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摘要： 远程教学已经成为未来教育的一个发展方向，而远程教学系统的研究是教育界最关注的研究领域。由于远程教学的质量与发展受到了远程教学软件的制约，从这一点出发，提出如何构建出更高质量的远程教学系统。系统教学模式设计为学生以自学为主，根据课程的专业知识体系与特点进行分类，在设计开发过程中以提高远程教学质量为目的，坚持整体性、发展性的原则来加强过程设计，并注重反馈与改进。用户可以通过该系统进行课程知识学习、浏览资源、资源下载、辅助答疑、进行水平测试、与教师或其他用户进行交流，还可以根据实际情况来调整学习计划与进度。最后是将远程教学系统与现代高等教育模式相结合运用到教学实践中。
关键词： 远程教学系统；面向对象；辅助答疑
中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671—7597（2011）0110073－02
0 引言
随着计算机网络技术与多媒体技术的飞速发展，远程教学在全世界范围内迅速普及。许多国家开发出了比较完善的现代远程教学系统，努力为大众提供一个良好的远程学习机会。远程教学已经成为了未来教育的一个发展方向，而远程教学系统的研究是教育界最关注的研究领域[1]。但是随着远程教育的发展，远程教学的质量问题也逐渐凸显，由于远程教学的质量和发展受到远程教学软件的制约，因此远程教学的进一步发展的关键在于构建出更高质量的远程教学系统。
1 系统分析
远程教学模式作为现代教育技术的一种新形式，实现了教育中心的转移，从传统的教育中以“教”为中心转变为以“学”为中心，从以教师讲授为主的课堂教学模式转变为以教师指导性教学、学生自主学习的模式。教学通常采用多种教学形式与多种媒体技术综合使用，给传统的教育思想与教学方法带来了革命性的变革，是建设学习型社会、推动教育产业信息化进程的必然历程。现代远程教学要能够规范并高效的实施，必定离不开管理与支持平台环境，根据现代远程教学模式与管理模式的需求，开发综合性管理系统并实施已成为了现代远程教学的一个重要课题。
广州南洋理工职业学院的教学形式长期是以教师为中心，通过讲解、板书和其他各种多媒体手段作为主要的教学方法来向学生传授知识，在很大程度上学生被动的接受知识，从而抑制了学生自主学习的欲望。而要培养新时代的人才，让学生成为学习的主体来满足学生的求知欲望就必须突破传统的教学模式，就必须对课堂教学进行改革。远程教学系统是通过采用远程通信与网络环境建立起一个网上课堂，应用计算机辅助教学手段来提高学习的主动性与积极性，来满足广大用户的需求。远程教学从而成为传统课堂教学的一种延续方式为广大用户担供了一个更为广阔的学习空间[2]。目前远程教学是一种较为流行的教学方法，它是计算机网络教学的一种体现，通过这种学习方式，用户可以更方便的学习所需知识。在这样的趋势下，开发出合适的远程教学系统非常具有实践意义。
2 系统设计
从研究远程教学系统的项目背景入手，在对远程教育的现状分析与整体需求分析的基础上，以软件工程的基本理论为指导思想，结合目前远程教学的实际情况，通过理论研究与比较研究发现了目前远程教育存在的问题。以提高远程教学质量为目的，坚持整体性、发展性的原则来加强过程设计，并注重信息反馈与改进。当今使用的计算机网络模式主要有四种：主机终端模式、文件服务模式、客户机/服务器模式Client/Server和Web浏览器/服务器模式。网络技术的高速发展与网络客户端技术的出现让一些复杂的网络系统成为了可能，B/S模式是通过不断成熟的WWW浏览器技术由二层C/S模式发展而来。通过采用通用的IE浏览器充当客户端软件并把封装在C/S客户端中的逻辑运算交给服务器处理从而避免了客户端繁重的设计开发过程。根据实际需求远程教学系统采用了具有诸多优势的B/S模式，为用户提供一致的操作界面，让系统具有更强的开放性。JSP作为一种将服务器端嵌入Java代码的脚本语言，是开发Web动态网站重要而快捷的工具。它在保证了最的可操作性的同时又提供了比一般的脚本语言更快的执行速度，因此在远程教学系统中采用JSP页面和WWW服务器共同完成与用户的接口。远程教学系统放置在Web服务器中，通过JSP与Web服务器相连接，客户端采用Internet浏览器来访问。将系统结构从逻辑上设计为三个子系统，即用户接口子系统、应用对象子系统与数据库子系统，前者依赖后者，如图1所示：
