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1、远程教学系统中的交互方式探讨Studies on the Interactions in the Distance Learning System曹延华 北京大学信息科学中心 100871 E-mail：yhcaocis.pku.edu. cn 网络作为教学媒体，其优势不仅在于它是很好的内容载体，可以随时随地访问，还在于它提供了很多交流渠道，为师生之间、学生之间的充分讨论提供了可能，这对于提高教学质量、促进学生智力的开发是十分重要的。本文比较全面地总结了现代远程教学系统中的交互方式，从功能层面描述了交互性的用途，从技术层面分类讨论了远程教学中交互性实现的六个主要途径。关键词：远程教育 交互方式
2、 1 引言广播、电视、电信等技术的出现和发展都为教育提供了机遇，相继出现了广播大学、电视大学。而随着计算机网络发展而迅速推广的远距离教育，则给教育事业以有力地推动。现代远程教育突破了传统的在教室中教师面授的教学方式（Room-Base Learning） ，为任何人在任何时间任何地点学习提供了良好的环境，具有多方面的强大优势，如：跨时空、工学兼顾、网上资源丰富、多媒体表达、互动、个性化、高效率、可重复等等。其中，灵活的互动性是最重要也是最有特点的优势之一，它不仅使传统教学优势得以延伸和发展，而且有许多新的创造，故如何在网络学习情境中，造成师生之间通畅、有效的交流氛围日益成为人们关注的焦点。远程
3、教学系统中的互动，不仅是指教与学、学与学之间的实时交互，还包括教与学、学与学之间的非实时交互。更重要的是在教与学之交互过程中如何更充分地利用信息资源。交互性体现于课程学习、教学答疑、完成作业、相互谈论、研究问题、协作学习、实时反馈、在线问卷、自我测试、课程考核、常见问题和解答、自动答疑等各个环节上。在技术上，不同的实现方式在跨时空性、交互对象、交互媒体等方面有很大等区别，在 OSI（Open System Interconnection）参考模型的协议层面上也不尽相同，主要可以概括为六种技术途径，本文第二节分别对其加以探讨，第三节给出几点结论。2 几种主要的交互方式2.1 基于 WWW 技术的
4、交互方式主要采用应用层的 HTTP、HTML 等协议实现。这是目前远程教育系统中使用较多的交互方式。这种方式的特点是反馈以文本表达、按钮点击为主。具体可以分为：（1）HTML 网页这是一种普遍采用的教学方式。将课件以 HTML 网页形式呈现给学习者。学习者使用浏览器，通过 GET 方法以及统一资源定位器（URL） ，获取学习资源；通过使用 POST 方法以及表单（ Form） 、公共网关接口（CGI-BIN ）等，提交反馈信息，从而实现了比较简单的双向交互。 但是，用 HTML 写成的页面要实现快速交互有一定的局限性。若要实现具有高度交互性的页面，应使用 Java 语言。其主要思想是：一个页面
5、指向一个 Java Applet 程序，浏览器在下载页面的同时，该程序被下载到客户机并以一种安全的方式执行。采用 Java 语言实现交互性的优点是页面表现丰富、计算能力强、网络通信与数据库操作能力强以及交互性强。此外，利用 Flash 等软件也能增强 HTML 页面的交互性。该方式在人机交互界面这一层面上，提供了更为便利的交互手段，而底层所采用的依然是应用层的传输协议。将 Flash 制作的网页用网页制作工具发布在 HTML 网页中再加上超级链接即可实现界面友好的人机交互。 Flash 是 Macromedia 公司的网页设计软件。Flash 具有良好的兼容性，由于集成了 Flash 插件，N
