智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)研究

李聯(lián)寧

文章編號：1672-5913(2009)06-0115-04

摘要：“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”是使用快速自然語言處理系統(tǒng)、概念提取和排序、個(gè)性化信息歸檔、管理和標(biāo)簽管理等新一代網(wǎng)絡(luò)和人工智能技術(shù)的教學(xué)系統(tǒng)。本文主要討論在向大學(xué)本科學(xué)生提供緊跟國際前沿技術(shù)發(fā)展的“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”(工程實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)平臺)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一種全新的課程教學(xué)模式。該項(xiàng)目研究為西安交通大學(xué)城市學(xué)院第一輪科學(xué)研究課題，已取得階段性研究成果并開始實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字媒體；超媒體；網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)系統(tǒng)

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1項(xiàng)目目標(biāo)

按照高等院校的學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)狀況以及日益嚴(yán)酷的就業(yè)市場前景，試圖以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中已初步進(jìn)行的一些課程教學(xué)模式的改革為基礎(chǔ)，提出設(shè)立“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新培養(yǎng)，以進(jìn)行本科院校課程教學(xué)模式的改革和探索。

主要目標(biāo)是在向?qū)W生提供緊跟國際前沿技術(shù)發(fā)展的“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一種全新的課程教學(xué)模式。

為解決日益嚴(yán)重的信息超載問題，使用全新的 “Web-based教學(xué)”在線教學(xué)模式和高級人工智能軟件，向?qū)W生介紹和組織互聯(lián)網(wǎng)上感興趣的資料，讓學(xué)生更快地找到想要的信息，并且從大量的數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)對個(gè)人來說重要的信息。

項(xiàng)目以培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力為重點(diǎn)，通過使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和輔助教學(xué)系統(tǒng)，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)會工程化的設(shè)計(jì)方法。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)練習(xí)的同時(shí)，也可使學(xué)生應(yīng)聘時(shí)展現(xiàn)本人技術(shù)實(shí)力和工作經(jīng)驗(yàn)，為就業(yè)創(chuàng)造良好的機(jī)會。

課程改革增加專門的工程設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)課程，將學(xué)生置入與實(shí)際工作環(huán)境類似的工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，以模擬招投標(biāo)項(xiàng)目環(huán)境為背景，自主選擇課題，進(jìn)行職務(wù)角色分工，在教師指導(dǎo)下，參考預(yù)置的八大類約1000M實(shí)際項(xiàng)目資料以及人工智能設(shè)計(jì)工具和個(gè)性化智能數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)隨時(shí)收集的最新資料，按標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化的實(shí)際工作流程，進(jìn)行項(xiàng)目調(diào)研，用戶系統(tǒng)分析，技術(shù)方案設(shè)計(jì)，最后形成可實(shí)際用于工程實(shí)施的完整技術(shù)解決方案，設(shè)備與工程預(yù)算，招投標(biāo)文件，項(xiàng)目實(shí)施演示PPT文檔等。

2解決的主要問題

需要解決的主要是大學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)。

(1) 構(gòu)造一種智能化、全球化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺——“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”。

(2) 使用上述系統(tǒng)，學(xué)生可以在學(xué)院內(nèi)完成高水平的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。

(3) 學(xué)生可了解和親手實(shí)踐了解國際最新的超媒體技術(shù)和產(chǎn)品知識。

(4) 學(xué)生可在建成的輔助教學(xué)系統(tǒng)平臺上完成全部系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為考取國際認(rèn)可的工程師認(rèn)證打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生就業(yè)。

(5) 學(xué)生可完成完整的技術(shù)解決方案，招投標(biāo)文件，在學(xué)生應(yīng)聘時(shí)展現(xiàn)本人技術(shù)實(shí)力和工作經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造良好的機(jī)會。