图1系统架构设计
应用接口子系统用来为用户提供信息与支持，在远程教学系统中通过用户接口子系统与下层的应用对像的操作来实现对数据的检索与插入。它允许用户访问系统数据与数据库，是整个系统的顶层。应用对象子系统位于Web服务器中，主要用来完成对课件的管理，教学的管理以及其他辅助管理等方面。应用对象子系统位于Web服务器中，主要用来完成对课件的管理，教学的管理以及其他辅助管理等方面。
3 子系统模块设计
1）教学管理子系统
教学管理子系统是整个系统的核心，需要实现教学信息的管理、查询与设计、用户的权限的审请、审批与设置等。用户管理：系统支持3类用户：系统管理员、教师、学生，各类用户需要进行身份验证才能访问远程教学系统。系统管理员的主要任务是对各类用户进行管理，包括用户权限的设置、密码的管理等。教师管理模块的主要功能是：教师注册信息管理（用户名和密码管理）、教师基本信息管理（个人信息、所授课程信息管理）等。学生管理模块的主要功能包括学生的注册信息管理（用户名和密码）、学生花名册的管理（增加、删除、修改学生的属性）、学生信息查询等。教学管理：教学管理功能模块分为四部分：课程管理、课件管理、教学信息查询与教学信息统计。课程管理模块的主要功能包括新增课程、课程修改、删除。课件管理模块：由于网络浏览器支持的文件格式多种多样，教师根据课程的特点来组织课件的内容来保证CAI课件开发的自由，课件管理的主要任务是为教师提供课件的上传、浏览、修改、下载、删除等操作。教学信息查询与教学信息统计模块的主要任务是为课程信息、教师信息、学生信息提供查询与统计。
2）辅助答疑子系统
辅助答疑子系统功能模块分为辅助答疑与作业管理两个部分。在远程教学系统中，课程的内容一般都是以Web作品形式展现出来供用户浏览，使得用户能够通过Web页面很轻松地实现学习过程。用户在学习过程中需要与教师进行双向交流来强化学习效果，根据学科的教学经验用户对课程的掌握情况有一定的相度，提出的问题中有百分之六十左右是相似的，因此可以建立一个辅助答疑子模块对学生的提问进行分析、匹配，寻找可能的解答，并在实际应用中对提出的问题与搜索到的答案进行分析与统计。辅助答疑方式是传统的答疑方式所不能比拟的，一方面学生提出的问题得到了及时准确的解答，激发了学生兴趣，培养了自主学习的能力；另一方面可以实时反映学生的掌握情况，将有价值的信息传递给教师及时进行教学信息的反馈，在教学过程中做到有的放矢，同时对辅助答疑子系统模块进行及时的更新，充分发挥其作用。在设计过程中，教师根据学科将知识点以一定的方式组织后存放到知识信息库中，当学生遇到疑难问题时通过答疑子系统的界面提交问题的描述。系统首先对提出的问题进行分析，然后对知识点信息库中进行检索，根据检索内容的相关程度，将知识点反馈给学生。在知识库建立的初期，需要进行合理的设计，需要保证学生提出的问题大部分都能在知识库中检索到答案，让学生能够得到及时的信息反馈，提高系统性能并促进教学。随着系统使用时间的增加，知识库会因为不断的补充新问题而逐渐自动扩大，知识库也会日趋完善。辅助答疑子系统模块将用户提出的问题文本采用分词技术将关键字分割成单个独立的词，采用归一化的技术来进行语义分析与处理，将知识点的关键字组合提取出来后再通过查找算法在知识库中进行模糊查找匹配，根据问题的相关度检索出题解答知识点组合。在创建过程中，教师负责系统知识库的构建与维护，根据学科确定专业词汇与关键字。当系统无法检索到与问题具有相关度的知识点时，由系统记录学生的提问信息后提交给专任教师负责解答，与此同时将问题的答案添加到知识信息库中，从而不断的完善知识库，达到绝大部分的提问可以由系统自动解答的目的。辅助答疑模块改变了传统的教学模式，其优越性主要体现在问题交流方面更加人性化、信息查询更加方便，将辅助答疑的优越性与传统教学模式相结合将提高整体教学水平，辅助答疑功能的设计如图2所示：
