按住鼠标左键拖动，

便画出一条直线，如果先按住 Shift 键不放，再拖动鼠标，则画出一条水平或垂直 的线段。绘制一个三角图形：先单击三角形图形工具按钮

，然后拖动鼠标，

便画出一个三角形。其他图形工具的使用也都类似。 (3) 自选图形的调整 自选图形从形式上分为线形和闭合图形两大类。鼠标右键单击自选图形，在 出现的快捷菜单中选择“设置自选图形格式”选项，打开“设置图片格式”对话 框，如图 7－6 所示，在此对话框中可以对自选图形的颜色、线条、位置等属性进 行修改和设置。 对于线形类图形，可以设置线宽、线形和颜色等属性；对于闭合类图形，可 以设置边线宽度、边线颜色、边线形状、填充颜色、填充效果和添加文字等。

３２１

３２２

第７章

网络课件制作工具

图 7－6

“图形”格式对话框

使用旋转工具可以对自选图形进行旋转，当多个自选图形发生重叠时，还可 以使用图形工具栏上“绘图”按钮中的“层次叠放”工具改变图形之间的叠放次 序。 (4) 自选图形的组合 当绘制的多个图形和线条共同组成一个复杂图形时，为了保持它们的一致 性，应该将其组合在一起，使这些图形的相对位置固定住。 组合的方法是：先单击绘图工具栏上的选择工具按钮 ，然后在幻灯片上拖 动鼠标画出一个大虚线框，将要组合的所有图形都画入虚线框中，这时要组合的 图形都已被选中。再选择绘图工具栏上“绘图”按钮下的“组合”命令，组合完 毕。如果要对组合后图形中的某一个图形进行修改时，必须先用绘图工具栏上“绘 图”按钮下的“取消组合”命令，先取消组合，然后才能进行个别修改。 4．插入声音和电影 在幻灯片中不但可以插入文字、自选图形和图像等对象，还可以插入声音和 电影等多媒体信息。通过在幻灯片中插入声音和电影，可以使幻灯片所表达的教 学信息具有真实感，使呈现的教学内容多样化。 在幻灯片中插入声音和电影的操作步骤如下： (1) 选中一幅幻灯片，并使幻灯片处于编辑方式，或在大纲视图下，双击需 要插入声音或视频的幻灯片，将该幻灯片选中。 (2) 在“插入”菜单中选择“影片和声音”选项，在出现的子菜单中选择合 适的声音或视频源，如图 7－7 所示。从中选出适合课件需要的声音或视频文件，

７．１

课件制作工具——ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ

然后单击“确定”按钮即可。

图 7－7

插入影片和声音子菜单

例如，在幻灯片中插入一段影片，选中一幅幻灯片后，选择“影片和声音” 子菜单中的“文件中的影片”选项，出现“插入影片”对话框。确定视频文件所 在的路径和文件名，然后单击“确定”按钮，一个影片便被插入幻灯片中。 对于插入的影片，可以对它在幻灯片中的位置、大小和放置层次进行调整， 调整的方法与图片对象的调整方法相同。当需要放映影片时，可以双击幻灯片中 的影片对象进行放映，也可以在“幻灯片放映”菜单中选择“自定义动画”选项， 打开此对话框，进行放映设置。 在幻灯片中插入声音方法与插入影片相同，插入声音之后在幻灯片中看到的 是一个喇叭图标，放映时需要双击喇叭，声音便开始播放，但随着幻灯片的切换， 本张幻灯片中插入的声音也随之结束播放。 如果让声音伴随幻灯片的整个放映过程，需要在“幻灯片放映”菜单下的“自 定义动画”子菜单中选定多媒体对象，在“播放设置”选项卡中将“停止播放” 设置为在若干张幻灯片之后 停止，这样声音便可以伴随整个幻灯片的放映 过程。

7.1.4 幻灯片的创建与编辑 当 PowerPoint 启动后，利用幻灯片的编辑，可以创建或修改一组幻灯片。 1．插入新幻灯片 首先确定新幻灯片要插入的位置，即选定要插入位置的前一张幻灯片，然后 选择“插入”菜单中的“新幻灯片”选项，选取样式，再单击“确定”按钮，一 张新幻灯片便插入在选定的幻灯片之后。这种插入操作，除了在幻灯片放映方式 中不能进行外，其他方式都可以进行。 2．插入幻灯片副本和幻灯片复制 (1) 插入幻灯片副本

３２３

３２４

第７章

网络课件制作工具

插入幻灯片副本实际上也是一种幻灯片复制。插入幻灯片副本是通过先选定 一张或多张幻灯片，然后选择“插入”菜单中的“幻灯片副本”选项，在选定的 最后一张幻灯片的后边插入已选定的幻灯片的复制品。 (2) 幻灯片复制 幻灯片的复制方法有多种，常用的方法是先进入浏览视图，选定要复制的幻 灯片，再选择“编辑”菜单中的“复制”选项，或单击工具栏上的复制按钮

，

然后确定复制幻灯片放置的位置，再选择“编辑”菜单中的“粘贴”选项，或单 击工具栏上的粘贴按钮

，幻灯片复制完毕。

(3) 幻灯片位置的调整 首先进入幻灯片浏览视图方式，选定要移动的幻灯片，按住鼠标拖动到要移 到的位置放开鼠标，移动完毕。使用这种方法移动幻灯片，简单明了。 先将要移动的幻灯片剪切掉，然后定位，再进行粘贴，也能实现移动。 (4) 删除幻灯片 要删除一张幻灯片，应先进入浏览视图窗口，在窗口中选定要删除的幻灯片 后，按键盘上的 Delete 键或单击工具栏上的“剪切”按钮

，这张幻灯片被删

除掉。如果是不小心误删除，还可以使用工具栏上的“撤销”按钮

，将刚做

过的操作撤销，恢复被误删除的幻灯片。

7.1.5 动画与超级链接 1．动画 在 PowerPoint 中，动画效果可以使幻灯片中插入的文字、图片和其他对象以 不同的方式不同时出现，从而使幻灯片产生动画效果，提高幻灯片的感染力和表 现力。设置动画效果的操作步骤如下： (1) 选定一张幻灯片，并使其处于幻灯片视图中。选择“幻灯片放映”菜单 中的“自定义动画”选项，出现如图 7－8 所示的“自定义动画”对话框。对话框 中包括动画顺序、时间、效果、图表效果、播放设置等选项。 (2) 在时间选项卡中列出了这张幻灯片中所有无动画效果的对象，选定一个 要设置动画的对象，用鼠标点击选择“启动动画”下的“单击鼠标时”选项，于 是这个对象便跳入“动画顺序”框中，如图 7－8 所示。 (3) 选择“效果”选项卡，如图 7－9 所示。单击下拉三角按钮打开“动画和 声音”下拉列表框，其中列出了多种动画方式和可以配合的声音。从中选择一种 对象出现时的动画效果，并配上一种声音，在以后放映时这个对象便按所设置的 动画效果和所配的声音进行放映。

７．１

图 7－8

课件制作工具——ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ

将无动画对象设置为动画对象

图 7－9 “效果”选项卡

(4) 以上的操作是对第一个对象设置动画和声音，其他对象的动画和声音效 果设置与第一个对象设置方法相同。先在“时间”选项卡中选定设置播放动画的 对象，然后选择“效果”选项卡设置动画和声音效果，直到设置完成。 (5) 已经设置好动画的对象都将列在“动画顺序”框中，如图 7－8 中“动画 顺序”框。对于其中的对象，可以改变它们的出现顺序，如果需要一个对象最先 出现，在“动画顺序”框中将其选定，用鼠标单击

按钮，将选定的对象升到第

一位。如果某一个对象要最后出现，也用同样的方法，只是选定后单击 使选定的对象后退，直到退至最后为止。

按钮，

３２５

３２６

第７章

网络课件制作工具

根据需要设置各个选项后，单击“确定”按钮。这样设定的幻灯片，各个部 分都可以动起来。设置完成后，单击图 7－9 中的“预览”按钮，便可以看到设置 后的动画效果，如果不满意还可以进行重新设置。当回到幻灯片视图方式时，也 可以通过“幻灯片放映”菜单中的“动画预览”选项实现动画效果的播放。 2．对象的超级链接 在 PowerPoint 中，所有的对象都可以设置超级链接。在超级链接前应该先选 定文本、图片等对象，单击“幻灯片放映”菜单中的“动作设置”选项，打开“动 作设置”对话框，如图 7－10 所示。超级链接有两种方式：一种是通过单击链接的 对象实现链接，另一种是将鼠标指针移到链接的对象上实现链接。链接设置只能 在这两种方式中选取其中一种。

图 7－10

“动作设置”对话框

(1) “单击鼠标”选项卡 选择“幻灯片放映”菜单中的“动作设置”选项，打开“单击鼠标”选项卡， 选择“单击鼠标时的动作”为“超级链接到”选项，单击下拉三角按钮，这时打 开一个下拉列表框，其中列出了多种链接方式。如果要链接到某一张幻灯片，则 单击其中的“幻灯片…”选项，打开一个“超级链接到幻灯片”列表框，列有全 部幻灯片，如图 7－11 所示。从中选定一个幻灯片，单击“确定”按钮结束链接设 置。 (2)“鼠标移过”选项卡

７．１

图 7－11

课件制作工具——ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ

“超级链接到”列表框

这种链接方法与第一种链接方法相似，只是当鼠标滑过对象时，发生超级链 接。 链接不仅可以实现某一对象与另一张幻灯片之间的链接，还可以实现两个演 示文稿之间的链接，以及与某一 Internet 网址的链接。利用“插入”菜单中的“超 级链接”选项也能实现上述功能。在放映幻灯片时，当光标移到设有超级链接的 对象上时，光标将变成手的形状，此时单击鼠标键或将鼠标移到链接的对象上， 就可自动跳转到所链接的幻灯片中。 PowerPoint 中对象的链接，也可以用“插入”菜单中选择“超级链接”选项 实现。链接时先选择要链接的对象，在出现的“插入超级链接”对话框中，根据 需要在相应的对话框中添入链接的路径和位置即可。 3．动作按钮 还可以通过设置动作按钮实现超级链接。 首先选定幻灯片，选择“幻灯片放映”菜单中“动作按钮”选项，在打开的 一组按钮选项中选择一个按钮后，自动打开“动作设置”对话框，进行链接设置， 确定后，按钮被插在幻灯片中。当幻灯片放映时，用鼠标单击按钮，便实现链接， 跳转到被链接的幻灯片上。

7.1.6 保存为网页文件和浏览 当演示文稿制作完成后，可以将它保存为 HTML 格式文件，以便在网络上运 行。具体操作步骤如下： 选择“文件”菜单中的“另存为 Web 页”选项，在出现的对话框中选择文件 类型为“Web 页”，可以根据提示一步步完成网页的生成工作。 实际上，保存后生成的文件为一个网页文件和一个与源文件同名的文件夹， 在文件夹中包含了这个网页中使用的各种素材。 现在网页已经制作完成了，还需要启动浏览器对它进行初步的测试，如查看

３２７

３２８

第７章

网络课件制作工具

超级链接是否工作正常等。打开网页所在的位置，单击与源文件同名的网页文件， 启动 IE 浏览器，出现如图 7－12 所示的网页，页面上左侧是网页的目录，右侧是 网页的具体内容，单击左侧的链接目录，右侧窗口便会出现对应的页面。

图 7－12

浏览所生成的网页

7.2 网页制作工具——FrontPage FrontPage 是 Microsoft 公司推出的网页制作与站点管理工具，作为 Microsoft Office 的一个成员，它的界面具有与其他 Office 应用程序相同的样式和规范。 FrontPage 中的大多数命令和工具栏图标与 Word、PowerPoint 基本相近，在菜单 结构、图标分配、整体外观、对话框、键盘快捷键和拖放操作等功能上也十分相 似。实际上 FrontPage 并不是一个独立的程序，而是一个程序组，使用它可以设 计、创建、保存并发布网页。与其他 Web 页面制作工具相比它具有以下特点。 (1) 强大的编辑功能 FrontPage 具有强大的图形化网页编辑功能，通过“所见即所得”的方式使网 页的编辑变得非常简单，特别是在制作一些复杂的大型网页时，使用它显得非常 方便，提高了网页制作的工作效率。 (2) 强大的管理功能

