面向混合式學習的在線微課系統的開發與應用

宋國柱

摘要：微課是大學生首選的在線學習方式之一，微信是網絡社交軟件中下載量最高的軟件。為了適應現代大學生混合式學習方式，設計并實現一款基于微信小程序的在線微課系統。論文首先分析了用戶角色及學習流程，其次從技術架構、主要功能、數據庫及用戶界面等方面進行了設計，然后搭建了相關的開發平臺進行了編碼及測試。同時將該系統應用于軟件操作類課程數字圖像處理的實驗教學中，應用效果表明混合式學練結合的教學模式能有效提升學習效果。

關鍵詞：微課；混合式學習；微信小程序

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）36-0049-04

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0引言

隨著“互聯網+”與教學的深度融合，教育界已基本達成共識，混合式教學將成為未來教育的“新常態”[1]。混合式教學已超越技術融合層面發展到教學內容與效果改進層面[2]。目前混合式學習在教學設計上大部分采用的課前、課中、課后三段式實施流程，在學習資源設計上大部分是基于知識章節及要點來整合視頻、課件等資源。針對課程教學目標的差異性進行精準設計不夠，同時對學生個性化學習需求考慮不足。基于微信小程序的在線微課是有效解決這些問題的方法之一，首先微課是經過精心設計以流媒體形式展示的內容精簡的教學活動，深受大學生的歡迎。其次，微信小程序具有操作便利快捷、延展性豐富等特點，是更適合大學生個性化學習的服務平臺。采用基于微信小程序的在線微課系統能夠為教師的教學活動創造多元化的教學模式，同時在軟件操作類實驗課程中更加有效地進行學練結合。

1 理論基礎

1.1混合式學習

大部分學者認為混合式教學是線上與線下相結合的一種教學模式，其發展經歷了以技術為中心、以教師為中心和以學生為中心三個階段[2]。Baragash等認為混合式教學已超越技術融合層面發展到教學內容與效果改進層面[3]。混合式教學在目標定位上應遵循“金課”的兩性一度（高階性、創新性、挑戰度）。混合式教學需要把線上線下學習優勢結合起來進行整體統籌。在教學設計目標上要有逆向思維、策略上要貫穿全過程、內容上注重搭建支架[4]。

1.2移動學習

移動學習是指基于移動設備支持環境下，突破時空區域限制，能夠自由、自主、自覺開展的學習模式。它的形態表現為終端（如手機和平板電腦等）、內容資源（如MOOC、云課堂、App）和活動三個要素。通過移動通信技術來實現學習的空間網絡化、內容整合化、平臺移動化，進而構建了資源提供精準、學習接入無縫、溝通反饋及時的學習模式。目前隨著智能手機的普及，數字化學習資源的豐富。移動學習已逐漸成為當前大學生學習的重要方式。如何利用移動學習4A（Anyone、Anytime、Anywhere、Anystyle）特征，發揮手機便于攜帶、交互性強、數字資源豐富等優勢。讓學生信息化環境下，廣泛應用數字化教學資源。將移動云課堂融入課堂教學的每個環節，讓學生更加自由而充分地學習，是目前教育與教學中有待實證的問題。

2 需求分析

2.1 微信小程序開發流程分析

微信小程序具有無須安裝、即開即用、不占內存、反應迅速的特點。微信小程序之所以能快速發展，其開發流程快捷方便是重要的原因之一。微信小程序可利用微信開發者工具與其他集成開發環境進行開發，可以實現跨平臺開發是其特征之一。開發微信小程序的流程一般是在線注冊，選擇適當的集成工具設計并編寫代碼，經過官方審核后即可上線發布。其開發流程如圖1所示。

2.2角色及流程分析

軟件操作類課程與其他實驗課程有不同的地方在于學生在了解實驗原理的同時，需要在大量的驗證性實驗操作過程中掌握基本技能和方法。在此基礎上才可以達到應用創新的水平。傳統的教學模式是以老師演示講解，然后學生操作練習的講練結合的方式。驗證型實驗項目的操作步驟難免煩瑣，學生無法完全記憶并理解。而在教師課堂上輔助的精力及時間有限，導致學生在自我探究練習的過程中整體學習效果不如預期。如何利用智能設備讓學生在課內外更好地進行混合式全過程探究學習，提升教學質量是有待深入探討的問題。該系統有用戶（學習者）和管理員（教師）兩種角色，學習者在移動端登錄小程序進行學習。小程序管理員登錄系統后臺進行賬號及課程管理。管理員主要包含登錄、添加課程基本信息以及上傳微課視頻等基本操作。管理員添加課程流程如圖2所示。學習者進入在線微課微信小程序時，主要包含登錄、選擇課程進行學習以及評論（師生交流答疑）等操作，用戶學習流程如圖3所示。

