智慧校園背景下高校課程教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與實踐研究

舒 暉

(成都醫(yī)學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心，四川 成都 610500)

傳統(tǒng)的PC互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)無法滿足時代發(fā)展的要求，因而移動互聯(lián)網(wǎng)在校園中普及的程度越來越高。移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在人類生活的方方面面體現(xiàn)出無可比擬的便捷和優(yōu)勢，成為許多企事業(yè)單位日常工作和管理的工具。我國部分高校開始研究基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校教學(xué)管理工具，有關(guān)學(xué)者已經(jīng)進行了嘗試，以改變傳統(tǒng)的基于PC互聯(lián)網(wǎng)管理的模式[1-3]。微信社交平臺作為國內(nèi)使用最為廣泛的移動互聯(lián)網(wǎng)社交工具，目前積極拓展了一些新的功能，如微信公眾號、小程序等，這些拓展功能進一步豐富了微信使用者的生活體驗，對其學(xué)習(xí)、工作和生活均產(chǎn)生了積極的影響[4-6]。在大量的微信用戶中，高校學(xué)生用戶對于微信的依賴程度較高，因此基于微信平臺進行“智慧校園”的教學(xué)課程系統(tǒng)設(shè)計具有更廣泛的學(xué)生基礎(chǔ)和更低廉的開發(fā)成本。

本文提出利用Java技術(shù)開發(fā)基于微信公眾號平臺的高校課程教學(xué)系統(tǒng)，用于實現(xiàn)學(xué)生課程教學(xué)設(shè)計。

1 智慧校園理念與標準

智慧校園理念的誕生得益于全球移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，早在2008年智慧中國策略論壇上就提出了“智慧地球”這一理念[7]。該理念的提出，說明智慧不僅僅是一種理念，而是一個可以實實在在改變?nèi)伺c人之間交流的方式，將會對人與人、人與自然之間的關(guān)系產(chǎn)生深遠影響。

1.1 智慧校園改進理念

“智慧校園”需要在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方面進行全面改革，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1)課堂智慧化。雖然國內(nèi)大部分高校引進和部署了多媒體教學(xué)設(shè)備，但是多媒體信息傳播方式較為單一，如何將云技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到課堂實踐中去依然是需要解決的問題。因此，智慧課堂要求能夠?qū)φn堂教學(xué)活動進行分析和處理，記錄課堂教學(xué)質(zhì)量和師生反饋的信息，從而得到對課堂綜合效果的評價。目前來看，課堂智慧化依然有很大的改進空間，課堂硬件設(shè)備同樣需要改進。

2)管理智慧化?，F(xiàn)階段大部分高校的管理系統(tǒng)依賴于PC端的操作，具有較大的局限性，同時管理者和師生之間缺乏良好的溝通橋梁，主要體現(xiàn)在溝通時效性方面的不足。少部分高校已經(jīng)開始自主研發(fā)自己的高校管理APP，但是存在操作較為繁雜、維護成本高、學(xué)生參與度低等問題，可行性較低。

3)信息分享智慧化。高校教學(xué)活動是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅僅體現(xiàn)在課堂教學(xué)上，在高校教學(xué)活動中如何讓學(xué)生便捷地獲取課程信息、提高學(xué)習(xí)興趣是需要重點研究的問題。例如，在課堂教學(xué)開始前給學(xué)生智能化推送課表和需要預(yù)習(xí)的課程內(nèi)容，在課間休息時給學(xué)生推送休閑讀物，課后給學(xué)生推送作業(yè)通知、教務(wù)信息等等。這些人性化的功能，將會極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性。

1.2 技術(shù)標準要求

智慧校園技術(shù)標準主要體現(xiàn)在以下4個方面：

1)智能化。采用人工智能技術(shù)，結(jié)合云計算技術(shù)和大數(shù)據(jù)等為教學(xué)評價、管理和研究提供基礎(chǔ)支撐，這是智慧校園未來的主要發(fā)展方向。

2)校園化。校園是一個獨特的群體，與社會之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，因此智慧校園建設(shè)需要以校園社會化的理念為標準，利用社會化平臺進行研究和拓展。

3)創(chuàng)新化。創(chuàng)新是高校科研工作的重中之重，如何在課堂教學(xué)和管理中進行創(chuàng)新同樣是一個十分值得研究的課題。

4)現(xiàn)代化。教育現(xiàn)代化是智慧校園的終極目標，因此智慧校園的建設(shè)需要依據(jù)教育現(xiàn)代化的規(guī)程規(guī)范要求進行，為現(xiàn)代高校教育服務(wù)。

