基于微課程的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

季益龍+張閃閃+趙俞凌

摘 要：根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)外微課程應(yīng)用系統(tǒng)案例分析，針對計算機編程類課程，對系統(tǒng)需求及功能模塊進行研究、設(shè)計，并實現(xiàn)一個基于微課程的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，由微課學(xué)習(xí)、微課資源、微課交流和微課管理四大子系統(tǒng)組成，運用ASP.NET、AJAX和FLV流媒體等技術(shù)。經(jīng)一年多的測試與使用，該系統(tǒng)可以大大提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性，促進學(xué)生自學(xué)能力的提高。

關(guān)鍵詞：微課程；自主學(xué)習(xí)，計算機編程；ASP.NET

中圖分類號：TP311.52 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2015）21-0088-04

作為在線教育以及未來教學(xué)資源發(fā)展的新形勢與新趨勢，微課程正受到教育研究者與實踐者的關(guān)注。[1]微課程的出現(xiàn)符合互聯(lián)網(wǎng)時代要求，它能夠在較短的時間對某一個知識點進行充分的、有趣的、深刻的講解，有效推動教師專業(yè)發(fā)展和提升信息化教學(xué)能力，促進信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合。胡鐵生[2]認為微課平臺是區(qū)域性微課資源建設(shè)、共享和應(yīng)用的基礎(chǔ)，須由區(qū)域教育行政部門統(tǒng)一開發(fā)，平臺功能要滿足微課資源日常建設(shè)、管理的基礎(chǔ)上增加便于用戶應(yīng)用、研究對的功能模塊，形成微課建設(shè)、管理、應(yīng)用和研究的一站式服務(wù)環(huán)境。

一、微課平臺的現(xiàn)狀及問題

近些年，隨著微課平臺地不斷涌現(xiàn)，并取得了新的突破。[3]根據(jù)現(xiàn)有的微課平臺實踐與發(fā)展趨勢，筆者認為目前的微課平臺大致包括三類：

（1）教育行政部門及學(xué)校幫助教師提高教學(xué)能力的教師專業(yè)發(fā)展平臺，如：中國微課網(wǎng)（http：//www.cnweike.cn）、高校微課教學(xué)比賽網(wǎng)（http：//weike.enetedu.com）、浙江微課網(wǎng)（http：//wk.zjer.cn/）等；

（2）非盈利教育組織幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的個性化學(xué)習(xí)平臺，如：可汗學(xué)院（https：//www.khanacademy.org）和TED-Ed（http：//ed.ted.com）；

（3）教育培訓(xùn)機構(gòu)或公司自主開發(fā)的商業(yè)性平臺，如：微課網(wǎng)（http：//www.vko.cn）。

由平臺建設(shè)狀況來看，國外微課平臺的建設(shè)相對新穎和完善，并已應(yīng)用于日常教學(xué)中，而國內(nèi)微課平臺在教學(xué)上的實踐應(yīng)用仍處于探索階段。[4]相比國外的微課平臺，國內(nèi)微課平臺的功能還不夠完善，微課教學(xué)的應(yīng)用還不夠普及，國內(nèi)的微課平臺主要是為了微課比賽與展示構(gòu)建，缺乏針對不同學(xué)習(xí)者、不同學(xué)習(xí)內(nèi)容和不同實際需求的功能模塊開發(fā)和應(yīng)用。但是一些以營利為目的的教育機構(gòu)或公司構(gòu)建的微課平臺，功能較為完善，微課質(zhì)量較高，然而，學(xué)習(xí)費用將成為學(xué)習(xí)者頭痛的問題，不能夠廣泛推廣和應(yīng)用。

二、微課程自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計

1.系統(tǒng)需求分析

需求分析是軟件設(shè)計過程中非常重要的環(huán)節(jié)，它是關(guān)乎軟件項目開發(fā)成敗的重要因素。[5]不同的使用對象和學(xué)習(xí)內(nèi)容對微課平臺的需求也不同，所以需要根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的特點，針對不同的用戶需求，進行學(xué)習(xí)內(nèi)容和使用對象的需求分析。

內(nèi)容需求分析是根據(jù)課程的特點，確定學(xué)習(xí)內(nèi)容是否適合微課學(xué)習(xí)。計算機編程類課程是一門應(yīng)用范圍廣、實踐性和操作性很強的課程，這類課程十分適合微課學(xué)習(xí)，原因有三點：

