Ｐ２Ｐ網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與外語交互式教學(xué)模式研究

羅忠民　劉　劍

[摘 要] 基于C/S模式的網(wǎng)絡(luò)外語教學(xué)系統(tǒng)由于過分依賴于服務(wù)器,難以突破帶寬與服務(wù)器性能的瓶頸,有著諸多難以克服的缺陷,而基于P2P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠充分利用所有在線節(jié)點的帶寬與硬件資源,便捷地實現(xiàn)流媒體直播以及學(xué)生間、學(xué)生和教師間、教師間的在線交流和資源共享,彌補傳統(tǒng)教學(xué)網(wǎng)站的不足,極大地改善了在線外語教學(xué)效果,為網(wǎng)絡(luò)外語教學(xué)開拓了一個全新的領(lǐng)域。

[關(guān)鍵詞] P2P;網(wǎng)絡(luò)技術(shù);外語教學(xué);交互式

[中圖分類號] H319. 3[文獻標(biāo)識碼] B [文章編號] 1008-4738(2009)04-0099-04

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及,越來越多的學(xué)校建立了自己的校園網(wǎng),基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)在外語教學(xué)中也得到了廣泛應(yīng)用,且取得了相當(dāng)可喜的成果。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有著與傳統(tǒng)教學(xué)不同的教學(xué)理念,其目標(biāo)是實現(xiàn)4個A:任何人(Anyone)在任何時候(Anytime)任何地點(Anywhere)學(xué)習(xí)任何內(nèi)容(Anything)[1]。現(xiàn)有的大部分網(wǎng)絡(luò)外語教學(xué)平臺基本都采用C/S(Client/Server)模式,即客戶端/服務(wù)器模式,C/S模式的教學(xué)系統(tǒng)由于要以服務(wù)器為中轉(zhuǎn)站,師生之間的交互通常都難以及時進行,加上受計算機水平的限制,很多教師和學(xué)習(xí)者缺乏網(wǎng)站維護知識,不懂得創(chuàng)建和更新網(wǎng)頁來發(fā)布自己的資源,過分依賴于網(wǎng)站管理人員,這增加了網(wǎng)站運營與維護的費用與人力成本。由此可見,傳統(tǒng)C/S模式的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng),由于其自身的固有缺陷,服務(wù)器往往成為整個系統(tǒng)的瓶頸,難以滿足現(xiàn)代外語教學(xué)的全部要求。

一、P2P技術(shù)簡介

P2P是Peer-to-Peer的縮寫,稱為對等網(wǎng)絡(luò)或點對點技術(shù)。簡單地說,P2P技術(shù)就是讓人們通過互聯(lián)網(wǎng)直接進行通信交流的技術(shù)。P2P是一種網(wǎng)絡(luò)模型,在這種網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點是對等的,各節(jié)點具有相同的責(zé)任與能力并協(xié)同完成任務(wù)。對等點之間通過直接互聯(lián)共享,處理、存儲甚至高速緩存資源,無需依賴集中式服務(wù)器就可完成[2]。P2P技術(shù)的出現(xiàn)為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來了深遠的影響,也為IT產(chǎn)業(yè)帶來了無限的商機,最近幾年,P2P技術(shù)更是發(fā)展迅速[3]。構(gòu)建于互聯(lián)網(wǎng)之上的P2P應(yīng)用并不只是簡單地限于兩個點之間,它可以實現(xiàn)一點對多點、多點對多點的通信,并可以擴展為多個點的群集,這與當(dāng)今廣泛使用的C/S網(wǎng)絡(luò)模式形成鮮明對比[4]。P2P技術(shù)的應(yīng)用開始越來越廣泛,1999年,柏克萊大學(xué)開展的尋找外星生命的SEIT@ home研究計劃,動用全球240多萬人為它貢獻其閑置的電腦處理能力,這些電腦每天平均發(fā)揮的效能超過了全球造價最高、運算最快的超級電腦[5]。

