面向“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境的智慧教學(xué)平臺的開發(fā)與應(yīng)用

余建國 歐陽丁杰 馮梅琳

摘 要：針對各類教學(xué)平臺技術(shù)及架構(gòu)相對獨(dú)立、對各類網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備一致兼容性不足、側(cè)重理論教學(xué)而較少考慮實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀分析，文章指出了在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下智慧學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建的迫切性和重要意義?；谥腔劢虒W(xué)平臺目標(biāo)和模塊化設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)建了平臺的核心功能;基于智慧教學(xué)平臺的自適應(yīng)多終端、跨平臺運(yùn)行及容易維護(hù)等技術(shù)需求，文章采用J2EE框架（Struts+Hibernate+Spring）和B/S架構(gòu)進(jìn)行了智慧教學(xué)平臺的開發(fā)和測試;通過平臺應(yīng)用和推廣該平臺有效地提高了課程教學(xué)的信息化和智能化水平。

關(guān)鍵詞：智慧教學(xué)平臺;B/S結(jié)構(gòu);J2EE平臺

0 引言

隨著2008年11月IBM公司“智慧地球”（Smart Planet）概念的提出，近些年來智慧交通、智慧城市、智慧校園、智慧教育、智慧教室等概念和技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。同時，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”在2015年的全國兩會上被納入國家戰(zhàn)略，可以預(yù)見高等教育領(lǐng)域在“互聯(lián)網(wǎng)+”特征方面會發(fā)展得更快，教育信息化融合實(shí)踐會不斷加強(qiáng)，以MOOC課程為代表的開放教育持續(xù)發(fā)展。近幾年，國內(nèi)學(xué)者對智慧教學(xué)平臺的研究不斷深入且取得了一定的成果：溫劍鋒[1]基于云技術(shù)設(shè)計(jì)了一種智能在線教學(xué)平臺架構(gòu);李冀東[2]等人基于云平臺和SSH框架研究了在線教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù);王倩[3]和王山軍[4]等人基于WEB應(yīng)用環(huán)境提出了一種在線教學(xué)平臺的技術(shù)架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法;韓琛曄[4]和閔星[5]等人面向互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境研究了相應(yīng)的教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù);余泰[7]、龍虎[8]和劉亞翃[9]等人基于大數(shù)據(jù)環(huán)境研究了慧教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù);馮欣[10]和丁靜[11]等人研究了智慧教學(xué)資源平臺的開發(fā)及應(yīng)用技術(shù);柯小玲[12]面向互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境研究了智慧教學(xué)的過程實(shí)現(xiàn)方法;張煒強(qiáng)[13]等基于超星一平三端系統(tǒng)研究了智慧教學(xué)實(shí)現(xiàn)方法。目前以中國大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線、智慧樹、學(xué)銀在線等為主流的智慧教學(xué)系統(tǒng)在各大高校得到了廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了高校教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變和教學(xué)質(zhì)量的提升。美中不足的是各大平臺技術(shù)及架構(gòu)相對獨(dú)立、對各種網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的一致兼容性不足，同時各大平臺上絕大多數(shù)還是以理論教學(xué)環(huán)節(jié)為主開展線上教學(xué)，對實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、學(xué)科競賽、課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)統(tǒng)一集成考慮得較少。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”和課程教學(xué)的深度融合已經(jīng)大勢所趨，課程教學(xué)模式也在不斷發(fā)生變化，逐漸從單純的知識傳授向素質(zhì)培養(yǎng)方面轉(zhuǎn)變，從教師的宣講向教與學(xué)的互動方面轉(zhuǎn)變。如何運(yùn)用新技術(shù)的優(yōu)勢助力課程教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，構(gòu)建課程智慧學(xué)習(xí)環(huán)境以適應(yīng)信息時代的教學(xué)需求變得迫在眉睫。

1 智慧教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)

1.1 智慧教學(xué)平臺目標(biāo)設(shè)計(jì)

智慧教學(xué)平臺的主要目標(biāo)是面向“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境針對高校課程資源管理、理論教學(xué)、案例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、作業(yè)管理、考試管理、輔導(dǎo)答疑、學(xué)科競賽、課程設(shè)計(jì)、學(xué)業(yè)預(yù)警等全過程環(huán)節(jié)進(jìn)行集成管理，運(yùn)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)提高課程教學(xué)的信息化和智能化水平。平臺應(yīng)具備功能完善、界面優(yōu)化、使用方便、高效快捷、智能開放、自適應(yīng)多網(wǎng)絡(luò)終端等特點(diǎn)。

1.2 智慧教學(xué)平臺功能設(shè)計(jì)

