iStudy教學平臺的設計與實現

胡康程 虞歌

摘? 要： 近年來，“互聯網+教育”的教學模式已得到廣泛應用，而教學平臺作為實現“互聯網+教育”的重要載體更是備受關注。文章從高校師生的實際需求出發，設計開發了iStudy教學平臺，它集教學、實踐、評價、考試于一體，將題庫管理與綜合教學管理體系緊密結合在一起，既重組整合了高校教學資源，又推動了教學方法、教學手段和教學評價等方面的改革，深受廣大師生的喜愛。

關鍵詞： 互聯網+教育; 教學平臺; ASP.NET MVC; 一體化

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）02-29-05

Abstract： In recent years， the teaching mode of "Internet plus education" has been widely adopted， and the teaching platform as an important carrier of "Internet plus education" is paid close attention to. Starting from the actual needs of teachers and students in colleges and universities， iStudy teaching platform is designed and developed in this paper， which integrates teaching， practice， evaluation and examination as one to combine the question bank management system with the comprehensive teaching management system closely. It not only reorganizes and integrates teaching resources in colleges and universities， but also promotes the reform of teaching methods， teaching means and teaching evaluation， which is deeply loved by teachers and students.

Key words： “Internet plus education”; teaching platform; ASP.NET MVC; integration

0 引言

隨著《教育信息化2.0行動計劃》的出臺，標志著我國教育信息化建設進入新的歷史時期，教育信息化已經成為推動我國教育系統性變革的內生變量[1]。而在教育信息化的時代背景下，研究支持混合式教學的信息化手段成為課程教學面臨的一個問題[2-3]。教學平臺的發展恰好為該問題的解決提供了良好契機。一個功能齊全、性能穩定的教學平臺，不僅可以滿足學生在線自主學習的個性化需求，還能在極大程度上緩解教師的教學壓力，讓教師能有更多的精力致力于構建優秀的教學資源和開展個性化教學。

本文提出一種基于現代教學理念的iStudy教學平臺。iStudy是集教學、實踐、評價、考試和題庫管理于一體的高校教學平臺，適用于高校各類課程。iStudy還提供了移動端App，兼顧了Android和iOS不同系統用戶的實際需求。目前，該平臺已在高校教學中投入使用，輔助師生更好的開展教學工作，深受廣大師生的喜愛，獲得一致好評。

1 平臺實現的關鍵技術

1.1 ASP.NET MVC框架

MVC（Model View Controller）是一種軟件設計模式，用一種業務邏輯、數據、界面顯示分離的方法組織代碼，它把應用程序的輸入、處理、輸出按照Model、View、Controller三個核心部分進行分離，使得他們各司其職，任一部分的修改都不會影響其他部分，便于構造良好松耦合的構件。

ASP.NET MVC是微軟官方提供的以MVC模式為基礎的ASP.NET Web應用程序框架[4]。ASP.NET包含WebForms、Web Pages和MVC三種開發模式。ASP.NET MVC框架[5]是一個可擴展的輕量級框架，具有良好的可移植和定制功能， 便于靈活測試，并且支持現有ASP.NET特性。ASP.NET MVC架構圖如圖1所示。

1.2 Hybrid App開發

Hybrid App（混合模式移動應用）是指介于Web App、Native App這兩者之間的App，兼具“Native App良好交互體驗的優勢”和“Web App跨平臺開發的優勢”。跨平臺混合開發的優點就在于只需一次編寫和開發， 就可以實現多平臺互通， 簡單易學， 并適應于大多場景[6]。混合開發允許開發者充分利用移動設備提供的各樣特性和功能，并且讓程序的開發和維護變得更集中、簡便和高效。

1.3 Token身份驗證

教學平臺采用前后端分離的設計模式，前后端聯通時利用token進行身份驗證，JWT很好的實現了這個功能。JWT就是JsonWebToken，是一種基于JSON對象形式，用于通信雙方之間傳遞安全信息的聲明規范，是目前最流行的跨域身份驗證解決方案[7]。當用戶訪問服務器時，通過用戶名和密碼發起登錄請求，服務器驗證身份后，返回一個簽名的token給客戶端，此后客戶端每次發起請求，服務器都會對其攜帶的token進行身份校驗。Token身份驗證流程如圖2所示。

2 教學平臺的設計與實現

iStudy教學平臺采用B/S（瀏覽器/服務器）架構，

.NET平臺，基于Asp.net MVC框架利用C#語言進行開發。平臺采用前后端分離的設計模式，使用IIS的Web服務器，流媒體服務器為FlashMediaServer（簡稱FMS）。前后端通信數據格式采用JSON格式。數據庫選擇了性能高、擴展能力強的SQLServer，便于課程資源和信息的存儲。

