計算機實驗教學輔助系統的設計與實現探究

摘 要：計算機實驗教學輔助系統是涉及計算機技術、網絡技術、數據庫、人工智能等多種技術的系統，其設計和研究的最終目的，是利用計算機相關技術，強化教學輔助功能，承擔部分教學工作，提高教師工作的效率和質量。文章討論了計算機實驗教學輔助系統的現狀，分析了計算機教學輔助系統的關鍵技術，并研究了相關系統的模型設計與實現。

關鍵詞：計算機實驗；教學輔助系統；設計；實現

1 引言

隨著計算機信息技術的不斷發展，計算機實驗教學輔助系統已得到了大力推廣和發展，并向著網絡化智能化的方向發展。計算機實驗教學輔助系統涉及到計算機技術、網絡技術、人工智能和數據庫、多媒體等學科和技術，其要達到的主要目的是通過計算機教學輔助，達到承擔教學的功能，提高教師教學工作的質效。

目前，我國計算機實驗教學輔助系統雖然已經取得長足進步，但還存在著一些不足。主要包括計算機實驗教學輔助系統通常固定不變，教師只能利用現有計算機輔助系統開展教學，系統無法根據學生基礎知識水平、對于知識點的掌握情況和教學目標實現情況進行再設計。因此，計算機教學輔助系統在靈活性、智能化方面還不太強。部分用于教學的計算機教學輔助系統，仍然以教師教學授課為中心進行設計，由教師完全控制教學進度和教學過程，不利于和學生之間的互動，也不利于創新人才的培養和學生綜合素質的全面提高。

2 計算機實驗教學輔助系統的關鍵技術

計算機實驗教學輔助系統涉及到的關鍵技術包括：計算機技術、網絡技術、智能化技術、教育學等各方面學科。具體包括：

計算機技術和網絡技術。計算機實驗教學輔助系統進行工作時，通常需要在教師工作站和學生工作站之間形成一對多和多對一的信息組播方式。通常的網絡技術如TCP/IP協議，工作原理是在傳輸層中UDP和TCP協議，分別在應用層增加反饋信息、或者通過信息接收方發送報文確認信息的方式，實現信息的可靠傳送。這種傳送方式在一定程度上可以實現信息智能化傳輸，但是這種交互式傳輸系統對于教學輔助來講是不太適當的，因為教學過程中通常有多個學生同時操作或者提問的情況，因此可能產生網絡擁塞，影響教學輔助系統的正常運行。同時，由于不同客戶端具有不同的信息處理能力和接受能力，因此需要發送端具有一定的判斷能力，根據客戶端發送的信息反饋信號調整信息發送的節奏和速率。因此，可以考慮在計算機實驗教學輔助系統中采用共享式學習方法，要求信息接收端在丟包后將反饋給發送端的信息進行共享，因此將在網絡中數據重傳的概率降到最低，有利于減少對教師站的傳輸壓力，同時使用本地恢復技術，使能夠正常接收到信息的其他學生工作站進行二次發送。

多媒體技術。計算機實驗教學輔助系統涉及到動畫、語音、視頻、音頻、字符等各種多媒體信息，多媒體種類多，數據大，傳輸復雜，具有時序性，因此需要相關的壓縮和傳輸技術以確保對多媒體信息的采集、壓縮、檢索、傳送。

智能化技術。計算機實驗教學輔助系統的輔助教學涉及到人工智能領域，這是因為進行輔助教學時，信息數據庫呈開放狀態，當學生進行實驗等教學時，系統會對學生的掌握情況進行學習并收集學生的提問內容，對輔導信息數據庫進行完善和擴充，因此，應將知識自適應學習、信息檢索等智能化技術應用于教學輔助系統中。

3 系統功能及模型實現

3.1 系統功能

計算機實驗教學輔助系統主要應實現以下功能：

智能化學習功能。通過對學生學習狀態的獲取和分析，對輔助教學信息庫中的信息自動完善、提取、充實、檢索和識別，進一步豐富輔助教學數據庫信息種類和數量。

遠程輔導和教學。主要是通過遠程系統自動在線輔導、操作演示、文字、錄音講解、問題回答方式對學生進行輔助教學，教師實時教學、遠程提示、短信提醒、語音指揮示范、在線講解對學生進行指導，還可通過信息推送、學生客戶端屏幕監控進行。

效果評估。系統對教師和系統教學效果進行記錄、分析和評估，對教師指導、系統輔助教學效果進行評價、分析、處理，以進行后期的改進，對課堂教學的效果進行評價。

3.2 系統模型

計算機實驗教學輔助系統設計和實現，應以教學大綱和教學理念為依據進行，以學生為主體，按照學生實驗和教學狀態、學習進度、學習情況和遇到的具體問題來設計教學方式和教學進度。應適應大多數學生的需求，幫助其完成基本的實驗和學習內容，對于掌握程度較好的學習，應在完成基本進度后，能夠在系統中選擇掌握相匹配的內容進行學習。系統模型如下：

教師工作站。主要進行相關的教學活動，包括教案準備、授課、課程輔導，對學生學習進度和學習中面臨的問題進行搜集和分析，加以統計，對教師教學效果、學生狀況進行評價，方便教師在日后的教學工作中改進教學方法、調整教學策略和教學進度，并能夠對學校、教師教學情況進行評估和評價。

學生客戶端。當學生實驗和通過計算機進行遠程學習時，通過客戶端與系統進行實時交互，幫助學生和教師之間進行溝通，完成實驗和學習任務。系統可以通過學生客戶端的請求，喚醒系統數據庫反饋，指導學生進行學習和實驗，還可激發教師的實時在線輔導和教學，實現學生的討論式學習。

教學信息數據庫。包括視頻、音頻、動畫、文字、字符等各種信息，是實驗及教學領域中各種信息的合集，信息數據庫能夠進行智能化學習，通過對學生和教師的輔導進行信息吸收，對學生進行智能化輔導。

核心控制模塊。對整個系統進行管理，除強化教學信息數據庫智能學習功能外，能對學生的提問進行排序，根據學生學習進度和實驗情況，接受學生提問，對學生提問進行回答，提供系統、教師、學生之間的互動和對話，實現教學目標。

4 結束語

計算機實驗教學輔助系統能夠利用網絡智能化和多媒體技術，以計算機技術為基礎，能夠實現實驗和教學方案的自適應，并以學生為中心實現教學的互動，有利于提高教師教學效果，實現教學目標。

參考文獻

[1]郭富強.智能教學系統中動態學生模型的研究與設計[J].中國電化教育，2011（1）.

[2]杜曉洋，劉青.智能教學系統現狀及相關技術的研究[J].華章，2011（15）.

作者簡介：童偉，學歷：本科，職稱：講師，研究方向：計算機類數據庫應用、網絡。