2 系統(tǒng)需求分析和設(shè)計

通過對校園教學(xué)工作所涉及的范圍進行分析發(fā)現(xiàn)，高校信息化教學(xué)系統(tǒng)主要有兩大類用戶，第一類是教師和學(xué)生，第二類是教務(wù)工作人員[8]。前者主要是對學(xué)習(xí)資源、教學(xué)資源和教學(xué)任務(wù)進行查詢，老師的主要責(zé)任是教學(xué)及學(xué)生管理，學(xué)生主要涉及學(xué)習(xí)資料的下載和教學(xué)課程的熟悉；后者主要負責(zé)對教務(wù)數(shù)據(jù)的維護和修改，包括教學(xué)信息、校園新聞和考試等板塊的維護。

2.1 教師和學(xué)生需求分析

教師和學(xué)生主要通過該系統(tǒng)或平臺完成與教學(xué)相關(guān)的功能，通過走訪調(diào)查，本文設(shè)定該平臺需要實現(xiàn)的功能如圖1所示。

圖1 教師和學(xué)生系統(tǒng)需求設(shè)計

2.2 教務(wù)管理者需求

教務(wù)管理人員主要為教學(xué)后勤服務(wù)提供保障，例如課程安排、考勤信息編制以及考試信息提醒等。教務(wù)管理人員所承擔(dān)的工作內(nèi)容更為基礎(chǔ)，通過對教學(xué)任務(wù)進行剖析發(fā)現(xiàn)，教務(wù)人員通常還需要處理一些突發(fā)性的事務(wù)，如修改課程安排和地點、及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的問題、對教師教學(xué)質(zhì)量進行評估等。教務(wù)管理人員的需求如圖2所示。

圖2 教務(wù)管理人員需求分析

2.3 其他功能需求

高校課程教學(xué)系統(tǒng)除了滿足師生和教務(wù)工作者的教學(xué)需求外，還需要具備以下一些基本的性能。

1)系統(tǒng)維護簡單。由于訪問量大、需要修改的模板較多，系統(tǒng)需要及時作出相應(yīng)的調(diào)整，因此對系統(tǒng)的維護十分重要。良好的UI界面是第一步，其中關(guān)于教學(xué)系統(tǒng)界面的風(fēng)格、顏色以及學(xué)校的官網(wǎng)界面等都要進行細微的改變，以便于后期維護。

2)擴展性好。傳統(tǒng)的PC客戶端教學(xué)軟件兼容性較差，往往滿足不了時代發(fā)展的要求，智慧校園教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具備良好的擴展性，不僅需要完善現(xiàn)階段的教學(xué)任務(wù)安排，還需要在后期不斷更新用戶體驗和操作功能。

3)便捷性。教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)該簡單易用，讓學(xué)生和老師付出最低的學(xué)習(xí)成本。開發(fā)出的平臺要考慮學(xué)生和家長的知識水平及思維方式，以易用便捷為原則。只有操作友好的界面才能夠獲得用戶的青睞，創(chuàng)造更多的學(xué)習(xí)機會，提高用戶學(xué)習(xí)的積極性。

4)高效率。由于系統(tǒng)訪問量巨大，數(shù)據(jù)吞吐過程中對系統(tǒng)處理效率有一定要求，因此系統(tǒng)響應(yīng)時間不應(yīng)大于3 s。本文系統(tǒng)在設(shè)計過程中注重信息傳播速度的高效性，避免了過多的冗余數(shù)據(jù)傳輸。

3 基于微信公眾平臺的高校課程教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)與實踐

3.1 物理架構(gòu)設(shè)計

高校課程教學(xué)系統(tǒng)的物理架構(gòu)包括3部分，分別為智能終端、微型云數(shù)據(jù)庫和信息交互系統(tǒng)，相互之間的聯(lián)絡(luò)通過移動互聯(lián)網(wǎng)(4G)和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)，其主要架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)物理架構(gòu)

智能終端既可以是手機，也可以是平板電腦或者PC等，只要能夠連接移動互聯(lián)網(wǎng)并登錄微信客戶端均可以實現(xiàn)對教學(xué)系統(tǒng)的操作。微信云服務(wù)器終端借助微信平臺和移動網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與儲存，同時也可以作為中轉(zhuǎn)站提供全校師生訪問信息交互系統(tǒng)時放置在校園內(nèi)的一個服務(wù)器，用于存儲一些重要的學(xué)籍和課程資料供有權(quán)限的管理人員調(diào)閱。

