远程作业系统的研究与开发

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1、远程作业系统的研究与开发远程作业系统的研究与开发 The Research And Development of A Distance Assignment System龚晖龚晖* 杨宁学杨宁学* 西南交通大学 E-mail：* *本文主要介绍了智能型、开放式、跨学科和多层次远程作业系统 DAS 的功能和结构。该 系统能够实现作业答题、自动批阅和评讲总结，以及问题跟踪和统计分析等环节的全程微 机化和网络化，题型包括选择题、填空题、计算题和证明题等，从而使网上作业的题型结 构与传统作业方式基本等效。该系统的研制成功不仅使作业和批改作业的自动化向前推进 了一大步，同时在信息技术下形成了一种崭新的、

2、科学高效的教学管理模式。关键词：远程教育远程教育 作业系统作业系统 网络教学网络教学1 引言引言作业和批改作业是学校整个教学过程中与课堂讲授同等重要的教学环节。对于学生学习来讲作业是 运用课堂上所学知识培养独立解决实际问题能力的重要环节，同时也是最客观、最全面地暴露学习中存 在的问题和错误的主要机会；就教师而言批改作业是与学生交流信息的主渠道，从中所获取的信息是评 价课堂教学效果和学生学习状态，以及制定日后教学计划的主要依据。然而现行作业环节中存在以下问 题不容忽略，首先学生对待作业敷衍了事、极不认真，缺做、缺交和抄袭现象严重，这一问题在大学中 尤为突出；其次，繁重的批改作业任务使任课教师产生

3、厌烦情绪，导致作业的批改质量下降；最后，学 生对作业中出现的问题和错误不检查、不订正，致使作业环节发现问题和纠正错误的作用得不到充分发 挥，这些问题的存在无疑使传统的教学模式带有了很大的盲目性和重复性。近年来，高校远程教育模式 的设立对作业环节提出了新的要求，现行的通过邮局邮寄或收发电子邮件来完成作业的方式和传统的批 改作业的方式几乎使作业环节对教学质量和学习纪律的监督把关作用丧失殆尽。 基于上述分析和研究，本文作者结合所承担的教育部世行贷款的项目（1282C03041）对远程作业系 统的开发和设计进行了研究，一个基于因特网的智能型、开放式、跨学科和多层次的远程作业系统 DAS（Distanc

4、e Assignment System）已经研究成功。2 DAS 系统的功能与结构系统的功能与结构考虑到作业和批改作业环节复杂的人机交互过程，DAS 采用客户机/服务器模式，可在局域网络教 室、校园网或 Internet 等网络环境下运行，学生可以在联网的学校机房、学生宿舍或学生家里上网，运 行下载到客户机上的 DAS 系统。DAS 的主数据库服务器运行 Windows NT 或 Windows 2000 Server，数 据库采用 SQL Server。DAS 采用全开放式设计构架，主数据库服务器能够同时为多个学校和多门课程提 供数据管理服务，并允许用户（学校或教师）根据自己的需要对 DAS

5、 的教学资源（作业题目）进行增、 删或改等编辑操作。DAS 适用于装备大学、中学或公共教育网站。教学是高度智能化的工作行为，缺乏 智能技术的教学系统在教学工作中所能发挥的作用是有限的，缺乏智能特点的信息技术对教学工作的改 革也只会是表面的和浅层的。就作业环节而言，其智能特点一方面表现在计算机对主观题1,2（包括计算 题和证明题）的识别和批阅，另一方面体现为计算机对学生在作业中暴露出来的问题和错误的定义、跟 踪和诊断3。要让计算机替代或部分替代纸和笔，替代或部分替代老师来完成作业和批改作业的全过程， 就必须充分利用计算机现有的智能水平，提高计算机在作业环节中的工作质量。DAS 在解答识别和批阅

6、方面大量运用符号运算和机器证明等技术，使计算机能够识别学生以普通书写格式输入的计算题和证明 题等题型的求解和求证过程；同时 DAS 还大量运用专家系统的原理和技术辅助计算机的批阅和识别工 作，对学生在作业过程中暴露出来问题和错误进行定义、诊断和动态地跟踪，形成学生的学习档案（学生病历） 。DAS 是一个跨学科的工具平台，广泛适用于高等数学、大学物理、力学、电工学和程序语言 等概念丰富、逻辑性强的课程，用户（学校或教师）可以根据自己的需要删除原有的课程或添加新的课 程，系统设有作业题库整体的导入和导出功能，便于在不同学校之间实现教学资源的交流和共享。DAS 的组件结构使其能够适用于大学和中学等不

7、同层次的教学单位，例如对于大学的远程作业系统 DAS 充 分考虑了微积分、矩阵和行列式等大学课程的特殊需求，对于中学的远程作业系统 DAS 则设置了几何 添加辅助线和输入化学方程式等功能。 DAS 主要由管理系统、教师系统和学生系统三部分构成。2.1 DAS 的管理系统的管理系统管理系统主要供系统管理人员对各级用户（学校、教师和学生） 、教学资源（课程、章次和题目） 和 系统运行状态进行日常的维护，其主要功能见图 1。在 DAS 的管理系统、教师系统和学生系统三个部分 中均设置了“远程通讯”模块，其中包括“电子邮件” 、 “在线答疑”和“网上讨论” 。DAS 为每个注册 用户（教师和学生）开设

