基于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳文沛

湛江師范學(xué)院基礎(chǔ)教育學(xué)院 廣東湛江 524300

隨著“大數(shù)據(jù)時(shí)代”的來(lái)臨，教育技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌颢@得的信息素材越來(lái)越豐富，但當(dāng)前教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還停留在“手工作坊”的階段，主要表現(xiàn)在：第一，實(shí)驗(yàn)課程嚴(yán)格按教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行，過(guò)于強(qiáng)調(diào)各自的獨(dú)立性，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)不多，知識(shí)交叉融合度較低[1]；第二，實(shí)驗(yàn)條件有待加強(qiáng)，教學(xué)設(shè)備較陳舊，缺乏與實(shí)驗(yàn)相配套的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，教育技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)落后于信息技術(shù)的步伐，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容跟不上社會(huì)發(fā)展的需要，很多新的媒體技術(shù)和媒體構(gòu)思方案得不到驗(yàn)證，學(xué)生積極性受到壓抑[2]。由此可見(jiàn)，創(chuàng)新教育技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑢で蟾嘈迈r的媒體實(shí)驗(yàn)素材，幫助學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)有效學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，是基于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

1 知識(shí)與知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

1.1 知識(shí)及其特性

知識(shí)的內(nèi)涵十分豐富，從不同學(xué)科看，知識(shí)有不同的內(nèi)涵，但較為統(tǒng)一的看法是，知識(shí)是人類(lèi)社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是人類(lèi)通過(guò)信息資源對(duì)自然、社會(huì)和思維方式及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)和掌握，是人類(lèi)主觀世界對(duì)客觀世界的概括，是人類(lèi)大腦通過(guò)思維對(duì)信息進(jìn)行系統(tǒng)化的重新組合[3]。

1.2 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的概念

國(guó)外對(duì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的研究始于20世紀(jì)90年代，目前對(duì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的理解有四種[4]：人、企業(yè)等知識(shí)主體之間的網(wǎng)絡(luò)，知識(shí)與知識(shí)之間的網(wǎng)絡(luò)，以知識(shí)存儲(chǔ)媒介為節(jié)點(diǎn)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，多類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)或者關(guān)系的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。筆者認(rèn)同第三種理解，它便于操作以及量化分析。

知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵是多樣性的。其一，知識(shí)網(wǎng)絡(luò)形成的基礎(chǔ)是組織之間的知識(shí)流動(dòng)，可以引申理解為不同的存儲(chǔ)媒體群落之間的知識(shí)流動(dòng)，不同存儲(chǔ)媒體群落可以是主體單位，如某高校，某門(mén)MOOC課程等。知識(shí)流動(dòng)體現(xiàn)出信息交互的特點(diǎn)，也體現(xiàn)出組織之間知識(shí)優(yōu)劣互補(bǔ)的特征。其二，知識(shí)網(wǎng)是由多條知識(shí)鏈編織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)組織或組織群落都可以理解為其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)也可以歸屬不同的知識(shí)鏈。其三，知識(shí)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)知識(shí)的流動(dòng)達(dá)到信息共享進(jìn)而創(chuàng)新知識(shí)的理想狀態(tài)，與此同時(shí)，有效的知識(shí)流動(dòng)、知識(shí)共享可以促成良好的互動(dòng)學(xué)習(xí)機(jī)制，良好的學(xué)習(xí)機(jī)制反過(guò)來(lái)又加速了新知識(shí)的生成，從而良性循環(huán)(如圖1所示)。

圖1 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)機(jī)制圖

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

教育技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室可視作知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)信息節(jié)點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際需要決定學(xué)生計(jì)算機(jī)的配置水平以及服務(wù)器的數(shù)量。教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用Web瀏覽器/服務(wù)器(B/S)模式，有優(yōu)越的交互功能和可靠的安全機(jī)制，還要實(shí)現(xiàn)媒體素材和數(shù)據(jù)資源的共享，體系結(jié)構(gòu)如圖2所示[5]：服務(wù)器端對(duì)接收到的來(lái)自客戶(hù)端的實(shí)驗(yàn)操作請(qǐng)求調(diào)整儀器狀態(tài)，模擬產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提供相應(yīng)媒體素材，輸出對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。客戶(hù)端是IE6.0以上的瀏覽器，負(fù)責(zé)多媒體文件的上傳或下載，并顯示相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和提示。為了保證知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性和較好的實(shí)驗(yàn)成果移植性，可將媒體素材及數(shù)據(jù)資源跨平臺(tái)運(yùn)行。學(xué)習(xí)者在客戶(hù)端進(jìn)行教育技術(shù)課程相關(guān)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以存儲(chǔ)于服務(wù)器端。

