在线教育平台技术解决方案：打造高效智能的个性化学习系统

基于Web智能教育平台关键交互技术研究及应用

互联网与教育将是21世纪推动社会进步的两个车轮,网络远程教育恰恰是这两者完美结合的产物.现代远程教育是随着现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式,是构筑知识经济时代终身学习体系的主要手段. 交互是未来人们交流的一种主要模式.交互是教学过程的一个必要手段,对交互式学习过程支持的方法是一门正在形成的新技术. 张景中院士提出了独具特色的"智能教育平台"的概念和理论,并进行了大量的教学实践.张景中院士及其合作者认识到,有了"智能教育平台"的概念和理论只是起步,必须进行软件开发和应用的教育实践,才能对教育信息化作出切实的贡献.本文是在张景中院士的智能教育平台总体构架下,致力于智能教育平台Web化,重点研究其基于Web的交互技术.本文的主要贡献包括:(1)提出了Web页面标注模型及标注信息共享和重组.实现了在线对来自任意服务器的Web页面进行直接,精确定位标注以及标注信息的共享和重组,改变了基于Web页面学习"只读不写"的学习模式,这为以普通网页信息浏览为主的个体学习者提供了一种支持异步协同学习的工具,也是为远程教育的协作学习和个性化学习提供一种重要的交互手段.(2)提出了一套平面几何图形形式化表示方法,结合新型的Web矢量图形标准SVG,实现了基于Web的动态几何智能作图.在这个基础上,结合协同作图理论,实现了基于Web的支持动态几何智能作图的电子白板.(3)通过对LaTeX和MathML数学表达式中数学符号和结构的分析,初步实现数学表达式的LaTeX输入和MathML呈现的动态转换.解决了动态Web页面数学表达式的编辑和呈现问题,为解决电子公告板和即时消息中的数学表达式提供了一个良好的解决方案并在智能即时消息系统中得到成功应用.

基于5G技术的在线教育平台学习者迁移行为影响机制

5G通信网络的大规模部署和应用,及其与人工智能、虚拟现实、云计算的结合,将使基于5G技术的在线教育平台能够更好地满足学习者多元化、个性化的学习需求。为促进新型在线教育平台的研发和推广,亟需明晰学习者从传统在线教育平台转向新平台的迁移意愿影响因素及形成机制,而基于"推-拉-锚定"理论构建的在线教育平台学习者迁移行为影响机制模型可对其进行解释。采用基于方差的PLS算法结构方程模型对问卷调查数据进行分析后发现:在"推效应"方面,传统在线教育平台的系统质量和关系质量降低了学习者向基于5G技术的新平台迁移的意愿;在"拉效应"方面,新平台给使用传统平台的学习者带来的功能匮乏感和情感匮乏感提高了其向新平台迁移的意愿;在"锚定效应"方面,学习者面向传统在线教育平台的感情承诺和使用习惯,以及面向新平台的转移成本,使其产生了在平台迁移上的行为惰性;此外,行为惰性不仅负向影响学习者向新平台的迁移,也提高了其对传统平台系统质量和关系质量的认知,降低了其对传统平台的功能匮乏性感知。因此,从打造高质量的新型平台、提供丰富的功能体验和愉悦的情感体验以及降低平台使用成本等方面着手,可以推动基于5G技术的在线教育平台的普及。

终身学习视角下在线学习技术平台的特征和发展趋势

在线学习需要借助技术平台面向社会发展新的学习形态.未来的在线学习,势必要支持终身学习和学习型社会的建设.文章以国内外30余个主流慕课平台为研究对象,基于Edutools的网络教学平台评价指标和联通主义创始人乔治·西门子(George Siemens)提出的"未来学习系统架构",分析了目前慕课平台的特点和不足,并从终身学习视角提出了在线学习技术平台架构的未来发展建议.研究发现:从网络教学平台"Edutools评价指标"来看,现有慕课平台在学习支持工具,教学管理工具和系统/技术能力方面尚有不少欠缺;从"未来学习系统架构"的四个维度,即现有学习活动的控制权,学习数据和内容的所有权,教育机构业务系统的整合和教学结构来看,慕课平台还有很长的路要走.建议在线学习平台参照成熟的网络教学平台进行完善;在终身学习教育理念支持下对在线学习平台进行进一步发展;利用新兴技术提升在线学习平台的个性化和智能化水平.

