基于微信的混合式教學支撐系統研究

周繼香，周育人

(1.華南理工大學廣州學院,廣東 廣州 510800；2.中山大學 數據科學與計算機學院,廣東 廣州 510275)

基于微信的混合式教學支撐系統研究

周繼香1，周育人2

(1.華南理工大學廣州學院,廣東 廣州 510800；2.中山大學 數據科學與計算機學院,廣東 廣州 510275)

針對目前教學支撐系統存在的不穩定性、網絡工具整合不足等問題，結合微信公眾平臺的優勢，構建了一個基于微信的混合式教學支撐系統。系統實現了地理考勤、師生實時交流互動、跟蹤學生的學習狀態并自動進行學習評價等功能。引入了“混合式教學”的模式,將線上教學優勢與線下教學優勢結合起來，實現了教學效果的最優化。依托教學支撐系統，接入教務管理系統，為實現教學過程中教務信息管理和師生互動提供一站式服務。系統具有更強的交互性、兼容性和便捷性，打破了時空限制，讓學習和管理都能夠真正的移動化。以《數據結構與算法》課程為例，開展了基于該模式的教學實踐研究。實踐結果表明，基于微信的混合式教學模式對提高學生成績及增強學習興趣有積極的作用。

微信；混合式教學；支撐系統；學習評價

1 概 述

2015年7月22日，CNNIC發布了第36次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》[1]。據報告顯示，截至2015年6月底，國內手機網民規模達5.94億，網民中使用手機上網的人群占比提升至88.9%。以手機平臺和網絡平臺為代表的新媒體強烈地沖擊著當代高校師生的學習和生活，越來越多的學生利用碎片時間通過移動設備進行交流和學習。作為新媒體之一，2012年8月23日正式上線的微信公眾平臺，被定位為能夠讓運營者通過公眾號為微信用戶提供資訊和服務的平臺[2]。個人或組織都可以以公眾號的形象出現在微信平臺，給訂閱了該公眾號的微信用戶推送文字、圖片、語音、視頻等各種消息。同時，微信公眾平臺為開發者提供了各種功能接口，也允許開發者在平臺上搭建自己的網站。

混合式教學模式把傳統的課堂教學優勢與網絡學習優勢進行有機整合，包括教學理論、教學模式、教學方式、學習評價等所有教學要素的深度混合，采用多種方式去改善教學，達到“最優化”的教學效果。混合式教學模式具有資源豐富、教學方法多樣、交流渠道多樣等特點，既能發揮教師引導、啟發、監控學生學習過程的作用，又能體現學生的學習主體能動性和創造性，促進學生自主學習與協作學習，達到最佳的教學和學習效果。

實施混合式教學需要管理系統來支持在線學習內容創建和傳遞、師生交流、多樣化學習評價等。因此，教學支撐系統是實現教學互動和輔助教師開展教學的一種基礎性技術平臺，是支持混合式教學必不可少的網絡環境。

在移動教育的相關研究中，國內學者們與時俱進，結合各種不同的關鍵技術(如基于Moodle、WCF、云計算等)構建了用于不同用途的平臺[3-8]。最近幾年已有一些研究對微信公眾平臺在教育領域的應用價值和功能優勢展開討論。例如，呂海燕構建并通過實例驗證了微信應用于移動教育的教學模式結構[9]；李莎等提出了基于微信APP的移動應用客戶端、微信開放平臺技術和傳統互聯網開放技術相結合的移動互動教學解決方案，并進行了驗證[10]；崔連敏等設計實現了基于微信的大學物理實驗移動學習系統[11]；郭士香等著重探究基于微信的高職公共英語移動教學實施策略[12]；李穎等調查了Blackboard網絡教學平臺的使用情況，發現學生每天花在網絡時間約為4 h，但大多只有20～40 min用在學習[13]。

但是從實踐應用的效果來看，目前教學支撐系統存在不穩定，社會化網絡工具整合不夠，缺乏對學習過程和效果的記錄、分析和評價等問題，更沒有考慮到將教學支撐系統與教務管理系統對接以及實現對混合型教學模式的支持。微信公眾平臺的出現為這些問題的解決提供了新的可能。微信公眾平臺作為社會媒體，具有信息設置、社交、素材管理和數據統計等功能[14]。

