基于微信的混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)研究

周繼香，周育人

(1.華南理工大學(xué)廣州學(xué)院,廣東 廣州 510800；2.中山大學(xué) 數(shù)據(jù)科學(xué)與計算機學(xué)院,廣東 廣州 510275)

基于微信的混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)研究

周繼香1，周育人2

(1.華南理工大學(xué)廣州學(xué)院,廣東 廣州 510800；2.中山大學(xué) 數(shù)據(jù)科學(xué)與計算機學(xué)院,廣東 廣州 510275)

針對目前教學(xué)支撐系統(tǒng)存在的不穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)工具整合不足等問題，結(jié)合微信公眾平臺的優(yōu)勢，構(gòu)建了一個基于微信的混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了地理考勤、師生實時交流互動、跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)并自動進行學(xué)習(xí)評價等功能。引入了“混合式教學(xué)”的模式,將線上教學(xué)優(yōu)勢與線下教學(xué)優(yōu)勢結(jié)合起來，實現(xiàn)了教學(xué)效果的最優(yōu)化。依托教學(xué)支撐系統(tǒng)，接入教務(wù)管理系統(tǒng)，為實現(xiàn)教學(xué)過程中教務(wù)信息管理和師生互動提供一站式服務(wù)。系統(tǒng)具有更強的交互性、兼容性和便捷性，打破了時空限制，讓學(xué)習(xí)和管理都能夠真正的移動化。以《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》課程為例，開展了基于該模式的教學(xué)實踐研究。實踐結(jié)果表明，基于微信的混合式教學(xué)模式對提高學(xué)生成績及增強學(xué)習(xí)興趣有積極的作用。

微信；混合式教學(xué)；支撐系統(tǒng)；學(xué)習(xí)評價

1 概 述

2015年7月22日，CNNIC發(fā)布了第36次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》[1]。據(jù)報告顯示，截至2015年6月底，國內(nèi)手機網(wǎng)民規(guī)模達5.94億，網(wǎng)民中使用手機上網(wǎng)的人群占比提升至88.9%。以手機平臺和網(wǎng)絡(luò)平臺為代表的新媒體強烈地沖擊著當(dāng)代高校師生的學(xué)習(xí)和生活，越來越多的學(xué)生利用碎片時間通過移動設(shè)備進行交流和學(xué)習(xí)。作為新媒體之一，2012年8月23日正式上線的微信公眾平臺，被定位為能夠讓運營者通過公眾號為微信用戶提供資訊和服務(wù)的平臺[2]。個人或組織都可以以公眾號的形象出現(xiàn)在微信平臺，給訂閱了該公眾號的微信用戶推送文字、圖片、語音、視頻等各種消息。同時，微信公眾平臺為開發(fā)者提供了各種功能接口，也允許開發(fā)者在平臺上搭建自己的網(wǎng)站。

混合式教學(xué)模式把傳統(tǒng)的課堂教學(xué)優(yōu)勢與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)優(yōu)勢進行有機整合，包括教學(xué)理論、教學(xué)模式、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)評價等所有教學(xué)要素的深度混合，采用多種方式去改善教學(xué)，達到“最優(yōu)化”的教學(xué)效果?；旌鲜浇虒W(xué)模式具有資源豐富、教學(xué)方法多樣、交流渠道多樣等特點，既能發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)過程的作用，又能體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體能動性和創(chuàng)造性，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)，達到最佳的教學(xué)和學(xué)習(xí)效果。

實施混合式教學(xué)需要管理系統(tǒng)來支持在線學(xué)習(xí)內(nèi)容創(chuàng)建和傳遞、師生交流、多樣化學(xué)習(xí)評價等。因此，教學(xué)支撐系統(tǒng)是實現(xiàn)教學(xué)互動和輔助教師開展教學(xué)的一種基礎(chǔ)性技術(shù)平臺，是支持混合式教學(xué)必不可少的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

