第一节 网络教学环境设计概述

    “环境是教学活动的一个基本因素，也是现代教学论研究的一个重要课题。任何教学活动都是在一定的教学环境中进行的”[39]。网络教学也不例外，网络教学环境特别是技术环境、网络教学系统、教学信息传输的技术模式、网络教学资源及其类型等对网络教学模式的探索和实践应用方面起着非常重要的作用，与网络教学模式的构筑以及模式中规约的方法、策略、结构、操作程序、评价标准等密切相关。

    一、什么是网络教学环境

    （一）网络教学环境的构成

    从广义上来说，网络教学环境包括了开展网络教学活动所必需的技术环境、人文环境、社会环境、心理环境等与网络教学或网络学习活动相关的环境的总和。在这个环境中既包括了物态化的环境（如多媒体教室、学校、班级等），也包括非物化的虚拟环境（如虚拟学校、虚拟课堂、讨论室、虚拟班级、答疑系统、网络教学系统等），同时也包括网络人文环境。

    有的研究者从网络技术环境所提供的交互性方面来构筑基本的网络教学环境。该观点认为，一个良好的网络学习环境是由包含人与人之间相互交流以及为满足人际互动的网络交互技术的、资源的和学习社区等方面的要素构成。如台南师范学院的林奇贤认为：“人际互动为网络学习环境最主要的构成元素，而人际互动系由接口互动、讯流互动、与学习社群所构成，也就是说，人际互动的内涵，包括了接口互动、讯流互动与学习社群三者。但由学习社群的角度来看，学习社群的组成分子并不仅是人，也包括了信息与其彼此间的讯流互动。而上述之接口互动、讯流互动、人际互动、与学习社群四者共同组成网络学习环境”[40]。

    笔者认为，具体的网络教学模式实践和探索，能够产生更为直接的影响的是技术环境、网络信息传递、交流环境以及具体的网络教学资源等方面的环境因素，包括了物质化的环境和虚拟化的环境两个方面。

    （二）网络教学环境的分类

    由于网络教学环境所涵盖的因素是复杂与多样的.要对网络教学环境作出严格的分类是极为不易的。从不同的角度出发，有不同的分类。比如：祝智庭教授从教育哲学的角度考察网络时代计算机教学应用的发展全貌，提出一个能兼容诸多网络化学习应用模式的分类框架，将网络化学习分为四类：OI（客观主义、个体主义），CI（建构主义、个体主义），OC（客观主义、集体主义），CC（建构主义、集体主义）。在网上教学环境系统中，教学信息资源系统应成为各类应用的支持部件。实际上就形成了OI，CI，OC，CC四种类型的网上教学环境。

    我们知道，构成网络教学环境的最基本要素是计算机网络。几台计算机通过交换机或集线器相连，就能够进行通讯和信息交流，构成一个简单的网络环境。因此，我们从网络教学环境设计的角度，根据计算机网络的规模和教学应用情况，可将网络教学环境分为以下几类：

    1.课堂网络教学环境

    课堂网络教学环境是指基于网络的各种类型的多媒体教室、专修室等教学环境。在课堂网络教学环境中，主要是开展计算机网络支持的课堂教学活动，学生和教师之间的交流不只是面对面的交流，更多的是学生与教师通过网络的相互交流，可进行集体、个别化、小组等多种形式的网络教学活动。教师可随时控制学生的学习活动，教学资源虽不够丰富，但是能有效地组织起来供学生课堂学习，能有效地实现多媒体网络教学的优势，适合开展网络同步教学。

    2.校园网络教学环境

    校园网络教学环境是指基于校园网的各种网络教学场所、设施、设备、网上教学信息资源、应用系统、软件工具、服务信息等硬件和软件环境的综合。

    在校园网络教学环境中，既可以开展课堂网络教学，也可以开展网上自主学习、合作学习等多种形式的教与学活动，教学资源较为丰富并可以实现共享，有利于提高教学效益和教学质量。

    3.互联网学习环境

    互联网上的信息资源非常丰富，可为全球的学习者建立一个有效的学习环境，在作为资源学习的教学环境时可发挥重要作用。不过，互联网的信息资源是一个比较分散和混乱的体系，尽管人们想尽方法（例如采用标准化的资源描述格式，建立搜索引擎等），还是无法真正将各种信息很好地组织起来。而教学是一种有组织、有规划的社会活动，教学中的目标非常明确，教学的内容分类也非常标准。所以目前的互联网和WWW还不适合作为标准的教学信息系统支撑平台和环境。

    4.远程网络教学环境

    远程网络教学环境是指以多媒体技术和网络通信技术为核心所构建的、用于实施现代远程教育的教学环境。

    在远程网络教学环境中，学习者可以处在地球上网络能够延伸到的任何一个角落进行学习，他所看到的教学信息资源与互联网上的信息资源不同，是经过精心设计、规划、制作的，内容分类非常标准，学习目标非常明确。

    二、网络教学环境的要素分析

    （一）硬件环境

    网络教学硬件环境是网络教学环境的一个重要组成部分，是网络教学活动赖以进行的物质基础。它具体包括传输网络环境、空间环境和设备环境三种子环境。

    1.传输网络环境

    无论是本地网络教学，还是远程网络教学，首先必须有传输网络的支持。网络教学使用的网络必须是宽带的多媒体网络。所谓的宽带多媒体网络，不仅意味着带宽要宽，而且要能够支持多媒体的应用。这是因为：为了保证教学的质量和效果，学生在学习时不仅希望能看到普通的文字、图形信息，还希望能看到精心设计的动画，听到教师的声音的同时还能看到教师的形象，也就是说网络教学传送的信息类型不仅要有文字、图形，还要有动画、声音和图像。传送图像、声音和动画需要很宽的带宽，因此网络教学的传输网络系统也必须有很宽的带宽。目前应用于网络教学的网络主要有计算机互联网、卫星宽带网和有线电视网。对于本地网络教学，基本上是采用校园网；对于远程网络教学，则采用三网互补的传输平台。

