面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高校教學(xué)交互反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王宏偉

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面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高校教學(xué)交互反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王宏偉

（中國(guó)民航大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）

在目前的高校教學(xué)過程中，以課堂問答和師生互動(dòng)為主的即時(shí)反饋，對(duì)于教師課堂教學(xué)起到關(guān)鍵作用。面向當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，設(shè)計(jì)跨平臺(tái)的教學(xué)交互反饋系統(tǒng)，獲取課堂反饋信息以及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題、了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果，并為教學(xué)研究提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

移動(dòng)終端；即時(shí)反饋系統(tǒng)；跨平臺(tái)

0 引言

師生互動(dòng)是課堂教學(xué)的重要組成部分，然而在現(xiàn)實(shí)的高校教學(xué)過程中，由于班級(jí)規(guī)模、課堂時(shí)間和教師精力等因素的限制，并未實(shí)現(xiàn)師生之間的充分交流與即時(shí)互動(dòng)。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中指出：“強(qiáng)化信息技術(shù)的應(yīng)用，更新教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果?！比绾谓柚F(xiàn)代通訊技術(shù)和教育技術(shù)工具實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，成為教學(xué)研究的重要內(nèi)容[1]，而如何實(shí)現(xiàn)高校課堂師生之間高效、便捷的交互、反饋，成為教學(xué)改革研究的應(yīng)有之義。

當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，隨著智能手機(jī)在高校的普及以及3G/4G/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，師生員工使用移動(dòng)終端隨時(shí)隨地獲取信息，由此可探索將移動(dòng)終端作為教學(xué)交互反饋的傳輸途徑。

傳統(tǒng)的“課堂即時(shí)反饋系統(tǒng)”使用短距離無(wú)線通信設(shè)備，成本較高[2]，也有提出使用智能手機(jī)替代課堂即時(shí)反饋系統(tǒng)中學(xué)生終端設(shè)備的反饋系統(tǒng)模型，但多是局限于iOS或者Android某一種平臺(tái)，未能覆蓋現(xiàn)有移動(dòng)終端各平臺(tái)[3-4]。

面向智能手機(jī)、平板電腦等不同平臺(tái)的移動(dòng)終端，本文提出一種跨平臺(tái)的教學(xué)交互反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行應(yīng)用探索，促進(jìn)教學(xué)過程中師生之間的溝通、交流與互動(dòng)，為教師提供真實(shí)有效的反饋信息，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，強(qiáng)化課堂教學(xué)成果。

1 總體架構(gòu)分析與設(shè)計(jì)

高校的課堂教學(xué)不同于其他教學(xué)模式，其特點(diǎn)是體系龐大、班級(jí)眾多、課堂人數(shù)規(guī)模不等，教師需要隨時(shí)了解課程學(xué)生的知識(shí)接納程度，方便教師對(duì)教學(xué)進(jìn)度的把握，同時(shí)需要針對(duì)課程和學(xué)生分別快速的統(tǒng)計(jì)出勤情況和交互反饋信息。

教學(xué)交互反饋系統(tǒng)應(yīng)能夠記錄學(xué)生出勤情況、課堂問題提問與反饋、即時(shí)通信和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：準(zhǔn)確劃分課程、班次、上課時(shí)間，從而對(duì)不同的課時(shí)和班次進(jìn)行考勤并記錄，該數(shù)據(jù)可根據(jù)課程或班次來查詢，方便期末統(tǒng)計(jì)；教師能夠提前錄入題目，上課時(shí)將題目推送給學(xué)生，學(xué)生作答后將結(jié)果反饋給教師，使教師及時(shí)了解學(xué)生針對(duì)所教授知識(shí)點(diǎn)的掌握情況；通過即時(shí)通信的方式，學(xué)生可隨時(shí)進(jìn)行提問，教師進(jìn)行解答或回復(fù)學(xué)生，通過這種方式解決學(xué)生人數(shù)眾多難以當(dāng)堂提問的問題；學(xué)生還可對(duì)課程進(jìn)行點(diǎn)贊，根據(jù)學(xué)生點(diǎn)贊時(shí)間點(diǎn)及數(shù)量，教師可進(jìn)行課程調(diào)整及質(zhì)量研究；教師也可對(duì)每個(gè)學(xué)生增加附加記錄，統(tǒng)計(jì)課堂表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生進(jìn)行表彰。

由此從應(yīng)用角度，面向移動(dòng)終端的教學(xué)交互反饋系統(tǒng)可劃分為教師端、學(xué)生端和服務(wù)器，各部分之間的交互關(guān)系如圖1所示。

