在線智慧課堂的教育設計研究

徐勃

摘 ? 要：文章主要對在線智慧課堂的教育模式進行了研究和設計，在探索“互聯網+”模式下構建智慧教育關鍵要素的基礎上，完成了在線教育智慧課堂支撐平臺總體架構的構建，劃分了各子系統的功能，并從技術實現的層面上對系統平臺的解決方案進行了詳細規劃，平臺的功能主要通過構建服務層、負載均衡和數據庫集群等方式實現，實現優質資源的整合與共享，從而使教育服務質量得到進一步提升，為智慧教育的發展和完善提供參考。

關鍵詞：智慧課堂;智慧教育;總體架構;實現路徑

智慧教育在“互聯網+”背景下的發展模式是以多種信息技術（包括物聯網、大數據、無線通信等）作為支撐，通過將現代教育同互聯網進行有機結合，實現生態化教育模式的構建，滿足現代教育新形態對多元化、個性化、智能化等特征的需求。文章主要對在線智慧課堂的教育模式進行了研究和設計，實現對系統權限、教學資源及數據庫資源的管理。

1 ? ?智慧教育平臺設計

1.1 ?平臺功能設計

智慧教育在“互聯網+”背景下的主要目標在于使教師日常教學任務效率得以顯著提高，最大程度減少重復及不必要的工作，同時能充分調動學生的學習積極性，有效提升學生的學習質量和效率，培養學生的自主學習能力。為滿足高校提高教學質量的需求，文章在分析影響教學質量因素的基礎上得出合理的度量模型，借助大數據技術為教學提供支撐，對學生的瀏覽及學習軌跡進行挖掘，從而找出學生學習的優、劣勢及對課程的潛在需求，據此將個性化、有針對性的學習資源提供給不同的學生，進而提高教學質量;檢查教學質量時以考試作為關鍵環節，通過在線智慧課堂平臺確保考試公平、高質、高效地運行。結合使用移動終端手機APP為學生提供豐富的學習資源和便利的學習條件，使學習過程突破時空限制，提升學生自主學習的能力。文章所設計的智慧教育平臺主要由智能推送教學資源（包括個性化學習資源）、智能考場（交互式實時評測APP）、教學質量演進優化（學習社區APP）等功能模塊構成，此外平臺還具備綜合測試應用程序的功能，確保系統平臺能夠安全、穩定地運轉[1]。

1.2 ?服務層功能設計

服務層功能包括：（1）權限管理功能，各子系統皆使用同一權限管理系統，系統平臺面向包括教師、學生、系統管理員在內的多個角色，根據角色的使用需求分配不同的功能，用戶登錄系統后即會進入相應的操作界面。（2）教學資源管理功能，作為智慧教育平臺的關鍵部分，教學資源由大部分子系統共享，同時可對用戶操作行為數據進行記錄，以供教學資源智能推薦模塊使用。（3）數據庫訪問接口功能，通過統一的數據庫訪問接口將高質量的數據服務提供給用戶，為滿足移動端的應用需求，本平臺由多個手機APP應用構成，平臺能夠對APP端傳來的數據進行及時的接收，并以接收到的數據條件為依據完成相應的數據庫操作，然后轉換數據操作結果為JSON格式后傳送至手機端，手機端APP完成解析將數據信息提供給用戶。

1.3 ?Web 端框架選取及推薦云平臺的構建

SSH作為集成Web框架的一種（即Spring+Struts+ Hibernate），適用于文章多層Web應用程序的構建，降低了不同層間的耦合性，能夠將模型同視圖、控制器分離出來，并且可使業務邏輯層和持久層相互獨立，具有較高的靈活性、易擴展等優勢，從而使平臺前端受到數據庫變化的影響程度較小，易于對程序的功能進行擴展，使系統平臺的開發效率及后期維護水平得以顯著提升。考慮到智慧教育平臺涵蓋的數據量會不斷增加，后期通過對這些數據量進行充分運用可實現將個性化教學資源推薦給不同的學生用戶，文章通過推薦云平臺（同智慧教育平臺在硬件上相互獨立）的構建實現此功能，推薦云平臺在接收到智慧教育平臺收集到的用戶數據后，根據特定的大數據推薦算法整合信息，最后將相關的課程資源推薦給用戶。

