基于“人、物、環境”三維模型的教學資源管理平臺設計與應用

劉曉天，顧大明，姚月琴，鄒衛國

(鹽城工業職業技術學院 機電工程學院，江蘇 鹽城　224005)

基于“人、物、環境”三維模型的教學資源管理平臺設計與應用

劉曉天，顧大明，姚月琴，鄒衛國

(鹽城工業職業技術學院 機電工程學院，江蘇 鹽城224005)

立體化新型學習體系以現代信息技術為基礎，數字化軟件為手段，網絡平臺為學習和管理環境，自主式、開放式、交互式學習為主體，面向復雜層次實施對象，覆蓋教學全過程、各環節。基于鹽城工業職業技術學院教學狀態數據，剖析數字化資源開發與利用的影響因素，以“整合-共享-以人為本”為原則，構建了基于“人-物-環境”的三維立體式空間模型，設計開發了契合狀態數據的教師資源管理平臺，并對平臺進行了測試與應用研究。得出結論：平臺設計合理、功能齊全，可針對性改善我校教師資源管理現狀，對構建信息化教學體系、推動數字智慧校園建設，有重要的理論和實踐意義。

軟件；教師資源管理；人-物-環境；三維模型；高職

本文著錄格式：劉曉天，顧大明，姚月琴，等. 基于“人、物、環境”三維模型的教學資源管理平臺設計與應用.軟件，2016，37（8）：57-61

0　引言

目前國內信息化政策規劃與扶持明顯，各學校信息技術硬件條件極大改善，但還存在重硬件輕軟件、重建設輕共享的現象。大多數學者認為：立體化教學資源是以教材為基礎，以優質教學資源和教學服務，形成可方便、自主實現教與學的教學環境[1-3]。這更適用于靜態、平面的數字化平臺建設。Dave C.與Bryan A. 的MOOC概念與思想的提出，使現代化網絡教學進入了新的時代，共享、碎片化成為主流。當前高職信息化平臺與資源共享度較低、受益面窄；平臺建設與管理相對較完善，但共享性缺乏；教師檔案資料信息化統一管理度低，查詢、調用端口不一、難度大。因此，高職教育在當前教育信息化建設熱潮下，迫切需要一個可高效管理教師優質數字化資源的平臺。

1　研究設計

基于三維立體化教學資源管理平臺及應用研究以現代信息技術為基礎，數字化教學軟件為手段，網絡平臺為學習和管理環境，自主式、開放式、交互式學習為主體，面向多層次實施對象，覆蓋教師教學全過程、各環節。

根據鹽城工業職業技術學院教學管理狀態數據實際需求，以本校及鹽城地區其他院校作為研究對象，通過調查和分析，對數字化教學資源的開發與利用進行影響因素剖析，以“整合-共享-以人為本”為原則，構建基于“人、物、環境”的立體化教學資源三維空間模型，整合我院現有資源平臺及數據，開發符合我院教學實際需求的教師資源管理平臺，選擇合適研究樣本進行平臺測試和應用實證研究，完善平臺應用研究體系。

圖1　項目研究思路

圖2　三維教學資源管理模型

2　“人-物-環境”三維立體化教學資源模型

建構“人（教師）、物（資源）、環境（平臺）”的立體化教學資源三維度空間模型，是教師資源管理平臺設計與實現的理論依據與支撐。

2.1支撐理論

項目研究主要涉及建構理論、協同理論、軟件工程、項目管理等理論，以這些理論為依據，構建模型，設計系統，開展實證研究。支撐理論貫穿研究全過程。

（1）建構理論[4]：建構主義是認知心理學派的重要分支，提出“圖式”概念，即個體對世界的知覺理解和思考的方式。它的形成與變化是認知發展的實質，認知發展受“同化、順化和平衡”三個過程影響。

（2）軟件工程理論[5]：軟件工程是應用計算機科學、數學、邏輯學及管理科學等原理，開發軟件的工程。軟件工程借鑒傳統工程的原則、方法，以提高質量、降低成本和改進算法。

（3）協同理論[6]：協同論主要研究遠離平衡態的開放系統在與外界有物質或能量交換的情況下，如何通過自己內部協同作用，自發地出現時間、空間和功能上的有序結構。

（4）項目管理理論[7]：項目管理以軟件工程項目為對象，對軟件項目的工作范圍、可能風險、需要資源、要實現的任務、經歷的里程碑、成本、進度等進行規劃與管理，管理過程覆蓋整個開發周期。