图2辅助答疑功能设计图
答疑子系统除了要实现辅助答疑之外还包含了作业管理功能，作业是检验学生学习效果的主要依据与重要的教学反馈手段，在远程教学系统中试图通过强大的计算机功能与成熟的网络技术来模拟传统作业方式。
3）考试子系统
考试是检验学生对知识点的理解与掌握情况的一种重要方式，由于网络技术的发展与自适应考试理论的成熟，使得基于Web的自适应考试系统成为了可能。在远程教学系统中考试子系统模块是不可缺少的一部分，与传统的考试模式相比较，采用随机抽取试卷、系统自动改卷的模式来提高工作效率。通过考试可以检验学生的学习效果从而调整学习的内容与方式，考试模块不仅能根据选择的难度系数随机产生一套试题，而且还能实现考试成绩的及时统计与反馈，与传统的考试模式相比较，考试子系统具有如下优势：与教师手工出卷模式相比，采用考试子系统组卷快捷方便，生成的试卷更具科学性，节约了资源，提高了工作效率。根据考试子系统的组卷策略，抽取的试题内容覆盖面更广，难易程度可以根据需求进行调整，保证了生成试卷的质量，计算机技术与网络技术的结合使用实现教学与考试相分离。
4）交流与管理子系统
交流与管理子系统包括两个模块：师生交流模块与系统管理模块。通过留言板、论坛来建立起师生沟通的桥梁，师生可以展开自由讨论，相互交流。通过论坛能够吸引志同道合的人一起来交流探讨，有利于信息的分类整合和搜集，用户可以在论坛里浏览帖子，发布帖子等操作，能迅速的与很多人在网上进行技术性的沟通和学习。系统管理模块主要完成系统日常管理、系统定期备份、日志管理、系统维护等操作。
4 系统特色
本课题的研究工作的特色在于：
1）远程教学系统采用目前最流行的B/S模式，用户访问更加直观方便，管理界面友好、易用。
2）在辅助答疑子系统中，按照算法系统自动对学生提出的问题进行分词、语义分析、检索、匹配、寻找相关的解答。未能检索到的提问由系统进行记录，定期转发给专任教师进行解答后再添加进知识库，从而不断的壮大知识库。系统对提出的问题与搜索到的答案进行分析与统计，将有价值的信息传递给教师，及时进行教学反馈。
3）在考试子系统中采用了高效的、科学的、强壮的免疫遗传算法来实现考试子系统的组卷功能。与免疫算法相比，免疫遗传算法在免疫算法中增加了遗传算子，与遗传算法相比，又增加了抗原识别、记忆与调节功能。免疫遗传算法在保留了遗传算法的鲁棒性的同时又克服了遗传算法的局部搜索效率差的缺点，同时又具备了搜索速度、全局搜索与局部搜索能力。
4）在数据库中采用临时表技术对试卷数据表进行管理，解决了当系统使用时间过长给考试子系统的试题数据表带来的巨大的访问负担，避免了数据大量冗余，减轻了数据库的存储开销，从而提高系统的实时访问速度。
5）将远程教学与传统高校教学模式相结合，提高了工作效率，促进了教学方式的改革，提高了整体教学水平。
参考文献：
[1]李学明、李继、魏芳，远程教育系统及其实现.北京：人民邮电出版社，2000.11-12.
[2]周毅、刘燕、何瑞梅，谈谈基于Internet远程教学的模式和问题，广东：中山医科大学，2001.
[3]刘全，一个远程教学系统的设计与实现，北京：中国致公出版社，2004，13-15.
[4]郑成增，基于因特网的远程教学系统分析研究，计算机应用研究，2000（4）：75-77.
[5]Elsom-cook.student modeling in intelligent tutoring systems.
kluwer Academic Publish.227-235.