７．２

网页制作工具——ＦｒｏｎｔＰａｇｅ

FrontPage 不仅在编辑网页方面的功能非常强大，也有非常强大的 Web 站点 管理功能。FrontPage 不仅可以新建一个 Web 站点，还可以导入、复制、删除、 发布一个 Web 站点。另外，FrontPage 还具有对各种 Web 站点内部管理的功能， 例如，文件夹管理功能、报表管理功能、超链接管理功能、导航管理功能和任务 管理功能。 (3) Web 数据库发布功能 FrontPage 2000 还增加了 Web 数据库的发布功能。使用 FrontPage 2000 可以 非常方便地建立一个 ASP(Active Service Page)文件，通过该文件可以实现一些简 单的 Web 数据库发布功能。

7.2.1 FrontPage 2000 的界面 FrontPage 2000 是 Windows 环境下的网页制作工具，使用它离不开窗口。窗 口是可以在屏幕上打开和关闭的矩形区域。窗口可以缩成一个图标，也可以放大 到整个屏幕。FrontPage 窗口主要有标题栏、菜单栏、工具栏、视图栏、文件夹列 表框、工作区、状态栏等，如图 7－13 所示。 标题栏 菜单栏 工具栏 关闭当前网页 插入点光标 文件夹 列表框

工作区

视图栏

网页查看 方式 状态栏

图 7－13

FrontPage 2000 的窗口

当使用管理功能时，工作区窗口会相应地显示各种任务下的文件或站点信息。 1．标题栏 标题栏位于窗口的顶部，如图 7－14 所示，这里显示正在窗口中编辑的网页 文件名。当该窗口是当前工作窗口(也称活动窗口)时，标题栏处于激活状态，一

３２９

３３０

第７章

网络课件制作工具

般呈现蓝色，否则变为灰色。当屏幕上打开多个窗口时，要使某一非当前工作窗 口成为当前工作窗口，可直接单击其标题栏，标题栏会变为激活状态下的颜色， 相应的窗口便出现在屏幕的最上层，成为工作窗口。

图 7－14

标题栏

在标题栏单击鼠标右键可弹出一个可以控制窗口的菜单，用户可以移动窗 口、改变其大小，并可以关闭窗口。 2．菜单栏 标题栏下面是菜单栏，如图 7－15 所示，菜单栏主要由“文件(F)”、 “编辑(E)” 、 “查看(V)”、“插入(I)”、“格式(O)”、“工具(T)”、“表格(A)”、“框架(R)”、“窗口 (W)”和“帮助(H)”菜单条构成。FrontPage 的所有功能都可通过选择菜单栏上的 菜单选项实现。

图 7－15 菜单栏

弹出菜单的方法是将鼠标移至相应的选项上，单击鼠标左键，也可以通过组 合键 Alt+对应选项括弧内的字母。 3．工具栏 工具栏由常用工具栏和格式工具栏组成，工具栏是由一组代表常用命令的图 标组成，如图 7－16 所示。可以用鼠标直接单击工具栏上的按钮来执行相应的命令， 所以其中的图标也称为常用命令的快捷图标。利用这些图标，可以方便、快捷地 选择执行 FrontPage 的常用命令和功能。 提供帮助

项目符号

减少缩进

增加缩进

文字颜色

显示 隐/藏

编号

突出显示颜色

停止

右对齐

居中

左对齐

刷新

超链接

插入图片

下划线

倾斜

加粗

字号

字体

样式

工具栏

插入表格

插入组件

恢复

撤销

格式刷

粘贴

复制

剪切

浏览

拼写检查

打印

文件夹列表

发布站点

保存文件

打开

新建网页

图 7－16

７．２

网页制作工具——ＦｒｏｎｔＰａｇｅ

常用工具栏里包括与文档有关的按钮：新建、打开、保存、打印；与编辑有 关的按钮：复制、剪切、粘贴、格式刷、撤销、恢复；打开或关闭其他工具栏的 按钮：绘图、表格按钮。 格式工具栏主要用于对字符的处理，提供的是设置文本格式的快捷图标。包 括选择字形、字体、字号、粗体、斜体、加下划线、对齐方式、项目符号、减少 行距、增加行距等。 4．视图栏 FrontPage 共有 6 种视图。利用这 6 种视图可以编辑网页，管理站点文件和文 件夹，生成报表，管理站点的导航图，编辑站点中网页间的链接以及实现任务管 理。 (1) 网页视图 在网页视图下，可以实现网页的编辑、修改功能。当新建一个网页或单击视 图栏中的“网页”图标，可以打开网页视图。网页视图分为 3 种显示模式，分别 是普通模式、HTML 模式和预览模式。 (2) 文件夹视图 在文件夹视图下，可以实现对站点中的文件夹和各种文件的管理：删除、复 制、移动或新建文件及文件夹。在视图栏中单击“文件夹”图标，可以打开文件 夹视图。单击工具栏上的“文件夹列表”按钮也可以打开和关闭文件夹视图。 (3) 报表视图 在报表视图中，可以查看站点的各种情况。在视图栏中单击“报表”图标， 可打开报表视图。 (4) 导航视图 导航视图用于管理站点中各网页的层次关系。网页的层次关系将直接影响到 网页中导航条的链接关系。单击视图栏中的“导航”图标可切换到导航视图。 (5) 超链接视图 超链接视图用于管理站点中网页的超链接。网页的超链接包括网页中导航条 的超链接、网页中文字与图的超链接，以及网页使用到的各种资源文件的超链接。 单击视图栏中的“超链接”图标可切换到超链接视图。 (6) 任务视图 任务视图可以实现站点任务的管理。站点任务是指站点管理人员维护站点的 任务，包括网页的更新、站点的检查等。单击视图栏中的“任务”图标可切换到 任务视图。 在制作网络课程中，应充分利用 FrontPage 的各种视图形式，更加有效地编 辑网页或对站点进行管理。

３３１

３３２

第７章

网络课件制作工具

5．工作区 FrontPage 2000 启动后，用户可以见到占窗口大部分面积的空白区，这是 FrontPage 的工作区。工作区是用户使用得最多的窗口，用户可以在这里输入文本， 或加入表格、图形，按自己的需要进行灵活的编辑工作。一条闪烁的小竖线表示 插入点，插入点指示将要加入的内容(文字、表格、图形等)所在的位置，用户自 己可以用鼠标来确定插入点的当前位置。在编辑网页时，有 3 种显示方式，即普 通、HTML 和预览方式，通过窗口底部的网页查看方式来切换。普通显示方式是 最常用的显示方式，此方式下“所见即所得” ，一般在此方式下编辑网页。HTML 显示方式在需要直接编辑或查看网页文件的 HTML 代码时使用，如果直接对 HTML 代码进行编辑，这种方式会更方便、直观。预览显示方式在需要预先观察 网页的显示效果时使用。应注意，同一网页在不同的显示方式下显示的内容有所 不同。 6．状态栏 状态栏位于窗口的最下端， 如图 7－17 所示， 主要用来显示在某一速率(如 28.8) 下网页传输的时间等信息。如果鼠标指针停在有链接的对象上时，状态栏上会显 示出链接的位置提示。

图 7－17

状态栏

7.2.2 站点建立与打开 在使用网页构建网络课程中，一张网页上不可能表达太多的内容。因此，除 了简单的网络课件以外，构建网络课程需要成百上千相互关联的网页文件。此外， 每一网页通常是由几种文件组成，所以要创建和维护文件的数量十分惊人，如何 对这些网页进行管理和维护是一项非常艰巨的工作。如果将这些网页组织成站点， 用程序统一管理，这将极大地方便网络课程的维护管理工作。从物理上看，站点 是一个位于本地硬盘、文件服务器或 Web 服务器上的文件夹，在其中包含着构成 网络课程的各种素材和数据。 1．新建站点 新建站点的操作步骤如下： (1) 从“文件”菜单中选择“新建”选项，在其子菜单中选择“站点”选项， 打开“新建”对话框中的“站点”选项卡，如图 7－18 所示。

７．２

网页制作工具——ＦｒｏｎｔＰａｇｅ

(2) 在“指定新站点的位置”下拉列表框中，输入新站点所在的盘符及新站 点文件夹的名字。例如，新站点设在 e 盘，站点文件夹名为 text，则写为 e:\text。 (3) 在“站点”选项卡中，根据需要选择建立站点的模板或向导。 (4) 选择“只有一个网页的站点”后，单击“确定”按钮，用该模板创建的 站点内除了几个基本目录外，如图 7－19 所示，还有一个空白的网页 index.htm， 即网站的主页。 (5) 根据需要编辑网页或修改站点。

图 7－18

图 7－19

新建站点选项

用模板生成的站点文件夹和主页

３３３

３３４

第７章

网络课件制作工具

2．打开站点 在 FrontPage“文件”菜单中选择“打开”选项，在出现的“打开”对话框中， 选择站点名，该站点是以文件夹的形式被打开。站点打开后，如果没有出现文件 夹列表框，可以单击常用工具栏上的“文件夹列表”按钮打开。在文件夹列表框 中，双击网页文件便可打开该网页，“网页”视图中将显示该网页的内容。

7.2.3 网页的建立 在 FrontPage 中既可以在站点中创建新网页， 也可以创建独立的 HTML 网页。 决定两者的前提是某一站点是否打开。 (1) 从“文件”菜单中选择“新建”选项，在子菜单中选择“网页”选项， 打开如图 7－20 所示的“新建”对话框。

图 7－20 “新建”对话框

(2) 选择“常规”选项卡，其中有各类模板，用来帮助创建不同种类的网页， 例如，普通网页、带有特定布局的网页等。单击想使用的模板选项卡，然后单击 模板，该模板的缩略图或来自该向导的输出将显示在“预览”区域。如果要创建 新的空白网页，可单击“常规”选项卡中的“普通网页”图标，并单击“确定” 按钮。根据需要，编辑网页。

7.2.4 网页中对象的插入与编辑 网页是由文字、声音和图像等组成，这些媒体的合理选择，将会丰富教学内 容的呈现形式。

７．２

网页制作工具——ＦｒｏｎｔＰａｇｅ

1．插入与编辑文字 在网页中添加文本，是一项非常简单的工作。只需创建一个新网页，然后开 始输入文本。当然，也可以从其他程序中粘贴文本或从其他程序中导入文本。 文字的行间距，文字的字体，字号，文字的效果，文字的颜色以及文字的对 齐方式，可以通过文字工具按钮和格式菜单来实现。文字的工具按钮在图 7－16 中的格式工具栏上。文字的菜单选项在“格式”菜单中的“字体”子菜单中。 对文字的字体、字形、字号、字的颜色进行设置，首先要将文字选定，然后 选择相应的文字工具按钮进行设置，也可以使用“格式”菜单中“字体”选项， 在“字体”选项卡中对字体、字号、字形和文字颜色进行设置，文字之间的距离 在“字符间距”选项卡中设置，如图 7－21 所示。

图 7－21

“字体”对话框

2．插入与编辑图片 在网页中，除了可以插入文字外，还可以插入图片或剪贴画。可以添加的图 片文件格式有 GIF、JPEG、BMP、TIFF 等，对插入到网页中的 BMP 和 TIFF 格 式的图像文件，FrontPage 会将其自动转换成 GIF 或 JPEG 格式的图像文件。其中 GIF 和 JPEG 压缩格式的图片是 Web 页经常使用的文件格式，GIF 格式的图片只 能保存 256 种颜色，如果含有 256 种以上颜色的实景照片常用 JPEG 格式。 (1) 网页中插入图片的方法 网页中插入图片的操作步骤如下： ① 在“网页”视图模式下，将插入点放置到要插入图片的位置。 ② 单击常用工具栏中的“插入文件中的图片”按钮，或从“插入”菜单中“图

３３５

３３６

第７章

网络课件制作工具

片”子菜单下选择“来自文件”选项，打开“图片”对话框，如图 7－22 所示。

图 7－22

“图片”对话框

③ 在“图片”对话框中，单击“从计算机上选择一个文件”按钮

，在出

现的“选择文件”对话框中，选择要插入的图片文件，如图 7－23 所示。

图 7－23

“选择文件”对话框

如果要插入剪贴画，可从“插入”菜单中“图片”子菜单下选择“剪贴画” 选项，或者在图 7－22 中单击“剪贴画”按钮。 (2) 网页中图片的修饰 对网页中插入的图片，可以通过图片工具进行修饰。单击“查看”\“工具栏”、 “图片”选项打开图片工具栏，如图 7－24 所示。

