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1、异步网络教学环境设计与实现摘要本篇论文是探讨如何建构一个异步网络教学环境，最能符合官校环境的需求，并且报告制作方法和实施进度。希望建构一个不限时间、不限地区和不限次数的教学环境，培养学生启发性的学习能力。作者们在陆军官校里设计与制作一个异步网络教学环境 1，并邀请多位老师共同开发教学课程。有许多宝贵的经验要和读者分享，最后我们也拟定更进一步的发展方向。关键词：异步网络教学、网页服务器、视讯服务器、同步远距教学。一、 前言随着新世纪的来临，科技和管理技术都在快速的进步演进之中，又因特网的风行，缩短了人与人之间的距离，也改变的社会之中交易的型态，尤其目前电子商务正在快速发展之中，不久将使社会经济环
2、境变迁更快速。近年来政府体会到必须快速培养高级科技人员以应付环境的需求，并提升国家的竞争力，大力开放大专院校的设立。也产生各个学校之间竞争愈来愈激烈，因此只依赖传统的教学方法已渐渐不能符合时代的脚步。教育部也希望各学校能朝多元化教学方向发展，推动更高效率的教学环境，因此也鼓励各个学校设立异步网络教学环境，并制定异步网络教学奖励办法 2 和申请补助办法 2。又在今年（90 年）3 月公布申请条件，只要能开出 5 个课程，便可以申请补助。当然作者们也正在努力之中，希望明年可以达到补助条件。目前有许多大学也致力发展异步网络教学，除了应用在各种课程的辅助教学外。也直接在网络上开课，让各地区人士修读学分
3、班。例如元智大学、中山大学 3 等等。教育部也正式公布承认网络学分，相信不久就会如同空中大学一样，可以授予网络大学学位。也因此各个学校对网络教学环境抱着非常大的兴趣，全力发展网络教学，希望给学校另辟一个教学管道。以中山大学为例，在网络上开一门课所招收到的学生就接近 150 位学生选读学分，全网络大学招收近 600位学生。表示学生市场非常的庞大。而且一门课有 150 位学生如果用传统教学环境，可能很难应付，但采用网络教学，学生愈多教学效果愈好。又目前除了各大学致力发展网络教学外，国内外各事业单位、公司行号也都开始采用网络教学环境来训练员工，效果也非常优异。使用网络教学训练员工，可减少各地区员工长
4、途奔波到指定地方受训，员工可在当地不受时间、地区因素受训。并且网络上的教材可随时更新，以最新的科技、知识，以最快速的时间呈现在员工的面前，让员工随时拥有最新知识，工作效率也能保持最高昂。最重要的还是能减少许多员工出差支出、车旅时间，也减少训练费用的消耗。甚至国内外也成立许多网络教学中心，接受各机关行号委托，开设各种课程训练员工。相信也会成立许多各类网络补习班、网络课业辅导中心等等。因此我们相信网络教学环境的发展是刻不容缓的，必须快速发展下去。其实，网络教学对未来官校的发展扮演非常重要的角色。官校未来的发展方向势必也要往研究所方向发展，我们有非常庞大的学生来源，但都局限于偏远地区，如金门、马祖、
5、澎湖等等，能在台湾本岛但也大多在高山或海边。如果地理环境许可，也受限于时间因素，无法随时随地接受更进一步的学习机会，因此也难达成终身学习的目标。网络教学不限地区、不限时间的教学方法，刚好最能符合我们的环境因素。在官校里开设网络大学，不但可以提供各地区在职军士官进修的环境，也可以提供各类的专业训练课程，达到国军终身学习的目标。也是我们制作网络教学环境的最主要目的，但目前局限于环境的因素，只能做学生课业的辅助教材，但当学校开设网络学大学时，我们就能及时应用上。本篇论文第二章将讨论传统教学的优劣点，再依照这些特质来思考网络教学环境制作的理念，而将其表现在第三章之中。在第四章探讨我们所建置网络教学环境