6、etscape 、IE 等浏览器可以直接播放Flash 文件；Flash 将 WAV、MP3 两种格式的音频，GIF 、JPG 、BMP 等格式的图片直接嵌入到文件中，生成较小的文件，提高了网络传输速度，易于网上传播；灵活运用各种字体与特殊符号，调整版面结构，解决了理工科网络课程制作中的公式描述及显示的难题，使得制作过程简便快捷。Flash 制作的图均为矢量图，缩放后仍保持原有的清晰度，动画演示十分流畅。（2）电子公告牌（ BBS ）在教学中用于非实时交流。它为师生提供相互交流的虚拟环境，能够发文章和回复文章，整理、下载、转发讨论内容；可以分别设立每一课程的讨论专区，由学生和教师自由发表见解，
7、以方便同学之间、教师之间、学生与教师之间的学习讨论；还可用于发布教学信息和通知。（3）常见问题和解答（ FAQ ） 本质上是一种公布栏，把难度较大或易混淆、常常被学生提出来的问题，定期公布，作为学习参考，使学生能较快地掌握这些常见的问题，少走弯路。同时也减轻了老师答疑的工作量。（4）在线文本（聊天室）实时的点对点和点对多点的文字交互环境，支持长文本的讨论以及链接，并具有在线寻呼的功能，可作为一种即时答疑的场所。（5）实时反馈在同步授课过程中，学生通过点击网页上的按钮实时反馈，或通过点击向教师提交问题、意见等，通过实时反馈，教师可以随时了解学生对所授知识点的掌握情况，如学生的理解程度和理解率，从
8、而决定教学进程。2.2 基于 Email 技术的交互方式主要采用应用层的 POP3（Post Office Protocol 3，邮局协议版本 3） 、 SMTP （Simple Mail Transport Protocol，简单邮件传输协议）以及 MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途的网际邮件扩充协议）等实现。Email 是一种通用和广泛的网上交互方式，可以实现非实时的低成本交流。电子邮件作为沟通工具,具有传递信息快速方便、交互容量大、对方可不在线等特点，适合于要求交互的信息量比较大、内容比较多、内含多种文件格式等情况使用。电子邮件方
9、式适合于专题研讨、邮件课程以及作业批阅等使用。在专题研讨中，参加者各抒己见，通过电子邮件方式表达自己经过思考的意见。学生的作业通过电子邮件递交，老师批改后再发给学生。可以为师生按课程建立单独的邮箱账户，这样将不同课程的信件和私人信件区分开来。还可以按课程分类建立邮件组，老师给这个组发邮件，该组的所有成员就都可以收到邮件，通过这种方式，教师能方便地发布教学通知或课程资料。2.3 基于 TCP/IP 的交互方式这种方式主要采用传输层的 TCP/IP（Transfer Control Protocol/ Internet Protocol）协议，运用传输层端口或 Winsock 控件实现客户端与服务
10、端的链接，以及相互之间数据的传送。客户端和服务器端分别在特定端口进行监听、响应链接请求并进行数据传输。这种方式比较灵活，但技术实现比较复杂。如果有一方不在线，需要服务器进行缓冲。在实际应用中，可以采用不同的编程语言和编程方法实现，也可以采用 ICQ、NetMeeting 等应用软件实现。利用这种交互方式，可以进行实时的问题解答、模拟训练和课程考核。教师与学生或学生与学生之间建立链接后，通过文本、文件、视音频等媒体的交互传输，能实时、准确并详细地解决在学习中遇到的问题。通过 TCP/IP 协议，实现仿真模拟训练器材的互连互通，模拟真实设备之间的互动行为，可以进行交互操作和模拟训练。基于 TCP/
11、IP 的课程考核系统具有更高的可靠性、安全性和监考审计能力。2.4 基于 T.120 协议的交互方式T.120 是国际电信联盟电信标准化组 ITUT（International Telecommunications Union-Telecommunication Standardization）制订的会议电视系统有关数据会议的框架协议，又称“多层协议MLP” 。T.120 协议包括了 T.121、T.122、T.123、T.124、T.125、T.126、T.127、T.128 等一系列支持实时多点数据交换的通信、应用和服务协议，具有多点数据传送、互操作性、可靠的数据传送、网络透明性、网络独立
