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构建网络学习的硬环境


宝山区教师进修学院教育科学研究室 柳栋 being@21cn.com

引言    构想的依据    方案要点

引言
  这个世纪人类将全面进入信息时代,信息技术的革命又一次突破了人类活动的时空障碍,空间与时间的阻隔在国际互联网面前灰飞烟灭。信息时代的人必须具备很强的信息获取、分析与加工的能力-(这也是一种创新能力);面对人类的困境,新世纪的接班人应当具有更多的批判性思维和创造性思维 。社会发展对人发展的需求就是社会对教育的要求,为此各国政府对予以极度的重视,我国也不例外。可以这样说:在从应试教育向素质教育转轨的过程中,教育比以往更重视以人的发展为本、更重视发展人的创新能力。
  但是,在具体的实践中囿于信息科技知识的匮乏、教育理念的落后、现行体制的某种制约、教育投入的局限,举步维艰,误区多多;许多学校在资金投入、技术要求、专业人员配备以及具体教学应用面前怯步了。作为教育科研工作者与基层教育工作实践者,应根据面向21世纪人材培养的基本要求、根据多媒体网络学习的特性、根据信息科技知识、立足于学校现实条件,探索多媒体与网络在教育教学中的应用。为此,在迈向21世纪的教育实践中需要我们去思考探索许多问题,其中之一就是适合网络条件下学生学习活动特性要求、适用于现有条件的网络建构方案。我们试图从人的发展与教育的需要、从易用性与经济性、以及现实的反思等方面考察这一问题。

构想的依据
 一、教育的思考
  无论是什么工具,它都是由人发现或制造出来,为了改进我们的生活而被使用。因此,在建构网络教育环境的时候首先要考虑的是学习者发展的需要,而不是技术的标准。
  从信息传播模式与人的行为模式来看,传统媒介中是信息分享、被动接受,而在网络媒介中是信息共享、主动选择;这就要求网络中的人们充分体现他的主体性。这种要求为培养人的主体意识提供了一种可能性。从人的本质属性来看,人本质的体现不是在于他是高等哺乳动物、或是会思考的动物……,而是体现在人与他内外部世界的交互性改造活动中 。因此,真正的学习活动应充分体现学习者的主动性;互联网络以其强大的主动性要求、交互性活动方式、开放的空间与广泛的信息来源、特别有利于学习者主动性、探索型学习活动,有利于培养学习者宽阔的视野与创新意识。在这样一种学习模式中,学习者在遇到困难时,可以通过网络通讯寻求专家的指导,学习者既可以是学生也可以是教师,教师不再万能,而是演化为学生主动性探索活动的领航者;学习者之间的协作学习也成为可能 。
  然而,世上没有万应妙药,过度的、失去节制的多媒体、网络的活动会导致人们罹患信息吞噬症、网瘾等心理疾病。这是因为人的健康发展离不开人与人之间积极性交互作用。因此,在学校教育中应用多媒体与网络必须重视"生生"互动、"师生"互动,在建构多媒体网络学习空时的方案过程中必须重视人与人直接交互作用。
  另一方面,有实践表明:应用多媒体、网络的学习特别需要一个强调深度宽度并举、时间自由、安排灵活的教育环境 。恰恰这一点与我们现有教育环境存在某种程度的冲突。我国传统的课堂教学模式,在知识的传授方面并不是一无是处,这种一对多课堂教学模式的异化,其根源在于人们的狭隘功利主义倾向与社会人材任用选拔制度的某种缺陷;当我们依据它的适用条件正确运用时,其效率与知识学习深广度之间能够达到一个合理的平衡。
  就学习者多媒体、网络方式的具体学习过程与环境而言,建构主义理论给出一个可供借鉴的结构 :
  1.从问题、课题、项目开始。
  2.提供相关案例库。
  3.如找不到合适案例,则查询世界各地的多种信息库或应用基础工具。
  4.提供支持建构知识的工具环境,自己进行探索。
  5.提供合作、讨论的环境。如自己解决不了,则方便与老师、同伴讨论。
  因此,构想中的多媒体网络活动室,应接入Internet、学生用电脑都应是多媒体电脑(均含声卡等设备);活动室空间排列应兼顾学习者的个别学习、小组集体讨论、活动室集中活动,以个别学习与小组活动为主;活动室中学习者是主动的行为者;教师不再是传统课堂里的教师了,他是学习者的"领航员";在同一个空间内,不同科目的教师同时协同辅导,从而提供了较多的师生直接交互活动机会。

