交互式慕課教學系統(tǒng)設(shè)計與研究

丁 然

(安徽審計職業(yè)學院，安徽 合肥 230601)

隨著網(wǎng)絡(luò)教學的不斷發(fā)展，學生自學學習能力的培養(yǎng)受到重視。在線教學成了一種新的教學發(fā)展模式。學生可以不受地點、環(huán)境、時間的影響，借助網(wǎng)絡(luò)平臺完成知識的學習、互助與交流，完成考核任務。網(wǎng)絡(luò)教學在一定程度上解決了傳統(tǒng)教學模式的問題。但是單純的網(wǎng)絡(luò)學習并不利于學生系統(tǒng)知識的掌握以及學生價值觀的培養(yǎng)。慕課教學模式的推廣，能夠解決傳統(tǒng)教學存在的問題，改進現(xiàn)有的教學方法，增加學生學習興趣，增加互動環(huán)節(jié)。本文對交互式慕課教學系統(tǒng)進行了研究，該系統(tǒng)增強了學生的專業(yè)技能，拓寬了知識層面，提高了教學效果。

1 交互式慕課教學系統(tǒng)的意義

慕課教學模式是一種大規(guī)模的在線開放課程的教學模式。它是網(wǎng)絡(luò)教學的延伸，同時也對傳統(tǒng)教學方式有著深遠的影響。在新技術(shù)與Spoc平臺的支持下，慕課教學模式有自己的管理系統(tǒng)與學習方式。慕課教學課程中含有豐富的教學資源包括在線視頻學習、短視頻學習、課后習題、討論學習、材料補充及考試等。在慕課教學系統(tǒng)中，學生可以利用碎片時間進行在線學習，不受時間、地點、環(huán)境的影響。通過教師線上的指導與交互，增加師生、學生之間的討論與交流。慕課教學系統(tǒng)可以將教學資源更合理、更有規(guī)劃的組織在一起，學生可以按照計劃學習。整個慕課教學模式突出了以學生為主體，更注重學生自學能力的培養(yǎng)。慕課教學模式并不適合每一個人，這樣的教學模式對學生自制力的要求比較嚴格。傳統(tǒng)教學更多的是對學生的監(jiān)督與管理，缺少對學生學習態(tài)度與情感的培養(yǎng)。慕課的教學模式將傳統(tǒng)的教學方法與慕課教學的優(yōu)勢結(jié)合在一起，形成交互式慕課教學模式。

2 交互式慕課教學系統(tǒng)設(shè)計

交互式慕課教學系統(tǒng)的研究是在慕課教學系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計一套交互式評價體系。更注重的是課后教師與學生之間的溝通，教師布置與批改作業(yè)的整個流程。交互式慕課教學系統(tǒng)在常規(guī)的功能模塊外，還有一個特色的分組項目，在該教學系統(tǒng)中，教師需要給學生進行分組，并且按照組別布置課程任務，如果人為手工進行分組則是一項巨大了工程。在教學過程中，教師一般對學生缺少充分的認識，分組時盡量避免自由分組，按照學號分組也不是最佳的分組模式。每個高校都有人才評價指標系統(tǒng)，將評價指標作為向量，學生每一項評價指標定義為一個向量，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對學生自動分組的功能。指標評分為0-5分，指標中0分代表學生沒有選修過與這項指標有關(guān)的課程，并不能說明學生該項水平為0。經(jīng)過觀察可以發(fā)現(xiàn)，學生指標分析數(shù)據(jù)則是一個大的數(shù)據(jù)庫，可以將這些數(shù)據(jù)列為數(shù)據(jù)矩陣，分析其屬性，公式1列出指標數(shù)據(jù)矩陣。

(1)

列出數(shù)據(jù)矩陣后，對每名同學的指標差距進行分析，將不同特點的人才分在同一組。例如在軟件工程專業(yè)中，有的學生代碼能力強，有的數(shù)學強，有的則是項目管理水平比較強，將一個組的水平綜合分布。兩個同學的各項評價指標分別是{a1,a2,a3……ap,ap+1}、{b1,b2,b3……bp,bp+1}，那么他們指標相似度的計算為公式2所示。

cosβ=

(2)

cosβ的取值在0-1范圍，cosβ值越大，相似度越高，表示a、b兩名同學的能力越接近，cosβ值越小，則表示a、b兩名同學能力差異比較大，可以將他們分在一組， 取長補短，互相學習。

3 交互式慕課教學系統(tǒng)模塊分析

3.1 用戶管理模塊

交互式慕課教學系統(tǒng)整體設(shè)計中，分為三個模塊，管理員、教師、學生。管理員具有管理整個系統(tǒng)的權(quán)限，可以上傳資料，編輯信息，查找數(shù)據(jù)等等。教師可以編輯個人信息，學生信息，教學課程，考試成績等等。主要可以分為三種類型，一種是對課程信息本身的編輯，包括教學內(nèi)容，教學視頻，教學資料，課程簡介等等。第二，對選修課程的學生進行管理，包括教學分組，組長的選擇，查看學生信息及學生成績等等。第三，課程教學任務進行管理。包括學習視頻的上傳，材料附件，學生分組，以及對課后作業(yè)完成情況的查看和審批。對于學生來講，權(quán)限有限，可以編輯個人信息，查看課程，觀看視頻，完整作業(yè)等。