    2.时空环境

    时空因素是制约网络教学活动的又一个重要的环境因素。不同的网络教学时空组织形式，对网络教学内容、手段、方法、网络课程开发、师生身心健康和教学活动的效果会产生不同的影响。网络教学时空环境与传统教学时空环境相比较，具有“时间分离、空间分离”的特点。

    “时间分离”指的是教学过程的非实时性与非线性。“非实时性”是指学生既可以观看在线直播，也可在任何其他时间上网浏览学习或下载已经做好的教学节目。“非线性”是指学生可以不断重复学习，或根据需要自由选择有关教学内容，进行跳跃式学习。因此产生了同步教学和异步教学两种模式。

    由于网络教学时空环境“时间分离、空间分离”的特性产生了“师生分离”和“教导分离”的教学模式，促使网络教学方式从传统的教师主导型转向了学生主导型，客观上推动了学生主体参与知识建构活动，使教学过程更趋科学、合理。教育理论家苏霍姆林斯基认为，有效的学习有赖于学生主体的能动参与，教师和学校的作用是为学生创造一个知识“再发现”的学习环境，以激发学生进行自我教育。网络教学提供了师生分离的宽松环境，交互式的课程设计，多媒体图、文、声并茂的多重感官综合刺激，这些都为学生创造了特有的知识发现和建构环境，有着其他媒体或其他传统教学环境无法比拟的优越性。

    3.设备环境

    网络教学设备环境是网络教学环境的另一个重要因素，它直接或间接地影响着网络教学活动的开展。网络教学设备种类繁多，有计算机、服务器、磁盘阵列、大屏幕投影机、扫描仪、摄像机、光盘刻录机等等，按教学用途分主要有三类：

    （1）终端设备事实上，网络本身只是负责将信息传送到远端，通过远端相应的设备才能将这些信息显示出来，这些设备就是终端设备。终端设备将系统中要传送的信息转换为适合于网络传输的格式，同时还要负责与通信网络进行信令交换。因为网络教学系统中传送的信息种类很多，不同种类的信息有不同的显示方法，所以终端设备必须具有处理多种信息类型的能力，即必须是多媒体终端。

    （2）信息采集、加工、处理、制作、存储设备通信网络和相关的终端设备构成了网络教学环境的基本硬件环境，为开展网络教学提供了硬件保障。但网络教学还需要将教学内容用多媒体技术表现出来，因此，进行网络教学信息资源的开发与管理，还必须具有信息采集、加工、处理、制作、存储设备。

    （3）辅助设备网络教学系统的辅助设备很多，其中电子白板、视频展示台和自动跟踪摄像机和“Push To Talk”系统是与网络教学密切相关的几种辅助设备。这些辅助设备的使用会大大提高网络教学的拟真度，是网络教学设备环境中不可缺少的部分。

    （二）软件环境

    网络教学环境的基础是硬件环境，而其核心是软件环境。它包括信息资源库、网络教学平台、通讯和工具四部分。这些内容及其他们之间的体系结构关系构成了网络教学的整体软件环境，即信息资源环境。

    1.信息资源库

    网络教学的信息资源库主要包括媒体素材库、题库、案例库和网络课程库等数字化的各类信息资源库。

    2.网络教学平台

    一个完整地网络教学平台应由网络教学支持系统、网络课程开发系统、网络教务管理系统和网络教学资源管理系统四个子系统组成，它是建立在通用的Internet/Intranet基础之上的，专门为基于双向多媒体通信网络的网络教学而提供全面服务的软件系统。

    3.通讯

    作为师生之间进行信息交换的工具和途径，通讯在网络教学中扮演着重要的角色。先进通讯方式的运用，能够很好地改善教学环境，加快信息传递，提高教学效率。常见的网络教学通讯途径包括同步、异步讨论区、课程电子邮箱、协同工作等。

    4.工具

    工具是指具有专门用途的软件和技术，包括开发工具、交流工具和学习工具等。

    开发工具是指教师和学生在进行教与学的过程中所使用的课程开发和学习辅助的软件和技术。如网络教学系统提供的网络课程开发平台、C++，JAVA等编程语言、数据库技术以及平面、网页、动画制作软件等。

    交流工具用于教师和学生之间、学生和学生之间信息交换，主要是上文所提到的通讯手段。学习工具是辅助和支持学生在网上进行学习和探索的软件与技术。

    （三）虚拟教学环境

    虚拟教学环境，是相对于“真实的教学环境”而言的。它是指运用虚拟现实技术创建的具有自然模拟、逼真体验和方便自然的人机交互的教与学环境。这种教与学环境酷似客观环境又超越客观时空，能使学习者沉浸其中又能驾驭其上，是一个由多维信息所构成的、可操纵的、人机和谐的教与学的空间。

    虚拟教学环境通常由虚拟现实硬件环境、虚拟现实软件工具和虚拟世界三个要素构成。虚拟校园、虚拟教室、虚拟实验室和虚拟图书馆是典型的虚拟教学环境。

    （四）人文环境

    人文环境是网络教学环境的重要组成部分，尽管与物质环境相比，人文环境是一个看不见、摸不着的无形的环境，但它对于师生的心理活动和社会行为，乃至整个网络教育、教学活动，都有着不可忽视的、巨大的潜在影响力。

    1.网络文化环境

    网络文化是人类社会发展的产物，是人、信息、文化的三位结合体。其本质主要表现在一系列新的价值取向、新的社会精神的形成，比如社会交往体现为更深层次上的心灵沟通、文化共享、个性化精神与群体意识等。

