基于Python的輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

文欣秀　王家輝　馬軻　杜傲　唐佳誠

摘 要：根據(jù)我校師生具體需求，基于Python語言設(shè)計并開發(fā)了一套新型在線平臺——Piclass輔助教學(xué)系統(tǒng)，解決了目前教學(xué)管理系統(tǒng)中存在的一系列問題，同時還添加了各類數(shù)據(jù)分析功能。該系統(tǒng)可幫助老師及時掌握每位同學(xué)的學(xué)習(xí)情況，協(xié)助學(xué)生利用手機(jī)隨時隨地學(xué)習(xí)，同時實現(xiàn)師生之間網(wǎng)頁、微信、郵箱端的無障礙溝通。實踐表明，該系統(tǒng)大幅提高了教師的工作效率，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：輔助教學(xué)；Python；微信平臺；Piclass

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）09-0-02

0 引 言

隨著我國教育水平的不斷提升，對高等教育的質(zhì)量要求越來越高，與此同時各種問題也日益突出。根據(jù)實際調(diào)查與多方了解，目前高等院校的在線教學(xué)系統(tǒng)普遍具有功能比較簡單、界面不夠友好等缺點，尤其缺乏自動分析功能，如成績對比分析、出勤率分析、抄襲率分析等。

Python語言由于具有簡潔、易讀、易維護(hù)以及類庫豐富等優(yōu)點，在編程界的地位迅速上升（在2017年5月的TIOBE編程語言社區(qū)排行榜中，Python語言已升至第4位）[1，2]。因此，在借鑒相關(guān)軟件的基礎(chǔ)上[3]，基于Python語言設(shè)計并開發(fā)符合時代特色的新型輔助教學(xué)平臺具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 基于Python的輔助教學(xué)模塊設(shè)計

為了提高教學(xué)平臺的質(zhì)量和可維護(hù)性，Piclass輔助教學(xué)系統(tǒng)采用Django 1.9.8作為Web應(yīng)用程序框架，開發(fā)語言為Python 2.7.10，后臺關(guān)系型數(shù)據(jù)庫采用MySQL 5.6，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫采用Redis （緩存）。系統(tǒng)基礎(chǔ)功能包括課程管理、微信簽到、作業(yè)管理、文件管理、消息管理、教務(wù)管理六大模塊，提供了數(shù)據(jù)分析功能和微信接口，解決了各高校在課程管理、上課點名、作業(yè)批改、師生互動等方面產(chǎn)生的一系列問題。

1.1 上課與上機(jī)一體化管理

由于上課人數(shù)過多，傳統(tǒng)的點名方式往往存在同學(xué)代替答到的情況，無法保證數(shù)據(jù)的可靠性。由于我校計算中心采用大面積上課的方式，上機(jī)課程選課獨立，由教師手工統(tǒng)計上課、上機(jī)簽到信息，造成了很多不必要的麻煩，因此，在調(diào)研相關(guān)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，Piclss采用基于微信的簽到模型，即學(xué)生通過掃描動態(tài)二維碼快速簽到，同時會借助動態(tài)二維碼時間差、微信openid綁定等方式來防止各種作弊行為，提升數(shù)據(jù)的可靠性。通過事先在數(shù)據(jù)庫中建立上機(jī)、上課的關(guān)聯(lián)，通過退改選課程增量導(dǎo)入、重復(fù)課程合并等模塊，解決了上課、上機(jī)數(shù)據(jù)同步問題。上機(jī)、上課數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)示意圖如圖1所示。

1.2 作業(yè)成績自動對比分析

作業(yè)批改需要消耗大量時間和精力，同時周期也長，導(dǎo)致學(xué)生無法及時了解自己的不足，而老師則難以及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。由于目前大多高校存在跨校區(qū)的現(xiàn)狀，作業(yè)來回搬運(yùn)十分不便。在調(diào)研一線教師日常布置作業(yè)的類型、評測方式等基礎(chǔ)上，借鑒ACM 評測模式，查閱相關(guān)資料解決死循環(huán)、惡意代碼等問題后，Piclass系統(tǒng)的作業(yè)管理模塊實現(xiàn)了程序類、填選類作業(yè)的自動評測功能，如圖2所示，能自動生成規(guī)范化的實驗報告，幫助老師了解學(xué)生的掌握情況，及時修改授課內(nèi)容并調(diào)整進(jìn)度。

1.3 微信端隨時學(xué)習(xí)、溝通

結(jié)合時代需求，學(xué)生通過學(xué)號和密碼綁定本系統(tǒng)微信接口后即可進(jìn)行微信做題，微信簽到，微信收發(fā)消息及各種信息查詢，如圖3所示。微信做題可以通過順利、隨機(jī)、錯題復(fù)習(xí)等方式練習(xí)大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫、大學(xué)物理等課程的客觀題目，迄今為止已擁有56萬刷題記錄；微信簽到可以實現(xiàn)上課、上機(jī)的快速點名；微信收發(fā)消息可以實現(xiàn)教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的消息互動等功能。

2 結(jié) 語

根據(jù)高校真實需求并結(jié)合先進(jìn)技術(shù)，Piclass輔助教學(xué)系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了傳統(tǒng)輔助教學(xué)系統(tǒng)的各種功能，還根據(jù)時代需求積極探索，實現(xiàn)了微信2分鐘快速簽到；程序、填選類作業(yè)自動評測；上課上機(jī)課程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、退改選數(shù)據(jù)增量導(dǎo)入；教師、學(xué)生、管理員等角色的控制，不同角色之間的關(guān)系構(gòu)架；各類分析報告自動導(dǎo)出（學(xué)生綜合情況，程序題實驗報告，選擇題情況分析ppt）；網(wǎng)頁端、移動端、客戶端、服務(wù)端等多平臺系統(tǒng)的開發(fā)與數(shù)據(jù)交互等功能。解決了目前教學(xué)管理系統(tǒng)中存在的一系列問題。

本套系統(tǒng)在2016年中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽中獲得了全國二等獎的好成績[4]，并于2017年獲得了華東理工大學(xué)教學(xué)成果獎三等獎。目前系統(tǒng)公眾號粉絲有3 800人，本學(xué)期有15門課程在使用該系統(tǒng)。未來會將大數(shù)據(jù)技術(shù)與現(xiàn)代教育相融合，繼續(xù)加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析模塊的研究，努力實現(xiàn)精準(zhǔn)教育。

參考文獻(xiàn)

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