交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

丁 然

(安徽審計(jì)職業(yè)學(xué)院，安徽 合肥 230601)

隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的不斷發(fā)展，學(xué)生自學(xué)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)受到重視。在線教學(xué)成了一種新的教學(xué)發(fā)展模式。學(xué)生可以不受地點(diǎn)、環(huán)境、時(shí)間的影響，借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)完成知識(shí)的學(xué)習(xí)、互助與交流，完成考核任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在一定程度上解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式的問題。但是單純的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)并不利于學(xué)生系統(tǒng)知識(shí)的掌握以及學(xué)生價(jià)值觀的培養(yǎng)。慕課教學(xué)模式的推廣，能夠解決傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題，改進(jìn)現(xiàn)有的教學(xué)方法，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加互動(dòng)環(huán)節(jié)。本文對(duì)交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，該系統(tǒng)增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)技能，拓寬了知識(shí)層面，提高了教學(xué)效果。

1 交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)的意義

慕課教學(xué)模式是一種大規(guī)模的在線開放課程的教學(xué)模式。它是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的延伸，同時(shí)也對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式有著深遠(yuǎn)的影響。在新技術(shù)與Spoc平臺(tái)的支持下，慕課教學(xué)模式有自己的管理系統(tǒng)與學(xué)習(xí)方式。慕課教學(xué)課程中含有豐富的教學(xué)資源包括在線視頻學(xué)習(xí)、短視頻學(xué)習(xí)、課后習(xí)題、討論學(xué)習(xí)、材料補(bǔ)充及考試等。在慕課教學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)生可以利用碎片時(shí)間進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，不受時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境的影響。通過教師線上的指導(dǎo)與交互，增加師生、學(xué)生之間的討論與交流。慕課教學(xué)系統(tǒng)可以將教學(xué)資源更合理、更有規(guī)劃的組織在一起，學(xué)生可以按照計(jì)劃學(xué)習(xí)。整個(gè)慕課教學(xué)模式突出了以學(xué)生為主體，更注重學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)。慕課教學(xué)模式并不適合每一個(gè)人，這樣的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生自制力的要求比較嚴(yán)格。傳統(tǒng)教學(xué)更多的是對(duì)學(xué)生的監(jiān)督與管理，缺少對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度與情感的培養(yǎng)。慕課的教學(xué)模式將傳統(tǒng)的教學(xué)方法與慕課教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合在一起，形成交互式慕課教學(xué)模式。

2 交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)的研究是在慕課教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一套交互式評(píng)價(jià)體系。更注重的是課后教師與學(xué)生之間的溝通，教師布置與批改作業(yè)的整個(gè)流程。交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)在常規(guī)的功能模塊外，還有一個(gè)特色的分組項(xiàng)目，在該教學(xué)系統(tǒng)中，教師需要給學(xué)生進(jìn)行分組，并且按照組別布置課程任務(wù)，如果人為手工進(jìn)行分組則是一項(xiàng)巨大了工程。在教學(xué)過程中，教師一般對(duì)學(xué)生缺少充分的認(rèn)識(shí)，分組時(shí)盡量避免自由分組，按照學(xué)號(hào)分組也不是最佳的分組模式。每個(gè)高校都有人才評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，將評(píng)價(jià)指標(biāo)作為向量，學(xué)生每一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)定義為一個(gè)向量，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生自動(dòng)分組的功能。指標(biāo)評(píng)分為0-5分，指標(biāo)中0分代表學(xué)生沒有選修過與這項(xiàng)指標(biāo)有關(guān)的課程，并不能說明學(xué)生該項(xiàng)水平為0。經(jīng)過觀察可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生指標(biāo)分析數(shù)據(jù)則是一個(gè)大的數(shù)據(jù)庫，可以將這些數(shù)據(jù)列為數(shù)據(jù)矩陣，分析其屬性，公式1列出指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣。

(1)

