多媒體多角色通用一體化教學輔助SPOC平臺建設

遲宗正， 賴曉晨， 侯 剛， 劉 斌， 任志磊， 李豪杰， 惠 煌

(大連理工大學 軟件學院，遼寧 大連 116621)

多媒體多角色通用一體化教學輔助SPOC平臺建設

遲宗正， 賴曉晨， 侯 剛， 劉 斌， 任志磊， 李豪杰， 惠 煌

(大連理工大學 軟件學院，遼寧 大連 116621)

通過分析現(xiàn)有公共網(wǎng)課平臺的實際應用現(xiàn)狀，詳細指出現(xiàn)階段大連理工大學軟件學院上課平臺不統(tǒng)一、權(quán)限設置不自主及平臺專業(yè)針對性不強等問題。經(jīng)過綜合調(diào)研分析，設計和研發(fā)面向?qū)W院內(nèi)部適合大部分課程和所有教師學生的SPOC平臺，并在平臺中集成多種技術(shù)維度實現(xiàn)的自助簽到點名系統(tǒng)，而且為方便師生通過平臺建立課程體系化概念，平臺將所有課程按課程體系和課程性質(zhì)分類、分層次組織。另外，平臺內(nèi)容更新支持一鍵同步微信和微博等社交網(wǎng)絡，更加實時快捷。實際應用統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析證明通過通用一體化教學輔助平臺進行教學組織，激發(fā)了學生學習興趣，規(guī)范了學生學習秩序，提高了學生參與度，提高了教學質(zhì)量。

大規(guī)模開放在線課程； 小規(guī)模限制性在線課程； 自助簽到系統(tǒng)； 一體化平臺

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，大規(guī)模開放在線課程(Massive Open Online Course,MOOCs)，這一新的教育理念在2008年提出，一大批教育工作者，包括來自瑪麗華盛頓大學的 Jim Groom 教授以及紐約城市大學約克學院的 Michael Branson Smith 教授都采用了這種課程結(jié)構(gòu)，并且成功的在全球各國大學主辦了他們自己的大規(guī)模網(wǎng)絡開放課程[1]。

MOOCs的提出隨后引發(fā)了全球各地高校教育工作者的改革熱情，包括翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的大膽嘗試，基于微信公眾平臺和微博等的移動社交手段的課程改革等。在這一浪潮中，國際3大優(yōu)秀平臺領跑：Coursera、edX和Udacity，國內(nèi)平臺也有像MOOCs網(wǎng)、學堂在線和酷學習等平臺[1]。

然而這種公共公開平臺，對于面向一個學院范圍內(nèi)的教師和課程來說并不具有充分的自主性，教師不能夠隨時隨地方便快捷的更改自己課程教學資源、權(quán)限也不可設置，且對于特定專業(yè)，公共MOOCs平臺不具有針對性。因此綜合多方面因素考慮，我們設計和研發(fā)面向?qū)W院內(nèi)部適合大部分課程和所有教師學生的小規(guī)模限制性在線課程平臺(SPOC，Small Private Online Course)。平臺特別針對軟件學院培養(yǎng)計劃課程開發(fā)，任課教師和學生根據(jù)不同課程實際情況開放不同權(quán)限。

本文將以我校軟件學院(以下簡稱我院)為例，建設多媒體多角色通用一體化教學輔助平臺，并以微信和微博等多種社交手段作為傳播推廣媒介，將前階段建設基于微信公眾平臺的課程多門課程和基于微博的多門課程，與一體化教學輔助平臺集成[2-4]。并在平臺中集成多種技術(shù)維度實現(xiàn)的自動簽到點名系統(tǒng)。為方便師生了解平臺中課程的類型和在課程體系中的地位，平臺可將所有課程按課程體系和課程性質(zhì)分類、分層次組織，且平臺內(nèi)容更新支持一鍵同步，更加實時快捷。

