江南大学 彭奇志 2009.10 无锡

1. 江南大学 彭奇志 2009.10 无锡 信息检索课程网络共享教学平台的设计

2. 主要内容 • 第一部分 信息检索网络共享教学平台的结构 功能设计 • 第二部分 共享教学资源库的开发 • 第三部分 基于本体的信息检索课程教学资源库的 框架

3. 第一部分 信息检索网络共享教学平台的结构功能设计 • 主要内容： • 1. 平台的设计理念 • 2. 教学模式的设计 • 3. 平台总体结构与功能 • 4. 平台的特点

4. 网络教学平台的类型 • 1. 网络课程开发平台： • 为整个远程教育提供基础的教学课程开发环境和工具。 • 2. E-learning教学管理型： • 主要是对教师上课任务、学生选修课程的安排、学生学习成绩登录等教务管理。 • 3. 在线学习型： • 重点是提供学生在线自主学习。 • 网络共享教学平台涉及许多问题，如：平台设计理念、多层架构、 WEB数据库、教学资源的管理和重用等问题。

5. 1. 平台的设计理念 • 1.1 设计原则 • 学生为主、教师为辅 • 易激发学生学习兴趣 • 共享性 • 开放性 • 交互性 • 动态性 • 易维护性

6. 1.2 在线学习的理论基础 • 认知主义学习理论 • 人脑中的知识是以网状结构表达的，即知识点、链和由此形成的网络三部分构成。这意味着在教学中要对复杂主题作非线性的多维度的浏览，即在不同场合，从不同方向重返同一个概念。 • Web技术特点正好与“作非线性的多维度的浏览”相吻合。 • 建构主义学习理论 • 教学模式是以学生为中心、以过程为中心、以认知结构为中心。在教与学的过程中，应充分利用“情境创设”、“意义建构”、“协作”和“会话”等活动发挥学生的主动性、积极性和创造性，达到对当前所学知识的意义建构的目的。 • Web技术非常适合于构造数字资源教学的虚拟情景，进行协作活动而实现某种意义的建构过程。

7. 2 教学模式的设计 • 2.1 “三阶段” 教学模式 • 导向阶段 • 侧重于信息检索知识的扫盲 • 入门阶段 • 各种载体、各种类型信息资源的检索与利用以及各种教学案例示范。 • 高级阶段 • 侧重于研究型的信息检索、信息分析

8. 2.2 在线教学三模式 • （1）个性化教学模式 • 学习对象的学科专业、学习进度和对知识点掌握牢固程度的不同，给出相应学习策略、学习进度、学习内容的教学模式。 • 根据用户不同学科专业对信息资源需求的不同，分别设计理工类信息检索、生物医学信息检索、社会科学信息检索等不同模块。

9. （2）协作型学习模式 • 协作型学习模式是指为多个学生提供对同一问题用不同观点进行观察比较、分析、讨论、综合的机会，从而构造一个让学生们协作解决问题的学习环境。 • 主要使用Web技术设计BBS、在线论坛和聊天室等方式来实现。

10. （3）教师辅导模式 • 为学生提供在线答疑解惑的环境。 • 学生在线提出不懂的问题，教师在线或离线随时答疑，问题和答案可以通过网络交互。 • 教师在线提供典型检索实例的发布 • 设计网络虚拟咨询平台、教学QQ群等

11. 3 平台的总体结构与功能 • 基于软件工程理论与方法，设计了四个子系统： • 管理子系统 • 公共教学子系统 • 学生子系统 • 教师子系统

12. 3.1 管理子系统 • 教学管理 • 公告管理 ； 用户管理 ；课程管理；调查问卷管理 ；网上论坛管理；系统设置；课程统计信息； 教学博客 • 网上论坛 • 浏览、发表话题和文章；查看在线用户；添加和删除我的好友；查看统计排行信息（讨论区排行、文章排行、用户排行）；讨论区管理。 • 密码管理 • 问题提交

13. 3.2 公共教学子系统 • 公共教学子系统： • 实现网上信息素质教育资源全民共享。 • 该公共教学子系统为开放式平台，用户通过校园网即可随时使用。 • 6个模块： • 用户注册、学科资源导航库、知识库、互动学习空间、课程指南、信息公告。