3.2 邏輯架構(gòu)設(shè)計

高校課程教學(xué)系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)分為3層，如圖4所示。第一層為表示層，主要通過客戶端為用戶提供接口，方便用戶進入系統(tǒng)進行操作；第二層為業(yè)務(wù)邏輯層，主要由微信云服務(wù)器和校內(nèi)系統(tǒng)服務(wù)器兩部分組成，微信公眾號的信息展示主要調(diào)用微信服務(wù)器的邏輯層，而校園課程信息和重要課程資料主要調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)器的邏輯層；第三層為數(shù)據(jù)訪問層，是本系統(tǒng)的基礎(chǔ)，亦是保證系統(tǒng)穩(wěn)定性運行的重要組成部分，在數(shù)據(jù)庫中包含永久數(shù)據(jù)和中間數(shù)據(jù)兩類，其作用是完成教學(xué)任務(wù)數(shù)據(jù)的提取和儲存，包括信息訪問、成績調(diào)閱和課程編輯等。

圖4 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

3.3 微信公眾號平臺接入

微信公眾號平臺采用HTTP協(xié)議接入。用戶在微信公眾號平臺官網(wǎng)上注冊賬號后添加公眾號服務(wù)器的地址，然后閱讀微信公眾號服務(wù)協(xié)議，填寫系統(tǒng)所租用的第三URL地址。微信公眾號平臺的Token信息是確保微信公眾號安全和用戶身份驗證的秘匙，系統(tǒng)在完成Token信息配置后會進行4個隨機參數(shù)的設(shè)置，系統(tǒng)維護人員根據(jù)請求按微信平臺的要求和步驟進行服務(wù)器配置，配置參數(shù)見表1。

表1 參數(shù)配置表

4 系統(tǒng)效果分析

4.1 用戶人數(shù)分析

高校課程教學(xué)系統(tǒng)自投入使用以來，關(guān)注的人數(shù)在不斷地增加，尤其是學(xué)生對其興趣濃厚。以大健康與智能工程學(xué)院為例，學(xué)生共700人，關(guān)注人數(shù)目前已有538人，約占總?cè)藬?shù)的75%。關(guān)注人數(shù)增長情況如圖5所示。

圖5 用戶關(guān)注人數(shù)變化

4.2 數(shù)據(jù)吞吐量分析

高校課程教學(xué)系統(tǒng)主要通過云服務(wù)器來處理數(shù)據(jù)，對本地服務(wù)器的訪問頻率較低。本文通過分析系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)訪問次數(shù)來獲取數(shù)據(jù)吞吐量，如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)訪問量統(tǒng)計曲線

從圖6所示的數(shù)據(jù)訪問量來看，在平常月份(4月—6月)數(shù)據(jù)訪問量較為均衡，月訪問量在1 000～2 000次，平均每個學(xué)生每天進入公眾號平臺的次數(shù)為3～4次，符合學(xué)生實際的需求，說明師生參與度較高。進入7月份，由于期末考試的原因，教務(wù)信息和考試信息發(fā)布較多，學(xué)生的關(guān)注度較高，訪問量有一個突然提升，至7 000次左右。進入8月份以后的暑假期間，系統(tǒng)的日訪問量進入低谷，9月份開學(xué)后訪問量出現(xiàn)一個小高潮后再次進入較為均衡的狀態(tài)。

4.3 滿意度分析

為評價高校課程教學(xué)系統(tǒng)的滿意度，本文選取在校大一至大四的學(xué)生共計150名進行問卷調(diào)查，發(fā)出問卷150份，收回問卷148份，問卷回收率為99%，調(diào)查結(jié)果如圖7 所示。

圖7 滿意程度調(diào)查統(tǒng)計圖

由圖7可知，超過67%的學(xué)生用戶對該教學(xué)系統(tǒng)較為滿意，20%的學(xué)生用戶對該系統(tǒng)的體驗認為一般，只有13%的學(xué)生對該系統(tǒng)不滿意。

5 結(jié)論

以智慧校園標準和理念為開發(fā)原則，以微信公眾號平臺為基礎(chǔ)，本文進行了智能化高校課程教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，得到了如下結(jié)論:

1)建設(shè)智慧校園的目的是為廣大師生提供一個穩(wěn)定、安全和健康的教學(xué)環(huán)境，因此系統(tǒng)的開發(fā)要以用戶體驗為中心進行精細化的設(shè)計，將用戶體驗作為優(yōu)先考慮的因素是十分必要的。

2)高校課程教學(xué)系統(tǒng)除了滿足師生和教務(wù)工作者的教學(xué)需求外，還應(yīng)具有便捷性、可擴展性和可維護性。

3)基于微信公眾號平臺的課程教學(xué)系統(tǒng)在投入使用后獲得了穩(wěn)定的用戶關(guān)注度，超過67%的學(xué)生用戶對該教學(xué)系統(tǒng)表示滿意。

在今后的研究中，將繼續(xù)就該平臺的特性進行深入研究，開發(fā)出更加有針對性的課程教學(xué)功能。