（1）技能型應(yīng)用學(xué)科可以將教學(xué)重點在于分解為多個知識點，并形成知識點網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖；

（2）技能型學(xué)科對于實踐操作的要求十分重要，提供個性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)對學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)效果好；

（3）技能型應(yīng)用學(xué)科非常講究技巧性，教師與學(xué)生之間的互動顯得十分關(guān)鍵。

用戶需求分析是對用戶需求所作的調(diào)查與分析，是系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和維護的依據(jù)。微課自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的使用對象包括學(xué)生、教師和管理員。學(xué)生通過微課學(xué)習(xí)平臺進行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)時，要能夠根據(jù)自己的興趣和需求選擇某一門微課，擁有自己的個人學(xué)習(xí)空間，并能獲取教師或平臺給予的學(xué)習(xí)支持。教師要能夠了解學(xué)生的基本信息、已有知識水平和技能水平，并根據(jù)實際教學(xué)的內(nèi)容，分割教學(xué)知識點，上傳與管理微課教學(xué)資源，并與學(xué)生進行及時互動，提供學(xué)習(xí)支持服務(wù)。管理員能夠?qū)φn程、用戶、資源和系統(tǒng)進行管理，能夠方便地對信息進行起草、發(fā)布、修改等操作，可根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展要求，能夠?qū)ο到y(tǒng)進行進一步優(yōu)化。

2.系統(tǒng)功能設(shè)計

通過對國內(nèi)外微課應(yīng)用平臺現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容和使用用戶的需求分，設(shè)計出基于微課程自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由微課學(xué)習(xí)、微課資源、微課交流和微課管理四大功能模塊組成，具體功能如圖1所示。

（1）微課學(xué)習(xí)模塊

學(xué)習(xí)模塊為學(xué)生提供一個以微視頻為中心的自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，是系統(tǒng)的核心功能，它包括學(xué)生空間、教師空間、學(xué)習(xí)支持、學(xué)習(xí)激勵、學(xué)習(xí)分析五個子模塊。學(xué)生空間包括學(xué)生資料、個人消息、學(xué)習(xí)進度、學(xué)習(xí)筆記等功能；教師空間包括教師資料、個人消息、教學(xué)進度、教學(xué)筆記等功能；學(xué)習(xí)支持包括在線編碼器、在線測試、即時筆記等學(xué)習(xí)支持服務(wù)工具；學(xué)習(xí)激勵是學(xué)習(xí)、測試或課程結(jié)束后通過點贊、勛章和證書等形式給予學(xué)生獎勵，以鼓勵并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力；學(xué)習(xí)分析是統(tǒng)計學(xué)生的在線時間、學(xué)習(xí)記錄和成績分布圖等情況，讓學(xué)生知道自己在微課平臺上的學(xué)習(xí)歷程和存在不足，及時調(diào)整學(xué)習(xí)計劃。

（2）微課資源模塊

資源模塊為學(xué)習(xí)者提供大量的、豐富的微資源，用戶可以對資源進行檢索、查看和編輯，它包括資源檢索、資源查看、資源推薦、資源上傳下載四個子模塊。資源檢索是提供用戶檢索、微課檢索、文章檢索三種檢索方式，教師或?qū)W生可以輸入關(guān)鍵字，選擇一種檢索方式，快速有效查詢所需要的資源；資源查看提供給教師或?qū)W生大部分的學(xué)習(xí)資源，主要有微視頻、微教案、微課件、微練習(xí)、微工具等；資源推薦是針對學(xué)習(xí)者所學(xué)微課內(nèi)容，教師不時推薦一些與其學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)工具和學(xué)習(xí)技巧；資源上傳和下載是教師或?qū)W生可以對微課資源模塊中的微資源進行下載，教師也可以上傳一些與微課有關(guān)的資源進行資源完善，但需要經(jīng)過管理員審核。