2.2三維立體化教學資源模型構建

基于支撐理論，我們從“人（教師）、物（資源）、環境（平臺）”三個空間維度建構了立體化教學資源模型[8]，如圖2所示。

“人”，即教師，是三維空間模型的執行主體。人力資源在教學資源建設中占主導作用，在以往的資源庫建設中，人的作用沒有得到充分的發揮，本研究以項目建設為載體加強人力資源共享的研究，突出人作用在網絡中的作用。

“物”主要是教學信息資源，依據《教育資源建設技術規范》中的分類，根據我院狀態數據實際要求與情況，進一步將“物”進行細化，規范化，包括教學包、素材庫、教學及課題專題等。

“環境”主要是教師資源管理平臺建設，是三維立體化模型的基礎。本研究基于ASP設計了以輕量級數據庫Access為持久載體的教師資源管理系統，后續研究將更關注基于平臺管理的共享技術等研究，以期實現資源共享的最大化，避免重復建設，管理混亂。在平臺設計過程中，對我校現有的相關數字資源進行了研究、分析和整合，使管理更方便、更系統。

三者之間相互依存、相互作用。“人”（教師）使用“環境”（平臺），“物 ”（資源）依托“環境”（平臺），“人”利用現代信息技術與工具制作“物”，“人”與“人”之間基于“環境”實現“物”的共享。

3　教師資源管理平臺設計

3.1系統框架

3.1.1平臺體系結構構建

為進一步提高高職院校教師資源管理效率，提高資源共享程度，解放傳統教師勞動力，使教師將更多精力投放到教學實踐中，方便教師資源的管理、檢查和統計，設計開發了基于三維立體化模型的教師資源管理平臺。平臺投入使用后，可實現自動、高效、準確的教師資源數據的整合、統計和分析，為部門或學校領導了解教師資源建設情況，更準確的進行決策提供服務和支持。

平臺基于微軟ASP公共架構服務框架，采用當今主流的B/S（瀏覽器/服務器）模式多層架構進行設計與開發，各類業務數據信息持久化采用輕量級Access數據庫，系統還提供向SQL Server數據庫升級的接口，可方便實現數據庫的遷移與升級。

系統的開發與項目管理工具均采用最新項目組件，涵蓋了系統的需求分析、設計、開發、測試、部署和維護等整個軟件生命周期。采用微軟的學校產品完成平臺開發與部署，使平臺在整體兼容性、低成本運維、一致性管理體驗、完善的服務支持等方面，具備突出整體優勢。

圖3　系統體系結構

3.1.2用戶特性

平臺的使用者主要為：管理人員、二級學院管理員、督導、普通教師等，都具備一般的計算機基礎操作能力，大多數人經過系統培訓后，可以正確流暢使用平臺進行資源管理。平臺在設計時，將充分考慮用戶特性與實際需求，盡力做到界面友好，操作快捷。

圖4　系統登錄模塊

3.1.3運行環境

為了保證教師資源的數據安全，以及系統的運行性能和效率，“教師資源管理平臺”須獨立安裝、運行在一臺服務器上，服務器的軟硬件環境如下：

操作系統：Windows Server 2008

數據庫：Access（或SQL Server 2008）

應用服務器：IIS 7.0

硬件配置：至強2.66 GHz，8 G內存，500 GB硬盤（Raid1），100M以太網接入

客戶端支持所有主流瀏覽器，如IE8.0、360瀏覽器、谷歌瀏覽器等。因為部分UI設計是基于最新的HTML和CSS標準，所以為使用戶有更好的體驗，建議采用谷歌內核瀏覽器，如360瀏覽器的極速模式、谷歌瀏覽器等。

3.2功能設計

3.2.1登錄模塊

用戶名采用與學院現有工號一致的格式，不提供注冊功能，由系統管理員在系統中統一導入，或從Excel文件直接導入數據庫中。功能界面如圖4所示。

3.2.2通知公告模塊

“通知公告”模塊具備現有通知基本功能，包括標題、內容、發布時間等字段，只有系統管理員才有發布權限，實現對“通知公告”信息的列表、內容查看、修改、增加、刪除等操作。功能如圖5所示。

