基于Internet的教学模式

基于INTERNET的教学模式

余胜泉何克抗

北京师范大学现代教育技术研究所

摘要：本文介绍了目前在Intenet实现的五种教学模式：讲授、协作、探索、个别辅导、讨论，并对它们的实现的基本原理作了简要介绍。

关键词：Internet 教育模式讲授学习协作学习探索学习个别辅导讨论学习

一、讲授型模式

在我们传统的教学过程中，最经典的教学模式是以教师为主，教师讲、学生听，它是一种单向沟通的教学模式。在Internet上实现这种教学方式的最大优点在于它突破了传统课堂中人数及地点的限制。在Internet上实现讲授，其学习人数可以无限多，而且世界各地的学生都可以参与学习，不必集中于同一地点。其最大缺点是缺乏在课堂上面对教师的那种氛围，学习情景的真实性不强，利用Internet实现讲授型模式可以分为同步式和异步式两种：

1、同步式讲授

这种模式除了教师、学生不在同一地点上课之外，学生可在同一时间聆听教师教授以及师生间有一些简单的交互，这与传统教学模式是一样的。这种教学模式要结合普通电话线路和Internet的WWW技术^[1]。在教学过程中，教师事先准备好讲授的材料，这些材料通常是以多媒体信息方式呈现，包括文本、图形、声音，甚至还有一些视频内容。它们以超文本的方式组织，并存储在Web服务器上。教师通过Web服务器呈现教学内容，通过电话对这些内容进行讲解，并使学生浏览这些内容时达到同步。另外，在这些教学内容的Web页面中，都内嵌有一个表单（Form），供学生输入提问及反馈信息，浏览器通过启动与之相连的CGI程序，将信息送回Web服务器。在教师端的Web服务器上，运行一个读取这种信息的程序，此程序将反馈信息呈现给教师，教师根据学生的反馈信息再作进一步的解释和应答。这种模式的结构示意图如下：

图1：基于Internet和电话网络的实时教学系统示意图

上面介绍的是一种简单易行的基于Internet的同步集中教学系统，它最大的特点是实现的技术相对简单，只需附加电话即可，价格比较低廉。缺点是交互性不强。要解决这一问题，必须采用实时交互式远程教学系统，该系统将网络、多媒体及虚拟现实技术结合起来，达到双方或多方实时交互，即要求能够实现实时传送音频和视频。这就不仅要求较高的网络传输率，而且需要一些硬件设备（如摄像机、话筒等）。这类系统一般适合于专用高速网络或者是局域网，例如美国Old Dominion公司开发的交互式远程教学系统，就属这类。它是基于T1载波速率的网络，可做到实时交互。

2、异步式讲授

异步式讲授也可以很简单地实现，只要利用Internet的WWW服务及电子邮件服务就可以满足基本要求。这种模式是由教师将教学要求、教学内容、以及教学评测等教学材料，编制成HTML文件，存放在Web服务器上，学生通过浏览这些页面来达到学习的目的。当学生遇到疑难问题时，便以电子邮件的方式询问教师，教师再通过电子邮件对学生的疑难问题给予解答。在此过程中，学生还可阅读一些教师提供的参考资料，就象我们在学校图书馆中查找资料一样。学生不仅可以通过BBS或电子邮件向教师请教，也可以通过BBS或电子邮件与其他学习者讨论交流。

这种模式的特点在于教学活动可以全天24小时进行，每个学生都可以根据自己的实际情况确定学习的时间、内容和进度，可随时在网上下载学习内容或向教师请教，其主要缺点是缺乏实时的交互性，对学生的学习自觉性和主动性要求较高。这种教学模式要取得比较好的教学效果，必须要有一套能充分体现学习者特点，并能适合网上信息表达与传输的图、文、声并茂的优秀电子教材；要为学生提供与该课程紧密配合的大量信息资料（最好能建立一个虚拟的图书馆）；此外还要建立一个专门负责解答学生疑难问题，并能对学生作形成性评价的应答与评测反馈系统。

