设计一个基于 Web 的网络教学平台 Design a Web-based Network Teaching and Learning System 蒋东兴 罗念龙 沈培华 清华大学计算机与信息管理中心 Tel: 8610-62792948 E-mail:jdx@cic.tsinghua.edu.cn 基于 Web 的网络教学平台是开展网络化学习的基础环境，它为教师、学生和教学管理人员提 供一个学习和工作的网络环境。本文将设计一个包括素材管理、课件制作、网上备课、课堂 教学、课后学习、网上考试、师生交互的多媒体网络教学平台，该平台采用层次化设计结构， 通过提供一个个性化的门户和一系列的支持工具，将相互独立的教学服务子系统集成起来， 为用户提供统一的、个性化的教学服务。本文全面介绍了平台的设计原则、用户分类和系统 功能，并着重介绍系统结构。 关键词：网络教学 教学平台 个人网络空间 1 引言 清华网络学堂是清华大学网络教学的支撑平台，已在清华大学等高校运行。本文介绍清华网络学堂 的设计原则：建立一个基于纯 Web 的网络教学平台，引入统一的身份认证与授权管理，教师、学生和管 理人员从统一入口进入，根据用户身份确定用户界面和访问权限，为用户提供个性化服务。 2 系统功能 清华网络学堂的用户分主要为四类：学生、教师、管理员和匿名访客。另外，还有两类特殊的用户： 一是助教，拥有主讲教师授予的部分教师功能；一是校领导，他们可以查看所有的网上课程。 清华网络学堂的目标是在校园网上建立一个 Web 化的网络教学环境，在该环境中可以开展网上教学 的各项活动，包括教师备课、课件制作、实时交互式多媒体网络课堂教学、课件点播、师生网上交流、 学生自学与网络考试，实现“教”与“学”的不同教学环节在一个通用网络应用平台上进行与统一管理。 该系统为用户提供一个统一的门户、一个个性化的网络空间和若干网络教学服务。其主要功能如下： 2.1 虚拟个人网络空间 所谓虚拟个人网络空间，就是在网络上为用户提供一个存储空间及相关服务，使用户在此空间里， 可以根据自己的喜好来构筑有自己特色的工作环境，实现方便快捷地访问常用的网络资源。并且在任意 一台联网的机器上，用户都可以访问到自己的虚拟网络空间，就象访问自己独占的一台机器上的空间一 样。用户拥有这样一个个性化空间，就可以实现“移动”学习——不论是在教室、实验室还是宿舍，都 可以进入自己的网上学屋自由学习。 2.2 网上课堂 网上课堂是用户实施网上教学的主要场所，教师和学生通过网上课堂实现课前、课后和课上的实时 与非实时交流，完成教学的各个环节。网上课堂分为学习和管理两部分，学习针对学生，管理针对教师。 

2.3 课件点播系统／课件管理系统 课件点播（Courseware On Demand，COD）系统是网络教学中非常重要的系统，主要是解决学生自 学环境问题，是培养学生创造性的重要环节。通过课件点播系统，学生能够方便地从丰富的 CAI 课件和 多媒体教学软件中选取自己感兴趣的课程自学。 2.4 网络考试系统 网络考试包括网上自测和正规网络考试两种类型，网络考试系统必须同时支持这两种考试类型。网 络考试系统具有命题、题库管理、自动组卷、考试平台、自动判卷、考生管理、考试评估、成绩发布等 功能。 2.5 其他系统 包括多媒体网络教室系统、素材管理系统、课件制作系统、辅助备课系统等。 3 系统结构设计 3.1 系统结构 整个系统采用多层结构，从系统层次上看，包括资源层、资源管理层、应用逻辑层、表示层（用户 界面层）。从功能上看，整个系统包含课件管理系统、课件点播系统、网上课堂平台、网络考试系统、多 媒体网络教室系统、用户管理系统、素材管理系统、课件制作系统、辅助备课系统等。系统结构可用图 1 表示。 Browser用户 清华网络学堂门户 表示层 网上学堂 课程学习 课程管理 应用逻辑层 素 材 管 理 系 统 辅 助 备 课 系 统 课 件 制 作 系 统 网 络 考 试 系 统 课 件 管 理 系 统 课 件 点 播 系 统 用 户 管 理 系 统 多 媒 体 网 络 教 室 系 统 资源管理层 素材 试题库 课件 用户 空间 资源层 图 1 清华大学网络教学系统结构图 系统的资源包括教学资源（含素材、试题库、课件等）、用户资源和空间资源（含网络系统为用户提 供的磁盘空间、数据库空间等）。