2 ? ?智慧教育平臺架構設計

本文構建的平臺架構優勢為：（1）集成性。智慧教育平臺由負責各功能的子系統高度集成，同慕課平臺通過網絡爬蟲技術實現無縫連接，由平臺為各子系統提供各項功能服務（包括權限管理、數據庫及教學資源的訪問等）。（2）高效性。為實現負載均衡，使用戶訪問效率得以顯著提升，網站采用了Nginx+Tomcat模式及緩存機制（Hibernate），從而確保系統具有良好的響應速度。（3）開放性。開發平臺時采用接口模式以保證系統的可擴展性。（4）合理性，在抽離公共服務的基礎上，將權限、數據等服務提供給各子系統。同時將資源推薦功能從智慧教育平臺中分離出來，確保系統總體功能實現的基礎上各子系統的相互獨立，使個性化學習資源推薦功能得以有效實現。

2.1 ?平臺總體架構

根據上述平臺設計方案設計的“互聯網+”智慧教育平臺的總體架構，基于云平臺基礎服務框架，主要由智能推送教學資源（包括個性化學習資源）、智能考場（交互式實時評測APP）、教學質量演進優化（基于網絡的學習社區APP）等功能模塊構成。服務器的負載均衡通過使用Nginx+Tomcat實現，將各項服務功能（包括數據庫訪問、權限及教學資源管理等）提供給各子系統。

2.2 ?云平臺業務邏輯設計

同教務處教學數據庫直接相連的智慧教育云平臺（Smart Education Cloud Platform，SECP）具有基礎教學信息直連獲取的權限，教師和學生操作SECP平臺時產生的信息均可視為教學資源，平臺會將信息推送給教學資源網站系列平臺，推薦云平臺根據信息即可將個性化教學資源推送給不同學生用戶。師生通過移動手機設備登錄平臺（或通過微信及微博公眾號）后即可對這些信息進行訪問。學生通過使用移動智能終端設備即可登錄獲取相關教學資源。SECP借助學院的云數據中心機房完成系統的運行和維護過程，注意運行過程需對系統做容災備份。

2.3 ?系統應用服務層設計

平臺的工作模型如圖1所示。

（1）權限管理，由于智慧教育平臺面向不同的用戶，不同角色（老師、學生、系統管理員等）需對平臺進行協同使用，不同角色對應不同功能，完成日常教學任務，對各訪問請求進行預先攔截判斷以確保功能訪問的安全性，用戶角色訪問相應功能時才能夠使用平臺功能及資源，否則禁止訪問。

（2）教學資源管理，互聯網為教師授課渠道及學生獲取知識渠道的拓展提供了支撐，急劇增長的知識和新技術對未來教學質量的提升提出了更高要求，平臺能夠根據本校師生的操作信息，通過大數據分析技術應用完成海量信息的梳理和提取，在此基礎上完成具有針對性學習策略的制定。本平臺通過網絡爬蟲技術獲取慕課平臺上的課程資源（包括全部課程信息及各對應章節、參考教材文檔等），記錄學生訪問及操作記錄，教師在權限范圍內可上傳或刪除相關教學資源。同時將課程訪問學習功能提供給Web端和手機APP端。

（3）數據庫訪問接口設計，主要由公共信息、測評、電子書包及教學質量管理4類接口構成，負責將接口訪問數據庫提供給APP端，處理流程，后臺以接收APP端的數據請求為依據，對所需信息數據庫進行查詢及處理，最后將結果返回至手機端用戶。

3 ? ?結語

快速發展的互聯網和信息技術，尤其是“互聯網+”的普及應用為教育教學模式的優化和創新提供了強大的支撐，智慧教育的理念應運而生，為滿足“互聯網+”背景下智慧教育的需求，實現生態化教育模式的構建，文章從技術實現的層面上對系統平臺的解決方案進行了詳細規劃。平臺的功能主要通過構建服務層、負載均衡和數據庫集群等方式實現，采用網絡爬蟲技術實現慕課平臺間的連接，手機APP端通過接口信息訪問平臺，簡化了數據在平臺和APP端間的訪問和傳遞過程，實現優質資源的整合與共享，從而使教育服務質量得以進一步提升。

[參考文獻]

[1]楊小珍，林雯.國內智慧課堂的研究熱點與趨勢—基于CiteSpace的可視化分析[J].中國教育信息化，2018（23）：20-25.

Abstract：This paper mainly researches and designs the education model of online smart classrooms. Based on exploring the key elements of building smart education under the “Internet +” model， it completes the construction of the overall architecture of the online education smart classroom support platform and divides each. The functions of the subsystems and the detailed planning of the system platform solution from the level of technical implementation. The functions of the platform are mainly implemented through the construction of the service layer， load balancing， and database clusters to achieve the integration and sharing of high-quality resources. To further improve the quality of education services and provide a reference for the development and improvement of smart education.

Key words：smart class; smart education; overall architecture; implementation path