事實上,P2P技術(shù)對于我們來說并不陌生,它已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)中得到了普遍的應(yīng)用,我們常用的下載工具,如迅雷(Thunder),電驢(Emule),快車(FlashGet)以及BT(Bit Torrent);常用即時通信工具,如微軟的MSN與騰訊的QQ;在線視頻軟件,如網(wǎng)絡(luò)電視(PPLIVE)等,均采用了P2P技術(shù)。 相對于傳統(tǒng)C/S模式,P2P技術(shù)具有以下獨到的優(yōu)勢:(1)完全不依賴或僅部分依賴于服務(wù)器。P2P把一個文件分成多個片段,每個用戶都可以從多個其他用戶處下載不同的片段,同時也把自己已有的片段提供給其他用戶下載,因而資源下載速度快,在線同時下載的人數(shù)越多,下載速度越快,這也是幾乎所有的主流下載工具均采用P2P技術(shù)的原因。(2)資源充分共享。能充分利用網(wǎng)絡(luò)中的所有計算機資源,用戶之間直接共享資源,亦可實現(xiàn)視頻直播,在線協(xié)同能力大大提高。(3)系統(tǒng)運營成本大大降低。與傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)相比,P2P網(wǎng)絡(luò)的成本很低。首先,系統(tǒng)基于Internet,省去了租用專線的巨大運營成本;其次,對中心資源(如服務(wù)器)要求降低,同時可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬的最優(yōu)化使用[6]。(4)在線即時交互效果好。由于采用P2P技術(shù),容易實現(xiàn)在線即時交互功能,整個教學(xué)模式非常有利于增強外語教學(xué)的生動性、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的主動性、師生之間的互動性[7]。(5)系統(tǒng)可擴展性好。目前大部分P2P系統(tǒng)采用部分依賴于服務(wù)器的結(jié)構(gòu),系統(tǒng)可擴展性好,在線學(xué)員人數(shù)可大幅度增加,有利于該模式的廣泛推廣應(yīng)用。

二、基于P2P技術(shù)的外語交互式教學(xué)模式構(gòu)建

由于純P2P系統(tǒng)完全沒有中間服務(wù)器,在現(xiàn)階段,這樣形成的P2P網(wǎng)絡(luò)在進行諸如安全、身份認證、流量以及計費等管理方面仍存在不少技術(shù)障礙,所以目前較成熟的P2P網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)大都采用C/S模式與P2P相結(jié)合的做法。P2P系統(tǒng)中的服務(wù)器可以稱之為索引服務(wù)器,它并不參與實際的數(shù)據(jù)傳輸,它只起到一個“牽線搭橋”的作用,接受客戶注冊、客戶身份驗證及節(jié)點間“握手”的任務(wù)[8]。整個教學(xué)系統(tǒng)的管理采用中間服務(wù)器進行管理,而各節(jié)點之間采用對等通信,這實際上是一種既集中又分布的模式,既避免了傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)的低效與高成本,數(shù)據(jù)的集中處理又避免了P2P帶來的數(shù)據(jù)分散,從而保障整個系統(tǒng)兼有C/S與P2P的優(yōu)勢。目前市場上已經(jīng)開發(fā)出多種P2P網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng),其中上海恩恩軟件技術(shù)有限公司設(shè)計的P2P網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的功能較為突出。

基于P2P技術(shù)的外語交互式教學(xué)模式,是在信息技術(shù)條件下,以學(xué)生為中心創(chuàng)建的一個自主的、交互的、動態(tài)的英語學(xué)習(xí)環(huán)境。從理論上講,這種教學(xué)系統(tǒng)具有教學(xué)設(shè)計模塊化、集成化,互動性、協(xié)作性強,形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合等特點的全新的教學(xué)管理模式。它旨在拓寬高校外語教學(xué)創(chuàng)新之路,有效提高英語教學(xué)效率。在繼承現(xiàn)有C/S模式優(yōu)點的基礎(chǔ)上,其功能得到大大地拓展,通常具有以下教學(xué)功能模塊:

1.在線課堂教學(xué)