    网络文化是指由国际互联网所创造的不同于以往文化形态的一种新文化，它是人们在社会活动中依赖于以信息、网络技术及网络资源为支点的网络活动而创造的物质财富和精神财富的总和，是描述信息时代与信息技术相关联的多种文化形式或文化产品的概念，是由Internet产生并赖于其发展的所有技术、思想、情感和价值观念的集合体。文化的涵义是广泛的，既有物质层面，又有精神层面，还有介于物质与精神之间的制度文化。

    2.网络心理环境

    这里的网络心理环境，指的是在网络教学形成并对其产生重要影响的、由人的心理维度构成的心理状态。在网络这个虚拟世界中，人们的行为和隐藏在其背后的心理状态是一个非常重要的、直接作用到网络教学设计的关键因素。

    网络教学的组织环境与现实生活中的组织环境存在本质上的差别，即组织关系制约的松散性。与传统的组织关系不同，网络教学创造了开放的学习环境，虚拟学习社区、学习共同体、兴趣小组等主要的组织关系，只是作为一种桥梁和纽带将网络中的个体紧密联系在一起，而不是作为组织约束存在。

    组织关系制约的松散要求网络学习者增强自我管理、自我约束的能力，但是，这种能力的增强和提高，单靠网络学习者自身的努力是不行的，必须经过对组织环境进行有意识的精心的设计才能实现。

    三、网络教学环境设计的基本内容和方法

    （一）网络教学环境设计的基本内容

    1.什么是网络教学环境设计

    什么是网络教学环境设计呢？有人认为，网络教学环境设计是对计算机网络设备、设施、多媒体教室、网络教学辅助设备的一种规划、组织和安排；也有人认为网络教学环境设计是校园网设计和网上信息资源规划、各种网络教学平台的开发及网络课程建设。这些论述在不同程度上触及和揭示了网络教学环境设计的基本涵义，但同时又都不够全面、完整和准确。

    我们认为，网络教学环境设计是以现代教育思想和教育理论为指导，以现代信息技术为手段，运用系统论的观点和方法，分析网络教学活动中的问题和需求，对网络教学环境各个要素进行整体或局部的规划、组织、协调和安排，从而创设最优化的网络教学环境的一种理论和方法。

    2.网络教学环境设计模型与主要内容

    我们在前面曾提到网络教学环境主要由硬件环境、软件环境、虚拟环境及人文环境四个方面的要素构成。在进行网络教学环境设计时，首先要了解这种内在的关联。

    网络教学环境设计的主要内容有以下八个方面：

    （1）网络教学环境的整体规划设计

    网络教学环境的基础是硬件环境，核心是软件环境。在网络教学环境设计中，二者同等重要，不可偏废。

    虚拟环境的设计具有广泛前景。它可以使学习者处于一个具有身临其境的、具有完善交互作用能力的、能帮助和启发构思的信息环境中，学习者不仅仅靠听读文字或数字材料获取信息，更主要的是通过与所处环境的交互作用，利用自身对接触事物的感知和认知能力，以全方位的方式学习和获取各式各样的信息。虚拟现实技术（VR）可作为最佳的认知工具完成学习者的意义建构，能更好地促进学习者认知结构的形成和发展。在虚拟现实的情境中，时间和空间的跨度消失，为超越时空和地域的协作学习和交流会话创造了良好的条件。

    人文环境设计历来是教学环境设计的重要内容，但网络人文环境设计还没有受到足够的重视，致使人格在虚拟空间中张扬的同时，不受真实世界约束与监控的反（逆）社会人格也泛滥起来，网络沉溺带来了人格发展障碍；交往过程中的平等性得到强化的同时，必要的道德特征却遭到弱化。当前，网络教学的发展内在地要求科学性和人文性相整合。因此，我们必须重视并把网络人文环境设计纳入网络教学环境的整体规划设计中来。

    （2）传输网络环境设计

    传输网络是网络教学活动赖以进行的物质基础。设计传输网络环境，应具有以下特性：集成性；宽带性；交互性；同步性。

    传输网络环境设计的主要内容包括总体规划、结构布局、系统划分、技术定位、设施安全、设备配置、网络服务等。

    （3）客户端环境设计

    客户端环境设计是网络教学环境设计与应用的主要环节，设计内容主要包括：网络多媒体计算机的硬、软件配置，各种多媒体信息的采集、加工、处理、制作，显示设备和多媒体教学辅助设备的硬、软件配置，以及各种学与教的工具，等等，以保证网络教学活动的正常开展。

    （4）模拟仿真环境设计

    基于网络的模拟仿真环境是网络教学环境的重要组成部分，有许多院校和训练机构都设有模拟中心、仿真实验室等。对一些特殊专业、课程的教学训练（如：战役、战术推演、模拟对抗演练、武器装备操纵训练、飞机驾驶、飞行紧急情况处置等）来说，模拟仿真环境是必不可少的。其环境设计的主要内容有：用户界面（包括信息采集与显示的输入输出装置）系统、情境设置系统、过程模拟系统、判断评价系统等。

    （5）网络教学平台环境设计

    网络教学平台，能够将网上各种信息资源按照教学规律很好地组织起来，是开展网络教学活动所必需的网络教学环境。网络教学平台环境设计的主要内容有：网络教学支持系统（包括虚拟现实支持系统）、网络课程开发系统、网络教学资源管理系统和网络教务管理系统。

    （6）时空环境设计

    如前所述，网络教学时空环境与传统教学时空环境相比较，具有“时间分离、空间分离”的特点。针对这一特点，创建个性化学习空间、网络多媒体教室设计和现代远程教育系统设计等。

