基于Client/Server 的课件系统的设计与实现
时间：2007-09-14 来源：shhengyu
摘 要：本文讨论基于Client/Server的智能计算机辅助教学（ICAI）的实现技术，据此采用VB、SQL Server、IIS等开发平台，建立了一个用于高等数学教学的ICAI试验系统。
关键词：Client/Server CAI ICAI 课件
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
传统的CAI课件系统是在单机上将全部教学内容，以编程的方式预置于课件中。学生学习时，教学过程是按课件规定的路径和内容展开的。由于缺乏必要的通信手段和智能特性，无法实现任课教师与学生之间的交互，和按学生的不同认知能力准备教案的因材施教教学。随着计算机网络技术的日臻成熟，人工智能在专家系统领域取得的成功，它们为CAI的发展提供了新的空间。我们认为CAI的发展方向在于网络化、智能化。
2 ICAI的评价标准
智能计算机辅助教学系统（Intelligence Computer Assisted Instruction——ICAI）具有如下的一些特征[1]：
① 能自动生成各种问题与练习；
② 根据学生的学习水平与学习情况选择与调整学习的内容和进度；
③ 在了解教学内容的基础上自动解决问题，生成解答；
④ 具有自然语言生成与理解能力，以便实现比较自由的教学问答系统以提高人机交互的主动性；
⑤ 对教学内容有解释咨询能力；
⑥ 能诊断学生错误，分析原因并采取纠正措施；
⑦ 能评价学生的学习行为；
⑧ 能评价教师的教学行为[2]。
具备上述全部特征的ICAI系统是完美的，但实现是困难的。一般认为只要具备上列一个或几个特征，就可以称之为ICAI。
3 实现技术
3.1 Client/Server的实现
将用于教学的内容、刻画学生的认知模型所必需的数据资料保存在Server端。教师在教研室通过Client，负责实现对Server端教学内容的更新与维护。学生在多媒体教室通过Client与Server相连，实现对教学内容的学习，学习结束后，学生客户端软件将依据学生对知识点的掌握情况，为其自动修改认知模型。督导人员在教务处通过Client与Server相连，实现对教学过程的监督与引导。
3.2 认知模型的建立
ICAI强调要按学生不同的认知模型，为其准备不同的教学内容，用以实现个别化教学与启发式教学。受认知心理学与教育学发展的制约，目前还无法准确地建立出单个人的认知模型。
我们粗略地将学生的认知模型，按其不同的认知能力分成高、中、低三类。同一内容的教案也按高、中、低三中难度组织，分别提供给具有相应认知能力的同学学习使用。学生在学习完每节的教学内容后，系统将要求他回答一定数量的相关问题，并根据其回答问题的准确率，确定他的新认知模型。
0 && image.height>0){if(image.width>=510){this.width=510;this.height=image.height*510/image.width;}}">
3.3 智能化教学过程的实现
我们借鉴专家系统的设计方法，实现ICAI课件系统中的智能功能。在该系统中组织了相应的规则库、事实库（学习历史纪录库）和推理实现机制，如图1所示。下面对推理实现机制做简要的介绍。规则库由册、章、节、超文本教案地址、阀值及多个前提组成，反映对该节的学习应满足的前提条件。学习历史库由册、章、节、认知等级、已学次数组成，反映学生对该节的认知能力。规则库的内容由教师负责修改。学生的学习历史纪录，在库中按每个人一张表组织，其内容在每次学习之后，由学生客户端软件依据该生对知识点的掌握情况自动修改。推理过程由专用的推理模块，按规则库提供的规则与学生学习历史纪录库提供的事实做出判断。我们通过学生在每节教学内容学习完成之后，对所附习题回答的准确率，将其认知能力划分成高、中、低三个层次，并将这个结果保存在学生学习历史纪录库中。学生下一次使用该系统进行学习时，该系统会按其不同的认知能力，为他准备相应难度的教学内容。不难看出，这种对认知能力的衡量是动态的。若学生不想按系统默认的进度学，则要求学生自行选择学习内容。若所选内容已经学过，则根据其当时所获得的等级为他准备学习内容；否则将视规则库及学习历史纪录中的内容，判断其是否可学而定。例如：规则库中限定在学习第一章第一节之前不能学习第一章第二节，某生试图越过第一章第一节学习第一章第二节时，系统会给出警告。为了使学生能在系统的控制下学习，无论是高、中、低难度的教案均是一节一个超文本文件，其中不含有链。
3.3.1 阀值的给定
当学生完成对某一节的内容学习之后，回答系统提问所得的分数小于该节所具有的阀值时，系统并不会将该节标志为已学。所以该生下次登录时，系统将强制他对该节的内容进行重新学习。通常，那些在本学科中具有特殊重要地位的章节具有较高的阀值。下面给出评价某一节在本门课中的重要程度的方法：
Important（N）=IN（N）+OUT（N）
Important（N）——第N节（将全书中的节以流水形势编排号码）知识在本课程中的地位；IN（N）——本课程中，其余节知识中对第N节的知识有影响的个数之和；OUT（N）——本课程中，第N节知识影响其余节知识的个数之和。当对本课程中所有的Important（N）计算完成后，即可据此给出某一节的阀值。阀值Valve（N）以百份数形势表示，小于1且与Important（N）成正比。