二、个别辅导模式

这种教学模式可通过基于Internet的CAI软件以及教师与单个学生之间的密切通信来实现。

在Internet上应用CAI软件有三种方式。第一种是各种CAI软件以软件资料库形式存放在Internet上，供学习者自由下载。学习者将CAI软件下载到本地计算机，然后再运行该软件进行个别化学习。在这种模式中，Internet所起的作用类似于资料库的作用，实现这种作用的主要技术是FTP服务。第二种方式是直接在网上运行用Java语言编写的CAI软件。由于Java语言编制的程序可被目前的主流浏览器解释执行，故可实现软件的跨平台运行，这对基于Internet的教学应用具有重要意义。因此利用Java语言编写嵌在Web网页中的CAI软件是Java应用程序开发的主要内容之一，也是目前开发网络CAI软件的主流方向。内嵌在Web页面中的Java CAI软件大大增强了教学材料的交互性与实时性。例如，HotJava浏览器所带的HTML示例文档中，在介绍三个排序算法（冒泡、折半、快速）的同时，就嵌入了演示这三个排序算法过程的Java小程序（Applet）。如果读者觉得页面中所介绍的算法比较抽象的话，只要点击一下演示标志，便可以看到这三个排序算法的演示过程，即可以看到它的实际排序效果，十分形象生动，能给人留下深刻的印象。用Java编制内嵌于Web页面的CAI软件远不止这一些。由于它支持多媒体功能，因此可将多媒体信息引进CAI软件中并结合单机CAI软件工作模式（如操练、讲解、模拟、演示、游戏等等），从而真正营造一个基于Internet网络的个别化学习系统。这种教学模式的最大优点在于它有很高的性能价格比，一次编制CAI程序可以跨所有平台运行，成千上万的学习者几乎可以同时使用该软件。显然，这将极大地拓展CAI软件所涵盖的范围。第三种在Internet上应用CAI的方式是基于网络的协作学习系统。本文将在后面详细介绍其基本模式和实现原理。

个别指导可以在学生和教师之间通过电子邮件异步非实时地实现，也可以通过Internet上的在线交谈（IRC）方式实时实现。前者的优点在于学生可以随时向教师请教，但不能马上得到辅导；后者可以得到教师的即时讲解，就象面对面一样。但它要求学生和教师同时连入网络，这对距离较远的教师和学生来说，这种时间同步性的要求往往难以满足。

三、讨论学习模式

在Internet上实现讨论学习的方式有多种，最简单实用的是利用现有的电子布告牌系统(BBS)。这种系统具有用户管理、讨论管理、文章讨论、实时讨论、用户留言、电子信件等诸多功能，因而很容易实现讨论学习模式。这种模式一般是由专职教师监控，即由各个领域的专家或专业教师在站点上建立相应的学科主题讨论组，学生可以在自己学习的特定主题区内发言，并能针对别人的意见进行评论，每个人的发言或评论都即时地被所有参与讨论的学习者所看到。这种学习过程必须由具有特权的领域专家监控，以保证学生的讨论和发言能符合教学目标的要求，防止讨论偏离当前学习的主题。

学生参与BBS讨论时，一般都是通过Telnet登录到一台主机上，然后才进入BBS系统参加讨论。但Telnet的操作是基于仿真的UNIX终端，操作命令复杂，一般人难以掌握；而且又是基于字符界面，信息表现形式单一，不能从多个感觉通道来促进学生的认知。除此以外，对于仿真终端来说，用户每输入一个字符，它都要传送再确认信息，因而在这种教学模式下，网络的使用效率是比较低的。

WWW是近年来在Internet上发展最快的服务。它基于图形用户界面，操作简单、方便，且具有多媒体和超文本的特点，是Internet上比较理想的信息处理平台。目前，我们可以在WWW的平台上实现BBS服务，学生通过标准的浏览器来进行BBS讨论。通常学生可通过内嵌在Web页面中的表单输入讨论信息，然后由浏览器启动CGI程序并处理这些信息。目前，Internet上有免费的、在Web站点上实现BBS的软件,地址是http://www.worldwidemart.com /scripts。这里应当特别提出的是上海交通大学利用Java语言实现的基于WWW的讨论系统^[4]。它实现的功能与前面介绍的基于CGI程序的WWW讨论系统类似。但它的实现是基于Java的客户/服务器计算模式，通过浏览器启动Applet小程序来处理讨论信息。对该系统作进一步的研究和改进后，可以加入更多的学习与控制因素，从而可获得更大的实用性。目前，该系统实现的功能有：