8、一个电子信箱，便于学生在做作业的过程中十分方便地向任课教师或系统管理 员发送邮件；“在线答疑”和“网上讨论”学生和教师之间进行“一对一”和“一对多”的网上讨论。 不论是在“电子邮件”或“在线答疑” ，还是在“网上讨论”功能中，用户均可直接收发文本、图形或 公式等各种类型的信息。图 1 “管理系统”的功能和结构2.2 DAS 的教师系统的教师系统凡是与任课教师相关的功能和操作全部集成在教师系统中，如图 2 所示。 “选课信息”供任课教师 了解所承担课程的各个教学班的选课情况，同一个教师可能承担多门课程的教学工作，同一个教师同一 门课程可能负责多个教学班的教学任务。 “任务管理”供任课教师在网上布

9、置作业任务，或对作业任务 进行修改或删除，系统对学生完成作业情况的认定以教师在作业任务中布置的作业题量为准，以便统一 衡量标准。系统允许任课教师在课堂上布置作业之前或之后在网上设置相同的作业任务。 “作业管理” 主要供任课教师删除学生误做或多做的作业题目，以及对学生由于改选教学班或作业超期等原因暂时存 放在寄存站中的作业进行恢复或删除操作。 “评讲与总结”模块供任课教师了解某门课程、某个班级或 某个学生的作业情况，通过该模块任课教师可以了解特别关心的某个学生对某个作业题的解答过程，也 可了解全班完成某次作业的总体情况，虽然任课教师不用批改一份作业，但通过“评讲与总结”模块同 样可以对某次作业的

10、情况了如指掌，其信息量和细入程度远非人工统计分析所能企及。 “工具系统”主 要供任课教师对已有的题目进行增、删或改等编辑操作，该系统允许对文字、图形和公式进行一体化的代码管理用户管理远程通讯资源管理管理系统学校代码 院系代码 专业代码 班级代码 课程代码 课表管理教师用户 学生用户 设置口令 用户监控资源备份 资源更新 资源导入 资源导出电子邮件 在线答疑 网上讨论编辑，用户不再需要依靠其他任何工具软件即可完成完整的作业题目的设计和制作工作。 “系统设置” 供任课教师对“评价信息” 、 “单位信息” 、 “作业时效”和“教师口令”等信息的进行设置与修改。图 2 “教师系统”的功能和结构2.3

11、DAS 的学生系统的学生系统“学生系统”主要的功能如图 3 所示。 “选课模块”供学生选择各门课程的教学班级，在实行学分制 的高校学生每学期都要选择各门课程所在的教学班，学生所在的教学班与其所在的自然班不同；对于中 学则可由任课教师或课代表将一个自然班统一设定为同一个教学班。系统可以设定选课期限，超出该期 限后选课结果不得再行改变。在选课有效期内学生若更改某门课程的教学班级，则该门课程已经完成的 作业将被自动转存作业寄存站，但经新的任课教师认可，寄存站中的作业可由新的任课教师恢复成正式 作业。 “学生系统”的“作业管理”模块供学生了解某门课程作业的完成情况，并选择未完成的某次作 业进行解答。对

12、于任课教师已经上网布置的作业任务，其完成情况为“缺交” ，学生可直接选择该作业 任务进行解答；对于任课教师尚未上网布置的作业，学生可根据任课教师在课堂上布置的作业题目，输 入相应的题号题模块”时不要求系统批改作业，即一次作业可以分成几次做完，做完后由系统一次性批 改；相反，一次作业也可让系统分做多次批改。若学生在退出“答题模块”时要求系统对作业进行批改， 则系统的“批阅模块”即对已完成的作业部分进行详细的批改，根据作业题量的多少和解答复杂程度的 不同，批改时间在数秒或几分钟之间。 “学生系统”的“评讲与总结”模块供学生了解已经完成或部分 完成且已由系统批改完毕的作业情况，包括每个题目的解答情况

13、和相应的正确解答。图 3 “学生系统”的功能和结构3 结论结论对于高校的远程教育而言，远程作业系统是一个控制性技术，由于远程教育的学生分布在全国各地， 对学生学习纪律的监控和督促很大程度上依赖于对学生日常作业环节的严格把关，采用传统的手段来批 改作业不仅耗费大量的运作经费，同时作业的批改质量并未得到保证，作业环节的把关作用形同虚设。 就高校和中学校内的网络教学而言，作业环节的网络化和自动化是教育教学信息化重要组成部分，而且 相对于其他教学环节的技术改造来讲应优先发展。总而言之，无论是远程教育的发展还是传统教学手段工具系统选课信息系统设置远程通讯任务管理档案管理作业管理评讲总结教师系统档案管理选

14、课模块系统设置远程通讯作业管理评讲总结答题模块批阅模块学生系统的改革，远程作业系统都将起到举足轻重的作用，相信通过教学信息化技术自身的发展和完善，21 世纪 的教育教学将以完全崭新的面貌出现在世人面前。参考文献参考文献1 王学明. 基于 WWW 的远程考试系统的设计与实现. 计算机系统应用. 2001.(10): 46-48.2 蒋理. 网络考试系统设计. 微机发展. 2000. (6): 71-72. 3 龚晖，熊列彬. 智能型计算机网络考试评价系统开发工具. 计算机工程与应用. 2002.(1): 229-231.An intelligent and open distance assig

15、nment system DAS, which can be used by many different subjects in middle schools, colleges, universities and public websites of education, is presented in this paper. DAS enables a student to solve problems on a computer network and a computer to correct the students answers automatically. The syste

16、m can also provide correct answers of the problems, trace the problems and information produced in the students problem solving, and finally report the general situation of a class to complete the assignment. DAS allows the teachers to design problems of multiple-choices, blank filling and heuristic reasoning so that the problem types of a distance assignment can be equivalent to that of a traditional assignment. The application of