14. 公共教学子系统 用户注册 学科导航库 知识库 互动教学空间 课程指南 信息公告 学生注册 学生登录 教师注册 教师登录 修改密码 文科导航 理科导航 检索技术 检索常识 非实时咨询 教师答疑 实时咨询 教师介绍 教学概况 教学成果 流动看板 教学信息 数据库 数据库 公共教学子系统结构功能图

15. 3.3 学生子系统 • 学生子系统为学生提供个性化学习环境。 • 学生登录到该系统后，可以根据系统的导航机制，浏览课程内容，根据自身的学习状况下载课件。学习完成后，学生可以参加虚拟考场、在线练习或自适应考试，通过模拟答题查看自己知识薄弱点，巩固自己的学习效果，调整学习策略。 • 子系统包括5个模块。

16. 学生子系统 多媒体教室 题 库 在线作业 虚拟考场 教学质量评估 题库管理 自适应测试 模拟测试 阅卷与查询 考生登录 学生评分 教师评分 教学留言 课件下载 在线教学 视频点播 客观题库 主观题库 教学案例库 作业上传 开始答题 作业查询 学生子系统结构功能图

17. 3.4 教师子系统 • 教师子系统为教师提供了教学信息发布、作业管理、学生管理和教学资料共享的平台。 • 教师可以对学生在学习中提出的问题进行管理，包括回答问题、删除冗余问题以及对问题进行分类，以便于学生查询。另外，该系统允许教师进行对所授课程题库的维护和更新，查询、统计分析学生考试成绩，并掌握学生知识欠缺处，调整教学进度与内容等。 • 该子系统设计了6个模块。

18. 教师子系统 教学管理 出题与阅卷 题库管理 学生管理 教师答疑 资源库管理 课程安排 实习安排 教室安排 信息发布 作业布置 作业评阅 试卷拟定 试卷评阅 题目录入 题库维护 学生信息维护 考试汇总 作业汇总 成绩统计分析 登录系统 答疑提交 登录系统 信息新增 信息修改 信息删除 数据库 数据库 教师子系统结构功能

19. 4. 平台的特点 • （1）开放性。 • 学生可以不受时空限制，登录网站学习。 • （2）共享性。 • 校内外用户均可通过校园网方便地登录到网站，在线学习。 • （2）交互性。 • 提供了网上虚拟咨询平台、“个性化”和“协作型”的交互式学习空间，信息检索学生可以通过聊天室、Web Form、E-mail、在线论坛等实现与教师和同学之间的交互。 • （3）动态性。 • 采用了动态Web与多媒体技术，信息检索网页式课件具有动态播放和立体演示的效果。网络课件动态更新。

20. 第二部分 共享教学资源库的开发 • 主要内容： • 一、多媒体课件的发展方向 • 二、开发的关键技术

21. 一、多媒体课件的发展方向 • 1、网络化 多媒体CAI的发展不是孤立的，而是与其他方面的技术密切相关，综合利用计算机网络，特别是Internent 的上述优点，人们在网上建立了许多“在线”（online）教育/教学系统，出现了虚拟教室、虚拟图书馆、虚拟实验室、虚拟校园、虚拟大学等新概念。这些系统的应用开发远远超出教育的范畴，实际上是一个计算机化的社会系统。

22. 2、智能化 • 多媒体方式下，个别指导型CAI 的教学内容呈示可变得图文并茂、声色俱全，并可使交互形式更为生动活泼，如智能导师系统，此类企图利用人工智能技术来模拟“家教”的智能CAI (ICAI) 系统始于70年代。人们曾预料90年代会比较普遍地应用ICAI 技术，然而，事实上ICAI 的发展并未像预料的那么快。当前CAI发展的实际情况是，多媒体的豪华似乎冲淡了人们对于人工智能精致性的追求。或在人们对于多媒体的热情高潮过后，ICAI将重新成为人们追求的重要目标。 • 目前仍有一些学者在致力于此，并在理论上有所发展。例如“操练与练习”，并不向学生教授新的内容，而是由计算机向学生逐个呈示问题，学生在机上作答，计算机给予适当的评价。

23. 3、 向虚拟现实方向发展 • 虚拟现实技术，是一种能超越物理局限性和时空局限性的高级模拟手段。在CAI系统使用虚拟现实技术，使学生在教学和实习中获得临场的感觉。