在移動教育的相關(guān)研究中，國內(nèi)學(xué)者們與時俱進，結(jié)合各種不同的關(guān)鍵技術(shù)(如基于Moodle、WCF、云計算等)構(gòu)建了用于不同用途的平臺[3-8]。最近幾年已有一些研究對微信公眾平臺在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價值和功能優(yōu)勢展開討論。例如，呂海燕構(gòu)建并通過實例驗證了微信應(yīng)用于移動教育的教學(xué)模式結(jié)構(gòu)[9]；李莎等提出了基于微信APP的移動應(yīng)用客戶端、微信開放平臺技術(shù)和傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)開放技術(shù)相結(jié)合的移動互動教學(xué)解決方案，并進行了驗證[10]；崔連敏等設(shè)計實現(xiàn)了基于微信的大學(xué)物理實驗移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)[11]；郭士香等著重探究基于微信的高職公共英語移動教學(xué)實施策略[12]；李穎等調(diào)查了Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的使用情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生每天花在網(wǎng)絡(luò)時間約為4 h，但大多只有20～40 min用在學(xué)習(xí)[13]。

但是從實踐應(yīng)用的效果來看，目前教學(xué)支撐系統(tǒng)存在不穩(wěn)定，社會化網(wǎng)絡(luò)工具整合不夠，缺乏對學(xué)習(xí)過程和效果的記錄、分析和評價等問題，更沒有考慮到將教學(xué)支撐系統(tǒng)與教務(wù)管理系統(tǒng)對接以及實現(xiàn)對混合型教學(xué)模式的支持。微信公眾平臺的出現(xiàn)為這些問題的解決提供了新的可能。微信公眾平臺作為社會媒體，具有信息設(shè)置、社交、素材管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能[14]。

在已有研究的基礎(chǔ)上，引入“混合式教學(xué)”的理念、思路和方法，結(jié)合微信公眾平臺的優(yōu)勢，開發(fā)出一款基于微信的混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)。依托教學(xué)支撐系統(tǒng)，接入教務(wù)管理系統(tǒng)，為實現(xiàn)教學(xué)過程中教務(wù)信息管理和師生互動提供一站式服務(wù)。在構(gòu)建移動交互學(xué)習(xí)和管理功能上提高教學(xué)支撐系統(tǒng)的親和力，方便教師上課考勤，學(xué)生利用碎片時間查閱資料，交流分享、完成作業(yè)和測試，采用多元評價方式全面考查學(xué)生，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與感。

2 系統(tǒng)功能分析

混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)是以建構(gòu)主義、行為主義和認知主義等學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)而設(shè)計,充分體現(xiàn)了教師主導(dǎo)活動和學(xué)生主體參與的現(xiàn)代教育理念。除了多樣化的教學(xué)模式、先進的教學(xué)理念外，完善強大的功能和易學(xué)易用的特性也是混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)的顯著特點。系統(tǒng)具有良好的開放性、通用性、擴展性，方便移植、修改和擴充，留有接口，方便增添新的子系統(tǒng)和新的功能。

2.1 混合式教學(xué)的方案

根據(jù)教師的教學(xué)需求和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，設(shè)計融合“教與學(xué)”的混合式教學(xué)模式。課程教學(xué)組織包括前端分析、活動與資源設(shè)計和學(xué)習(xí)評價三個步驟，學(xué)生在教學(xué)設(shè)計的指引下逐步完成學(xué)習(xí)任務(wù)。前期分析包括教師對學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)等的分析，對教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整，提供相關(guān)的學(xué)習(xí)資源和服務(wù)?；顒优c資源設(shè)計是混合學(xué)習(xí)模式的核心部分。根據(jù)課程的重難點，將PPT、動畫、視頻等媒體充分結(jié)合，為學(xué)生提供文本、音頻、視頻等多樣化的學(xué)習(xí)資源，教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理選用線上或線下學(xué)習(xí)形式。構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過師生互動把學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)方法有機結(jié)合，實現(xiàn)學(xué)習(xí)活動與學(xué)習(xí)內(nèi)容有機銜接。學(xué)習(xí)評價是從學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果這三個維度進行多元評價，注重形成性與總結(jié)性評價、教師評價和學(xué)生自評、定量與定性評價相結(jié)合。學(xué)習(xí)評價包括學(xué)習(xí)過程評價和課程考核兩部分，學(xué)習(xí)過程評價和課程考核評價的成績以加權(quán)形式計入按照不同的權(quán)重系數(shù)匯合折算成該課程總評成績，并自動加載到學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)的在線成績管理模塊。多元化評價全面地考查學(xué)習(xí)者在整個學(xué)習(xí)過程的表現(xiàn)，更能調(diào)動學(xué)習(xí)者的積極性?；旌鲜浇虒W(xué)實施后通過多元化評價對整個教學(xué)過程和教學(xué)效果進行總結(jié)，及時把信息反饋給教師，根據(jù)反饋信息完善調(diào)整整體教學(xué)設(shè)計與教學(xué)策略、改進混合式教學(xué)模式。對混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)的教學(xué)過程，設(shè)計如圖1所示的UML建模。