3項(xiàng)目研究在國內(nèi)外同一領(lǐng)域的現(xiàn)狀與趨勢分析

3.1現(xiàn)狀

在知識經(jīng)濟(jì)的新形勢下，一種全新的教學(xué)模式“Web-based教學(xué)”已經(jīng)在逐漸開始興起并不斷的發(fā)展壯大，然而目前國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和輔助教學(xué)系統(tǒng)只是使用了Web-based教學(xué)的形式，仍然算不上真正意義上的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，不能脫離傳統(tǒng)的教學(xué)模式自建一個(gè)完善的教學(xué)系統(tǒng)，只能算是傳統(tǒng)教育模式的一種補(bǔ)充。

基于這種情況，本課題組開始進(jìn)行“超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”課程教學(xué)模式的改革探索。通過近一學(xué)期的前期實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)取得相應(yīng)預(yù)期教學(xué)效果。

已參加實(shí)訓(xùn)的三個(gè)班級200多名同學(xué)共組成28個(gè)團(tuán)隊(duì)小組，分別模擬了28個(gè)公司，以西安交通大學(xué)城市學(xué)院北郊新校區(qū)為工程設(shè)計(jì)環(huán)境，參與了學(xué)院校園網(wǎng)，校園無線局域網(wǎng)，學(xué)院數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心，校園網(wǎng)通信平臺，行政樓網(wǎng)絡(luò)集成，辦公自動化系統(tǒng)，數(shù)字化圖書館管理系統(tǒng)，數(shù)字校園智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)網(wǎng)安全解決方案，大學(xué)視訊系統(tǒng)等項(xiàng)目的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)。

所有團(tuán)隊(duì)均按預(yù)定教學(xué)計(jì)劃在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成了項(xiàng)目立項(xiàng)報(bào)告、全套招標(biāo)文件、全套投標(biāo)文件(包括概要設(shè)計(jì)，草圖，設(shè)備清單，信息點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表，技術(shù)方案詳細(xì)設(shè)計(jì)與技術(shù)方案圖紙，設(shè)備報(bào)價(jià)清單，投標(biāo)技術(shù)方案，投標(biāo)評審會演示PPT等文檔)，并最后參加模擬投標(biāo)會議和方案優(yōu)選匯報(bào)會。

3.2趨勢

目前，國內(nèi)外教育界已開始研究真正意義上的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和輔助教學(xué)系統(tǒng)。主要趨向是向智能化、全球化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方向發(fā)展。

國外較早就有人研究具有智能性的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)。近年來，有人提出了智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)的要領(lǐng)，就是將人工智能技術(shù)與超媒體的信息組織、管理方式結(jié)合在一起而形成的智能型信息處理技術(shù)。

在智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)中，可以利用超媒體提供的友好界面來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機(jī)，同時(shí)還可以利用超媒體向?qū)W生提供圖文聲像并茂的解釋信息；而超媒體模塊則可利用知識推理技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略的適應(yīng)性控制，對學(xué)生進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)。當(dāng)前，智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)的研制和開發(fā)已成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中的一個(gè)重要的前沿課題。

4項(xiàng)目研究的重點(diǎn)

4.1課程教學(xué)模式的創(chuàng)新和發(fā)展

對在實(shí)訓(xùn)中將學(xué)生作為模擬企業(yè)的員工，嚴(yán)格按企業(yè)化模式進(jìn)行管理，通過課程實(shí)訓(xùn)，完成貼近實(shí)際應(yīng)用的工程化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以取得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)模式進(jìn)行重點(diǎn)研究，并盡可能開發(fā)出更新的課程教學(xué)模式。

4.2智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)核心技術(shù)的理論研究

進(jìn)行核心專利技術(shù)研究；算法研究及技術(shù)框架設(shè)計(jì)；軟件總體規(guī)劃及詳細(xì)設(shè)計(jì)。

4.3智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)軟件開發(fā)和應(yīng)用研究

進(jìn)行驗(yàn)證及軟件程序編碼；進(jìn)一步進(jìn)行超媒體課程應(yīng)用研究；同時(shí)考慮研究將系統(tǒng)平臺應(yīng)用于其它學(xué)科的教學(xué)模式改革。