[6]黄荣怀、晓春，中国远程教育模式的现状分析，北京师范大学网络教育实验室，2001（2）：12-13.
作者简介：
刘红玲（1982-），女，湖南常德人，广州南洋理工职业学院教师硕士，主要研究领域：软件系统开发，从事计算机软件开发方面的教学工作。
关键词： 远程教学系统；面向对象；辅助答疑
中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671—7597（2011）0110073－02
0 引言
随着计算机网络技术与多媒体技术的飞速发展，远程教学在全世界范围内迅速普及。许多国家开发出了比较完善的现代远程教学系统，努力为大众提供一个良好的远程学习机会。远程教学已经成为了未来教育的一个发展方向，而远程教学系统的研究是教育界最关注的研究领域[1]。但是随着远程教育的发展，远程教学的质量问题也逐渐凸显，由于远程教学的质量和发展受到远程教学软件的制约，因此远程教学的进一步发展的关键在于构建出更高质量的远程教学系统。
1 系统分析
远程教学模式作为现代教育技术的一种新形式，实现了教育中心的转移，从传统的教育中以“教”为中心转变为以“学”为中心，从以教师讲授为主的课堂教学模式转变为以教师指导性教学、学生自主学习的模式。教学通常采用多种教学形式与多种媒体技术综合使用，给传统的教育思想与教学方法带来了革命性的变革，是建设学习型社会、推动教育产业信息化进程的必然历程。现代远程教学要能够规范并高效的实施，必定离不开管理与支持平台环境，根据现代远程教学模式与管理模式的需求，开发综合性管理系统并实施已成为了现代远程教学的一个重要课题。
广州南洋理工职业学院的教学形式长期是以教师为中心，通过讲解、板书和其他各种多媒体手段作为主要的教学方法来向学生传授知识，在很大程度上学生被动的接受知识，从而抑制了学生自主学习的欲望。而要培养新时代的人才，让学生成为学习的主体来满足学生的求知欲望就必须突破传统的教学模式，就必须对课堂教学进行改革。远程教学系统是通过采用远程通信与网络环境建立起一个网上课堂，应用计算机辅助教学手段来提高学习的主动性与积极性，来满足广大用户的需求。远程教学从而成为传统课堂教学的一种延续方式为广大用户担供了一个更为广阔的学习空间[2]。目前远程教学是一种较为流行的教学方法，它是计算机网络教学的一种体现，通过这种学习方式，用户可以更方便的学习所需知识。在这样的趋势下，开发出合适的远程教学系统非常具有实践意义。
2 系统设计
从研究远程教学系统的项目背景入手，在对远程教育的现状分析与整体需求分析的基础上，以软件工程的基本理论为指导思想，结合目前远程教学的实际情况，通过理论研究与比较研究发现了目前远程教育存在的问题。以提高远程教学质量为目的，坚持整体性、发展性的原则来加强过程设计，并注重信息反馈与改进。当今使用的计算机网络模式主要有四种：主机终端模式、文件服务模式、客户机/服务器模式Client/Server和Web浏览器/服务器模式。网络技术的高速发展与网络客户端技术的出现让一些复杂的网络系统成为了可能，B/S模式是通过不断成熟的WWW浏览器技术由二层C/S模式发展而来。通过采用通用的IE浏览器充当客户端软件并把封装在C/S客户端中的逻辑运算交给服务器处理从而避免了客户端繁重的设计开发过程。根据实际需求远程教学系统采用了具有诸多优势的B/S模式，为用户提供一致的操作界面，让系统具有更强的开放性。JSP作为一种将服务器端嵌入Java代码的脚本语言，是开发Web动态网站重要而快捷的工具。它在保证了最的可操作性的同时又提供了比一般的脚本语言更快的执行速度，因此在远程教学系统中采用JSP页面和WWW服务器共同完成与用户的接口。远程教学系统放置在Web服务器中，通过JSP与Web服务器相连接，客户端采用Internet浏览器来访问。将系统结构从逻辑上设计为三个子系统，即用户接口子系统、应用对象子系统与数据库子系统，前者依赖后者，如图1所示：