2.3功能及其他需求

根據角色及流程分析，學習者在功能上包括用戶登錄注冊、在線學習模塊等。管理員（教師）主要功能包括賬號管理、用戶賬號管理和課程管理等。用戶登錄時具有自動填充功能，無須輸入賬戶密碼驗證。管理員管理包括對二者信息的查看、添加、刪除和恢復。后臺管理頁面的所有賬號密碼采用MD5加密技術，確保用戶信息安全。在非功能性方面本系統注重界面簡潔，易于操作、便于擴充及維護等需求。

3 在線微課系統的設計

3.1 整體技術架構

在技術架構上本系統采用Python Flask輕量級的Web應用程序框架，Flask是一款輕便的WSGI Web應用框架，主要依賴工具集Werkzeug和Jinia2模板引擎。由于Flask具有易于使用、可擴展和輕量級等特點，它被廣泛應用于Web應用程序和API的開發。而實現在線微信微課小程序所應用的開發方式是求助于WSGI接口。WSGI接口幫助實現對HTTP請求的接收、解析、發送等功能，開發者可以專心于用Python編寫Web業務。使用該接口實現底層功能后，程序將一個視圖函數分配給一個URL，每當用戶訪問這個URL時，系統就會執行給該URL分配好的視圖函數，獲取函數的返回值并將其顯示到瀏覽器上。整體技術架構嚴格遵守MVC模式，Models里存放了controllers控制層文件，并且通過ORM框架將數據庫表的行與相應的對象建立關聯。系統整體架構如圖4所示。

3.2 整體功能設計

用戶角色的主要功能包括用戶登錄、在線學習與用戶評論模塊。當用戶進入首頁時，可以選擇課程進行學習，在微課學習完成后，可在下方用戶評論模塊進行師生交流互動。管理員角色的主要功能包括賬號管理、課程管理及用戶管理模塊。其中課程管理模塊可以添加、刪除課程，并對課程進行描述及分類管理。系統的主要功能模塊如圖5所示。

3.3數據庫與界面設計

通過對系統的需求分析及功能設計后，通過對該系統的數據庫分析和設計，可以得出每一類數據對象的實體、實體屬性以及實體之間的關系，小程序中的實體有管理員、用戶、課程等。系統使用MySQL數據庫針對在線學習設計了一系列數據表，主要實現了用戶在小程序端的微課學習和后臺管理員管理，包括用戶觀看微課、發表評論以及管理員管理賬號信息、用戶信息和課程管理等。總體主要數據表如表1所示。

其中課程信息表（class）：記錄了課程的id號、課程名稱、主圖、描述、狀態、總瀏覽次數、總評論量、最后一次更新時間、插入時間。課程數據具體設計如表2所示。

在界面設計上，登錄界面設計整個系統以綠色為主基調。小程序的首頁設計圖片滾動效果，搜索功能和全部的課程展示。在底下的導航欄分為“首頁”和“我的”兩個板塊。在后臺管理員首頁設計上以綠色為主色調，包括導航欄、logo、頭部標題等，保持簡約實用的風格。

4 在線微課系統的實現

4.1 系統開發平臺的搭建

在線微課微信小程序是基于Python語言開發的，首先安裝Python解釋器及相關的插件，然后安裝第三方開發工具PyCharm作為系統的開發平臺。同時下載安裝微信開發者工具，該工具內含模擬器可以顯示小程序實時狀態，一般用作為功能測試使用。同時使用MySQL數據庫及其圖形化管理工具SQLyog用于數據庫開發。開發平臺整體需求如圖6所示。

4.2 主要功能模塊的實現

在課程管理模塊的實現方面，當用戶在導航請求課程管理頁面set.html時，系統的控制層文件給寫入方法set，在方法中調用數據庫中的數據并操作，執行完方法后返回set.html文件和數據給用戶，用戶就可以在前端頁面看到顯示的數據。根據程序運行的流程，在課程管理界面的下拉菜單中有從數據庫傳來的課程分類名稱，如教育學、教育技術學等。點擊之后從本地文件選擇封面圖即可上傳至數據庫。課程管理界面如圖7所示。