2.2 混合式教學(xué)的用戶需求分析

混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)的主要用戶為管理員、一線教師和學(xué)生，用戶需求分析情況如下：

(1)教師功能：學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能主要使用者，可以編輯課程資源和組織教學(xué)活動，查看考勤和批改學(xué)生作業(yè)，與學(xué)生互動交流，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

(2)學(xué)生功能：學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能主要使用者，可在各種終端平臺查看考勤、成績、課表、考試安排、選課信息等，查詢自習(xí)課室，在線閱讀材料和參加學(xué)習(xí)活動，上傳作業(yè)和學(xué)習(xí)資料等。

(3)管理員功能：負責(zé)修改系統(tǒng)配置，維護課程、用戶信息，分配用戶權(quán)限，安裝和維護系統(tǒng)功能模塊。

根據(jù)用戶需求分析進行UML建模。

圖1 混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)的UML圖

2.3 混合式教學(xué)的模塊設(shè)計

基于UML建模，針對用戶需求，設(shè)計、開發(fā)對應(yīng)的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)功能?；旌鲜浇虒W(xué)支撐系統(tǒng)服務(wù)包括移動應(yīng)用服務(wù)和后臺管理服務(wù)，前者負責(zé)接收微信用戶發(fā)送的微信請求，按照相應(yīng)的功能指令組織回復(fù)，后者主要實現(xiàn)具有管理員權(quán)限的用戶在電腦上進行各種資源管理、生成教學(xué)頁面和提供后臺服務(wù)支持。

依據(jù)混合式教學(xué)流程，建立了基于微信的混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

各個模塊的功能描述如下：

(1)數(shù)據(jù)支持和統(tǒng)計模塊：提供教師、學(xué)生、試題、用戶和管理員等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的添加和維護管理，重點提供學(xué)習(xí)資源的添加、修改和刪除等功能。對學(xué)生分享的學(xué)習(xí)資源總數(shù)量和被訪問次數(shù)、學(xué)生互動情況在線作業(yè)和測試成績進行統(tǒng)計，為學(xué)生的學(xué)習(xí)評價提供數(shù)據(jù)分析支持。

(2)教務(wù)管理模塊：系統(tǒng)通過外接接口連接教務(wù)管理系統(tǒng)，查詢教務(wù)通知、課表、考試安排、選課、成績等信息。

(3)地理考勤模塊：系統(tǒng)通過微信JS-SDK的獲取地理位置接口wx.getLocation來獲取用戶的地理經(jīng)緯度坐標(biāo)。地理考勤機制具體設(shè)置如下：在上課時，教師在微信上發(fā)起考勤并記錄其位置，學(xué)生在微信上簽到并記錄位置。通過球面半正矢公式(Haversine formula)[15]，將學(xué)生與教師所在位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)換算成兩者之間的距離，看學(xué)生與教師的距離是否超出有效距離。若超出則考勤無效，未超出則考勤生效。最終由教師在微信上點擊停止考勤并查看名單，此時，系統(tǒng)自動化記錄考勤成績。

圖2 總體功能結(jié)構(gòu)圖

(4)自習(xí)教室查詢模塊：學(xué)生通過自習(xí)教室查詢“搖一搖”功能，系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前的時間來判斷空閑的教室返回給用戶。

(5)資源學(xué)習(xí)模塊：學(xué)生可以關(guān)注混合式教學(xué)管理平臺的微信公眾賬號，選擇目錄菜單，或者輸入課程關(guān)鍵字，進入相關(guān)課程進行學(xué)習(xí)。該功能為學(xué)生提供了更為便捷的學(xué)習(xí)方式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