通常外語教學(xué)要充分利用視頻與音頻才能取得良好的效果,如知識的講解、語音訓(xùn)練、課文的朗讀等。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺下,外語教師教學(xué)的一舉一動通過攝像頭捕獲后與語音數(shù)據(jù)一同傳送給學(xué)生,讓學(xué)生達到身臨其境的效果。處于整個系統(tǒng)的各個節(jié)點需要安裝客戶端程序,通常包括:一個視頻窗口,一個電子白板,一個文本信息輸入窗口和一個文本信息顯示窗口及工具欄和菜單欄。教師的客戶端程序比學(xué)生使用的擁有更多的功能,包括載入教案和教學(xué)課件,課堂狀態(tài)控制和發(fā)言控制等。教師可以直接講授,播放錄音,領(lǐng)讀單詞課文等,現(xiàn)場授課信息經(jīng)過處理后制成流媒體,通過運用P2P流媒體直播技術(shù),發(fā)送到各學(xué)生端,實現(xiàn)學(xué)生端與教師端的同步直播。流媒體的傳輸不需通過服務(wù)器,直接在由學(xué)生端組成的P2P網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸,從而減輕了服務(wù)器的負擔(dān)。學(xué)生也可以在線向老師提出問題,老師現(xiàn)場答疑,實現(xiàn)在線輔導(dǎo)功能。教師仍然是管理者,有責(zé)任也有義務(wù)監(jiān)督與管理學(xué)生的課堂行為。教師可以通過查看學(xué)生的登錄情況獲知學(xué)生的出勤狀況,亦可隨時通過電子點名等方式查看學(xué)生是否中途退出,還可以隨時開啟學(xué)生機的視頻查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況等。

2.資源下載與點播

教師可通過P2P網(wǎng)絡(luò)在超節(jié)點上(不一定是在服務(wù)器上)發(fā)布教學(xué)資源,供其他節(jié)點下載或點播,其中可包括:(1)媒體資源:包括文本、圖像、音頻、視頻和動畫等;(2)題庫:某學(xué)科題目的集合;(3)試卷:各個學(xué)科有典型意義的試卷集合;(4)課件:教學(xué)軟件或網(wǎng)絡(luò)課件;(5)案例;(6)網(wǎng)絡(luò)課程;(7)文獻資料;(8)常見問題解答[9]。教師可事先做好多媒體課件(通常使用Powerpoint、Authorware或Flash等制作軟件)或錄制好教學(xué)視頻,包括單詞的領(lǐng)讀,課文朗讀,語言點的講解,聽力練習(xí)等,然后上傳至服務(wù)器,學(xué)生可以自行選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,隨時下載或點播服務(wù)器上的課件或教學(xué)視頻,并盡量在教師規(guī)定的時間內(nèi)完成。事實上,P2P模式的文件分發(fā)速度遠超過FTP[10]。得益于P2P網(wǎng)絡(luò)信息共享的優(yōu)點,各學(xué)生端從服務(wù)器下載的課件,可以共享給其他學(xué)生端使用,這樣,系統(tǒng)里的某個學(xué)生需下載某課件時,可以先在P2P網(wǎng)絡(luò)中搜索,搜索到后就直接建立連接,從找到的節(jié)點中下載,只有找不到時才到服務(wù)器下載。同樣的,流媒體課件的點播可以利用P2P網(wǎng)絡(luò)的多播技術(shù)來實現(xiàn)。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大,節(jié)點越多,找到所需課件的幾率就越大,從而使網(wǎng)絡(luò)規(guī)模可以無限擴大,這在很大程度上解決了服務(wù)器的瓶頸問題。同時,學(xué)生亦可將本地電腦上的部分空間設(shè)置為共享,供整個系統(tǒng)中的其他成員共享,使閑置資源得到了充分利用。

3.在線交互討論

在外語教學(xué)中,很重要的一個環(huán)節(jié)是群組討論。在P2P教學(xué)系統(tǒng)中,教師首先將要討論的問題以“直播”或“即時通信”的方式發(fā)布出來。然后教師將在線學(xué)生分成不同的討論組,一方面,學(xué)生通過類似QQ群的方式進行群組討論,各學(xué)生在群里可以暢所欲言,每個群還可指定某學(xué)生擔(dān)任管理員,負責(zé)整理同伴的發(fā)言,另一方面,也可用“消息發(fā)布”向全體在線的教師或?qū)W習(xí)者進行廣播咨詢,或與在線好友進行較隱蔽的私聊,從而實現(xiàn)教學(xué)過程中的一對一或一對多的交互,教師既可顧及大部分學(xué)生的共性問題,又可針對個別學(xué)生的特點,進行有針對性地指導(dǎo)與監(jiān)督。個別P2P教學(xué)系統(tǒng)還具有視頻會議功能,這項功能用在群組討論中,更加直觀,能獲得高清高質(zhì)的視頻語音效果。在傳統(tǒng)的C/S模式中實現(xiàn)討論組功能,發(fā)言內(nèi)容必須經(jīng)過服務(wù)器中轉(zhuǎn),這樣既加重了服務(wù)器的負擔(dān),又不利于發(fā)言內(nèi)容的保密性。而基于P2P技術(shù)實現(xiàn)的討論組功能,信息直接發(fā)送給組內(nèi)的每一個成員,傳輸速度更快,使得師生在線交互更為便利與及時。

