基于协作机制下的网络教学团队有效运行思考

李飞

（大连广播电视大学财经学院，辽宁大连116011）

基于协作机制下的网络教学团队有效运行思考

李飞

（大连广播电视大学财经学院，辽宁大连116011）

教育作为人类的一种有意识、有目的的人才培养社会行为，它主要基于教育者、受教育者、教育手段和教育内容4点要素展开，这4点要素相互依托、相互辅助，就形成了相互协作机制，实现了真正的知识演化过程。本文就将以知识演化与教育教学之间的关系开题，探讨当前时代中以网络教学为主的知识演化过程及增强方法。并重点基于知识演化的有效载体——WSSI协作式电子白板系统这一关键技术为背景，全面分析协作机制下网络教学团队的系统教学设计及实现应用过程，同时评价其应用效果。

协作机制；知识演化；协作式电子白板系统；网络教学团队

一、知识演化与网络教学

当代网络教学希望解决传统教学过程中所存在的不足缺陷，为学习者提供更好的学习体验，实现教学过程的改进，进而达成知识演化过程。具体来讲，网络教学的现实改进内容包括以下三点。

（一）网络教学的现实改进

首先，网络教学实现了自主学习有效模式，可以充分发挥学习者在学习过程中的主观能动性。客观讲，网络中的各种信息资源都能够成为学习者的基本认知对象，而学习者本身则作为资源的吸收、运用主体出现，他们也是知识加工与建构的核心主体。在该学习活动过程中，教师扮演多重角色，他们既是引导者、组织者，也是学习者知识构建过程中的重要辅助者，所以网络教学能够从某种程度上刺激和推动学生主动学习，对他们建立主观主动学习思维非常有帮助。

其次，网络学习能够促进师生、生生之间的有机联系，将间接联系转化为“双向式”的直接联系，进一步促进教学过程中的互动性作用发挥，确保教师与教学资料、学生三者之间以网络状结构全面互动展开，这也非常有利于师生之间的有机互动过程。

最后，网络教学能够全面满足学生的个性需求，因为网络教学本身具备交互性和多样性特征，它拥有相比于传统教学更丰富的教学资源，能够为学习者提供更多选择，也可以根据学习者的学习所处阶段与学习能力来为他们配置相应学习内容，克服传统教学中所存在的学习形式、内容匮乏等问题，给予学习者更广阔的学习空间与更丰富的学习条件，不受任何时间与空间的限制，让学习者能够灵活安排自身学习时间，解决学习者在学习与生活中的矛盾。

（二）网络教学中知识演化的强化途径

在网络教学活动中，知识演化过程被加速强化，它能够解决的问题更多，例如它影响了网络教学实时交互活动质量，丰富了非实时交互活动中的管理与监控内容。再一方面它也在实际教学过程中促进了学习者的交流过程，丰富了学习者本就缺乏的人格情感元素，实现了人格再塑造过程。基于上述强化内容和网络教学优势，本文认为应该在教学过程中最大限度发挥学习者的主观能动性与积极性，实现个别化、个性化教学。为此，基于网络教学团队的协作机制就营运而生。它与个别化教学相结合就形成了一种全新的网络教学模式，这种教学模式与学习者个人需求相联系，例如现如今的计算机支持协作式教学CSCL（Computer Supported Cooperative Learning），它就能利用知识演化过程来培养学生情感，实现师生、生生之间的协作学习机制，进而促进相互沟通交流。

如果从群体动力学（Group Dynamics）的科学理论角度出发考虑问题，当人们聚集在一起为一个共同目标而共同努力时，他们依靠相互协作力量来不断交流，在网络教学环境下利用各种软硬件工具来解决问题，为学习过程提供跨地域、跨平台资源，且协作学习过程是实时的，这就是网络教学团队的组建结合运行过程。现如今，基于网络教学团队合作、知识演化与协作学习机制而构建的全新远程交互平台就能够实现上述所有功能，它就是协作式电子白板。［1］

二、协作式电子白板技术系统

（一）基本概念

协作式电子白板技术系统（WSSI，Whiteboard System which can support Synchronous Interactive）是当前网络教学中知识演化进程的有效支撑载体。该系统支持网络同步教学支护模式，能够实现系统中的角色控制策略与知识同步转化策略。