6、有哪些特质。建置网络教学需要哪些设备需求，我们将其归类在第五章。有关网络教学的课程安排和应用范围，在第六章和第七章有详细说明。最后在第八章和第九章，我们将会报告实施成果和未来发展方向。二、一般传统教学方法首先我们探讨各种教学方法的特质，再依照它们的优异点来发展网络教学环境，才能合乎我们的需要。一般传统教学方法可分为：面授教学、空中教学和函授教学，我们分别来叙述其特质。2-1 面授教学面授教学是目前最为广泛的教学方法，教师和学生面对面的沟通方式。教师在课堂上授课；学生有问题可以直接发问。如果对各种环境因素都能克服的话，当然面授教学是最直接、效率也最高的教学方法。而且也很容易培养学生的素质。但我们
7、也必须探讨它有哪些缺点：(1) 填鸭式的教学法：学生大都是被动式学习，未能养成启发式的学习模式。(2) 群体式的进度评量：对整个班级进度，老师只能采用一般学习进度授课，无法顾虑到学习能力较好或较差同学。(3) 重复讲解浪费时间：对一般授课时学生无法当时了解老师讲解内容，老师必须一而再、再而三的讲解同样的内容。(4) 学生预习困难：一般在授课前学生很难了解老师预定授课的内容，学生大略随便看一下，无法完全事先了解授课内容。(5) 学生选课困难：学生在选课前，大都无法全盘知晓这门课的内容，有时修课到半学期才发现并非自己所喜欢的课程。(6) 学生补课困难：学生可能因为有特殊事情请假没上课，事后要求老师
8、重新讲解困难，也造成学生课业进度赶不上。2-2 空中教学我国实施空中教学已有数十年，也造就了许多人才，对社会国家贡献良多，相对的也累积了不少的经验。空中大学也由一般辅助教学进步到承认学分，目前更进一步可授予学位。我们也来探讨空中教学有哪些缺点：(1) 收视时间限制：一般固定时间里播放，学生学习时间受限制。但目前录放机较普遍，学生大都将其录制起来，在重新、重复播放。(2) 无法实时发问：学生学习上发生困难，很难实时请教老师。一般空中大学都会利用星期假日开设面授时间。(3) 实时评量困难：当老师上课一段时间后，需要了解学生的学习进度，要立即评量学生困难。在空中大学里，老师也都会利用星期假日举行平时
9、考来评量学生学习情形。(4) 课程单调：上课时教材较少变化性，而且在电视上播放，学生很难去查阅教材内容。(5) 收视困难：在电视机前面收视老师上课的确事件辛苦的事。教学节目连续播放又不能暂停，电视辐射线又强，上一节课下来会感到很疲倦。(6) 进度固定：无法依照学生学习能力调整进度。由以上的现象，我们发现在空中教学上修课，学生必须随时接受面授，或到指定地点接受老师评量。对于偏远地区的学生，学习上还是有困难。2-3 函授教学面授教学是最松散的教学方法，很难去控制学生学习的进度和成效，因此教育部到目前为止并未承认其学分，也不授予学位。但它还是有许多值得我们学习参考的地方，而且目前函授教学也大力改进，
10、不再像过去一样只有邮寄函授教材。而是将所有教材放置于网络上让学生浏览研读，随时更新教材，也随时公布各种教学进度和网络上测试学生学习情况。目前有许多国外大学开设各种网络教学课程，并且授予学分及学位。其实它的授课方式也非常接近网络教学。但并没有像我们所欲建构的教学环境完整，一般他们在广告招收学员时，也都声明是网络教学环境，也取名为网络大学。我们还是来探讨它的优异点：(1) 无法直接听/看老师讲解：函授教学必须靠学生研读教材内容来达到教学目的，对于较高深的课程就有困难。(2) 学生和老师之间互动困难：一般学生修满一个课程，并不知晓到底是哪一位老师教导，对于授课老师无法完整建立责任心。(3) 学生管理
11、松散：教师很困难掌握学生学习情况，造成学习效果不理想。由上列的归类我们可大略了解目前采用教学方法，各有其优劣点。其实我们也无法找出十全十美的教学方法，只能够说什么样的教学方法最能符合我们的环境需求。我们就依照这个理念来思考，应该建构何种环境最能适合我们的环境需求，也能符合未来学校的发展。这就是我们建构网络教学的主要理念基础。三、异步网络教学应具有的功能我们希望能整合以上三种的教学方法，如图一所示。建构一个比较适合本校发展网络教学环境，在我们期望的系统里应具有下列功能：(1) 具有播放教师授课影像及声音功能：学生能随时收视老师上课，收听老师讲解。（具有空中教学的功能）(2) 具有浏览课业教材功能