4.在線作業(yè)與考試

外語教學(xué)中,作業(yè)是鞏固學(xué)生所學(xué)的知識的重要手段,而考試是檢驗教學(xué)效果的有效手段,是外語教學(xué)過程中不可缺少的一環(huán)。在進行在線課堂教學(xué)后,教師提供一些題目或指定一些內(nèi)容放在本地機的“作業(yè)”文件夾中,在需要的時候設(shè)置為共享,學(xué)生下載作業(yè)后在自己電腦上完成,然后將作業(yè)結(jié)果,比如選擇題的答案、填空題的內(nèi)容、聽寫以及作文等,在系統(tǒng)中直接提交給老師,老師不在線時,可發(fā)至教師郵箱或網(wǎng)絡(luò)硬盤。部分內(nèi)容(尤其是選擇題)亦可直接用軟件在電腦上批閱,從而減輕了教師的負擔(dān)。主觀題教師在線用電子紅筆批改后,根據(jù)需要可放至共享區(qū)供學(xué)生學(xué)習(xí)討論,亦可直接發(fā)回給該學(xué)生。在線考試,可用專門的在線考試軟件來實現(xiàn),學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)上機,登錄系統(tǒng)進行答題,每答完一道大題點擊提交,系統(tǒng)自動存盤,避免丟失。規(guī)定的考試時間一到,系統(tǒng)自動強制所有學(xué)生下線,退出考試系統(tǒng)。主觀題可采用人工審閱,而客觀題系統(tǒng)自動批改,計算得分,班級的最高分、最低分以及平均分等試卷分析工作都由軟件自動完成,快捷方便,人為錯誤少。

三、P2P網(wǎng)絡(luò)外語教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)實例

下面以英語專業(yè)本科教材《基礎(chǔ)英語精讀第四冊》(鄒為誠主編)第三單元 Animal Magic為例,進一步探討P2P網(wǎng)絡(luò)外語教學(xué)系統(tǒng)的具體運用。在使用該系統(tǒng)以前,教師端及所有的學(xué)生端都安裝好P2P客戶端軟件,且配有相應(yīng)的音頻視頻硬件(如音箱、耳機、攝像頭等)。教師與學(xué)生在約定的時間里輸入各自的賬號及密碼登錄P2P教學(xué)系統(tǒng),進入到相應(yīng)的課程學(xué)習(xí)組。教師打開視頻直播系統(tǒng),向所在課程組在線學(xué)員發(fā)出信號“讓我們開始今天的教學(xué)旅程吧!”學(xué)生端在接到信號后,點擊“接受在線視頻教學(xué)”,在索引服務(wù)器的引導(dǎo)下,在線的學(xué)生計算機與教師計算機形成了P2P網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),流媒體直播教學(xué)開始。