从系统特征来看，它能够为网络教学团队有效运行搭建基础平台，充分利用系统服务器、小组服务器与客户端集中分布混合式系统结构来实现对服务器负载问题的有效解决，并能够提出众多支持小组协作学习的有效组织与管理方案。另外，该平台所采用的是先进的协同控制算法，它能够实现白板对象的协同操作进程，并确保系统中用户之间的远程语音交流过程质量。

从技术角度讲，语音交流能够促进白板系统的对象功能协同过程，这对系统操作优化有一定帮助。同时，该系统提供基于新媒体网络应用的非实地交互功能，可以为小组协作学习提供智能管理控制模块，这对网络教学团队协作操作也具有促进作用。

（二）协作式电子白板技术系统的功能理论

协作式电子白板技术系统（WSSI）中涵盖了同步策略技术理论与角色控制技术理论。

1.同步策略技术理论分析

同步策略技术理论是WSSI的基础理论，它能够满足当前网络教学团队基于协作机制背景下的协作教学运行过程。在这其中最有特色的就是基于双令牌的语音同步发言策略技术理论，它能够实现基于WSSI白板对象的协同操作流程，也能实现用户之间的远程语言交流，如图1。

图1 基于双令牌的语音同步发言与WSSI白板对象协同操作技术流程

如图1流程，就可以构建双令牌发言控制模式，并配合多点语音通信服务来实现网络教学团队的协作教学学习过程。具体来讲，WSSI主要利用双令牌机制来促成多用户语音信息传输，并由一名主要用户（通常为教师）来综合控制发言令牌及控制令牌，只有这名主要用户才能持有并激活发言令牌。而控制令牌则根据教学预约机制提前发出发言请求，通过主要用户将新令牌授予给新用户，最终达成用户所拥有状态的有效转变，如图2。

图2 在双令牌的语音同步发言体系中用户的状态转换示意图

在WSSI系统中的每一位用户都拥有以下5种状态：初始状态、聆听状态、发言状态、控制状态以及发言申请状态。用户在5种状态中随需求变化而来回转换，进而还会产生一系列的动作操作过程，它们包括接收动作、交互动作、申请动作、接受令牌动作、释放令牌动作、释放令牌后恢复聆听状态动作、沉默状态动作以及超时状态动作。这些动作都是网络教学团队在使用WSSI过程中所必须实施的状态转换操作动作，最终保证双令牌算法能够稳定运算并获得所希望结果。在此过程中也要遵循一些规则，以控制令牌为例，它就会根据用户的实际逻辑时间与用户的已有权限来选择发言用户，其过程要遵循以下公式：

在上述公式中，i所指代的就是第i个用户，按照用户逻辑时间与用户已有权限，该公式能够决定发言用户权限，并将每一轮发言请求Li值最小的用户作为本轮发言用户，由此得出：min（L1、L2……Lj）。在该结论中Lj就代表了每一轮发言请求中的实际用户数量。

2.角色控制技术理论分析

WSSI系统不仅仅提供同步策略技术理论内容，还提供角色控制，实现更进一步的教学过程中教育者与受教育者的彼此交互，同时也希望增加协作角色，扩大协作范围，但在该过程中也要满足一定的时间约束。举例来说，在课堂教学过程中教师会为学生发起问题讨论过程，其第一点要求就是参与讨论者的身份必须是学生，这就是身份约束；第二点要求在规定时间内完成参与讨论者讨论发言部分，这就是时间约束。在网络教学团队有效运行过程中就必须满足上述两大约束条件，其目的也是为了实现对协作交互教学活动的有效访问控制，再通过用户角色的不断变化来正面转变、影响用户角色本身所具备的约束有效性特征，以达成最后的动态角色有效性检测过程。以下为角色控制建立基于协作机制的网络教学团队运行模型，明确网络教学团队内部相互之间的实体关系，如图3。

图3 角色控制技术理论实体关系模型

如图3所示，该实体关系模型中就包括了数据、操作、权限、交互角色、身份约束、时间约束以及用户等内容。该模型能够基于角色控制来为协作角色（例如网络教学团队）提供参与教学协作的技术支持，然后在符合时间条件基础上来引导交互角色正式参与到教学交互活动过程当中。

