（计算机应用技术专业论文）网络课件创作系统框架的研究.pdf

中文摘要 摘要 随着i n t e r n e t 技术、计算机技术、多媒体技术和人工智能的发展，计算机已 渗透到社会生活的各个领域，也促进了现代教育技术和教育事业的蓬勃发展。远 程教育越来越被人们所重视，在远程教育中当然离不开课件。一个优秀的课件会 提高学生学习的积极性，会收到良好的效果，如果一个课件只是仅仅对教科书的 重复，那么这个课件就没有其存在的意义。 现今制作的课件，基本上都是按章节组织的，一般是顺序结构，学习者在学 习这门课时，要按照该课件的顺序学习。然而每个人的认知水平差异很大，传统 的课件授课基本上是所有学生面对同样的教学内容，同样的教学方式。所以，教 学效果对每个学生的差异是很大的，这是传统课件教学的最大弊病。这样，不仅 会让学习者感到枯燥乏味，还会缺少互动性。也就是说，传统的课件制作系统缺 乏个性化的学习过程。 本文提出了一种网络课件创作系统的框架。在本系统中，任何教师都可以方 便、快捷地做出自己想要的课件。系统本着界面简单，功能实用、易懂的目标， 为广大教师提供了一个课件制作平台。本文还提出了“自组织”的思想，所谓自 组织就是不同学生在本系统学习同一个课件时，课件的内容即知识点的顺序不是 固定的。对于不同的学习者，系统会提示他做一个自测，然后系统根据测试结果 为其量身定做该课件。自组织的思想解决了传统的课件制作系统缺乏个性化学习 过程的弊病，提高了学生学习的积极性。作者在本论文中的主要工作如下：首先 介绍了知识点及课件的相关概念，其次提出了一种网络课件创作系统的框架，对 系统进行了分析与设计，提出了自组织的策略，最后，利用j a v a 、j s p 、x m l 等实 现了系统的主要部分。 关键词：知识点；自组织；网络课件创作系统 英文摘要 r e s e a r c hi nf r a m e w o r ko fn e t w o r kc o u r s e w a r ea u t h o r i n gs y s t e m a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h et e c h n o l o g yo fi n t e m e t ，c o m p u t e r s ，m u l t i m e d i aa n d a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，c o m p u t e r sh a v eb e e n u s e di na l lf i e l d so fs o c i a ll i f ea n dh a v ea l s o a c c e l e r a t e dt h ed e v e l o p m e n to fm o d e me d u c a t i o n a lt e c h n o l o g ya n db u s i n e s s d i s t a n c e e d u c a t i o n ，i nw h i c ht h ec o u r s e w a r ei sa b s o l u t e l yn e c e s s a r y , i sa t t r a c t i n gm o r ea n dm o r e a t t e n t i o n a ne x c e l l e n tc o u r s e w a r ec a l ls t i m u l a t et h ee n t h u s i a s mo ft h es t u d e n t so nt h e i r s t u d i e s t h e r e f o r e ，i tw i l lr e c e i v en i c er e s u l t s b u ti fac o u r s e w a r ei sj u s tar e p e t i t i o no f t h et e x t b o o k , t h e r ew i l lb em e a n i n g l e s sf o ri tt oe x i s t n o w a d a y st h em a n u f a c t u r ec o u r s e w a r ei so r g a n i z e db yc h a p t e r sa n d i sag e n e r a l s t r u c t u r eo fs e q u e n c e w h e nt h el e a r n e rs t u d i e st h ec o u r s e ，h em u s tl e a r ni ta c c o r d i n gt o t h es e q u e n c eo ft h ec o u r s e h o w e v e re v e r y o n e sc o g n i t i o nl e v e li sq u i t ed i f f e r e n t t h e b a s i cw a yo ft h