还原

突出显示热点

圆形热点

多边形热点

长方形热点

选定

重新取样

凹凸效果

冲蚀

图片工具栏

黑白模式

设置透明的颜色

剪裁

减低亮度

增加亮度

减低对比度

增加对比度

垂直翻转

水平翻转

向右旋转

向左旋转

下移一层

上移一层

绝对定位

自动缩略图

文本

插入文件中的图片

图 7－24

７．２

网页制作工具——ＦｒｏｎｔＰａｇｅ

插入文件中的图片：在网页的当前位置插入一幅外部文件中的图像。 文本：在 GIF 格式图像中加入文本，并可以将这个文本作链接。对于其他 格式的图像，FrontPage 会自动将其转换为 GIF 格式。 自动缩略图：用于将选中的图像生成一个小的缩略图，并在缩略图中建立 一个超链接链接到该图像文件。 绝对定位：用于设置图像在当前层中的绝对位置。设置后的图像类似于放 在图层上一样，可以放在网页中的任何位置。 上移一层：将图像上移一层。 下移一层：将图像下移一层。 向左旋转：将图像向左旋转 90°。 向右旋转：将图像向右旋转 90°。 水平翻转：将图像沿垂直线对称翻转。 垂直翻转：将图像沿水平线对称翻转。 增加对比度：增加图像的对比度，亮色更亮，暗色更暗。 减低对比度：减少图像的对比度，亮色变暗，暗色变亮。 增加亮度：增加图像的明亮程度，暗色变亮。 减低亮度：减低图像的明亮程度，亮色变暗。 剪裁：对图像进行剪裁。单击此工具后，用鼠标调整要剪裁图像的范围， 再单击剪裁工具，图像裁剪完毕。 设置透明的颜色：将图像中单击处的某种颜色变成透明色。 黑白模式：将彩色图像转换为黑白图像。 冲蚀：将图像的颜色进行淡化。 凹凸效果：将图像边界凹凸化，变为三维图像。 重新取样：将图像转换为所需要的大小。 选定：用于选择图像。 长方形热点：在图像中定义长方形热点，并在长方形热点上建立超级链接。 圆形热点：用于在图像中定义圆形热点，并在圆形热点上建立超链接。 多边形热点：在图像中定义任意多边形热点，并在多边形热点上建立超 链接。 突出显示热点：在图像中突出显示热点。 还原：取消各种编辑操作。 (3) 图片属性的设置 通常，在网页中插入了图片后，除了需要对图片修饰外，还需要对图片属性 进行设置。若要打开“图片属性”对话框，可在“网页”视图编辑窗口中执行下

３３７

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第７章

网络课件制作工具

列操作之一： 单击图片，选择“格式”菜单中的“属性”选项。 在图片上单击鼠标右键，选择快捷菜单中的“图片属性”选项。 “图片属性”对话框中的 3 个选项卡分别如图 7－25 所示，分别用来对图片 的常规、视频和外观进行设置。

图 7－25 “图片属性”对话框中的“常规”和“外观”选项卡

3．插入声音、视频图像 在网页中不但可以插入文字、自选图形和图像等对象，还可以插入声音、视 频等多媒体信息。通过在网页中插入声音、视频电影，可以使网页所表达的教学 信息具有真实感，使呈现的教学内容多样化。

７．２

网页制作工具——ＦｒｏｎｔＰａｇｅ

(1) 视频文件的插入 在网页中选择一插入点。在“插入”菜单中选择“图片”选项，在出现的子 菜单中选择“视频”选项，如图 7－26 所示。从中选出适合课件需要的视频文件， 然后按“确定”按钮即可。

图 7－26

插入影片和声音

(2) 视频属性的设置 通常，在网页中插入了视频电影后，还需要对视频属性进行设置。单击视频 电影，选择“格式”菜单中的“属性”选项，在“视频”选项卡中设置视频电影 的属性，如图 7－27 所示。视频电影的属性包括电影的播放条件及播放次数等，单 击“浏览”按钮也能更换选用的视频文件。

图 7－27 “视频”属性设置

(3) 声音文件的插入 FrontPage 的声音是以背景音乐的形式播出的，利用“网页属性”对话框中的 “常规”选项卡，导入声音文件，并对其进行设置。其操作步骤如下：

３３９

３４０

第７章

网络课件制作工具

打开网页，在“文件”菜单中选择“属性”选项或鼠标右键单击该页面窗口 中的任何部位，并在弹出的快捷菜单中选择“网页属性”选项，打开“网页属性” 对话框如图 7－28 所示。 “网页属性”对话框有 6 个选项卡，其中“常规”选项卡 可以设置背景音乐，在“位置”文本框中输入音乐文件的名字，它可以是一个本 地文件或者是一个 URL。单击“浏览”按钮，可以浏览本地文件系统或者当前站 点中的文件。网页保存后，当浏览器打开该网页时，将播放背景音乐。

图 7－28

常规属性设置

4．插入插件 在 FrontPage 中，如果需要插入 Flash 动画等素材，需要首先确定插入点，在 FrontPage“插入”菜单的“高级”子菜单中选择“插件”选项，如图 7－29 所示。 屏幕上将出现如图 7－30 所示的标记，标明插件在网页中的位置和大小，同时出现 “插件属性”对话框，如图 7－31 所示。在“数据源”文本框右端单击“浏览”按 钮选择对应的动画文件名，Flash 动画素材即被插入到网页中，通过浏览方式，可 以看到被插入到网页中的 Flash 动画。此外，利用此方法，也可以插入声音、视 频等素材。

图 7－29

插件选项

图 7－30

插件标记

７．２

图 7－31

网页制作工具——ＦｒｏｎｔＰａｇｅ

插件属性对话框

5．插入表格 表格是日常生活中常用的一种描述数据的方法。无论是财务报表、成绩表还 是各种申请表，常常以表格的形式呈现。在表格中主题与对应的说明都被分门别 类地组织起来，从而能够简洁和有针对性地说明问题。表格最大的特点是能有效 地组织数据，即使数据量很大，也可以做到一目了然。在 Web 网页中表格有两种 作用，它们不但能像图表和电子表格一样显示各种信息，还能准确地控制页面中 各种对象的位置。 很多网页表面看上去并不像表格，实际却是用表格组织的。通常情况下，在 FrontPage 中制作的网页，在用户浏览器中往往会出现对象错位现象，而如果用表 格来组织这些对象，便不会发生这种情况。 表格由横向的行，纵向的列和单元格(即存放信息的最基本的单位)组成。在 单元格里可以填写文字、数字和图形等信息。表格中的每一个单元格都有自己的 属性，整个表格还有整个表格的属性。 (1) 建立表格 建立表格有两种方式，一种是自己绘制，另一种是直接插入。在此仅介绍插 入表格的方法。具体操作步骤如下： 先将光标移至需要插入表格的位置，插入表格。 方法 1：选择菜单中“表格”\“插入”\“表格”选项，屏幕上出现图 7－32 所示的“插入表格”对话框，输入表格的行数与列数。 方法 2：用鼠标单击工具栏的

按钮，出现如图 7－33 所示的表格，按下鼠

标左键，然后向右下方拖动鼠标，就可插入符合行、列数要求的表格，图 7－33

３４１

３４２

第７章

网络课件制作工具

中黑色的表格就是拖动后出现的。

图 7－32

图 7－33

插入表格对话框

用鼠标拖动画表

方法 3：将文字转换成表格。例如，要将下面的文字转换成表格，各个项目 之间要用半角逗号分隔。 序号，姓名，语文，数学，英语 1，王平，90，84，92 2，李光，92，83，89 3，吴伟，89，94，88 将文字转换成表格的操作步骤如下： ① 用鼠标选定文本部分，被选定的文本将反白显示。 ② 用鼠标单击菜单栏上的“表格”菜单中的“转换”选项，再单击“转换” 子菜单中的“文本到表格”选项，这时出现“将文本转换为表格”对话框，如图 7－34所示。 ③ 在对话框中，选择“文本分隔符”为“逗号” ，单击“确定”按钮，即可 实现文本到表格的转换，转换后生成的表格如图7－35所示。

图 7－34 “文本转换为表格”对话框

序 号

姓

名

语文

数学

英语

1

王

平

90

84

92

2

李

光

92

83

89

3

吴

伟

89

94

88

图 7－35

转换后生成的表格

７．２

网页制作工具——ＦｒｏｎｔＰａｇｅ

(2) 填入信息 表格中可以填入各种需要的文字、数字和图片等信息，如上表中的人名、成 绩等。首先将光标定位在单元格中，也可以用“↑”、“↓”、“←” 、“→”键。在 表格中输入和编辑文字的方法与一般的文字输入及编辑操作相同，引入图片的方 法也与前面介绍的图片引入方法相同。 (3) 编辑表格 直接插入的表格往往不能满足需要，有时还要对表格 进行修改，表格菜单如图 7－36 所示。 下面是“表格”菜单中一些常用的表格选项。 ① 手绘表格：用人工的方法绘制表格。 ② 插入：插入一行、一列或一个单元格。 ③ 删除单元格：将一个或多个单元格删除。 ④ 选定：选定一行、一列、一个单元格或整个表格。 ⑤ 合并单元格：将两个或多个单元表格合成一个单 元格。

图 7－36

表格菜单

⑥ 拆分单元格：将一个单元格拆分成几个单元格。 ⑦ 平均分配行高：将表格各行的高度统一。 ⑧ 平均分配列宽：将表格各列的宽度统一。 ⑨ 最适当的大小：按表格内容自动调整表格的宽度。 ⑩ 转换：包括将文字转换成表格和将表格转换成文字。根据所选中内容的 不同，它能将选定的文字转换成表格，或将选定的表格转换成带分隔字符分隔的 文字。值得注意的是：转换成表格时文字必须包含分隔字符，例如，用制表符或 逗号分隔表格的各列。 属性：用来设置单元格属性、表格属性和标题属性。 (4) 表格属性 通过表格的属性，可以设置表格的宽和高、表格的背景色、背景图片、表格 的边线颜色及边线的有无等。对单元格属性有：单元格的宽、高，边线颜色、单 元格的背景色和背景图片等。对标题的属性有：标题是位于表格顶部还是位于表 格底部。 设置表格属性，先将光标放置在表格中，选择“表格”菜单中的“属性”子 菜单，子菜单中分为表格属性、单元格属性和标题属性 3 类，如图 7－37 所示。 很多网页本身是由一个大的表格组成，用表格来对网页中的对象定位，当表 格的边框粗细设置为 0 时，表格边框在网页中是不可见的，正是由于这个原因看 不出在网页中存在着表格。

３４３

３４４

第７章

网络课件制作工具

图 7－37

表格属性与单元格属性

7.3 FrontPage 的超级链接 每当单击网页中带有下划线的文本或图片而跳转到另一网页时，所利用的就 是超级链接。超级链接是 Web 网页的精华所在，没有超级链接，就没有网页间的 导航。没有超级链接，就不得不通过输入想要访问的网页的 URL 来实现网页的访 问，由于大多数 URL 存在拼写长和难以记忆的特点，许多网页会因无法输入正确 的 URL 而无法访问，或者会因输入 URL 地址失误而迷航。

7.3.1 超级链接的对象 超级链接是指网页中的一些特殊区域，例如，文本、图片、热区或书签。当 访问者单击该区域时，浏览器将打开与该地址相关联的网页。 1．文本 文本超级链接是指在一段文本上定义的超链接，当单击文本超链接时，会自 动转移到超链接所指向的目标文件上。 2．图片 图片超级链接则是在图片上建立的超级链接，其作用与文本超链接相同。 3．热点 在图片上用长方形、圆形和多边形热点工具，在图像中定义热点，并在热点 上定义超级链接。热点提供了一种根据单击图片的不同部位，而跳到不同网页的 途径。

７．３

ＦｒｏｎｔＰａｇｅ 的超级链接

4．书签 书签与超级链接是同一概念的两种不同表现形式。超级链接是用来链接不同 网页或文件的链接形式，书签则能够实现在网页内跳转，指向同一个文件或其他 文件中的某一位置。书签主要起定位的作用，超级链接则起导航作用。书签与超 级链接在用法上也稍有不同，书签在使用之前必须首先对其进行定义，链接所使 用的书签名与定义的书签名必须相同。 在 FrontPage 中作超级链接，既可以链接到其他站点、本地站点的一个网页、 某一个文件、电子信箱地址、空白网页，也可以链接到本网页的一个书签上。在 建立一个超级链接时，必须指定被链接目标的 URL。当链接到本地站点上其他文 件或链接到与当前网页文件所在目录同级目录下的网页文件时，其 URL 可以设置 为相对路径。另外也可以设置为绝对路径，直接链接到外地站点。

7.3.2 文本或图片的超级链接 文本或图片创建超级链接的操作步骤如下： (1) 选定文本或图片。 (2) 在“插入”菜单中选择“超链接”选项，或单击工具栏中的“插入超级 链接”按钮