基于以上理论，可以为角色控制技术的有效性给出相应检测过程，提出有角色控制有效性的两个约束计算过程。

首先是身份约束，假设有协作角色用户身份为u，为其赋予交互角色r以对应身份约束为IC，基于此就能给出身份约束的检测算法伪代码：

其次是时间约束，假设用户u的状态为l，它在t时刻满足交互角色r的时间约束sk，基于此就能给出身份约束的检测算法伪代码：

依据以上两个有效性检测约束，对它们加以定期检测方法，检测用户u能否实现网络教学团队协作学习过程中的交互角色时间约束。如果条件无法满足，应该取消用户交互角色，看其是否满足其他约束条件；如果能够满足条件，则针对相应条件来授予用户u新的角色，并基于新角色给出相应的交互角色有效性算法。

上述内容介绍了在知识演化条件下网络教学团队所应该创建的协作教学技术支撑平台，即WSSI协作式电子白板技术系统。同时基于同步策略技术和角色控制技术两方面理论进行了科学性分析，希望为网络教学团队有效运行给出全新的协作教学实施方法。［2］

三、协作式电子白板技术系统的设计与实现过程分析

（一）WSSI系统的设计

1.系统的设计目标

按照当前网络教育环境的基本要求，应该针对网络教学环境的现实状况进行各种功能模块的设计，也就是对WSSI系统进行系统性设计。根据知识演化过程来分析网络教育分析结果，实现软件框架与功能的有效设计，确保系统达到网络教学团队所希望的协作教学效果。

2.对系统功能模块的设计

在网络教学团队运作过程中，应该基于学习者需求来构建电子白板，并对知识内容进行分析，最后以分组讨论的形式来总结归纳教学结果。在该教学过程中，其系统基本功能模块设计主要围绕以下4点来展开。

首先是用户管理功能模块，针对它的设计应该加入用户登录、退出、权限判定以及口令管理等等功能。

其次是组操作功能模块，该模块围绕用户协作教学体系做成，其中包括创建组、推出组和选择加入组分支模块，不同组模块中用户拥有不同发言权，而且其操作过程全部完全可见。例如，其中的选择加入组会制定用户分组成立讨论小组，促进网络教学团队协作教学学习过程，非常重要。

最后是编辑控制功能模块，WSSI系统支持多用户图形与图像的绘制操作、文字说明及协同编辑等多项功能，它的表现形式主要包括插入图片、直线、举行自由曲线几何图形表示等等，这些图形用来表示教学重点，在系统中也会与WSSI白板用户操作流程同步标识，让用户的所有行为都被同一时刻标记在白板上。

（二）WSSI系统的教学基本应用流程

1.系统应用需满足条件

WSSI能够为网络教学团队提供基于协作机制下的有效教学运行过程，其具体的应用流程应该首先满足以下4点条件。

条件一，要求用户登录状态管理模块，在验证后启动用户界面，并通过主界面菜单来选择连接对象学习小组，生成WSSI白板及相关数据消息，然后请求实现与服务器连接过程。

条件二，要保证服务器启动主程序与WSSI白板系统数据库相互连接，其中通过任务协同管理模块来监听主客户端的相关消息内容。

条件三，基于用户消息管理模块来监听用户教学学习动作，并生成白板消息数据传递给后台服务器，服务器消息管理模块在接收目标消息以后，将消息再次转发给其他团队用户。

条件四，客户端消息管理模块在接收消息以后会更新用户主界面，形成协作教学循环流程。

2.教学应用流程

WSSI系统在课程加入流程中应该首先登录用户名，然后展开系统处理流程，加入课程。举例来说，如果用户希望选择并加入一个已存在的课程，就要首先申请服务器，请求教学团队加入课程小组。当服务器接收到消息后要展开相应分析过程。如果是新用户申请，则要根据新用户来实施记录，登录新用户资料，将新用户级别、登录时间等都列入到用户列表中。最后由服务器认证已请求加入用户，为协作教学开始做好前期准备，如图4。［3］

图4 基于WSSI系统的教学课程加入设计流程

（三）WSSI系统的实现过程

1.系统应用概述

WSSI电子白板技术系统一般所采用的均为C/S架构，它主要分为服务器及客户应用程序两大部分，而且该系统不同于传统网络教学系统，它在设计过程中弃用了HTTP协议，所以客观讲WSSI系统存在两种状态特征。首先是协议无状态特征。系统在每次信息数据传输后都会关闭Socket，此时用户只有通过轮询方式来向服务器请求需求数据。如果对HTTP协议进行改造，则不能在数据传输完毕后关闭Socket，但是如此操作可能会导致工作量上升，提高WSSI系统运营成本。