    （7）信息资源环境设计

    开展网络教学不仅需要丰富的信息资源，而且还要保证网上信息能够存得进、取得出、跑得快、用得好，保证用户检索信息方便、快速和高效，这就需要科学合理地对信息资源环境进行设计。信息资源环境设计的主要内容有：信息资源体系规划、布局结构设计、信息资源库设计、安全体系设计等。

    （8）虚拟现实环境设计

    虚拟现实环境设计包括硬件环境设计、虚拟现实软件设计以及在这硬、软件支持下的虚拟世界设计。虚拟世界设计的重要内容之一是情境设计，虚拟现实技术为情境设计提供了更为有效的工具。情境与情景同义，即情况、环境，是由外界、景物、事物和人物关系等因素构成的某种具体的境地。“情境”来源于认知、教育、艺术三大领域。因此，虚拟现实环境设计中的情景设计主要内容包括三个层面：认知情境设计、教育情境设计和艺术情境设计。

    认知情境设计主要解决创设什么样的情境，如何激发学习者主动学习，为学习者的探索学习提供什么样的帮助这样三个问题，旨在帮助学习者有效地掌握某项知识及技能。

    教育情境设计主要是创设以形象为主体、富有感情色彩的具体场景或氛围，激发和吸引学生主动学习。如虚拟校园环境、虚拟教室、虚拟实验室、虚拟战场环境等。

    艺术情境设计主要是创设引人入胜的情境，体现科学美与艺术美的特质，达到形式与内容的统一、情感与理智的统一、直觉与逻辑的统一、个性与共性的统一，形成虚拟现实环境的整体美学风格。

    （二）网络教学环境设计的基本方法

    各院校的教学、训练任务不同，学科专业不同.教学对象不同，对网络教学环境的要求也不同。由于设计人员本身的知识结构、素质能力和设计经验不同，网络教学环境设计的方法也会各具特点。就其共性而言，一般包括以下内容：

    1.总体设计

    总体设计一般包括指导思想、建设目标、系统功能、拓扑结构、信息资源配置、技术设计原则、建设步骤等。搞好总体设计，应重点抓好以下工作：

    （1）明确设计指导思想

    网络教学环境设计必须以现代教育思想和教育理论为指导，围绕教育功能目标的实现，探究网络教学规律，创设最优化的网络教学环境，发挥环境育人的作用。

    （2）科学确定设计目标

    进行总体设计时，要依照规划形成系统完整的目标体系。为此，要进行充分的调查研究。调查应当包括院校教育训练对网络教学环境的需求，现有教学环境对提高人才培养质量的影响和存在问题等内容。同时，必须了解国家、军队对网络教学环境建设的要求和相关政策与标准，借鉴其他院校在网络教学环境建设方面的经验教训。另外，网络教学环境设计应达到什么样的水平、应具有哪些功能等，都要详细论证；对各构成要素的取舍、功能的划分、资源的搭配、关系的协调等，均应统筹考虑，以局部效果服从整体效果，形成各构成要素间优势互补、相得益彰的系统结构，以谋求综合效益最大化。在充分调查研究基础上，科学确定网络设施、站点设置、资源配置、开发应用和系统管理等方面的具体目标。

    （3）抓好系统总体结构和功能设计

    在建设目标确定后，要重点抓好系统总体结构和功能设计。要对教学需求做进一步分析，把网络教学环境作为一个完整的系统来考察，用系统工程的方法，确定各子系统，如：网络系统、信息资源、应用系统、管理系统等相应的结构和应当具备的设计功能，从而，形成完整的网络教学环境设计方案。

    2.技术设计

    技术设计是根据系统总体设计方案，确定实现系统目标和功能的技术实现方案。技术设计主要包括传输网络环境、客户端环境、数据中心环境、教学应用场所、软件平台、资源配置、应用系统设计和系统集成设计等内容。

    （1）技术设计原则

    现代信息技术的发展日新月异，新技术、新设备、新软件、新产品层出不穷。考虑到环境设计的影响作用具有滞后和长效的特点，也就是说，设计方案一旦付诸实践，变成现实，它的成功与失误、优点与缺点都将长期存在和发生影响。所以，在进行技术设计时应坚持以下原则：前瞻性原则；规范性原则；安全性原则；功能模块化原则。

    （2）技术设计步骤

    ①进行技术需求分析

    对网络教学环境的技术指标进行详细分析，包括网络传输和处理信息类型要求、人网站点及带宽需求、数据管理需求、安全性需求、可扩展性需求等，进而提出翔实的技术需求分析报告，建立完善的技术指标体系。

    ②搞好核心技术选型

    有很多技术均可以在构建网络教学环境中使用，同样的教学功能也可以用不同的技术来实现，因此，具体采用何种技术不能单纯考虑技术的先进性，还必须考虑性能价格比。这就需要进行充分的网络技术动态调查，充分考虑所设计的网络教学环境对信息和技术的需求。对核心技术的选项，必要时，可聘请院内外、军内外专家充分论证，最后选择合适的技术方案。

    ③搞好各分系统技术设计

    对网络系统、资源系统、应用系统、支持系统等各级分系统进行技术设计，如网络系统的布线系统设计，应用系统的模块结构和应用程序设计等，都是重要的技术设计内容。要发挥专家和技术人员的聪明才智，依据总体方案中各分系统功能要求，制定好分系统技术设计方案。

    ④形成系统集成方案

    系统集成方案是实施网络教学环境建设的依据。首先，必须弄清各分系统之间的逻辑关系。其次，分析各分系统之间的功能和技术关联。再次，选择合理的接口技术，实现整体系统的互联。系统集成是技术性很强的工作，要依靠技术人员进行，必要时可聘请专门的系统集成专家参与设计，提供技术服务。

