李聯(lián)寧

文章編號：1672-5913(2009)06-0115-04

摘要：“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”是使用快速自然語言處理系統(tǒng)、概念提取和排序、個性化信息歸檔、管理和標簽管理等新一代網(wǎng)絡(luò)和人工智能技術(shù)的教學(xué)系統(tǒng)。本文主要討論在向大學(xué)本科學(xué)生提供緊跟國際前沿技術(shù)發(fā)展的“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”(工程實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計平臺)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一種全新的課程教學(xué)模式。該項目研究為西安交通大學(xué)城市學(xué)院第一輪科學(xué)研究課題，已取得階段性研究成果并開始實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字媒體；超媒體；網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)系統(tǒng)

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1項目目標

按照高等院校的學(xué)生實際學(xué)習(xí)狀況以及日益嚴酷的就業(yè)市場前景，試圖以計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中已初步進行的一些課程教學(xué)模式的改革為基礎(chǔ)，提出設(shè)立“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”，加強學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新培養(yǎng)，以進行本科院校課程教學(xué)模式的改革和探索。

主要目標是在向?qū)W生提供緊跟國際前沿技術(shù)發(fā)展的“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一種全新的課程教學(xué)模式。

為解決日益嚴重的信息超載問題，使用全新的 “Web-based教學(xué)”在線教學(xué)模式和高級人工智能軟件，向?qū)W生介紹和組織互聯(lián)網(wǎng)上感興趣的資料，讓學(xué)生更快地找到想要的信息，并且從大量的數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)對個人來說重要的信息。

項目以培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力為重點，通過使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和輔助教學(xué)系統(tǒng)，增強自主學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)會工程化的設(shè)計方法。在實際工程設(shè)計練習(xí)的同時，也可使學(xué)生應(yīng)聘時展現(xiàn)本人技術(shù)實力和工作經(jīng)驗，為就業(yè)創(chuàng)造良好的機會。

課程改革增加專門的工程設(shè)計的實訓(xùn)課程，將學(xué)生置入與實際工作環(huán)境類似的工程設(shè)計團隊，以模擬招投標項目環(huán)境為背景，自主選擇課題，進行職務(wù)角色分工，在教師指導(dǎo)下，參考預(yù)置的八大類約1000M實際項目資料以及人工智能設(shè)計工具和個性化智能數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)隨時收集的最新資料，按標準化，規(guī)范化的實際工作流程，進行項目調(diào)研，用戶系統(tǒng)分析，技術(shù)方案設(shè)計，最后形成可實際用于工程實施的完整技術(shù)解決方案，設(shè)備與工程預(yù)算，招投標文件，項目實施演示PPT文檔等。

2解決的主要問題

需要解決的主要是大學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力和可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)。

(1) 構(gòu)造一種智能化、全球化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺——“智能超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)”。

(2) 使用上述系統(tǒng)，學(xué)生可以在學(xué)院內(nèi)完成高水平的項目實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計。

(3) 學(xué)生可了解和親手實踐了解國際最新的超媒體技術(shù)和產(chǎn)品知識。

(4) 學(xué)生可在建成的輔助教學(xué)系統(tǒng)平臺上完成全部系統(tǒng)設(shè)計，為考取國際認可的工程師認證打下堅實基礎(chǔ)，促進學(xué)生就業(yè)。

(5) 學(xué)生可完成完整的技術(shù)解決方案，招投標文件，在學(xué)生應(yīng)聘時展現(xiàn)本人技術(shù)實力和工作經(jīng)驗，為學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造良好的機會。

3項目研究在國內(nèi)外同一領(lǐng)域的現(xiàn)狀與趨勢分析

3.1現(xiàn)狀

在知識經(jīng)濟的新形勢下，一種全新的教學(xué)模式“Web-based教學(xué)”已經(jīng)在逐漸開始興起并不斷的發(fā)展壯大，然而目前國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和輔助教學(xué)系統(tǒng)只是使用了Web-based教學(xué)的形式，仍然算不上真正意義上的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，不能脫離傳統(tǒng)的教學(xué)模式自建一個完善的教學(xué)系統(tǒng)，只能算是傳統(tǒng)教育模式的一種補充。

基于這種情況，本課題組開始進行“超媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”課程教學(xué)模式的改革探索。通過近一學(xué)期的前期實驗，已經(jīng)取得相應(yīng)預(yù)期教學(xué)效果。

已參加實訓(xùn)的三個班級200多名同學(xué)共組成28個團隊小組，分別模擬了28個公司，以西安交通大學(xué)城市學(xué)院北郊新校區(qū)為工程設(shè)計環(huán)境，參與了學(xué)院校園網(wǎng)，校園無線局域網(wǎng)，學(xué)院數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心，校園網(wǎng)通信平臺，行政樓網(wǎng)絡(luò)集成，辦公自動化系統(tǒng)，數(shù)字化圖書館管理系統(tǒng)，數(shù)字校園智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)網(wǎng)安全解決方案，大學(xué)視訊系統(tǒng)等項目的計算機網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計。