2.1 平臺設計理念

⑴ 實現教學與考試的融合：教學與考試是教育必不可少的環節，是不可分割的統一體。該平臺提倡課程學習與考試相結合的教學模式，在課程學習過程中提供相應的測試，實現教學與考試相融合的設計理念。此外，還需實現課程測評活動，為課程管理和反饋提供可靠補充，進一步讓教學質量得以保證。

⑵ 實現資源庫的共建共享：教學資源共享是促進教育信息化的基礎工程和核心環節。目前，以實時互動和網絡教育過程為特征的網絡教育2.0能夠更好地實現優質教育資源的共享，更大程度上實現教育的公平[8]。為了響應時代需求，平臺需要實現資源庫的共享機制，即支持用戶間資源共享，開放教師資源，讓有限的資源釋放無限的價值。

⑶ 實現多維度組卷：教學過程中，練習和測試是檢驗學習成果的必要手段，但習題的出設卻是件十分繁瑣的工作。我們希望平臺能夠幫助教師解決這個繁瑣、耗時的過程，打破教師到處找題的模式，實現多維度組卷，根據實際需求調控組卷參數，優化組卷的過程，從而讓教學過程更為簡便智能。

⑷ 實現智能診斷和個性化反饋：智能診斷在教學平臺中有著重要的作用，該平臺旨在建立有效診斷學生問題并提供反饋的智能系統。分析反饋學生知識點掌握情況，并據此對用戶進行個性化推薦，提供專項訓練以強化知識掌握，方便學生及時了解自身的學習情況并得到專項指導意見。

2.2 功能模塊分析設計

根據iStudy的設計理念，用圖3所示功能模塊結構圖設計了iStudy教學平臺。①資源庫管理。資源庫的建設和維護是教學平臺得以良性發展的基石，包括題庫的建立共享、知識庫的建設管理。②教學管理。課程的建設和管理是教學平臺的重要組成部分，包括課程管理和學生管理。③考試管理。高質量的考試是平臺教學成果得以檢驗的重要方法。包括考試組織和監督管理。④智能反饋。及時反饋用戶學習情況是學習平臺良性發展的重要保障，包括學情分析和個性化推薦。⑤個人中心。維護個人信息。⑥交互中心。良好的交互是平臺得以個性化保障的前提。包括站內信箱和綜合討論區。

A. 資源庫管理模塊

資源庫管理模塊的建設遵循平臺設計理念，實現資源庫的共建共享。除了自建外，教師還可以使用他人共享的資源并進行重建。該模塊主要包含知識點管理和題庫管理。

在知識點管理中，iStudy平臺利用樹狀結構存儲使用知識脈絡，基于知識節點進行資源的梳理，并可通過知識節點進行子節點的構建。有效解決了目前基于教材章節編寫試卷存在的難更新、難管理等問題，讓知識結構得以清晰體現，提高工作效率的同時實現了一次構建多次重用的優勢。

題庫管理主要體現在多維度組卷中。平臺綜合考慮了組卷的出發點和目的，實現了多維度組卷。①按套數組卷。根據題目套卷進行選擇性組合，適用于平時的章節習題、實驗和綜合考試;②根據題目所屬知識點組卷。主要適用于知識點的專項練習;③手工組卷。用戶可設置各種參數，如知識點、難度和章節提取問題的比例等，這種組卷方法具有高度的自主性并且貼近真實組卷環境，具有廣泛的適用性。

B. 教學管理模塊

教學管理模塊是平臺的核心模塊。教師通過開設課程啟動教學過程。開課時可以根據自身實際情況建設或導入課程資源。將課程相關學生關聯到課程中后，課程便更新同步到學生端頁面中，就此正式開放使用，后續也可對課程和學生進行相關管理操作。

教師可以根據知識點脈絡在具體節點上進行相關教學資源的傳載，編輯管理課程公告，在線靈活組卷并布置作業、練習和實驗，開展系列常規教學活動;學生可在具體的知識節點使用學習資源，對老師布置的作業、實驗、練習進行操作。學生的學情會在第一時間以圖表的形式反饋給老師。此外，iStudy平臺還專門開設了綜合討論區，支持在線討論，使課堂頭腦風暴和實時交流成為可能。具體的教學管理流程圖如圖4所示。

C. 考試管理模塊

考試管理模塊在iStudy平臺教學過程中占據著舉足輕重的地位。該模塊將教學管理、題庫組卷、學情反饋緊密的聯動在一起，徹底盤活了整個教學過程。該模塊允許四種用戶角色存在：考試管理人員，任課老師，監考老師和學生。