在已有研究的基礎上，引入“混合式教學”的理念、思路和方法，結合微信公眾平臺的優勢，開發出一款基于微信的混合式教學支撐系統。依托教學支撐系統，接入教務管理系統，為實現教學過程中教務信息管理和師生互動提供一站式服務。在構建移動交互學習和管理功能上提高教學支撐系統的親和力，方便教師上課考勤，學生利用碎片時間查閱資料，交流分享、完成作業和測試，采用多元評價方式全面考查學生，從而提高學生的學習興趣和參與感。

2 系統功能分析

混合式教學支撐系統是以建構主義、行為主義和認知主義等學習理論為基礎而設計,充分體現了教師主導活動和學生主體參與的現代教育理念。除了多樣化的教學模式、先進的教學理念外，完善強大的功能和易學易用的特性也是混合式教學支撐系統的顯著特點。系統具有良好的開放性、通用性、擴展性，方便移植、修改和擴充，留有接口，方便增添新的子系統和新的功能。

2.1 混合式教學的方案

根據教師的教學需求和學生的學習需求，設計融合“教與學”的混合式教學模式。課程教學組織包括前端分析、活動與資源設計和學習評價三個步驟，學生在教學設計的指引下逐步完成學習任務。前期分析包括教師對學習者、學習內容和學習目標等的分析，對教學內容進行調整，提供相關的學習資源和服務。活動與資源設計是混合學習模式的核心部分。根據課程的重難點，將PPT、動畫、視頻等媒體充分結合，為學生提供文本、音頻、視頻等多樣化的學習資源，教師可根據教學內容合理選用線上或線下學習形式。構建以學習者為中心的學習環境，通過師生互動把學習內容、學習工具、學習方法有機結合，實現學習活動與學習內容有機銜接。學習評價是從學習態度、學習能力和學習效果這三個維度進行多元評價，注重形成性與總結性評價、教師評價和學生自評、定量與定性評價相結合。學習評價包括學習過程評價和課程考核兩部分，學習過程評價和課程考核評價的成績以加權形式計入按照不同的權重系數匯合折算成該課程總評成績，并自動加載到學校教務管理系統的在線成績管理模塊。多元化評價全面地考查學習者在整個學習過程的表現，更能調動學習者的積極性。混合式教學實施后通過多元化評價對整個教學過程和教學效果進行總結，及時把信息反饋給教師，根據反饋信息完善調整整體教學設計與教學策略、改進混合式教學模式。對混合式教學支撐系統的教學過程，設計如圖1所示的UML建模。

2.2 混合式教學的用戶需求分析

混合式教學支撐系統的主要用戶為管理員、一線教師和學生，用戶需求分析情況如下：

(1)教師功能：學習管理系統業務功能主要使用者，可以編輯課程資源和組織教學活動，查看考勤和批改學生作業，與學生互動交流，引導學生學習。

(2)學生功能：學習管理系統業務功能主要使用者，可在各種終端平臺查看考勤、成績、課表、考試安排、選課信息等，查詢自習課室，在線閱讀材料和參加學習活動，上傳作業和學習資料等。

(3)管理員功能：負責修改系統配置，維護課程、用戶信息，分配用戶權限，安裝和維護系統功能模塊。

根據用戶需求分析進行UML建模。

圖1 混合式教學支撐系統的UML圖

2.3 混合式教學的模塊設計

基于UML建模，針對用戶需求，設計、開發對應的學習管理系統功能。混合式教學支撐系統服務包括移動應用服務和后臺管理服務，前者負責接收微信用戶發送的微信請求，按照相應的功能指令組織回復，后者主要實現具有管理員權限的用戶在電腦上進行各種資源管理、生成教學頁面和提供后臺服務支持。

依據混合式教學流程，建立了基于微信的混合式教學支撐系統的體系結構，系統的總體功能結構如圖2所示。

各個模塊的功能描述如下：

(1)數據支持和統計模塊：提供教師、學生、試題、用戶和管理員等基礎數據的添加和維護管理，重點提供學習資源的添加、修改和刪除等功能。對學生分享的學習資源總數量和被訪問次數、學生互動情況在線作業和測試成績進行統計，為學生的學習評價提供數據分析支持。

(2)教務管理模塊：系統通過外接接口連接教務管理系統，查詢教務通知、課表、考試安排、選課、成績等信息。

(3)地理考勤模塊：系統通過微信JS-SDK的獲取地理位置接口wx.getLocation來獲取用戶的地理經緯度坐標。地理考勤機制具體設置如下：在上課時，教師在微信上發起考勤并記錄其位置，學生在微信上簽到并記錄位置。通過球面半正矢公式(Haversine formula)[15]，將學生與教師所在位置的經緯度坐標換算成兩者之間的距離，看學生與教師的距離是否超出有效距離。若超出則考勤無效，未超出則考勤生效。最終由教師在微信上點擊停止考勤并查看名單，此時，系統自動化記錄考勤成績。

