基于星策略體系的移動教學平臺設計

【摘要】為了使云服務更好的運用于移動教學，提出星策略體系理論。星策略體系由星系設計、星系教學策略及教學活動設計三部分組成。由課堂教學與移動教學的關系及云服務的現狀引出星策略體系理論，研究在教學中如何應用星策略及云服務，基于星策略體系理論的指導設計了移動教學平臺，以期更好地為教學服務。

【關鍵詞】星策略；移動教學；云服務；教學平臺

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009-8097（2013）09-0110-04 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2013.09.022

引言

近年來，移動教學體系逐步完善，云服務具備對硬件性能要求低、豐富、快捷、廉價等特點，兩者在教育中的結合已經成為必然趨勢。分析兩者的特性以及在教育中應用現狀，提出星策略體系理論并設計相應的教學平臺，促使移動教學和云服務在教學活動中更好地發揮作用。

一 移動教學與云服務

移動終端的普及和3G網絡技術的迅猛發展帶動了移動教學研究的發展，移動教學作為課堂教學的一種輔助和延伸，越來越受到人們的重視。移動教學的鮮明特點是靈活且多樣但是適用于移動教學的知識相對碎片化，不能形成完整的知識體系，從現階段來看，移動教學還無法取代課堂教學，而更多是與課堂教學形成一種互補的關系，如何使移動教學的碎片化知識更加系統、連貫，從而與課堂教學更好的配合發揮出良好的教學效果，是非常值得研究的。

教育云服務給移動教學帶來了很多便利，通過云計算提供的任何基于Web的應用或服務都稱為云服務。云服務能夠根據用戶的位置、時間、偏好等信息，將網絡中的各種資源調動起來，提供方便快捷的個性化服務。從教育云服務的功能特點上來看，它能夠整合分散的碎片化資源，從而滿足用戶不同的需求。教育云服務可將教育信息資源轉化為云服務，整合豐富的教育信息資源，利用云服務可更為方便地實施教學活動，進行教學管理與評價等等，云服務為移動教學提供了新的思路，同時也能解決碎片化知識不能形成完整體系的問題。

云端整合的資源信息量巨大，且云的排列是無序的，相反，學生的課程學習卻是有序的，在傳統的課堂教學中，采用的是目錄樹結構來整合資源，目錄樹結構對于課堂教學顯然是必要的，但對于移動教學因為資源的無序和零散，學生容易迷失，目錄樹結構不能滿足要求，需要建立一個完善的策略體系來進行資源的整合和規劃。

為了在移動教學中更好地運用教育云服務，使碎片化學習資源更加規整，更加符合教學需求，提出基于星策略的移動教學。星策略體系指針對移動教學的片段特點和學習過程的有序特點，以課時為基準，把教學設計轉換為對知識云的星系設計，將知識云按星系重構、分類、引用或推送，使其符合移動教學規律（并不是說完全套用星系的結構，這里是借用星系的概念）。學生在星系學習中按自己的需求就近快速獲取知識星系，再根據星系的導航關聯擴展相關知識，使學生在星策略的指導下，更明確、更有針對性、更高效地通過云服務進行學習。

二 星策略體系理論

星策略體系包含三部分：星系設計，星系教學策略以及教學活動設計。星系設計是指將教學過程中涉及的內容按照教學規律重構成為知識星系，使這些星系資源符合移動教學需求。星系教學策略指將云端資源與知識星系聯系起來，建立不同內部結構的星系，幫助學生有針對性的利用云服務進行學習。教學活動設計則是研究如何將設計好的星系，具體地運用于教學活動，跟蹤輔導學生學習行為并形成學習評價，反饋驗證資源的合理性以進一步優化星策略體系。