。打开“创建超链接”对话框，如图 7－38 所示。

图 7－38 “创建超链接”对话框

(3) 选择“链接到”工具栏中的

4 种链接形式之一：即用

Web 浏览器选择网页或文件(利用 Web 浏览器选择网页或文件的 URL)；指向计算 机文档中的超级链接(选定指向本地计算机上的一个图片、声音、视频、网页或其

３４５

３４６

第７章

网络课件制作工具

他文件)；电子邮件地址(创建一个地址，用于打开站点访问者的电子邮件程序，并 向指定的接收者发送邮件)和新建文档(创建一个指向尚未存在的网页的地址)。 (4) 在“URL”中指定超级链接的目标地址，然后单击“确定”按钮，将选 定的文本或图片链接到当前站点中的另一网页上。 (5)“目标框架”通常选择默认值，即链接的网页在当前窗口打开。如有特殊 需要，单击“目标框架”右面的

按钮，在对话框中的“公用的目标区”列表框

中选择超级链接的网页窗口打开的方式，如图 7－39 所示，然后单击“确定”按钮。

图 7－39 “目标框架”对话框

当网页中不包含框架时，“公用的目标区”列表框中的选项与超级链接的网 页窗口的相互关系如下： ① 网页默认值 若选择这种方式，超级链接的目标文件被打开，并覆盖当前窗口。 ② 相同框架 与网页默认值作用相同。 ③ 整页 与网页默认值作用相同。 ④ 新建窗口 选择这种方式，当单击超级链接时，浏览器会重新打开一个窗口，并将目标 文件显示在该窗口中。 ⑤ 父框架 与网页默认值作用相同。

７．３

ＦｒｏｎｔＰａｇｅ 的超级链接

7.3.3 图片中热点的超级链接 用长方形热点、圆形热点和多边形热点工具可以为图片分配一个或者多个热 点，为图片的不同位置分配不同的链接目标。热点是图片上的超级链接区域，链 接到 Web 站点上的主页、目录页、图片或是其他文件，单击图片上的热点将显示 相应的网页。添加热点的操作步骤如下： (1) 在“网页”视图模式下，单击图片将其选中。 (2) 打开“图片”工具栏，在“图片”工具栏中选择需要的形状，单击“长 方形热点”按钮、“圆形热点”按钮或“多边形热点”按钮。 (3) 在图片上，依据所选热点形状画上长方 形、圆形或多边形热点。要画多边形，可单击 多边形的第一个角，然后单击要放置多边形每 个角的位置，最后双击完成。如在图 7－40 所示 的图片上建立圆形热点和多边形热点。 (4) 当释放鼠标键后，将打开如图 7－38 所 示的“创建超链接”对话框。在该对话框中指 定热点链接的目的地。 在“预览”视图中看不到图形热点的存在， 当鼠标指针指向热点区域时变为手形(而在非

图 7－40

创建图片中的热点

热点区显示为箭头)，说明热点的存在，单击热点会打开链接到的目标文件。

7.3.4 指向书签的超级链接 书签是网页中被标记的位置或被标记的选中文本，可以将书签作为超级链接 的目的地。如果要访问网页上某个特定部分，则可以在这个位置添加一个书签， 并以该书签为目的地建立超级链接。应注意，与其他链接的形式不同，书签在使 用之前要先加以定义，并要确保在网页中书签名都惟一，不能相同。 1．创建书签 当站点访问者单击该超级链接时，将显示网页的相关部分而不是网页的上 端。也可以使用一个或多个书签在网页中定位。例如，可向每个网页的主标题添 加一个书签，当编辑该网页的时候，则可以根据相应的书签快速找到每一段。如 果一个位置(不是文本)被标记为书签，则该书签将显示

标记；如果文本被标为

书签，文本就会以间断的下划线标识。创建书签的操作步骤如下：

３４７

３４８

第７章

网络课件制作工具

(1) 在“网页”视图模式下，将光标定位在想要创建书签的地方，或选择将 要被指定为书签的文本。 (2) 在“插入”菜单中单击“书签”选项。 (3) 在打开的“书签”对话框中“书签名称”文本框中，输入书签的名称， 如图 7－41 所示，确定后在定义书签的位置上出现了书签标记。

图 7－41

创建书签

2．创建指向一个书签的超级链接 指向一个书签的超级链接也叫做链接标记，它在目标 URL 中显示为目标网 页后面附加的“#”字记号，其操作步骤如下： (1) 在“网页”视图模式下，将要用作超级链接的文本或其他对象选中。 (2) 单击“超链接”按钮，选择包含书签的网页。 (3) 在“书签”下拉列表框中，单击要将其作为目的端的书签，如图 7－42 所 示。

图 7－42

3．删除一个书签 删除一个书签的操作步骤如下：

链接书签

７．４

ＦｒｏｎｔＰａｇｅ 的框架结构

(1) 在“网页”视图下，单击“插入”菜单中的“书签”选项，打开“书签” 对话框。 (2) 在“此网页中的其他书签”框中，单击想要删除的书签，如图 7－41 所示。 (3) 单击“清除”按钮，然后单击“确定”按钮，书签即被删除。

7.3.5 设置超级链接的颜色 超级链接在网页中有 3 种不同的状态：一是未访问过的超级链接；二是正在 访问的超级链接；三是已经访问过的超级链接。这 3 种超级链接在网页中可以设 置不同的颜色，以提示浏览者哪些超级链接是访问过的、哪些是还没有访问过的、 哪个是当前正在访问的，这样可以避免重复浏览某个网页。 设置超级链接颜色的操作步骤如下： 选择“文件”菜单中“属性”子菜单，出现“网页属性”对话框后，在“背 景”选项卡中，设置链接 3 种状态的颜色，如图 7－43 所示。

图 7－43

设置超级链接的颜色

7.4 FrontPage 的框架结构 框架是网页中非常有用的工具，它可以将浏览器窗口分割成几个不同的小窗

３４９

３５０

第７章

网络课件制作工具

口，在每个窗口中可以显示不同的网页，并且在替换窗口中的网页文件时不影响 其他窗口中网页内容的显示。利用这种特性，可以用它来创建一个专门存放导航 条的窗口，再另外创建一个专门显示网页内容的主窗口。这样浏览者只需在导航 条窗口中选择不同的超级链接，便可以在主窗口看到与超级链接相对应的网页内 容。

7.4.1 建立包含有框架的网页 一个带有框架的网页实际上是由一组框架构成的，每个框架显示一个网页文 件，通过框架将浏览器窗口分割成不同区域。在框架组中，各个框架之间是相互 独立的，因此可以单独设置它们的属性。 带有框架网页的建立，是利用 FrontPage 中的框架向导来创建的，在 FrontPage 中有若干种已经设计好的框架模板，可以直接利用这些框架模板来建立基本框架。 框架网页的定义只是描述整个框架布局，以后还要通过超级链接将链接后的网页 重新装入到框架中。其操作步骤如下： (1) 打开“文件”菜单的“新建”子菜单，在子菜单中选择“网页”选项， 出现一个“新建”网页对话框。 (2) 在“新建”对话框中单击“框架网页”选项卡并将其打开，如图 7－44 所 示。

图 7－44

“框架网页”选项卡

(3) 在“框架网页”选项卡中选择一种框架结构，此时在“预览”区域中会 出现框架结构的外观，在“说明”栏中会出现相应的说明文字。

７．４

ＦｒｏｎｔＰａｇｅ 的框架结构

(4) 选好框架结构后，单击“确定”按钮，网页中出现如图 7－45 所示的结果， 此时可以看到网页被分成左右两部分。

图 7－45

新建带有框架网页的网页

(5) 在框架中部单击“新建网页”按钮，该框架中将出现一个新建的空白网 页。如果单击“设置初始网页”按钮，将会打开“超级链接”对话框，并将链接 后的网页显示在该框架位置上。 如果要在一个框架中新建一个网页，应该选择单击“新建网页”按钮；如果 要将一个已经制作好的网页装入框架中，则选择单击“设置初始网页”按钮。 (6) 选择“文件”菜单中“保存文件”子菜单，将出现“另存为”对话框， 如图 7－46 所示，输入框架中的网页文件名称。在右侧预览框中的蓝色区域，就

图 7－46 “另存为”对话框

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第７章

网络课件制作工具

是将要保存的区域保存该网页后，将再次出现“另存为”对话框，在预览框中可 以看到，被蓝色粗线包围的位置会发生变化，继续为框架的另一部分命名。由两 个框架组成的框架网页，需要 3 次命名，分别为保存整个框架结构的网页文件和 两个框架中引入的网页文件。

7.4.2 设置框架的属性 框架具有多种属性，这些属性除了上面介绍的宽度和高度外，还包括名称、 边距、滚动条、可调整性、间距等。设置框架的属性，其操作步骤如下： (1) 将光标定位在欲设置属性的框架窗口内，然后打开“框架”菜单，选择 “框架属性”选项，出现“框架属性”对话框，如图 7－47 所示。

图 7－47 “框架属性”对话框

(2) 在“框架属性”对话框中，可以设置框架的名称、初始网页的文件名、 框架的大小和框架的边距，打开“显示滚动条”下拉列表框，选择滚动条设置选 项。然后单击“确定”按钮。 各属性的意义如下： ① 名称 用于指定框架的控制名称，框架名在替换中非常有用。 ② 边距 边距属性用于定义框架中的内容距离框架边界的空白距离，包括上边距和左

７．４

ＦｒｏｎｔＰａｇｅ 的框架结构

边距两种属性，以像素为单位。 ③ 显示滚动条 滚动条属性用于设置框架窗口中是否显示滚动条。在 FrontPage 中，此属性 的默认设置为“在需要时”，滚动条可以选择“在需要时”(如果框架可以容纳网 页内容，则滚动条不出现；如果框架中的内容超过边界，则自动出现滚动条)； “从 不”(不管框架中的网页内容是否超出框架窗口的边界，滚动条都不出现)和“始 终”(不论框架中的网页内容是否超出框架的边界，滚动条都出现)3 项中的一项。 ④ 选项 用于设置框架在浏览器中是否可调整大小，通常情况下设置为可调整。 ⑤ 框架大小 间距属性用于设置相邻框架边框之间的间隔大小，以像素为度量单位。

7.4.3 框架中网页的替换 框架中网页的替换是使用框架的最终目的。“框架替换”建立在超级链接基 础上，当单击某个框架内网页的超级链接时，框架自身或其他的框架的内容用目 标网页文件替换。框架替换不同于网页更新，网页更新是将整个网页中的内容都 替换掉，而框架替换则是替换某一个或某几个框架中的内容。其操作步骤如下： (1) 选择要进行链接的文字、图片等对象，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜 单中选择“超链接”选项。 (2) 打开“创建超链接”对话框，在对话框中输入或选择超级链接到的 URL。 (3) 单击“更改目标框架”

按钮，打开“目标框架”对话框，如图 7－48

所示。在“公用的目标区”列表框中根据需要选择选项。 “公用的目标区”列表框中选项的功 能如下： ① 网页默认值 框架中网页默认的目标框架。它可以 在“框架属性”对话框中设定，如果未设 置默认目标框架，则默认目标框架就是网 页所在的框架本身。 ② 相同框架 当前网页所在的框架。 ③ 整页 整个浏览器窗口。当设置为这个值

图 7－48

目标框架属性

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第７章

网络课件制作工具

时，整个框架网页都被目标文件替换掉，这与一般的网页更新效果相同。 ④ 新建窗口 若选择这种方式，当单击导航条时，浏览器会重新再启动一个窗口，并将目 标文件显示在该窗口中。 ⑤ 父框架 包含当前框架的上一级框架。 (4) 在此对话框的“目标设置”文本框中输入框架名，或单击“当前框架网 页”中要替换网页的框架目标区，然后单击“确定”按钮，即可实现指定框架上 的网页替换。如图 7－49 所示的网络课程中，通过点击左边的目录，调出右面的学 习内容。

图 7－49

框架间的超链接

思考与练习

思考与练习 1．PowerPoint 的主要特点是什么?试制作一个简单的 Web 网页。 2．FrontPage 有哪些功能?适合于制作哪些课件?

3．利用 FrontPage 制作个人主页或 Web 课件，并设法上传发布到 Internet 上 的个人主页空间。 4．选择你熟悉的内容，利用 Flash 制作一个 Web 动画并导入 Web 页中。 5．网络课件的制作工具可以有哪几类?各有什么特点?

6．怎样将文本、图片、声音、影像等素材加入到幻灯片中?

