構(gòu)建大學(xué)智慧課堂

朱健+杜選+孟慶輝+葉秋露+吳燚君

摘要：針對(duì)大學(xué)生上課玩手機(jī)、睡覺，師生互動(dòng)交流少等現(xiàn)實(shí)問題，本項(xiàng)目基于Android平臺(tái)，采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，基于校園無線WiFi網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)了一款大學(xué)智慧課堂互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。在課堂上學(xué)生手機(jī)端App與教師手機(jī)端App利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)學(xué)生簽到、教師點(diǎn)名、隨堂測(cè)驗(yàn)，學(xué)生及時(shí)回答，平時(shí)成績(jī)記錄與統(tǒng)計(jì)等功能。實(shí)踐表明，該智慧課堂教學(xué)互動(dòng)系統(tǒng)能幫助教師組織課堂互動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生積極參與互動(dòng)，幫助學(xué)生徹底掌握知識(shí)點(diǎn)，提升課堂教學(xué)管理效率，提高課堂師生互動(dòng)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：大學(xué)；智慧課堂；移動(dòng)終端；Android；手機(jī)App

中圖分類號(hào)：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）15-0187-03

Abstract： For college students in class play phone， sleep， less teacher-student interaction and other practical problems， this project is based on the Android platform， client / server model， based campus wireless WiFi network， we developed an interactive classroom teaching university wisdom system. Student in the classroom with teachers App mobile terminal APP mobile client to communicate using a wireless network， to achieve student attendance， teacher name， quizzes students answered promptly， usually results and other records and statistics functions. Practice shows that the wisdom of interactive classroom teaching interactive classroom system can help teachers' organizations， to promote students to actively participate in interactive help students master a thorough knowledge， improve classroom teaching management efficiency， improve classroom teaching result.

Key words： University； Wisdom classroom；Mobile intelligent terminal；Android；App

1 引言

隨著智能設(shè)備的快速發(fā)展和普及，人們對(duì)智能化環(huán)境有了一個(gè)嶄新的認(rèn)識(shí)。 為此，人們也希望使用智能化環(huán)境來改變本身的生活、工作和學(xué)習(xí)。 如今，智能都市、智能交通、智能醫(yī)療、智慧校園等智能化環(huán)境正離我們?cè)絹碓浇?，教育工作者?duì)“智慧課堂”的研究也開始展開。 目前，有于智慧課堂的研究已經(jīng)得到了各國(guó)政府、全球各地知名企業(yè)、高等學(xué)府以及中小學(xué)校等機(jī)構(gòu)的關(guān)注，智慧課堂的研究已經(jīng)成為了教育研究的一個(gè)新研究范疇。

智慧課堂是當(dāng)前教育信息化研究的一個(gè)熱門課題，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與教學(xué)深度融合的結(jié)果。智慧課堂的關(guān)鍵在于用最新的技術(shù)革新和改進(jìn)大學(xué)課堂教學(xué)，打造智能、高效的課堂。當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)大數(shù)據(jù)的時(shí)代，社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域也將會(huì)因?yàn)榇髷?shù)據(jù)的出現(xiàn)而產(chǎn)生深刻影響。在教育領(lǐng)域也不例外[1]。

智慧課堂的出現(xiàn)也將帶動(dòng)傳統(tǒng)教學(xué)模式的變更，使得教學(xué)模式獲得更新。提高課堂教學(xué)效率，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。給傳統(tǒng)學(xué)生評(píng)價(jià)體系一個(gè)質(zhì)的變更，使得評(píng)價(jià)系統(tǒng)更加準(zhǔn)確更加有意義。在今后智慧課堂能得到普及對(duì)于教育教學(xué)都是非常有價(jià)值的。

2 構(gòu)建大學(xué)智慧課堂的必要性

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速崛起，智能手機(jī)應(yīng)用開發(fā)作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)崛起已經(jīng)成為勢(shì)不可擋的趨勢(shì)。現(xiàn)在的生活中手機(jī)已經(jīng)成為了必不可少的一樣工具了。人們的出行工作學(xué)習(xí)都離不開手機(jī)了。而我們的學(xué)生群體中，幾乎人手一部手機(jī)，而手機(jī)越來越向智能的方向發(fā)展。隨著功能的逐漸完善，手機(jī)已經(jīng)不僅僅局限在發(fā)短信和打電話方面了，而成為一部隨身的智能處理終端。