1 星系設計

在課程教學當中，課程由若干大的篇章組成，每個篇章又由若干小節組成，小節中包含小的知識點，將這些知識點所組成的知識結構稱為知識星系。定義：將不可再分的知識節點稱為知識星，多個具有內部關聯的知識星組成的知識體系稱為知識星系。而知識星系的組成，是根據教學內容，以及知識星之間的深度關聯（即順序關聯）及廣度關聯（知識的發散與擴展）進行重構，將關聯存儲在關聯集合中，形成一系列星系內部聚合度大，星系間耦合性小的教學知識星系。定義：各知識星系所整合的教育服務云，稱為知識星云。顧名思義，知識星為一個個節點，知識星系實為知識的整體架構，而知識星云才是學生接觸到的實質教學內容。進行移動教學時以知識星系為指導，獲取相關的知識星云，這樣學習者可以減少檢索的次數和排除噪聲的時間，更快更方便地獲取符合他們學習需求的服務云。

知識星系的形成過程即對知識進行重構的過程。知識重構將原先嚴格的章節順序知識轉化為星型拓撲結構的星系知識。首先將知識按照原課程順序排列，獲取所有的深度關聯知識節點，再根據每個知識的廣度關聯集合，獲取與該知識廣度關聯的知識節點，形成以該知識為中心的星系。同樣地，被關聯進來的這些知識也具有與其深度和廣度關聯性，經過一系列的嵌套和遞歸的操作，構成以關聯為核心的知識星系，這樣便將課程的所有知識重構成為嵌套的星狀拓撲結構星系。課堂教學中可將課程內容以星系的形式呈現出來，而在移動教學時可以一個或多個知識星的形式呈現出來，更符合移動教學的教學特點。根據知識節點的粒度大小和關聯強弱等特性，可將知識星系中的知識節點分為恒星，行星，衛星，流星四類，知識星系的示意圖如圖1所示。

根據知識星系中的知識節點，獲取其對應的教育云服務，與知識星系對應，知識星云分為恒星云，行星云，衛星云，流星云四類。

恒星云：教學當中的原始知識，可以理解為知識的主干部分，包括基本概念。定義，公式等基礎性知識。知識恒星云的體積往往很大，因為可能包含不可分離的圖片、動畫或者視頻資源，不便于在移動終端上顯示。

行星云：以恒星云為中心，為了證明恒星云中的某個概念所進行的推導、運算，舉的示例，相關的圖片，視頻等多媒體資源，針對該概念設計的課后練習題，以及為了驗證該概念所做的實驗等等。知識行星云主要是起到輔助講解知識恒星云的作用，在課程內容允許的情況下可以代替知識恒星云在移動終端上展示。

衛星云：以行星云為中心，圍繞恒星云和行星云所展開的知識。包括基礎概念引申，在進行某個推導的過程中需引用的結論，示例或練習題的同類變式，或者在驗證實驗的基礎上做的進一步探究等。衛星云體積小適用于移動教學。

流星云：不以其他知識星云為中心，無法將其歸納到具體的某個知識概念中的知識，包括學習的方法，經驗，綜合性較強的例題或者練習題，做實驗時的統一注意事項等。

由此形成的以知識星系為核心架構的知識體系，將教學服務云進行分類形成不同的知識星云，為移動教學活動的實施做好了鋪墊。下面要研究的是采取怎樣的策略來利用這些知識星云。

2 星系教學策略

首先是由知識星系確定課程適用的教學策略，因不同知識星系有各自的內部結構，不是所有的課程都適用于移動教學，所以要進行星系分析。分析知識星系中的知識星云類型及數量，如果知識星系中恒星云占總體比重較大，并且恒星云的粒度超過了移動教學課程的最適合范圍，由于移動終端硬件的限制，篇幅較長、內容過多的課程不適合移動教學，這類課程則宜以課堂教學為主要授課方式，教師可以將相關課后資源上傳到在線學習系統中，供學生課外自學；若知識星系中的恒星云粒度大且比重不大，同時行星云較多，則可采取課堂教學和移動教學結合的策略，在傳統課堂上將課程內容以星系的形式全部展示出來，在移動教學中，因恒星云篇幅過長不利于移動終端顯示，能精簡的恒星云則將其精簡后和知識行星在移動終端上展示，不能精簡的則以行星云代替恒星云進行學習；若知識星系中的恒星云粒度小且占比重也較小，而例題、變式，思考題及拓展訓練等衛星云較多則可以采取課堂教學結合移動教學甚至可以采用雙課堂（普通課堂和移動課堂）的教學策略，因為所有的衛星云都能很好的展示在移動終端上，將其根據知識星系整合起來可進行課堂教學，單獨分開則可進行移動教學。