广播电视大学网络考试系统的研究

随着计算机科学的进步,越来越多的研究人员试图将人工智能和计算机网络技术用于计算机辅助教学(Computer-aided Instruction,CAI)系统。同时,有些研究者还开发了一些高效的程序来测试和提高学生的学习能力,例如,Hopper的计算机辅助教师和考试系统(Computer-aidedtutoring and testing system)。1999年,Giraffa证明了怎样用多agent技术构建交互式智能导师系统(Intelligent Tutoring System)。2000年,Ozdemir和Alpaslan提出了一种用于指导学生网上学习的智能agent。这种agent可以根据学生的知识掌握程度智能地推荐合适的学习站点。从2003年到2004年,Hwang提出一种能向学生提供指导意见的概念模型和评估教育站点的群决策(group-decision)方法。2005年,Chih-Ming提出一种基于项目反映理论的个性化网上学习系统。很明显,开发智能教学系统(Intelligent Tutor System)和学习环境已成为计算机科学和教育领域中一个重要的问题,同时,网上考试系统的开发也吸引着大批的学者。例如IBM一直致力于网上考试系统的开发,GRE(GraduateRecord Examinations)从1999年起就完全采用无纸化的计算机考试形式等。 但是,广播电视大学多数现有网上考试系统只能根据教师预先输入的要求按一定的组卷策略从题库中抽取满足要求的试卷,这些传统的组卷算法并不能实现根据学生特定的学习情况抽取适合每位学生的试卷。传统的阅卷算法也只是简单地给出学生在某次考试的总分数。我们知道分数有时并不能全面地反映一个学生整体能力,学生对某知识点的掌握不能用简单地知道或不知道来判断,更重要的是他对该知识点的学习是处于识记、理解还是应用等水平,所以传统的阅卷算法不能很好地反映学生的这种认知能力。另外,随着在线考试的人数逐渐增加,网络信息流量会急剧上升,从而导致数据传输速度慢并加重服务器负担。 为了降低网络流量,提高系统的响应速度,本文利用智能Agent技术提出一种新的自适应网络考试系统体系结构。为了达到自适应考试的目的,本文提出一种新的学生模型SM。在学生模型SM的基础上,本文又提出基于SM的个性化智能组卷算法和阅卷算法,实验证明,在试题库设计合理的情况下,这些算法是可行的、正确的。

在线教育平台中互动功能的软件设计与实现

本文探讨了在线教育平台中互动功能的软件设计与实现.概述了在线教育平台的基本概念及其主要功 能, 并强调互动功能在提升学习体验和教学效果方面的重要性.通过对用户需求,功能需求和性能需求的详细分析, 文章设计了一套包含实时通讯,讨论区,在线测验与作业提交,个性化推荐及虚拟教室等模块的系统架构.详细阐述 了异步互动功能和数据统计与分析功能的实现方法.该系统架构和功能设计为在线教育平台提供高效,可扩展和易于 维护的互动解决方案.

基于web的制图习题智能批改系统的应用研究

工程制图练习和批改系统的智能化是目前工程制图网络教学领域研究和开发的热点,虽然出现了工程制图CAI课件,但很少有适合学生作业用的课件,能够辅助习题批改的课件已经更少了,实现远程作业,又能智能批改的更不曾见到。所以研究开发工程制图练习和批改系统,特别是网络习题及智能批改系统是十分有用和必要的,也是研究的热点和难点。 本课题研究主要涉及到以下方面:1．远程在线练习及辅导:根据课程内容,确定知识点及分类:2．在线提问与讨论；3．考试系统的智能批改:设计出图形匹配自动批改的方法,以提高自动批改智能性和实用性。4．个性化评价体系:针对不同学生的不同的访问记录及作业情况,给出个性化的评价和教学指导。 在对工程制图智能批改系统在网络化、系统化、实用化技术分析和总结的基础上,采用了基于B/S(Browser/Server浏览/服务)模式和设计思想,对工程制图习题智能批改网站进行了总体设计。本系统选用MS SQL Server2000作为后台数据库；选用当前最流行的工程人员使用的AutoCAD以及流行的多媒体软件Flash作为图形处理平台；利用功能强大的Dreamweaver MX设计静态网页,运用JSP生成动态网页；利用JavaScript与Flash的完美结合,实现交互式在线练习及批改；使用Flash控制实现在网页上与用户之间的交互。 该系统首次使用了:1．Flash结合JavaScript程序的方法设计工程制图组合体的二求三问题的在线交互式操作,做题及智能批改；2．设计并完成一个集习题解答、网上讨论、自主训练和自主批改、提问与答疑为一体的习题辅导与智能批改系统,为工程制图教学测试系统网站提供一个范例。3．引入web数据挖掘技术,可以采用此技术去充分利用积累的信息资源,从而建立一个智能化与个性化为一体的网络教育平台,根据个性化的反馈、评价系统来为学生提供个性化的学习方案,这样对于教学质量的提高是大有帮助的。 限于时间关系,很多问题尚未深入研究解决,如工程制图复杂问题的解决、个性化的反馈、评价系统的完善、不同制图题型的研究以及判断,以期抛砖引玉或留待以后解决。