列出數(shù)據(jù)矩陣后，對(duì)每名同學(xué)的指標(biāo)差距進(jìn)行分析，將不同特點(diǎn)的人才分在同一組。例如在軟件工程專業(yè)中，有的學(xué)生代碼能力強(qiáng)，有的數(shù)學(xué)強(qiáng)，有的則是項(xiàng)目管理水平比較強(qiáng)，將一個(gè)組的水平綜合分布。兩個(gè)同學(xué)的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)分別是{a1,a2,a3……ap,ap+1}、{b1,b2,b3……bp,bp+1}，那么他們指標(biāo)相似度的計(jì)算為公式2所示。

cosβ=

(2)

cosβ的取值在0-1范圍，cosβ值越大，相似度越高，表示a、b兩名同學(xué)的能力越接近，cosβ值越小，則表示a、b兩名同學(xué)能力差異比較大，可以將他們分在一組， 取長補(bǔ)短，互相學(xué)習(xí)。

3 交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)模塊分析

3.1 用戶管理模塊

交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)中，分為三個(gè)模塊，管理員、教師、學(xué)生。管理員具有管理整個(gè)系統(tǒng)的權(quán)限，可以上傳資料，編輯信息，查找數(shù)據(jù)等等。教師可以編輯個(gè)人信息，學(xué)生信息，教學(xué)課程，考試成績等等。主要可以分為三種類型，一種是對(duì)課程信息本身的編輯，包括教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)視頻，教學(xué)資料，課程簡介等等。第二，對(duì)選修課程的學(xué)生進(jìn)行管理，包括教學(xué)分組，組長的選擇，查看學(xué)生信息及學(xué)生成績等等。第三，課程教學(xué)任務(wù)進(jìn)行管理。包括學(xué)習(xí)視頻的上傳，材料附件，學(xué)生分組，以及對(duì)課后作業(yè)完成情況的查看和審批。對(duì)于學(xué)生來講，權(quán)限有限，可以編輯個(gè)人信息，查看課程，觀看視頻，完整作業(yè)等。

3.2 課程管理模塊

交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，課程管理模塊與管理員、教師、學(xué)生有著密不可分的關(guān)系。管理員負(fù)責(zé)錄入整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)的基本信息，教師基本信息，課時(shí)信息、選修課程的學(xué)生數(shù)量。教師需要完善自己的信息，所講授課程的具體信息，包括時(shí)間和內(nèi)容，上傳授課視頻，編輯課件，上傳附件及課后作業(yè)的預(yù)留。課程管理模塊對(duì)于學(xué)生權(quán)限比較小，僅僅能夠閱讀，觀看授課視頻，下載課件及課程介紹及查看。

3.3 課程任務(wù)管理模塊

課程任務(wù)管理模塊是交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)。該模塊的主要目的是幫助教師高效完成教學(xué)任務(wù)。除了在線溝通交流之外，課后作業(yè)的預(yù)留也是提高教學(xué)水平的方式之一。課后作業(yè)預(yù)留方式可以分組來完成，以提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，整個(gè)組完成之后同學(xué)們以組為單位提交給教師。這種教學(xué)形式的弊端則是教師無法對(duì)每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行掌握，也無法了解每一位學(xué)生在課后作業(yè)中的實(shí)際貢獻(xiàn)。在交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以將這個(gè)問題留給學(xué)生，教師在布置任務(wù)時(shí)可以指定相應(yīng)的分組，并且設(shè)置一系列的指標(biāo)及權(quán)重。其主要流程見圖1。

