基于Web智能教育平台关键交互技术研究及应用

论文摘要

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。

论文目录

• 第一章 引言
• 1 研究远程教育的必要性
• 2 远程教育与交互技术
• 2.1 远程教育
• 2.2 交互及交互技术
• 3 远程教育中交互技术的现状
• 3.1 远程教育交互技术现状
• 3.2 智能教育平台
• 4 研究目的及主要工作
• 4.1 研究目的和思路
• 4.2 研究内容和结果
• 4.3 本文的组织结构
• 第二章 Web页面标注和信息重组技术
• 1 Web 页面标注及研究现状
• 2 Web 页面标注模型
• 2.1 体系结构
• 2.2 标注流程
• 2.3 标注类型及表示
• 3 Web 页面标注模型的实现
• 3.1 标注的嵌入及实例
• 3.2 eLearner 控件
• 3.3 标注的定位
• 3.4 标注的共享与重组
• 4 小结
• 第三章 基于SVG的动态几何智能作图
• 1 引言
• 1.1 SVG 及背景
• 1.2 动态几何Web 智能作图研究现状
• 1.3 采用SVG 技术的优势
• 2 平面几何图形形式化
• 2.1 基本几何图形元素和几何关系
• 2.2 平面几何基本元素的形式化
• 2.3 平面几何关系的形式化
• 3 智能作图的主要策略及算法
• 3.1 智能引导策略
• 3.2 动态作图策略
• 3.3 主要算法
• 4 文件访问
• 4.1 SVG 文档结构
• 4.2 动态几何文件的结构
• 4.3 动态几何文件的访问方法
• 5 小结
• 第四章 基于SVG的动态几何协同作图研究——动态几何智能白板
• 1 CSCW、CSCL 及电子白板现状
• 1.1 CSCW 和CSCL 介绍
• 1.2 电子白板的现状
• 1.3 动态几何智能电子白板
• 2 通信支持
• 2.1 服务器与浏览器通信技术
• 2.2 SVG 的通信支持
• 3 协同控制
• 3.1 角色控制管理
• 3.2 协同信息管理
• 3.3 协同过程的管理
• 4 小结
• 第五章 基于动态Web的数学符号和公式研究及应用
• 1 引言
• 1.1 Web 数学公式研究现状
• 1.2 MathML 现状
• 2 从LaTex 到MathML
• 2.1 LaTeX 数学文档结构
• 2.2 MathML 数学文档结构
• 2.3 从LaTeX 到MathML
• 2.4 主要算法及实现
• 3 小结
• 第六章 回顾与展望
• 1 回顾
• 2 未来工作及展望
• 附录
• 智能即时消息系统介绍
• 附录1 SVG标准中关于线、圆和文本的定义
• 附录2 基本几何关系的关系函数
• 附录3 其他几何关系函数
• 附录4 SVG图形文件的远程访问算法
• 附录5 动态协同作图相关算法
• 附录6 LaTeX到MathML相关算法
• 攻读博士学位期间的研究成果
• 致谢
• 参考文献