5項(xiàng)目研究的創(chuàng)新點(diǎn)

(1) 在課程教學(xué)過程中結(jié)合實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，使用模擬公司工作崗位和招投標(biāo)場景對學(xué)生進(jìn)行工程化訓(xùn)練。

(2) 教學(xué)系統(tǒng)核心使用“主題聚類發(fā)現(xiàn)引擎”技術(shù)。按用戶提出的個(gè)性化需求進(jìn)行主題發(fā)掘，人工智能知識排序，重要信息推薦并提供分析圖形顯示的主題內(nèi)容發(fā)現(xiàn)與聚合的優(yōu)化搜索引擎。

(3) 在系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫提供1000M實(shí)際項(xiàng)目資料(包括招投標(biāo)文件范本，工程實(shí)例，技術(shù)方案范本，設(shè)備產(chǎn)品，工程預(yù)算范本，PPT演示文檔范本，日報(bào)-周報(bào)范本等分類數(shù)據(jù)庫)以及相關(guān)人工智能設(shè)計(jì)工具和個(gè)性化智能數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)。網(wǎng)上搜索和用戶PC機(jī)上的信息搜索集成一體。

(4) 向全球化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方向發(fā)展，使用語意分析，自主學(xué)習(xí)，及WEB 2.0環(huán)境中的信息挖掘和超前數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)，將最適合每個(gè)用戶的需求的相關(guān)信息情報(bào)資料進(jìn)行人工智能處理后即時(shí)推送給用戶，主要解決了用戶在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代被超量信息所淹沒，無法在最短的時(shí)間內(nèi)檢索查詢到自己所關(guān)心的相關(guān)信息的問題。

6項(xiàng)目研究的方案設(shè)計(jì)

6.1研究思路和技術(shù)方法

在項(xiàng)目研究上采取的研究思路和技術(shù)方法是：

(1) 使用WEB數(shù)據(jù)庫、中間件和網(wǎng)站設(shè)計(jì)工具等構(gòu)造三層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。

(2) 使用先進(jìn)的搜索引擎和信息獲取技術(shù)取得大量實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要的基礎(chǔ)資料。

(3) 使用人工智能海量信息分析及提取技術(shù)進(jìn)行個(gè)性化搜索及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

(4) 在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上提供人工智能實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)工具和個(gè)性化智能數(shù)據(jù)庫查詢。

6.2研究階段

第1階段：智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)核心技術(shù)的理論研究；

第2階段：軟件總體規(guī)劃及詳細(xì)設(shè)計(jì)；程序編碼；

第3階段：課程教學(xué)模式的創(chuàng)新研究；教學(xué)系統(tǒng)驗(yàn)證試驗(yàn)；

第4階段：智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用研究。

6.3技術(shù)方法和路線

(1) 技術(shù)目標(biāo)

研究開發(fā)個(gè)性化RSS主題聚類發(fā)現(xiàn)搜索引擎產(chǎn)品，進(jìn)而形成一種按用戶提出的個(gè)性化需求進(jìn)行主題發(fā)掘，人工智能知識排序，重要信息推薦并提供分析圖形顯示的主題內(nèi)容發(fā)現(xiàn)與聚合的優(yōu)化搜索引擎產(chǎn)品。

(2) 技術(shù)內(nèi)容

主題聚類發(fā)現(xiàn)引擎是一種按用戶提出的個(gè)性化需求進(jìn)行主題發(fā)掘，人工智能知識排序，重要信息推薦并提供分析圖形顯示的主題內(nèi)容發(fā)現(xiàn)與聚合的優(yōu)化搜索引擎。

主要解決了用戶在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代被超量信息所淹沒，無法在最短的時(shí)間內(nèi)檢索查詢到自己所關(guān)心的相關(guān)信息的問題。大約可增加搜索查詢速度幾十到一百倍，并引導(dǎo)用戶找到最適合自己的信息。

