基于智慧校園的高職高專智慧網絡教學平臺建設研究

摘要：本文針對智慧網絡教學平臺進行研究，給出了智慧網絡教學平臺的體系結構，使用數據挖掘技術為師生提供個性化教學服務，利用移動互聯技術為師生提供靈活、方便的教學和學習方式。智慧網絡教學平臺建設研究對建設高校智慧校園有一定參考意義。

關鍵詞：網絡教學平臺;個性化教學;移動互聯技術;智慧校園

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2019）13/14-0174-04

● 引言

隨著人工智能、移動互聯網、云計算、虛擬化和物聯網等新技術在教育領域的深入應用，各院校以現代信息技術為支撐積極進行學校信息化建設，高校信息化正從“數字校園”快速邁入“智慧校園”建設階段。智慧校園是指一種以面向師生個性化服務為理念，能全面感知物理環境，識別學生個體特征和學習情境，提供無縫互通的網絡通信，有效支持教學過程分析、評價和智能決策的開放教育教學環境和便利舒適的生活環境。黃榮懷教授提出智慧校園應具有以下5個特征：①環境全面感知;②網絡無縫互通;③海量數據支撐;④開放學習環境;⑤師生個性服務。[1]從智慧校園具有的特征可以看出，智慧教育是智慧校園的重點。本文結合現代化信息技術討論基于智慧校園的智慧網絡教學平臺設計，該平臺承擔智慧校園培養創新人才的任務，為改善學生的學習效果提供優質的學習環境。

● 基于智慧校園的智慧網絡教學平臺的內涵

智慧校園是教育信息化領域的一個研究方向，智慧校園是高校信息化的高級形態，是對數字校園的進一步擴展與提升。[2]智慧網絡教學系統是智慧校園教學服務系統中的一個重要的平臺，筆者綜合文章[3，4]對智慧網絡教學平臺的研究成果，認為基于智慧校園的智慧網絡教學平臺是以先進的教育理念和面向師生個性化服務理念為指導，將人工智能技術、網絡技術、移動互聯技術、智能感應技術、物聯網技術和云技術與教學資源深度融合的平臺。它提供教師在線備課、網上授課、遠程輔導、協同教學研究等功能，支持學生開展在線自主和協作學習以及基于移動互聯網的移動學習，對學生在學習過程中所形成的數據進行挖掘和分析，獲取學生的個性化特征，靈活推送個性化的學習資源、學習任務和學習策略，引導和幫助學生進行有效學習。

● 基于智慧校園的智慧網絡教學平臺技術支持

1.移動互聯技術

移動互聯技術從本質上來說主要包括自組織網、4G、Wi-Fi等接入技術，移動互聯技術和智能移動設備的快速發展為移動互聯網的發展注入巨大的能量，移動互聯網也正逐漸滲透到教育領域。[5][6]移動教學平臺的出現為教育領域注入了新的活力，移動學習引發了越來越廣泛的關注。移動教學平臺學習具有高度的時間和空間自由性，學生能在智能移動終端上開展各種形式的自主學習，體驗一種全新的學習感受。

2.物聯網技術

物聯網是指利用各種信息傳感設備，如射頻識裝置、紅外傳感器、全球定位系統、激光掃描等與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡，其目的就是讓所有的物品都與網絡聯接在一起，方便識別和管理。[7]智慧網絡教學平臺引入物聯網技術，使得教學更具人性化和智能化，推動數字化校園向著智慧校園發展。

3.數據挖掘技術

個性化教學是現代教育教學改革的一個熱點問題，也是當前教育教學改革的一個難題。個性化教學的競爭優勢來源于為每一位學生提供的個性化教學服務，數據挖掘技術為個性化的教學服務提供了強有力的支持。