確定了教學策略后，再以知識星系的整體架構來指導學生運用教學服務云。為了對每個學生進行個性化服務，我們在恒星云，行星云，衛星云和流星云的基礎之上，再針對學生學習的規律特點，為這些服務云加上用戶標簽，為每一個學生推送其所需要的服務云，讓學生能在學習中方便的找到自己所需的教學服務云。用戶標簽包含以下幾個分類方式。

以學生所學課程為服務云的標簽。每門課程都有相應的服務云，而每一個學生學的是不同的課程。添加課程標簽，可以更快的推送與學生所學課程相關的服務云。如此，學生在學習每一門課程時，都可先由課程服務云標簽找到相應的服務云，再利用移動終端和云服務進行學習，而不必全局搜索定位，可以有效屏蔽全局搜索的結果中可能存在的與該課程無關的噪音信息，減輕了學生的負擔。

以媒體屬性為標簽。在課程標簽確定的基礎上，在屬性中添加云系媒體屬性，以確定該服務云屬于哪種媒體。在學生的學習過程中，若知識點是已知的某種媒體，如需要查找某知識的相關視頻，但即使在知識星系確定的情況下，以關鍵字搜索服務云的資源仍然會得到其他媒體類型的資源，確定媒體屬性后問題得以解決。

以課程的重難點及易錯點為標簽。在星系標識確定的基礎上，再在云系屬性中添加知識星系的重點、難點及易錯點集合屬性。學生在復習課程時，系統將重難點知識星云及易錯點知識星云推送到學生的移動終端上，學生在學習過程中更加有的放失。

以學習者的狀態為標簽。每一個學生都有一套學習數據云，記錄著學生所有的網絡學習行為數據與系統通過計算推導得出的階段學習狀態數據。將學生的學習數據云與知識星系的服務云建立起映射關系，在映射關系中將已有的云系屬性添加進去。學生在利用教學服務云學習的過程中，系統能通過學生當前學習進度或狀態，為學生提供智能導航，剔除學生還未學習到的內容，并且標記出學生以往常出錯的知識點，再根據知識星系的內部關聯推送需要鞏固的知識。

3 教學活動設計

根據上文提出的知識星系、知識星云以及用戶標簽，對教學活動進行設計，總體來說，教學活動以課堂教學和移動教學相結合的方式為主，由課堂和課后兩大塊組成，分別從教師和學生兩方面進行設計，其示意圖如圖2所示。

在課堂上，教師通過星策略選擇教學策略，組織課堂教學內容，并和學生進行教學互動。教師課前通過調取服務云組織形成符合教學目的的講解內容，在課堂上利用電子白板，投影機等工具輔助教學講解，在講解的同時，可以將利用到的教育服務云通過教室的局域網推送到學生的終端上，借助知識星系和教育云服務，學生一邊通過教師的講解學習相關知識，一邊根據接收到教師推送的服務云快速完成隨堂筆記整理，此外教師和學生在課堂上可在Wi-fi環境下，教師通過教室主機和學生的移動終端進行數據交互，并且將這些交互的數據存儲到云端，以便知識鞏固和復習。

在課后，教師可以將一些課外補充知識以知識星的形式放到云端，為學生制定移動任務，布置課后作業，這些知識都具有碎片化的特性，但是都結合了師生的課堂教學進度，使得碎片化資源完全融入到了學生的學習體系當中去，達到知識碎但是結構不亂的效果，學生可以獲取教師提供的補充知識，并完成移動學習任務，移動教學平臺會自動從云端獲取每個學生的用戶標簽并推送相關的教育服務云到學生的終端上，讓學生在課后體驗到更加個性化的移動學習。