    第二节 课堂网络教学环境设计

    课堂网络教学环境是指基于校园网络（或园区网络）的各种类型的多媒体教室。课堂网络教学环境的构成要素很多，按照教室的物理环境可分为室内环境和室外环境。本节所论述的内容只涉及课堂网络教学环境中的室内网络教学环境设计。

    一、多媒体课堂教学环境设计概述

    现代教育的改革，将计算机技术和通信技术引入教学各个环节，从而引发了教学方法、教学手段、教学工具的重大革新，这些变革对提高教学质量，推动教育现代化的发展起着不可估量的作用。目前我国各级教育研究部门、教学设备供应商、各级学校和培训中心已组建或正拟组建涵盖多个学科的多媒体计算机教学网络。广义的计算机教学范围已从单一只局限于计算机学科的教学扩展到多学科的计算机辅助教学。

    （一）设计思路

    在实际教学过程中，广大教育工作者普遍比较关注的问题：

    一是组建或正拟组建的多媒体计算机教学网络系统是否具有较强的实用性，也就是系统要体现良好的操作方便、容易管理、容易维护等特点；二是如何更有效地利用多种媒体进行辅助教学（包括实物投影、录像、VCD等），在教学过程中能否既能发挥教师的主导作用又能实现教与学的双向互动；三是能否既能满足计算机课程的学习又能满足其他非计算机学科课程的学习。

    计算机多媒体网络系统正是能够满足上述要求的教学环境，是学校面向现代化教育，大力拓展素质教育、培养创新人才工作中十分重要的一环。根据国内外技术发展趋势，结合各类院校的实际情况，建设一个高效、安全可靠、满足教学需求的多功能计算机多媒体网络教室是我们应努力的目标。

    多媒体计算机网络教室提供了一个先进的多学科授课环境及学习平台，利用了视觉、听觉同步教学的手段，使学生多种感官参与了学习，提高了知识接收的效率，充分发挥了计算机辅助教学的作用，从根本上改变并促进了师生之间的信息交流，资源共享和教学合作。多媒体计算机网络教室的建设将大大改善学校教学基础环境，提高学校的教学水平，做到一网多用，实现真正的教与学的互动。所谓一网多用，即在该网络教室，除了满足一般计算机教学外，还能满足多媒体课件的示范教学，听力教学，语音教学（接近多媒体语言室的功能），还能进行网上教学与交流等。

    在科学技术高速发展的今天，计算机已渗透到当今社会的每一个领域，而计算机的应用为我们所带来的高效性、灵活性、方便性已成为不争的事实，尤其近年来多媒体技术的出现和日臻完善更将计算机的应用带入了一个全新的境界。怎样才能将计算机技术充分地应用在教育领域中，使其服务于教育，是摆在教育界、计算机界多年来的重大课题。多媒体网络教室，充分运用当今最新的计算机网络技术和多媒体技术，将单调、乏味的课堂知识形象地体现在声音、图像、影视、动画中，通过计算机网络技术的运用，使得真正基于交流、讨论的这种全新的教学方法成为可能，极大地增强了学生的教学参与意识，进一步提高了学校的教学质量，可以说计算机多媒体网络教室的产生是教育界的一场革命。

    （二）系统设计原则

    多媒体课堂教学环境的设计，必须遵循一定的设计原则，这些原则主要是：

    适应各种新型教学模式的推广，充分发挥学生学习主体作用的原则；系统设计结构化、多样化，满足不同学校教学需求的原则；系统有良好的可扩充性，满足校园网建设要求的原则；所选设备有良好性能价格比的原则；所选设备在国际上保持技术先进性的原则；实现一网多用，方便利用多种媒体进行教学的原则。

    二、多媒体教室设计

    （一）“四代同堂”多媒体教室设计

    多媒体网络集文字、图形、图表、图片、活动视频图像和声音等各种信息的获取、存储、处理、编辑、通信、播放等于一体，具有信息容量大、信息内容丰富、响应速度快、传输速率高等特点，能够实现在网络上任意一个节点都可以共享网上的教学信息资源和教学设备资源。运用多媒体网络教学系统开展教学活动，可以优化教学内容、改善教学环境、丰富教学手段、改进教学方法、从而提高教学质量和效益。

    在多媒体网络教学系统中，课堂教学子系统是其中一个重要的方面，而且根据目前我国教育的现状，课堂集中教学在一段时间内仍然是主要教学形式，因此，研究多媒体教室的设计具有重要现实意义。

    多媒体所具有的交互性、集成性、多维性和控制的非线性是其他教学媒体无法比拟的，但是它并不具备其他教学媒体的所有优点，不是万能的，有时也会受到一定的限制。在教学应用中，是选用计算机多媒体，还是选用传统的某种媒体，需要通过教学设计来决定。因此，系统的设计，应遵循计算机多媒体与传统的多种媒体相兼容的原则。

    “四代同堂”多媒体教室就是指集第一代教学媒体如黑板、第二代教学媒体如简单的光学投影器、幻灯机、第三代教学媒体如电化教学录放像机、电视机、第四代教学媒体如多媒体计算机、大屏幕投影仪于一室的新型教学环境。

    （二）“白板交互”多媒体教室设计

    多功能智能白板（也称为电子白板、数码白板），是具备电子书写板和触控功能的大型触摸屏，可广泛应用于交互式简报、教学培训、工作汇报、方案讨论、远程多媒体网络会议、远程教育及课堂教学监控、学术技术交流、互动式军事讲解指导、军事指挥、军事训练、远程医疗、电子商务、创意过程等领域，是党政机关、军队、武警、科研机构、学术团体、大中专院校和中小学校、会议中心、企事业单位开展交流的必备工具。与计算机和投影机可组成最佳的会议、培训、教学、演示、简报系统，还可与ISDN，LAN/WAN等网络或普通电话线组成实时、交互、高效的会议系统。