et r a d i t i o n a lc o u r s e w a r et e a c h i n gi st h a ta l ls t u d e u t sh a v et of a c et h e s a m et e a c h i n gc o n t e n t sa n dt e a c h i n gm o d e s ，l e a d i n gt or a t h e rd i f f e r e n tt e a c h i n ge f f e c t s o ne a c hs t u d e n t ，w h i c hi sa l s ot h eb i g g e s td i s a d v a n t a g eo ft h et r a d i t i o n a lc o u r s e w a r e t e a c h i n g t h u s ，i tw i l ln o to n l ym a k el e a r n e r sf e e la d da n dt a s t e l e s s ，b u tt h e yw i l la l s o f e e ll a c ko fi n t e r a c t i o n i no t h e rw o r d s ，t r a d i t i o n a lc o u r s e w a r ea u t h o r i n gs y s t e mi ss h o r t o fl e a m i n g p r o c e s so f i n d i v i d u a l i s m t h i sa r t i c l ep r o p o s e saf r a m e w o r ko fn e t w o r kc o u r s e w a r ea u t h o r i n gs y s t e m i nt h i s s y s t e m ，a n yt e a c h e rc a nm a k et h ec o u r s e w a r et h e yn e e dc o n v e n i e n t l ya n dr a p i d l y w i t h t h ep u r p o s eo fs i m p l ei n t e r f a c ea n dp r a c t i c a lf u n c t i o n ，t h es y s t e ms u p p l i e sac o u r s e w a r e m a n u f a c t u r ep l a t f o r mf o ra l lt h et e a c h e r s t h ea r t i c l ea l s op r o p o s e sa ni d e ao f s e l f - o r g a n i z a t i o n ，w h i c hm e a n sw h e nd i f f e r e n ts t u d e n t sl e a r nt h es a l t l ec o u r s e w a r ei n t h i ss y s t e m ，t h ec o n t e n t so ft h i sc o u r s e w a r e ，w h i c ha r ea l s oc a l l e dt h es e q u e n c eo f k n o w l e d g ep o i n t s ，a r e n ti n v a r i a b l e t h es y s t e mw i l lp r o m p ts t u d e n t st om a k e as e l f - t e s t , f r o mw h i c ht h es y s t e mw i l lr e o r g a n i z et h i sc o u r s e w a r ef o rt h e i ra c t u a ll e v e l s t h ei d e a o f s e l f - o r g a n i z a t i o n s o l v e st h ed i s a d v a n t a g et h a tt h et r a d i t i o n a lc o u r s e w a r ea u t h o r i n g s y s t e m i sl a c ko fl e a r n i n gp r o c e s so fi n d i v i d u a t i o na n de n h a n c e st h el e a r n i n g e n t h u s i a s mo fs t u d e n t s t h ea u t h o r sp r i m a r yj o bi nt h i sa r t i c l ei sa sf o l l o w s ：f i r s t ， i n t r o d u c et h ec o r r e l a