一方面，目前一些在校大學(xué)生在課堂上不專心聽講，而是使用智能手機(jī)在玩游戲或上網(wǎng)聊天，做一些與學(xué)習(xí)無關(guān)的事情，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果，敗壞學(xué)風(fēng)。由于課程教學(xué)任務(wù)重，班級(jí)學(xué)生容量大，老師在課堂上不能有效監(jiān)控每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，師生互動(dòng)太少，教學(xué)質(zhì)量得不到有效保證。一個(gè)學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量很大程度上取決于大多數(shù)老師的課堂教學(xué)質(zhì)量，如何提升課堂教學(xué)質(zhì)量，如何讓老師實(shí)時(shí)了解學(xué)生的上課情況，與掌握知識(shí)的程度是非常重要的。另一方面在移動(dòng)設(shè)備中以開源的Android操作系統(tǒng)占大部分市場(chǎng)。

目前學(xué)校對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)都是屬于終結(jié)性的評(píng)價(jià)，平時(shí)教師對(duì)于學(xué)生的評(píng)價(jià)較少，主要來自于課后作業(yè)和上課的點(diǎn)名，缺少合理性，這就導(dǎo)致學(xué)生缺乏對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)的重視，而僅僅在期末的時(shí)候去突擊復(fù)習(xí)，因此學(xué)習(xí)效果較差[2]。而本項(xiàng)目在平時(shí)上課的時(shí)候就會(huì)記錄學(xué)生的每節(jié)課的學(xué)習(xí)情況，到期末通過累計(jì)形成對(duì)學(xué)生一個(gè)學(xué)期的評(píng)價(jià)，這樣對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)相對(duì)客觀一些[3]。同時(shí)，也能讓學(xué)生的注意力放到平時(shí)的課堂學(xué)習(xí)中，在平時(shí)就能腳踏實(shí)地去學(xué)習(xí)。

然而還處于研究起步階段的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，很多的研究還是概念性的，真正可以供教學(xué)使用的數(shù)據(jù)分析工具還很乏[4]。

另外，教師在上課后很難及時(shí)得到學(xué)生的反饋。上課時(shí)的哪些知識(shí)點(diǎn)學(xué)生沒有掌握，哪些又是模糊不清的。所以在這里需要一個(gè)反饋的功能。本項(xiàng)目針對(duì)這點(diǎn)提出了學(xué)生論壇提問的模塊，學(xué)生可以在論壇中反饋?zhàn)约旱囊呻y點(diǎn)，當(dāng)很多學(xué)生都有相同的疑難點(diǎn)問題時(shí)，就說明教師在上課的時(shí)候，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)講的不到位。通過反饋模塊，可以使教師及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，便于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略和進(jìn)度，從而提高課堂教學(xué)效果。

3 構(gòu)建大學(xué)智慧課堂的方法

在考慮到在如今的大學(xué)校園的無線網(wǎng)絡(luò)有著良好的覆蓋，以及學(xué)生幾乎人人擁有智能設(shè)備的情況下。以一種基于移動(dòng)設(shè)備的課堂互動(dòng)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)方式，總體架構(gòu)采用C/S與B/S的混合模式，由教師端App、學(xué)生端App以及后臺(tái)管理器組成，來構(gòu)建大學(xué)智慧課堂。

教師用戶端App具有如下功能模塊：

登錄模塊。教師使用該模塊登錄系統(tǒng)，并選擇相應(yīng)的課程。

上課模塊。教師點(diǎn)擊“上課”按鈕，使得學(xué)生端App與教師端App建立連接。

查看管理出勤情況。教師可以查看學(xué)生的出勤情況，分為“請(qǐng)假”、“遲到”、“曠課”三種情況。系統(tǒng)自動(dòng)將學(xué)生的出勤情況記錄到后臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為今后對(duì)于學(xué)生評(píng)價(jià)的依據(jù)。

提問模塊。教師在上課講完某個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，若要了解學(xué)生的掌握情況，可以及時(shí)通過提問模塊提出問題，讓學(xué)生通過app回答，在學(xué)生提交選項(xiàng)之后，教師可以統(tǒng)計(jì)回答結(jié)果。在教師下發(fā)問題內(nèi)容之后，由學(xué)生完成題目的答題并提交答案，并及時(shí)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理，使得教師可以在課堂內(nèi)及時(shí)反饋矯正。

