基于智慧校園的高職高專智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)研究

摘要：本文針對智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進行研究，給出了智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的體系結(jié)構(gòu)，使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為師生提供個性化教學(xué)服務(wù)，利用移動互聯(lián)技術(shù)為師生提供靈活、方便的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式。智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)研究對建設(shè)高校智慧校園有一定參考意義。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺;個性化教學(xué);移動互聯(lián)技術(shù);智慧校園

中圖分類號：G434 ?文獻標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2019）13/14-0174-04

● 引言

隨著人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在教育領(lǐng)域的深入應(yīng)用，各院校以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐積極進行學(xué)校信息化建設(shè)，高校信息化正從“數(shù)字校園”快速邁入“智慧校園”建設(shè)階段。智慧校園是指一種以面向師生個性化服務(wù)為理念，能全面感知物理環(huán)境，識別學(xué)生個體特征和學(xué)習(xí)情境，提供無縫互通的網(wǎng)絡(luò)通信，有效支持教學(xué)過程分析、評價和智能決策的開放教育教學(xué)環(huán)境和便利舒適的生活環(huán)境。黃榮懷教授提出智慧校園應(yīng)具有以下5個特征：①環(huán)境全面感知;②網(wǎng)絡(luò)無縫互通;③海量數(shù)據(jù)支撐;④開放學(xué)習(xí)環(huán)境;⑤師生個性服務(wù)。[1]從智慧校園具有的特征可以看出，智慧教育是智慧校園的重點。本文結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)討論基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計，該平臺承擔(dān)智慧校園培養(yǎng)創(chuàng)新人才的任務(wù)，為改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果提供優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)環(huán)境。

● 基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的內(nèi)涵

智慧校園是教育信息化領(lǐng)域的一個研究方向，智慧校園是高校信息化的高級形態(tài)，是對數(shù)字校園的進一步擴展與提升。[2]智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)是智慧校園教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)中的一個重要的平臺，筆者綜合文章[3，4]對智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的研究成果，認(rèn)為基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是以先進的教育理念和面向師生個性化服務(wù)理念為指導(dǎo)，將人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動互聯(lián)技術(shù)、智能感應(yīng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)與教學(xué)資源深度融合的平臺。它提供教師在線備課、網(wǎng)上授課、遠程輔導(dǎo)、協(xié)同教學(xué)研究等功能，支持學(xué)生開展在線自主和協(xié)作學(xué)習(xí)以及基于移動互聯(lián)網(wǎng)的移動學(xué)習(xí)，對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所形成的數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，獲取學(xué)生的個性化特征，靈活推送個性化的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)策略，引導(dǎo)和幫助學(xué)生進行有效學(xué)習(xí)。

● 基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺技術(shù)支持

1.移動互聯(lián)技術(shù)

移動互聯(lián)技術(shù)從本質(zhì)上來說主要包括自組織網(wǎng)、4G、Wi-Fi等接入技術(shù)，移動互聯(lián)技術(shù)和智能移動設(shè)備的快速發(fā)展為移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展注入巨大的能量，移動互聯(lián)網(wǎng)也正逐漸滲透到教育領(lǐng)域。[5][6]移動教學(xué)平臺的出現(xiàn)為教育領(lǐng)域注入了新的活力，移動學(xué)習(xí)引發(fā)了越來越廣泛的關(guān)注。移動教學(xué)平臺學(xué)習(xí)具有高度的時間和空間自由性，學(xué)生能在智能移動終端上開展各種形式的自主學(xué)習(xí)，體驗一種全新的學(xué)習(xí)感受。

2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是指利用各種信息傳感設(shè)備，如射頻識裝置、紅外傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，其目的就是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接在一起，方便識別和管理。[7]智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得教學(xué)更具人性化和智能化，推動數(shù)字化校園向著智慧校園發(fā)展。

3.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

個性化教學(xué)是現(xiàn)代教育教學(xué)改革的一個熱點問題，也是當(dāng)前教育教學(xué)改革的一個難題。個性化教學(xué)的競爭優(yōu)勢來源于為每一位學(xué)生提供的個性化教學(xué)服務(wù)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為個性化的教學(xué)服務(wù)提供了強有力的支持。

（1）聚類分析

聚類就是把整個數(shù)據(jù)分成不同的組，并使組與組之間的差距盡可能的大，組內(nèi)數(shù)據(jù)的差異盡可能的小。[8]通過聚類方法對學(xué)生群體進行分類，以分析對學(xué)習(xí)成績影響的各種因素評價學(xué)生學(xué)習(xí)效能，從而可以預(yù)測和分析學(xué)生學(xué)習(xí)效能和學(xué)習(xí)策略的反應(yīng)，幫助找到相似學(xué)生群體（如相近或相同專業(yè)、學(xué)習(xí)興趣、知識掌握程度、學(xué)習(xí)風(fēng)格），促進相似學(xué)生群體相互交流和學(xué)習(xí)。同樣，也對教師群體采用聚類方法進行分類，幫助找到相似教師群體（如相近或相同專業(yè)、同類的教學(xué)對象、相近的科研方向），促進相似教師群體相互交流和探討教學(xué)模式改革、教學(xué)方法的改進。

