双线融合智慧教学平台

来源：河南师范大学 作者：范黎林 岳冬利 李永波等 发表于：2019.12.31  549浏览

一、高校信息化与日常教学现状

高校信息化的发展与中国互联网的发展一脉相承。从2000年左右开始进入高校，高校信息化目前已进入深水区。虽然建设了各种软件系统和硬件实验室，但是高校大多数信息化设施并没有起到应有的效果，使用率低、用户体验差等是高校信息化过程中普遍遇到的难题。目前高校信息化面临着以下现状：

1.信息化工具使用率低：高校教学活动比较封闭，使用人员相对保守，同时新技术的学习成本过高，导致变革需求不强烈。

2.维护不利：学校系统维护人员都是兼职，流动性大，加上技术更新速度快，造成运行维护不利。

3.技术平台选择难：在技术高度发展过程中，技术平台的选择很困难，数据本地化存储还是云平台存储也在考验决策者的智慧。

4.数据开放呈现需求：随着大数据的热度不断攀升，越来越多的管理者意识到数据的重要性，需要不断通过数据进行反馈与优化，提升效率，并为决策提供支持。

5.高校信息化发展新特征：随着进入深水区，高校信息化发展呈现出移动化、开放性、定制化、服务碎片化以及轻量化的方向特征。软件厂商根据高校的个性化需求进行定制开发，并积极尝试与学校其他系统产生的数据实现对接，为最终形成数据资产做必要的准备。

而同时，高校教学活动也普遍存在一些问题：教学评价体系有缺陷，亟待完善；教学流程僵化亟待改进；教学工具落后，亟待创新；教学效率低下，亟待提升。

1.评价体系不完善：传统教学方式无法有效完成过程性评价，课堂考勤、平时作业、限时网上在线测验、课内外讨论、小论文和试验等过程性数据采集困难，难以形成有效的过程数据。

2.教学工具落后：高校的日常教学目前仍以传统的方式和教学工具为主流，只是用PPT代替了板书。部分教师已经开始尝试新的教学工具和教学平台，但广度和深度都还不够。

3.教学模式僵化：课堂教学仍旧以教师单向性的教授为主，贯穿教学始终，学生的主体性无法体现。翻转课堂等新的教学形式应用很少。

4.教学效率低下：传统课堂无法实现个性化教学，教师无法及时了解学生的知识掌握情况，无法进行精准教学，造成课堂教学效率低下。

当前，教学信息化已成趋势。高校学生人均2.1部智能移动终端，微信使用普及，教学信息化改革朝着移动化、轻量化的趋势发展，对教学方法、教学手段、教学模式进行改革的各种尝试，也必将围绕这些特征展开。

基于高校的信息化与日常教学现状，以及学校具体情况，我们研发了双线融合智慧教学平台系统。

二、解决方案

图1 双线融合智慧教学平台系统特点

如图1所示，河南师范大学计算机与信息工程学院基于微服务架构，建设开放性平台；基于大数据思维，打造了一套高可用体验的教学信息化解决方案。该方案在与教学活动紧密相关的教学工具、学生管理、教学资源和教学评价等四个领域构建了八大模块，通过运用各种资源和工具，充分调动学生在教学活动中的主体性作用，以期实现流程优化、效率提升、管理提质、评价有据等四大目标。

通过该平台，教师可在线备课、组织课程，一键收集作业、多种文档直接在线批阅，多维度快速了解学生作业情况，并因此可节约40%的教学时间；学生无须下载APP，关注微信公众号即可实现与教师互动、上交作业、课堂讨论等；课堂大屏幕实时统计学生参与互动的数据，同时课程讨论、成绩汇总、班级公告、记录表现等功能可以有效支撑各种场景的需求。此解决方案是为了让管理者凭借数据分析的结果更有效、更高效的实施教学改革，让教学更方便的进行过程管理，让教师感知每一个学生的学习状态，进而推动教学改革，完善教学评价体系建设。

三、技术方案

图2 双线融合智慧教学平台技术方案

如图2所示，双线融合智慧教学平台主要由移动终端和软件平台两部分组成。其中移动终端由智能手机承担，主要通过微信平台来呈现，可供教师和学生在日常教学过程中便捷、高效的开展教学活动；软件平台包含题库管理模块、在线考勤模块、作业模块、文库模块、话题模块、测试模块、公告模块、基础数据管理模块。

1.终端平台简介

（1）支持1000名学生同时在线使用系统；（2）在线考勤支持课堂点名、随机数字签到和GPS签到；（3）作业支持附件、支持拍照；（4）平时成绩支持自动生成、微调和导出；（5）公告支持状态回执、自动统计；（6）测试题型支持单选题、多选题、判断题、填空题、简答题以及段落说明；（7）作业支持在线批改、自动生成作业分析报告。

2.软件平台简介

系统主要由数据缓存层/持久层、平台软件和应用服务器组成。Apache为网站的解析容器，客户的所有请求从Apache负责交给具体的程序来处理，每个请求会在这里判断是否需要动态处理。

数据缓存层/持久层主要由存储服务器、缓存数据库和关系数据库组成，根据业务的具体规则将数据和信息存入不同的数据库。

服务器端包括平台支撑层和网络接入层，能够提供强大的后台管理功能，负载均衡技术、Redis缓存技术的使用可有效减少服务器压力，提高服务器负载能力，同时还为系统对接提供了多样化的数据接口方式。

3.功能架构简介

智慧教学平台分为三层结构，分别是管理平台层、支撑平台层和应用平台层。其中管理平台层主要负责用户管理、权限分配、应用配置和数据统计，为整个软件平台提供基础服务和基础管理通道；支撑平台层主要包括消息推送服务、定位搜索服务、身份认证服务和权限控制，是基于管理平台基础之上做的支撑系统，在整个平台中启到承上启下的作用，为整个平台的扩展性提供有力保证；应用平台层由诸多的应用组件和功能组成，包括题库、在线考勤、作业、在线测试、公告等模块，负责最终呈现给用户。

四、使用效果

该教学平台在河南师范大学计算机与信息工程学院进行了五个学期的应用实践，在河南工学院、新乡学院进行了两个学期的应用实践，极大地提升了学校人才培养质量。

表1 基于移动教学平台的教学与传统教学的特点对比

如表1所示，与传统的教学模式相比，基于移动教学平台的教学在很多方面都有不可比拟的优越性，是完全适用于高校的移动教学平台。

该平台在课程建设、资源共享、教学研究、队伍建设、学生发展、管理机制等方面有显著突破和创新，具有重要推广价值，达到国内领先水平。下一步，我们将在全省乃至全国高校推广本成果，通过广大教育工作者和学生使用的反馈结果，进一步升级移动教学平台，使其更加完善，以满足多种用户的不同需求。（本项目获得河南省“2019年度教育信息化优秀成果（创新应用类）”一等奖。）