开放式智能化远程教学系统的设计与实现.doc

开放式智能化远程教学系统的设计与实现 摘要:本文针对远程教学需要,创造性地开发了一个实用的基于Web的开放式智能CAI远程教学系统,该系统具有学习、练习、测试、学习向导、课程讨论和相关链接等多项功能。为模块化框架结构,可拼装、可拆卸,能够改变课程内容以适应不同课程的教学。文章首先介绍了系统总体功能结构,并详细说明了各模块的工作机制,最后结合实例说明使用该系统在实际教学中的具体运用。br　　关键词:智能CAI、网络教学、远程教育、智能教学系统br　　br　　伴随着计算机网络技术、信息技术、通信技术以及多媒体技术的迅猛发展,教育领域正在经历一场深刻的、全方位的变革。主要体现在计算机辅助教育系统的广泛应用。所谓计算机辅助教育(Computer Based Education),简称CBE,即指以计算机为主要媒介的教育教学活动。CBE在教学中的应用形式一般为CAI或智能CAI(ICAI)系统。br　　1现代远程教育与基于Web的智能CAI系统br　　1.1现代远程教育及其特点br　　远程教育(Distance Education)是指利用各种媒体所进行的非面对面教育。而现代远程教育则是凭借现代信息网络技术与运用多媒体技术所进行的远距离教育。[2]基于网络的现代远程教育具有以下的基本特点:br　　(1) 教与学不受时空地域限制。以网络为基础,运用多种媒体表现课程内容,实现异地教学。br　　(2) 具有较好的互动性。师生之间可以互动交流,教师通过网络答疑解惑。br　　(3) 节约资源,降低教学成本。利用网络进行教学,无需场地、教室还可以减少教学管理人员,因此大为降低成本。br　　1.2基于Web的智能CAI系统br　　因为现代远程教育在学习模式上最直接地体现了现代教育和终身教育的基本要求。所以,如何利用现代教育技术更好地实施远程教育便成为亟需解决的问题。目前,随着网络的发展普及,构建基于Web的智能CAI系统并应用于远程教育不失为一种很好的方法。基于Web的智能CAI(以下简称ICAI)系统以网络为载体,实现了智能化分布式教学。既提高了资源利用率,又不受时空和地区限制,特别是能够根据学生的学识水平和学习情况确定教学策略、调整学习进度,实现了学生自主学习。br　　2基于Web的开放式智能化远程教学系统的设计与实现br　　由于广播电视大学属于远程开放式教学,学员仅有几次面授辅导机会,课程学习大都依靠网络自主学习,因此,迫切需要具有良好交互性的智能化网络教学系统。为更好地进行远程教学,激发学生的学习主动性、积极性,提高教学质量,笔者设计了一个实用智能型CAI远程教学系统,该系统以“多媒体技术基础及应用”课程为实例进行开发,该系统具有交互功能、即时反馈功能、导航功能、信息过滤功能。并能针对不同能力与水平的学生实现个别化教学,即因材施教。系统为开放式模块化框架结构,可拼装、可拆卸,可根据需要添加功能模块,可以改变课程内容以适应不同课程教学的需要。下面就本系统的设计与实现作一介绍。br 　　2.1系统设计br　　本系统建立在第三代远程教育系统模型(The 3th Generation Distance Learning Model,简称3GDL)的理论基础之上,以网络作为载体,综合人工智能(专家系统、数据挖掘、数据仓库)、教育心理学、人机工程学等多门学科的知识,利用计算机模拟教学专家的思维,对教师提供协作式教学、对学生实施开放式学习的智能化教学过程。设计符合ICAI系统一般结构,即由知识库模块以及系统管理员模块、教师模块、学生模块组成。系统结构图如图1所示。br　　br　　(1) 系统管理员模块。该模块包括:系统权限管理、教师审核、公告管理等子模块。br　　(2) 学生模块。主要包括:课件学习模块、提交作业模块、考试模块和在线交流四个子模块。本系统建立的学生模块采用的是具有学习历史记录的方法。对某学生已学习过的所有知识点,通过其所作过的练习题分类计算以下几个平均值:br　　P=已做过的所有练习题得分的平均值;br　　Pj=已做过的所有难度为“简单”的练习题得分的平均值;br　　Pi=已做过的所有难度为“较难”的练习题得分的平均值;br　　Pe=已做过的所有难度为“很难”的练习题得分的平均值。br　　根据这些信息建立学生档案,并录入“学习历史记录表”。可以实现个别化教学,还可以根据学生的学习情况动态地修改,学生在进行新知识学习时,系统要对其以往的学习历史有一个评估测试,根据评估值确定学生学习新知识内容的难易程度,使新知识内容与学生的学识水平相匹配。本系统以各章练习的成绩做为评估值,生成教学策略。各章习题类型有单项选择、多项选择、填空、简答、操作等,分值和数目不定,难度不等,总分为100分。根据每