 二、技术的考虑
  网络的物理建构关键在于网络协议、网络拓扑结构以及网络操作系统的选择。基层学校建构网络不仅要考虑以上三个方面的因素,而且要与网络的使用特性、适用范围、应用方式相联系。
  所谓协议是对数据格式和计算机之间交换数据时必须遵守之规则的描述,依据网络的不同,通常使用Ethernet、NetBEUI、IPX/SPX以及TCP/IP协议。最简单的网络以及小型局域网中常用Ethernet、NetBEUI协议,Novell局域网中经常使用IPX/SPX协议,而开放性互联网络使用TCP/IP协议。Ethernet实际上几乎支持所有的流行的网络协议,是目前使用最为广泛的LAN技术,在速度、价格和便于安装使用之间取得了较好的平衡,市场广泛接受,成为绝大多数计算机用户理想的联网技术。TCP/IP是开放系统互联协议中最早的协议之一,也是目前最完全和应用最广的协议,它为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络提供通讯。
  网络的拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式,主要有总线型、星型、环形拓扑以及他们的混合型。总线型拓扑每台电脑串接在干线电缆上,连接简单,但网路容易发生壅阻,某台电脑故障将会影响整个网络的运行,并且网络故障查找繁复;星型拓扑中所有的站点都连接到一个中心点(集线器HUB),连接简单灵活、易于安装维护、扩充性较强,相对传输速率较快,建网费用低廉。目前星型、或以星型连接为主的混合型网络拓扑成为小型局域网广泛采用的连接结构。
  网络的灵魂是网络操作系统,它决定了网络的功能并由此决定网络的应用领域与应用方向。目前常见的操作系统有Unix、NetWare、Windows NT与常用于简单局域网的Windows 9x。Unix系统安全性高,应用丰富,适用与大型网络平台。NetWare擅长文件服务与打印管理,在较为大中型的办公系统的局域网中得到了广泛的应用。Windows NT使用人们熟悉与喜爱的Windows界面,联网功能强劲,扩充性极佳,适用面广,现已成为NetWare强劲的竞争对手,但是它的基本投资较大,硬件要求高。计算机网络按网络节点间资源共享的关系,可分为客户/服务器和对等型两种,而上述网络操作系统都是客户/服务器型网络的操作系统。所谓对等网,即网络中的每台计算机都可以平等地接收和发送文件,他们以相同的地位访问和处理数据。对等网具有设计和维护简单,安装费用较少。当需要上网的计算机在20台左右,并且建网费用、日常应用人员技术水平有限时,对等网是一个合适的方案。绝大多数用户都熟悉Windows9x,但基本上将其视为PC操作系统而不了解它的对等网络功能,Windows9x网络功能较强、支持的网卡较多、安装与适用方便。
  局域网只是一种短距离数据通信的技术,要真正实现远距离共享信息资源,就得接入广域网,远距离的数据通信一般靠调制解调器来实现。
  就多媒体应用而言,大屏幕投影仪与多媒体交互系统要考虑采用的设备。
  现在的应用软件绝大部分是图形界面,这类软件的规模化教学活动,仅仅依靠板书与语言难以开展,需要通过演示与同步的模仿。只是通过多媒体交互系统演示,不能保证同步的联系,教学效果不佳。
  在开展探索性主动学习的时候,需要各种集体讨论,此时大屏幕投影仪可以起到素材高效演示与注意力有效集中的作用;这种功能的实现需要多媒体交互系统协同工作。
  因此,构想中多媒体网络活动室的网络选用以星型、或以星型为主的拓扑结构,以Windows9x作为网络操作系统的对等网,主要实现活动室内学习者通过调制解调器共用一条电话线接入Internet收集浏览信息,通过网络实现一定程度的内部资源共享,通过运用电脑的文字处理功能完成作业,利用电脑的多媒体特性运行多媒体课件以实现个别化的探索型学习,运用电子邮件软件、聊天软件通过互联网对外实现交流,运用网页编辑软件与其它应用软件建设个人网站对外发布信息,通过大屏幕投影仪以及教室的空间布置从环境条件方面保障个别化学习、协作学习与一对多实时交流相融合……。