教師端App模塊圖如圖1所示。

學(xué)生用戶具有如下功能模塊：

（1） 注冊(cè)模塊。注冊(cè)學(xué)生的信息。

（2） 登錄模塊，學(xué)生可以通過此模塊輸入學(xué)號(hào)和密碼進(jìn)行登錄操作。并選擇相應(yīng)的課程。

（3） 簽到模塊。學(xué)生在手機(jī)終端進(jìn)行簽到操作。簽到后，教師可以及時(shí)了解出勤情況。

（4） 答題模塊。由教師提出問題，并提供相應(yīng)的選項(xiàng)由學(xué)生選擇。學(xué)生在根據(jù)自己的情況作出選擇之后。將結(jié)果反饋給教師端App。

學(xué)生端App模塊圖如圖2所示

4 構(gòu)建大學(xué)智慧課堂的技術(shù)選擇與使用

學(xué)生端App基于Android手機(jī)，使用Android應(yīng)用框架中的HTTP Client組件從服務(wù)端的HTTP API接口接收數(shù)據(jù)，然后交由Android UI界面層渲染界面并最終展示出來。對(duì)于服務(wù)端，在HTTP API接口和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)之間有一個(gè)API Debug后臺(tái)，用于調(diào)試服務(wù)端的API接口，如圖3 整體架構(gòu)圖所示。

5 大學(xué)智慧課堂的后臺(tái)管理

智慧課堂的后臺(tái)管理系統(tǒng)，也是一個(gè)重要的組成部分。當(dāng)大量的學(xué)生信息和反饋數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫(kù)中的時(shí)候，后臺(tái)管理系統(tǒng)就要承擔(dān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的任務(wù)。而分析的結(jié)果將作為學(xué)生的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。

后臺(tái)管理包括的功能：教師、學(xué)生的個(gè)人信息管理，對(duì)課程信息的管理。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的學(xué)生的答題記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，等到一個(gè)直觀的圖形，從而教師可以很方便知道學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。對(duì)于學(xué)生的考勤分析，是生成學(xué)生期末評(píng)價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵信息。

教師，學(xué)生信息的管理模塊：對(duì)教師，學(xué)生個(gè)人信息的進(jìn)行增加，刪除修改等功能。

課程信息的管理模塊：課程信息的修改，保證教師在上課時(shí)所使用的課程信息的正確性。

學(xué)生答題記錄的分析模塊：核心模塊，從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取學(xué)生上課時(shí)在APP端產(chǎn)生的答題信息。在后臺(tái)系統(tǒng)中統(tǒng)計(jì)后，計(jì)算出一個(gè)直觀的圖形，反饋給教師。基于智慧課堂的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)記錄，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能算法對(duì)每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行分析，根據(jù)學(xué)生在作業(yè)中反映出來的薄弱知識(shí)點(diǎn)，定向推送學(xué)習(xí)內(nèi)容和測(cè)試題目，有助于學(xué)生知識(shí)與技能的獲得，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。[5]

學(xué)生的考勤分析模塊： 核心模塊，通過每天教師上課的點(diǎn)名情況。結(jié)合不同班級(jí)，不同課堂，不同教師，可以得到很多有價(jià)值的信息。對(duì)于學(xué)校教務(wù)處，教師個(gè)人還有學(xué)生群體都是一個(gè)很有價(jià)值的信息。教務(wù)處可以根據(jù)大數(shù)據(jù)分析出課程的調(diào)整，時(shí)間的調(diào)整。在教務(wù)管控中采用信息技術(shù)的，采用了計(jì)算機(jī)輔助的方式，提高教務(wù)管理的效率，實(shí)現(xiàn)了教務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理。[6]教師可以調(diào)整上課的方式等等。更可以督促學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)改善，對(duì)于學(xué)生的平時(shí)成績(jī)，是一個(gè)非常有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。