t i v ec o n c e p t so fk n o w l e d g ep o i n t sa n dc o u r s e w a r e ；s e c o n d ，p r o p o s e 英文摘要 af r a m e w o r ko fn e t w o r kc o u r s e w a r ea u t h o r i n gs y s t e ma n dc a l t yo nt h ea n a l y s i sa n d d e s i g nt oi t ，a n dp r o p o s et h es t r a t e g yo f “s e l f - o r g a n i z a t i o n ；f i n a l l y , r e a l i z et h ep r i n c i p a l p a r t so ft h es y s t e mb yj a v a ，j s p , a n dx m l a n ds oo n k e yw o r d s ：k n o w l e d g ep o i n t s ；s e l f - o r g a n i z a t i o n ；n e t w o r kc o u r s e w a r ea u t h o r i n g s y s t e m 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博士硕士学位论文= = 圆终逯佳剑往丕筮挺塞的硒究= = 。除论文中已经注 明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或 未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 学位论文版权使用授权书 7 诈z 月 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法 ，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于：保密口 不保密口( 请在以上方框内打“”) 刁日 网络课件创作系统框架的研究 第1 章绪论 1 1 研究背景 二十世纪以来，随着计算机技术、网络技术、多媒体技术和人工智能的发展， 计算机已渗透到社会生活的各个领域，到了无处不在的程度，人类社会进入了一 个信息化的时代。随着现代科学技术和计算机技术的迅速发展，促进了现代教育 技术和教育事业的蓬勃发展。近二十多年来，我国社会的经济持续、快速地向前 发展，使得整个社会对人力资源的需求越来越迫切，而人力资源必须通过教育才 能获得，传统的学校教育已不能满足社会对人才的需求，因而研究与发展新的教 育技术已经迫在眉睫。因此，现代远程教育应运而生，而且越来越为人们所重视。 现代远程教育就是利用各种通信手段，在地理位置上分离的教师和学生之间传送 教学内容和教学反馈信息，使教学活动不再受时间和空间的限制。 现代远程教育资源建设包括媒体素材库、题库、案例库、课件库和网络课程 建设，以及适合多种教学模式的教学支撑系统和现代远程教育管理系统的研制开 发。这些内容及其它们之间的关系构成现代远程教育资源体系结构，如图1 1 所 示。从图中可看出，现代远程教育资源建设、实施和运行以c e r n e t 、卫星电视教 育网及i n t e r n e t 网络支撑环境为平台。媒体素材库在整个资源中是最基础的，课 件库中的课件，案例库中的案例、网络课程，甚至题库都可能要使用媒体素材库 中的媒体数据，多个知识点课件或不同教学环节的课件、自测或考试题库综合而 成网络课程。所有上述资源库都分别建有其索引信息，以便快速地查询、浏览和 存取。学习系统、授课系统、教学资源编辑和制作系统都可能要与及媒体素材库、 题库、课件库、案例库和网络课程发生关联，考试系统要与题库系统发生关联， 评价系统则涉及教学资源的各个部分。现代远程教育要得以顺利和高效地实施， 必然离不开高效的管理。现代远程教育管理系统包括资源库的管理( 媒体素材库 的管理、题库管理、案例库的管理、课件管理、网络课程的管理) 、教学管理( 教 师管理等、学生管理、学籍管理、教务管理、学习管理、考试管理等) 以及系统 管理( 安全管理、性能管理、计费管理、故障管理等) i l l 。 第1 章绪论 图1 1 现代远程教育资源系统体系结构 f i g 1 1a r c h i t e c t u r eo fm o d e md i s t a n c ee d u c a t i o nr e s o u r c es y s t e m 网络教育已逐渐成为有效的教学手段和教育管理的有力工具圆。教学资源数字 化是网络教学的基础性工程，网络课件是教学资源的核心内容问。因此，课件是 2 一 i管理员 j l 1 r i 教师 jl 1 1r i学生 1 现代远程教育管理泵统 现代远程教育教学支撑系统 现代远程教育资源库 网络课件创作系统框架的研究 现代远程教育资源库中的重要组成部分之一，课件的建设在资源库建设中是很重 要的。