3.2.3資料管理模塊

“資料管理”功能模塊由“任課管理”、“教學資料管理”、“教師管理”等子功能模塊組成。

（1）“任課管理”子模塊

“課程管理”模塊主要實現對“課程”信息的列表查看、任課信息的增、刪、改、查等操作。

大部分任課信息由教務處課務管理員從排課系統導出為Excel文檔后，提供給平臺管理員，管理員根據平臺要求對文件進行格式化，通過平臺提供的任課信息導入功能導入系統，或直接導入數據庫相應的表中。新增課程由二級院系管理員在后臺逐個操作。普通教師和督導不具備增、刪、改權限，只可查看。

（2）“教學資料管理”子模塊

“資料管理”模塊主要實現對課程標準、授課計劃、實驗指導書、實訓授課計劃、實訓指導書、考核標準、課程總結等“教學文檔”信息的列表查看、上傳等操作。

其他教學資料，如實驗指導書、實訓指導書、考核標準、課程總結等，采用jQuery無刷新上傳插件Uploadify，直接上傳。

“授課計劃管理”模塊是本系統實現的難點。因為授課計劃的次數是與課時動態相關的，如課時為72，則授課計劃次數應≤36；如課時為36，則授課計劃次數應≤18，所以設計時，我們采用對課時進行計算的方式獲得。實際應用過程中，教師可能還需要根據授課需要，對授課計劃進行調整，于是，我們引入了順序號的想法，教師可按需對授課計劃的次序進行調整，增強了平臺的靈活性和友好性。

授課計劃與教案的一一對應，既可體現教學的靈動性和規范性，又可為督導的教學檢查提供較好的借鑒。實現效果如圖8所示。

圖5　通知公告模塊

圖6　任課課程管理模塊

圖7　教學資料提交狀態

圖8　授課計劃與教案對應

（3）“教師管理”子模塊

平臺對教師用戶的角色進行了劃分，分為：管理員、學院督導、學院主任（二級學院管理員）、團隊負責人（團隊主任）、教師等。角色各有不同的操作權限，教師可更改個人信息、上傳教學資料、查看通知公告等；團隊負責人繼承教師權限，可上傳專業人才培養方案；二級學院管理員繼承教師權限，可對本院系的任課情況進行調整，進行常規教學檢查等；學院督導繼承教師權限，可以查看教師資料完成情況，但不可更改；管理員可以發布通知公告，可對所有對象進行操作，具有平臺最高權限。

3.2.4個人信息管理模塊

在此模塊中，教師可以對自己的個人信息、密碼等進行修改，但也有一部分信息無修改權限，如工號、姓名、任課信息等，需二級院系管理員或系統管理員權限，才可修改。

4　測試與應用

4.1實證樣本選取

教學資源管理平臺是與高職狀態數據契合的系統，專門解決高職教師教學資源管理難題。因此，我們在江蘇的蘇南、蘇中、蘇北各選取了兩所有代表性的學校進行項目調研。參與調研人數709人，收回680份，有效問卷672份。通過對調研數據的整理、分析，具體了解教師資料管理實際需求，形成了調研報告，完成系統的概念設計。

實證研究階段，我們選取鹽城工業職業技術學院新能源技術專業作為初期樣本，完成平臺初步測試；選取機電工程學院作為中期測試樣本；選取鹽城工業職業技術學院作為后期測試樣本，完善平臺并形成最終研究成果。整個實證研究，采用“專業——系部——學校”的三層遞進式分段研究方式，由粗到細，逐步完善系統，逐步推廣研究成果。

4.2平臺測試工具

為了檢測與提高平臺應用系統性能，優化用戶體驗，提高用戶友好性與滿意度。我們采用了聽云APM系列測試組件進行了持續的監測，包括聽云的Server、Browser、Network、Sys等插件。測試項目包括：服務端代碼層快速定位性能分析；實時了解網站真實用戶體驗，進行瀏覽器端性能檢測；優化網站結構與體驗，網絡性能的監測；可視化狀態下了解平臺運行情況，及時響應與運維突發事件與狀況等。

4.3結論

經過長時間的系統測試，遞進式的系統實施與推廣，平臺的性能與功能得到了不斷的提高與完善。

（1）準確性和及時性

平臺的整體性能對用戶體驗來說非常關鍵，處理和響應的準確性與及時性是系統的重要性能參數。設計與開發時，需充分考慮系統當前和將來可能承受的壓力。經測試，平臺整體性能優越，可以無壓力的完成我校所有教師資源管理的信息請求；其采用的分布式、負載均衡等手段，可有效保證系統的準確性。