所有團隊均按預(yù)定教學(xué)計劃在規(guī)定時間內(nèi)完成了項目立項報告、全套招標文件、全套投標文件(包括概要設(shè)計，草圖，設(shè)備清單，信息點統(tǒng)計表，技術(shù)方案詳細設(shè)計與技術(shù)方案圖紙，設(shè)備報價清單，投標技術(shù)方案，投標評審會演示PPT等文檔)，并最后參加模擬投標會議和方案優(yōu)選匯報會。

3.2趨勢

目前，國內(nèi)外教育界已開始研究真正意義上的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和輔助教學(xué)系統(tǒng)。主要趨向是向智能化、全球化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方向發(fā)展。

國外較早就有人研究具有智能性的計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)。近年來，有人提出了智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)的要領(lǐng)，就是將人工智能技術(shù)與超媒體的信息組織、管理方式結(jié)合在一起而形成的智能型信息處理技術(shù)。

在智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)中，可以利用超媒體提供的友好界面來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機，同時還可以利用超媒體向?qū)W生提供圖文聲像并茂的解釋信息；而超媒體模塊則可利用知識推理技術(shù)實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略的適應(yīng)性控制，對學(xué)生進行有針對性的指導(dǎo)。當前，智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)的研制和開發(fā)已成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中的一個重要的前沿課題。

4項目研究的重點

4.1課程教學(xué)模式的創(chuàng)新和發(fā)展

對在實訓(xùn)中將學(xué)生作為模擬企業(yè)的員工，嚴格按企業(yè)化模式進行管理，通過課程實訓(xùn)，完成貼近實際應(yīng)用的工程化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計，以取得實踐經(jīng)驗的教學(xué)模式進行重點研究，并盡可能開發(fā)出更新的課程教學(xué)模式。

4.2智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)核心技術(shù)的理論研究

進行核心專利技術(shù)研究；算法研究及技術(shù)框架設(shè)計；軟件總體規(guī)劃及詳細設(shè)計。

4.3智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)軟件開發(fā)和應(yīng)用研究

進行驗證及軟件程序編碼；進一步進行超媒體課程應(yīng)用研究；同時考慮研究將系統(tǒng)平臺應(yīng)用于其它學(xué)科的教學(xué)模式改革。

5項目研究的創(chuàng)新點

(1) 在課程教學(xué)過程中結(jié)合實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計，使用模擬公司工作崗位和招投標場景對學(xué)生進行工程化訓(xùn)練。

(2) 教學(xué)系統(tǒng)核心使用“主題聚類發(fā)現(xiàn)引擎”技術(shù)。按用戶提出的個性化需求進行主題發(fā)掘，人工智能知識排序，重要信息推薦并提供分析圖形顯示的主題內(nèi)容發(fā)現(xiàn)與聚合的優(yōu)化搜索引擎。

(3) 在系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫提供1000M實際項目資料(包括招投標文件范本，工程實例，技術(shù)方案范本，設(shè)備產(chǎn)品，工程預(yù)算范本，PPT演示文檔范本，日報-周報范本等分類數(shù)據(jù)庫)以及相關(guān)人工智能設(shè)計工具和個性化智能數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)。網(wǎng)上搜索和用戶PC機上的信息搜索集成一體。

(4) 向全球化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方向發(fā)展，使用語意分析，自主學(xué)習(xí)，及WEB 2.0環(huán)境中的信息挖掘和超前數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)，將最適合每個用戶的需求的相關(guān)信息情報資料進行人工智能處理后即時推送給用戶，主要解決了用戶在網(wǎng)絡(luò)時代被超量信息所淹沒，無法在最短的時間內(nèi)檢索查詢到自己所關(guān)心的相關(guān)信息的問題。

6項目研究的方案設(shè)計

6.1研究思路和技術(shù)方法

在項目研究上采取的研究思路和技術(shù)方法是：

(1) 使用WEB數(shù)據(jù)庫、中間件和網(wǎng)站設(shè)計工具等構(gòu)造三層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。

(2) 使用先進的搜索引擎和信息獲取技術(shù)取得大量實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計所需要的基礎(chǔ)資料。

(3) 使用人工智能海量信息分析及提取技術(shù)進行個性化搜索及計算機輔助設(shè)計。

(4) 在網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上提供人工智能實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計工具和個性化智能數(shù)據(jù)庫查詢。

6.2研究階段

第1階段：智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)核心技術(shù)的理論研究；

第2階段：軟件總體規(guī)劃及詳細設(shè)計；程序編碼；

第3階段：課程教學(xué)模式的創(chuàng)新研究；教學(xué)系統(tǒng)驗證試驗；

第4階段：智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用研究。

6.3技術(shù)方法和路線

(1) 技術(shù)目標

研究開發(fā)個性化RSS主題聚類發(fā)現(xiàn)搜索引擎產(chǎn)品，進而形成一種按用戶提出的個性化需求進行主題發(fā)掘，人工智能知識排序，重要信息推薦并提供分析圖形顯示的主題內(nèi)容發(fā)現(xiàn)與聚合的優(yōu)化搜索引擎產(chǎn)品。