这是因为课件库在现代远程教育资源库中的比例是比其他组成部分要大， 现代远程教育资源库建设的目标之一就是将优秀的教育专家的知识和经验融入课 件和案例等教学资源库里面去，而事实上教育专家的知识和经验大部分集中在课 堂教学上，因而他们的知识和经验大部分转化为现代远程教育资源库中的课件库。 所以，课件库建设在资源库建设中尤显重要。而计算机网络课件是i n t e m e t 远程教 学课件之一，是以提高学生知识水平，应用计算机能力和培养高素质的劳动力开 发为目的的1 。 如今我们面临的是世界范围的挑战：健康、经济繁荣和人们生活的总体质量 等问题更加严峻地摆在我们面前。在当今学习环境中，一个显而易见的因素就是 网络的重要性，网络能聚集世界上最佳才智和最先进的思想。通过网络我们能够 相互学习，并建立新的伙伴关系。 1 2 发展现状 自六十年代开始，随着计算机技术的迅猛发展，计算机也开始在教育领域中 得到应用。计算机在教育中的应用是多方面的，就教学应用方面来说，可分为两 大类，一类是用计算机帮助教师进行测验构造与评分教学计划管理教学资源调度 等，这类应用称为计算机管理教学简称c m i 。另一类是用计算机帮助或代替教师执 行教学功能，即向学习者传授知识和训练技能这类应用，称为计算机辅助教学简 称c a i 。c a i 和c i v i l 在国外发展很快到1 9 7 4 年美国伊利诺大学建成了当时世界上 最大的c a i 系统，p l a t o - i v 该系统连接了li 0 0 个教学终端，这些终端分布在半径 为1 5 0 英里的广阔区域之内，该系统可以同时提供1 2 0 多门课程的教学。此外， 在美国各地的学校还有数以百计的中小规模c a i 与c m i 系统。现在微型计算机在 美国中小学已经相当普及，在其他一些发达国家，如英国法国日本等，也都有相当 规模的计算机教学应用口1 。 世界远程教育主体多元化；世界远程教育形态多样化；远程教育全球化的趋 势是：竞争、合作的趋同；要重视数字鸿沟及其解决方案；世界教育思想、教育 理念、文化存在着巨大的差异。 第1 章绪论 远程教育的研究方向主要体现在两方面：一是研究解决远程教育发展中实践 问题，如对技术方案、教学平台、人工智能、媒体选择、资源环境设计开发、基 于网络的双向交互、学生支助服务、质量监控和评估等问题的研究；二是对远程 教育学科体系的研究，如对网络世界中的教育学、心理学、经济学、信息论、传 播学、行为学、组织学、管理学、社会学等进行多学科的研究。他认为在远程教 育研究中，实证研究和案例研究受到重视。 现代远程教育未来发展的前景是竞争和合作。经济的全球化必将促使教育的 国际化，这是发展的必然趋势。经济的合作和竞争将引发教育的合作和竞争。现 代远程教育具备发达的、大规模生产的特征，合作也有助于提高远程教育的规模 效益。未来的远程教育是实现终身教育的途径，也是实现高等教育大众化的途径， 同时远程教育也是一种以人为本的教育，必将凭借教育技术冲破传统教育的藩篱， 使学习真正成为学习者的自主选择，在适应社会需求的同时更利于实现人的个性 化、个别化发展。 在国外，现代远程教育技术正在发展和开发之中。课件创作开发工具出现了 不少，如a u t h o r w a r e 等。 在我国，课件编写工作基本上还是手工编写的方式，教师一般使用如 p o w e r p o i n t ，f l a s h 等一些专业的网页、多媒体制作工具来生成课件。但是，这些 课件大多数据格式互不相同，无法实现资源共享。这种传统的课件制作方式，最简 便最容易的方式是老师把自己的纸质文档转化为p p t 、w o r d 等电子文档，这种电子 课件严格意义来说，不能算是网络多媒体课件，在进行课程教学过程中，不能很好 地发挥网络多媒体教学的优势，只是一个简单的纸质文档电子化，把教学信息从一 种形式移到了另一种形式1 。虽然最近出现了一些专业的课件制作工具，例如方正 奥思、课件大师等，这类产品主要用于本地课件的开发，没有遵循一定标准或形 成自己的行业标准，因此，效果均不是很理想。 现有网络课件大多是以h t m l 为基础构造的，由于h t m l 标记只能记录课件中 媒体的外部表现特征，而无法记录它们之间的逻辑结构信息，因此在网络化过程 中存在各种问题：在w e b 应用中共享和交换信息能力差、无法实现对媒体和课件 网络课件创作系统框架的研究 资源的搜索、可扩充性差、文档结构混乱、可重用性差、升级维护困难以及开销 大、管理不方便嘲。 其次，在网络远程教育环境中，课件的作者主要是从事教学工作的教师。他 们的计算机水平、知识层次是参差不齐的。虽然诸如f r o n t p a g e 、d r e a m w e a v e r 等 网页制作工具对于一般的计算机从业人员而言是相对简单的，但是对于非计算机 专业的教师而言它们就太复杂了。正是由于这样的问题，很多教师不能够自己独 立的编写远程教学课件，他们一般是自己先写好教学内容，再交给专业的计算机 人员进行制作。这一现状带来了很多的问题，由于授课教师不了解网页的制作， 网页制作人员又不熟悉教学的内容，这使得他们之间的交流和沟通变得困难，这 也最终影响了课件制作的效率和质量，提高了课件制作的成本。 