1 我院存在問題

(1) 沒有統(tǒng)一教學平臺。在MOOCs大環(huán)境浪潮的推進下，我院很多適合的課程也開始建設并一部分搬到了互聯(lián)網(wǎng)，然而各門課程使用的平臺并不一樣，這給學生增加了很大的負擔。比如通識課，學生需要到爾雅平臺自主學習；部分教師申請獲學校或遠程繼續(xù)教育學院資助，可以進入專門的錄課室，并配備專業(yè)的視頻制作團隊，上傳至學校和遠程學院網(wǎng)站供學生觀看學習；獲國家軟件學院聯(lián)盟第一批MOOCs建設課程資助的，視頻錄制由軟酷網(wǎng)完成，后期上線至“好大學在線”平臺；還有大部分教師沒有申請到資助，就采用自助方式進行講課視頻錄制，后期上傳至優(yōu)酷或騰訊視頻供學生在線觀看；還有的教師將教學與微信公眾平臺相結(jié)合，將課程資源上傳至申請注冊的課程微信公眾平臺供關注該平臺的學生自主學習。因此我們建設主要供學院內(nèi)部使用的SPOC平臺，集成統(tǒng)一所有適用課程(目前已集成包括通識課、專業(yè)課、語言課和實驗課等多種類型課程)，更方便學生使用，權(quán)限管理也更自主，功能需求定制也更靈活[4-5]。

(2) 繁瑣費時的點名簽到。高校中，為保證學生出勤率，加強課程參與度，課上經(jīng)常穿插點名簽到環(huán)節(jié)，然而很多課程都是大班上課，人數(shù)在150名左右，挨個點名勢必嚴重占用上課時間。因此我們設計多種自助簽到方案，并考慮成本和后續(xù)應用情況實現(xiàn)了其中幾種成本低且容易實際應用的自助簽到系統(tǒng)。

(3) 學生對于微信和微博熱度利用。中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心(CNNIC)發(fā)布的《第37次中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》(以下簡稱《報告》)中指出，截至2015年12月，我國手機網(wǎng)民規(guī)模達6.2億，用手機上網(wǎng)的人群占比已經(jīng)提升至90.1%，其中學生群體的占比最高，占手機上網(wǎng)人群的25.2%。隨著移動智能設備和“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的課堂教學模式己經(jīng)不能滿足學生的需求。據(jù)《報告》統(tǒng)計，微信和微博等社交網(wǎng)絡方式在大學生群體中覆蓋率基本達到100%，利用智能移動終端輔助課程教學己經(jīng)逐漸成為教育領域研究的一個熱點，移動學習作為一種輔助教學模式，目前己經(jīng)從理論走向應用，從研究走向?qū)嵺`。因此我們將通用一體化教學輔助平臺與微信和微博集成，學生可以微信和微博作為入口進入平臺，更加方便靈活，而且平臺內(nèi)容更新也可以一鍵同步微信和微博，溝通交流更加實時[6-7]。

(4) 現(xiàn)有平臺課程組織無規(guī)律。MOOCs興起以來，許多平臺的課程資源建設已經(jīng)基本完善，然而大多數(shù)平臺的課程資源并沒有顯示出相關性，這對于學習者很不便于理解。特別針對一個學院的同專業(yè)培養(yǎng)計劃內(nèi)課程，最理想的狀態(tài)是學生能夠清楚地認識所學課程在整個課程體系中的地位和作用，前導和后續(xù)課程分別是什么，這樣更加方便學生系統(tǒng)地學習。因此我們將平臺內(nèi)的課程按照課程類型、專業(yè)及課程體系等多種形式劃分和展示，幫助學生建立課程體系化概念。

2 一體化平臺建設

多媒體、多角色通用一體化教學輔助平臺是基于移動預習、測驗、互動與考核一體化平臺v1.0版本基礎設計的[6]，其功能主要包括以下幾個方面：①用戶管理，②課程建設和課程管理模塊，③多媒體資源建設與管理，④多媒體論壇互動和信息發(fā)布功能，⑤多媒體題庫建設，⑥在線考試和在線練習模塊，⑦數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計分析，⑧通用微信公眾平臺和微博平臺建設，用以推廣該平臺，⑨平臺集成多種學生簽到策略。圖1所示為基于社交網(wǎng)絡的通用一體化教學平臺的功能需求模塊設計[8-9]。

通用一體化平臺的功能從教師和學生的實際需求出發(fā)，著眼于解決目前教育教學過程中呈現(xiàn)的問題，結(jié)合微信和微博這兩大備受學生青睞的移動社交平臺，打造基于多媒體和多角色管理的通用一體化教學輔助SPOC學習平臺。

圖1 多媒體多角色通用一體化平臺組織結(jié)構(gòu)

