- 基于Client/Server 的課件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 推薦度：
- 相關(guān)推薦
基于Client/Server 的課件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
摘 要：本文討論基于Client/Server的智能計算機輔助教學（ICAI）的實現(xiàn)技術(shù)，據(jù)此采用VB、SQL Server、IIS等開發(fā)平臺，建立了一個用于高等數(shù)學教學的ICAI試驗系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：Client/Server CAI ICAI 課件
The Development Techniques for Client/Server-based ICAI System
Wang Changda
Department of Computer Science, JiangSu University of Science and Technology
(ZhengJiang JiangSu Province 212003)
Abstract: The paper discussed the development techniques of implementation of Client/Server-based ICAI system. By using the platforms of VB, SQL Server and IIS, a network ICAI prototype system for advance mathematics teaching is developed.
Abstract: The paper discussed the development techniques of implementation of Client/Server-based ICAI system. By using the platforms of VB, SQL Server and IIS, a network ICAI prototype system for advance mathematics teaching is developed.
Key Words: Client/Server CAI ICAI Courseware Client/Server CAI ICAI Courseware
1 引言
傳統(tǒng)的CAI課件系統(tǒng)是在單機上將全部教學內(nèi)容，以編程的方式預置于課件中。學生學習時，教學過程是按課件規(guī)定的路徑和內(nèi)容展開的。由于缺乏必要的通信手段和智能特性，無法實現(xiàn)任課教師與學生之間的交互，和按學生的不同認知能力準備教案的因材施教教學。隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)的日臻成熟，人工智能在專家系統(tǒng)領(lǐng)域取得的成功，它們?yōu)镃AI的發(fā)展提供了新的空間。我們認為CAI的發(fā)展方向在于網(wǎng)絡化、智能化。
2 ICAI的評價標準
智能計算機輔助教學系統(tǒng)（Intelligence Computer Assisted Instruction——ICAI）具有如下的一些特征[1]：
① 能自動生成各種問題與練習；
② 根據(jù)學生的學習水平與學習情況選擇與調(diào)整學習的內(nèi)容和進度；
③ 在了解教學內(nèi)容的基礎上自動解決問題，生成解答；
④ 具有自然語言生成與理解能力，以便實現(xiàn)比較自由的教學問答系統(tǒng)以提高人機交互的主動性；
⑤ 對教學內(nèi)容有解釋咨詢能力；
⑥ 能診斷學生錯誤，分析原因并采取糾正措施；
⑦ 能評價學生的學習行為；
⑧ 能評價教師的教學行為[2]。
具備上述全部特征的ICAI系統(tǒng)是完美的，但實現(xiàn)是困難的。一般認為只要具備上列一個或幾個特征，就可以稱之為ICAI。
3 實現(xiàn)技術(shù)
3.1 Client/Server的實現(xiàn)
將用于教學的內(nèi)容、刻畫學生的認知模型所必需的數(shù)據(jù)資料保存在Server端。教師在教研室通過Client，負責實現(xiàn)對Server端教學內(nèi)容的更新與維護。學生在多媒體教室通過Client與Server相連，實現(xiàn)對教學內(nèi)容的學習，學習結(jié)束后，學生客戶端軟件將依據(jù)學生對知識點的掌握情況，為其自動修改認知模型。督導人員在教務處通過Client與Server相連，實現(xiàn)對教學過程的監(jiān)督與引導。