圖1 教師端、學(xué)生端與服務(wù)器交互關(guān)系

為了構(gòu)建能夠通過Web和不同平臺(tái)的移動(dòng)設(shè)備訪問的教學(xué)交互反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分布式設(shè)計(jì)，服務(wù)器端采用REST Web Services技術(shù)。

REST是表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移(Representational StateTransfer)的簡(jiǎn)稱，2000 年由Roy Fielding在其博士論文中首次提出，現(xiàn)在作為分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種新型架構(gòu)風(fēng)格。在REST中，整個(gè)Web被看作一組資源的集合，資源由URI標(biāo)識(shí)，對(duì)資源進(jìn)行的操作由客戶端指定的URI和HTTP協(xié)議動(dòng)詞的組合來實(shí)施，同時(shí)將資源和資源的表示分開，為構(gòu)建可擴(kuò)展、簡(jiǎn)單性、可移植和松耦合的 Web 程序提供了一個(gè)架構(gòu)上的準(zhǔn)則，REST 這種基于資源的設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的基于服務(wù)的設(shè)計(jì)思想[5,6]。

教學(xué)交互反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)為應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層三層架構(gòu)，以教務(wù)信息、教學(xué)管理和課堂反饋數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)層，為REST網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐；客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求訪問REST服務(wù)層，進(jìn)行具體的應(yīng)用操作。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)關(guān)鍵功能設(shè)計(jì)

2.1 教師端分析與設(shè)計(jì)

根據(jù)教學(xué)交互反饋中教師的需求，功能可分為五個(gè)模塊：

（1）學(xué)生管理

教師端可以對(duì)學(xué)生信息進(jìn)行管理，比如某位同學(xué)登錄設(shè)備進(jìn)行了更換，教師端可以解除其賬戶和設(shè)備的綁定。

（2）簽到管理

教師上課時(shí)可以自由選擇本節(jié)課是否進(jìn)行簽到，簽到時(shí)只需點(diǎn)擊發(fā)布簽到即可。在學(xué)生簽到之后教師端應(yīng)當(dāng)能夠查看學(xué)生的簽到信息以便及時(shí)掌握出勤情況。

（3）接收反饋

當(dāng)反饋數(shù)量達(dá)到一定限制時(shí)，教師端界面應(yīng)當(dāng)進(jìn)行提醒，以便教師采取相應(yīng)措施。

（4）修改課堂WiFi

教師能夠在第一堂課時(shí)獲取當(dāng)前教室的WiFi，學(xué)生端進(jìn)行簽到時(shí)使用本終端所連接的WiFi與教室WiFi進(jìn)行對(duì)比，相同時(shí)才能進(jìn)行簽到。若上課地點(diǎn)有所變動(dòng)，教師端應(yīng)能夠及時(shí)修改課堂WiFi信息。

（5）發(fā)布題目并查看答題情況

教師能夠在課堂上進(jìn)行隨機(jī)提問，發(fā)布題目并能夠查看學(xué)生的答題情況，以便進(jìn)行后續(xù)的教學(xué)。

2.2 學(xué)生端分析與設(shè)計(jì)

根據(jù)教學(xué)交互反饋中學(xué)生的需求，功能可分為四個(gè)模塊：

（1）用戶登錄

學(xué)生通過學(xué)號(hào)和初始密碼登錄系統(tǒng)，為了避免學(xué)生之間互相代替簽到，每個(gè)學(xué)生信息將會(huì)與一臺(tái)設(shè)備綁定。

（2）考勤簽到

教師發(fā)布開始簽到后，學(xué)生端收到推送即可以簽到，簽到時(shí)為了防止學(xué)生不在教室卻進(jìn)行簽到的情況，需連接教師端指定wifi進(jìn)行簽到。

（3）即時(shí)反饋

學(xué)生在第一次登錄時(shí)即獲取到課程表存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，每到上課時(shí)間即對(duì)學(xué)生設(shè)備的使用狀況進(jìn)行記錄，若學(xué)生在使用其他課程無(wú)關(guān)的應(yīng)用，學(xué)生端后臺(tái)即向教師端發(fā)送信息。

（4）答題

教師發(fā)布問題后，學(xué)生可以在移動(dòng)端進(jìn)行接收、答題，題目類型分為選擇題和簡(jiǎn)答題，答題完成后進(jìn)行提交。服務(wù)器端需對(duì)學(xué)生提交答案的選擇題部分進(jìn)行正誤判斷，并給學(xué)生反饋，同時(shí)將學(xué)生提交的答案匯總發(fā)送到教師端。