其次是网络流量偏大特征。考虑到WSSI系统在网络环境中主要以传递指令为主，所以在每次实际的传递过程中都会附加一些无实际意义的HTTP头。又由于客户端的轮询操作，会导致网络流量过大，应该建议WSSI系统选择Socket模式，这样保证网络教学团队在运行协作教学过程中也能正常处理其他事务或相关数据，并采用异步接收数据的方式来推进教学实施过程。

2.系统客户端的应用实现过程分析

WSSI系统客户端具有类似于PC画板的教学功能，可以实现对基本图形的自由绘制与编辑，并能够实现组合图形的有效描述，形成较为复杂的教学内容场景。在客户端联网之前，它属于单线程应用程序，联网之后转为多线程，同时启动新的数据接收线程，将用户端中所存在的所有逻辑都放到线程中集合处理。有时由于出现了数据线程信息接收的阻塞状态，此时需要用服务器端相关数据来实施激活。在教学过程中，学习者可以利用客户端来进行即时消息交流，整个客户端一般包括4个子窗口，其中有3个子窗口用于实现消息交流过程，另外一个子窗口则作为本地窗口存在，4个子窗口通过各种组件来实现实时及非实时教学交互过程，进一步促进协作教学效果，提高网络教学整体质量。［4］

3.系统服务器端的应用实现过程分析

在WSSI系统中，服务器端主要作为系统的调度核心存在，它不但拥有存储转发功能，还能够为网络教学团队提供丰富教学资源，促进教学协作机制顺畅展开。服务器端的主要功能子模块就包括侦听Socket、非侦听Socket、接收数据、发送数据和关闭连接。

在基于协作机制的实际网络教学过程中，WSSI系统中心服务器基于学习主题方式来为学生创建和划分虚拟学习环境。当学习者通过终端进入系统以后，则可以选择自己所感兴趣的网络教学模块加入，形成兴趣学习小组。它的具体流程如下：

首先要布置服务器端，让服务器端处于监听状态下；然后将协作终端接入系统，为网络教学团队创建协作小组学习信息表，并分配小组加入，根据小组所获取的相应令牌来创建新网络学习小组教学内容体系。举例来说，网络教学团队运用服务器端所具备的共享功能来演示一篇PPT教学文稿，而小组其他成员则可以在PPT教学演示过程中提出疑问，并即时在共享文稿中作出视图标记，也可以通过远程通信来与教师进行沟通，将自己认为合理的推理演算过程写在WSSI电子白板上与师生共同分享。［5］

四、协作式电子白板技术系统的网络教学应用效果总结

通过前文分析也可以看出，WSSI协作式电子白板技术系统在网络教学中技术前卫且作用明显，它为网络教学团队建立了灵活多变的交互平台，促进了师生在校内外的交互活动多样化发展。另外，在协作环境创建方面，在WSSI技术支持下也构建了以课堂教与学相互互动的良好协作环境，这对有效发挥教师指导教学作用和学生学习主体作用帮助很大，它更让网络教学团队从教师到学生都更有协作精神、活力和凝聚力。最后，WSSI系统也实现了适配于网络教学团队的多元化教学模式，它主要实现了教学结构与模式的多元化，让不同的教学结构模式拥有了不同的价值取向，鲜明展现各自不同的优势与缺陷。WSSI系统可以以教师为中心来实施以教为主的传统教学结构模式，也能做到以学习者为中心，构建以学为主的创新教学结构模式，表现出了极强的适应性与灵活性。

（一）基于学习者情感交流角度的系统应用效果分析

在网络教学团队有效运行过程中，知识演化过程伴随学习者情感与心理成熟过程不断推进，它也在教学过程中不断培养和塑造了学生人格，让学生通过网络获得了更多与同学、与教师的交互机会、交互时间。虽然从理论上讲传统教学在这一方面优于网络教学，因为传统教学讲求面对面、一对多教学过程，但是基于WSSI系统的网络教学模式则在网络教学的原有基础上还强化了师生、生生交互的力度，丰富了交互模式，为网络教学团队有效运行提供了更多交互角色选择，弥补了传统教学过程中学习者层面的情感教育缺失，展现了相比于传统教学过程更加优秀的情感交流效果。而它也同时兼顾了学习者的个性化现实需求，帮助他们提高了对学习资源的筛选效率。

