構(gòu)建線上課堂智慧型應(yīng)用模式的思考

劉申君 貢益明 陸建榮

摘 要：本文針對(duì)當(dāng)前高職校線上課堂教學(xué)存在著的許多不足，提出了一種線上智慧課堂的系統(tǒng)構(gòu)建方案：即采用線上課堂聚合型應(yīng)用模式，它是通過(guò)校企合作的方式，利用線上教學(xué)資源進(jìn)行定向授課;依托5G等高速高帶寬網(wǎng)絡(luò)、以及VR/AR等感傳系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)學(xué)生沉浸式線上學(xué)習(xí);利用數(shù)據(jù)中心，收集課堂的大數(shù)據(jù)信息生成學(xué)生畫像;并引入推薦算法，實(shí)現(xiàn)授課反思內(nèi)容或?qū)W生弱項(xiàng)提升的精準(zhǔn)推送。本文還闡述了高職校在構(gòu)建線上課堂智慧型應(yīng)用模式中的推進(jìn)策略。

關(guān)鍵詞：線上智慧課堂;聚合型應(yīng)用;學(xué)生畫像;推薦算法

中圖分類號(hào)：G511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

2018年4月，教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，提出建設(shè)“適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，服務(wù)全時(shí)域、全空域、全受眾的智慧學(xué)習(xí)”，建成“互聯(lián)網(wǎng)+教育大平臺(tái)”;[1]2019年1月，教育部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間建設(shè)與應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出要加快推進(jìn)人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的學(xué)習(xí)型社會(huì)建設(shè);同年6月，工信部正式下發(fā)5G商用牌照，標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入5G商用時(shí)代。

據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，2020年3月我國(guó)在線教育用戶較2018年年底增長(zhǎng)了110.2%，用戶規(guī)模達(dá)到4.23億，2020年我國(guó)在線教育市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)4538億元。[2]同年5月份全國(guó)高校約1775萬(wàn)人，合計(jì)23億人次參與了在線學(xué)習(xí)實(shí)踐。[3]然而，在高職校線上教學(xué)實(shí)踐中，還存在著許多不盡如人意的地方，只有盡快找到解決方案，才能實(shí)現(xiàn)教育部提出的“智慧學(xué)習(xí)”目標(biāo)。

一、職校線上教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）線上教學(xué)資源短缺

當(dāng)前高職校線上授課的教學(xué)資源或來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)開發(fā)的專業(yè)資源，或由學(xué)校教師自行制作的課件。然而，企業(yè)開發(fā)的資源普適性的多，特色性的少，這是因?yàn)楦髟盒５膶I(yè)并非完全相同，很多普適性的課程無(wú)法滿足不同高職校師生的不同需求;而教師自己制作的線上教學(xué)資源數(shù)量偏少的原因是，大多數(shù)教師缺少線上課件開發(fā)的專業(yè)技術(shù)，且線上教學(xué)資源是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，短期內(nèi)難以完成;[4]此外，現(xiàn)有的線上課堂大多是將線下課堂轉(zhuǎn)換成線上授課的形式，而線下課堂的教學(xué)內(nèi)容并不完全適用線上授課場(chǎng)景。因此，缺乏優(yōu)秀的、對(duì)口的教學(xué)資源產(chǎn)品，已經(jīng)成為影響在線教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)瓶頸。

（二）線上教學(xué)場(chǎng)景受限

線上教學(xué)場(chǎng)景包括網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景和教學(xué)場(chǎng)景。網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景受限于運(yùn)營(yíng)商的覆蓋范圍，目前還存在著網(wǎng)絡(luò)覆蓋不佳的區(qū)域，影響線上教學(xué)應(yīng)用的正常接入;教學(xué)場(chǎng)景受限是指當(dāng)前線上教學(xué)適合理論課的講授，而高職校比較關(guān)注的實(shí)操實(shí)訓(xùn)課基本無(wú)法在當(dāng)前線上教學(xué)條件下實(shí)現(xiàn)。