基于智慧教學(xué)平臺目標(biāo)和平臺模塊化設(shè)計(jì)思想，智慧教學(xué)平臺的核心功能模塊設(shè)計(jì)如下。

（1）基礎(chǔ)信息：主要包含學(xué)校、部門、班級、教師、學(xué)生、課程等信息管理功能。（2）資源管理：主要包含資源發(fā)布、資源審核、資源搜索、資源下載、資源評價(jià)等功能。（3）理論教學(xué)：主要包含課程發(fā)布、章節(jié)設(shè)置、資源推送、學(xué)習(xí)通知、線上學(xué)習(xí)等功能。（4）案例教學(xué)：主要包含案例發(fā)布、案例通知、案例討論和案例分享等功能。（5）實(shí)驗(yàn)教學(xué)：主要包含實(shí)驗(yàn)發(fā)布、實(shí)驗(yàn)通知、實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理和實(shí)驗(yàn)成績等功能。（6）實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)：主要包含實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)通知、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)報(bào)告、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)分享、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)成績等功能。（7）作業(yè)管理：主要包含作業(yè)庫、作業(yè)通知、作業(yè)提交、作業(yè)批閱、作業(yè)成績等功能。（8）考試管理：主要包含考試通知、題庫資源、隨機(jī)組卷、在線考試、試卷批閱、成績查詢等功能。（9）輔導(dǎo)答疑：主要包含問題發(fā)布、智能應(yīng)答、交互討論、問題查詢等功能。（10）學(xué)科競賽：主要包含競賽發(fā)布、競賽報(bào)名、競賽指導(dǎo)、競賽分享等功能。（11）課程設(shè)計(jì)：主要包含題目發(fā)布、學(xué)生選題、指導(dǎo)交流、設(shè)計(jì)報(bào)告、設(shè)計(jì)成績等功能。（12）學(xué)業(yè)預(yù)警：主要包含預(yù)警項(xiàng)目、預(yù)警指標(biāo)、學(xué)業(yè)記錄、預(yù)警發(fā)布等功能。（13）系統(tǒng)設(shè)置：主要包含賬號管理、角色設(shè)置、權(quán)限設(shè)置、系統(tǒng)日志、數(shù)據(jù)備份等功能。

2 智慧教學(xué)平臺開發(fā)

2.1 平臺技術(shù)框架分析

智慧教學(xué)平臺技術(shù)框架的選擇主要考慮多網(wǎng)絡(luò)終端的實(shí)際環(huán)境、運(yùn)行平臺、開發(fā)和維護(hù)成本等幾個關(guān)鍵方面。

（1）自適應(yīng)多終端用戶需求：針對用戶各種手機(jī)、平板、PC等終端不同的尺寸大小，一套平臺代碼能有效自適應(yīng)各種用戶終端。

（2）跨平臺運(yùn)行需求：各類終端用戶的運(yùn)行環(huán)境可能是Windows，android，ios，Linux，Unix等不同平臺，基于降低開發(fā)成本的需要，一套代碼盡量兼容多個平臺。

（3）系統(tǒng)維護(hù)操作簡便：對于教師、學(xué)生及教學(xué)管理人員各類用戶，平臺應(yīng)盡量具備安裝維護(hù)簡單、運(yùn)行成本低、平臺可靠性高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。

本文采用B/S架構(gòu)和J2EE框架技術(shù)（Struts+ Spring+Hibernate，SSH）來進(jìn)行智慧教學(xué)平臺的開發(fā)，平臺結(jié)構(gòu)分為客戶層、業(yè)務(wù)層、訪問層和資源層4個層次，如圖1所示。J2EE框架和B/S架構(gòu)將信息顯示、業(yè)務(wù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)庫操作完全分離，能有效滿足用戶的跨平臺和自適應(yīng)需求，系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)成本相對較低。

2.2 平臺功能開發(fā)

采用Tomcat10作為Web服務(wù)器，SQLServer2019作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，Myeclipse8.0作為集成開發(fā)工具進(jìn)行了智慧教學(xué)平臺的開發(fā)及測試研究。鑒于智慧教學(xué)平臺功能模塊較多，下面以平臺主界面和案例教學(xué)模塊為例進(jìn)行介紹。

2.2.1 平臺主界面

平臺主界面將常用核心功能進(jìn)行了集成顯示和鏈接，方便用戶使用，智慧教學(xué)平臺主界面截圖如圖2所示。

2.2.2 案例教學(xué)模塊

案例教學(xué)模塊主要包括案例發(fā)布、案例通知、案例討論和案例分享等功能集成和鏈接，其功能如圖3所示。

3 結(jié)語

智慧教學(xué)平臺開發(fā)完成后，經(jīng)過本校多門課程的實(shí)際使用和推廣，明顯地提高了課程教學(xué)的信息化和智能化水平，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）平臺課程理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、學(xué)科競賽、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、項(xiàng)目研發(fā)等教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施全覆蓋無縫集成，使課程教學(xué)呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性、交互性、體驗(yàn)性、共享性、開放性、協(xié)作性和自主性特點(diǎn)，促進(jìn)了以協(xié)同合作為核心特征的“互聯(lián)網(wǎng)+”育人文化的形成和發(fā)展。

（2）以智慧教學(xué)平臺為依托，構(gòu)建了“線上+線下”融合式教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)和課程教學(xué)的深度無縫融合，實(shí)現(xiàn)了“以教師為中心”的“傳道、受業(yè)、解惑”轉(zhuǎn)向“以學(xué)生為中心”的“悟道、求業(yè)、生惑”的新境界，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和主動實(shí)踐。

（3）根據(jù)智慧教學(xué)平臺上每位學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄信息，基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析其學(xué)習(xí)興趣偏好，為其提供學(xué)習(xí)優(yōu)化策略和精準(zhǔn)資源服務(wù)，提高其學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。

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（編輯 王永超）