对于资源的管理包括资源的存放、组织和使用，其中资源的存放和组织 是资源层本身要解决的问题。资源存放和组织的好坏直接影响到系统的性能和使用的方便问题。资源的 使用主要由资源管理层解决。 资源管理层负责资源的使用，包括资源的生成、修改、删除、访问和访问权限控制。资源管理层包 括了网络教学系统的主要应用支撑系统，各应用支撑系统的功能描述如下： （1）主从式多媒体网络教学系统是一个较为独立的系统，它主要实现网络虚拟教室，教师在主教室 授课，学生可以实时地在从教室或任意网络终端上听课，并能实现双向交互；另外，上课的内容可以实 时存储为多媒体课件。 

（2）用户管理系统负责用户认证与权限管理，它是其他管理系统的基础，所有系统的用户管理都统 一调用用户管理系统来实现。用户管理系统中还包含了个人虚拟网络空间的实现。 （3）课件管理系统负责课件的安装、卸载与检索，它主要提供给管理员和教师使用。 （4）课件点播系统负责课件的浏览，它通过提供一个中间层，使得用户通过浏览器可以访问任何类 型的课件。 （5）网络考试系统负责包括试题库管理、试卷生成、答卷、评卷以及考务管理。网络考试系统将提 供网上自测、自适应考试和定卷考试等多种形式的考试。 （6）素材管理系统、课件制作系统、辅助备课系统不在本期实现。 应用逻辑层按照用户的逻辑将应用支撑系统提供的功能及其相关资源有机地组织起来为用户提供服 务。它协调各应用支撑系统，使之按照用户的需要组合起来，以应用平台的方式为各类用户提供有效的 服务。网上课堂平台是应用逻辑层的集中体现，它以课件管理系统、课件点播系统、网络考试系统、用 户管理系统（含空间管理）作为基础，提供一个面向教师、学生和教学管理人员的统一平台。 表示层主要实现整个系统的用户界面，它通常采用 Web 页面的方式，给用户提供一个方便、美观、 实用的人机接口。表示层主要通过清华网络学堂教学门户网站实现。 3.2 模块设计 本系统采用模块化的设计方式，使用不同的模块来搭建系统，在开发时有利于分组开发与测试，在 推广应用时也将比较灵活。 根据系统的结构和将来的实际运行环境，在第二版中将要实现的系统包含的模块有四种类型：通用 网络交互模块（如讨论区、聊天室、白板、搜索引擎、会议系统等）；基本服务模块（如用户认证、权限 管理、文件传输等）；应用支撑模块（如题库管理、考试平台、课件点播、空间管理等）；集成应用平台 （即网上课堂）。各模块间的关系如图 2 所示。 网上课堂 权限 管理 文件 传输 用户 认证 讨论区 聊天室 白板 搜索引擎 会议系统 题库 管理 考试 平台 考务 管理 成绩 管理 课件 安装 课件 检索 课件 点播 课件 管理 课件 录制 实时 广播 实时 交互 空间 管理 命 题 组 卷 卷 阅 试 考 成 绩 考 场 入 设 库 置 估 评 、 布 发 课 件 题库 用户 件 课 课件 课 课 件 件 信 信 息 息 课 件 课 件 信 息 数据 库 空 间 信 息 间 空 空间 图注：黑实线表示数据传输；虚线表示模块调用；虚线箭头表示模块集成。 图注：黑实线表示数据传输；虚线表示模块调用；虚线箭头表示模块集成。 图 2 网络教学平台模块关系图 3.2.1 通用网络应用模块 通用网络交互模块是网上交流时最常用的应用程序，如讨论区、聊天室等。这些程序在网络教学中 仍然起着非常重要的作用，它们是交互式网上教学平台的基础功能。 （1）讨论区：讨论区（BBS）是一种最常用的非实时交互手段。本系统的讨论区需要支持按线索、 按时间排序，内容可搜索等功能。 （2）聊天室：聊天室（CHAT）是一种最常用的实时文字交互手段。本系统的聊天室需要有公众聊 天室、私人聊天室、发送 URL 等功能。 （3）语音聊天室：使用语音方式实现实时交流。 