（1）聚類分析

聚類就是把整個數據分成不同的組，并使組與組之間的差距盡可能的大，組內數據的差異盡可能的小。[8]通過聚類方法對學生群體進行分類，以分析對學習成績影響的各種因素評價學生學習效能，從而可以預測和分析學生學習效能和學習策略的反應，幫助找到相似學生群體（如相近或相同專業、學習興趣、知識掌握程度、學習風格），促進相似學生群體相互交流和學習。同樣，也對教師群體采用聚類方法進行分類，幫助找到相似教師群體（如相近或相同專業、同類的教學對象、相近的科研方向），促進相似教師群體相互交流和探討教學模式改革、教學方法的改進。

（2）關聯規則

關聯規則是數據挖掘技術中的一個重要分析模式，關聯規則是描述數據集合中數據項之間存在潛在關系的規則。[9]對學生在學習過程中形成的學習主題、在線考試成績、習題解答情況等學習數據利用關聯規則挖掘學生知識點掌握的程度以及知識點間的相關性，進而得到關于學生學習效果和認知能力的綜合評價。分析后即可獲取學生的個性化特征，為學生的學習推薦個性化學習策略，以改善學生的學習效果。

4.數據庫技術

（1）教學資源組織

教學資源是智慧網絡教學平臺的重要組成部分，教學資源具有復雜性和多樣性，為便于管理和利用教學資源，教學資源按照學科編碼中三級學科目錄層次進行組織。[10]考慮到智慧網絡教學平臺面向的是高職高專類學生，根據高職高專院校教育教學的特點，教學資源按三級學科編碼和學習領域課程（課程）分類管理。兩種不同的組織方式，其區別從素材編號反映出來，下面是兩種編號的形式及含義：

按三級學科編碼，素材編碼形式：一級學科編碼、二級學科編碼、三級學科編碼、課程類、知識點編碼、順序編碼。

按學習領域課程編碼，素材編碼形式：一級學科編碼、二級學科編碼、三級學科編碼、課程類、學習領域、知識點編碼、順序編碼。

（2）學生信息組織

對學生學習情況進行分析是教學過程中的一個重要環節。從學生信息庫中提取信息，利用數據挖掘技術可以獲得學生對所學知識點的掌握程度及知識點間的相互聯系，形成改善學習效果的個性化學習策略。要提供優質的個性化教學服務，學生信息的組織是必不可少的環節。根據需要將學生信息分為學生的持續性信息和學生的動態信息。學生個體的持續性信息是指相對穩定的、影響學習效果的個體特征。學生的持續性信息編碼形式是：學習興趣、學習風格、認知特點……學生的動態信息是指能隨學習環境、時間而變化并與學習活動有關的個體狀態。學生個體的動態信息編碼形式是：領域知識水平、學習主題、情感狀態……

● 基于智慧校園的智慧網絡教學平臺設計

筆者提出的智慧網絡教學平臺是結合國家遠程教育技術標準——《現代遠程教育資源建設技術規范》與移動互聯技術和數據挖掘技術構建的一個平臺，該平臺能根據不同學生的特點及其任務的完成情況，推薦不同的個性化教學策略，能為學生的自主學習提供支持和個性化服務，能夠在智能移動終端和PC終端上更加便利地完成學習任務，更加方便教師和學生相互交流和溝通。智慧網絡教學平臺智能終端平臺、PC終端平臺和服務器組成如圖1所示。

1.智慧網絡教學平臺設計原則

（1）教學資源組織

參照教育部教育信息化技術標準委員會發布的《教育資源建設技術規范》的要求，同時考慮高職高專院校教育教學的特點，結合專業建設內容和特色進行構建和組織教學資源。

（2）靈活的學習模式

隨著移動智能終端產品和移動互聯網技術的發展，移動智能終端的應用向教育領域拓展，利用移動智能終端，教學和學習可以做到隨時隨地無拘無束，并且很好解決教師和學生之間的互動溝通。智慧網絡教學平臺提供智能移動終端和PC終端學習環境，教師和學生的互動變得更加頻繁，教師對學生的影響更加深刻，學習效果將會有更好的提升。

