面向移動互聯網的高校教學交互反饋系統設計

王宏偉

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面向移動互聯網的高校教學交互反饋系統設計

王宏偉

（中國民航大學計算機科學與技術學院）

在目前的高校教學過程中，以課堂問答和師生互動為主的即時反饋，對于教師課堂教學起到關鍵作用。面向當前移動互聯網環境，設計跨平臺的教學交互反饋系統，獲取課堂反饋信息以及時發現教學中的問題、了解學生學習效果，并為教學研究提供有效的數據支撐。

移動終端；即時反饋系統；跨平臺

0 引言

師生互動是課堂教學的重要組成部分，然而在現實的高校教學過程中，由于班級規模、課堂時間和教師精力等因素的限制，并未實現師生之間的充分交流與即時互動。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中指出：“強化信息技術的應用，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果。”如何借助現代通訊技術和教育技術工具實現教學過程的數字化、網絡化和信息化，成為教學研究的重要內容[1]，而如何實現高校課堂師生之間高效、便捷的交互、反饋，成為教學改革研究的應有之義。

當前移動互聯網蓬勃發展，隨著智能手機在高校的普及以及3G/4G/無線網絡的覆蓋，師生員工使用移動終端隨時隨地獲取信息，由此可探索將移動終端作為教學交互反饋的傳輸途徑。

傳統的“課堂即時反饋系統”使用短距離無線通信設備，成本較高[2]，也有提出使用智能手機替代課堂即時反饋系統中學生終端設備的反饋系統模型，但多是局限于iOS或者Android某一種平臺，未能覆蓋現有移動終端各平臺[3-4]。

面向智能手機、平板電腦等不同平臺的移動終端，本文提出一種跨平臺的教學交互反饋系統設計，并在教學實踐中進行應用探索，促進教學過程中師生之間的溝通、交流與互動，為教師提供真實有效的反饋信息，提高學生的學習質量，強化課堂教學成果。

1 總體架構分析與設計

高校的課堂教學不同于其他教學模式，其特點是體系龐大、班級眾多、課堂人數規模不等，教師需要隨時了解課程學生的知識接納程度，方便教師對教學進度的把握，同時需要針對課程和學生分別快速的統計出勤情況和交互反饋信息。

教學交互反饋系統應能夠記錄學生出勤情況、課堂問題提問與反饋、即時通信和數據統計：準確劃分課程、班次、上課時間，從而對不同的課時和班次進行考勤并記錄，該數據可根據課程或班次來查詢，方便期末統計；教師能夠提前錄入題目，上課時將題目推送給學生，學生作答后將結果反饋給教師，使教師及時了解學生針對所教授知識點的掌握情況；通過即時通信的方式，學生可隨時進行提問，教師進行解答或回復學生，通過這種方式解決學生人數眾多難以當堂提問的問題；學生還可對課程進行點贊，根據學生點贊時間點及數量，教師可進行課程調整及質量研究；教師也可對每個學生增加附加記錄，統計課堂表現優異的學生進行表彰。

由此從應用角度，面向移動終端的教學交互反饋系統可劃分為教師端、學生端和服務器，各部分之間的交互關系如圖1所示。

圖1 教師端、學生端與服務器交互關系

為了構建能夠通過Web和不同平臺的移動設備訪問的教學交互反饋系統，實現系統的分布式設計，服務器端采用REST Web Services技術。

REST是表述性狀態轉移(Representational StateTransfer)的簡稱，2000 年由Roy Fielding在其博士論文中首次提出，現在作為分布式系統設計的一種新型架構風格。在REST中，整個Web被看作一組資源的集合，資源由URI標識，對資源進行的操作由客戶端指定的URI和HTTP協議動詞的組合來實施，同時將資源和資源的表示分開，為構建可擴展、簡單性、可移植和松耦合的 Web 程序提供了一個架構上的準則，REST 這種基于資源的設計改變了傳統的基于服務的設計思想[5,6]。

教學交互反饋系統設計為應用層、服務層、數據層三層架構，以教務信息、教學管理和課堂反饋數據庫作為數據層，為REST網絡服務提供數據支撐；客戶端可通過網絡請求訪問REST服務層，進行具體的應用操作。系統整體結構如圖2所示。

圖2 系統層次結構圖

2 系統關鍵功能設計

2.1 教師端分析與設計

根據教學交互反饋中教師的需求，功能可分為五個模塊：

（1）學生管理

教師端可以對學生信息進行管理，比如某位同學登錄設備進行了更換，教師端可以解除其賬戶和設備的綁定。

（2）簽到管理

教師上課時可以自由選擇本節課是否進行簽到，簽到時只需點擊發布簽到即可。在學生簽到之后教師端應當能夠查看學生的簽到信息以便及時掌握出勤情況。

（3）接收反饋

當反饋數量達到一定限制時，教師端界面應當進行提醒，以便教師采取相應措施。

（4）修改課堂WiFi

教師能夠在第一堂課時獲取當前教室的WiFi，學生端進行簽到時使用本終端所連接的WiFi與教室WiFi進行對比，相同時才能進行簽到。若上課地點有所變動，教師端應能夠及時修改課堂WiFi信息。