圖1 課程任務(wù)管理流程

在交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，課程任務(wù)管理模塊會(huì)分成若干個(gè)小組，每一個(gè)小組設(shè)置一個(gè)組長，組長的職責(zé)是收取課后作業(yè)和統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)每一名同學(xué)在課后作業(yè)中的實(shí)際貢獻(xiàn)。對(duì)于每一個(gè)組提交的課后作業(yè)，其他組別可以根據(jù)教師給的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，有效的評(píng)價(jià)可以給教師審批作業(yè)提供更多的參考。小組課程完成情況互評(píng)的好處，第一，可以讓同學(xué)們更多地了解其他同學(xué)的學(xué)習(xí)情況和具體任務(wù)，拓寬同學(xué)們的知識(shí)面。在數(shù)學(xué)課中，教師給每組發(fā)布的任務(wù)是不同的，同學(xué)可以根據(jù)對(duì)其他組別的評(píng)分來學(xué)習(xí)更多的知識(shí)。如果每一個(gè)小組僅僅關(guān)心本組的作業(yè)，那么課堂任務(wù)的效果就會(huì)比較差，同時(shí)也失去了教學(xué)意義。小組互評(píng)模塊的設(shè)置，并沒有增加同學(xué)的額外作業(yè)負(fù)擔(dān)，同時(shí)也能夠啟發(fā)思維，拓寬獲取知識(shí)的渠道。第二，同學(xué)們查看了其他組別的作業(yè)情況，給出心中合理的分?jǐn)?shù)，不僅僅可以幫助教師從不同角度判斷作業(yè)完成的質(zhì)量，還可以幫助教師節(jié)省很多時(shí)間。教師有充裕的時(shí)間，給同學(xué)們答疑解惑。

4 交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)

4.1 系統(tǒng)需求及配置

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是滿足學(xué)校建設(shè)及引進(jìn)多門高清課程。并且滿足可以同時(shí)容納3000人在線，同時(shí)滿足40人以上的教學(xué)任務(wù)，需要搭建4臺(tái)虛擬服務(wù)器。需要配置一臺(tái)Small Private Online Course主機(jī)，以及視頻轉(zhuǎn)換主機(jī)，文檔轉(zhuǎn)換機(jī)，額外配置云端處理器更好，開放一臺(tái)虛擬機(jī)。

1.交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)配置。交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置：Small Private Online Course(1臺(tái))，需要有8核CPU，64G內(nèi)存，1T硬盤，外網(wǎng)IP地址一個(gè)，內(nèi)網(wǎng)IP一個(gè)，光纖網(wǎng)卡；RAPP視頻轉(zhuǎn)換主機(jī)(1臺(tái))，4核CPU，32G內(nèi)存，800G硬盤，內(nèi)網(wǎng)IP 1個(gè)，光纖網(wǎng)卡1個(gè)；RAPP文檔轉(zhuǎn)換主機(jī)(1臺(tái))，4核CPU，32G內(nèi)存，800G硬盤，千兆網(wǎng)卡1個(gè)，內(nèi)網(wǎng)IP 1個(gè)。

圖2 交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)工作原理。Small Private Online Course平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)課程的線上教學(xué)及從云端引用的慕課課程。從功能上能夠?qū)崿F(xiàn)與云端慕課平臺(tái)功能一致的具有學(xué)校獨(dú)立域名的教學(xué)平臺(tái)。RAPP是資源異步處理的一種協(xié)議，主要處理資源格式的轉(zhuǎn)化，支持各類資源文件的格式處理，處理成特定的格式。對(duì)于本地硬件資源的配置要求，需要具備兩臺(tái)物理機(jī)，一個(gè)Small Private Online Course，另一個(gè)是RAPP。

Spoc的主要作用：

第一，實(shí)現(xiàn)本地資源的存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)慕課課程資源的鏡像、點(diǎn)播服務(wù)；

第二，負(fù)責(zé)與RAPP保持溝通，同步RAPP主機(jī)加工轉(zhuǎn)換的所有本地資源課程；

第三，負(fù)責(zé)與慕課平臺(tái)保持溝通，完成慕課引用課程資源本地的鏡像；

第四，保持與外網(wǎng)的24小時(shí)通訊服務(wù)。

RAPP主機(jī)作用：

第一，實(shí)現(xiàn)本地文檔、視頻資源的自動(dòng)化處理；

第二，支持視頻格式的轉(zhuǎn)化，支持文檔格式的相互轉(zhuǎn)化，同時(shí)保留原始文件；

第三，保持與Spoc主機(jī)的通訊服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)本地課程資源轉(zhuǎn)化后向Spoc主機(jī)進(jìn)行推送。

交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)設(shè)置的是300名學(xué)生同時(shí)在線，10門高清課程視頻。每增加額外的300人和10門高清在線視頻課程，則需要添加一臺(tái)Spoc主機(jī)。