三 移動教學平臺設計

基于星策略體系理論指導，詳細設計了移動教學平臺。其原理示意圖如圖3所示，平臺設計分五個層，分別為教育服務云層，知識星系層，課程展現層，通用數據接口層和用戶應用層。

平臺設計以知識星系層為核心，其它層的設計都是在知識星系層的基礎之上進行。知識星系層的設計主要體現在對知識節點數據的分析和整理上，根據原有的課程知識數據庫進行數據整理，通過建立知識星系結構的相關數據表以及建立數據視圖的方式，不破壞數據原有的結構，加入新的標記字段，形成知識星系的整體結構，確定知識節點處于知識星系中的位置。

在教學服務云層，在知識星系層數據的基礎上，采用數據采集及網絡爬蟲等技術，如同文獻檢索中依據類別以及關鍵字對目標文獻進行檢索一樣，以知識星系層知識節點的標記字段為采集依據，進行類別和關鍵字匹配，在教育網各個學術站點中采集與知識節點相關的數據，將服務云的相關鏈接存儲在本地服務器，在教學過程中，用戶便能夠快速地在服務云中找到目標數據。此外，為了實現移動教學的個性化需求，教學平臺還為用戶添加了云端用戶標簽，這些標簽分為課程、媒體、重難點和學習狀態四種，根據學習者的學習進度，各個階段產生相應學習數據，再依據這些數據對學習者進行個性化的服務，如數據推送，智能提醒等。

課程展現層，在課堂教學中，課程數據以知識星系的形式在課堂上呈現，依據知識星系層中形成的知識結構，在本地服務器相關服務云的鏈接中提取云端資源，形成完整結構的課程，教師可以適當選擇若干個課時來完成某一個恒星或行星的知識教學。在移動教學中，課程數據以細小的，單個的知識節點形式存在，學生可以每次完成學習一個衛星知識為目標進行移動學習，在學習過程中獲取知識對應的教育服務云，展現在移動終端，適應了移動教學的片段，精簡，非正式的特點，并且利用云服務使每一個知識點的學習更加有針對性，同時降低了移動終端處理數據性能上的要求。

在通用數據接口層，一方面通過訪問其他學術站點的數據接口提取所需數據，另一方面，把所有的知識結構數據及采集到的服務云鏈接數據通過Web Service技術對外提供調用接口，并且支持多種格式的數據，包括超文本、XML、Json等格式供用戶應用層的終端應用程序調用，保證課程數據在不同終端上的一致性，并為其他系統的二次開發提供便利。

在用戶應用層，分別設計不同終端的應用程序版本，在PC客戶端上采用B/S的形式訪問系統，在移動終端上根據用戶的設備系統差異，開發了IOS、Android、Windows Phone等幾個主流智能操作系統的終端程序，使教學平臺的訪問形式不受操作系統的限制。

總之，教學平臺設計以知識星系為核心，依據知識星系為策略將服務云層和課件展示層緊密聯系起來，學生訪問課程內容時，云服務已經融入其中，不需要通過教學服務云資源庫進行統一檢索，大大提高了學習效率。

四 總結

移動教學與云服務有廣闊的前景，必然在教育產業上有所作為，也將是教育研究領域的新熱點。本文結合了課堂教學，移動教學以及云服務的特性，提出了星策略體系，設計了星策略移動教學平臺，與云服務相融合，既能協助課堂教學，又有移動教學的自主內容，充分發揮了正式與非正式學習各自的特長，兼顧了正式學習的系統性和非正式學習的靈活性，達到降低學習者的學習負擔、提高教學效率和質量的目的。目前星策略理論還不夠完善，在以后的研究工作中，需要研究者和專家共同努力，改進和完善星策略理論，將星策略理論應用到實際教學中，為移動教學服務，提高移動救學效率。