(6)師生互動模塊：師生互動子系統(tǒng)包括小組討論、交流分享和課后作業(yè)三個部分。通過采用Socket連接并應(yīng)用APICloud聊天框架來實現(xiàn)小組成員之間的討論，以課程為單位創(chuàng)建討論小組，師生、生生之間利用消息功能在線交流，提高教學(xué)效果。微信中通過朋友圈、群等分享資源，學(xué)生與老師可以自由分享各種學(xué)習(xí)資源(文字、圖片、視頻、網(wǎng)址等)。教師可以發(fā)布課后作業(yè)并通過系統(tǒng)推送給學(xué)生，學(xué)生完成作業(yè)后上傳到系統(tǒng)，教師查閱作業(yè)并對其進行打分。

(7)學(xué)習(xí)評價模塊：學(xué)生的總評成績包括學(xué)習(xí)過程評價和課程考核評價。學(xué)習(xí)過程評價主要是從學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力和作業(yè)完成情況進行多元評價。系統(tǒng)自動記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，如考勤、在線學(xué)習(xí)時長、發(fā)帖次數(shù)、參與活動次數(shù)、作業(yè)完成次數(shù)等進行量化統(tǒng)計，課程結(jié)束后，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的不同學(xué)習(xí)活動的權(quán)重自動計算出平時成績。課程考核評價通過線下期末考試和線上測驗來實現(xiàn)。學(xué)習(xí)過程評價成績和課程考核評價成績按照不同的權(quán)重匯合折算成該課程總評成績。

3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)主要是基于微信公眾平臺開發(fā)，利用了微信JS-SDK來提供接口調(diào)用。除此之外，還綜合運用了HTML5、PHP、JS、AJAX、Amaze UI、CI框架、SVN、Git托管服務(wù)、VPS和融云類庫等技術(shù)。

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)的開發(fā)主要基于PHP網(wǎng)頁開發(fā)和MySQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)。在該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)過程中，涉及到許多數(shù)據(jù)表的設(shè)計，主要包括用戶信息表、課程表、文字評價內(nèi)容表、教師分數(shù)評價表、學(xué)生考勤表、考勤發(fā)起表、課后提問表、消息類型表、小組討論表、小組成員表、信息表、交流分享表、習(xí)題表、主題回復(fù)表、學(xué)習(xí)評價表、點贊表、點贊統(tǒng)計視圖表、學(xué)習(xí)資源表。其中幾個關(guān)鍵數(shù)據(jù)表的具體設(shè)計如表1所示。

3.2 微信公眾平臺的開發(fā)

混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)是基于微信公眾平臺開發(fā)的，需要在公眾平臺搭建起一個網(wǎng)站。第一步：成為微服務(wù)網(wǎng)站的注冊用戶，只需點擊“配置”，即可自動配置好與微信公眾平臺的開發(fā)接口。然后就可以在網(wǎng)站后臺進行簡單設(shè)置。第二步：選擇個性化管理—微網(wǎng)站頁面—編輯內(nèi)容，添加并設(shè)置自需要展示的內(nèi)容。第三步：為了不讓網(wǎng)站看起來單調(diào)，微網(wǎng)站管理中有一些美化的功能，如新建欄目、模板設(shè)置等。

表1 關(guān)鍵數(shù)據(jù)表設(shè)計

建立微信網(wǎng)站之后，需要進行微信JS-SDK接口的調(diào)用。

在使用JS-SDK之前，先登錄微信公眾平臺進入“公眾號設(shè)置”的“功能設(shè)置”填寫“JS接口安全域名”，并引入相關(guān)的JS文件，然后通過config接口注入權(quán)限驗證配置，最后通過ready接口處理成功驗證以及通過error接口處理失敗驗證。