（4）白板：白板功能是一种实时的文字、图形、图像交互方式。 （5）搜索引擎：搜索引擎是一种快速查找信息的手段。本系统的搜索引擎除了通常的全文检索功能 外，将增加对数据库中相应字段的搜索功能。 （6）会议系统（选做）：会议系统是一种音视频实时交互手段。 3.2.2 基本服务模块 基本服务模块是为其他模块提供服务的公共应用程序，如用户认证就是几乎所有应用模块都需要调 用的基础服务模块。基础服务模块主要有： （1）用户认证：用户认证和校园网的统一用户认证结合起来，使用统一的身份认证系统，发放统一 的票据。 （2）权限管理：不同的用户对于资源享有不同的权限，根据用户认证系统发放的票据，给用户提供 相应的资源访问权限。 （3）文件传输：在课件安装与点播、以及虚拟个人网络空间管理中，都需要加密、安全的文件传输 通道，文件传输模块就是要提供一个方便的、安全可靠的传输通道。 3.2.3 应用支撑模块 应用支撑模块是直接为用户服务的各类应用系统，如题库管理、考试平台、课件点播等。应用支撑 模块主要有： （1）题库管理：负责试题的生成（录入）、试卷的生成； （2）考试平台：从题库中获取试题或试卷，给考生提供答题界面并评卷； （3）考务管理：考生管理、考场管理等； （4）成绩管理：成绩发布、统计与分析，考试评估等； （5）课件安装：使用一种方便的方法安装课件，最好支持远程安装； （6）课件管理：最好支持分组管理和远程管理； （7）课件点播：以浏览器为界面点播各种类型的课件，最好能解决课件点播的安全通道和权限管理问题； （8）课件广播、实时录制、实时交互：是主从式多媒体网络教学系统的几个模块； （9）空间管理：是服务器磁盘空间的管理，主要解决空间限制和访问权限控制的问题。 3.2.4 集成应用平台 网络教学各模块集成起来，体现在“网上课堂”这一应用平台上：教师通过网上课堂“教”、学生通 过网上课堂“学”、师生通过网上课堂进行交互，完成教与学的各个环节。 4 结论 清华网络学堂是一个分层结构的网络教学支撑平台，其纯 Web 的用户使用界面对用户非常方便。该 系统已经在清华大学运行一年多，证明是一个稳定、高效、实用的网络教学平台。 参考文献 [1] Yin Min, Wang Xingyan. Development and Application of A Web-Based Supervised Integrated Distance Teaching & Learning Environment. ICDEDL 国际会议(北京). 1999.4. [2] 蒋东兴, 沈培华, 罗念龙. 清华大学网络教学实践与规划. 新世纪网络教育研讨会. 2001.6. [3] 武祥村, 陶超全, 周霖, 秦志荣. 一个网上共享式 CAI 课件点播学习系统 TH-COD. 现代教育技术研 究与应用. 1999.10. 2000．26．(11) ． [4] 黄 维 通 ， 黄 欣 ， 汤 荷 美 ， 沈 培 华 ． 基 于 BWD 的 网 络 考 试 系 统 的 设 计 与 实 现. 计 算 机 工 程. [5] 周霖, 武祥村, 蒋东兴, 陶超全. 课件点播系统研究与实现. 计算机工程. 2000．26． The web-based network teaching and learning platform is the foundational environment of networking study, it provides the networking study and work environment for the teacher, student 

and manager. This paper will design a multimedia network teaching and learning platform, which includes system for materials management, courseware development, lessons preparation, class teaching, review, examination and discussion. The platform is integrated of many independent service subsystems by a private portal and a serial of supporting tools. This paper introduces the design principle, user classification and function of the platform, and emphasizes on the architecture.