    （三）“网络集成”多媒体教室设计

    “网络集成”多媒体教室，由高速的园区网络、多媒体计算机及多种先进的视听设备组成。可满足多学科多媒体演示示范教学，支持利用网络课程和数字化学科专业网站进行课堂教学，有利于开展学校内外学术活动。

    “网络集成”多媒体教室的核心技术是多媒体系统集成控制技术，它是近年来迅速发展的一项高科技应用技术，也是未来的发展方向。“多媒体综合控制平台”是建立在这种技术上的一种产品。系统采用单片机多机通信技术和系统集成技术，将被控系统设备各种操作功能按照用户实际操作要求进行组合处理，然后将对每一媒体或设备的最终操作过程集成一起，变为简单的一个操作。系统集成控制整个控制处理过程，改变以往传统的中央集中控制方法，使系统处理科学化、智能化。中央集中控制不等于系统集成控制，两者的根本区别在于非智能化和智能化。即中央集中控制只能将所有设备集中在一起，其每一个设备操作过程的步骤不能少，而集成控制处理时，不同的设备控制只需按一个通用操作键，其整个过程由系统完成。

    三、网络教室设计

    （一）多媒体网络教室设计

    多媒体网络教室是利用最新的计算机技术，面向教育领域，为学校提供一个全新的多媒体计算机网络教学平台，为教学提供丰富多彩的多媒体内容、辅助教学工具以及通讯交流工具，通过对影视、图形、图像、声音、动画和文字等信息的控制，并实时、动态地引入教学过程，为提高教育质量创造良好的技术基础。

    多媒体网络教室的构成包括三部分：计算机网络系统、网络教学支持系统、教学信息资源系统。

    （二）“蓝牙”网络教室设计

    现代信息技术的迅猛发展，为教育革新提供了前所未有的推动力和技术条件。无线通信领域中新近出现的蓝牙技术——微小网可以同步传输语音和数据，使网络传播在声音、图像、文字等各个方面的技术要求得到满足，蓝牙技术是实现多媒体无线网络教学的理想技术。

    蓝牙技术可以同步传输语音和数据，是实现多媒体网络化网络教室的理想技术，是一种新的网络教育支持技术。它克服了无线局域网的非同步化语音的问题，使网络传播在声音、图像、文字等各个方面的技术要求得到满足；对教育的无纸化发展也是一个促进；它能提高效率、省时、省力，可以把学生从厚重的书包和笔记当中解放出来，同时得到最生动、形象的教学内容的传达。

    蓝牙教室就是利用蓝牙技术将各种媒体信息工具武装起来的教室。它具有灵活性、互动性、教室的装备维护和更新方便等特点。利用这些特点，我们可以将不同规模、不同方式的教学活动统筹组织，为教师组织教学提供更大的自由，从而大大提高教育质量和教育资源的利用效率。尤其是在小班化教学得到广泛开展的今天，老师利用蓝牙教室将会更方便地组织教学活动以及小组之间的交流活动。

    在蓝牙教室环境中，面向全体学习者的教学将以生动形象的知识多元表征方式进行。教育工作者应充分利用这种技术有效地创设真实的、模拟真实的或者虚拟的情境和问题，鼓励或支持学习者的独立或合作探索学习，实现真实世界与数字化虚拟世界高度融合，课堂内与课堂外有机结合，进而提高学习活动的效率。

    （三）“专修型”网络教室设计

    1.外语教学网络教室设计

    合格的外语人才必须具备熟练的语言能力及较强的交际能力，这是专业素质的基本要求。语言能力指学习者对所学语言体系本身规则的掌握，如语音、词法、句法、语义、修辞等。交际能力是指运用语言于实际交际的能力。要实现上述两种能力的培养，需要营造一个生动、活泼、接近生活、充满交流、信息量较大的环境。一方面作为外界刺激参与教学过程，调动学生多重感官的积极反应，在认知过程中，促进学生对信息的感知、理解与意义建构，内化吸收并形成语言能力。另一方面，通过多媒体技术，创设情境，再现生活，为学生提供实践机会，在实际中运用语言，发展交际能力。

    传统外语电化教室的设备一般由录音机、录像机、影碟机、电视机、幻灯机等构成，随着近年来信息技术的发展，多媒体技术和网络技术被引入外语教学环境的设计中，大量开始采用数字投影机，计算机、VCD机、视频展示台、功率放大器、大屏幕和集中控制系统等先进设备构建新型的外语教学网络教室。通过投影机与计算机连接，投影机将完整显示电脑屏幕上的全部内容，教师通过投影屏幕可以直观、形象地授课、演示课件，使教学更生动，图文并茂，还可以配制声音效果。投影机与视频展示台连接，可以进行实物投影和正、负片投影，使讲课更方便。投影机与VCD机、录像机、功放、音响连接可用于播放VCD影片、播放电视教学资料、举办学术报告会等。大屏幕投影教室还可以与校园网或闭路电视系统相连，将网上和电视台丰富多彩的信息展现在学生面前。

    多媒体视听教室是以控制主机为核心，将计算机、摄像机、实物展示台、大屏幕投影机、录像机、录音机、影碟机等多种文字与图像载体有机结合，构成的现代化视听教学环境。它便于教师高效率教学、学生集中精力学习。

    2.“媒体制作”网络教室设计

    “媒体制作”网络教室通常由高性能多媒体计算机、非线性编辑机、音视频采集设备、显示设备及多种先进的视听设备组成。可满足多媒体课件的采集、制作、演示和播放，主要用于进行教育技术相关专业理论和媒体制作的学习，并可通过园区网访问、调用、多媒体素材库中的各类多媒体素材，各类专用软件。