7．在一张幻灯片中建立一组提纲，然后使用链接功能将每一个提纲与其具 体的说明链接到一起。 8．利用自定义放映功能，从已有的幻灯片中，重新组织一组新幻灯片进行 自定义放映。 9．利用 FrontPage 的超级链接制作一个包含交互的小课件。 10．如何建立一个新的框架页面?制作框架页面的时候应该注意什么问题?

11．FrontPage 中，“链接栏”属性窗口中各选项的含义是什么?

12．在 FrontPage 中如何插入和修改表格?

13．在 FrontPage 中，可以对所插入的图片做哪些处理?

３５５

第 8 章 网络数据库技术应用 随着 Internet 迅速发展，浏览器中的超文本、超媒体链接把整个世界联 系在了一起。机关、企业、学校乃至家庭，都从 WWW 中获得大量信息，享 受到了无穷的乐趣。 基于 Internet 网络教学作为一种全新的教学方式，突破了传统教学的时空限 制，凭借其数字化、多媒体化、信息量大、交互性强、覆盖面广等特点，为更多 的人提供了接受教育的机会。而 Web 数据库技术的发展使 Web 技术发生了质的 变化：通过数据库对数据进行科学有效的管理和分析，提高数据的重复使用率； 利用数据库的查询功能，动态的生成网页或自动链接，提高了网页设计和开发的 效率，保证网络课程设计风格的一致性；通过数据库记录学生的学习进程，为学 生提供了个性化的教学功能，做到真正意义上的因材施教。同时，数据库还大大 提高了网络课程应用数据维护的方便性和效率，使网络课程实现以制作网页、加 工教学内容为中心，向共享数据库中教学资源为中心的转变。Web 数据库的应用 还在一定程度上解决了教学信息的收集、整理及反馈等难题。 利用数据库技术，将教学内容、考题、学生信息、生成的试卷、多媒体素材 分别存放在知识数据库、习题数据库、学生信息管理数据库、试卷数据库、多媒 体素材数据库中。教学内容以知识点为记录组成知识数据库，每个记录包括知识 点编号、知识点类型、知识点的内容、章、节、难度、对应例题编号、图像编号、 图形编号、声音编号、练习题编号等字段。多媒体素材数据库中存放图形、图像、 声音等素材。习题数据库供教学过程中练习阶段和测验阶段使用，包括知识点编 号、题目内容、章、节、难度、能力层次、分数、图像文件名、声音文件名、答 案等信息。

8.1 基于数据库技术分析 1．数据库系统中教学信息的特点 教学信息资源是长期存储在计算机内有组织的、大量的、可以共享的教学信

８．１

基于数据库技术分析

息集合，它可以供各个用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。 (1) 数据结构化 网络课程多以知识点作为教学的基本单位，而且知识点的划分又较详细，每 一知识点只能解决一个问题。同时，每一知识点又有其自身的特点和共同的特征 与之相互联系。例如，每一知识点都有教学内容、所属单元、教学目标、课时安 排、学习方法、课后练习等共同特征，这样就使网络课程的结构化成为可能。因 此，采用属性来描述每一知识点自身的特征，这种数据组织方式为网络课程的管 理提供了便利，使课程结构化。这时的数据不再针对某一知识单元，而是面向整 个课程，具有整体的结构性。此时，在描述课程时不仅要描述课程本身，还要描 述课程之间的联系，以便在网络课程中提取或查询与之相关的信息。 (2) 数据的共享性高 网络课程的一个显著特点就是教学信息量大，从基本概念到前沿理论，知识 点覆盖面广，且信息呈现为网状分布。同一教学内容、图片或概念可能出现在不 同的知识点中，因此信息具有较高的共享性。当从整体角度看待和描述教学内容 时，单一知识点不再是面向某一节课程，而是面向整个网络课程系统，因此教学 信息可以被多个用户、多个课程共享使用。同时，教学信息共享可以大大减少数 据冗余，节约存储空间，教学信息共享还能够避免教学信息之间的不相容性与不 一致性。采用人工管理网络课程内容时，由于数据被重复存储，不同的应用和修 改不同的复本时容易造成数据的不一致，引用数据库就可减少由数据冗余造成的 不一致现象。另外，因为网络课程的开放性，可远程登录、添加、修改数据，并 且具有方便、安全和可靠特性。以数据库技术为基础的网络课程可远程随时修改 课程内容，有利于课程内容的更新，改变了以往只能通过 FTP 上传更改整个课程 内容的状况。 (3) 数据的高独立性 以往，以静态网页形式存在的网络课程，课程内容融于每一单独的网页，与 网页共同存在，当课程内容发生变化时，既要修改网页又要修改课程内容。 采用数据库技术存储课程内容时，教学信息有较高的物理独立性和逻辑独立 性。物理独立性是指网络课程的教学形式与存储在课程服务器磁盘上的教学信息是 相互独立的，也就是说，教学信息在课程服务器中存储形式是由 DBMS(DataBase Management System)管理的，在制作网络课程时，处理的只是课程的呈现形式和 逻辑结构，即使数据库中教学内容的物理存储改变了，课程的网页形式也不用改 变。逻辑独立性是指课程的网页与数据库的逻辑结构是相互独立的。教学内容与 网页形式的独立，把教学内容的定义从网页中分离出去，加上教学内容的存取又 由 DBMS 负责，从而简化了网络课程的编制，大大减少了网络课程应用程序的维

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第８章

网络数据库技术应用

护和修改。 (4) 数据由 DBMS 统一管理和控制 以静态网页形式存在的网络课程中，教学资源的管理通常由管理人员来完 成，例如，网页间的链接，教学资源的更新与维护等，这样不仅效率低，而且容 易出现错误。如何提高资源管理的科学性并减少课程的制作周期呢？答案就是由 计算机自动管理教学信息，即采用 DBMS 管理和控制数据。DBMS 即数据库管理 系统，它的任务是科学的组织和存储数据，高效地获取和维护数据。功能是提供 数据的安全性保护，数据的完整性检查，并发控制，数据库恢复等。例如，当同 时有多个用户同时存取、修改信息资源库时，可能会发生相互干扰而得到错误的 结果，或使资源库的完整性遭到破坏，若采用 DBMS 就可有效地控制和协调学生 按规范使用教学资源。 总之，在网络课程中引用数据库系统，使课程从以加工教学内容制作网页为 中心转向围绕共享数据库中的资源为中心，这样既便于教学信息的集中管理，又 有利于网络课程的制作与维护，提高了教学信息的利用率和相容性，提高了决策 的可靠性。数据库已经成为现代网络课程中不可分离的重要组成部分，具有数百 万甚至数十亿的教学信息已普遍存在于网络课程中，随着信息技术的普及与应用， 数据库技术必将在网络课程中得到更加广泛的应用和发展。 2．数据库的模式 随着数据库技术的应用和发展，数据库的应用主要经历了 4 种模式：主机终 端模式、文件服务器模式、客户机/服务器模式(C/S)和 Web 浏览器/服务器模式 (B/S)。 主机终端模式最早应用于单机，适合传统的 CAI 教学，学生从本机上的 CAI 教学软件中学习课程内容，优点是针对性较强、速度快，缺点是具有封闭性和独 立性，无法支持协作学习。 随着教学的需求与教学信息的激增，本地型数据库已不能满足实际工作的需 要，自然要求从互联网上获得更多的信息。教学信息的获得，最初是借助于网络 操作系统的文件服务器来完成，文件服务器不管使用者需要信息的多与少，都机 械地将整个库文件传递给客户端，容易造成网络拥塞。 客户机/服务器(C/S)模式采用客户机—服务器两层分布结构，它将处理任务 分散在客户和服务器之间，采用数据库服务器完成从数据库中查询客户端请求 的记录，与传统的文件服务器模式相比较有了很大的改善。但是，随着数据库 系统越来越大，C/S 结构模式的缺点逐渐显露出来。例如，客户端软件过于庞大， 维护困难；客户端应用系统依赖于其应用平台；服务器端所做的任务变动都会 对每个客户端产生连锁影响，尤其随着 Internet 的普及和业务量的激增，用户数

８．１

基于数据库技术分析

量和数据库系统越来越大，根本无法依靠系统管理人员来维护客户端应用系统。 因此，随着网络浏览器功能的进一步扩展，Web 浏览器/服务器(B/S)模式便 应运而生，B/S 模式是 Web 技术和数据库技术结合起来的产物，对 B/S 模式而言， 它实现了开发环境和应用环境的分离，程序和数据的实际物理位置变得不那么重 要了，只要知道 URL 就可以了。其工作原理如图 8－1 所示，用户通过浏览器的表 单等形式向 Web 服务器发送 HTTP 协议的请求。Web 服务器在接收到浏览器发来 的请求后，向数据库服务器发送数据请求。数据库服务器执行 Web 服务器送来的 请求后， 将结果返回给 Web 服务器， Web 服务器把结果翻译成 HTML 或各类 Script 格式，返回到浏览器中显示。 浏

数据请求

HTTP 协议方式的请示 Web 服务器

览 器

数据库 服务器 返回数据结果

发回浏览器

图 8－1

B/S 模式工作原理

B/S 模式具有使用简单、易于维护、减少教学单位的投资、信息共享度高、 安全性好等特点，因而 B/S 模式数据库更适应于网络教学。 3．基于 Web 数据库的动态网页技术 动态网页技术是 Web 技术与数据库技术相结合的产物，是一种用 Web 浏览 器界面来存取数据库内容的方法，实现它需要有开发语言和数据库的支持。用 Web 浏览器访问数据库的一般步骤如下： 在客户端的浏览器中填写表单(From)，Internet 按照 HTTP 协议把信息传送到 Web 服务器，Web 服务器执行表单所指定的 CGI 应用程序或 Script 脚本，通过 ODBC 驱动程序或数据库直接驱动程序，连接到数据库，执行数据库命令。指令 的执行结果，以 HTML 代码的形式传送给浏览器，这样数据库中的信息便呈现在 浏览器上。 目前流行的网络开发语言和数据库有许多种，每种都有其自身的特点和用 处，在制作网络课程时，应该根据需要选用不同的数据库和开发语言以节省开支 提高开发效率。网络课程中常用的开发语言和数据库主要有以下几种。 (1) Access Access 是一种数据库管理系统， 与其他的数据库管理系统相比更加简单易学， 一般普通的计算机用户即可掌握并使用它。而且最重要的一点是，Access 的功能 十分强大，足以应付一般的数据管理及处理需要，因此，对教学规模不是很大的

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第８章

网络数据库技术应用

中小学校来说，采用 Access 来存储教学信息较为适宜，即使当教学规模扩大时， Access 也可以方便地转化为其他大型数据库。 (2) 数据库 Server Microsoft 数据库 Server 是用于专门满足新型分布式客户—服务器结构的关系 型数据库管理信息系统，是结构化查询语言，分为客户机应用与服务器应用两部 分。客户机提供用户界面，并形成 DBMS 的用户请求。服务器主要是负责储存数 据、管理数据，并响应来自客户机的连接和数据存取请求，最后将处理结果送回 客户机。数据库 Server 提供了完整的数据库管理软件程序包，以满足当今网络课 程中大信息量，用户多所面临的挑战。数据库 Server 是一种基于分布式 C/S 结构 的功能强、性能好的关系数据库管理系统，具有多线程、并行式数据库设计，能 满足可靠性、数据完整性和安全性的要求。对于教学信息量多、规模大、功能完 善的大型网络课程来说，采用数据库 Server 是必要的选择，当然这对课程设计者 和制作者来说也提出了较高的要求。 (3) ASP 技术 ASP 是 Microsoft 公司的新一代开发动态网页的技术，具有开发简单、功能 强大等优点，可以非常直观简易地实现复杂的 Web 应用。ASP 是一个 Web 服务 器端的开发环境，利用它可产生和运行动态的、交互的、高性能的 Web 服务应用 程序。由于 ASP 是在服务器端解释执行，开发者可以不必考虑浏览器是否支持 ASP，同时由于它在服务器端执行，开发者也不必担心他人下载程序从而知道编 程逻辑而出现的安全隐患。 ASP 具有不需要编译、与浏览器无关、真正的面向对象、安全性高、简单易 学等特点，因此成为最常用的网络语言。 (4) PHP 语言 PHP 是近年发展起来的一种新兴的语言。它与 ASP 相似，是一种服务器端 HTML 嵌入式的脚本语言。它在 Internet 网上对数据库的操作十分方便，特别是 My 数据库的出现使 PHP 如虎添翼。PHP 是服务器端的内嵌 HTML 脚本编程语 言，由于 PHP 具有快速、可靠、跨平台应用、源代码开放等特点，使得 PHP 成 为最受欢迎的服务器端 Script 语言之一。PHP 最强大、最突出的特性在于它能 支持大量的数据库，这使得编写支持数据库的网页变得越来越简单。PHP 目前 一个比较大的缺陷在于，它仅是一个脚本开发和运行环境，还不支持 ASP 中的 ActiveX 类似的组件开发，这限制了它在对业务有专门性要求的领域的 用。