（2）關(guān)聯(lián)規(guī)則

關(guān)聯(lián)規(guī)則是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的一個重要分析模式，關(guān)聯(lián)規(guī)則是描述數(shù)據(jù)集合中數(shù)據(jù)項之間存在潛在關(guān)系的規(guī)則。[9]對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成的學(xué)習(xí)主題、在線考試成績、習(xí)題解答情況等學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘?qū)W生知識點掌握的程度以及知識點間的相關(guān)性，進而得到關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)效果和認(rèn)知能力的綜合評價。分析后即可獲取學(xué)生的個性化特征，為學(xué)生的學(xué)習(xí)推薦個性化學(xué)習(xí)策略，以改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

4.數(shù)據(jù)庫技術(shù)

（1）教學(xué)資源組織

教學(xué)資源是智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的重要組成部分，教學(xué)資源具有復(fù)雜性和多樣性，為便于管理和利用教學(xué)資源，教學(xué)資源按照學(xué)科編碼中三級學(xué)科目錄層次進行組織。[10]考慮到智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺面向的是高職高專類學(xué)生，根據(jù)高職高專院校教育教學(xué)的特點，教學(xué)資源按三級學(xué)科編碼和學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程（課程）分類管理。兩種不同的組織方式，其區(qū)別從素材編號反映出來，下面是兩種編號的形式及含義：

按三級學(xué)科編碼，素材編碼形式：一級學(xué)科編碼、二級學(xué)科編碼、三級學(xué)科編碼、課程類、知識點編碼、順序編碼。

按學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程編碼，素材編碼形式：一級學(xué)科編碼、二級學(xué)科編碼、三級學(xué)科編碼、課程類、學(xué)習(xí)領(lǐng)域、知識點編碼、順序編碼。

（2）學(xué)生信息組織

對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進行分析是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)。從學(xué)生信息庫中提取信息，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以獲得學(xué)生對所學(xué)知識點的掌握程度及知識點間的相互聯(lián)系，形成改善學(xué)習(xí)效果的個性化學(xué)習(xí)策略。要提供優(yōu)質(zhì)的個性化教學(xué)服務(wù)，學(xué)生信息的組織是必不可少的環(huán)節(jié)。根據(jù)需要將學(xué)生信息分為學(xué)生的持續(xù)性信息和學(xué)生的動態(tài)信息。學(xué)生個體的持續(xù)性信息是指相對穩(wěn)定的、影響學(xué)習(xí)效果的個體特征。學(xué)生的持續(xù)性信息編碼形式是：學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)風(fēng)格、認(rèn)知特點……學(xué)生的動態(tài)信息是指能隨學(xué)習(xí)環(huán)境、時間而變化并與學(xué)習(xí)活動有關(guān)的個體狀態(tài)。學(xué)生個體的動態(tài)信息編碼形式是：領(lǐng)域知識水平、學(xué)習(xí)主題、情感狀態(tài)……

● 基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計

筆者提出的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是結(jié)合國家遠程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——《現(xiàn)代遠程教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范》與移動互聯(lián)技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建的一個平臺，該平臺能根據(jù)不同學(xué)生的特點及其任務(wù)的完成情況，推薦不同的個性化教學(xué)策略，能為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供支持和個性化服務(wù)，能夠在智能移動終端和PC終端上更加便利地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，更加方便教師和學(xué)生相互交流和溝通。智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺智能終端平臺、PC終端平臺和服務(wù)器組成如圖1所示。

1.智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計原則

（1）教學(xué)資源組織

參照教育部教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布的《教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范》的要求，同時考慮高職高專院校教育教學(xué)的特點，結(jié)合專業(yè)建設(shè)內(nèi)容和特色進行構(gòu)建和組織教學(xué)資源。

（2）靈活的學(xué)習(xí)模式

隨著移動智能終端產(chǎn)品和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，移動智能終端的應(yīng)用向教育領(lǐng)域拓展，利用移動智能終端，教學(xué)和學(xué)習(xí)可以做到隨時隨地?zé)o拘無束，并且很好解決教師和學(xué)生之間的互動溝通。智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供智能移動終端和PC終端學(xué)習(xí)環(huán)境，教師和學(xué)生的互動變得更加頻繁，教師對學(xué)生的影響更加深刻，學(xué)習(xí)效果將會有更好的提升。

（3）良好的交互環(huán)境

智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺具有良好的交流環(huán)境，能將教師和學(xué)生按共同的興趣、個性特征、教學(xué)任務(wù)和教育教學(xué)中關(guān)注的問題劃分教學(xué)社群和學(xué)習(xí)社群。學(xué)習(xí)社群中的成員關(guān)注的問題有相似之處，社群提供了一個交流學(xué)習(xí)的環(huán)境，學(xué)生可以相互交流學(xué)習(xí);教學(xué)社群中教師可以就關(guān)心的教學(xué)改革、教育方法的應(yīng)用、教學(xué)技巧、科研的合作等問題進行探討，提升自己的業(yè)務(wù)水平和科研能力。