學(xué)生端的視頻上顯示教師授課的形象,教師可首先利用現(xiàn)有的教學(xué)軟件,帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)本單元的生詞(亦可布置學(xué)生在線預(yù)習(xí)生詞),教師點擊“單詞領(lǐng)讀”,學(xué)生帶上耳機跟讀單詞。然后,教師可通過管理面板,要求某個學(xué)生在線示范(通過P2P一對多技術(shù)課程組其他學(xué)生亦能聽到),檢查學(xué)生對單詞讀音的掌握情況。接下來,教師播放一段“電視新聞”,畫面上展示的躺在病床上虛弱而絕望的病人,他們患有各種疾病(如尿毒癥uremia),急需做器官移植手術(shù),可是,由于可供移植的人體器官極度匱乏,他們中的大多數(shù)人沒有等到合適的器官,只好在絕望中死去……接下來,教師布置一個在線討論任務(wù),屏幕切換到Powerpoint課件,畫面上,呈現(xiàn)一顆心臟,然后三個人的形象,小女孩,一個中年男人與一位老人。問題:Who should get the heart for transplant? 學(xué)生在發(fā)言區(qū)(類似QQ群的群聊),可書面發(fā)言亦可通過音頻直接發(fā)言,展開在線討論,然后教師總結(jié):So we can see, through out the world there is a shortage of human organs for transplants, how can the problem be solved? Can we turn to animals? 在引入課文后,引導(dǎo)學(xué)生閱讀課文,并回答課后相應(yīng)的問題。接下來,老師在線結(jié)合課件講解課文,必要時,使用電子白板。教師在線輔導(dǎo)答疑,學(xué)生在線提問,教師實時解答并展示與本課相關(guān)的其他在線教學(xué)輔助資源,囑咐學(xué)生有不懂的地方可下載相關(guān)資源學(xué)習(xí)或在線查閱相關(guān)資料。最后,布置學(xué)生作業(yè),并交代注意事項及提交作業(yè)的方式及最后期限,作業(yè)提交時,學(xué)生可同時提交一個問題,對于帶有普遍性的問題,教師下一堂課可在線集中解答。最后,教師宣布下課,學(xué)生端可以自由退出,教師通過管理平臺,查看該堂課學(xué)生在線人數(shù),在線時長,每個學(xué)生的發(fā)言次數(shù),完成學(xué)習(xí)任務(wù)等統(tǒng)計數(shù)據(jù),并做好備份,作為教學(xué)日志加以保存。至此,整堂基于P2P的網(wǎng)絡(luò)外語教學(xué)課結(jié)束。

四、結(jié)語

P2P網(wǎng)絡(luò)外語教學(xué)系統(tǒng)突破了網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)器性能的瓶頸限制,能便捷地實現(xiàn)流媒體直播 (文字、音頻、視頻、電子白板),方便資源共享,并能實現(xiàn)一對一或一對多的在線互動,因而能很好地完成外語教與學(xué)的雙向在線交流,整個教學(xué)過程形象化,學(xué)習(xí)者看得清楚,聽得真切。在整個學(xué)習(xí)過程中,學(xué)習(xí)者可以是教學(xué)資源的吸收者,也可以是教學(xué)資源的提供者,由以往被動的“吸收者”轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極的“參與者”,這大大增強了學(xué)生學(xué)習(xí)外語的積極性和主動性,整個網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)就如同一個大的課堂,能夠達到良好的教學(xué)效果,這在某種程度上彌補了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的不足,給網(wǎng)絡(luò)教育行業(yè)開拓了一個全新的領(lǐng)域。值得指出的是,現(xiàn)有P2P網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)仍存在少許缺陷,如,文件共享過程中的版權(quán)保護問題,整個系統(tǒng)由于大面積共享而容易遭受惡意攻擊的問題以及文件傳輸過程中由于個別節(jié)點臨時退出而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷等問題,仍在一定程度上阻礙著P2P系統(tǒng)的發(fā)展,然而,瑕不掩瑜,P2P技術(shù)由于其獨有的優(yōu)點,必將在未來的網(wǎng)絡(luò)外語教學(xué)中發(fā)揮更大的作用,其中的問題,也必將隨著計算機科學(xué)尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,得到進一步地完善與解決。

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P2P Web Technique and Online Interactive Model of Foreign Language Teaching

LUO Zhong-min,LIU Jian

(English Dept., Hengyang Normal University, Hengyang 421008, China)

Abstract:Due to its excessive dependence on the web server, the traditional online foreign-language-teaching system based on the C/S (Client/Server) model, has its born disadvantages and is unable to break through the limitations of server capability and bandwidth. The new online teaching system, which adopts P2P (Peer-to-Peer) technique and streaming media technique, can make full use of the bandwidth and hardware resources of every online node and achieve a synchronous communication and file sharing among the students or between the teacher and the students. The P2P approach can overcome the shortcomings of the traditional system, improve teaching efficiency and bring about a new perspective of online foreign language teaching.

Key words:P2P; web technique; foreign language teaching; interactive approach