4.2 交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)流程及界面展示

交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)主要分為3個(gè)部分，用戶管理，課程管理及任務(wù)管理。三個(gè)功能模塊完成了系統(tǒng)的主要操作。

1.用戶管理模塊。 在交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)中，教師可以編輯個(gè)人信息，對(duì)自己所教授的課程進(jìn)行全方位的管理，包括課程內(nèi)容編輯，上傳教學(xué)內(nèi)容、上傳課程視頻及課件。對(duì)學(xué)生信息進(jìn)行管理，對(duì)課程任務(wù)進(jìn)行管理，上傳附件，作業(yè)批改等等。如圖3所示，教師登錄驗(yàn)證成功后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到教師的課程管理列表，在列表中教師可以進(jìn)行操作。

圖3 交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)教師首頁

學(xué)生可以編輯個(gè)人信息，選擇選修課程，查看學(xué)分，觀看授課視頻，下載課件，提交課程作業(yè)，同組或?yàn)橥饨M評(píng)價(jià)。在提交課程作業(yè)后，也可以查看或下載其他組的學(xué)習(xí)課件并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。如圖4所示，學(xué)生登錄驗(yàn)證通過后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)學(xué)生課程學(xué)習(xí)列表界面。在列表中可以看到所選擇的課程。

圖4 交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)學(xué)生登錄頁面

圖5 管理模塊主要流程

圖6 教師編輯課程詳細(xì)信息

圖7 慕課教學(xué)系統(tǒng)中學(xué)生觀看視頻

2.課程管理模塊。課程管理模塊的主要流程見圖5所示。

圖6為教師管理所教授課程的具體信息，如上傳視頻，編輯課程等等。

學(xué)生對(duì)于慕課教學(xué)系統(tǒng)中大部分的管理模塊僅僅有讀取的權(quán)限，如查看課程詳情，下載數(shù)據(jù)視頻，在線觀看視頻等操作。如圖7所示，教師上傳JSP教學(xué)視頻之后，學(xué)生可以在線觀看。

4.3 交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)仿真

選取某大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)兩個(gè)班級(jí)的學(xué)生，在軟件工程這門教學(xué)課程上采用交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。計(jì)算機(jī)1班37人，分成7組，每組的人數(shù)在4-6人之間，具體評(píng)分情況如表2所示。

表1 計(jì)算機(jī)1班小組成員評(píng)分明細(xì)

表1是計(jì)算機(jī)1班軟件工程課程的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從呈現(xiàn)的分?jǐn)?shù)可以看出，沒有過高的分?jǐn)?shù)，大部分組員與組長的分?jǐn)?shù)是一樣的，缺少公平性判斷。這樣的結(jié)果對(duì)于教師來講是沒有意義的，沒有任何參考價(jià)值，由此可見這種方式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不理想。表2是組間互評(píng)的結(jié)果，這組數(shù)據(jù)與教師的預(yù)期值比較接近。

表2 計(jì)算機(jī)1班組建互評(píng)

在引入組建立互評(píng)機(jī)制后，在不增加同學(xué)們作業(yè)負(fù)擔(dān)的情況下，互評(píng)機(jī)制可以啟發(fā)思維， 拓寬學(xué)習(xí)思路。給其他組別評(píng)分，打出心中各項(xiàng)之別的分?jǐn)?shù)，對(duì)于教師來講具有參考價(jià)值。

5 結(jié)束語

本文對(duì)交互式慕課教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究。基于交互式慕課教學(xué)課程的設(shè)計(jì)更應(yīng)該注重實(shí)踐的能力，設(shè)計(jì)與開發(fā)應(yīng)該更具有實(shí)踐性，高效性。交互式教學(xué)系統(tǒng)的研究與開發(fā)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。視頻教學(xué)更注重學(xué)習(xí)效果，忽略了交互性系統(tǒng)在慕課教學(xué)中的重要性。交互式系統(tǒng)的開發(fā)能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力，拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)思路及能力，交互式教學(xué)系統(tǒng)讓學(xué)生參與到教學(xué)的更多環(huán)節(jié)，讓學(xué)生更好吸收知識(shí)，提升教學(xué)質(zhì)量。