（三）線上課堂互動(dòng)不足管理松散

當(dāng)前的線上教學(xué)應(yīng)用基本是將教師端信息單向傳輸至學(xué)生端，而學(xué)生端收集和上傳的信息較少，教師無(wú)法根據(jù)學(xué)生的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)而動(dòng)態(tài)調(diào)整自己的授課側(cè)重點(diǎn);即使部分應(yīng)用支持師生雙向視頻傳輸，但視頻分辨率壓縮率高，且授課老師也很難在同一時(shí)刻觀察到分散的學(xué)生上課期間的微表情;另現(xiàn)有線上教學(xué)應(yīng)用的即時(shí)溝通和考勤功能較薄弱，基本無(wú)法實(shí)時(shí)識(shí)別學(xué)生掛機(jī)的情況，教師只能通過(guò)隨機(jī)簽到或借助其他應(yīng)用進(jìn)行考勤，為此還常常影響到教師正常的教學(xué)效率。

二、構(gòu)建線上課堂智慧型應(yīng)用模式的構(gòu)想

針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出一種側(cè)重于高職校線上課堂智慧型應(yīng)用的建設(shè)構(gòu)想，即采取“C/S”客戶端+云服務(wù)數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)。其中客戶端具備線上授課、課堂管理、信息收集、智能識(shí)別、定向推送等聚合型線上課堂應(yīng)用，具備傻瓜式操作模式，可收集授課期間的相關(guān)視頻信息;依托于5G高速高帶寬網(wǎng)絡(luò)，支持實(shí)操實(shí)訓(xùn)仿真課程的大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)傳輸;云服務(wù)數(shù)據(jù)中心是存儲(chǔ)專業(yè)課程資源庫(kù)，存儲(chǔ)全量數(shù)據(jù)結(jié)合算力分析，智能生成可視化的學(xué)生畫像及學(xué)習(xí)檔案，利用推薦算法定向推送給相關(guān)師生，實(shí)現(xiàn)授課學(xué)習(xí)—短板推送—定向解決的閉環(huán)流程。線上課堂智慧型應(yīng)用模式基本組成為：授課端—服務(wù)器/數(shù)據(jù)中心—學(xué)習(xí)端，（圖1）其各自實(shí)現(xiàn)的功能分別是：

圖1 線上課堂智慧型應(yīng)用模式基本組成

（1）授課端：為線上教師授課使用的客戶端，主要功能包含高清視頻傳輸、授課視頻信息收集、圖形化操作界面、智能語(yǔ)音操控、可視化授課檔案等。

（2）學(xué)習(xí)端：為線上課堂學(xué)生學(xué)習(xí)使用的客戶端，主要功能包含高清視頻傳輸、實(shí)操仿真交互、課時(shí)信息采集、課堂出勤記錄等。實(shí)操仿真交互可由AR/VR、感傳系統(tǒng)實(shí)現(xiàn);課時(shí)信息采集、出勤記錄可由智慧攝像儀完成，該智慧攝像儀具有人臉識(shí)別、眼球跟蹤、微表情捕捉，高清視頻采集等功能。人臉識(shí)別和眼球跟蹤可作為考勤記錄，可以智慧識(shí)別上課時(shí)學(xué)生是否是本人在認(rèn)真聽講。

（3）功能服務(wù)器：為線上智慧課堂提供信息存儲(chǔ)工具，主要功能包含存儲(chǔ)線上資源庫(kù)、存儲(chǔ)客戶端采集的大數(shù)據(jù)信息等。需具備高容量，高運(yùn)力，高穩(wěn)定性，高安全性，低延遲等特點(diǎn)?？砂仓迷趯W(xué)校機(jī)房或者租用運(yùn)營(yíng)商服務(wù)器。