2.1多媒體、多角色一體化網(wǎng)站

建設多媒體、多角色通用一體化網(wǎng)站，包括教師、學生和管理員等角色，適用于全院人文、外語、計算類及實驗課程，是一個集學習、資源分享、互動交流、測驗考核、教學活動組織等于一體的通用平臺。該平臺主要是面向教師和學生的教育網(wǎng)站系統(tǒng)，現(xiàn)在大部分的教學網(wǎng)站都是以學生學習，觀看視頻為主。而我們換了一個角度，站在教師的立場，力求為學生提供更方便、更人性化的教學服務。另外，平臺較其他現(xiàn)有平臺有一定的獨特功能：

(1) 多媒體題庫。題庫類型支持客觀題和主觀題，客觀題包括閱讀題、選擇、判斷和填空，主觀題根據(jù)不同的課程類型而不同，比如計算機組成原理實驗主觀題包括簡答題和程序設計題等；而英語口語主觀題包括英語朗讀、語音漢英互譯[10]。客觀題支持系統(tǒng)自動化評分，主觀題一般都需要人工參與批改。而且我們平臺的特點是靈活支持多媒體，客觀和主觀題都支持多媒體，題干和問題回答都支持多媒體視頻、音頻以及圖片文字等。另外，試題批改支持以自動化為主，人工參與為輔的批改方式，其中一些預習類題目都自帶答案和詳解，更能幫助學生高質(zhì)量完成預習。

(2) 多媒體互動及常見問題板塊。通過實際教學過程分析總結(jié)，每門課程都有一些常見問題，特別時實驗課程，要得到最終的實驗結(jié)果，涉及到很多實驗操作步驟和細節(jié)。因此，在通用移動一體化平臺的每門課程互動區(qū)都建立一個FAQ板塊。任課教師根據(jù)多年的該課程教學經(jīng)驗和分析總結(jié)整理一些常見問題和疑問，學生也可以提交一些問題和答案，教師審核通過后，可以追加到FAQ板塊中，該板塊由教師和學生合力建設，并且不斷的實時更新，對于輔助學生自學意義很大。另外，此板塊的問題和答案也都支持視頻、音頻和圖片等多媒體[11]。

(3) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析不單要處理學生提交試題的自動化評分，主要目的是對學生通過平臺學習過程的監(jiān)督和統(tǒng)計分析，統(tǒng)計分析的結(jié)果面向教師和學生用戶，以方便教師了解和監(jiān)督學生學習，學生了解自己學習情況。教師可以通過平臺統(tǒng)計分析所有學生試題完成情況了解學生對各知識點掌握，以及監(jiān)督所有學生課程資源觀看學習；學生根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果了解自己在整個課程知識體系和在整個班級的學習情況。

2.2一鍵同步微信、微博和QQ

為學生更加方便使用平臺，我們將平臺與微信和微博集成，學生通過手機端微信和微博能夠十分方便地登錄一體化教學輔助平臺，而且為提高溝通交流實時性，讓學生能夠第一時間獲得平臺相關內(nèi)容更新，平臺支持一鍵同步至微信、微博[14-15]和QQ等社交手段。比如學生在互動區(qū)提問了一個問題，學生提交問題時可以設置“如果此問題有更新，可實時同步發(fā)送到該學生的微信、微博或者QQ”，以便學生能夠及時收到答疑內(nèi)容；另外教師在針對問題答疑或者發(fā)布涉及到所有學生的信息時，也可以選擇一鍵同步至QQ群，以便學生能夠及時看到。

2.3自動簽到點名系統(tǒng)

簽到功能是此平臺符合現(xiàn)階段移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的實用功能之一，為了方便學生自助簽到，規(guī)范學生出勤率，提出以下幾種自助簽到方式方案：①基于微信二維碼掃描的簽到系統(tǒng)；②基于藍牙自動掃描的簽到系統(tǒng)；③基于WiFi自動連接的簽到系統(tǒng)；④基于指紋和面部識別的簽到系統(tǒng)；⑤基于學生玉蘭卡的刷卡簽到系統(tǒng)。經(jīng)過后期調(diào)研分析，從成本和實際應用可行性多角度考慮只實現(xiàn)了前3種，后兩種相比之下成本較高、可行性較差。

我院實驗中心針對特別專業(yè)實驗室采用指紋門禁系統(tǒng)管理，但在實際應用過程中，指紋經(jīng)常需要按刷多次才能識別成功，而且還與手指干濕、臟等多種外界因素有關。玉蘭卡需要在每個教室單獨配備一個刷卡簽到機，最主要的是學生完全可以將卡交由別人代刷，所以可行性較差。基于在大學生中普及率已達100%的移動智能手機，因此，主要有以下3種簽到系統(tǒng)：