（3）微課交流模塊

交流模塊為教師和學(xué)生提供交流、娛樂及作品展示的社區(qū)，它包括問答社區(qū)、游戲社區(qū)、作品社區(qū)三個子模塊。問答社區(qū)根據(jù)微課內(nèi)容劃分為不同的版塊，教師和學(xué)生根據(jù)需求進入相應(yīng)的版塊進行問答交流，系統(tǒng)根據(jù)問答情況劃分為待解答問題、熱門問答和精彩問答；游戲社區(qū)為學(xué)習(xí)者提供休閑娛樂的經(jīng)典游戲，它包含游戲界面、得分排行榜和源碼解析三部分，源碼解析是對游戲代碼的分析解讀，促使學(xué)習(xí)者的娛樂生活與學(xué)習(xí)發(fā)展相融合；作品社區(qū)是展示學(xué)習(xí)成果的虛擬社區(qū)，個人或小組可以上傳制作完成的作品，并以文字、圖片、代碼、程序等形式進行展示，所有用戶可以對作品進行瀏覽、點評和點贊。

（4）微課管理模塊

管理模塊指管理員負責(zé)對整個微課自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的管理和維護，以保障微課學(xué)習(xí)順利進行，幫助學(xué)生更好的完成學(xué)習(xí)任務(wù)，該模塊包括課程管理、用戶管理、資源管理、社區(qū)管理四個子模塊。課程管理是指管理員對微課程進行添加、編輯、刪除等操作，并設(shè)置微課相應(yīng)的屬性，主要包括微課名稱、授課教師、適用年紀、學(xué)習(xí)目標等；用戶管理負責(zé)用戶信息及用戶身份驗證操作，用戶分為學(xué)生、教師和管理員三大類，不同的用戶角色在系統(tǒng)中的權(quán)限和操作都有所不同；資源管理是管理員對所有微資源進行導(dǎo)入、編輯、刪除和審核等操作；社區(qū)管理是管理員對所有的帖子、問答和作品進行查看、編輯、刪除和審核等操作。

三、微課程自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的實現(xiàn)

微課學(xué)習(xí)主界面采用在線課程十分流行的“三分屏”界面布局，其中包括三個區(qū)域：微課播放區(qū)、在線編碼區(qū)和即時筆記區(qū)，具體主界面如圖2所示。微課播放區(qū)用于播放學(xué)生自學(xué)用的微課程，在線編碼區(qū)完成新建、打開和運行等在線編程任務(wù)，即時筆記是學(xué)生對微課播放過程中產(chǎn)生的疑問、感悟和思考，可隨時記錄，自動存儲到學(xué)習(xí)筆記之中。

為了保證微課程自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的科學(xué)性、易用性及移植性，該系統(tǒng)采用現(xiàn)階段相對主流的配置技術(shù)：系統(tǒng)整體采用B/S結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的硬件環(huán)境采用PC Server機型，系統(tǒng)的軟件環(huán)境采用Windows 2008 Server r2+IIS7.0+.NET Framework 4.0 sp1+SQL Server 2008。

該系統(tǒng)的核心技術(shù)包括.NET技術(shù)、AJAX技術(shù)、FLV流媒體技術(shù)等。.NET技術(shù)是一個可以作為系統(tǒng)支持下一代Internet的可編程技術(shù)，它主要包括ASP.NET、C#、ADO.NET等。[6]Ajax是指一種創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁應(yīng)用的技術(shù)，控制客戶端和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交換，它最大優(yōu)勢在于用戶體驗，就是能在不更新整個頁面的前提下更新和維護數(shù)據(jù)。[7]FLV流媒體技術(shù)是實現(xiàn)FLV視頻格式的流式傳輸，F(xiàn)LV作為一種新興的流媒體視頻格式，具有占有率低、視頻清晰、體積小、下載速度快等特點十分適合微視頻播放。[8]它在微課平臺中應(yīng)用的技術(shù)難點是視頻上傳后自動轉(zhuǎn)換成FLV格式，可以用FileUpload控件實現(xiàn)視頻上傳，再調(diào)用編碼轉(zhuǎn)換工具ffmpeg或mencoder自動對視頻進行轉(zhuǎn)換，在格式轉(zhuǎn)換完成后，自動截圖插入到視頻數(shù)據(jù)庫記錄，包括視頻的名稱、標簽、路徑等信息。部分程序核心代碼如下：