    第三节 远程网络教学环境设计

    远程教育起源于函授教育，一般认为开始于19世纪三四十年代，即主要依赖于学生自学教材及师生之间的书信交流而进行的教育形式。如英国的速记教师艾萨克·彼得通过简单的手抄本方式将其讲稿寄给学生学习。这是函授教育的萌芽。后来，英国伦敦大学实行校外学位制，通过函授或校外授课辅导的形式，对不能授予学位的学校中的学生进行教学。这是函授教育真正作为一种教育形式的开始。

    之后，世界远程教育蓬勃兴起，相继出现了以无线电广播、电视、录音、录像、各种远程会议、计算机网络等各种新的媒体技术进行远程教育信息传播与教学的各种远程教育形式。近年来，由于卫星和光缆电视、双向交互电子通信、计算机多媒体和网络技术的迅猛发展，以网络大学、电子大学和虚拟大学为代表的新一代开放远程教育在世界各地竞相兴起。

    纵观远程教育一百多年的发展历史，远程教育经历了二种基本的教育形式：一是以文字教材为主要教育媒体，采用函授或刊授方式进行教学的传统远距离教育形式；二是以信息技术为主要教育媒体，采用多种现代教育媒体进行教学的现代远程教育形式。因此，现代远程教育是以电子信息技术为主要教育媒体，采用多种教育媒体进行教学的远程教育形式。

    我国远程教育开始于20世纪初创办的函授教育。20世纪60年代初创办的城市电视大学是我国以信息技术为基础的现代远程教育起步的标志。目前，全国广播电视大学、卫星电视教育以及20世纪90年代中后期兴起的普通高校以双向交互电视、电子通信和计算机网络为基础的远程教育构成了我国现代远程教育的主体。

    同时，远程网络教学环境是一个非常复杂的系统，涉及要素很多，各要素的功能和作用也不相同。在此分析对网络教学活动有直接影响作用的几个方面的远程网络教学环境的设计。

    一、建构主义学习环境的主要内容

    当前在国际上非常有影响的建构主义代表人物乔纳森于1997年提出了一种用于设计建构主义学习环境的最新模型。该模型由六部分组成：

    （一）问题

    这是整个建构主义学习环境（CIE）设计的中心，学习者的目标是要阐明和解决问题（或是回答提问、完成项目、解决分歧）。因此，学习环境主要用于支持基于疑问的、问题的、个案的、项目的学习。在建构主义学习环境中的问题需要包括三个整合的成分：问题背景、问题的表征或模拟以及问题的操纵空间。其中问题背景是指描述问题发生的物理的、组织的和社会文化的背景；问题表征必须是有趣的、吸引人的，能够使学生积极参与并对问题产生心理上的躁动；问题操纵是指学生必须操纵某些东西、建构一个产品、操纵某些维度、做出决策和用某种方式影响环境，才能积极地投入学习。

    （二）相关实例

    提供一系列学习者可能参考的、与问题相关的实例或个案（如法律、医疗、或社会调查等方面的实例或个案）。

    （三）信息资源

    建构主义学习环境应提供可供学习者选择的、丰富的和随时可得的、与问题解决有关的各种信息资源（包括文本、图形、声音、视频和动画等）以及通过WWW，从Internet上获取的各种有关资源。

    （四）认知工具

    主要指在计算机上生成的、用于帮助和促进认知过程的工具，通常是可视化的智能信息处理软件，如知识库、语义网络、几何图形证明树、专家系统等。

    （五）会话与协作

    使学习者群体可以相互交流、讨论、协商，共同建构问题的意义。

    （六）社会背景支持

    在设计建构主义学习环境时要考虑社会文化背景、客观环境、物质条件等方面对于当前学习所能提供的支持。

    二、网络信息资源库设计

    （一）我国教育资源建设技术规范

    我国教育部于2000年正式启动现代远程教育标准开发项目，成立了现代远程教育技术标准化委员会，简称CELTSC，该委员会以研究、制订、推广与教育信息化相关的技术标准为使命，提出了一个比较完整的中国现代远程教育技术标准体系结构，并且产生了11项规范。这套标准不仅作为现代远程教育系统开发的基本技术规范，也可作为在网络条件下开发其他各种教学应用系统的参考规范。

    中国现代远程教育技术标准体系目前包含27项子标准，分为总标准、教学资源相关标准、学习者相关标准、教学环境相关标准、教育服务质量相关标准五大类。

    教育资源建设技术规范是中国现代远程教育技术标准体系中一个重要的规范。信息资源库的设计与建设必须符合教育资源建设规范，才能提供一致的标准，使资源基本属性结构达到一致性，以实现资源的广泛共享，并为学习者或教育者等对教育资源的查找、评估、获取和使用能获得最大效率而提供支持。同时也为不同资源库系统实现数据的共享和互操作提供支持。

    （二）网络信息资源库设计应考虑的问题

    一个成功的网络信息资源库应用系统，在设计时必然要考虑多种综合因素，除前面已经提到的遵循的技术标准和结构模式外，对于数据库的选型、逻辑设计、安全、性能等因素都要考虑。

    1.认真做好需求分析

    针对网络信息资源库的设计要求，要认真对应用系统进行系统需求分析，只有明确系统的设计目标、功能、运行环境要求、业务处理需求，才能有的放矢，才能构造出较优的数据库模式，建立起数据库应用系统，并使系统能有效地存储数据，满足用户的各种应用需求。

    经过需求分析后，进行概念设计。概念设计主要是建立起概念模型，便于与用户进行交流沟通。之后，进行逻辑设计。逻辑设计是针对选定的数据库产品，转换成相应的存储结构和数据类型。