12、：尽可能将授课教材张贴在网站上，使学生在未收视之前便能了解老师授课内容。对学生的预习和复习有很大的帮助。（具有函授教学的功能）(3) 具有在线测试的功能：教师可以不定时在网站测试学生学习情况。（具有面授教学的功能）(4) 具有在线点名的功能：虽然学生可不限时间登录网站收视老师上课，但本系统可登记及统计学生进入系统的时间。（具有面授教学的功能）(5) 具有讨论室的功能：老师可以指定固定时间，让学生在网络讨论室发问课程上的疑问，或组织学生作群组讨论。早期大都采用 BBS 方式和学生之间交谈，但因学生输入字符过慢，而且人多口杂，老师很难控制场面。尔后，我们希望透过同步网络教学设备（学生 56K 调制
13、解调器即可），让学生和老师可以直接用声音发问，而且学生也可以同时收视老师的影像。（具有面授教学的功能）(6) 具有电子邮递发问功能：学生如有任何问题可透过电子邮递随时发问。（网络教学的特殊功能）(7) 问答集浏览功能：一般学生的问题大都是大同小异，如能将各类问题收集在答问集上，学生自行浏览以解决问题。也可当作教学经验的累积。（网络教学的特殊功能）(8) 超级链接查询功能：在课程之中，可以随时超级链接到其它网站查询相关议题。（网络教学的特殊功能）(9) 学生成绩登录查询功能：学生可随时查阅自己成绩情况。（网络教学的特殊功能）(10) 网络上缴交作业：老师可在网络上公布平时作业，学生在网络上作答缴
14、交。（网络教学的特殊功能）(11) 网络上心得报告功能：学生也可以录制影像，在网络上发表心得报告。也可以作为学生的专题报告。（网络教学的特殊功能）四、异步网络教学环境之特质我们依照上一节所叙述之功能制作的网络教学环境，具有下列特点：(1) 不限地区：学生在任何地方（不论国内外）都可以透过因特网收视老师授课。以目前我们所制作的环境，学生只要利用 56K 调制解调器收看老师上课就非常理想，当然能使用 ADSL 宽带网络效果会更好。所以在任何地区收视本网站上教学课程都没有问题。(2) 不限时间：本教学网站是采异步教学，学生任何时间都可以到网站上收视老师上课。(3) 不限次数：学生对于课程之中哪些地方
15、较不了解，可连续收视几次。(4) 养成学生启发式的学习能力：学生必须自动自发的主动学习，也养成学生搜集资料的能力。(5) 学生选课明确：学生在选课之前就可以事先收视老师讲解，充分了解授课内容。(6) 学习进度多元化：学生可以依照自己的学习能力控制学习进度。(7) 授课人数不限：透过网络教学，没有环境大小的限制，可招收更多的学生上课。(8) 开课教师多元化：开课老师不一定是本校教师，也不一定要到校内开课。老师和学生一样，可不限地区、不限时间开课。同一门课也可由多位老师共同开发。(9) 整合各地区网络开课：各个学校都有其特殊专长领域，因此也可以整合其它学校的网络教室，达到跨校选课的功能。(10)
16、提高教学效率：整体上可以提高教学质量，也提升学生学习的兴趣。五、环境需求目前市面上销售网络教学产品有数十种，也有许多是由国外引进，这些产品大都已非常成熟。但我们也将其归类需要哪些设备：5-1 教学网站之环境需求(1) 主机设备：当然需要一部网站服务器，需配备 CGI 数据库连结系统（如 Oracle），和网页发展软件（如 Java）。目前大多采用 Unix 主机系统和 Apache 网站服务器，本网站限于经费目前还是用 Window NT。(2) 网络教学平台：网络教学平台上设有：学生上课的收视网页（虚拟教室）、在线注册、在线点名追踪系统、题库系统、讨论区、答问集、教材开发系统、在线测试系统、