圖2 總體功能結構圖

(4)自習教室查詢模塊：學生通過自習教室查詢“搖一搖”功能，系統會根據當前的時間來判斷空閑的教室返回給用戶。

(5)資源學習模塊：學生可以關注混合式教學管理平臺的微信公眾賬號，選擇目錄菜單，或者輸入課程關鍵字，進入相關課程進行學習。該功能為學生提供了更為便捷的學習方式，提高了學生的學習主動性。

(6)師生互動模塊：師生互動子系統包括小組討論、交流分享和課后作業三個部分。通過采用Socket連接并應用APICloud聊天框架來實現小組成員之間的討論，以課程為單位創建討論小組，師生、生生之間利用消息功能在線交流，提高教學效果。微信中通過朋友圈、群等分享資源，學生與老師可以自由分享各種學習資源(文字、圖片、視頻、網址等)。教師可以發布課后作業并通過系統推送給學生，學生完成作業后上傳到系統，教師查閱作業并對其進行打分。

(7)學習評價模塊：學生的總評成績包括學習過程評價和課程考核評價。學習過程評價主要是從學習態度、學習能力和作業完成情況進行多元評價。系統自動記錄學生的學習情況，如考勤、在線學習時長、發帖次數、參與活動次數、作業完成次數等進行量化統計，課程結束后，系統根據設定的不同學習活動的權重自動計算出平時成績。課程考核評價通過線下期末考試和線上測驗來實現。學習過程評價成績和課程考核評價成績按照不同的權重匯合折算成該課程總評成績。

3 系統設計與實現

混合式教學支撐系統主要是基于微信公眾平臺開發，利用了微信JS-SDK來提供接口調用。除此之外，還綜合運用了HTML5、PHP、JS、AJAX、Amaze UI、CI框架、SVN、Git托管服務、VPS和融云類庫等技術。

3.1 數據庫設計

混合式教學支撐系統的開發主要基于PHP網頁開發和MySQL數據庫技術。在該系統的設計與實現過程中，涉及到許多數據表的設計，主要包括用戶信息表、課程表、文字評價內容表、教師分數評價表、學生考勤表、考勤發起表、課后提問表、消息類型表、小組討論表、小組成員表、信息表、交流分享表、習題表、主題回復表、學習評價表、點贊表、點贊統計視圖表、學習資源表。其中幾個關鍵數據表的具體設計如表1所示。

3.2 微信公眾平臺的開發

混合式教學支撐系統是基于微信公眾平臺開發的，需要在公眾平臺搭建起一個網站。第一步：成為微服務網站的注冊用戶，只需點擊“配置”，即可自動配置好與微信公眾平臺的開發接口。然后就可以在網站后臺進行簡單設置。第二步：選擇個性化管理—微網站頁面—編輯內容，添加并設置自需要展示的內容。第三步：為了不讓網站看起來單調，微網站管理中有一些美化的功能，如新建欄目、模板設置等。

表1 關鍵數據表設計

建立微信網站之后，需要進行微信JS-SDK接口的調用。

在使用JS-SDK之前，先登錄微信公眾平臺進入“公眾號設置”的“功能設置”填寫“JS接口安全域名”，并引入相關的JS文件，然后通過config接口注入權限驗證配置，最后通過ready接口處理成功驗證以及通過error接口處理失敗驗證。

3.3 實現效果圖

該系統主要包括地理考勤、小組討論、交流平臺、資源分享和學習評價等模塊，其主要功能界面如圖3所示。

4 基于微信的混合式教學模式的實踐

選取了《數據結構與算法》課程作為微信公眾平臺支持下的混合式教學模式的實踐案例。為了便于驗證教學效果，選擇筆者主講的兩個班級作為比較對象，其中A班級78人，采用混合式教學模式，B班級75人，采用傳統教學模式。實施過程包括教學準備和教學活動組織兩部分。首先，教師對學生、學習內容、學習目標進行前端分析，確定教學策略和課程知識群。其次，教師在該課程中創建討論小組，將該班同學加到討論小組中。再次，教師依照學習內容的內在邏輯和關聯關系，將教學內容劃分為一個個小的學習單元并確定授課方式。學生從討論小組中可以訪問每一個學習單元，并按要求完成教師布置的任務。在此期間，教師通過討論小組和交流平臺解答學生問題和指導學生學習，學生也可在平臺分享學習資源。在線下教學中，教師系統地講解學科知識，對在線學習中共性問題進行答疑解惑。根據反饋意見不斷調整和完善學習單元。該課程學習評價采用過程性評價和總結性評價結合的方式：課程總評成績=平時成績*40%+期末成績*60%。