*支持多名师生参加讨论；

*支持学生选择对象，进行公开或私下讨论；

*支持共享白板功能，允许多个用户通过共享白板讨论共同感兴趣的学习内容；

*支持向导功能，允许用户通过在交流过程中输入URL地址，以引导其它处于讨论区的用户同时跳至该URL地址所确定的Web页面，从而便于开展更深入的讨论与交流。

四、探索学习模式

这种模式在Internet上涵盖的范围很广，从简单的电子邮件、邮件列表，到大型、复杂的学习系统都有。该模式一般都是由某个教育机构（如中学、大学或研究机构）设立一些适合由特定的学生对象来解决的问题，通过Internet向学生发布，要求学生解答。与此同时提供大量的、与问题相关的信息资源供学生在解决问题过程中查阅。另外，还设有专家负责对学生学习过程中的疑难问题提供帮助。给学生的帮助并不是直接告诉他答案，而是给以适当的启发或提示，例如“请查阅某某节点上的某某文章”之类。这种学习模式彻底改变了传统教学过程中学生被动接受的状态，而使学生处于积极主动的地位，因而能有效地激发学生的学习兴趣和创造性。实现这种模式的学习，并不需要很复杂的技术和昂贵的设备，只要利用电子邮件功能，便可实现。例如，美国宇航局（NASA）加利略项目组（Galileo）就为美国的高中生设立了一个有关木星的邮件列表，任何订阅了该邮件列表的学生都可以得到该组专家们关于木星的最新观测记录，和得到权威专家有关木星的介绍。阅读这些材料后，学生或教师可以向这些专家请教任何问题，专家还给学生一些实际的数据，要求他们计算将要发生的天文现象的时间。这种学习方式极大地促进了学生对木星的兴趣，并破除了对科学研究的神秘感。而要参加这个学习、无需任何费用和手续，只需发送一个邮件给Listmanager @quest.arc.nasa.gov,便可参加该学习小组。

又如美国德州开展的一项称之为“数学魔术”的、基于Internet的数学探索项目，其内容涵盖美国所有的初等数学教育（K-1到K-12）。要想参加这个项目，只要求会发送电子邮件。下面我们来看一看这个项目中一个针对三年级小学生的题目：

当两根直线相交时便形成了角。有些角是易于辨认的。例如，纸张的四个角是直角。

现在同你的小伙伴们一起观察一下时针，看一天24小时之中能形成多少次直角，请将它们画成图形，并标上几点几分……。

还有很多类似的问题，都是由一些优秀的数学教师设计的、并切合美国数学基础教育需求的问题，因而，这个项目受到广泛的欢迎。公众舆论认为，数学魔术不仅对学生使用计算机技术有极大的促进，而且能提高学生独立解决问题的能力和技巧。

探索学习模式有四个基本要素，即问题、资料、提示和反馈。将这四个要素组织和衔接好，便能在简单的技术背景下，达到良好的教学效果。实施这种教学模式要注意的一点就是，应要防止学生产生过强的挫折感，为此要有比较敏感的反馈系统，以便及时给予学生帮助。

探索学习模式实现的技术简单，价格相对低廉。而又能有效地促进学生的积极性、主动性和创造性，能够克服传统教学过程中的最大弊病，所以在我们的国家有广阔的应用前景。

五、协作学习模式

协作学习和个别化学习相比，有利于促进学生高级认知能力的发展，有利于学生健康情感的形成，因而受到广大教育工作者的普遍关注。基于网络的协作学习是指利用计算机网络以及多媒体等相关技术，由多个学习者针对同一学习内容彼此交互和合作，以达到对教学内容比较深刻理解与掌握的过程。在基于Internet网络的协作学习过程中，基本的协作模式有四种：竞争、协同、伙伴与角色扮演。

竞争：是指两个或多个学习者针对同一学习内容或学习情景，通过Internet进行竞争性学习，看谁能够首先达到教学目标的要求。由于学习者的竞争关系，学习者在学习过程中，会很自然地产生人类与生俱来的求胜本能，所以学习者在学习过程中会全神贯注，使学习效果比较显著。基于竞争模式的网络协作学习，一般是由学习系统先提出一个问题，并提供学生解决问题的相关信息。学习者在开始学习时，先从网上在线学习者名单中选择一位竞争对手（也可选择计算机作为竞争对手），并协商好竞争协议，然后开始各自独立地解决学习问题。而在学习过程中，学习者可看到竞争对手所处的状态以及自己所处的状态，学习者可根据自己和对方的状态调整自己的学习策略。

协同：是指多个学习者共同完成某个学习任务，在共同完成任务的过程中，学习者发挥各自的认知特点，相互争论、相互帮助、相互提示或者是进行分工合作。学习者对学习内容的深刻理解和领悟就在这种和同伴紧密沟通与协调合作的过程中逐渐形成。基于Internet网络的协同学习系统，可让多个学习者通过网络来解答系统所呈现的同一问题。他们之间的交流和协作通过公共的工作区来实现，一般都要进行紧密的合作或分工才有可能解决问题。在开始之前，每个学习者都必须与其它学习者讨论，交流彼此的观点并共享集体的智慧，最终在学习者之间达到一致的行动方案。学习者可以选择他们自己认为最有效、最合适的合作方式。