12、性、平台独立性、应用独立性、可量测性、与其他标准共存性、可扩展性等优点。T.120 标准是一个独立的标准，可以单独使用。其中，可以实现交互性的协议有：（1）T.126 静态图像和注释协议T.126 定义了用于浏览和标注两个应用之间传输的静态图像的协议，支持不同平台上的应用系统之间进行可视化信息共享，采用该协议可以实现多个用户之间一定程度的交互操作和协同工作。这种功能就是文件会议或共享白板。协议中的静图来源于应用程序所显示的信息，例如 WORD 文档或投影片。但 T.126 协议只为共享信息提供了最小集合，仅能实现静图的传输和简单的注释，不能提供诸如对象嵌入等协同交互操作。（2） T.127 文
13、件传输协议T.127 是多点二进制文件传输协议，能实现多点交互、协同工作的计算机文件的同步编辑、同步更新，以确保协同工作和交互操作的文件同步修改、存储和一致性。同时，该协议也是共享应用的基础。（3） T.122、T.125T.122 为开发人员定义多点可用的通信服务，T.125 实现数据的传输，它们共同构成了多点通信服务MCS，可以应用在协作教学环境中。它们利用底层的 T.123 运输栈协议，为交互性提供最基本的可靠的数据通信服务。而真正的交互应用、共享工作空间、网络层互操作、应用层互操作等是由通用会议控制协议 T.123、T.126、T.127 、T.122 和 T.125 实现的。通过 T
14、.120 协议实现的交互性，对于交互的数据信息无任何限制，具有较大的灵活性。可以实现以下形式的交互。（1）电子白板电子白板提供了一个实时的，针对文字、图形等媒体对象的一对多的讨论平台。能够支持多人同时接入操作和实时刷新，支持多个白板共同工作，能可视地表示公式及问题求解的过程。电子白板常与同步聊天系统、可视会议系统一起使用，使得异地交流更加通畅。（2）共享应用共享应用包括共享屏幕、共同操作同一应用程序等，可用于软件的交互教学。教师操作软件，学生学习，或将操作权限交给学生，在教师的指导下由学生操作软件。（3）协同作业协同作业是指，多个用户在不同地方对同一个文件的不同部分进行编辑修改，每个用户都可以
15、看到文件被实时编辑的过程。在协同教学系统中不同地方的学生可以象现在的同班同学一样合作完成某个作业或某个项目。2.5 基于多层架构技术的实现方式多层架构是一种系统架构的体系设计思想，应属于传输层范畴。传统的远程教育平台采用服务端和客户端两层架构。这种架构模式通常将数据统一存储在数据服务器上，业务逻辑与处理由客户端实现，两者之间是信息通道，以网络通信链路为载体，辅以专门的通信协议，完成服务端与客户端之间的信息交流与传递过程。该模式在管理规模、传输数据量、开发强度和带宽利用等方面的发展受限。多层架构系统与传统 Client/Server 系统的最大区别在于将业务逻辑层剥离出来，业务逻辑与数据操作及用
16、户交互分离，构成业务层、数据层及用户层三层架构，用户端仅处理图形用户界面（GUI） ，还可以采用具有交互功能的浏览器。如果在业务层与用户层之间增加一层 Web 服务器层，形成瘦终端的工作方式，构成四层体系结构，就可以提供更为有效的交互式手段。该模式使得系统设计流程分析更加清晰，功能模块复用性增强，数据存储安全可靠，更加便于分布式部署。基于多层架构的远程教育支持平台，分布式的用户群将业务逻辑控制与部分业务计算部署在本地的业务处理中心，这样，用户的业务请求通信只发生在用户与本地业务处理中心之间，减少了中央服务区的通信负荷；用户不能直接访问中央服务区的数据资料，有效地保证了数据的安全；根据不同的业务应用中传输媒体的种类，提供不同带宽的通信信道，从而更有效地利用网络带宽。2.6 基于虚拟现实技术的实现方式利用虚拟现实技术实现的交互是交互的最高层次，是真正意义上的交互，最接近人们自然的交流。虚拟现实技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上数据头盔、数据手套等传感设备，利用