3.3 實現(xiàn)效果圖

該系統(tǒng)主要包括地理考勤、小組討論、交流平臺、資源分享和學(xué)習(xí)評價等模塊，其主要功能界面如圖3所示。

4 基于微信的混合式教學(xué)模式的實踐

選取了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》課程作為微信公眾平臺支持下的混合式教學(xué)模式的實踐案例。為了便于驗證教學(xué)效果，選擇筆者主講的兩個班級作為比較對象，其中A班級78人，采用混合式教學(xué)模式，B班級75人，采用傳統(tǒng)教學(xué)模式。實施過程包括教學(xué)準備和教學(xué)活動組織兩部分。首先，教師對學(xué)生、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)目標(biāo)進行前端分析，確定教學(xué)策略和課程知識群。其次，教師在該課程中創(chuàng)建討論小組，將該班同學(xué)加到討論小組中。再次，教師依照學(xué)習(xí)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯和關(guān)聯(lián)關(guān)系，將教學(xué)內(nèi)容劃分為一個個小的學(xué)習(xí)單元并確定授課方式。學(xué)生從討論小組中可以訪問每一個學(xué)習(xí)單元，并按要求完成教師布置的任務(wù)。在此期間，教師通過討論小組和交流平臺解答學(xué)生問題和指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生也可在平臺分享學(xué)習(xí)資源。在線下教學(xué)中，教師系統(tǒng)地講解學(xué)科知識，對在線學(xué)習(xí)中共性問題進行答疑解惑。根據(jù)反饋意見不斷調(diào)整和完善學(xué)習(xí)單元。該課程學(xué)習(xí)評價采用過程性評價和總結(jié)性評價結(jié)合的方式：課程總評成績=平時成績*40%+期末成績*60%。

圖3 主要功能界面

經(jīng)過一個學(xué)期的混合式教學(xué)實踐，該門課程取得了良好的教學(xué)效果。A班同學(xué)學(xué)習(xí)積極性大大提高，學(xué)習(xí)交流更加頻繁，協(xié)作能力和自主的學(xué)習(xí)能力顯著增強，學(xué)習(xí)成績明顯提高，尤其對學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差的學(xué)生的成績提升和優(yōu)秀生的培優(yōu)有積極作用。A班與B班的課程成績分析如表2所示。

表2 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》考試成績分析

5 結(jié)束語

基于微信搭建的混合式教學(xué)支撐系統(tǒng)，具有更廣的流量入口，更強的交互性、兼容性和便捷性，打破了時空限制，讓學(xué)習(xí)和管理都能夠真正的移動化。同時，將線上與線下的學(xué)習(xí)優(yōu)勢結(jié)合起來，實現(xiàn)了教學(xué)效果的最優(yōu)化。在教學(xué)實踐研究中，基于微信的混合式教學(xué)模式對提高學(xué)生成績及增強學(xué)習(xí)興趣有積極作用。

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[15] Wikipedia.Haversine formula[EB/OL].2016-07-29.https://en.wikipedia.org/wiki/Haversine_formula.

Research on Blended Teaching Support System Based on WeChat

ZHOU Ji-xiang1，ZHOU Yu-ren2

(1.Guangzhou College of South China University of Technology,Guangzhou 510800,China；2.School of Data Science and Computer Science,Sun Yat-Sen University,Guangzhou 510275,China)

Focusing on the instability and insufficient conformity of the current teaching support systems,a WeChat-based blended teaching support system has been developed with the full exploiting of the educational functions of WeChat public platform.This teaching support system realizes the function of geographic attendance and real-time interaction between teachers and students.Moreover,it can automatically track the students’ learning state and automatically evaluate the study status of students.The pattern of blended teaching has been introduced into this system,and the advantages of on-line teaching and off-line teaching have been combined.This helps to implement the optimization of teaching performance.The teaching support system has been joined up with the educational management system,and this can provide one-stop service for the information administration of educational affairs and teacher-student interaction during the teaching process.As a result,it owns stronger interactivity,compatibility and convenience.And it can break through the limitations of time and space and make learning mobile.The teaching practice on data structure course has been carried out based on the blending learning pattern.And the practice shows that the WeChat-based blending learning pattern indeed has a positive effect on improving the academic performance of students and enhancing their interest.

WeChat;blended teaching;support system;learning assessment

2016-06-07

2016-09-21 網(wǎng)絡(luò)出版時間：2017-03-13

廣東省質(zhì)量工程教改項目(GDJG20142551)；廣東省教育成果培育項目(SC140401)

周繼香(1975-)，女，碩士，助理研究員，研究方向為高等教育管理；周育人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為軟件開發(fā)。

http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20170313.1547.090.html

G40-057

A

1673-629X(2017)05-0059-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.05.013