在在線學習模塊實現方面，用戶在首頁選擇課程后進入課程詳情頁，在該頁面上傳的微課視頻是從本地上傳到微信小程序的。因此想要在微信小程序中使用，需要通過wxParse來實現。wxParse是一個目前唯一可以轉化HTML到小程序識別的富文本解析組件。在線學習模塊實現效果如圖8所示。

當系統編碼完成后，需要進行部署并運行。通過在微信開發者工具部署運行該系統，所有頁面呈現及功能均運行正常。在智能手機上部署該系統，測試登錄、在線微課學習、評論等功能運行正常，頁面反應速度流暢。課程詳情界面如圖9所示。管理員在后臺登錄、課程管理、學習者管理等功能模塊的數據進行修改，數據庫都會實時更新。經測試基于微信小程序的在線微課系統可以滿足功能需求。

5 系統的應用效果及分析

本研究在準備階段制作了一系列微課并上傳到該系統中。同時將該系統應用于某高校教育技術學專業數字圖像處理課程實驗教學活動過程中。為了檢測系統的應用效果，筆者選取了學習程度相當的大二兩個班學生作為研究對象，每班30人。其中1班作為實驗組采用基于在線微課的多元互嵌的混合式教學模式，2班作為對照組采用演示與練習相結合的教學方式。此外兩個班的授課教師、學習內容、教學時長均相同。在一學期的教學活動結束后，筆者從興趣偏好、對知識與技能的學習效果、基于成績的課程目標達成度評價等方面進行了問卷和數據統計。統計結果圖10、圖11、表3所示。

從圖10中可以看出兩組學生認為該課程教學符合自主學習的要求，但在“教學形式符合需求”“便于掌握操作步驟，提升技能”兩項內容上實驗組明顯高于對照組。表明基于微課的混合式學習更符合軟件操作類課程的需求。從圖11看實驗組對學習效果的自我評價更優于對照組，表明實驗組學生學習效果更好。從表3來看經過一學期的教學實踐，實驗組課程目標達成度評價值明顯高于對照組，表明在線微課系統的應用能提升學習效果。

6 結束語

在線微課系統為基于微課的混合式學習提供了有力的數字化工具支持。本文從系統的開發上融合了軟件工程的理念，在系統的應用上為軟件操作類課程全過程混合式學習提供了可參考路徑。系統基本滿足學生的自主學習需求，基于該系統的混合式教學模式能有效提升學生的學習效果。同時系統的功能上還不夠豐富，如師生互動、知識導圖、分類查找課程等功能尚有待持續改進。

參考文獻：

[1] PORTER W W，GRAHAM C R，SPRING K A，et al.Blended learning in higher education：institutional adoption and implementation[J].Computers & Education，2014，75：185-195.

[2] 馮曉英，王瑞雪，吳怡君.國內外混合式教學研究現狀述評——基于混合式教學的分析框架[J].遠程教育雜志，2018，36（3）：13-24.

[3] BARAGASH R S，AL-SAMARRAIE H.Blended learning：investigating the influence of engagement in multiple learning delivery modes on students’ performance[J].Telematics and Informatics，2018，35（7）：2082-2098.

[4] 劉徽，滕梅芳，張朋.什么是混合式教學設計的難點？——基于Rasch模型的線上線下混合式教學設計方案分析[J].中國高教研究，2020（10）：82-87，108.

[5] 王竹立，李小玉，林津.智能手機與“互聯網+”課堂——信息技術與教學整合的新思維、新路徑[J].遠程教育雜志，2015，33（4）：14-21.

[6] 王馨玉.基于ADDIE模式的高中信息技術課程微課設計與實施[D].武漢：華中師范大學，2020.

[7] 趙濤.智慧技術支持下混合式學習模式建構與實踐研究[J].中國電化教育，2021（9）：137-142.

[8] 趙雪芹，王少春.微信小程序用戶持續使用意愿的影響因素探究[J].現代情報，2019，39（6）：70-80，90.

[9] 馮曉英，吳怡君，曹潔婷，等.“互聯網+” 時代混合式學習活動設計的策略[J].中國遠程教育，2021（6）：60-67，77.

[10] 茍睿，陳曉慧，楊鑫.智媒時代的教育短視頻：內涵、類型及應用途徑[J].遠程教育雜志，2022，40（6）：103-110.

【通聯編輯：王 力】