（5）發布題目并查看答題情況

教師能夠在課堂上進行隨機提問，發布題目并能夠查看學生的答題情況，以便進行后續的教學。

2.2 學生端分析與設計

根據教學交互反饋中學生的需求，功能可分為四個模塊：

（1）用戶登錄

學生通過學號和初始密碼登錄系統，為了避免學生之間互相代替簽到，每個學生信息將會與一臺設備綁定。

（2）考勤簽到

教師發布開始簽到后，學生端收到推送即可以簽到，簽到時為了防止學生不在教室卻進行簽到的情況，需連接教師端指定wifi進行簽到。

（3）即時反饋

學生在第一次登錄時即獲取到課程表存在本地數據庫，每到上課時間即對學生設備的使用狀況進行記錄，若學生在使用其他課程無關的應用，學生端后臺即向教師端發送信息。

（4）答題

教師發布問題后，學生可以在移動端進行接收、答題，題目類型分為選擇題和簡答題，答題完成后進行提交。服務器端需對學生提交答案的選擇題部分進行正誤判斷，并給學生反饋，同時將學生提交的答案匯總發送到教師端。

2.3 服務器端分析與設計

服務器端的功能主要是響應移動端的請求信息，并對數據庫進行操作，具體包括：

（1）接收學生端的登錄信息

服務器端首先需要接收學生端發送的設備ID、用戶名及密碼信息，進行判斷：若是初次登錄且用戶名密碼正確，則將設備信息加入到數據庫中，并與用戶信息進行綁定；否則，需要判斷當前設備ID 與數據庫中綁定的ID是否相同，根據判斷結果進行后續處理。

（2）接收教師發布的簽到信息及學生的簽到信息

服務器端需要接收教師端發布的簽到信息，獲取課程、教師等信息并發送給學生端。同時需要接收學生端發送來的簽到信息，其簽到信息包括學號及所連WiFi的ID，服務器需要將其WiFi的ID與數據庫中該課程的ID信息進行比對，相同則接受學生的簽到，否則不接受，并將反饋信息發送給學生端。

（3）接收學生端發送的即時反饋信息

服務器端需要接收學生端發送的即時反饋信息，及時更新數據庫，并且需要對反饋信息進行判斷，若達到一定閾值，則將信息反饋給教師端。

（4）接收教師端發布的題目及學生端的答案

教師端需要將要發布的題目發送給服務器端，服務器將數據存儲在數據庫中并將題目發送給學生端；服務器端還需要接收學生端發送的答題信息，同時對所有學生的答題信息進行匯總，以便教師端及時查看并掌握答題情況。

3 原型實現及效果評估

基于上述設計，開發了教學交互反饋原型系統，實現了上述核心功能。圖3是教師選擇、編輯題目頁面，未推送的題目顯示為紅色。

圖3 題目列表和編輯題目頁面

圖4 教師查看題目回答結果和學生回答題目頁面

教師可點擊還未發送給學生的題目，點擊推送題目按鈕，將題目發送給學生，學生在課程頁面可以查看到題目，學生選擇答案后點擊提交按鈕，提交后顯示正確答案，正確答案顯示綠色，學生選擇的錯誤答案顯示為紅色。教師選擇一道題目，點擊查看詳情，已經發送給學生的題目，以柱形圖的形式顯示出學生答題情況。

4 結束語

本文從高校教學互動反饋的應用需求出發，為了適應不同平臺的移動終端，提出并設計了基于REST服務的跨平臺的高校教學互動反饋系統架構并實現了原型系統。經測試，原型系統可滿足高校課堂教學中的交互需求，對學生課堂行為的數據進行實時記錄，方便以后的教學分析和數據挖掘。

[1] 乜大偉. 淺談計算機網絡技術在教學應用中的作用和發展趨勢[J]. 軟件, 2014, 35 (2): 146-152.

[2] 劉兆龍, 胡海云, 閔婕. 課堂交互反饋系統CRS及其教學應用[J]. 實驗技術與管理, 2013, (2): 150-153.

[3] 宋楠. 基于Android智能機課堂反饋系統的設計與實現[D]. 華東師范大學, 2013.

[4] 朱致遠. IOS平臺上課堂實時反饋系統的設計與實現[J]. 軟件, 2015, 36(02): 102-106.

[5] 賀海梁, 袁玉宇. 基于REST的面向資源Web應用架構參考模型[J]. 軟件, 2012, 33(11): 59-63.

[6] 黃沛. 基于RESTful架構的科技信息共享接口系統的設計[J]. 軟件, 2018, 39(7): 170-172.

Design of College Teaching Interaction Feedback System for Mobile Internet

WANG Hong-wei

(College of Computer Science and Technology, Civil Aviation University of China)

Instant feedback based on teacher-student interaction plays a key role in the current college teaching process. In the mobile Internet environment, it is import to design a cross-platform teaching interaction feedback system, obtain classroom feedback information, discover problems in teaching and provide effective data support for teaching research.

Mobile terminal; Instant feedback system; Cross platform

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.11.052

中國民航大學教育教學改革研究課題(CAUC-ETRN-2015-21)

王宏偉(1982-)，男，講師，主要研究方向：機器學習與移動計算。

王宏偉. 面向移動互聯網的高校教學交互反饋系統設計[J]. 軟件，2018，39（11）：246-249