(1) 基于微信二維碼掃描簽到系統(tǒng)。首先基于微信公眾平臺開發(fā)一個網(wǎng)站，任課教師將從教務系統(tǒng)下載的學生名單導入系統(tǒng)中，教師要點名時，將網(wǎng)站地址和隨機生成的參數(shù)作為網(wǎng)站地址生成一個動態(tài)二維碼，學生通過打開微信掃一掃進行掃碼簽到，初次掃描提示學生將微信號與導入系統(tǒng)中的學生姓名和學號綁定，每次掃碼成功即存入后臺以備統(tǒng)計。

在實際掃碼簽到時可能存在這樣幾個問題：①有的同學拍攝下二維碼直接發(fā)到相關群里，別的同學可以在微信中直接識別二維碼進行簽到。筆者提出將微信二維碼掃描與微信GPS定位結(jié)合共同完成簽到，通過調(diào)用微信位置功能可以粗略知曉學生所處位置，設置距離閾值能夠避免學生在宿舍簽到的現(xiàn)象。②學生記錄下網(wǎng)站地址，下一次要簽到時直接訪問網(wǎng)址完成簽到。針對這個問題，通過將網(wǎng)站設置成網(wǎng)址加隨機參數(shù)訪問，每次參數(shù)都是隨機生成的，因此每次對外網(wǎng)址都是不一樣的。③另外，通過問卷調(diào)查分析，基本沒有同學愿意將自己的手機或者微信號及密碼交給別人幫助點名，畢竟比較私密。即便如此，我們也提出了對整個簽到過程加以時間限制的方案，要求學生在1 min以內(nèi)完成簽到，過時系統(tǒng)自動不再記錄簽到。

微信掃描二維碼自助簽到系統(tǒng)完全依賴于軟件實現(xiàn)，使用方便、可行性高，且為了靈活方便，應對個別學生來了卻沒有簽到成功的情況，簽到系統(tǒng)也有手動錄入簽到功能。

(2) 基于藍牙掃描簽到系統(tǒng)。基于微信二維碼掃描與學號綁定的是微信號，而基于藍牙的簽到系統(tǒng)綁定的是手機藍牙地址。手機的藍牙地址唯一，且藍牙本身的傳輸距離也十分有限，一般不超過100 m，這恰巧滿足點名簽到。

此系統(tǒng)不但有PC端做后臺管理，簽到功能主要通過基于安卓實現(xiàn)的APP來完成。首先學生登錄網(wǎng)站進行藍牙地址和姓名學號綁定，簽到時，教師打開手機藍牙功能，安裝在安卓手機的本軟件，能夠獲得所有掃描到設備的藍牙地址(被掃描節(jié)點可以是安卓、IOS等其他操作系統(tǒng))，通過與綁定好的數(shù)據(jù)庫進行比對完成簽到。

(3) 基于WiFi自動連接簽到系統(tǒng)。基于WiFi的簽到系統(tǒng)與基于藍牙的簽到系統(tǒng)類似，WiFi Mac地址也是唯一識別，學生登錄網(wǎng)站將Mac地址與姓名學號進行綁定，且WiFi也有傳輸距離限制。鑒于不同的網(wǎng)絡連接拓撲結(jié)構(gòu)，提出了兩種自助簽到方案:①通過一臺路由器將教師的簽到電腦和所有學生移動設備組織在一個局域網(wǎng)的拓撲方案。首先給學生一定的時間連接該路由器，安裝簽到系統(tǒng)的教師電腦運行該系統(tǒng)，通過Ping整個網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點分析出Mac地址，然后進行比對即可完成簽到。②通過一臺具有WiFi熱點功能智能手機將其他移動設備組織在一個局域網(wǎng)的拓撲方案。該系統(tǒng)開發(fā)的是一個移動APP，安裝簽到APP的移動設備打開WiFi熱點功能，讓所有簽到的同學連接此熱點，然后同樣獲得Mac地址進行比對完成簽到。