3.2 課程管理模塊

交互式慕課教學系統(tǒng)設(shè)計過程中，課程管理模塊與管理員、教師、學生有著密不可分的關(guān)系。管理員負責錄入整個教學系統(tǒng)的基本信息，教師基本信息，課時信息、選修課程的學生數(shù)量。教師需要完善自己的信息，所講授課程的具體信息，包括時間和內(nèi)容，上傳授課視頻，編輯課件，上傳附件及課后作業(yè)的預留。課程管理模塊對于學生權(quán)限比較小，僅僅能夠閱讀，觀看授課視頻，下載課件及課程介紹及查看。

3.3 課程任務管理模塊

課程任務管理模塊是交互式慕課教學系統(tǒng)設(shè)計的研究重點。該模塊的主要目的是幫助教師高效完成教學任務。除了在線溝通交流之外，課后作業(yè)的預留也是提高教學水平的方式之一。課后作業(yè)預留方式可以分組來完成，以提高學生團隊協(xié)作的能力，整個組完成之后同學們以組為單位提交給教師。這種教學形式的弊端則是教師無法對每一位學生的學習情況進行掌握，也無法了解每一位學生在課后作業(yè)中的實際貢獻。在交互式慕課教學系統(tǒng)設(shè)計中，可以將這個問題留給學生，教師在布置任務時可以指定相應的分組，并且設(shè)置一系列的指標及權(quán)重。其主要流程見圖1。

圖1 課程任務管理流程

在交互式慕課教學系統(tǒng)設(shè)計中，課程任務管理模塊會分成若干個小組，每一個小組設(shè)置一個組長，組長的職責是收取課后作業(yè)和統(tǒng)計、評價每一名同學在課后作業(yè)中的實際貢獻。對于每一個組提交的課后作業(yè)，其他組別可以根據(jù)教師給的評價指標進行評價，有效的評價可以給教師審批作業(yè)提供更多的參考。小組課程完成情況互評的好處，第一，可以讓同學們更多地了解其他同學的學習情況和具體任務，拓寬同學們的知識面。在數(shù)學課中，教師給每組發(fā)布的任務是不同的，同學可以根據(jù)對其他組別的評分來學習更多的知識。如果每一個小組僅僅關(guān)心本組的作業(yè)，那么課堂任務的效果就會比較差，同時也失去了教學意義。小組互評模塊的設(shè)置，并沒有增加同學的額外作業(yè)負擔，同時也能夠啟發(fā)思維，拓寬獲取知識的渠道。第二，同學們查看了其他組別的作業(yè)情況，給出心中合理的分數(shù)，不僅僅可以幫助教師從不同角度判斷作業(yè)完成的質(zhì)量，還可以幫助教師節(jié)省很多時間。教師有充裕的時間，給同學們答疑解惑。

4 交互式慕課教學系統(tǒng)仿真實驗

4.1 系統(tǒng)需求及配置

系統(tǒng)設(shè)計的主要目標是滿足學校建設(shè)及引進多門高清課程。并且滿足可以同時容納3000人在線，同時滿足40人以上的教學任務，需要搭建4臺虛擬服務器。需要配置一臺Small Private Online Course主機，以及視頻轉(zhuǎn)換主機，文檔轉(zhuǎn)換機，額外配置云端處理器更好，開放一臺虛擬機。

1.交互式慕課教學系統(tǒng)配置。交互式慕課教學系統(tǒng)的標準配置：Small Private Online Course(1臺)，需要有8核CPU，64G內(nèi)存，1T硬盤，外網(wǎng)IP地址一個，內(nèi)網(wǎng)IP一個，光纖網(wǎng)卡；RAPP視頻轉(zhuǎn)換主機(1臺)，4核CPU，32G內(nèi)存，800G硬盤，內(nèi)網(wǎng)IP 1個，光纖網(wǎng)卡1個；RAPP文檔轉(zhuǎn)換主機(1臺)，4核CPU，32G內(nèi)存，800G硬盤，千兆網(wǎng)卡1個，內(nèi)網(wǎng)IP 1個。

圖2 交互式慕課教學系統(tǒng)拓撲圖

2.交互式慕課教學系統(tǒng)工作原理。Small Private Online Course平臺可以實現(xiàn)教學課程的線上教學及從云端引用的慕課課程。從功能上能夠?qū)崿F(xiàn)與云端慕課平臺功能一致的具有學校獨立域名的教學平臺。RAPP是資源異步處理的一種協(xié)議，主要處理資源格式的轉(zhuǎn)化，支持各類資源文件的格式處理，處理成特定的格式。對于本地硬件資源的配置要求，需要具備兩臺物理機，一個Small Private Online Course，另一個是RAPP。