17、成绩登录系统等等。(3) 网络联机：许多网络教学设备厂商也考虑到维护主机计算机的困扰，提供虚拟主机（virtual hosting）让客户使用，目前许多大专院校也都采这种方式。对初期的开发费用也较低，一般厂商也将主机置放于 ISP 机房（ co-location），网络频宽也较大，各地区的学生使用上也较稳定。如果费用许可，而且学生数量很多，当然可以考虑自行购买主机，租用网络专线。但也必须慎重考虑到系统维护的问题。5-2 开课教师环境需求教师可以在任何地方开课，首先制作教材，再录制讲解视讯，需要有下列设备：(1) 计算机设备：至少要 Pentium III 800、128 MByte 以上的计算
18、机较理想。操作系统：Windows 98、Windows NT 或 Windows 2000皆可。(2) 教材制作软件：除了教学网站设备厂商提供一些特殊教材制作工具外，还可以利用 Word或PowerPoint 或其它软件制作。但还是使用 HTML（如 FrontPage、Flash） 制作，执行中速度较快，效果也较好。(3) 影音录制软件：可以录制老师讲解的情形，一般都必须配备有影像和声音压缩软件。虽然目前市面上有许多压缩格式（如 asf, mpg, dat, avi），但还是采用 asf 格式最理想。因为它较容易采用串流（streaming）方式播放，收视速度较快。(4) 影音录制设备：如
19、果只作异步网络教学，一般采用 USB 接口的数字摄影机即可，其采用软件压缩方式。但如果作同步网络教学（在线讨论），就必须使用影像/声音硬件压缩接口，价格比较昂贵。另外也需要一个高质量的麦克风，录制效果会较好。(5) 网络联机：校外教师最好租用 ASDL 宽带网络，速率较快也较稳定。老师的教材和录制视讯都可以透过网络挂上教学网站。其它如在线讨论、在线测试等等也都可以透过网络存取。所以网络教学老师在任何地方都可以开课。(6) 网络能力：其实老师不需要特殊的网络能力，只要会一般的电子邮递（E-mail）、档案传送（ftp）、远程登入（telnet）的操作就可以开课了。5-3 收视学生需求早期网络教学
20、不被看好的主要原因就是收视端的设备问题，但目前个人计算机比较便宜，而且宽带网络也非常普遍，这些问题也都可以克服。收视端学生之需求如下：(1) 计算机设备：只要 Pentium 150、64 MByte 内存以上就可以。当然收视计算机愈好效果也就愈好。操作系统是 Windows 98 / NT /2000 都可以，也必须有浏览器 (IE)。(2) 声卡：因为要听老师讲解所以必须配置声卡。(3) 收视软件：收视软件和老师的录制软件必须相配合，一般我们会放在网站上让学生自由下载安装。(4) 网络联机：依照目前我们所制作的教学网站，学生只要透过 56K 调制解调器就可以收视老师讲解的视讯，但如果能装设
21、 ADSL 或 Cable Modem 效果会更好。而且目前安装宽带网络的费用也较电话拨接便宜。(5) 网络能力：修课学生不需要特殊的网络能力。学生只要会 E-mail、浏览网站、搜寻数据就可以修课。六、网站课程安排在网站上开设各类课程时，必须考虑到修课的学生分散在全国各地（也许也会有国外学生选课），因此在课程时间上必须作特殊的考虑，以符合环境的需求。我们将有关网络教学的课程时间安排重点归类如下：(1) 开课期间：每一门课的开课期间也是采用一般学校教学四个月为主。(2) 教学评量：反而网络教学更重视教学评量，因为学生分散在各地没有老师直接督导。如再没有做好教学评量，学生很容易松散掉。除了在线测
22、试和在线缴交作业外，期中和期末考试一定要慎重举行。学期开始时便需公布考试时间，学生必须亲自到校应考。但如果学生过多，我们可以在各地设立考场（如金门、马祖等地）同时举行考试。为维护学生考试权益，一般学校会另邮寄挂号信通知学生考试。(3) 面授时间：虽然各个课程老师都有指定固定时间和学生作在线讨论（讨论室或同步教学讨论）。平时学生也可以利用电子邮递向老师发问问题。但我们还是需要安排时间让学生和老师面对面的沟通。在学期开始时，教学网站必须公布时间和地点让学生自由参加。七、应用范围虽然异步网络教学在市面上有各种不同的应用领域，但我们还是以下列应用为我们发展网络教学的主要目标：(1) 网络学分班：希望在