3.2 認知模型的建立
ICAI強調(diào)要按學生不同的認知模型，為其準備不同的教學內(nèi)容，用以實現(xiàn)個別化教學與啟發(fā)式教學。受認知心理學與教育學發(fā)展的制約，目前還無法準確地建立出單個人的認知模型。
我們粗略地將學生的認知模型，按其不同的認知能力分成高、中、低三類。同一內(nèi)容的教案也按高、中、低三中難度組織，分別提供給具有相應認知能力的同學學習使用。學生在學習完每節(jié)的教學內(nèi)容后，系統(tǒng)將要求他回答一定數(shù)量的相關(guān)問題，并根據(jù)其回答問題的準確率，確定他的新認知模型。
3.3 智能化教學過程的實現(xiàn)
我們借鑒專家系統(tǒng)的設計方法，實現(xiàn)ICAI課件系統(tǒng)中的智能功能。在該系統(tǒng)中組織了相應的規(guī)則庫、事實庫（學習歷史紀錄庫）和推理實現(xiàn)機制，如圖1所示。下面對推理實現(xiàn)機制做簡要的介紹。規(guī)則庫由冊、章、節(jié)、超文本教案地址、閥值及多個前提組成，反映對該節(jié)的學習應滿足的前提條件。學習歷史庫由冊、章、節(jié)、認知等級、已學次數(shù)組成，反映學生對該節(jié)的認知能力。規(guī)則庫的內(nèi)容由教師負責修改。學生的學習歷史紀錄，在庫中按每個人一張表組織，其內(nèi)容在每次學習之后，由學生客戶端軟件依據(jù)該生對知識點的掌握情況自動修改。推理過程由專用的推理模塊，按規(guī)則庫提供的規(guī)則與學生學習歷史紀錄庫提供的事實做出判斷。我們通過學生在每節(jié)教學內(nèi)容學習完成之后，對所附習題回答的準確率，將其認知能力劃分成高、中、低三個層次，并將這個結(jié)果保存在學生學習歷史紀錄庫中。學生下一次使用該系統(tǒng)進行學習時，該系統(tǒng)會按其不同的認知能力，為他準備相應難度的教學內(nèi)容。不難看出，這種對認知能力的衡量是動態(tài)的。若學生不想按系統(tǒng)默認的進度學，則要求學生自行選擇學習內(nèi)容。若所選內(nèi)容已經(jīng)學過，則根據(jù)其當時所獲得的等級為他準備學習內(nèi)容；否則將視規(guī)則庫及學習歷史紀錄中的內(nèi)容，判斷其是否可學而定。例如：規(guī)則庫中限定在學習第一章第一節(jié)之前不能學習第一章第二節(jié)，某生試圖越過第一章第一節(jié)學習第一章第二節(jié)時，系統(tǒng)會給出警告。為了使學生能在系統(tǒng)的控制下學習，無論是高、中、低難度的教案均是一節(jié)一個超文本文件，其中不含有鏈。
>
3.3.1 閥值的給定
當學生完成對某一節(jié)的內(nèi)容學習之后，回答系統(tǒng)提問所得的分數(shù)小于該節(jié)所具有的閥值時，系統(tǒng)并不會將該節(jié)標志為已學。所以該生下次登錄時，系統(tǒng)將強制他對該節(jié)的內(nèi)容進行重新學習。通常，那些在本學科中具有特殊重要地位的章節(jié)具有較高的閥值。下面給出評價某一節(jié)在本門課中的重要程度的方法：
Important（N）=IN（N）+OUT（N）
Important（N）——第N節(jié)（將全書中的節(jié)以流水形勢編排號碼）知識在本課程中的地位；IN（N）——本課程中，其余節(jié)知識中對第N節(jié)的知識有影響的個數(shù)之和；OUT（N）——本課程中，第N節(jié)知識影響其余節(jié)知識的個數(shù)之和。當對本課程中所有的Important（N）計算完成后，即可據(jù)此給出某一節(jié)的閥值。閥值Valve（N）以百份數(shù)形勢表示，小于1且與Important（N）成正比。
設Right（N）表示某生在學習完第N節(jié)的知識后，回答系統(tǒng)所提問題的準確率。變量Ruler=1-Valve(N)。給定認知模型的修改規(guī)則如下：
If Right(N) If Valve(N)≤Right(N) If Valve(N)+Ruler*(1/3)≤Right(N) If Valve(N)+Ruler*(2/3)≤Right(N) Then 認知能力定為“高”
3.3.2 系統(tǒng)的安全技術(shù)
由于ICAI會針對用戶不同的認知模型（高、中、低）準備不同的教學內(nèi)容，所以為確保對用戶認知模型刻畫的準確程度，要求學生在使用學生客戶端軟件時，需用自己的姓名和口令向系統(tǒng)登記。當驗正該生是系統(tǒng)的合法用戶后，將到學生資料庫中讀取相應的資料，送給ICAI的分析模塊用以構(gòu)建該生的認知模型，作為教學的依據(jù)。如不是系統(tǒng)的合法用戶，將要求學生進行簡單的注冊，如實填寫部分信息后成為系統(tǒng)的合法用戶，并在學生資料庫中為其分配一個缺省值，作為他第一次使用該系統(tǒng)時構(gòu)建認知模型的依據(jù)。