/*自動轉(zhuǎn)換為視頻格式*/

public string ChangeFileFlv（string fileName， string playFile， string imgFile）

{

string ffmpeg = HttpContext.Current.Server.MapPath（PublicMethod.ffmpegtool）；

if （（！System.IO.File.Exists（ffmpeg）） || （！System.IO.File.Exists（fileName）））

{

return ""；

}

string flv_file = System.IO.Path.ChangeExtension（playFile， ".flv"）；

string FlvImgSize = PublicMethod.sizeOfImg；

System.Diagnostics.ProcessStartInfo FilestartInfo =

new System.Diagnostics.ProcessStartInfo（ffmpeg）；

FilestartInfo.WindowStyle = System.Diagnostics.ProcessWindowStyle.Hidden；

FilestartInfo.Arguments = " -i " + fileName + " -ab 56 -ar 22050 -b 500 -r 15 -s " +

widthOfFile + "x" + heightOfFile + " " + flv_file；

try

{

System.Diagnostics.Process.Start（FilestartInfo）；

CatchImg（fileName， imgFile）；

}

return ""；

}

/*播放當(dāng)前視頻*/

protected void PlayVideo（int VideoID）

{

Maticsoft.BLL.T_Video bll = new Maticsoft.BLL.T_Video（）；

Maticsoft.Model.T_Video model = bll.GetModel（VideoID）；

VideoName.Text = model.VideoName；

ChapterID.Text = Convert.ToString（model.ChapterID）；

VideoUrl.Text = model.VideoUrl；

da_html.Text = model.CodeHtml；

da_css.Text = model.CodeCss；

da_js.Text = model.CodeJs；

int ChapterId = Convert.ToInt32（ChapterID.Text）；

int CountNum = （int）SqlHelper.ExecuteScalar（"select count（*） from T_Video where ChapterID='" + ChapterId + "' and CourseID='1' "）；

this.DataList1.RepeatColumns = CountNum；

int UserID = Convert.ToInt32（lblID.Text）；

VideoStudy（UserID， VideoID）；

}

protected void BindData（）

{

int ChapterId = Convert.ToInt32（ChapterID.Text）；

string sql = "select VideoName，VideoID，VideoImage from T_Video where ChapterID = '" + ChapterId + "' and CourseID='1' order by SortID"；

DataTable objTable = fanhui_ds（sql）.Tables[0]；

if （objTable ！= null && objTable.Rows.Count > 0）

{

DataView objView = objTable.DefaultView；

PagedDataSource objPds = new PagedDataSource（）；

objPds.DataSource = objView；

objPds.AllowPaging = false；

this.DataList1.DataSource = objPds；

DataList1.DataBind（）；

}

}

四、小結(jié)

微課程自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)是信息技術(shù)與學(xué)科課程整合的一種新形式與新趨勢。該系統(tǒng)主要由微課學(xué)習(xí)、微課資源、微課交流和微課管理四個子系統(tǒng)組成，可靈活應(yīng)用于多種教學(xué)模式，如翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)或混合式學(xué)習(xí)，可以實現(xiàn)不同格式的視頻上傳后自動轉(zhuǎn)換FLV流媒體格式，提供完整的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，具體包括在線編碼器、即時筆記、不同層次的在線測試與反饋，并通過同步與異步討論與社區(qū)動態(tài)生成學(xué)習(xí)資源，一個作品的雛形形成之后，需要經(jīng)過教師、學(xué)生進行評判和點贊，并在交流互動中不斷對作品進行完善，最終形成優(yōu)秀作品。經(jīng)過一年多計算機編程類課程的教學(xué)實踐，該系統(tǒng)的使用大大提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性，促進學(xué)生自學(xué)能力的提高。

參考文獻：

[1]梁樂明，曹俏俏，張寶輝.微課程設(shè)計模式研究——基于國內(nèi)外微課程的對比分析，2013（19）：65-72.

[2]胡鐵生.“微課”：區(qū)域教育信息資源發(fā)展新趨勢[J].電化教育研究，2011（10）：61-65.

[3]周艷，李育澤，徐義東.基于MOOC理念的微課資源網(wǎng)站設(shè)計[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014（24）：113-118.

[4]張一川，錢楊義.國內(nèi)外“微課”資源建設(shè)與應(yīng)用進展[J].遠程教育雜志，2014（6）：26-33.

[5張嵐.基于web的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2011：15.

[6]倪晟.基于web的微格教學(xué)資源管理與評價系統(tǒng)的設(shè)計[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2011（21）：129-131.

[7]倪晟.基于web的實驗室教學(xué)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)[J].實驗室研究與探索，2011（30）：160-163.

[8]盧立建，林睿.FLV流媒體技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用初探[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2008（22）：388-390.

（編輯：楊馥紅）