计算机实验教学辅助系统的设计与实现探究

计算机实验教学辅助系统的设计与实现探究

计算机实验教学辅助系统是涉及计算机技术、网络技术、数据库、人工智能等多种技术的系统，其设计和研究的最终目的，是利用计算机相关技术，强化教学辅助功能，承担部分教学工作，提高教师工作的效率和质量。文章讨论了计算机实验教学辅助系统的现状，分析了计算机教学辅助系统的关键技术，并研究了相关系统的模型设计与实现。

标签：计算机实验；教学辅助系统；设计；实现

1 引言

随着计算机信息技术的不断发展，计算机实验教学辅助系统已得到了大力推广和发展，并向着网络化智能化的方向发展。计算机实验教学辅助系统涉及到计算机技术、网络技术、人工智能和数据库、多媒体等学科和技术，其要达到的主要目的是通过计算机教学辅助，达到承担教学的功能，提高教师教学工作的质效。

目前，我国计算机实验教学辅助系统虽然已经取得长足进步，但还存在着一些不足。主要包括计算机实验教学辅助系统通常固定不变，教师只能利用现有计算机辅助系统开展教学，系统无法根据学生基础知识水平、对于知识点的掌握情况和教学目标实现情况进行再设计。因此，计算机教学辅助系统在灵活性、智能化方面还不太强。部分用于教学的计算机教学辅助系统，仍然以教师教学授课为中心进行设计，由教师完全控制教学进度和教学过程，不利于和学生之间的互动，也不利于创新人才的培养和学生综合素质的全面提高。

2 计算机实验教学辅助系统的关键技术

计算机实验教学辅助系统涉及到的关键技术包括：计算机技术、网络技术、智能化技术、教育学等各方面学科。具体包括：

计算机技术和网络技术。计算机实验教学辅助系统进行工作时，通常需要在教师工作站和学生工作站之间形成一对多和多对一的信息组播方式。通常的网络技术如TCP/IP协议，工作原理是在传输层中UDP和TCP协议，分别在应用层增加反馈信息、或者通过信息接收方发送报文确认信息的方式，实现信息的可靠传送。这种传送方式在一定程度上可以实现信息智能化传输，但是这种交互式传输系统对于教学辅助来讲是不太适当的，因为教学过程中通常有多个学生同时操作或者提问的情况，因此可能产生网络拥塞，影响教学辅助系统的正常运行。同时，由于不同客户端具有不同的信息处理能力和接受能力，因此需要发送端具有一定的判断能力，根据客户端发送的信息反馈信号调整信息发送的节奏和速率。因此，可以考虑在计算机实验教学辅助系统中采用共享式学习方法，要求信息接收端在丢包后将反馈给发送端的信息进行共享，因此将在网络中数据重传的概率降到最低，有利于减少对教师站的传输压力，同时使用本地恢复技术，使能够正常接收到信息的其他学生工作站进行二次发送。

多媒体技术。计算机实验教学辅助系统涉及到动画、语音、视频、音频、字符等各种多媒体信息，多媒体种类多，数据大，传输复杂，具有时序性，因此需要相关的压缩和传输技术以确保对多媒体信息的采集、压缩、检索、传送。

智能化技术。计算机实验教学辅助系统的辅助教学涉及到人工智能领域，这是因为进行辅助教学时，信息数据库呈开放状态，当学生进行实验等教学时，系统会对学生的掌握情况进行学习并收集学生的提问内容，对辅导信息数据库进行完善和扩充，因此，应将知识自适应学习、信息检索等智能化技术应用于教学辅助系统中。

3 系统功能及模型实现

3.1 系统功能

计算机实验教学辅助系统主要应实现以下功能：

智能化学习功能。通过对学生学习状态的获取和分析，对辅助教学信息库中的信息自动完善、提取、充实、检索和识别，进一步丰富辅助教学数据库信息种类和数量。

远程辅导和教学。主要是通过远程系统自动在线辅导、操作演示、文字、录音讲解、问题回答方式对学生进行辅助教学，教师实时教学、远程提示、短信提醒、语音指挥示范、在线讲解对学生进行指导，还可通过信息推送、学生客户端屏幕监控进行。

效果评估。系统对教师和系统教学效果進行记录、分析和评估，对教师指导、系统辅助教学效果进行评价、分析、处理，以进行后期的改进，对课堂教学的效果进行评价。

3.2 系统模型

计算机实验教学辅助系统设计和实现，应以教学大纲和教学理念为依据进行，以学生为主体，按照学生实验和教学状态、学习进度、学习情况和遇到的具体问题来设计教学方式和教学进度。应适应大多数学生的需求，帮助其完成基本的实验和学习内容，对于掌握程度较好的学习，应在完成基本进度后，能够在系统中选择掌握相匹配的内容进行学习。系统模型如下：

教师工作站。主要进行相关的教学活动，包括教案准备、授课、课程辅导，对学生学习进度和学习中面临的问题进行搜集和分析，加以统计，对教师教学效果、学生状况进行评价，方便教师在日后的教学工作中改进教学方法、调整教学策略和教学进度，并能够对学校、教师教学情况进行评估和评价。

学生客户端。当学生实验和通过计算机进行远程学习时，通过客户端与系统

进行实时交互，帮助学生和教师之间进行沟通，完成实验和学习任务。系统可以通过学生客户端的请求，唤醒系统数据库反馈，指导学生进行学习和实验，还可激发教师的实时在线辅导和教学，实现学生的讨论式学习。

教学信息数据库。包括视频、音频、动画、文字、字符等各种信息，是实验及教学领域中各种信息的合集，信息数据库能够进行智能化学习，通过对学生和教师的辅导进行信息吸收，对学生进行智能化辅导。

核心控制模块。对整个系统进行管理，除强化教学信息数据库智能学习功能外，能对学生的提问进行排序，根据学生学习进度和实验情况，接受学生提问，对学生提问进行回答，提供系统、教师、学生之间的互动和对话，实现教学目标。

4 结束语

计算机实验教学辅助系统能够利用网络智能化和多媒体技术，以计算机技术为基础，能够实现实验和教学方案的自适应，并以学生为中心实现教学的互动，有利于提高教师教学效果，实现教学目标。

参考文献

[1]郭富强.智能教学系统中动态学生模型的研究与设计[J].中国电化教育，2011（1）.

[2]杜晓洋，刘青.智能教学系统现状及相关技术的研究[J].华章，2011（15）.

作者简介：童伟，学历：本科，职称：讲师，研究方向：计算机类数据库应用、网络。