主題聚類發(fā)現(xiàn)引擎的技術(shù)核心可以按不同技術(shù)層面裝入網(wǎng)站服務(wù)器，企業(yè)服務(wù)器，個(gè)人計(jì)算機(jī)形成以下不同用途的產(chǎn)品：

(1) 學(xué)校大型Web2.0環(huán)境網(wǎng)站RSS主題聚類發(fā)現(xiàn)搜索引擎

(2) 院系專用數(shù)據(jù)處理及信息挖掘優(yōu)化搜索引擎

(3) 學(xué)生個(gè)人用戶個(gè)性化專用信息挖掘優(yōu)化搜索引擎。

(4) 設(shè)備價(jià)格比價(jià)搜索網(wǎng)絡(luò)門戶(可應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，電信，電子等不同領(lǐng)域)

6.4技術(shù)方法和路線

使用語意分析，自主學(xué)習(xí)，及WEB 2.0環(huán)境中的信息挖掘和超前數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)，將最適合每個(gè)用戶的需求的相關(guān)信息情報(bào)資料進(jìn)行人工智能處理后即時(shí)推送給用戶。

部分技術(shù)方法摘要描述圖示如下：

圖1顯示了本項(xiàng)目高級檢索程序的實(shí)現(xiàn)。

圖2顯示文件組織系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

圖3顯示智能助理個(gè)體的實(shí)現(xiàn)和用知識庫來發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)聯(lián)想的例子。

智能檢索挖掘系統(tǒng)運(yùn)行于最終用戶PC機(jī)上，包括Web server部分。系統(tǒng)采用類似B/S架構(gòu)。利用IE插件開發(fā)技術(shù)，截取用戶發(fā)送的Web請求信息，并由插件發(fā)送到Web server，由Web server實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，最后通過分析提取處理相關(guān)信息，返回IE插件進(jìn)行顯示。Web server采用Asp.net + Apace進(jìn)行開發(fā)。

7理論及實(shí)踐意義

本項(xiàng)目的實(shí)施主要是為了進(jìn)行“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程學(xué)科教育的教學(xué)改革研究與實(shí)踐；其目的是全面推進(jìn)素質(zhì)教育，重點(diǎn)培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)業(yè)能力、就業(yè)能力和可持續(xù)發(fā)展能力。

其主要意義是：

(1) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)，信息管理專業(yè)，電信專業(yè)的骨干專業(yè)課程，建設(shè)實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的智能超媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)對促進(jìn)教學(xué)和學(xué)科建設(shè)有重要意義。

(2) 實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)輔助教學(xué)系統(tǒng)可在學(xué)生進(jìn)行課程實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)提供人工智能設(shè)計(jì)工具和個(gè)性化智能數(shù)據(jù)庫查詢，以便學(xué)生完成高質(zhì)量的畢業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)通過課程實(shí)訓(xùn)完成貼近實(shí)際應(yīng)用的工程化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，取得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為就業(yè)作好充分準(zhǔn)備。

(3) 技術(shù)先進(jìn)的實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)智能超媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)可提供學(xué)習(xí)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的良好平臺，增進(jìn)教師學(xué)識水平，同時(shí)促進(jìn)了教學(xué)水平的提高。

8推廣價(jià)值

(1) 項(xiàng)目中涉及的學(xué)科教學(xué)模式改革研究成果可在有相似應(yīng)用需求的本科院校，高職高專推廣應(yīng)用。

(2) 智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)軟件可以在相似的計(jì)算機(jī)專業(yè)，電信，信息管理，電力，能源，機(jī)械制造以及各類工科專業(yè)推廣應(yīng)用。

(3) 教學(xué)系統(tǒng)核心使用的“主題聚類發(fā)現(xiàn)引擎”技術(shù)可以按不同技術(shù)層面裝入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或個(gè)人計(jì)算機(jī)形成以下不同產(chǎn)品，如企業(yè)專用數(shù)據(jù)處理及信息挖掘優(yōu)化系統(tǒng)，個(gè)人用戶個(gè)性化專用信息挖掘優(yōu)化軟件。

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