Spoc的主要作用：

第一，實現(xiàn)本地資源的存儲，實現(xiàn)慕課課程資源的鏡像、點播服務；

第二，負責與RAPP保持溝通，同步RAPP主機加工轉(zhuǎn)換的所有本地資源課程；

第三，負責與慕課平臺保持溝通，完成慕課引用課程資源本地的鏡像；

第四，保持與外網(wǎng)的24小時通訊服務。

RAPP主機作用：

第一，實現(xiàn)本地文檔、視頻資源的自動化處理；

第二，支持視頻格式的轉(zhuǎn)化，支持文檔格式的相互轉(zhuǎn)化，同時保留原始文件；

第三，保持與Spoc主機的通訊服務，實現(xiàn)對本地課程資源轉(zhuǎn)化后向Spoc主機進行推送。

交互式慕課教學系統(tǒng)設(shè)置的是300名學生同時在線，10門高清課程視頻。每增加額外的300人和10門高清在線視頻課程，則需要添加一臺Spoc主機。

4.2 交互式慕課教學系統(tǒng)流程及界面展示

交互式慕課教學系統(tǒng)主要分為3個部分，用戶管理，課程管理及任務管理。三個功能模塊完成了系統(tǒng)的主要操作。

1.用戶管理模塊。 在交互式慕課教學系統(tǒng)中，教師可以編輯個人信息，對自己所教授的課程進行全方位的管理，包括課程內(nèi)容編輯，上傳教學內(nèi)容、上傳課程視頻及課件。對學生信息進行管理，對課程任務進行管理，上傳附件，作業(yè)批改等等。如圖3所示，教師登錄驗證成功后，系統(tǒng)會自動跳轉(zhuǎn)到教師的課程管理列表，在列表中教師可以進行操作。

圖3 交互式慕課教學系統(tǒng)教師首頁

學生可以編輯個人信息，選擇選修課程，查看學分，觀看授課視頻，下載課件，提交課程作業(yè)，同組或為外組評價。在提交課程作業(yè)后，也可以查看或下載其他組的學習課件并對其進行評價。如圖4所示，學生登錄驗證通過后，系統(tǒng)會自動跳轉(zhuǎn)學生課程學習列表界面。在列表中可以看到所選擇的課程。

圖4 交互式慕課教學系統(tǒng)學生登錄頁面

圖5 管理模塊主要流程

圖6 教師編輯課程詳細信息

圖7 慕課教學系統(tǒng)中學生觀看視頻

2.課程管理模塊。課程管理模塊的主要流程見圖5所示。

圖6為教師管理所教授課程的具體信息，如上傳視頻，編輯課程等等。

學生對于慕課教學系統(tǒng)中大部分的管理模塊僅僅有讀取的權(quán)限，如查看課程詳情，下載數(shù)據(jù)視頻，在線觀看視頻等操作。如圖7所示，教師上傳JSP教學視頻之后，學生可以在線觀看。

4.3 交互式慕課教學系統(tǒng)實驗仿真

選取某大學計算機專業(yè)兩個班級的學生，在軟件工程這門教學課程上采用交互式慕課教學系統(tǒng)進行試驗。計算機1班37人，分成7組，每組的人數(shù)在4-6人之間，具體評分情況如表2所示。

表1 計算機1班小組成員評分明細

表1是計算機1班軟件工程課程的實驗結(jié)果。從呈現(xiàn)的分數(shù)可以看出，沒有過高的分數(shù)，大部分組員與組長的分數(shù)是一樣的，缺少公平性判斷。這樣的結(jié)果對于教師來講是沒有意義的，沒有任何參考價值，由此可見這種方式的實驗結(jié)果并不理想。表2是組間互評的結(jié)果，這組數(shù)據(jù)與教師的預期值比較接近。

表2 計算機1班組建互評

在引入組建立互評機制后，在不增加同學們作業(yè)負擔的情況下，互評機制可以啟發(fā)思維， 拓寬學習思路。給其他組別評分，打出心中各項之別的分數(shù)，對于教師來講具有參考價值。

5 結(jié)束語

本文對交互式慕課教學系統(tǒng)進行了設(shè)計與研究。基于交互式慕課教學課程的設(shè)計更應該注重實踐的能力，設(shè)計與開發(fā)應該更具有實踐性，高效性。交互式教學系統(tǒng)的研究與開發(fā)能夠彌補傳統(tǒng)教學中存在的問題，發(fā)揮學生的主觀能動性。視頻教學更注重學習效果，忽略了交互性系統(tǒng)在慕課教學中的重要性。交互式系統(tǒng)的開發(fā)能夠提高學生的動手能力，拓寬學生的學習思路及能力，交互式教學系統(tǒng)讓學生參與到教學的更多環(huán)節(jié)，讓學生更好吸收知識，提升教學質(zhì)量。