2.3 服務(wù)器端分析與設(shè)計(jì)

服務(wù)器端的功能主要是響應(yīng)移動(dòng)端的請(qǐng)求信息，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，具體包括：

（1）接收學(xué)生端的登錄信息

服務(wù)器端首先需要接收學(xué)生端發(fā)送的設(shè)備ID、用戶名及密碼信息，進(jìn)行判斷：若是初次登錄且用戶名密碼正確，則將設(shè)備信息加入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并與用戶信息進(jìn)行綁定；否則，需要判斷當(dāng)前設(shè)備ID 與數(shù)據(jù)庫(kù)中綁定的ID是否相同，根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理。

（2）接收教師發(fā)布的簽到信息及學(xué)生的簽到信息

服務(wù)器端需要接收教師端發(fā)布的簽到信息，獲取課程、教師等信息并發(fā)送給學(xué)生端。同時(shí)需要接收學(xué)生端發(fā)送來的簽到信息，其簽到信息包括學(xué)號(hào)及所連WiFi的ID，服務(wù)器需要將其WiFi的ID與數(shù)據(jù)庫(kù)中該課程的ID信息進(jìn)行比對(duì)，相同則接受學(xué)生的簽到，否則不接受，并將反饋信息發(fā)送給學(xué)生端。

（3）接收學(xué)生端發(fā)送的即時(shí)反饋信息

服務(wù)器端需要接收學(xué)生端發(fā)送的即時(shí)反饋信息，及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，并且需要對(duì)反饋信息進(jìn)行判斷，若達(dá)到一定閾值，則將信息反饋給教師端。

（4）接收教師端發(fā)布的題目及學(xué)生端的答案

教師端需要將要發(fā)布的題目發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)器將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中并將題目發(fā)送給學(xué)生端；服務(wù)器端還需要接收學(xué)生端發(fā)送的答題信息，同時(shí)對(duì)所有學(xué)生的答題信息進(jìn)行匯總，以便教師端及時(shí)查看并掌握答題情況。

3 原型實(shí)現(xiàn)及效果評(píng)估

基于上述設(shè)計(jì)，開發(fā)了教學(xué)交互反饋原型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了上述核心功能。圖3是教師選擇、編輯題目頁(yè)面，未推送的題目顯示為紅色。

圖3 題目列表和編輯題目頁(yè)面

圖4 教師查看題目回答結(jié)果和學(xué)生回答題目頁(yè)面

教師可點(diǎn)擊還未發(fā)送給學(xué)生的題目，點(diǎn)擊推送題目按鈕，將題目發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生在課程頁(yè)面可以查看到題目，學(xué)生選擇答案后點(diǎn)擊提交按鈕，提交后顯示正確答案，正確答案顯示綠色，學(xué)生選擇的錯(cuò)誤答案顯示為紅色。教師選擇一道題目，點(diǎn)擊查看詳情，已經(jīng)發(fā)送給學(xué)生的題目，以柱形圖的形式顯示出學(xué)生答題情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從高校教學(xué)互動(dòng)反饋的應(yīng)用需求出發(fā)，為了適應(yīng)不同平臺(tái)的移動(dòng)終端，提出并設(shè)計(jì)了基于REST服務(wù)的跨平臺(tái)的高校教學(xué)互動(dòng)反饋系統(tǒng)架構(gòu)并實(shí)現(xiàn)了原型系統(tǒng)。經(jīng)測(cè)試，原型系統(tǒng)可滿足高校課堂教學(xué)中的交互需求，對(duì)學(xué)生課堂行為的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，方便以后的教學(xué)分析和數(shù)據(jù)挖掘。

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Design of College Teaching Interaction Feedback System for Mobile Internet

WANG Hong-wei

(College of Computer Science and Technology, Civil Aviation University of China)

Instant feedback based on teacher-student interaction plays a key role in the current college teaching process. In the mobile Internet environment, it is import to design a cross-platform teaching interaction feedback system, obtain classroom feedback information, discover problems in teaching and provide effective data support for teaching research.

Mobile terminal; Instant feedback system; Cross platform

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.11.052

中國(guó)民航大學(xué)教育教學(xué)改革研究課題(CAUC-ETRN-2015-21)

王宏偉(1982-)，男，講師，主要研究方向：機(jī)器學(xué)習(xí)與移動(dòng)計(jì)算。

王宏偉. 面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高校教學(xué)交互反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 軟件，2018，39（11）：246-249