应

８．２

基于数据库技术的总体课程设计

8.2 基于数据库技术的总体课程设计 在网络课程中除了设计静态网页外，还可以通过数据库进行数据管理，根据 查询或自动链接动态生成网页，以提高网页设计和开发的效率，减少静态网页的 设计和开发任务，保证网络课程应用数据的一致性和设计风格的一致性。同时， 由于数据的封装特性，使数据的修改和更新变得更加容易，基于数据库技术，有 利于网络课程的教学内容及时得到更新。 由于网络课程有其特定的教育性，在设计结构时，应十分注重对知识结构的 设计，以利于体现教学内容的层次关系，实现个别化教学，培养学习者的发散性 思维。因此大多数网络课程内容采用模块化的组织方法，模块的划分应具有相对 的独立性，基本以知识点或教学单元为依据。模块组织结构应具有开放性和易扩 充性，课程结构应为动态层次结构，而且要建立起相关知识点间的关联，确保用 户在学习或教学过程中可根据需要进行跳转。课程内容的组织是以有良好导航结 构的 Web 页面为主，课程以知识点教学单元为单位。每一个教学单元的内容都有 如下几个部分：学习目标、教学内容、练习题、测试题、参考的教学资源、课时 安排、学习进度和学习方法的说明等。其中，课程内容应根据具体的知识要求， 采用文本、声音、图像、动画等多种表现形式。例如，文字说明，背景资料支持， 配音阐述，重点过程动画表现以及小画面教师讲授录像播放相结合等，在疑难关 键知识点上提供多种形式和多层次的学习内容。根据不同的学习层次设置不同的 知识单元体系结构。 以我们设计制作的“计算机和网络技术基础知识”网络课程为例，课程的 内容和结构总体设计如图 8－2 所示。整个网络课程由计算机硬件基础，操作系 统，Word 应用，PowerPoint 应用，工具软件，网络基础知识，网络基本应用 指南，常用上网软件的使用与设置，利用 FrontPage 2000 建立网站等部分组成。 在网络课程的每一部分与同其他部分保持着相互联系、相互依存关系的同 时，它本身又是一个独立的整体，是课程实施的一个基本单元。课程的实施过程 并不是学生被动地接受知识的过程，而是在预设的教学活动中教师与学生、学生 与学生之间互动的过程，网络课程的实施同样也要遵循这一规律。因此，在每一 部分中，都应该制定学习目标，提供学习指导，量化学习任务，设计学习活动， 提供相关的教学案例分析。

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第８章

网络数据库技术应用

图 8－2

“计算机和网络技术基础知识”课程结构

1．学习建议模块 为了帮助学生更好地学习课程内容，“计算机和网络技术基础知识”网络课 程在学习建议模块中提供了课时安排、学习进度和学习方法，力求在解决问题的 过程中获得对知识的掌握，加深对知识的理解。例如，在学习时，可以先进行“实 例观摩”获得感性认识，再进入“教学内容模块”学习基本操作，反之亦可。 由于教学内容存放于课程数据库中，可以通过特定的命令从数据库中方便地

８．２

基于数据库技术的总体课程设计

检索到与当前节教学内容相关的学习方法及课程安排等信息，便于网页的自动生 成与查询。 2．教学内容模块 此模块是网络课程的主要模块，学生在学习中所涉及到的教学内容将在此呈 现，因此教学内容的设计是网络课程设计的重中之重。教学内容的呈现方式以层 次方式组织教学内容，这样便于学生按照各自的基础、兴趣、能力有选择地进行 学习，满足学生的不同需要。 “计算机和网络技术基础知识”网络课程的学习分为 3 个层次。在第一层呈 现的是学生必须掌握的基本内容，可以从课程库中直接查询得到。第二层为扩展 内容，帮助加深对基本内容的理解。第三层为深入研究，旨在扩大学生的知识面， 供对此有兴趣的学生学习，此部分内容可通过数据库查询语句，引导学生快速进 入与该节内容有关的讨论区，与其他同学共同学习、交流，讨论有关问题，加深 对知识的理解与掌握。 网络课程中学习内容的重点、难点问题，可以通过丰富的图片、图形、Flash 动画等方式呈现，加深学生对学习内容的理解。例如，针对“计算机和网络技术 基础知识”课程的实用性和操作性较强的特点，在“计算机和网络技术基础知识” 网络课程中，采用 Flash 动画模拟 PowerPoint、Word 使用过程的真实环境，使学 生有身临其境的感觉，生动形象，便于理解，更具人性化。 3．课堂练习模块 学生在初步学习新知识后，并不等于已经完全理解或掌握，只有尝试检验、 巩固才能真正理解和掌握建构的新知识。帮助学生自测知识掌握程度，让学生随 时了解自己的学习效果。无论尝试性应用、巩固性应用，还是迁移性应用，都无 法靠学生自发进行，需要教师精心设计、引发和指导。 (1) 尝试性应用 尝试性应用一般采取提问及简单练习方式，并侧重于对刚学过知识的尝试运 用，在进行尝试性应用练习的设计时，要注意所提的问题及练习题不要“拐弯” 过多，教师应运用引导性提问和提示，指导学生一步步得出正确的答案，切忌直 接给出答案。对于学生的回答，不管正确与否，都应对学生给予及时有效的反馈。 (2) 巩固性应用 巩固性应用的实质是将经过尝试性应用验证已经正确的建构的新知识，纳入 认知结构中的“长时记忆” 。要长久保持记忆的知识，需要有延时的、分散的、而 且有一定数量的应用练习。因此应在学生学习完相应的学习内容后，呈现最初的 应用练习，并在一段时间后定期进行巩固性应用练习。 (3) 迁移性应用

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第８章

网络数据库技术应用

迁移性应用练习，是为了让学生获得迁移、转换和应用知识解决现实问题的 能力。教师在设计和指导学生进行应用练习时，应采取变式练习的策略。变式练 习就是多角度、多方位地改变概念、原理和规则运用的具体情境，适当地多样化、 复杂化，并尽可能地接近生活经验。这对培养学生思维的全面性、辨证性和灵活 性，都是十分必要和有益的。 4．参考资料模块 该模块主要通过设置论文库，来实现使学生及时了解与教学内容相关的最新 理论、研究的最新动态，扩大学生的知识面，为学生把学到的知识运用到实际工 作中提供了很好的指引。论文库中的论文能够从不同的角度、不同的层次论述习 题库中同一个问题，从某种程度上说，论文库与习题库之间存在着多对一的映射 关系，这种对应关系有利于学生学会从多角度、多层次思考问题，有利于学生培 养发散思维和聚合思维，创新思维。 案例库中的案例是围绕着习题库中的问题，通过调研之后，由工作在教学一 线的教师设计和制作。案例库中的案例能够给习题库中问题的解决提供范例，给 学习者的思维提供一个导向。它经过压缩工具 Winzip 压缩后，通过库内连接库外 存储的技术存储在服务器上，学习者下载安装后，即可使用。 学习者在解决问题过程中，或者在自己设计、开发课件的时候，需要用到素 材(图像、声音、视频)来表征相关的教学内容信息，这时就可以利用素材库中存 储的各种类型的素材。在建设素材库的时候，除了提供与习题库中的问题有联系 的素材外，还要考虑中小学各科教学的特点，提供与之相对应的素材。 由于计算机和网络学科的特点，学习者在阅读论文库中的论文时，难免会遇 到一些外语专有名词，这些专有名词会给学习者的阅读和理解造成一定的障碍， 所以建立电子辞典，提供一定的联机帮助是很有必要的。它应具有双向(英语与汉 语)检索与查询功能，能够帮助学习者快速查询到与计算机和网络相关的专有名 词，并给出该词对应的解释。 5．相关网站模块 为了使学习者能更好地利用网络课程进行学习，营造一种开放的学习环境， 扩展学习内容，使学习者在 Internet 浩瀚的信息海洋里徜徉而不至于迷航，在“网 海导航”中，还应该设置许多著名学习网站的友情链接，并且按照网站提供教学 内容的不同，分成软件下载、著名网站、计算机教学、PowerPoint 教学、Word 教 学和网页制作等多类，学习者可以根据自己学习的需要，有目的地登录自己所需 要的网站，这样可以节省利用搜索引擎搜索相关学习网站而浪费的学习时间。 6．导航模块 导航模块是负责简介网络课程教学中各个模块的内容和功能，使学习者对网

８．３

基于数据库技术的课程设计

络课程形成总体的认识，并指引学生在各个模块中跳转，不至于迷失学习路线。 7．数据库的开发 数据库的开发是网络课程教学灵活性、安全性和高效性的必要保障。 “计算机和网络技术基础知识”网络课程数据库的开发，采用了 ASP 与 ADO 相结合对后台数据库访问技术来实现的。ASP 提供了一个服务器端的脚本编写环 境，它可以组合 HTML 页、脚本命令和 Active 服务器组件，创建和运行动态、交 互的基于 Web 服务器(IIS 5.0)的功能强大的应用程序。 ADO 是位于 ODBC 和 OLE 数据库之上的高性能数据库接口，提供了开放的数据操作对象模型，允许开发人 员使用任何语言和统一的编程模式操作各种与 ODBC 和 OLEDB 兼容的数据库， 例如，Access、数据库 Server 等。在这一部分编程中，通过 ASP 内部数据库对 象调用数据库命令，提高对数据库操作的效率。 后台数据库采用 Microsoft 的数据库 Server 2000 数据库平台，与桌面数据库 系统相比较，数据库 Server 2000 的事务管理功能和数据锁机制使得数据操作(添 加、删除、更改等)更加安全，更加高效，不会因为多个学习者在同一时间访问同 一记录而导致数据库崩溃，引起数据库阻塞。

8.3 基于数据库技术的课程设计 基于数据库的网络课程设计应该是一种资源型的课程设计，它有两个并列的 主体。一是课程的主体教学内容，二是丰富的课程教学与学习资源。在网络教学 中，如果没有丰富的相关教学资源支持，不利于学生进行探索和发现，也不能满 足众多学习者的个性化需求。 1．网络课程资源库设计 网络课程资源库设计是网络课程应考虑的一个重要环节，在课程的资源库设 计中要遵循一些基本的原则。 (1) 教学资源要与课程内容密切相关，避免与课程教学目标无关的资源分散 学生学习的注意力与参与度。 (2) 要以良好结构的方式来组织课程资源，以便学生能快速的指定自己所需 的课程资源。 (3) 课程资源应有丰富的信息量，提供给学生足够的探索与发现的空间。 (4) 课程资源应有丰富的表现形态，具备良好的多样性。它应涵盖媒体素材 (音频、视频、动画、文本、图形)、案例素材、文献资料、课件素材等多种形式， 满足学习多样性的需求。

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第８章

网络数据库技术应用

(5) 课程资源内容应具有良好的多样性。不同资源应有不同的阐述角度以及 不同的阐述观点，在内容的深度上也应有不同的层次，满足不同认知层次学习者 的需求。 (6) 教学资源应有比较合理的“颗粒度” ，资源之间有相对的独立性，可重用 性较强。 (7) 课程资源应有一定的涵盖面，对课程的每一个教学知识点都应有一定数 量的教学资源支持。 根据以上原则，在网络课程中设置案例库和资源库，供有能力的学生自学时 使用，学生可学习案例库中的优秀案例，分析别人的制作思路，或利用资源库中 现有的图片、声音、动画等资源模仿案例制作自己的课件。 2．个性化的设计 在个性化教学中，教师要尊重每一个学生的个人价值，针对每个学生在能力、 心理结构特征及个人的兴趣、动机和要求上的差异，进行因材施教，加强他们的 自主学习，促进学生个性的发展，培养学生的个性特征。在网络化教学中，为个 性化教学创设理想的交互式学习环境，能够真正使学生的学习成为自主学习，实 现真正的个性化教学。在现代社会里，实现人的个性的充分而有特色的发展是国 家、民族富有生气的表征，也是社会文明进步的客观要求。因此，基于个性化教 学的网络课程设计必须以促进学生个性的充分发展为目标，注重培养学生的主体 意识、主体能力和创新精神，帮助每一个学生建构健全的独立人格。因此，基于 个性化教学的网络课程设计应遵循以下原则。 (1) 目标导向性原则 在教学具体实施过程中，学生个性充分而有特色的发展并不是抽象的，必须 具体化为可操作的教学目标。基于个性化教学所确立的教学目标，应在达到教学 大纲规定的统一教学目标基础上，考虑学生的个别差异，使每个学生通过努力都 能在自己原有的程度上得到最大的提高，做到教学目标一致性与学生发展多样性 的统一。应注重培养学生的能力，提倡教学的目标和要求向学生内在的兴趣、动 机、意志转化，教材结构向认知结构转化，知识符号、技能向能力结构转化，外 部活动向内部活动转化。 (2) 自主性原则 自主性原则是指尊重学生的主体地位，发挥学生的主体作用，调动学生的主 体积极性，使学习者能进行自主学习。 自主学习是指学习者在不依靠教师讲解，或在教师的指导下，根据自己的学 习需要和学习特点，选择学习内容、学习路径，控制学习进度，进行自我评价， 使学生在学习过程中由被动接受变为主动探索，成为教学过程的调试者和控制者，