（4）適應(yīng)學(xué)生個性特征的學(xué)習(xí)支持和服務(wù)

借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對學(xué)生訪問日志、學(xué)生學(xué)習(xí)記錄、學(xué)習(xí)成績等數(shù)據(jù)進行分析，獲取知識點間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，從而發(fā)現(xiàn)知識點的相關(guān)性，為學(xué)生推薦個性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)策略，以滿足學(xué)生個性化教學(xué)需求。

2.高職高專智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺結(jié)構(gòu)

（1）功能

智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是一個集教學(xué)設(shè)計、備課、課程學(xué)習(xí)、教學(xué)資源的組織、檢索和管理、網(wǎng)上輔導(dǎo)及討論、在線考試、教學(xué)評價、學(xué)生信息收集為一體的系統(tǒng)平臺。該平臺可以通過智能移動終端和PC終端為教師提供教學(xué)過程組織及實施的環(huán)境，為學(xué)生提供不受時間限制、不受地點限制的移動學(xué)習(xí)環(huán)境。平臺利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)信息進行分析和評價，為學(xué)生及時提供個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容、個性化學(xué)習(xí)策略，改善學(xué)習(xí)效果。

（2）總體結(jié)構(gòu)

智慧校園對智慧教育具有的作用和功能是這樣描述的：為師生建立智能開放的教育教學(xué)環(huán)境，改變師生與學(xué)校資源、環(huán)境的交互方式，開展以人為本的個性化創(chuàng)新服務(wù)，實現(xiàn)學(xué)校智慧運行，支撐學(xué)校開展智慧教育。[11]考慮到智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺應(yīng)該實現(xiàn)智慧教育的部分或全部功能，筆者提出智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的模型，其體系結(jié)構(gòu)圖如上頁圖2所示。

（3）個性化學(xué)習(xí)策略推薦模塊

個性化學(xué)習(xí)策略推薦模塊是整個智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的核心模塊之一，平臺提供個性化服務(wù)的效果主要取決于個性化學(xué)習(xí)策略推薦模塊的功能。[12]在學(xué)習(xí)過程中平臺將收集學(xué)生的訪問信息、學(xué)習(xí)效果信息等，學(xué)生進入平臺開始學(xué)習(xí)，個性化學(xué)習(xí)策略推薦模塊對學(xué)生學(xué)習(xí)信息進行數(shù)據(jù)挖掘，生成對學(xué)生學(xué)習(xí)效果和認(rèn)知能力的評價，給出學(xué)生尚未掌握知識點的信息及知識點之間的關(guān)聯(lián)，由模塊推理出學(xué)習(xí)策略供學(xué)生參考。具體模塊結(jié)構(gòu)如上頁圖3所示。

● 結(jié)束語

智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺能夠給學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供重要學(xué)習(xí)環(huán)境，在這個環(huán)境中學(xué)生可以不受時間和空間的束縛，隨時隨地進行課程學(xué)習(xí)。它可以對課堂教學(xué)內(nèi)容進行有效延伸和擴展，提高學(xué)生的知識的深度和廣度;可以接受智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供的優(yōu)質(zhì)的個性化教學(xué)服務(wù)，提高學(xué)習(xí)的效果。本文提出的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺模式和功能還有許多不足和有待完善的地方，所做的工作只是為智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的研究提供新的思路和研究方向，為智慧校園的研究打下一個基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]黃榮懷.智慧校園：數(shù)字校園發(fā)展的必然趨勢[J].開放教育研究，2012（08）：12-17.

[2][11]蔣東興.高校智慧校園技術(shù)參考模型設(shè)計[J].中國電化教育，2016（09）：108-114.

[3]散曉燕.基于智慧教學(xué)的高職院校網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間設(shè)計與實踐[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2018（02）：66-70.

[4]石玲.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高職智慧網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建設(shè)研究[J].漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2017（03）：75-79.

[5]羅金玲.移動智慧校園服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電腦與電信，2018（03）：21-23.

[6]唐偉.基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大學(xué)生實踐教學(xué)平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].軟件工程，2018（05）：31-33.

[7]寧煥生，徐群玉.全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及中國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)若干思考[J].電子學(xué)報，2010（11）：2590-2599.

[8]梁志榮.數(shù)據(jù)挖掘中聚類分析的技術(shù)方法[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2007（06）：37-39.

[9][10][12]黃力明.個性化計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫教學(xué)系統(tǒng)支持平臺的設(shè)計與開發(fā)[J].鎮(zhèn)江高專學(xué)報，2015（01）：48-51.

作者簡介：黃力明（1956—），男，江蘇省溧陽市人，教授，主要研究方向為智能優(yōu)化算法、聚類分析、數(shù)字圖像處理。

基金項目：鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校2017教學(xué)改革研究項目“鎮(zhèn)江高專智慧化校園教學(xué)平臺構(gòu)建”（項目編號：2017yb019）。