但是，随着我国对远程教育重要性的认识不断加深，对其重视程度也不断坚 强，已经有越来越多的学校和商业组织投入到远程教育的研究和开发中来。 1 3 本文研究内容及意义 基于上述对远程教育和课件制作系统的对比分析和发展方向展望，本文提出 了一种基于知识点的自组织网络课件创作与学习系统的架构，并部分实现了该系 统。本文将知识点的属性应用到课件创作系统，而且，不同于其他的课件制作系 统的是，教师制作完课件后，本系统为每个学习者提供的该课件内容并不完全相 同。当学生学习该课件时，系统会提示学生进行一次自测，系统根据对学习者的 测试了解其对本课程的掌握情况，然后再组织本课程的所有知识点，呈现给学习 者一个最合理、最适合他的课件。本系统，改变了以往课件一成不变的顺序结构， 根据学习者的自身状况来组织课件。这样的课件创作系统会更趋于合理。 以往的按章节组织的课件，一般是顺序结构，学习者在学习这门课时，要按 照该课件的顺序学习。也就是说，传统的课件制作系统缺乏个性化学习过程n 。 因为各种因素，使得每个人的认知水平差异很大，传统的课堂授课基本上是对全 班学生面对同样的教学内容，同样的教学方式。所以，教学的效果对每个学生是 差异很大的，这是课堂教学的最大弊病。这样，不仅会让学习者感到枯燥乏味， 还会缺少互动性。而本文所提出的课件创作系统，对任何一个想学习本课件的学 第1 章绪论 习者，建议其做一个测试，根据测试结果再来组织本课件各个知识点的顺序，并 给出结果分析，使学习者不仅了解自身情况，还会对本课件的进一步学习内容有 一定的了解。 1 4 论文组织 全文共分五章，各章内容如下： 第一章为绪论，介绍了本文的研究背景、发展状况、本文研究内容及意义和 本文内容安排。 第二章为知识点及课件相关概念概述，介绍了知识点的定义、划分与属性， 知识点之间的关系，知识点网络和课件的相关概念。 第三章为系统的分析与设计，介绍了系统的设计思想，介绍了系统的框架， 介绍了系统各模块的功能和系统的工作流程，最后介绍了本文的数据描述模型。 第四章为系统的实现，介绍了系统实现的相关技术x l o a d t r e e ，介绍了系统动 态目录树的实现和知识点编辑页面的实现，最后介绍了自组织的策略和自组织的 实现。 第五章为对全文的总结与展望，包括对本文研究内容的总结和研究成果论述， 并提出今后可以继续做的工作。 网络课件创作系统框架的研究 第2 章知识点及课件相关概念概述 传统的课件( c o u r s e w a r e ) 是编制者按某一思路设计制成的、前后连贯的系 统性的软件，是按特定教学策略教学某一学科知识的，主要是一种线性的结构， 课件一旦成品后，很难修改，只能按其固定的教学目标和教学策略来学习，学生 的参与度不高。而随着以学生为中心的教学理论的发展，希望设计出来的教学软 件能让学生自己选择学习目标和学习策略，同时在i n t e r n e t 网上，册服务其实 就是一种网状的结构，需要有网状的教学软件与其相适应，因此在教学软件的设 计当中积件化的设计思想悄然兴起。所谓积件化的设计思想，简单来说就是将各 门学科的知识内容分解成一个个的标准知识点( 积件) 贮存在教学资源库中，学生 和教师既可按自己的需要将这些知识点组合成一系列课程，也可以通过知识点之 间的网状关系来学习，而可使学生摆脱具体教材的限制。并且，如能将知识点的 接口、功能设计标准化，则任何人设计的知识点都可以公用，而且必然会极大地 促进教学资源的生产。 2 1 知识点概念概述 2 1 1 知识点的定义、划分与属性 从内容上说，知识点是一个局部的逻辑意义相对完整的某个领域中知识的集 合。这里的知识是指某一领域相关的有机组成部分，知识的最小单元可以为事实、 概念、规则、定理、定义、解题方法等。从教学角度看，知识点是一个由若干媒 体( 如文字、声音、图画、动画、视频等) 相互协调以表达一个局部的逻辑意义 相对完整的某个领域中知识的媒体集合。它分为单媒体知识点、多媒体知识点。 从知识点间关系讲，知识点是某一领域的另一些知识点组成的或者某一领域的知 识的最小单元组成的教学单元。又分为元知识点、复合知识点，其中元知识点是 由知识最小单元组成，复合知识点由若干元知识点或其他复合知识点构成n 列。 因此，所谓知识点就是教学活动过程中，传递教学信息的基本单元，包括理 论、原理、概念、定义、范例和结论等。在教学过程中，教师需要依据知识点属 性和规律及学生学习特点，对课程知识进行分解和分类，将知识分解为一系列的 第2 章知识点及课件相关概念概述 知识单元，然后细分为各知识点进行教学。一个标准知识点，可以看作是阐述某 一方面、某一教学单位，同时包含相关练习及呈现方式、相关知识链的一个完整 教学单元。如一门课程中的某一章、一节或一节中的定义、定理，如有必要，都 可作为一个标准知识点，一门课程的学习可以看成对一系列知识点的学习过程。 知识点可进一步分解，在结构上不可分割为再分的知识点称为原子知识点。相关 的一组知识点集成为知识单元。知识点划分越小，其可重用性就越高。将标准知 识点按照一定的顺序连接起来就成为一门课程。标准知识点的结构，主要可分为 这么几部分：标识，名称，知识点内容，知识点关系，关键字，测试题，学科分 类，知识阈值，导航链，类型等。 