而在学习者学习内容关注度方面，经过实践实验也表明学习者对学习内容的关注度基于WSSI系统网络教学更高，普通网络教学次之，传统教学模式则最低。其主要原因还是因为传统教学与普通网络教学主要以学生为基础教育主体，它们所希望的是对学习者自主学习意识的充分调动，进而促进学习者学习兴趣及积极性的开发。但在WSSI系统网络教学中，它则主要倡导让学习者自主选择知识内容，根据自身知识掌握程度来实施知识体系更新，再配合协作模式来增进学生在学习过程中与他人的交互性，同时提高竞争意识，这样一来学习者对知识的关注度提升更快，教学进程推进速度也会更快。

（二）基于教师教学过程的系统应用效果分析

在WSSI系统支持下，网络教学团队中教师的教学方法更加丰富化，它摆脱了传统教学中教师的单方向教学模式，而是希望改变教学环境中学习者的被动地位，基于更多元化的教学方法变换来提高学生学习积极性。例如更丰富的教学情境设计、教学资源布局以及更灵活的师生互动环节和课外教学活动。它们都基于WSSI系统有效继承了网络教学模式的基本特征，满足了协作机制教学背景下的所有教学要求，同时将传统教学优点结合起来，获得了更好的协作教学效果。

五、总结

本文以WSSI协作式电子白板技术系统为背景，主要探讨了其在网络教学团队中的有效运行机制及相关功能理论，基于该系统和协作机制为网络教学团队设计了相关教学应用流程，明确了教育者、受教育者、教育手段、教育内容等四方面内容在其设计体系中的地位与作用，最终对其协作教学效果进行了简要评价。也希望基于此研究来丰富未来的网络教学团队运作过程，使得教学资源管理及个性化教学过程更加灵活有效，令其能够真正更多汲取传统教学优势功能，甚至取代传统教学成为未来学校教育的常规化教学模式。

［1］陈久强，吕春鹏.基于Web的协同学习系统研究［C］.出版地不详：四川省高等教育学会2008年学术年会论文集，2008：649-652.

［2］郁晓华，张琴珠.网上协作学习的优化研究及应用——“寻找最佳协作伙伴”的协作机制［C］.出版地不详：中国人工智能学会第11届全国学术年会论文集（下），2005：1586-1591.

［3］吴琼.基于项目的研究型协作学习的网络实时授课系统的研究和设计［D］.北京：北京航空航天大学，2004：22.

［4］王霞.网络教学中知识演化和团队协作工具的研究与设计［D］.上海：华东师范大学，2010：39-55.

［5］孙良林.基于网络教学平台高校公选课课程设计的研究［D］.南昌：南昌大学，2011：37-43.

Reflection on the Effective Operation of Network Teaching Team on the Basis of the Collaboration Mechanism

Li Fei
（Dalian Radio&Television University，Dalian，Liaoning，116011）

As the social behaviors of human talent cultivation with consciousness and purposes，the education are mainly based on four elements of the educators，the educated，the educational methods and the educational contents.The four elements rely on each other and assist each other so that the collaboration mechanism are formed and the real knowledge evolution process are realized.This paper begins with the relationship between knowledge evolution and educational teaching，and discusses the knowledge evolution process and enhancement methods which give priority to network teaching in current era.This paper also focuses on the effective carrier of knowledge evolution-WSSI collaborative electronic whiteboard system，comprehensively analyzes the system teaching design，realization and application process of network teaching team on the basis of the collaboration mechanism，meanwhile，evaluates the application effects.

collaboration mechanism；knowledge evolution；collaborative electronic whiteboard system；network teaching team

G434

A

1671-2862（2017）04-0007-07

2017-06-09

本文系2016年度辽宁省教育科学规划课题“云平台环境下微课程教学设计研究”（课题编号：JG16EB036）的研究成果。

李飞，男，辽宁辽阳人，硕士研究生，大连广播电视大学教授，研究方向：教育理论。