6 智慧課堂案例展示

課程：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理與系統(tǒng)集成

6.1傳統(tǒng)上課模式

1）教師講解書本知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合書本上的案例具體講解。

2）教師在講解的過程中很難與學(xué)生進(jìn)行溝通，教學(xué)效率低下。（原因有如下：⑴學(xué)生在課堂上喜歡使用智能手機(jī)來消磨時(shí)間，導(dǎo)致不能很好得聽課。⑵大多數(shù)學(xué)生不愿意與教師進(jìn)行交流與互動(dòng)，導(dǎo)致教師不能掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)程度。）

3）在學(xué)期末的時(shí)候，常常需要進(jìn)行學(xué)生的終結(jié)評(píng)價(jià)。即學(xué)生的平時(shí)成績(jī)。學(xué)生平時(shí)成績(jī)的產(chǎn)生往往沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)，有些教師采用上課點(diǎn)名，課后作業(yè)，上課提問的方式作為平時(shí)成績(jī)的依據(jù)。但是這個(gè)成績(jī)的產(chǎn)生往往不能準(zhǔn)確得反映學(xué)生真正的學(xué)習(xí)情況。（原因有：⑴上課點(diǎn)名存在有虛假的情況，而教師往往不能知曉。⑵上課點(diǎn)名浪費(fèi)時(shí)間，使得本來緊張的時(shí)間越來越短。⑶上課提問的方式不能覆蓋整個(gè)學(xué)生群體。）

6.2 智慧課堂的上課模式

1）教師講解書本知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合書本上的案例具體講解。

2）教師在講解知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，可以推送一個(gè)關(guān)鍵性的問題給學(xué)生端的App，學(xué)生在App上進(jìn)行作答，在反饋給教師端，進(jìn)過統(tǒng)計(jì)和計(jì)算后，教師能很直觀得知道學(xué)生的掌握情況。從而可以決定是否要再次講解一遍。（區(qū)別于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，智慧課堂能有效得提高教學(xué)效率。）

3）為了針對(duì)學(xué)生上課玩手機(jī)的現(xiàn)象。在使用App的同時(shí)需要連接學(xué)校的校園網(wǎng)，在使用校園網(wǎng)的時(shí)候不能訪問外網(wǎng)資源。從而可以限制大部分智能手機(jī)工能。達(dá)到限制學(xué)生玩手機(jī)的目的。（區(qū)別于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，智慧課堂能有效得提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。）

4）智慧課堂的平時(shí)成績(jī)形成。在教學(xué)過程中使用智慧課堂，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括：學(xué)生的簽到情況，學(xué)生回答問題的正確率等，都可以作為平時(shí)成績(jī)產(chǎn)生的依據(jù)。使用智慧課堂能產(chǎn)生更加的準(zhǔn)確的學(xué)生評(píng)價(jià)。

7 總結(jié)

基于對(duì)于現(xiàn)實(shí)中大學(xué)課堂的現(xiàn)狀，因此在未來的課堂中隨著智慧課堂的推廣和應(yīng)用，以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展，對(duì)于課堂效率的提升和對(duì)學(xué)生的個(gè)人隨堂成績(jī)的統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)我們相信會(huì)比現(xiàn)在的偏主觀評(píng)價(jià)會(huì)更有價(jià)值。這將對(duì)于學(xué)生個(gè)人發(fā)展和學(xué)校的綜合發(fā)展都有著不可限量的結(jié)果。學(xué)生在學(xué)習(xí)中積累的相關(guān)數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)積累，經(jīng)過后臺(tái)算法的分析處理，可以為大學(xué)課堂教學(xué)提供更具有針對(duì)性、指導(dǎo)性的教學(xué)建議，而這樣又促進(jìn)教師積極參與到教學(xué)資源的豐富、優(yōu)化的工作中去，促進(jìn)教師專業(yè)成長(zhǎng)。

基于數(shù)字化的智慧課堂互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的研究中，讓教師在教學(xué)和學(xué)生子在學(xué)習(xí)變得更有意義，課堂教學(xué)效果不斷提升，教育教學(xué)質(zhì)量可以得到明顯的提升[8]。加強(qiáng)智慧課堂的研究將有助于我們對(duì)課堂進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)[9]。

學(xué)生可以實(shí)時(shí)得到來自教師的教學(xué)反饋，具體直觀地了解自己的課堂學(xué)習(xí)情況，準(zhǔn)確查漏補(bǔ)缺，促進(jìn)了每一個(gè)學(xué)生的發(fā)展。[8]

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