23、学校里开设各种学程的网络学分班如电机物理、管理信息、政治外文等等学程。各学程开设相关科目，让各地区的国军军士官有一个完整的学习环境。(2) 专职教育：可以接受各单位委托（如国防部）之专门技术在职教育训练课程。(3) 在校学生课业辅导：网络教学可当作学生课业辅助教材，学生可以在网站上预习、复习老师上课。甚至可以作为学生补课、重修课程使用。(4) 达成终身学习目标：国防部提倡终身学习的目标，但一般国军军士官都驻守较偏远地区。对他们接受学习的权益有很大的损伤，透过网络教学，他们就能轻易地在驻守地方进修学习。(5) 开设网络大学：我们可以结合国内外大学，或军事院校的网络教学环境，成立网络大学。八、实施
24、成果各种理想必须付诸行动，才有实质上的意义。本工作小组经过一年多来努力的规划与建置，到目前为已稍有成果。教学网站也终于开播了，启用一个学期了。目前仅作学生课业辅导，学生反映非常理想。工作小组老师并未接受学校任何协助，也努力开发各种课程，目前开发课程中有：(1) 林秀美老师（电机系）：逻辑电路设计。(2) 江文川老师（信息系）：系统程序。(3) 周裕达老师（信息系）：计算器概论。(4) 苏乐筠老师（信息系）：数据结构。(5) 周韵寰老师（信息系）：数据库系统。(6) 吴顺裕老师（信息系）：计算器结构。(7) 粘添寿老师（信息系）：计算机网络。我们希望每一位老师专精于某一个领域发展课程，当然期望更
25、多的老师参于课程的开发，相信不久我们的教学网站就会非常丰富。但开发课程之中有我们有些心得和读者分享：(1) 教材制作费时：开发一门课程，仅制作教材内容就可能必须发费 46 个月的时间，而且要不断的更新。因此建议老师在上课的时候，将所用到的辅助教材都以计算机输入，经过时间的累积，教材内容就会愈来愈完整，制作网络教材时就比较省时。(2) 影音录制费时：我们在录制教学课程时，其实是非常费时的。以我们的经验，录制一章（45 节，约 100 分钟），可能要发耗一天的时间（因为压缩时间也很长，提高计算机设备可减少压缩时间）。当然可以在课堂上录制，但效果可能会较差。(3) 教材时间控制：每次播放老师讲解时间
26、一次以 1020 分钟为限，太长的时间学生在计算机前收视效果会较差。所以我们在制作教材时，以一小节 20 分钟的课程内容为基础。(4) 紧迫钉人：网络教学是一个虚拟环境，学生分散在各地，老师必须随时紧迫盯住学生，不然学生很容易松散掉。简单的方法，老师必须随时公布网络教学近况、随时 E-mail 给学生、或举办网络活动，如在线讨论、学生录制学习心得报告、或录制专题报告和其它学生分享等等活动。(5) 群体教学：网络教学不像一般面授教学，只有老师个人表演。必须有一组强大的助教群解决各地学生的问题，和举办各种网络活动。这些都不是老师一个人可以轻易达成的。因此网络教学是一种群体教学，完全不同于一般面授教
27、学。九、结论每一个人都知道网络教学是世代教学的一大主流，它虽然不能完全取代面授教学，但也是一种完整的授课方式，可适用于特殊环境需求，尤其对于我们军事院校更为合适。但是真正要去实现网络教学，也并非一件容易的事。从课程教材开发、授课视讯录制、开课授课、学生课程管理等等，都是非常费时费力。更重要的是网络教学是一种群体教学，并非开课老师个人力量就可以达成。所以我们希望由这方面去思考，如何来建构一个群体教学环境，如何分工合作才能将网络教学的实现更完整。参考数据1 教学网站：http:/163.15.2.1/cis/ learn （Intranet）、http:/www.cma.edu.tw/ cis/learn（Internet）。2 教育部专科以上学校开办远距教学课程试办作业要点：http:/www.edu.tw/moecc rs/disl/uc/88049238.html 。3 中山网络大学：http:/cu.nsysu.edu. tw/。