考試管理人員負責考情安排，包括考試時間地點和監考老師等考務安排、考試的最終數據驗收，并負責考試信息的發布和成績的匯總通知;任課老師負責必要的考題組卷、閱卷以及考生管理。監考老師負責維護考場秩序，解決考試異常，為考生提供必要幫助。iStudy平臺提供了強有力的考場監管功能。教師可以監控所有考生的實時答題情況，并根據IP地址對考生的考試權限進行控制，有力的保障了考場的秩序和安全。

考試管理模塊中各角色各司其職，分工明確，做到考試有序，實現教學考核一體化。

D. 智能反饋模塊

學而不思則罔，思而不學則殆。及時掌握自身學習情況是在線教學中進行有效學習的必要保證，智能反饋模塊正是為此而設置。模塊包含學情反饋和個性化練習推薦。

根據學生的學習情況及作業、練習、實驗的完成情況，平臺會對用戶提供學情反饋，將實際學習情況和知識點掌握情況，以圖表的形式展現給用戶，分析知識點漏洞并提供指導意見，便于用戶開展后續針對訓練。此外，平臺會針對用戶的實情進行相關個性化推薦。其中，練習推薦流程圖如圖5所示。

E. 個人中心模塊

個人中心模塊是體現用戶個性化需求的模塊。用戶可以根據實際需求對個人信息進行編輯完善，包括頭像設置和密碼修改。個人信息的完整是平臺交互得以保障的前提。方便用戶交互的同時更是滿足了用戶的個性化需求。

F. 交互中心模塊

交互模塊的主要內容是站內信箱和綜合討論區。站內信箱分為收件箱、發件箱、通訊錄和回收站四個站點。收件箱中的信件被刪除后會先到回收站中，但若在回收站中被刪除，則該信件會被徹底刪除。發件箱中存放著用戶發出的所有信件，且信件會顯示自身的瀏覽狀態，以便于用戶及時掌握所發郵件的閱讀狀態。通訊錄則包含所有教師和班級同學信息，便于交互。而綜合討論區的存在更是在充分推動用戶課程學習的基礎上加強了師生、生生間的交流互動。

3 iStudy移動端的實現

隨著iStudy教學平臺在高校教學過程中的普及，單一的網頁端教學平臺已很難滿足廣大高校師生的需求，為了更好服務師生的教育教學工作，我們開發了iStudy移動端。iStudy移動端采用C/S（客戶端/服務器）架構模式，利用前后端分離的設計模式，基于Windows系統進行混合App開發，極大的拓寬了iStudy教學平臺的應用前景，為iStudy教學平臺的發展提供了更廣大的空間。

移動端的服務端基于.NETCORE框架開發，采用了ASP.NET Web API的模式，它是一種REST[9]風格的Web服務程序的框架，用于創建連接瀏覽器、移動設備等多種客戶端的HTTP服務。在REST架構中，通過HTTP的GET、POST、PUT、DELETE四種方法實現對資源的操作，簡單靈活，已成為目前最主要的Web服務設計模式。使用ASP.NET Web API開發了一套統一的后臺業務邏輯接口，通過這套接口為多客戶端提供相應業務邏輯操作，成功實現前后端分離。

移動端采用HybirdApp進行開發，通過調用封裝好的API接口實現數據交互，前后端通信數據格式仍采用JSON格式。采用的HybirdApp開發框架是Ionic+Cordova+AngularJs組合。Ionic是一個強大的HTML5應用程序框架，主要用于應用的界面搭建;Cordova是Apache的開源框架，是由PhoneGap演化而來的一套核心代碼，是應用的殼;AngularJs則是應用的核心，主要用于界面的數據綁定和邏輯處理。

在當今時代，智能終端設備的普及已經顛覆了傳統的生活模式。iStudy移動端的實現，順應了時代的發展，貼合了用戶不斷增進的需求，在帶給用戶舒適體驗的同時更是給iStudy教學平臺的未來注入了無限可能。

4 結束語

iStudy教學平臺的實現，將移動網絡教學的優勢和傳統教學的優勢結合在一起，實現了高校資源的共建共享，順應了時代發展，響應了學生的個性化學習需求，讓高校課程變得“有深度、有高度、有溫度”。在解決高校課程難度大、練習少、課時不靈活等問題的基礎上，建設了更多內容實用、趣味性強、跨平臺的教學資源，提高了師生對于課程的熱情和興趣，更好地促進了學習效果，極有力地支持了廣大高校師生的教育教學工作。未來，平臺將在此基礎上不斷地優化算法，豐富功能，增強用戶體驗，讓iStudy教學平臺的服務更加人性智能化。

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