用戶初次登錄時，口令即為用戶名，登錄成功后系統(tǒng)立即要求對當前缺省口令進行修改。以后，用戶能對自己的口令做任意的修改。
3.3.3 教學評價
我們用下述方法實現(xiàn)了對學生個人學習水平的評價。n：該系統(tǒng)用戶的總?cè)藬?shù)；Xi：第i個學生的考試成績。
定義：
由定義知，S是學生整體成績的標準差。Zi反映了第i個學生 的成績與平均成績的差是標準差的幾倍。用Zi來衡量考試成績不會受考卷難度值的影響，比Xi更有說服力。因為標準分（Zi）是一種參考零點（平均分）位置固定、單位長度（標準差）一樣的統(tǒng)計量。不同次測驗的原始分數(shù)換算成標準分后，就可以做互相比較。如某生兩次測驗的成績原始分數(shù)分別為：80、90，標準分分別為2.5、2。不能由第二次考試的原始分比第一次高而斷定該生的學習進步了，正確的斷言是：因為第二次考試的標準分比第一次低，所以該生學習成績退步了。經(jīng)驗表明，標準分的數(shù)值一般在-3~+3間。當標準分數(shù)值為正時，表示其學習水平在團體水平值上；反之，則表明學習水平在團體之下。
4 一個試驗性系統(tǒng)
我們根據(jù)上述思想建立了一個基于Client/Server模式，用于高等數(shù)學教學的ICAI試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)的Server端采用SQL Server 6.5組織管理“學生庫”（用來存放學生資料、答題檔案、學習歷史紀錄）和“知識庫與規(guī)則庫”（含問題庫、試題庫、規(guī)則庫、通訊庫與試卷備份庫）。用于教學的教案被組織成超文本形勢，由服務器上運行的Windows NT Server 的IIS（Internet Information Server）管理。Client端采用VB 5.0中文企業(yè)版作為開發(fā)平臺。
它的主要特點是具有智能性，技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)清晰、交互能力強、界面友好、操作方便、擴充性強等。提供給學生學習的內(nèi)容采用先進的超媒體組織結(jié)構(gòu)，利用WWW上處理圖、文、聲、像等多媒體數(shù)據(jù)的能力和優(yōu)勢，并配有鼠標選中區(qū)域高亮、背景聲效等多種形式化的表現(xiàn)方式，使設計出的系統(tǒng)以生動、靈活、逼真的方式吸引學生學習《高等數(shù)學》，充分調(diào)動學生學習的積極性和主動性，加深學生對課程的印象及重點、難點的理解。在試驗班級中取得了良好的教學效果。教師客戶端與督導客戶端的引入，使學生、教師、督導人員能互通信息，協(xié)作教學，故該系統(tǒng)具有很強的生命力與實用性。
參考文獻
1、 周竹榮、張小真，ICAI與超文本的綜合集成，計算機研究與發(fā)展，Vol.35,No.8 Aug.1998
2、 王昌達，基于Client/Server的CAI課件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，1999年江蘇理工大學碩士學位論文，指導教師詹永照副教授
3、 陳穎、何欽銘、王申康，基于超文本結(jié)構(gòu)的智能計算機輔助教學系統(tǒng)，計算機研究與發(fā)展，Vol.35,No.5 May.1998
4、 Stephen Wynkoop，Special Edition Using Microsoft SQL Server 6.5 Second Edition，Copyright 1997 By Que Corporation
【基于Client/Server 的課件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)】相關(guān)文章：
基于Client/Server 的課件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)04-12
基于Client/Server數(shù)據(jù)完整性約束的實現(xiàn)技術(shù)08-06
基于Client/Server數(shù)據(jù)完整性約束的實現(xiàn)技術(shù)08-06
基于Client/Server數(shù)據(jù)完整性約束的實現(xiàn)技術(shù)08-06
基于FRAM的公交收費系統(tǒng)的實現(xiàn)08-06
基于USB總線的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計與實現(xiàn)08-06
基于USB與DSP的指紋識別系統(tǒng)的設計實現(xiàn)08-06