24. 4、自主性、创造性、多层次 • 越来越多的多媒体教学软件采用超媒体结构来组织教学信息。超媒体可以看作为多媒体化的超文本，是一种非线性的信息结构，基于超媒体的CAI可以在每一个结点处提供多个不同的选择，易于实现"学习者控制"的个别化教学策略，将课件流程和控制权交给学生。学习者可以根据自己的兴趣、知识、经验、任务需求和学习风格来选择使用信息。

25. 二、开发的关键技术 • 主要内容： • 1.多媒体技术 • 2.流媒体技术 • 3.网页制作技术 • 4.动态发布技术 • 5.虚拟现实技术

26. 1. 多媒体技术 • 1.1 多媒体技术的概念 • 就是将文本、图形、图像、动画、音频和视频等形式的信息，通过计算机处理，使多种媒体建立逻辑连接，集成为一个具有实时性和交互性的系统化表现信息的技术。 • 多媒体技术处理信息需要通过计算机数字化的采集、获取、压缩与解压缩、编辑、存储等加工处理。

27. 感觉媒体 表现媒体 表示媒体 表现媒体 感觉媒体 输出设备 输入设备 计算机主机 （CPU、RAM） 纸质图片 纸质图片 声音 声音 视频 视频 存储媒体 文本 文本 传输媒体 远程计算机 磁盘、光盘等 图 媒体与计算机系统 网络交换 1.2 媒体与计算机系统

28. 1.3 多媒体关键技术 • 数字音频和视频技术 • 主要解决音频和视频信息的数字化和压缩、解压缩等问题，以便对音频、视频信息做到适时处理 • 多媒体软件平台技术 • 主要涉及多媒体操作系统、多媒体著作工具（Authorware、PowerPoint） • 多媒体通讯技术 • 利用通信网络综合地完成多媒体信息的传输和交换的技术 • 主要涉及数字通信网络、多媒体数据终端、数据压缩、多媒体信息的同步 • 多媒体数据库技术

29. 1.4 图形和图像的获取 • 图形的获取 • 利用软件绘制图形 • 利用数字化仪绘制图形 • 利用光笔绘制图形 • 图像的获取 • 扫描仪 • 摄像机 • 数码像机

30. 1.5 图像处理工具 • 常用处理图像的软件有： • Photoshop • Microsoft Photo Editer • Microsoft Office visio • Windows画图 • 修改图片尺寸，剪切部分图 • ACD FotoCanvas(ACD System) • 转换图片格式 • Free Photo Converter

31. 1.6 多媒体文件格式—音频文件 • Wav文件（.wav） • 标准波形声音文件、实际声音、文件容量大 • MPEG文件（.MP1 .MP2 .MP3 . MP4） • 音频压缩文件、有损压缩、文件容量小 • RealAudio文件（.ra .rm .ram） • 流式音频文件、音质好、文件容量较小 • WMA文件（.wma） • 压缩比和音质都超过MP3，很受欢迎 • MIDI文件（.mid） • 电脑音乐文件、合成音乐、文件容量小于声音文件

32. PPT文件音频输入

33. 视频文件(Video) • AVI格式（.avi） • 数字音频和视频文件，同步播放音频和视频，只能本地播放 • MPEG格式（.MPEG .MPG） • 视频压缩文件，压缩率高，图像和音响质量好，只能本地播放 • ASF格式(.asf) • 是Microsoft公司的影像文件格式，该格式文件可实现流式多媒体内容的发布。 • RM格式（ .rm ） • 视频流格式文件，压缩好，文件小,是流媒体格式 • MOV格式(.mov) • APPLE公司的视频格式，默认播放器是QuickTime Player，只能本地播放。

34. 1.7 动画（Animation) • 动画是利用具有连续性内容的静止画面，一幅接着一幅高速地呈现在人们的视野之中，利用视觉暂留特性产生相应的效果。 • 计算机设计动画有两种： • 帧动画，造型动画。 • 常用的动画制作工具有： • Macromedia Director • 二维动画：AnimatorPro，Flash， Authorware • 三维动画：3D MAX • 动画文件格式 ： • SWF，3DS， MOV，GIF

35. Flash动画 • SWF 是Micromedia 公司的产品Flash 的向量动画格式，它采用曲线方程描述其内容，因此这种格式的动画在缩放时不会失真，非常适合描述由几何图形组成的动画，如教学演示等。由于这种格式的动画可以与HTML 档充分结合，并能添加MP3音乐，因此被广泛地应用于网页上，成为一种“准”流式媒体文件。