 三、现实的反思
  现有的校园局域网的建设中,多选用客户/服务器型,理由是利用网络的各种通信功能以及安全性需要。但是事实上许多学校只是在一个教室中建设这种客户/服务器结构的主从型网络,并试图将这种通信方式直接移植到传统的课堂教学模式中去。实践证明在45分钟课堂教育时间内,教师不可能通过网络与50位左右的学生分别进行点对点的交流、也不可能通过网络对50位左右的学生分别进行实时控制,师生同在一个教室内通过客户/服务器型网络交流既不经济、又不合理。
  客户/服务器型网络要求组织中至少有一位专职的,具备较为扎实理论与实践基础的网络管理人员。现在人才市场上网络管理人员的需求比约为8:1,资薪行情不低(但愿这种担心是多余的)。如果我国基层学校不论学校规模大小、不论师资准备条件如何一律采用客户/服务器型校园网络,其结果可想而知。如果立足学校内部培养网管人才,那么可以想象的结果至少有二:1.囿于现有的各种具体条件,人才成长之路十分遥远;2.如果教师熟练掌握了网络管理技术,他是否能够继续留在教师队伍之中?许多硬件供应商都提供技术服务,但是设想那么多的教育单位都需要随时的技术服务,不知供应商能否及时提供必要的支持,即使是全球闻名的业界巨子,其完善的服务也无法满足实际上的需求,因为在基层教育单位熟悉网络技术的人太少太少了。
  其次,基层学校在网络建设中重视内部的局域网,忽视局域网与Internet的连接。那么网络在教育中究竟派什么用处?一般的中小学与幼儿园在管理、办公方面究竟有多少信息需要这种客户/服务器型网络进行内部传递?学校内部究竟有多少教育资源信息需要通过这种客户/服务器型网络来交流?就学校内部与外部的信息交流而言,一个中小型学校又究竟有多少海量的信息需要这种客户/服务器型网络进行交换?然而我们还是了解到有一些中学居然投入巨资建设千兆以太网。如果简单地运用多媒体课件与网络进行传统的课堂教学,而不是在教学方式上有机互补,那么在学习活动模式方面将存在本质上的不协调,网络学习的主动性与开放性得不到真正体现,而这样的教学活动也许单机加活动储存设备就足以应付了。对大多数中小型教育单位而言,10M对等以太网足以满足日常教育教学活动需要,而且经济上承担得起、日常维护能够正常进行。
  一些同行由于担心互联网上不良信息会对学生产生负面影响,这确实是应用过程中要予以重视的问题。但是,因此将自己封闭起来,埋头建设封闭型内部局域网,试图只让学生接收"净化"过的信息,无助于提高学生的辨别分析能力、无助于培养学生对不良信息的免疫能力。这并不是说可以允许学生无限制接收各种信息,而是要求我们在实践中探索如何提高学生对各种信息的辨别分析能力的教学途径与方法。不能因为洗澡水脏,而把澡盆里的孩子同脏水一起倒掉。

方案要点
  ★空间排列方案一

  ★空间排列方案二

  ★网络拓扑结构示意图一

  ★网络拓扑结构示意图二

  ★软件选择 (为目前可以选择的配置之一,以后随着软件的更新而更新变化)
   系统软件-中文Windows98se
   其他软件-视各校具体情况选择安装。

  ★主要设备配置参考
 媒体制作用电脑 1-2台
   主频450以上处理器/100-133外频主板/128M内存/15G以上硬盘/16M以上显存主流显卡/64位硬波表声卡/
      36~40速光驱/17"显示器/音箱/话筒
 教师日常用电脑 2-4台
   多能奔腾、赛扬、MII、K6-2以上级处理器/一体化主板/64M内存/6.4G以上硬盘/15"显示器/音箱
 其他设备
   1台 A3幅面彩色喷墨打印机 1台 600X1200dpi以上扫描仪
   1台 800*600以上分辨率800-1000流明大屏幕投影仪
   1-2台 16-24口集线器
   1台 CD-R光盘刻录机
   1台 ISDN路由器
   1套多媒体交互系统
 学生电脑 10-20台
   多能奔腾、赛扬、MII、K6-2以上级处理器/一体化主板/64M内存/6.4G以上硬盘/15"显示器/头戴式耳机
      与话筒
   1-2台四色喷墨打印机
   1-2台300X600dpi扫描仪
 
  ★说明
  1)本方案强调学习者的主动性活动与小组学习活动,强调学生能够共用一条电话线上网浏览,学习者共享活
   动室软硬件资源,弱化教师通过网络对学生用电脑的控制。
  2)本方案充分运用了Windows95/98的对等网功能,在系统软件上易于使用与维护,对教师的软件掌握程度要
   求不高。本方案还强调使用现在通用的大众化应用软件,与家庭使用环境较为一致,教师学生易学易用。
  3)本方案在硬件方面要求不高,适用就行,可扩充性较强,未来的几年内可能只需更新调制解调器(当非对
   称数字传输广泛市场化以后),或者应用快速以太网等技术,或是在条件成熟时方便地合并为客户/服务器
   型网络……。
  4)在本方案适用的学习方式内,近期构想为2-4位学生共用一台电脑,学生每周2机时,800名学生的学校只
   需一个多媒体网络教室(20台左右学生用电脑);远期要求学生每周至少4机时,800名学生的学校需要配备
   两个多媒体活动室。
  5)本方案利用现有的大型ISP接入Internet,连线速率高。
  6)本方案的空间排列方式不是唯一的,这是我们教育工作者在实践中有待进一步探索的课题之一。
  7)一般学校的办公网也可选择本方案推荐的网络拓扑结构建构,其主要实现的功能是行政信息的收集与传
   递、教师依靠网络收集教育教学所需要的部分信息、学校与学生家庭之间的Email通讯联络。

  ★过渡性措施
  1)原有电脑教室通过本方案推荐的对等网方式经1条电话线通过当地ISP接入Internet,供学生使用,或大规
   模的技能培训活动依然能够使用该电脑教室进行。
  2)另外设立2~6台PC构成的对等网装备教师备课室,通过电话线经当地ISP接入Internet,既可供教师培训与
   工作使用,也可作探索性教改实验用。
   (说明:此过渡性措施费用低廉,施工简单,又为未来的发展做好准备,特别是师资的准备。)

1999年3月19日初稿 2000年5月修改 《人民教育》2000年12期

http://www.being.org.cn/theory/netclass2k.htm

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