（2）開放性和可擴展性

平臺設計與開發，需充分考慮功能的可擴展性，如：后續功能模塊的加入、系統整體功能的更新與完善等。本平臺是一個開放系統，提供了相應的API接口，方便后續功能的調整和擴充、系統硬件增配等；可通過軟件的修補、替換完成系統的升級和更新。

（3）易用性和易維護性

系統是直接面對使用人員的，系統是否能夠提供良好的用戶接口、易用的人機交互界面，使操作人員能夠快速、靈活的使用，是系統推廣成敗的關鍵。本平臺操作界面簡單、友好，盡量使用教師熟悉的術語和界面；針對可能出現的使用問題，提供了詳實的在線幫助，縮短用戶系統熟悉的周期。

（4）標準性

本平臺的設計與開發，符合主流國際、國家和行業標準，提供了對平臺進行二次開發的說明文檔，方便對平臺功能進行擴展，有助于豐富平臺的應用庫。設計過程符合項目管理規范，保證了代碼的易讀性、可操作性和可移植性。

（5）先進性

平臺在充分考慮成本和技術能力的基礎上，盡量做到了生命周期內的先進性。后續將根據實際需要，通過系統的開放性和可擴充性，不斷更新功能、完善系統，盡量采用主流、先進、有良好擴展性的產品與技術，實現了較高的性價比。

4　結語

基于鹽城工業職業技術學院教學狀態數據，以“整合-共享-以人為本”為原則，構建了基于“人（教師)-物（資源)-環境（平臺)”的三維立體式空間模型，設計開發了契合狀態數據的教師資源管理平臺，選取“專業——系部——學校”的三層遞進式分段研究樣本，進行了深入的平臺測試與應用實證研究。得出結論：平臺設計合理，功能完善，對系統性完善高職教師資源管理，構建信息化教學體系，推動數字智慧校園建設，具有重要的理論與實踐意義。

[1] 趙芳. “滲透式”跨文化交際能力培養模式研究[D]. 上海外國語大學, 2014.

[2] 周海燕. 基于“教學做一體”的高職旅游類課程立體化資源建設研究[J]. 廣西教育學院學報, 2013, 01: 162-165.

[3] 董偉, 張靜, 張興華. 基于精品課的多維立體化教學資源庫的建設和應用[J]. 教育與職業, 2013, 14: 184-185.

[4] 徐涵. 以工作過程為導向的職業教育[J]. 職業技術教育, 2007, 34: 5-10.

[5] 馬于濤, 何克清, 李兵, 劉婧. 網絡化軟件的復雜網絡特性實證[J]. 軟件學報, 2011, 03: 381-407.

[6] 樊治平, 馮博, 俞竹超. 知識協同的發展及研究展望[J].科學學與科學技術管理, 2007, 11: 85-91.

[7] 劉琳. 計算機軟件工程管理與應用分析[J]. 軟件, 2014, 02: 141+143.

[8] 譚林海. 基于云計算的教學資源管理模型設計[J]. 軟件, 2014, 35(6): 97-99

Design and Application of The Teaching Resource Management Platform based on The Three-dimensional Model for Human, machinery and environment

LIU Xiao-tian, GU Da-ming, YAO Yue-qin, ZOU Wei-guo
(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Yancheng Institute of Industry Technology, Yancheng 224005, China)

The three-dimensional model of learning system based on modern information technology, digital software as a means, network platform for learning and management environment, autonomous, opening and interactive learning as the main body, face to complicated implementation object, cover the whole teaching process and each link. Based on the teaching state data of Yancheng Vocational Institute of Industry Technology, Analyze the affecting factors of the exploitation and utilization of digital resources, with "integration, sharing and people-oriented" as principle, built the space model on based on the three-dimensional model for "human, machinery and environment" . Design and explore the teacher resource management platform for combination of state data, then study the application and test for it. Conclusion: the design of platform is reasonable and well-functioned. It could be improving the resources management status of our school teachers; has important theoretical and practical guidance for constructing of information teaching system, promoting the wisdom of digital campus.

Software; Rsource management of teacher; Hman-machinery-environment; Tree-dimensional model; Aional education

TP314

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.08.013

江蘇省現代教育技術研究2015年度課題(2015-R-41328)；鹽城工業職業技術學院教學改革項目2014年度課題(17)。

劉曉天(1981-)，女，講師，碩士，主要從事職業教育、計算機應用等方面研究。