3 實(shí)現(xiàn)的技術(shù)

3.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是搭建Web服務(wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)技術(shù)。整個(gè)教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)之上，可以與包括3G移動(dòng)設(shè)備在內(nèi)的各類(lèi)不同以太網(wǎng)設(shè)備連接，支持各種各樣的TCP/IP協(xié)議傳輸，包括TCP和UDP等。

實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)平臺(tái)的技術(shù)還有：XML，XSD，SOAP，WSDL，UDDI。Web服務(wù)是用標(biāo)準(zhǔn)的XML概念描述操作接口，Web服務(wù)所涉及的協(xié)議和規(guī)則有三個(gè)[6]：任何平臺(tái)都有它的數(shù)據(jù)表示方法和類(lèi)型系統(tǒng)；必須有一種方法對(duì)Web服務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用，這種方法實(shí)際是一種遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用協(xié)議(RPC)；Web服務(wù)平臺(tái)提供了一種讓客戶(hù)端動(dòng)態(tài)發(fā)布和查找Web服務(wù)的機(jī)制。

3.2 多媒體技術(shù)

(1)視頻采集技術(shù)：在視頻采集壓縮技術(shù)方面，教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用VS-4000系列H.264視頻音頻壓縮卡，該卡板具有音頻視頻同步編碼、音頻預(yù)覽、活動(dòng)視頻預(yù)覽等功能。此外卡板也可提供完整的軟件開(kāi)放套件開(kāi)發(fā)包(包括各種開(kāi)發(fā)軟件、MediaPlayer控件等)、演示程序等。

(2)數(shù)字視頻技術(shù)：由于采集視頻或圖像的數(shù)據(jù)量比較大，需要經(jīng)過(guò)加工處理才能傳輸或者存儲(chǔ)，所以圖像壓縮技術(shù)是必不可少的。在MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，H.264等諸多圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)是基于對(duì)象的，能根據(jù)需要自動(dòng)分配帶寬，提高重點(diǎn)圖像的主觀質(zhì)量[7]。但是H.264具有較強(qiáng)的抗誤碼特性，支持分級(jí)編碼傳輸，網(wǎng)絡(luò)親和性好，能在不同的網(wǎng)絡(luò)中傳輸。基于穩(wěn)定的考慮，筆者在搭建教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)時(shí)采用了H.264圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。

(3)流媒體技術(shù)：為避免視頻傳輸數(shù)據(jù)相互爭(zhēng)用有限的帶寬，教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的視頻服務(wù)器軟件，該軟件可以根據(jù)帶寬、流量等因素分配數(shù)據(jù)流的傳輸，并支持多播技術(shù)。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析處理是教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一項(xiàng)重要功能，基于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用Oracle公司提供的Oracle10數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布存儲(chǔ)和訪問(wèn)，既保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定，也支持對(duì)數(shù)據(jù)多種查詢(xún)。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是教育技術(shù)專(zhuān)業(yè)子實(shí)驗(yàn)室與外界進(jìn)行信息互動(dòng)的基礎(chǔ)，信息資料收集室、音響技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、影視創(chuàng)作實(shí)驗(yàn)室、多媒體課件制作室、遠(yuǎn)程教育研究室以及其他各子實(shí)驗(yàn)室[8]與外部信息網(wǎng)絡(luò)連結(jié)成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)整體都是通過(guò)這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行的。基于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造了豐富的實(shí)驗(yàn)素材，營(yíng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍，但在管理維護(hù)等方面還有待改進(jìn)，筆者將在后續(xù)的實(shí)踐工作中做進(jìn)一步的研究。

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