    需求分析还能够为数据库的物理设计提供依据。对数据库中数据在物理设备上的存放结构和存取方法进行设计提供依据。

    2.数据库选型

    运行于网络环境的关系型数据库有Oracle，Sybase，MS SQL Server，MySgl等，文档型数据库有lotus notes系统。按教育资源建设技术规范对标注属性和资源管理系统的要求，关系型数据库比较适合网络信息资源库的设计，而在关系型数据库众多产品中，Oracle和MS SQL Server是比较优秀的两种产品。

    3.数据库性能

    一个好的数据库产品不等于就有一个好的网络信息资源库系统，如果不能设计一个合理的数据库模型，不仅会增加客户端和服务器端程序的编程和维护的难度，而且将会影响系统实际运行的性能。

    4.数据库安全

    数据库必须具有坚固的安全系统，才能控制可以执行的活动，保证信息的安全。安全管理的任务和目的是通过对数据采集、录入、存储、加工，传递等数据流动的各个环节进行精心组织和严格控制，确保数据的准确性、完整性、及时性、安全性、适用性和共享性。

    数据库安全包括实体安全（运行数据库的计算机系统设备安全）和运行安全。这里主要谈在设计过程中要考虑的安全因素，主要是用户角色管理和备份恢复。

    三、网上教学支持系统设计

    在网络教学环境设计概述中，我们已经了解了网上教学支持系统在现代远程教育中的地位和作用。那么，网上教学支持系统应如何进行设计呢？

    （一）网上教学支持系统的功能设计

    网上教学支持系统的设计，要以现代教育思想和教育理论为指导，以信息技术为手段，以支持网络教学的开展为目的，建构一个与网络课程和教学管理紧密联系，能支持各种教学组织形式和教学方法，能应用于网络教学的各个环节，具有良好的人机交互功能，可提供多种服务的、开放式的网上教学支持系统。

    （二）系统设计需要注意的几个问题

    1.应建立开放灵活的分布式和多层结构的系统

    （1）开放灵活的分布式系统结构

    第一，开放性由于网上教学支持系统的功能复杂，因此应制定详细的接口标准，方便其与网络教学系统中的网络教学管理系统、网络课程开发系统和教学资源库管理系统无缝连接。

    第二，灵活性网上教学支持系统应能够有效地对各学科、各门类的网络课程均提供支持，并按课程的不同要求进行功能的扩展。

    第三，非集中性由于网上教学支持系统功能的复杂性和支持学科的广泛性，其设计可采用分布式系统模型。这样，一方面可以在广域网上以院校为单位，建立以各自学科群为主体的教学支持系统，使其便于管理、维护。同时通过广域网互通互连形成完整的系统。另一方面，网上教学支持系统的各功能模块有效分布在不同服务器上，可以有效提高系统服务效率，降低维护成本，防止因系统故障而造成的灾难性影响。

    （2）树状多层结构

    第一，课程体系中的树状多层结构由于网上教学支持系统同时支持数十门课程的网上教学，如果不加区分地采用平面式管理，势必使系统管理琐碎、效率低下，因此，可采用以学科为主体的树状多层结构进行系统纵向分层。

    由于同一学科的各门课程有相近的表现形式和功能需求，因此，可以定制同一学科的各门课程的功能模块，采用相同或相近的表现形式，使各课程之间连接跳转方便。这样，可以更有效地管理、使用本系统。

    第二，管理体系中的树状多层结构鉴于网上教学支持系统功能复杂，管理机制也应采用纵向树状分层结构。这是为了保证系统程序正常运行而进行的管理，主要包括：系统管理和教学管理。

    2.修改应用现成的功能模块

    目前有许多现成的功能模块不适合直接应用于教学，应进行相应的修改：（1）某些模块有太多的娱乐功能；（2）多数模块采用基于桌面的数据库；（3）多模块集成时不能简单相加。因为多数模块都包含用户数据表，且用户身份认证方式也不尽相同。这就需要在集成时统一用户逻辑，保证不出现用户身份认证的二义性。

    3.建立以浏览器、服务器结构为主、多层分声式应用服务集为辅的系统模式

    由于网上教学支持系统支持的对象主要为以网页为主的网络课程，因此其必然要以WEB为基础。但是，鉴于B/S结构功能较弱，不适合完成较为复杂的一些功能模块（如网络课程导入、信息资源批量入库等），因此配以多层C/S结构可以使系统更加强壮。但应避免使用传统的Client/Server结构，因为其客户端较大，同时直接与数据库相连接容易危及数据库安全。代之以多层（n-Tier）结构，添加功能层，完成数据库连接和功能处理，只把显示逻辑放在客户端（显示层）上，就能够提高效率、保证安全。

    4.建立完整可靠的网络课程接入系统

    网上教学支持系统必须有完整可靠的接入系统来完成网络课程的接入工作。其前提是该课程符合本系统的支持条件。网络课程的接入是一项系统工作，不是简单地将制成的网络课程拷入本系统中，而是从这里开始一步步地进行各种必须的安装。

    5.建立具有智能性的课程导航系统

    课程导航系统是一个具有一定智能性的功能模块，协助学生根据学习要求、学习进度，更有效地完成学习过程。这需要完成以下三个方面的内容：（1）根据学生能力导航；（2）根据教学目标导航；（3）根据学习程度导航。

    6.建立高效的学习资源管理、使用机制

    学习资源除了常用的添加、修改、删除功能外，还包括标记。所谓标记，就是对某一学习资料进行诸如系统所有、课程所有、课程使用、个人所有、个人使用等标记。

    进行标记的资源可以方便地供其他系统功能调用，方便地组织某一学科（课程）或某个人的学习资源.在需要时调用。同时，还可以对信息资源进行分课程或分个人的管理，这样，可以有效地降低系统管理员的工作量，提供系统的管理能力、极大丰富系统信息资源。

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