圖2 仿真操作失誤判斷流程

（4）云數(shù)據(jù)中心：為線上課堂的大腦，主要功能包含大數(shù)據(jù)分析、智能生成學(xué)習(xí)檔案等。如學(xué)生在進(jìn)行某實(shí)操環(huán)節(jié)操作失誤，數(shù)據(jù)中心結(jié)合學(xué)習(xí)端收集的該知識(shí)點(diǎn)講解時(shí)段，該生是否認(rèn)真聽講;或是該實(shí)操環(huán)節(jié)有較多學(xué)生均犯類似的操作失誤，進(jìn)而判斷該問(wèn)題是否為單個(gè)學(xué)生未認(rèn)真聽講導(dǎo)致，或是授課教師在該知識(shí)點(diǎn)未講解清楚生成相關(guān)建議文檔定向推送給相關(guān)師生（圖2）。引入推薦算法，為某實(shí)操環(huán)節(jié)操作不規(guī)范的同學(xué)推送在此環(huán)節(jié)完成較好的同學(xué)視頻和，用以加強(qiáng)自學(xué)，供其查缺補(bǔ)漏，閉環(huán)改進(jìn)。

三、構(gòu)建線上課堂智慧型應(yīng)用模式的推進(jìn)策略

通過(guò)“C/S”客戶端+云服務(wù)數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)，為高職校智慧課堂提供了一種線上課堂的應(yīng)用模式，這種模式體現(xiàn)了高職教育的特點(diǎn)，著重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和操作規(guī)范，克服目前只能理論傳授、無(wú)法進(jìn)行線上仿真操作的不足。然而，要實(shí)現(xiàn)本文提出構(gòu)想，還需要采取以下推進(jìn)策略與準(zhǔn)備：

（1）學(xué)校層面：首先，高職校要加強(qiáng)軟硬件基礎(chǔ)建設(shè)，結(jié)合教育部建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺(tái)的要求，加強(qiáng)和完善功能服務(wù)器的建設(shè)，做好教學(xué)信息化資料的大數(shù)據(jù)收集與存儲(chǔ);其次，高職校要主動(dòng)與企業(yè)聯(lián)合制定專業(yè)對(duì)口的線上仿真課件，線上仿真課件需要三大模塊：①實(shí)訓(xùn)設(shè)備虛擬。②操作環(huán)境虛擬。③實(shí)訓(xùn)操作虛擬。這些模塊的部分內(nèi)容可能企業(yè)本身就有相關(guān)資源，高職校可以通過(guò)校企合作直接進(jìn)行二次開發(fā)。

（2）教師層面：高職校教師需做到角色轉(zhuǎn)變：線上課堂智慧型應(yīng)用模式對(duì)教師提出了更高要求，不僅要扎實(shí)地掌握相關(guān)專業(yè)知識(shí)，還要深入理解和掌握信息化技術(shù)。對(duì)一些實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)豐富但對(duì)線上操作不熟練的老教師，需要推廣“主講+輔導(dǎo)”雙師型教學(xué)課堂。

（3）學(xué)生層面：學(xué)生適應(yīng)新的學(xué)習(xí)方式，原來(lái)的線下書本學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成電腦終端等線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，課堂氛圍比以前更加自由，時(shí)間更靈活。這可能無(wú)形中影響學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)效果。因此，學(xué)生及時(shí)轉(zhuǎn)變心態(tài)，培養(yǎng)自主、獨(dú)立和交互交流學(xué)習(xí)能力，才能適應(yīng)新的學(xué)習(xí)方式，跟上教學(xué)進(jìn)度。

（4）市場(chǎng)層面：外設(shè)成本方面：當(dāng)前的AR/VR、智能攝像機(jī)、感傳系統(tǒng)外設(shè)的成本還較高，需降低成本才能普及使用。網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量方面：當(dāng)前的5G網(wǎng)絡(luò)未做到連續(xù)覆蓋，另網(wǎng)絡(luò)容量要充分冗余，避免上課時(shí)段出現(xiàn)擁塞導(dǎo)致卡頓，后續(xù)也可能使用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（5）后續(xù)運(yùn)營(yíng)層面：5G運(yùn)營(yíng)商在高校教育信息化應(yīng)用方面給予一定的補(bǔ)貼和支撐，不讓高校的信息化維護(hù)的成本成為負(fù)擔(dān)。

參考文獻(xiàn)：

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