图1系统架构设计
应用接口子系统用来为用户提供信息与支持，在远程教学系统中通过用户接口子系统与下层的应用对像的操作来实现对数据的检索与插入。它允许用户访问系统数据与数据库，是整个系统的顶层。应用对象子系统位于Web服务器中，主要用来完成对课件的管理，教学的管理以及其他辅助管理等方面。应用对象子系统位于Web服务器中，主要用来完成对课件的管理，教学的管理以及其他辅助管理等方面。
3 子系统模块设计
1）教学管理子系统
教学管理子系统是整个系统的核心，需要实现教学信息的管理、查询与设计、用户的权限的审请、审批与设置等。用户管理：系统支持3类用户：系统管理员、教师、学生，各类用户需要进行身份验证才能访问远程教学系统。系统管理员的主要任务是对各类用户进行管理，包括用户权限的设置、密码的管理等。教师管理模块的主要功能是：教师注册信息管理（用户名和密码管理）、教师基本信息管理（个人信息、所授课程信息管理）等。学生管理模块的主要功能包括学生的注册信息管理（用户名和密码）、学生花名册的管理（增加、删除、修改学生的属性）、学生信息查询等。教学管理：教学管理功能模块分为四部分：课程管理、课件管理、教学信息查询与教学信息统计。课程管理模块的主要功能包括新增课程、课程修改、删除。课件管理模块：由于网络浏览器支持的文件格式多种多样，教师根据课程的特点来组织课件的内容来保证CAI课件开发的自由，课件管理的主要任务是为教师提供课件的上传、浏览、修改、下载、删除等操作。教学信息查询与教学信息统计模块的主要任务是为课程信息、教师信息、学生信息提供查询与统计。
2）辅助答疑子系统
辅助答疑子系统功能模块分为辅助答疑与作业管理两个部分。在远程教学系统中，课程的内容一般都是以Web作品形式展现出来供用户浏览，使得用户能够通过Web页面很轻松地实现学习过程。用户在学习过程中需要与教师进行双向交流来强化学习效果，根据学科的教学经验用户对课程的掌握情况有一定的相度，提出的问题中有百分之六十左右是相似的，因此可以建立一个辅助答疑子模块对学生的提问进行分析、匹配，寻找可能的解答，并在实际应用中对提出的问题与搜索到的答案进行分析与统计。辅助答疑方式是传统的答疑方式所不能比拟的，一方面学生提出的问题得到了及时准确的解答，激发了学生兴趣，培养了自主学习的能力；另一方面可以实时反映学生的掌握情况，将有价值的信息传递给教师及时进行教学信息的反馈，在教学过程中做到有的放矢，同时对辅助答疑子系统模块进行及时的更新，充分发挥其作用。在设计过程中，教师根据学科将知识点以一定的方式组织后存放到知识信息库中，当学生遇到疑难问题时通过答疑子系统的界面提交问题的描述。系统首先对提出的问题进行分析，然后对知识点信息库中进行检索，根据检索内容的相关程度，将知识点反馈给学生。在知识库建立的初期，需要进行合理的设计，需要保证学生提出的问题大部分都能在知识库中检索到答案，让学生能够得到及时的信息反馈，提高系统性能并促进教学。随着系统使用时间的增加，知识库会因为不断的补充新问题而逐渐自动扩大，知识库也会日趋完善。辅助答疑子系统模块将用户提出的问题文本采用分词技术将关键字分割成单个独立的词，采用归一化的技术来进行语义分析与处理，将知识点的关键字组合提取出来后再通过查找算法在知识库中进行模糊查找匹配，根据问题的相关度检索出题解答知识点组合。在创建过程中，教师负责系统知识库的构建与维护，根据学科确定专业词汇与关键字。当系统无法检索到与问题具有相关度的知识点时，由系统记录学生的提问信息后提交给专任教师负责解答，与此同时将问题的答案添加到知识信息库中，从而不断的完善知识库，达到绝大部分的提问可以由系统自动解答的目的。辅助答疑模块改变了传统的教学模式，其优越性主要体现在问题交流方面更加人性化、信息查询更加方便，将辅助答疑的优越性与传统教学模式相结合将提高整体教学水平，辅助答疑功能的设计如图2所示：