标识是识别知识点的唯一标志，名称是知识点的标题，知识点内容为知识点 的主标题内容，是知识点的讲述内容，其中可含有任意的图片、音频、视频等多 媒体资料，如在互联网上使用，则最好以网页的形式出现，测试题是与本知识点 相关的习题，学科分类是本知识点的分类属性，可作为检索途径之一，关键字 也是本知识点的检索途径之。导航链是链接与本知识点相关的其它知识点的超级 链接。 知识点的划分原则是以教科书的组织为基础，采用细化的思想对该领域的知 识进行划分，划分方式和粒度对该领域知识体系中知识点的应用起着决定性的作 用。一般知识点的划分原则是：( 一) 遵循一般的教学规律；( 二) 满足相应的教学 需要，便于实现启发式教学和个别化教学；( 三) 保持知识点内容的完整性和一致 性1 射。 知识点可分为单位知识点和复合知识点，在一定知识支持下，不能再分割的 框架结构的知识点称为单位知识点( 或称为元知识点) 。由两个或两个以上的知识 点组成的知识点称为教学复合知识点。组成复合知识点的知识点可以是教学元知 识点，也可以是教学复合知识点。知识点划分的粒度越小，其可重用性就越高。 在不同的知识层面上，单位知识点和复合知识点可以相互转化。 知识点属性标识了知识点本身所具有的性质、作用以及相互关系等，可以表 示为一个8 元组：知识点( 编号( i ) ，名称( n ) ，知识点内容( c ) ，知识点关系( r ) ， 网络课件创作系统框架的研究 关键字( k ) ，测试题( t ) ，知识阈值( 1 u ) ，类型( s ) ，如图2 1 所示，知识 点属性的标识和意义如下： 编号( i ) ：是知识体系中知识点的唯一标识号； 名称( n ) ：是对本知识点的知识的一种高度概括表述，用一个较短的字符串 表示： 知识点内容( c ) ：是对本知识点的知识的详细描述； 知识点关系( r ) ：是指知识点之间存在的各种关联及其程度，主要包括层次 关系、前驱关系和关联关系。知识点关系可形式化定义如下： ：= i l ， ：= ， ， ：= ， ， ：= ， ， 难度：表示知识点的难易程度。这里的难易程度是相对于普遍的学习者而言， 是从统计概念上讲的。知识点的难度信息可以作为因材施教的一个手段。例如， 对于学习成绩差的学习者，给出难度较低的教材，反之则给出难度较高的教材， 对于有的高难度知识点，甚至可以不向差生讲授。通常我们可以用“容易”、“较 难、“很难”来表示。也可以用一个整数来表示，例如，1 表示“容易 、2 表示 “较难 、3 表示“很难 。 重要程度：与“难度”指标类似，知识点的重要程度也可用“很重要”、“一 般重要”、“可选”三级指标来表示。以系数的方式来表示时，1 表“可选”、2 表 示“一般重要、3 表示“很重要”。体现该知识点重要程度的值越大表示越重要； 要求掌握程度：有的知识点一定要求掌握，有的知识点只要求有能力的人掌 握，有的知识点要求学习者能记住( 知道是什么) ，有的知识点则要求学习者能理 解( 知道为什么) ，另外一些知识点则要求学习者不但能记住、理解，还要求学习 者能运用它们来解决实际问题。 关键字( k ) ：是节点的关键字集，即可用于检索本知识点的关键字集； 测试题( t ) ：是对学习本知识点后学生进行测试所需的试题、评价标准与诊 第2 章知识点及课件相关概念概述 断方案； 知识阈值( kt ) ：是学习本知识点后的测试成绩不小于这个阈值，才可以离 开本知识点： 类型( s ) ：是区别本知识点是单位知识点还是复合知识点。 ，、r 、 ，、，、，、，1，、， 、 incrktk s t 知 知 编名识识 关测知类 点 点键 试 识 号称 内关字 题 阈型 容系 值 、lj、jljljlj 图2 1 知识点的描述 f i g 2 1d e s c r i p t i o no fk n o w l e d g ep o i n t 2 1 2 知识点之间的关系 知识体系是知识单元的集合，知识点总是处在一定的结构之中。从这个意义 上讲，知识点的意义不存在于知识点自身，而是存在于知识点之间的相互关系之 中n 引。 ( 一) 知识点的层次关系 层次关系指知识点可以由若干知识点聚合而成，知识结构中的各知识点之问 形成的树型结构。知识点的层次关系按照横向结构与纵向结构对知识的划分而得 到的。横向结构是指知识点之间的关系是一种并列或同级关系，各知识点间为兄 弟关系。结构纵向是指课程知识结构中的各知识点问形成的父子关系，由几个知 识点组成的复合知识点称为父知识点。父知识点是子知识点的综述，这些子知识 点从不同的侧面，不同的角度，不同的范畴围绕其父知识点进行阐述。其中父知 识点一定是教学复合知识点，子知识点可以是教学复合知识点也可以是教学基本 网络课件创作系统框架的研究 知识点( 或元知识点) 。 课程内容 单元内容 孑7 弋 复合知识点 基本知识点 图2 2 知识点的层次关系 f i g 2 2l e v e lr e l a t i o no fk n o w l e d g ep o i n t 图2 2 所示的层次在教学的语境内清楚地描绘了层次结构的定义。按照这种 层次关系，知识体系可表示成一棵知识树，该领域知识树具有以下特性：层次越 高，其整体性越强，即所囊括的内容越多，所表述的内容越抽象；层次越低，其 部分性越强，即所表述的内容越具体，只说明问题的一个方面。 