36. 2.流媒体技术 • 流媒体的概念 • 一般是指通过Internet网络传送媒体（如视频、音频等）的技术总称。 • 广义的含义是使音频和视频形成稳定和连续的传输流和回放流的一系列技术、方法和协议的总称. • 在网络中基于时间的连续实时传输流式数据，允许播放器立即开始表现数据，而不用等到所有数据下载完成再来播放，是相对于传统的下载之后播放而言的。

37. 江南大学流媒体网上教学

38. 网络教学与流媒体技术 • 在网络中基于时间的连续实时传输流式数据，允许播放器立即开始表现数据，而不用等到所有数据下载完成再来播放，只需经过几秒或几十秒的缓冲延时即可在用户的计算机上利用相应的播放器进行观看。是相对于传统的下载之后播放而言的。 • 网络教学课程，特别是《信息检索》一类在线学习性质的课程，音视频媒体的重要性是不言而喻的，实现窄带网络的音视频传输最好的解决方案就是流式媒体的传输方式。

39. 流媒体课件制作所需的设备

40. 流媒体课件编播系统

41. 《文献检索利用》流媒体课件布局

42. 流媒体课件处理技术 • 流媒体课件处理 • 主要是对多媒体进行压缩编码、编辑等处理，将AVI等格式的视频转换成ASF格式的流媒体，对ASF文件进行编辑，插入标记、索引、脚本命令等，将图片等内容与视频合成，在指定的时间插入URL等命令，使授课视频流与讲义同步起来，便于远程用户在线学习。可以采用微软提供的 Windows Media SDK来解决。

43. 流媒体ASF • ASF是Advanced Streaming Format的简称，由微软公司开发。 • ASF文件最大优点就是体积小。 • 用户可以将图形、声音和动画数据组合成一个ASF格式的文件，当然也可以将其他格式的视频和音频转换为ASF格式，而且用户还可以通过声卡和视频捕获卡将诸如麦克风、录像机等等外设的数据保存为ASF格式。 • ASF格式的视频中可以带有命令代码，用户指定在到达视频或音频的某个时间后触发某个事件或操作。

44. 流媒体之分割、合并、修复、转换（AVI） • 分割、合并、修复、转换（AVI）WMV\ASF的最佳工具----asftools2.3汉化版 （597KB） • ASF文件播放器 • Windows Media Player • Realplayer

45. 3.超媒体技术 超媒体技术： 是一种非线性的网状结构，可以为许多信息点建立链接，而这些建立了链接的部分我们称其为热点或热区.

46. 超媒体课件体系结构

47. 4.虚拟现实技术 • 虚拟现实概念 • 也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。 • 虚拟现实的主要特征 • 多感知性（Multi-Sensory）、浸没感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）

48. 虚拟现实在教学中的应用 • 立体物体的展示 • 立体空间的展示 • 虚拟场景的构造 • 模拟实验和仿真教学 • 技能训练 • 在实现虚拟实验教学平台时使用到的三维图形技术:如何绘制物体模型以及实验场景、如何与虚拟场景进行实时交互操作、如何应用粒子系统来实现粉末飘洒的效果。 虚拟头盔

49. 5.网页制作技术 • 网页编辑主要是制作或修改网页，与课程有关的信息资料通过数据库能够自动生成网页，但如果对网页有特殊的要求，就要自己动手制作或修改生成的网页。网页编辑技术主要包括： • A.网站的规划与设计 • B.网页文档的创建及基本操作 • C.网页布局技术 • D.CSS样式的应用 • E.网页中的行为技术，库与模板，表单的应用 • 网页制作工具：Dreamweaver,Frontpage,Fireworks,Flash DHTML Editing control

50. 6.动态网页发布技术 • 1.所谓“动态”，并不是指那几个放在网页上的GIF图片，动态网页技术有以下几个特点。 • A.“交互性”即网页会根据用户的要求和选择而动态改变和响应,将浏览器作为客户端界面,这将是今后WEB发展的大势所趋. • B.“自动更新”即无须手动地更新HTML文档,便会自动生成新的页面,可以大大节省工作量. • C.“因时因人而变”,即当不同的时间,不同的人访问同一网址时会产生不同的页面。 • 2.动态网页技术 • 除了早期的CGI外，目前主流的动态网页技术有JSP,ASP, .net，PHP等。