伙伴：在现实生活中，学生们常常与自己熟识的同学一起做作业。没有问题时，大家各做各的，当遇到问题时，便相互讨论，从别人的思考中得到启发和帮助。同伴学习系统与此类似，它可以使学生在学习过程中感觉到他并不是孤独的，而是有一位伙伴可以互相支持、互相帮助，当一方有问题时，他可以随时与另一方讨论。由于个人的思考范围有限，若在学习过程中，能和伙伴相互交流、相互鼓励将可达到事半功倍的效果。利用Internet网络，使得学生可供选择的学习伙伴更多了，而且具有更多的便利条件。在这种系统中，学习者通常先选择自己所学习的内容，并通过网络查找正在学习同一内容的学习者，选择其中之一经双方同意结为学习伙伴。当其中一方遇到问题时，双方便相互讨论，从不同角度交换对同一问题的看法，相互帮助和提醒，直至问题解决。当他们觉得疲倦的时候，还可以在聊天区闲聊一会儿，使得学习过程中不再枯燥和孤单，而是充满乐趣。

角色扮演：每个人都有过这样的经验——对某个问题给别人作了详细讲解之后，自己对该问题往往会有新的体会与理解。也就是说，在帮助别人学习的过程中，也能帮助自己的学习。角色扮演协作学习系统就是让不同的学生分别扮演学习者和指导者的角色，学习者负责解答问题，而指导者则检查学习者在解题过程中是否有错误。当学习者在解题过程中遇到困难时，指导者帮助学习者解决疑难。在学习过程中，他们所扮演的角色可以互换。这种系统让学生分别扮演指导者和学习者，前提是他们对学习问题有“知识上的差距”，怎样衡量和认识这种知识上的差距是系统实现的难点之一。

在Internet上的所有应用系统都是基于“客户/服务器”计算模式。因而实现协作学习系统也要采用“客户/服务器”模式。另外又考虑到Internet软件平台的多样性，以及客户端程序发布的困难性。为了不使Internet的操作过于复杂，应在现有服务平台上加载我们的学习系统。由于WWW浏览器操作简单、方便，又是基于图形用户界面，所以它在Internet上非常流行，利用WWW浏览实现学习系统客户端是最佳的选择。由于目前主流浏览器均能运行Java程序，而Java语言有良好的“客户/服务器”支持性，故用Java语言实现此类系统是最理想的。该系统的核心部分是客户端和服务器。客户端是学习者与协作学习系统的界面，而服务器则负责管理和协调学习者之间的交互与协作。

系统结构示意图如图2所示：

图2、支持协作学习的“客户/服务器”模式

（1）客户端以Applet的方式加载到客户端运行，使用Applet的最大好处是能利用现有的WWW浏览器解释运行，无需再学一种新的软件使用方法，而且对于软硬件平台没有要求。客户端核心部分主要有：试题说明区、范例演示区、同伴进度区、应答区、对话区等五大部分。不同协作类型的学习系统对这五个部分的侧重点可能不同。

（2）协作管理服务器：它是网络协作学习系统的核心，它控制和协调协作学习的顺利进行。它的主要功能是监听客户端所提出的要求，根据客户端的请求，执行相应的管理工作。具体说，协作管理服务器有如下功能：

* 学习者的确认：对于新的学习者可生成一份新的档案，以记录学习者的学习过程;

* 协作管理：帮助学习者形成协作关系，并维护和协调他们之间的这种关系;

* 提供学习者之间的信息转发通路;

* 给学生呈现问题情境、示例解答、测评内容及反馈信息;

* 记录所有学习者的全部合作过程。

基于Internet网络的协作学习系统具有非常广泛的应用前景，将人工智能与这种协作系统相结合，将是它的未来发展方向。我们国内对这种系统的研究开发还刚刚处于起步阶段。目前在台湾和上海交大已有一些初步的研究成果^[2][3][4]，但这些都还属于试验性质，离实用还有很大距离。我们应当看到未来Internet网络教育的发展方向，加大研究力度，促使基于Internet教育应用尽快迈上一个新的台阶。

参考文献

1、Niki Davis，“Superhighways for Teachers AND Teachers for SuperHighways”，Proceedings of ED－TELECOM96 , P80－85。

2、陈俊超、梁仁楷、陈德怀，“全球资讯网上不同双人合作学习系统”，GCCCE’97 论文集，P26－275。

3、范芳绫、陈俊宏、陈德怀，“West 4.0 :全球资讯网上的竞争式学习游戏系统”，GCCCE’97 论文集，P254－260。

4、申瑞民、陈巍，“DISCUSSION——一个基于WWW的面向远程教育的师生讨论系统”，GCCCE’97 论文集，P304－309。