８．３

基于数据库技术的课程设计

鼓励学生进行创造性的学习。因此，在设计时应注意激发学习者的学习动机，并 为学习者营造自主学习环境，构建及时有效的反馈系统，使学生的学习具有方向 指导性，以符合学生的学习心理，提高学习效率。 (3) 开放性原则 开放性原则主要体现在 3 个方面。 一是学习过程的开放性。学习者采用自主学习方式，自我组织、制订并执行 学习计划，并能控制整个学习进程，对学习结果进行自我评估，学习过程受本人 支配。 二是教学资源的开放性。多媒体网络教学的双向性和反馈性，可以使学习者 本身也能自己制作或组合教学资源，学习者在参与制作教学资源的过程中，巩固 了所学的知识，获得了成功的满足感，更加激发了学习动力，同时也极大地丰富 了教学资源。 三是教学内容组织的开放性。教学资源(包括文本、图像、声音、视频等)可 以适应各种学习者的背景和需要进行不同的组合，也就是教学内容的组织和呈现 能与学习者的个别特征相适应。 (4) 多元化原则 教学媒体设计的多元化原则是指对某一教学设计来说，需要有多种设计结 果，以满足不同学习者的需要。就一种设计结果来说，也需要体现出学习者的自 主性，从多方面满足学习者的多种需求。 (5) 智能化原则 要求分析学习者的共有特征和个性内容，建构适当的学习者模型，系统分析 学习者的特点，并自动地采用适合某一类学习者的学习策略。 首先，学习系统应能对学生做出学习诊断，然后，学习系统根据学习诊断的 结果以及学习者的学习历史记录，动态的组织与呈现与学习者当前学习能力最相 关的学习内容。另外，提供给学生的相关辅助材料、练习题等，也都各不相同。 系统应记录每位学生的学习过程，这些记录是为学生提供个性化服务的基础。 (6) 统一性原则 首先，媒体表达形式与教学内容要协调一致。其次，界面风格要协调统一， 各层次界面结构安排基本统一。协调统一的界面不仅美观，而且使学习者易于操 作使用，方便学习者的学习。 3．导航的设计 鉴于网络课程中数据库信息量巨大，内部信息之间的关系可能异常复杂。因 此除了要求在信息结构上要设计合理外，对信息的导航策略也有极高要求。导航 设计要求清晰、明确、简单，符合学生认知心理，否则，学生容易迷失方向。在

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第８章

网络数据库技术应用

网络课程中可以提供的导航方式有以下方面。 (1) 列出课程结构说明 建立目录索引表，以表格的方式列出教学单元、教学活动、学习时数、学习 进度和学习方法，并指明学生所处的知识层次和位置，让学习者了解网络课程的 信息结构，直接到达所需要的学习页面。例如，在网络课程中，当进入每章的第 一页时，就以目录索引表的形式呈现出课程结构。由于以上信息都存在课程数据 库中，因此利用数据库查询语句可以方便的从课程数据库中查询到相应的字段， 并以表格的方式呈现给学生，产生与其相一致的课程链接。 (2) 网络课程网站的文件结构 网站的文件结构要根据章节、通用网页、组件和媒体类型等适当地建立相应 的子目录，单个子目录中文件的数目不宜太多，以方便维护。 (3) 页面组织 网站的网页组织要反映课程的目录层次结构和网状结构，网页间的联系要便 于学习者对知识结构的掌握。在网页中应有到课程起始页(Home)、前一页、后一 页、上一层、相关内容的超级链接，应提供由关键词(基本概念)和目录树查找相 关网页的快速跳转功能。对于描绘教学内容的重要媒体也要提供查询和直接显示 功能。由于课程库中课程编号是按章节设计的，因此从课程编号字段中可提取出 章节信息，根据当前节的课程编号字段就可自动产生起始页、前一页、后一页、 上一层、相关内容的超级链接。因此，当课程章节较多时，应用数据库可以方便 章节之间的跳转与连接，若章节较少则选择静态连接便于制作，减少编程的复杂 性。 (4) 直接导航 对一些重要的导航点，例如，当前学习单元、当前学习目标、学习单元的结 束、前进、后退等，应在主界面的导航中心提供直接的导航，只需用鼠标单击导 航上的超级链接，便可直接进入对应的界面之中。 (5) 浏览历史记录 如果记录学生在超媒体知识空间所经历的历史路径，学生便可随时快速跳转 到以前浏览过的页面。通过线索，记录学习者浏览路径，可让学习者沿路返回， 也可预先设计浏览的路径，减少学习者的探路时间。将记录信息存储在学生数据 库中，每当学生每进入到一个新页，应用数据库命令，课程便自动将当前教学内 容的课程编号记录在数据库中，同时记录学生的编号以及时间，当学生需要返回 以前的学习内容时，就可按入库顺序返回，或在下次进入课程时，直接进入到最 后所学章节，减少探路时间。 (6) 检索表单

８．４

教学资源库管理的设计

检索表单提供对整个课程全文的检索功能，让用户检索 Web 的信息，帮助学 习者迅速寻找所需要的学习内容。为了减少查询时间，也可提供分类检索，按关 键字、知识点检索等。为了保证检索的准确性，要求在建数据库时准确添加关键 字、知识点等字段，尽可能的表达出当前教学内容的特点及内容。 (7) 帮助 对一些学习过程中容易遇到的问题，采用帮助页面的方式给出指导，提供解 决问题的方法和途径，引导学习者不至于迷航。 (8) 导航条 可以利用导航条提供由顶级页面到上一级、下一级、同一级页面的导航。 (9) 书签 书签标记着学习者学习的重点，便于对重点学习内容的快速定位。它是 Web 浏览器必备的功能。书签记录存放在书签数据库中，同时记录标记书签页的课程 编号、学生信息、时间，当学生需返回书签时，通过数据库查询实现迅速定位。 (10) 框架结构 对结构比较复杂的课程设计可以采用框架结构的方法。主框架可以是学习 区，副框架则可用作动态导游图，以显示当前的学习进度，并可以点击导游图直 接到达某个进度。 导航策略用于网络课程，实际上是教学策略的体现。这是一种避免学习者偏 离教学目标，引导学习者进行有效学习，提高学习效率的策略，它是决定网络课 程质量的关键因素，尤其是课程数据库的设计合理与否，直接影响着课程导航功 能的实现，因此需要精心设计。

8.4 教学资源库管理的设计 完整的网络课程除了提供丰富的教学内容外，还要提供课程管理模块，对网 络课程随时进行更新、修改。 1．教学资源库的基本管理 媒体素材库、题库及索引库的基本管理要求有：提供制作功能、编辑功能、 剪辑功能、查询功能和预览功能。 课件库、网络课程库、案例库及索引库的基本管理要求有：提供征集收入功 能、制作功能、编辑功能、剪辑功能、查询功能，预览功能、目录树的动态生成 与修改功能。

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网络数据库技术应用

2．教学内容的管理 媒体素材库的管理要求有：保证内容的安全性和可靠性，媒体素材库中的素 材应配有科学、规范的索引标识，以便于查找和利用。媒体素材的建立基于面向 教育的数据模型，提供高效搜索各类媒体素材的功能，提供由相关的各类媒体素 材构建成不同教学内容的构建模型和有效设计方法，对构建好的教学内容提供下 载或压缩下载功能，支持最大并发访问能力，保证系统的可扩展性。 网络题库的系统管理要求有：保证内容的安全性、保密性和可靠性，支持最 大并发访问能力，并保证系统的可扩展性。 课件库、网络课程库及案例库管理要求有：保证内容的安全性和可靠性，采 取先开发后公开征集，公平竞争的原则吸收入库，提供检索和联机运行等功能， 提供直接提取使用功能，支持最大并发访问能力，保证系统的可扩展性。 3．教育内容传输管理 教育内容传输管理要求有：支持多媒体上传和下载功能，保证多媒体传输的 安全性、稳定性和保密性，集成现有各种成熟技术和产品保证传输的及时性和可 靠性。

8.5 基于数据库技术的辅导、答疑系统 课程教学内容设计是实施网上教学的根本，但绝对不是网上课程设计的全 部。在网上进行学习，强调的是以学为中心的自主学习。在网络课程设计过程中 应注意设计大量帮助学生进行自主学习的资源，培养学生的自主思维，提高学生 的思维深度，促进学生学习的参与度。 在一个典型的网络教学系统中，促进学生自主学习的课程资源有：讨论题、 疑问及解答、课程辅助资源、测验试题、自主学习活动等。这些资源，都应该在 统一的网络教学环境下管理与使用，教学环境设计主要指在统一的教学支持平台 下的自主学习资源设计，而不是网络教学软件的设计，教师只需关注如何在网络 平台中设计具体的学习支持资源，而无需关注具体的程序设计。例如，与网络课 程学习直接相关的课程大纲、练习题、常见问题、讨论题等。自主学习资源和自 主学习活动设计是网上课程设计与传统基于教科书的课程设计的基本区别之一。 1．讨论题及内容设计 网络教学有良好的异步交互的优良特性，通过网络可以有效的对某一个论题 进行深入的讨论。每个人都有过课堂讨论的体验，但课堂讨论由于时间有限、参 与人数限制等，因此讨论发言都很简要，一般都是几段话，这种有限时间的讨论

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基于数据库技术的辅导、答疑系统

往往浮于表面层次，感性成分居多而很难进行非常理性的思考，因为课堂讨论没 有足够的时间进行充分的思考，难以深入。而基于 Web 的 BBS(电子布告牌)系统， 它是以发表文章为基础的讨论交流形式，这种交流是不受时间限制的，参与讨论 的学习者可以对讨论问题进行充分的思考，通过不同观点和立场的碰撞与交流， 学习者可以对一个复杂事物达到一个相对全面且深刻的理解。通过文章来表达自 己的思想，可以提高学生的逻辑思考能力以及驾驭文字表达自己思想的能力。异 步讨论可以促进学生对某些复杂事物的认识深度以及自主思维的深度，但前提是 被讨论的问题要有一定深度和广度的讨论空间，也就是问题要有相当的复杂性和 歧义性，要能够诱发不同的观点，要能够诱发不同层次的思维。这样讨论才能有 效的展开，才会引起学习者的兴趣，激发学习者的参与度。这就要求教师在进行 课程设计时要充分考虑教学内容的性质，深入理解课程的教学内容，提出一些有 争鸣空间的问题，教师还应对这些问题进行多侧面多角度的考虑，准备一些讨论 发言文章，以便在讨论过程中诱导讨论展开的方向，促进讨论展开的深度与广度。 2．课程疑问及解答的设计 在网络学习中，学习者一般以自主学习为主，缺少了教师面对面的解释和演 绎，它要求学习者从听众变成索求者，进行深入的思考。但到了百思不得其解时， 及时的答疑和帮助则成了必不可少的内容。教师需对课程内容有较深刻的理解， 应该知道初学者容易遇到哪些问题，学习过程中有哪些常见的疑问。教师在进行 课程设计时，可将这些问题及其答案罗列出来，放在答疑系统中。这样，当学习 者遇到类似的问题时就可以从答疑系统中迅速获得解答，消除学习过程的许多障 碍，也可以减轻教师在教学过程中答疑的工作量，缩短学生获得解答的时间。 在设计课程疑问及解答中应注重利用恰当的问题，引导学习者有意识的选择 性注意。因为问题在吸引和保持学习者的注意，在使学习者对重要信息保持高度 警觉和提高学习者心理上的参与方面是非常有效的一种注意策略。在学习新材料 前有针对性地提出问题，让学生带着问题去学习，不仅有助于将学习者的注意力 吸引到重要的信息上，忽略无关的或不重要的信息，而且问题还能提供一种“推 敲”的功能，通过推敲使信息的含义更为明了，从而促进学习者对所学内容的记 忆和理解，提高学习效率。此外，问题的类型也影响学习者对学习材料的注意。 若问题涉及材料的基本结构，学习者将注意材料的主要内容；若问题涉及材料的 细节，则学习者注意材料中的细节。鉴于问题在吸引和保持学习者的注意方面的 重要作用，在具体设计中，应根据学习目标和学习内容的特点，精心设计问题的 位置和问题的类型。一般对学习材料中的重点难点内容，可通过前置问题的设计。 激发学习者的选择性注意，可通过创设问题情境或提出与学习内容有关的一些问 题来达到。为了促使学习者回忆已学过的学习材料，强化记忆，可通过后置问题