圖3 主要功能界面

經過一個學期的混合式教學實踐，該門課程取得了良好的教學效果。A班同學學習積極性大大提高，學習交流更加頻繁，協作能力和自主的學習能力顯著增強，學習成績明顯提高，尤其對學習基礎差的學生的成績提升和優秀生的培優有積極作用。A班與B班的課程成績分析如表2所示。

表2 《數據結構與算法》考試成績分析

5 結束語

基于微信搭建的混合式教學支撐系統，具有更廣的流量入口，更強的交互性、兼容性和便捷性，打破了時空限制，讓學習和管理都能夠真正的移動化。同時，將線上與線下的學習優勢結合起來，實現了教學效果的最優化。在教學實踐研究中，基于微信的混合式教學模式對提高學生成績及增強學習興趣有積極作用。

[1] CNNIC.第36次中國互聯網絡發展狀況統計報告[R/OL].2015.http://www.cnnic.net.cn/hlwfzyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201507/P020150723549500667087.pdf.

[2] 微信公眾平臺[EB/OL].2016-01-22.http://mp.weixin.qq.com/wiki/home/.

[3] 王 曄,劉 紅,劉 斐,等.基于WCF技術架構的移動教學信息查詢系統的設計與實現[J].中國教育信息化,2011(3):49-51.

[4] 戰大偉.基于Moodle平臺的移動學習系統設計與開發[D].長春:東北師范大學,2013.

[5] 韋小梧.基于Moodle的移動教學平臺的構建與應用[J].中國信息技術教育,2014(19):85-87.

[6] 曹丹陽,魏金強,楊 建.基于學分制的移動教務系統設計與實現[J].中國現代教育裝備,2015(1):12-14.

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[9] 呂海燕.微信在移動教育中的應用研究[D].延安:延安大學,2014.

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[12] 郭士香,郭 婷.基于微信的高職公共英語移動教學實施策略探究[J].吉林工程技術師范學院學報,2015,31(7):61-63.

[13] 李 穎,遲秀文,林 琳,等.Blackboard網絡教學平臺應用狀況的調查分析及對策[J].中國教育信息化,2013(12):9-12.

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[15] Wikipedia.Haversine formula[EB/OL].2016-07-29.https://en.wikipedia.org/wiki/Haversine_formula.

Research on Blended Teaching Support System Based on WeChat

ZHOU Ji-xiang1，ZHOU Yu-ren2

(1.Guangzhou College of South China University of Technology,Guangzhou 510800,China；2.School of Data Science and Computer Science,Sun Yat-Sen University,Guangzhou 510275,China)

Focusing on the instability and insufficient conformity of the current teaching support systems,a WeChat-based blended teaching support system has been developed with the full exploiting of the educational functions of WeChat public platform.This teaching support system realizes the function of geographic attendance and real-time interaction between teachers and students.Moreover,it can automatically track the students’ learning state and automatically evaluate the study status of students.The pattern of blended teaching has been introduced into this system,and the advantages of on-line teaching and off-line teaching have been combined.This helps to implement the optimization of teaching performance.The teaching support system has been joined up with the educational management system,and this can provide one-stop service for the information administration of educational affairs and teacher-student interaction during the teaching process.As a result,it owns stronger interactivity,compatibility and convenience.And it can break through the limitations of time and space and make learning mobile.The teaching practice on data structure course has been carried out based on the blending learning pattern.And the practice shows that the WeChat-based blending learning pattern indeed has a positive effect on improving the academic performance of students and enhancing their interest.

WeChat;blended teaching;support system;learning assessment

2016-06-07

2016-09-21 網絡出版時間：2017-03-13

廣東省質量工程教改項目(GDJG20142551)；廣東省教育成果培育項目(SC140401)

周繼香(1975-)，女，碩士，助理研究員，研究方向為高等教育管理；周育人，教授，博士生導師，研究方向為軟件開發。

http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20170313.1547.090.html

G40-057

A

1673-629X(2017)05-0059-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.05.013