智慧課堂教學系統設計

摘 要

從教育信息化建設的宏觀層面來看，教育信息化已經進入一個升華蛻變的階段。教育信息化建設的過程中使當前教育衍生出新的特征，其中最重要的特征有：智能化，開放化和個性化，數字化校園為智慧校園打下了堅實的數據平臺基礎，智慧校園正逐步替代數字化校園。此次研究是基于智能手機用于中高職課堂教學的可行性研究，主要目標是實現智能教學控制系統，并在此基礎上實現互動學習和協同學習以及個性化學習，對學習者學習過程進行實時追蹤和反饋；建立以班級為單位的教育社區。教師使用的電子教材和學習者用的手機APP在課堂上能實時互動，在課外學習者還可以觀看系統中的微課程。

【關鍵詞】智慧校園 智能教學控制系統 微課程

1 問題提出

（1）科技的進步使智能手機走進了課堂，課堂手機問題不斷涌現，絕大多數老師采取杜絕手機進課堂或無手機課堂的方式來維持正常的課堂秩序。把手機趕出課堂還是改變教學模式更新教學工具是擺在所有中高職教師面前的選題，這不是難點，難在做出選擇之后對手機的處理。

（2）傳統多媒體教學系統教學速度過快，學習者筆記跟不上、思路跟不上，影響聽課效果，另外，傳統多媒體教學系統對教學環境和設施依賴性過強，有失教學方式、方法的靈活性和多樣性。

（3）集成和控制，諾蘭模型認為，信息化發展必須經過初始、推廣、控制、集成、數據管理和成熟六個階段，當今社會，網絡技術、無線連接技術和智能移動終端系統的高速發展，人人交流手段多樣性多元化為教學提供了更寬更廣的解決思路，如何集成和利用多媒體系統、大數據利用共享模式把充分利用移動設備以改變當前教學模式是本次研究的重中之重。

2 理論基礎和設計目的

2.1 理論基礎

星星之火可以燎原，星火策略是基于云計算的思維提出的學習方式，把零散的數據搜集起來形成大數據，然后針對移動教學資源片段化的特點，以教學大綱要求和教學目的為基準，把教學過程設計轉換為星火設計，以教學大綱作為導航，將課堂教學知識劃分變成不可再分的知識片段，這些知識片段以教學云的方式存在，將這些星火按照教學規律結合教學實際進行教學重構，在利用知識遷移的規律從而形成燎原之勢。

星火策略結合傳統的教學模式，星火云教學系統與傳統的多媒體教學系統結合，學習者既可以系統的學習，也可按自己所需在課下進行針對性彌補式學習。

2.2 設計目的

主要目標是實現視頻音頻以及文字的大數據移動資源平臺系統，對系統訪問者的訪問過程進行實時追蹤和反饋；建立以興趣相似為基礎的單位社區。

利用新型的資源數據系統平臺把智能手機、平板電腦、PC機變成有力的資源訪問工具和媒介，堅持線上線下相統一，定期定時長訪問和移動碎片訪問控制相統一的原則，實現智慧管理，移動訪問下載，個性化查詢，實時考勤，在線測試，信息發布，工作學習評價，數據錄入，在線作業及匯總的一站式訪問。

完整收集各個時段信息，搜集PPT演示稿件信息，實時音視頻，實時筆記，線上訪問行為軌跡，形成大量數據。

個性化，強化系統訪問者的主體地位，基于訪問者平時學習的軌跡對其數據進行匯總分析，從而使訪問者能夠客觀地認識和評價自己的能力，引導訪問者科學地安排自己學習。

全面結構化知識，信息資源有可結構化描述的，也有似離散的數據，可以用關系型數據庫和層次數據庫以及對象型數據庫對其進行描述和存儲，數據庫融合形成一個多元化的學習信息庫。

3 系統設計

3.1 主要功能模塊

智慧管理模塊：實時考勤，在線作業，在線測試，信息發布，評教評學，成績錄入及匯總。

個性化教學模塊：除了常規的在線答疑，批改作業，互動課堂等，另外，通過課堂上教師使用的電子教材以及學習者的反饋信息，通過數學模型智能分析其學習特點，提出個性化教學方案。

碎片化學習模塊：學習者利用手機終端安裝APP實現實時考勤，隨時隨地進行微課學習，除了作業，測試，成績查詢等外，還可以通過搜集到的學習者上課時通過手機APP和教師的電子教材的反饋信息進行綜合數學建模分析，智能化制定個性化學習的方案。

資源平臺：學習者和教師通過單點接入系統后，可以訪問到各種的教學資源：素材庫，試題庫，課件庫，教案庫，微課庫等等，還可以訪問學院發布的各種信息：作業批改情況，考試成績查詢等。

教育社區模塊：以班級為單位建立起的教育社區彌補了數字化校園的缺陷，在此模塊中學習者以及教師可以相互討論，甚至可以發布自己錄制的學習視頻，像是虛擬的一個校園，上課時間是在教室，而下課時間就在社區，打破座位限制，打破班級界限，人人都可以參與進來討論。

3.2 環境搭建

利用現有的校園網和多媒體系統，搭建起校園為服務對象的服務器，通過校園網通向各個多媒體教室，在多媒體教室安裝無線AP。考慮系統的功能需求，學習者、教師、管理員三方用戶，根據不同需求系統采用B/S和C/S模式結合，管理員一般要通過PC端進行管理。教室中以教室為單位的局域網，教師通過無線局域網對學生短進行控制，授課，交流。課外，學生和老師的交互不是實時的，用無線還是有線看用戶選擇。

3.3 客戶端的設計

適用教室使用的系統終端設計一個app軟件，另外學習者手機上的客戶端定制綠色瀏覽器設置上網白名單，設計出同屏控制系統，另加鎖屏功能。

4 結語

在傳統的多媒體教學系統基礎上，結合大數據分享思想，設計了可碎片化學習的綜合智慧教學系統，一方面可以利用原有的資源加上Wi-Fi設備控制學生上課手機的使用，另一方面也可以讓學習者在課外或者下班后通過4G或Wi-Fi網絡環境進行碎片學習，從而達到慢慢把知識點連成片進而系統化。這樣兼顧正式的系統學習和碎片學習的靈活性，調動學習者的主動性和自主性。系統設計和系統實現仍需要大量的完善，如在搜集大量數據庫后如何對這些大數據進行數據挖掘和更細致的分析，以及完善課堂對手機端的學習控制等。

參考文獻

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作者簡介

陳偉光（1982-），男，河南省開封市人。大學本科學歷。講師。研究方向為智慧課堂，大數據挖掘。

作者單位

北京學佳澳軟件科技發展有限公司 北京市 100089endprint