课程内容体系采用自上而下的方法来导出该知识域的层次结构，每一个子层 次是其上一个层次的内容的拓展。当教学内容沿着层次从上向下开展设计时，关 注的区域越变越窄，分解的基本单元也越来越细。从而使教学人员能从整体上理 解与把握整个课程，并最终形成教学设计方案。 ( 二) 知识点的前驱关系 知识点在学习过程中具有一种必然的先后关系。一个知识点当前是否可学习 第2 章知识点及课件相关概念概述 往往取决于另一些知识点是否学习过，或者说后者是前者的预备知识。在学习某 一识点之前必须先学习相关的另一知识点。这两者之间关系即为前驱关系。在学 习某一知识点之后，由本知点直接支持的知识点，这两者之间就直接构成了后继 系，如图2 3 所示。 厂、 ，r、 厂、 编号编号编号 前驱知识点当前知识点后继知识点 图2 3 知识点之间的前趋与后继关系 f i g 2 3r e l a t i o no f u s h e ra n ds u b s e q u e n c eb e t w e e nk n o w l e d g ep o i n t s ( 三) 知识点的关联关系 作为一种知识体系，概念原理之间存在着内在相互制约、相互影响的关系。 关联关系揭示了知识点之间存在着网状结构，指出知识是由一组相互联结、相互 作用的结点组成。关联关系有利于对知识的融会贯通，形成知识系统。知识点之 间的关联关系可分成两类：一对一关联( 1 ：1 ) 表示一个知识点只与另一个知识点 对应；一对多关联( 1 ：m ) 表示一个知识点可以与多个知识点有关联关系，图2 4 表示知识点之间的l 对多关联。 图2 4 知识点间的对多关联关系 f i g 2 4r e l a t i o no fo n e - t o - m a n yr e l a t i n gb e t w e e nk n o w l e d g ep o i n t s 2 1 3 知识点的结构模型 知识点对教学活动至关重要。在完成知识点的划分和确定知识点关系之后， 网络课件创作系统框架的研究 具体到一个知识领域内应考虑如何按知识点组织教学，因为教学是由知识点的教 学所组成。而知识点结构模型可以较好地组织与描述知识领域的内容n 钔。知识点 结构模型基本上是一个层次化的树结构。层次关系中父子关系和兄弟关系是两种 最为重要的关系，它们是构建知识点树状结构的基础。而关联关系丰富了知识树 的内容，用这两种关系来描述知识点就构成一个知识点结构模型。在这个模型基 础上，将特定学科的知识点罗列并按照知识点间的关系组织起来，就可构建出这 门学科的知识点结构图。图2 5 是以三角函数为例的知识点结构图。 熬o 概念fn 、 至蔓o 式一j ! 三角 三萎7 嬲要蔷曩 图2 5 三角函数的知识点结构图 f i g 2 5s t n j c t u r eo fk n o w l e d g ep o i n to f t r i g o n o m e t r i cf u n c t i o n 在图2 - 1 - 4 中，知识点a 是b 、c 、d 的父知识点，知识点b 、c 、d 是a 的子 知识点，而b 、c 、d 之问是兄弟知识点。知识点e 与知识点g 、h 、i 构成了关联 关系，反映它们之间在内容上的某种依赖。设计知识点结构模型的基本原则是要 适合教学，反映知识的内涵，同时应能提高教学的效率。知识点结构图的构建过 程要充分考虑不同教学阶段、不同学科知识结构的特点。同一教学阶段不同学科 的知识结构也存在很大差异，如数学知识结构要比语文知识结构清晰很多。这就 第2 章知识点及课件相关概念概述 要求知识点结构图在保证教学基本需求同时，又要有足够的灵活性，不能限制对 知识结构的扩展需求。 2 1 4 知识点网络 在人脑中，知识存储结构是一种知识点网络结构。人们在分析和解决问题的 时候，并不是顺序地搜索人脑中所有的知识点，而是根据问题本身的启示，联想 起某些知识点，这种联想可视为在知识点网络上进行搜索。因此，人记忆中保持 的信息量大小与知识的有序化、网络化程度有关，采用网络结构来组织知识是符 合人的认知方式的。教科书上的知识一般是将知识点按线性次序排列，实际上， 知识点之间的联系是复杂的。要学习一个知识点必须先具备一定的基础知识( 前驱 关系) ，即掌握某些知识点，要学习这些知识点可能又需要掌握另一些知识点。这 样，所有的知识点及知识点之间的关联就构成了一个知识点网络。若干相关的知 识点按其内在联系构成的网络称为知识点网。网络的节点表示知识点，节点间的 链接表示知识点间的联系。要让学生学懂个知识点后，还要了解这个知识点所 处“环境”就是在它先后、左右、上下的内容，从而确定该知识“地位”的标记， 使学生体会知识点之间存在同络的结构，从而建立网络的意识。如立体几何概念、 定理较多，如果能帮助学生构建有序的知识网络就能减少学生记忆和应用混乱的 情况，图2 6 是一个立体几何的知识点网络示意图。 ( 6 ) 平行公理广 线线平行品i = l 线面平行e = j 面面平行 一弋 ( 4 ) 一( 5 ) 乞万了广 三垂线及 逆定理 线面垂直 7 ( 1 5 ) 面面垂直 图2 6 立体几何的知识点网络 f i g 2 6n e t w o r ko fk n o w l e d g ep o i n to fs o l i dg e o m e t r y 一直 一垂 一线一线 网络课件创作系统框架的研究 通过这个网络图，使师生对立体几何的一些定理就有清楚的了解。若要证明 空间线线垂直就会想到( 7 ) 和( 1 0 ) 两种常用方法与平面几何中勾股定理逆定理；如 果证明线面垂直即可用( 8 ) 、( 1 2 ) 、( 1 1 ) 、( 1 5 ) 多种方法来求证。教学过程中如果 注意应用知识点网络向学生讲述知识点，有益于学生理解知识结构，构建学生自 己的认知体系，便于记忆和知识技能的迁移，因为知识点网络中包含了学习路径 信息，并且这个学习路径对学生来说应是合理的和最优的。 总之，深入分析知识点表示的有关内容，建立形式上适合于教学、内容上反 映知识点内涵、有助于教学过程实现的知识点模型，为教师依据知识点属性和规 律设计教学提供了新视角。 2 2 课件相关概念概述 2 2 1 课件的定义 课件是根据教学大纲的要求，在一定的学习理论的指导下，经过教学目标确 定，教学内容和任务分析，教学活动结构及界面设计等环节，而加以制作的课程 软件，是反映某种教学策略和教学内容的计算机软件。它与课程内容有着直接联 系。 2 2 2 课件的功能 简单地说，课件的功能就是辅助有效教学，相当于教师的助手作用。从课堂 教学的角度看，课件既可以部分代替教师进行课堂教学，也可以辅助教师进行个 别化教学；从教学内容及教学目标来看，课件既可以用于知识的教学，又可以用 于技能与综合应用的教学；从课件的规模上看，课件既可以用于某一小的教学目 标的教学，又可以用于较广范围知识的教学。 课件能使抽象的观念或事物具体化，从而使学生更好的学习；它能把外面的 世界带进教室，扩充学生的知识面；具有有效控制空间的功能，如电视、录像、 图片等；能打破文字的限制，采用声像效果；能使学习者学习事物时更具体、深 刻乃至保持长久( 适当的利用各种教学媒体) ；使教学过程生动、活泼、有趣， 以达到有效的教学效果；具有共同学习和个别学习的功能：有学习互动的功能。 第2 章知识点及课件相关概念概述 一般地，课件完成如下功能中的一项或几项： 由不知到知的新知识教学 由知道到熟练的巩固与练习 知识水平的测试 课堂教学 个别化教学 教学研究 网络课件编辑制作系统开发解决了教学信息资源建设和网络教学中网络课件 编辑制作难的突出问题n 5 侧，对于普及院校网络教学和建设教学信息资源库有重要 的实际意义。它系统简化了编辑制作网络课程和备课的过程，使得普通教师能够 方便地编辑制作集视频、音频、多媒体课件、讲稿、动画和目录为一体的网络课 程，使得网络课程能够真正在网络上推广应用。 2 2 3 课件的内容 课件的基本模式有操练与练习型、指导型、咨询型、模拟型、游戏型、问题 求解型、发现学习型等。无论何种类型的课件，都是教学内容与教学处理策略两 大信息的有机结合。具体讲，课件包括： 1 向学习者提示的各种教学信息； 2 用于对学习过程进行论断、评价、开处方和学习引导的各种信息和信息处 理： 3 为了提高学习积极性，制造学习动机，用于强化学习刺激的学习评价信息； 4 用于更新学习数据，实现学习过程控制的教学策略和学习过程的控制方法。 2 2 4 课件的分类 根据课件对内容的呈现方式和对学生在学习过程中的控制方式，可以将课件 分为固定型、生成型及智能型三种。 1 固定型 固定型又称框面型，它将各种与教学有关的信息组织成一个个框面，然后以 框面为单位，通过控制转移的预定路径来实现教学活动。这种类型的课件具有结 网络课件创作系统框架的研究 构清晰，教学过程方式明确，制作方便等优点。但最大的缺点却是提供的学习内 容和教学过程过于单一和固定，使得学生只能按照一定的结构进行学习，缺乏主 动性，易失去兴趣。 2 生成型 生成型课件主要根据教学活动中的有关信息为参数，形成教学内容，或是决 定教学活动的控制转移。这种类型的课件总是利用某种数据结构和预先安排的程 序来生成不同的教学内容，富于变化，类型丰富，呈现的知识、问题等能够较好 地适应学生的知识范围，不致使学生在多次操作课件后产生厌烦情绪。 这种课件的教学分支也是由一定的程序来产生的。学生的操作和反应决定着 下一步的学习内容。当学生的执行结果达到目标要求时，转移到新的教学单元， 否则就返回原教学单元重新学习。 3 智能型 智能型课件利用人工智能技术实现计算机辅助教学的功能，是在传统的c a i 的基础上发展起来的。一般说来，这种课件由能产生教学内容的知识库模块、可 检测学生能力与知识状态模型机制模块、可决定教学内容次序与呈现方式的策略 模块，以及可对学生进行传授和引导的人机界面模块组成。 在这三种类型中，智能型结构是比较理想的，但开发难度较大，并且对计算 机有较高的要求当前大部分课件都是采用固定型结构制作的，虽然有部分生成型 结构的课件，但总体水平不是很高 2 2 5 课件的设计与制作 有效的课件开发方法是将教学设计和软件工程结合起来，以教学设计的方法 对课件的教学内容、教学过程及其控制进行设计，这是课件设计的核心。在课件 开发的组织和技术方法上，则应遵循软件工程的方法。 课件的设计与制作涉及到多种学科的知识和技能