图2辅助答疑功能设计图
答疑子系统除了要实现辅助答疑之外还包含了作业管理功能，作业是检验学生学习效果的主要依据与重要的教学反馈手段，在远程教学系统中试图通过强大的计算机功能与成熟的网络技术来模拟传统作业方式。
3）考试子系统
考试是检验学生对知识点的理解与掌握情况的一种重要方式，由于网络技术的发展与自适应考试理论的成熟，使得基于Web的自适应考试系统成为了可能。在远程教学系统中考试子系统模块是不可缺少的一部分，与传统的考试模式相比较，采用随机抽取试卷、系统自动改卷的模式来提高工作效率。通过考试可以检验学生的学习效果从而调整学习的内容与方式，考试模块不仅能根据选择的难度系数随机产生一套试题，而且还能实现考试成绩的及时统计与反馈，与传统的考试模式相比较，考试子系统具有如下优势：与教师手工出卷模式相比，采用考试子系统组卷快捷方便，生成的试卷更具科学性，节约了资源，提高了工作效率。根据考试子系统的组卷策略，抽取的试题内容覆盖面更广，难易程度可以根据需求进行调整，保证了生成试卷的质量，计算机技术与网络技术的结合使用实现教学与考试相分离。
4）交流与管理子系统
交流与管理子系统包括两个模块：师生交流模块与系统管理模块。通过留言板、论坛来建立起师生沟通的桥梁，师生可以展开自由讨论，相互交流。通过论坛能够吸引志同道合的人一起来交流探讨，有利于信息的分类整合和搜集，用户可以在论坛里浏览帖子，发布帖子等操作，能迅速的与很多人在网上进行技术性的沟通和学习。系统管理模块主要完成系统日常管理、系统定期备份、日志管理、系统维护等操作。
4 系统特色
本课题的研究工作的特色在于：
1）远程教学系统采用目前最流行的B/S模式，用户访问更加直观方便，管理界面友好、易用。
2）在辅助答疑子系统中，按照算法系统自动对学生提出的问题进行分词、语义分析、检索、匹配、寻找相关的解答。未能检索到的提问由系统进行记录，定期转发给专任教师进行解答后再添加进知识库，从而不断的壮大知识库。系统对提出的问题与搜索到的答案进行分析与统计，将有价值的信息传递给教师，及时进行教学反馈。
3）在考试子系统中采用了高效的、科学的、强壮的免疫遗传算法来实现考试子系统的组卷功能。与免疫算法相比，免疫遗传算法在免疫算法中增加了遗传算子，与遗传算法相比，又增加了抗原识别、记忆与调节功能。免疫遗传算法在保留了遗传算法的鲁棒性的同时又克服了遗传算法的局部搜索效率差的缺点，同时又具备了搜索速度、全局搜索与局部搜索能力。
4）在数据库中采用临时表技术对试卷数据表进行管理，解决了当系统使用时间过长给考试子系统的试题数据表带来的巨大的访问负担，避免了数据大量冗余，减轻了数据库的存储开销，从而提高系统的实时访问速度。
5）将远程教学与传统高校教学模式相结合，提高了工作效率，促进了教学方式的改革，提高了整体教学水平。
参考文献：
[1]李学明、李继、魏芳，远程教育系统及其实现.北京：人民邮电出版社，2000.11-12.
[2]周毅、刘燕、何瑞梅，谈谈基于Internet远程教学的模式和问题，广东：中山医科大学，2001.
[3]刘全，一个远程教学系统的设计与实现，北京：中国致公出版社，2004，13-15.
[4]郑成增，基于因特网的远程教学系统分析研究，计算机应用研究，2000（4）：75-77.
[5]Elsom-cook.student modeling in intelligent tutoring systems.
kluwer Academic Publish.227-235.
[6]黄荣怀、晓春，中国远程教育模式的现状分析，北京师范大学网络教育实验室，2001（2）：12-13.
作者简介：
刘红玲（1982-），女，湖南常德人，广州南洋理工职业学院教师硕士，主要研究领域：软件系统开发，从事计算机软件开发方面的教学工作。