基于iSchool的在线家教系统的设计与实现

随着社会对教育重视程度的不断提高,各种课外辅导班也纷纷兴起。学生接受课外辅导有了很多的方式,比如说,社会辅导机构辅导、家教辅导、网校辅导以及家长辅导。对于辅导机构和家教辅导,辅导效率相对比较高,也是大多数学生最常使用的方式,但是其辅导时间固定且费用较高,给家庭带来不小的经济负担。家长辅导的局限性在于其知识结构的不系统。网校是随着互联网的发展而兴起的一种课后辅导机构,主要利用远程技术手段,向中小学学生提供教学资源,优点是不受时间与地域的限制,缺点则是缺少学生与教师的互动。而且学习群体主要采用自学的方式,对于知识的接受和理解产生的问题不能及时解决,并且对学生基础要求较高,所以对于中小学学生来说不太适合。 通过对以上课后辅导方式的分析,结合现代中小学学生的学习现状和需求,我们研发了iSchool项目的子项目"在线家教系统"。iSchool项目是河北师范大学移动物联网研究院联合中国移动公司开发的一项以服务中小学学生为主要目的的智能教学项目。该项目囊括了学生全日制学习的整个流程,包括课堂学习、课堂测验、课下作业、家教辅导等多个方面,旨在打造一款适合国内中小学学生的360度学习方案。在线家教系统是iSchool项目的重要组成部分之一,目的在于研发一个新型的,将个性化教育与实时高效等要求融于一体的课后辅导系统,实现学生随时随地的向家教学习知识,探讨问题的功能,为学生提供一个价格低廉、辅导专业、沟通及时的网络化辅导平台。 本文首先通过在线家教系统的研究意义和在国内外的研究现状,阐述了建设在线家教系统的意义和价值,然后介绍了系统开发所用到的技术框架;采用软件工程的基本原理,对系统进行需求分析,包括功能需求和性能需求两方面;利用UML建模技术对系统功能模块进行详细描述,确保系统开发满足稳定性、实用性、易用性以及可扩展性等几个性能特点;最后对设计与实现进行了详尽研究和阐述。在系统设计方面,根据设计原则给出本系统设计的标准,对系统架构进行设计,并根据系统用户角色的不同,将系统分为三个模块,分别是学生端模块、家教端模块以及系统管理模块,并对各个模块流程以及数据库作了详细的设计。在系统实现方面,从解决系统设计遇到的关键问题的解决方案入手,研究了新型通信技术——Web Socket和Web RTC的应用,并在系统用户排队解决方案上,采用先到先服务的排队论理念,根据排队系统相关指标,对家教数量设置进行了研究,旨在保持系统运营平衡的前提下,为用户提供一个优质的课后辅导服务。本文给出了部分关键代码和实现效果截图。最后系统进行了相应的功能测试与性能测试,给出了测试用例和运行截图,分析了测试结果,验证了该系统满足即时辅导的需求,系统设计达到了预期的目标。 本系统采用J2EE作为开发平台,实现业务逻辑和业务数据相分离的多层体系结构。整个系统采用MVC设计模式,在系统架构上采用B/S模式三层架构方案,在开发框架上采用Spring和Hibernate整合框架,结合Postgre SQL数据库技术使得系统结构清晰,具有良好的可扩展性、可维护性。系统包含课后辅导所需要的通用模块,结合系统客户年龄的特点,该系统具有界面设计友好、技术先进、交互性强、操作方便简捷、数据处理能力强等特点。 目前该系统已经在河北省建立多个试用点。实践表明,该系统运行可靠,能有效地提高课外辅导效率,具备良好的社会效益和推广价值。