2.4平臺課程組織形式

為幫助學生建立課程體系化概念，方便學生系統(tǒng)學習，我們將平臺內(nèi)的課程按照課程類型、專業(yè)及課程體系等多種形式劃分和展示[5,7]。

目前很多開放平臺的在線課程已經(jīng)建設得非常完善，但幾乎所有平臺的課程組織層次不夠明確，用戶在查找和學習過程中不易明確課程的前導和后續(xù)以及在課程體系中的位置[10,12]。將已經(jīng)建設完成的開放課程資源實現(xiàn)按課程體系和課程類型等多種分類方法并用，并在課程體系建設中實現(xiàn)體系中課程層次結(jié)構(gòu)圖，讓學生能夠準確了解所學課程的課程體系及其在該課程體系中的地位。

另外，建設并完善開放課程資源評比機制，通過統(tǒng)計實際用戶播放量、打賞和點贊量等多維統(tǒng)計數(shù)據(jù)推選優(yōu)質(zhì)受歡迎視頻和優(yōu)秀教師作為平臺主打資源吸引用戶[13]。

3 新機制的實施情況和成效

目前，多媒體多角色通用一體化教學輔助平臺已投入到我院使用，目前上線課程有計算機組成原理實驗、計算機組織與結(jié)構(gòu)理論課和英語口語等課程。預習、測驗等題庫由相關授課教師錄入，學生通過關注微信公眾平臺，能夠使用學號和密碼登錄到該系統(tǒng)進行預習和測驗，后臺可自動化評分，加強對學生平時學習的監(jiān)督考核，也減輕了教師的繁瑣工作。

支持多媒體的互動交流板塊加強了學生間以及學生與任課教師間的交流，且一鍵同步能夠保證交流的實時性和有效性。經(jīng)過統(tǒng)計對比分析，沒有平臺時，學生基本很少提出問題一周最多5人次，而平臺上線每周討論問題數(shù)量達12個主題之多，且平均發(fā)帖在55～60。通過調(diào)查問卷統(tǒng)計分析，平臺的課程多種組織形式確實有助于學生了解整個課程體系。

多種自助簽到系統(tǒng)并存大大減少了課堂點名時間，提高了效率，并且約束了學生，保證出勤率。

4 結(jié) 語

最終完成建設支持不同類型課程的通用多媒體教學輔助學習平臺，并以微信公眾平臺和微博平臺為媒介推進基于PC和移動智能終端的輔助學習模式，提供多種簽到點名功能結(jié)合，課前隨時隨地隨意預習、測驗、交流互動，并能在通用一體化平臺在微信和微博上實現(xiàn)一鍵轉(zhuǎn)發(fā)。實踐統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析證明通過通用一體化教學輔助平臺進行教學組織，激發(fā)了學生學習興趣，規(guī)范了學生學習秩序，提高了學生參與度，提升了教學效果，提高了教學質(zhì)量。

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ConstructionofSPOCPlatformofUniversalIntegratedTeachingAid

CHIZongzheng,LAIXiaochen,HOUGang,LIUBin,RENZhilei,LIHaojie,HUIHuang

(School of Software, Dalian University of Technology, Dalian 116621, Liaoning, China)

By analyzing the application status of the existing public platform, many problems of the school of software, Dalian University of Technology are detail pointed out, such as the class platform is not unified, the authority set is not independent and so on. After a comprehensive survey and analysis, SPOC platform is designed and developed, which is oriented to the majority of courses and all teachers and students within the college. And many self-service check-in naming systems are integrated. and for helping teachers and students to establish the concept of curriculum system through the platform, all courses are classified according to the curriculum system and the nature, hierarchical organization. And the platform content updates support a key synchronization WeChat and micro-blog, more real-time and fast. The statistical analysis data prove that learn by the platform stimulates students interest, standardizes the order of students learning, and improves the quality of teaching.

massive open online course(MOOCs); small private online course(SPOC); self-service check-in naming systems; integration platform

G 642

A

1006-7167(2017)09-0140-05

2016-09-19

國家自然科學青年基金項目(61403057);中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助(DUT15QY53)；遼寧省教改項目(UPRP20140893);高等學校本科教學改革與教學質(zhì)量工程建設項目；大連理工大學教改基金(ZX201521);大連理工大學現(xiàn)代遠程教改重點項目(ZD201633)

遲宗正(1984-)，男，山東青島人，博士生，工程師，主要從事計算機組成原理實驗平臺管理及研發(fā)工作。Tel.:13591169937;E-mail：czz.dut@163.com

李豪杰(1973-)，男，山東泰安人，教授，博士后，主要從事計算機視覺與圖像處理、多媒體搜索等領域研究工作。Tel.: 18698732511; E-mail：hjli@dlut.edu.cn