基于Web实时语音交互式教学环境模型及其实现.docVIP

“WebClassroom”, 一个基于Web的实时交互式教学环境 申瑞民 王加俊 丁大宇 上海交通大学计算机系 上海 200030 e-mail: rmshen@ 摘要: 本文提出了一个基于Web的实时交互教学环境模型，并在此基础上利用Java、ActiveX技术开发了一个多点实时语音远程交流系统。该系统为异地师生提供了一个基于Web的虚拟教室------“WEB教室”用来进行远程教学活动。 关键字： 远程教育、Web、实时语音、交互式、WEB教室 简介 随着Internet以及Web技术的日益发展，远程教育技术目前已经成为网络研究和应用的热点之一。基于网络的全球教育为我们提出了一个现代化计算机辅助教育的崭新模式。World Wide Web是一个全球可共享的巨大资源，利用WEB来支持远程教学已经成为现代化高等教育的发展趋势[1]。如何在网络上建立一个有效的教学环境是基于WEB的远程教育所需解决的关键技术之一。在这方面已有许多研究[2，3]。一般来讲，传统的教学模型是面向课堂的，所有的教学活动在教室中完成。而在网络化的全球教育的概念中，“课堂”不再是传统的本地教室，相反学生和老师可以分布在全球各地。在这样的环境下，“教室”成了一个逻辑上的概念，而不再是提供教学活动的物理空间。换句话说，是一个基于WEB的“虚拟教室”(“WEB教室”)，分布在全球各地的师生可以在其中象在传统的教室中一样方便的授课学习。学生不仅仅通过静态的浏览来学习，学生和老师间可以有双向的基于多种媒体的交互（如文本、图片以及语音）。另外，通过Internet学生之间还能进行协作学习。 我们认为，基于WEB的“虚拟教室”----“WEB教室”的提出是解决网络化全球教育的一个可行方案。我们将“WEB教室”的定义描述如下： WEB教室是一个基于Web的，具有实时语音支持的交互性虚拟教学环境。它应具备以下特点： 完全基于Web。根据远程教育的特点，分布在各地的学生应该能不受地理条件的约束而共享全球的教学资源。而随着Internet的普及和发展，WWW(World wide web)已经成为一个支持远程教育的理想载体。对每一个学生来说，只要接入了Internet即可以从任何教育站点获取他所需要的学习信息和资料。我们在Web上建立远程教育系统的另一个好处是，分散在各地的学生端只需用一个浏览器，而不需要安装任何其他客户端软件即可加入课堂学习。 交互性。教学过程本身绝不是一个单向的行为，事实上，学生端从教师端获得学习指导，同时他们也向教师反馈以便使教师调整其教学的进度。另外，课堂教学本身就是一个师生交互的过程。从构建主义[4]的教学理论来看，学习是一个知识构建的过程，学生与学生、学生与教师之间的交互是这个过程中的一个重要环节。在远程教学环境下，学生和教师分散在异地，必须提供灵活的交互机制和工具达到对非实时的“提问-解答”型教学过程和实时的课堂教学过程的有效支持。 多点广播的实时语音。除了一般的文本和图示的交流，应该有更多的交流手段来支持教学过程。我们认为，在一个有效的远程教学环境中，视频和语音的交流是十分重要的。但是由于网络带宽的限制，实现有效的同步视频的传输是十分困难的。而目前，随着语音压缩算法（例如ITU-G723.1协议）的成熟，在Internet上实现高效的同步语音传输已经成为可能。通过语音广播，分在异地的教师和学生可以象在同一个教室中那样，自由的交流。多点广播实时语音，简单的说就是一端的语音可以通过Internet广播到同一WEB教室中的其他端。比如，可以在WEB教室中讨论一个主题，尽管老师和学生分布在异地，但是这个过程应该和在传统教室中一样自然有效。 为教学活动提供多种支持工具。Robert M.Cordero 建议在网络化的教育过程中,“应该象在其他任何的教学环境下一样，提供多样化的教学手段”。所以在WEB教室中，应该为教师提供管理组织课程的工具以及管理教室中的学员的工具。在学生端，我们还应提供课程选择和浏览的工具。另外还应该有一个与传统教室中的黑板起同样作用的，可以共享文本、图片和动画等教学资源的工具。在整个网络化的教学过程中，必须提供多种的辅助手段以支持交互式远程教学系统的各项功能，包括提问和回答、交互训练和自主练习以及在整个学习过程中，教师端对学生端的同步指导。 根据以上的描述，我们设计了“WEB教室”的一般性模型，并且在上海交通大学远程教育系统中实现了它的原型系统------基于Web的远程多点语音交流系统。 2．基于Web的实时多路语音交互式教学环境的模型设计 如同图1所示,地理分散的客户机通过I