(2) 技術(shù)內(nèi)容

主題聚類發(fā)現(xiàn)引擎是一種按用戶提出的個性化需求進行主題發(fā)掘，人工智能知識排序，重要信息推薦并提供分析圖形顯示的主題內(nèi)容發(fā)現(xiàn)與聚合的優(yōu)化搜索引擎。

主要解決了用戶在網(wǎng)絡(luò)時代被超量信息所淹沒，無法在最短的時間內(nèi)檢索查詢到自己所關(guān)心的相關(guān)信息的問題。大約可增加搜索查詢速度幾十到一百倍，并引導(dǎo)用戶找到最適合自己的信息。

主題聚類發(fā)現(xiàn)引擎的技術(shù)核心可以按不同技術(shù)層面裝入網(wǎng)站服務(wù)器，企業(yè)服務(wù)器，個人計算機形成以下不同用途的產(chǎn)品：

(1) 學(xué)校大型Web2.0環(huán)境網(wǎng)站RSS主題聚類發(fā)現(xiàn)搜索引擎

(2) 院系專用數(shù)據(jù)處理及信息挖掘優(yōu)化搜索引擎

(3) 學(xué)生個人用戶個性化專用信息挖掘優(yōu)化搜索引擎。

(4) 設(shè)備價格比價搜索網(wǎng)絡(luò)門戶(可應(yīng)用于計算機，電信，電子等不同領(lǐng)域)

6.4技術(shù)方法和路線

使用語意分析，自主學(xué)習(xí)，及WEB 2.0環(huán)境中的信息挖掘和超前數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)，將最適合每個用戶的需求的相關(guān)信息情報資料進行人工智能處理后即時推送給用戶。

部分技術(shù)方法摘要描述圖示如下：

圖1顯示了本項目高級檢索程序的實現(xiàn)。

圖2顯示文件組織系統(tǒng)的實現(xiàn)。

圖3顯示智能助理個體的實現(xiàn)和用知識庫來發(fā)現(xiàn)和確認聯(lián)想的例子。

智能檢索挖掘系統(tǒng)運行于最終用戶PC機上，包括Web server部分。系統(tǒng)采用類似B/S架構(gòu)。利用IE插件開發(fā)技術(shù)，截取用戶發(fā)送的Web請求信息，并由插件發(fā)送到Web server，由Web server實現(xiàn)相應(yīng)的功能，最后通過分析提取處理相關(guān)信息，返回IE插件進行顯示。Web server采用Asp.net + Apace進行開發(fā)。

7理論及實踐意義

本項目的實施主要是為了進行“計算機網(wǎng)絡(luò)”課程學(xué)科教育的教學(xué)改革研究與實踐；其目的是全面推進素質(zhì)教育，重點培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力、創(chuàng)業(yè)能力、就業(yè)能力和可持續(xù)發(fā)展能力。

其主要意義是：

(1) 計算機網(wǎng)絡(luò)課程是計算機專業(yè)，信息管理專業(yè)，電信專業(yè)的骨干專業(yè)課程，建設(shè)實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計的智能超媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)對促進教學(xué)和學(xué)科建設(shè)有重要意義。

(2) 實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計輔助教學(xué)系統(tǒng)可在學(xué)生進行課程實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計時提供人工智能設(shè)計工具和個性化智能數(shù)據(jù)庫查詢，以便學(xué)生完成高質(zhì)量的畢業(yè)設(shè)計，同時通過課程實訓(xùn)完成貼近實際應(yīng)用的工程化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計，取得實踐經(jīng)驗，為就業(yè)作好充分準備。

(3) 技術(shù)先進的實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計智能超媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)可提供學(xué)習(xí)現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的良好平臺，增進教師學(xué)識水平，同時促進了教學(xué)水平的提高。

8推廣價值

(1) 項目中涉及的學(xué)科教學(xué)模式改革研究成果可在有相似應(yīng)用需求的本科院校，高職高專推廣應(yīng)用。

(2) 智能超媒體教學(xué)系統(tǒng)軟件可以在相似的計算機專業(yè)，電信，信息管理，電力，能源，機械制造以及各類工科專業(yè)推廣應(yīng)用。

(3) 教學(xué)系統(tǒng)核心使用的“主題聚類發(fā)現(xiàn)引擎”技術(shù)可以按不同技術(shù)層面裝入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或個人計算機形成以下不同產(chǎn)品，如企業(yè)專用數(shù)據(jù)處理及信息挖掘優(yōu)化系統(tǒng)，個人用戶個性化專用信息挖掘優(yōu)化軟件。

參考文獻：

[1] Ping Liang. Advanced Search,File System and Intelligent Assistant Agent.

[2) Ping Liang. Internet and Computer Information Retrieval and Mining with Intelligent Conceptual Filtering, Visualization and Automation.