设Right（N）表示某生在学习完第N节的知识后，回答系统所提问题的准确率。变量Ruler=1-Valve(N)。给定认知模型的修改规则如下：
If Right(N)
关键词：Client/Server CAI ICAI 课件
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
传统的CAI课件系统是在单机上将全部教学内容，以编程的方式预置于课件中。学生学习时，教学过程是按课件规定的路径和内容展开的。由于缺乏必要的通信手段和智能特性，无法实现任课教师与学生之间的交互，和按学生的不同认知能力准备教案的因材施教教学。随着计算机网络技术的日臻成熟，人工智能在专家系统领域取得的成功，它们为CAI的发展提供了新的空间。我们认为CAI的发展方向在于网络化、智能化。
2 ICAI的评价标准
智能计算机辅助教学系统（Intelligence Computer Assisted Instruction——ICAI）具有如下的一些特征[1]：
① 能自动生成各种问题与练习；
② 根据学生的学习水平与学习情况选择与调整学习的内容和进度；
③ 在了解教学内容的基础上自动解决问题，生成解答；
④ 具有自然语言生成与理解能力，以便实现比较自由的教学问答系统以提高人机交互的主动性；
⑤ 对教学内容有解释咨询能力；
⑥ 能诊断学生错误，分析原因并采取纠正措施；
⑦ 能评价学生的学习行为；
⑧ 能评价教师的教学行为[2]。
具备上述全部特征的ICAI系统是完美的，但实现是困难的。一般认为只要具备上列一个或几个特征，就可以称之为ICAI。
3 实现技术
3.1 Client/Server的实现
将用于教学的内容、刻画学生的认知模型所必需的数据资料保存在Server端。教师在教研室通过Client，负责实现对Server端教学内容的更新与维护。学生在多媒体教室通过Client与Server相连，实现对教学内容的学习，学习结束后，学生客户端软件将依据学生对知识点的掌握情况，为其自动修改认知模型。督导人员在教务处通过Client与Server相连，实现对教学过程的监督与引导。
3.2 认知模型的建立
ICAI强调要按学生不同的认知模型，为其准备不同的教学内容，用以实现个别化教学与启发式教学。受认知心理学与教育学发展的制约，目前还无法准确地建立出单个人的认知模型。
我们粗略地将学生的认知模型，按其不同的认知能力分成高、中、低三类。同一内容的教案也按高、中、低三中难度组织，分别提供给具有相应认知能力的同学学习使用。学生在学习完每节的教学内容后，系统将要求他回答一定数量的相关问题，并根据其回答问题的准确率，确定他的新认知模型。
0 && image.height>0){if(image.width>=510){this.width=510;this.height=image.height*510/image.width;}}">
3.3 智能化教学过程的实现
我们借鉴专家系统的设计方法，实现ICAI课件系统中的智能功能。在该系统中组织了相应的规则库、事实库（学习历史纪录库）和推理实现机制，如图1所示。下面对推理实现机制做简要的介绍。规则库由册、章、节、超文本教案地址、阀值及多个前提组成，反映对该节的学习应满足的前提条件。学习历史库由册、章、节、认知等级、已学次数组成，反映学生对该节的认知能力。规则库的内容由教师负责修改。学生的学习历史纪录，在库中按每个人一张表组织，其内容在每次学习之后，由学生客户端软件依据该生对知识点的掌握情况自动修改。推理过程由专用的推理模块，按规则库提供的规则与学生学习历史纪录库提供的事实做出判断。我们通过学生在每节教学内容学习完成之后，对所附习题回答的准确率，将其认知能力划分成高、中、低三个层次，并将这个结果保存在学生学习历史纪录库中。学生下一次使用该系统进行学习时，该系统会按其不同的认知能力，为他准备相应难度的教学内容。不难看出，这种对认知能力的衡量是动态的。若学生不想按系统默认的进度学，则要求学生自行选择学习内容。若所选内容已经学过，则根据其当时所获得的等级为他准备学习内容；否则将视规则库及学习历史纪录中的内容，判断其是否可学而定。例如：规则库中限定在学习第一章第一节之前不能学习第一章第二节，某生试图越过第一章第一节学习第一章第二节时，系统会给出警告。为了使学生能在系统的控制下学习，无论是高、中、低难度的教案均是一节一个超文本文件，其中不含有链。
3.3.1 阀值的给定
当学生完成对某一节的内容学习之后，回答系统提问所得的分数小于该节所具有的阀值时，系统并不会将该节标志为已学。所以该生下次登录时，系统将强制他对该节的内容进行重新学习。通常，那些在本学科中具有特殊重要地位的章节具有较高的阀值。下面给出评价某一节在本门课中的重要程度的方法：
Important（N）=IN（N）+OUT（N）
Important（N）——第N节（将全书中的节以流水形势编排号码）知识在本课程中的地位；IN（N）——本课程中，其余节知识中对第N节的知识有影响的个数之和；OUT（N）——本课程中，第N节知识影响其余节知识的个数之和。当对本课程中所有的Important（N）计算完成后，即可据此给出某一节的阀值。阀值Valve（N）以百份数形势表示，小于1且与Important（N）成正比。
设Right（N）表示某生在学习完第N节的知识后，回答系统所提问题的准确率。变量Ruler=1-Valve(N)。给定认知模型的修改规则如下：
If Right(N)
相关阅读 更多 +