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网络数据库技术应用

的设计来达到目的。 在网络课程中，在教学内容前设计前置问题，让学生带着问题进入课程中寻 找答案，这样不仅目标明确，而且学生容易掌握解决问题的实际办法。 3．联机交谈话题的设置 同步讨论类似于面对面讨论方式，学习者之间可以跨越地理位置进行实时的 交流。实时讨论比较适用于激发碰撞新观念、新想法，教师进行实时答疑和辅导， 实时答疑的活动等，也可以进行一些情感交流。教师在课程设计时应注意设计一 些实时讨论的问题，引导学生参与讨论。问题设计应具有情感交流的情形，讨论 话题应能启发新思路、新观点，讨论话题应有一定的密集性，不能过于分散。在 设计联机交谈时，首先应在网络课程中显示出当前联机的学生数目，可通过查询 学生信息库登录课程的学生数得到，通常联机学生数大于 10 人以上，学生才会产 生进入到联机交谈中的兴趣。在联机交谈页面中，通过学生信息库列出当前联机 的学生信息以供其他人选择与其交谈，当学生在发言区中提交发言时，同时将发 言记录于联机交谈库中，并将发言更新显示于共同发言区中，实现白板的

功

能。 4．测试题设计 无论是什么样的教学形式，测量与评价都是教学过程中的一个重要环节，是 保证教学质量的重要手段之一。网络教学平台中的测评系统具有自动组卷、联机 考试、自动(联机)阅卷、试题管理等一系列功能。它可以对网上教学中的考试与 作业提供全面的支持。测评系统的核心是一个网络题库，它将试题按照经典测量 理论进行严密的组织存储。它要求教师在课程设计时要设计一定量的测验试题， 并按照经典测量理论的方式对试题进行属性标记，最后纳入试题库中。 所有学科的网络题库，都应遵循经典测量理论的指导，要严格按照经典测量 理论的数学模型开发题库管理系统、组织试题，每一道试题都要按照经典测量理 论来进行属性标记。设计试题时应注意以下 3 点。 (1) 试题组织 试题的组织与编写必须以学科的知识点结构为依据。建设题库之前，必须首 先确定学科的知识点结构，在按学科知识点结构组织试题时，还应注意学科知识 点结构的区别，例如，语文、英语等学科，整个学科知识点之间逻辑关系不强， 每一个教学单元都包括很多的知识点。而物理、数学等学科则不同，知识点之间 具有严密的逻辑性，而且一个知识点往往代表某章或某节的内容，不会被包涵在 其他章节之中。在组织试题时，尤其是在设计题库管理系统时，要充分考虑并适 应这种学科知识点结构的区别。 (2) 试题的分布结构

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基于数据库技术的辅导、答疑系统

试题数量要足够多，在各指标属性区间内均衡分布，核心属性有知识点、难 度与认知分类，以这 3 个属性为核心，形成三维立体交叉网络，网络上的每个节 叉节点上都有合理的试题量。在保证这个核心结构的基础上，还应注意试题在题 型和区分度上的合理分布，要处于基本的均衡状态。 (3) 试题质量要求 试题内容要科学，不能有任何错误。无歧义性，表述简单明确。无关联性， 试题之间不能有相互提示，不能相互矛盾。试题参数标注要尽可能符合客观实际。 要注意试题与课程相关，主要是针对课程的难点和疑点。 在设计测试和作业试题时，常用的问题类型有是非题、选择题、填充题、配 对题、简答题、论述题等，它们中有些问题类型侧重于材料的细节，例如，填充 题、配对题等。有些侧重于材料的基本结构，例如，简答题、论述题等。以上这 些问题类型较适宜于后置问题的设计。 5．网上考试系统的实现 网上考试过程是通过登录账号、登录密码后对参加考试的学生进行身份验 证，验证通过后，学生选取考试科目后，进入到测试环境，同时计时器开始计时， 学生必须在限定的时间内完成测试，提交试卷。试卷提交后，系统会自动记录试 卷提交时间，进行计算机评卷。评卷后形成考试成绩表，学生可以查看考试成绩， 但没有经过授权，不允许查阅其他学生的考试成绩。 网上考试系统从逻辑上分为 3 层，从外向内依次为内容表示层、业务逻辑层、 数据分析层。 (1) 内容表示层 内容表示层是学生和教学管理者与后台服务器的对话窗口。学生通过内容表 示层登录、选题、答题、提交试卷等，也包括后期的分数查阅。教学管理人员可 以通过内容表示层实现相关教学任务的部署、设计、管理，例如，试卷的评阅、 学生档案的管理、成绩统计分析结果等。 (2) 业务逻辑层 业务逻辑层主要实现内容表示层与数据分析层之间的通信。通过业务对象， 运用后台编码技术，实现用户请求与数据库的信息交流。这部分主要由.exe 和.dll 类库文件和一些组件组成。 (3) 数据分析层 数据分析层是利用数据库技术，完成数据收集、管理和统计分析。数据库是 整个考核系统信息资源存储的中心，也是系统正常运作的主要支柱，考试系统的 许多功能，如信息资源的动态存取、智能分析、分布式应用等都依赖于强大的数 据库作为后台支撑。

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网络数据库技术应用

6．网上考试的管理 (1) 题库管理 具有使用权限的教学人员可以随时更改考试试题内容，为避免多人同时操 作，系统采用了动态锁定，同时利用操作认证，防止试题被误删除。 (2) 学生管理 教学人员可通过该模块管理学生的各种基本信息。包括考试人数、考试成绩、 学生个人档案等。 (3) 试题评阅 该模块主要是教学人员参与批阅试卷中的主观题及一些系统无法智能审核 的题目。为了加强考试的透明度和公平性，系统设计成按试卷提交的时间排序， 批阅者只能根据序列号查看试卷。 (4) 成绩评估 该模块包括数据汇总、数据分析、数据反馈等，其主要功能是总结考试结果， 进行深层数据信息的挖掘，从有效数据透视出教育本质规律。教学人员可以依照 显示的各种数据分析结果，制定出更有针对性的教学解决方案。 (5) 档案库管理 档案库用来存储学生信息、教师信息及各科考试结果信息。档案库存储教师 的账号、密码、所属学科组的信息和每名学生在不同时期的各科考试成绩。

8.6 网络课程中数据库设计的注意事项 1．命名的规范 数据库中对象的命名规范与否直接影响到网络课程查询检索等功能的实施。 因此，数据库中的各种对象的命名，后台程序的代码编写应采用大小写敏感的形 式，各种对象命名长度不要超过 30 个字符，这样便于应用系统适应不同的数据库。 为了保证编码的惟一性、稳定性和可扩充性，采用对象编码方式，即每一个 课程内容属性值，都由 3 个部分惟一确定：类、对象、属性，编码 ID 就是这 3 个组成部分编码的组合。 2．慎用游标(Cursor) 随着课程内容的逐渐完善，在网络课程中的教学信息越来越多，而学生在学 习时经常要在成千上万个教学信息中查询所需要的信息。为了提高查询速度，一 般使用游标逐行遍历数据，根据取出数据的不同条件进行不同的操作。尤其对多 表和大表定义的游标(大的数据集合)循环很容易使程序进入一个漫长的等待甚至

８．６

网络课程中数据库设计的注意事项

死机。在有些场合，有时还必须使用游标，此时也可以考虑将符合条件的数据行 转入临时表中，再对临时表定义游标进行操作，有时性能得到明显提高。 3．索引(Index)的使用原则 创建索引一般有以下两个目的：维护被索引列的惟一性和提供快速访问表中 数据的策略。大型数据库有两种索引，即簇索引和非簇索引，一个没有簇索引的 表是按堆结构存储数据，所有的数据均添加在表的尾部，而建立了簇索引的表， 其数据在物理上会按照簇索引键的顺序存储，一个表只允许有一个簇索引。因此， 根据 B 树结构，可以理解添加任何一种索引均能提高按索引列查询的速度，但会 降低插入、更新、删除操作的性能，尤其是当填充因子(Fill Factor)较大时。所以 对索引较多的表进行频繁的插入、更新、删除操作，建表和索引时应设置较小的 填充因子，以便在各数据页中留下较多的自由空间，减少页分割及重新组织的工 作。 4．数据的一致性和完整性 为了保证数据库的一致性和完整性，设计人员往往会设计过多的表间关联 (Relation)，尽可能的降低数据的冗余，例如，经常要设计学生信息表、课程表、 习题表等。表间关联是一种强制性措施，建立后，对父表(Parent Table)和子表(Child Table)的插入、更新、删除操作均要占用系统的开销，另外，最好不要用 Identify 属性字段作为主键与子表关联。如果数据冗余低，数据的完整性容易得到保证， 但增加了表间连接查询的操作。为了提高系统的响应时间，合理的数据冗余也是 必要的。使用规则(Rule)和约束(Check)是设计人员防止系统操作人员输入失误造 成数据错误的一种常用手段。但是，不必要的规则和约束也会占用系统的不必要 开销，需要注意的是，约束对数据的有效性验证要比规则快。所有这些，设计人 员在设计阶段应根据系统操作的类型、频度加以均衡考虑。 5．事务的陷阱 学生在学习时有可能进行某些误操作，或课程本身的设计问题而导致呈现错 误的课程信息。为保证正常的教学不受影响，就要采用事务陷阱，当系统发现不 正当的错误，自动转向错误处理程序以解决错误。事务是在一次性完成的一组操 作。虽然这些操作是单个的操作，数据库 Server 能够保证这组操作要么全部都完 成，要么一点都不做。正是大型数据库的这一特性，使得数据的完整性得到了极 大的保证。 6．数据库性能调整 在计算机硬件配置和网络设计确定的情况下，影响到应用系统性能的因素不 外乎为数据库性能和客户端程序设计，而大多数数据库设计员采用两步法进行数 据库设计。首先进行逻辑设计，而后进行物理设计。数据库逻辑设计去除了所有

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网络数据库技术应用

冗余数据，提高了数据吞吐速度，保证了数据的完整性，清楚地表达数据元素之 间的关系。而对于多表之间的关联查询(尤其是大数据表)时，其性能将会降低， 同时也提高了客户端程序的编程难度，因此，物理设计需折中考虑。根据业务规 则，确定对关联表的数据量大小，数据项的访问频度，对此类数据表频繁的关联 查询，应适当提高数据冗余设计。 7．数据类型的选择 数据类型的合理选择对于数据库的性能和操作具有很大的影响。Identify 字段 不要作为表的主键与其他表关联，这将会影响到该表的数据迁移。Text 和 Image 字段属指针型数据，主要用来存放二进制大型对象(BLOB)。这类数据的操作比其 他数据类型较慢，因此要避开使用。日期型字段的优点是有众多的日期函数的支 持，因此，日期的大小比较、加减操作非常简单。但是，在按照日期作为条件的 查询操作也要用函数，相比其他数据类型速度上就慢许多，因为用函数作为查询 的条件时，服务器无法用先进的性能策略来优化查询，而只能进行表扫描遍历每 行。 综上所述，网络课程中引入数据库技术可以提高课程的一致性、交互性、为 学生提供个性化支持和协作环境，使课程结构化、智能化，提高课程维护的方便 性和使用效率。

思考与练习 1．数据库系统中的教学信息有哪些特点？ 2．网络数据库的模式有哪几种？ 3．结合某一具体教学内容，对基于数据库技术课程进行总体设计。 4．如何对教学资源库进行管理？如何设计网络课程的辅导、答疑系统？ 5．网络课程中的数据库设计应注意哪些事项？