（3）良好的交互環境

智慧網絡教學平臺具有良好的交流環境，能將教師和學生按共同的興趣、個性特征、教學任務和教育教學中關注的問題劃分教學社群和學習社群。學習社群中的成員關注的問題有相似之處，社群提供了一個交流學習的環境，學生可以相互交流學習;教學社群中教師可以就關心的教學改革、教育方法的應用、教學技巧、科研的合作等問題進行探討，提升自己的業務水平和科研能力。

（4）適應學生個性特征的學習支持和服務

借助數據挖掘技術對學生訪問日志、學生學習記錄、學習成績等數據進行分析，獲取知識點間的關聯規則，從而發現知識點的相關性，為學生推薦個性化的學習資源和學習策略，以滿足學生個性化教學需求。

2.高職高專智慧網絡教學平臺結構

（1）功能

智慧網絡教學平臺是一個集教學設計、備課、課程學習、教學資源的組織、檢索和管理、網上輔導及討論、在線考試、教學評價、學生信息收集為一體的系統平臺。該平臺可以通過智能移動終端和PC終端為教師提供教學過程組織及實施的環境，為學生提供不受時間限制、不受地點限制的移動學習環境。平臺利用數據挖掘技術對學生的學習信息進行分析和評價，為學生及時提供個性化學習內容、個性化學習策略，改善學習效果。

（2）總體結構

智慧校園對智慧教育具有的作用和功能是這樣描述的：為師生建立智能開放的教育教學環境，改變師生與學校資源、環境的交互方式，開展以人為本的個性化創新服務，實現學校智慧運行，支撐學校開展智慧教育。[11]考慮到智慧網絡教學平臺應該實現智慧教育的部分或全部功能，筆者提出智慧網絡教學平臺的模型，其體系結構圖如上頁圖2所示。

（3）個性化學習策略推薦模塊

個性化學習策略推薦模塊是整個智慧網絡教學平臺的核心模塊之一，平臺提供個性化服務的效果主要取決于個性化學習策略推薦模塊的功能。[12]在學習過程中平臺將收集學生的訪問信息、學習效果信息等，學生進入平臺開始學習，個性化學習策略推薦模塊對學生學習信息進行數據挖掘，生成對學生學習效果和認知能力的評價，給出學生尚未掌握知識點的信息及知識點之間的關聯，由模塊推理出學習策略供學生參考。具體模塊結構如上頁圖3所示。

● 結束語

智慧網絡教學平臺能夠給學生的自主學習提供重要學習環境，在這個環境中學生可以不受時間和空間的束縛，隨時隨地進行課程學習。它可以對課堂教學內容進行有效延伸和擴展，提高學生的知識的深度和廣度;可以接受智慧網絡教學平臺提供的優質的個性化教學服務，提高學習的效果。本文提出的智慧網絡教學平臺模式和功能還有許多不足和有待完善的地方，所做的工作只是為智慧網絡教學平臺的研究提供新的思路和研究方向，為智慧校園的研究打下一個基礎。

參考文獻：

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[4]石玲.“互聯網+”背景下高職智慧網絡學習平臺建設研究[J].漯河職業技術學院學報，2017（03）：75-79.

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[6]唐偉.基于移動互聯網的大學生實踐教學平臺設計與實現[J].軟件工程，2018（05）：31-33.

[7]寧煥生，徐群玉.全球物聯網發展及中國物聯網建設若干思考[J].電子學報，2010（11）：2590-2599.

[8]梁志榮.數據挖掘中聚類分析的技術方法[J].電腦開發與應用，2007（06）：37-39.

[9][10][12]黃力明.個性化計算機應用技術專業教學資源庫教學系統支持平臺的設計與開發[J].鎮江高專學報，2015（01）：48-51.

作者簡介：黃力明（1956—），男，江蘇省溧陽市人，教授，主要研究方向為智能優化算法、聚類分析、數字圖像處理。

基金項目：鎮江市高等專科學校2017教學改革研究項目“鎮江高專智慧化校園教學平臺構建”（項目編號：2017yb019）。