基于MOOC 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)設(shè)計(jì)

劉 翠

（四川工業(yè)科技學(xué)院，四川 德陽(yáng) 618500）

0 引 言

MOOC 指的是大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)開放課程，其中字母“M”意為大規(guī)模的（Massive）、第一個(gè)字母“O”意為開放的（Open）、第二個(gè)字母“O”意為在線的（Online）、字母“C”意為課程（Course），它是近年來(lái)興起的新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，一個(gè)MOOC 平臺(tái)就相當(dāng)于一個(gè)完整的校園體系，必須同時(shí)具備獨(dú)立的學(xué)生管理與行為規(guī)范系統(tǒng)。MOOC 體系始終以學(xué)生學(xué)習(xí)行為作為研究重點(diǎn)，在兼顧學(xué)習(xí)效果、發(fā)展形式等要素的前提下，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)校園環(huán)境的合理規(guī)劃。與其他教學(xué)模式相比，MOOC 體系的完整性更強(qiáng)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了參與、反饋等學(xué)習(xí)行為，也就是說(shuō)，從教學(xué)流程的角度來(lái)看，MOOC 模式與真正意義上的教學(xué)環(huán)節(jié)沒(méi)有任何區(qū)別。

翻轉(zhuǎn)課堂也叫顛倒課堂，是一種強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力的課堂教學(xué)模式。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生能夠更專注于課程項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，從而獲得深層次的理解與感悟。教師不會(huì)占用課堂時(shí)間，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)觀看視頻及學(xué)習(xí)講座，并從中獲得個(gè)人所需的學(xué)習(xí)資料。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，信息與信息之間互聯(lián)關(guān)系的穩(wěn)定性能夠決定教學(xué)信息的多元化展示能力，通常來(lái)說(shuō)，互聯(lián)關(guān)系越穩(wěn)定，教學(xué)信息的多元展示能力也就越強(qiáng)。傳統(tǒng)微服務(wù)架構(gòu)型展示平臺(tái)雖然能夠利用互聯(lián)網(wǎng)主機(jī)注冊(cè)大量的教學(xué)信息，但卻并沒(méi)有構(gòu)建信息與信息之間的互聯(lián)與互通關(guān)系，這就導(dǎo)致教學(xué)信息的展示行為呈現(xiàn)出一種相對(duì)單一的存在形式。為解決此問(wèn)題，本文引入MOOC 教學(xué)模式，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一種新型的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)。

1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)由服務(wù)器架構(gòu)、教學(xué)信息加載模塊、翻轉(zhuǎn)課堂場(chǎng)景管理模塊三部分共同組成，具體搭建方法如下。

1.1 服務(wù)器架構(gòu)

服務(wù)器架構(gòu)可將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中的教學(xué)信息反饋至校園網(wǎng)核心交換機(jī)元件之中，再借助不同的網(wǎng)絡(luò)防火墻機(jī)制，將這些信息參量以全新的數(shù)據(jù)流形式存儲(chǔ)于信息交換機(jī)元件之中。MOOC 平臺(tái)作為服務(wù)器架構(gòu)的末端數(shù)據(jù)接收結(jié)構(gòu)，能夠與教學(xué)信息交換機(jī)元件保持同步連接狀態(tài)。當(dāng)校園網(wǎng)核心交換機(jī)進(jìn)入高速運(yùn)行狀態(tài)后，位于服務(wù)器架構(gòu)頂端的教學(xué)服務(wù)器也會(huì)隨之進(jìn)入連接狀態(tài)，此時(shí)每一個(gè)教學(xué)服務(wù)器都會(huì)獲得一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的學(xué)生服務(wù)器設(shè)備，一方面負(fù)責(zé)記錄教學(xué)信息的傳輸情況，另一方面也可把控網(wǎng)絡(luò)防火墻、校園核心交換機(jī)、教學(xué)信息交換機(jī)之間的實(shí)時(shí)連接關(guān)系，從而使得信息參量的傳輸環(huán)境能夠趨于相對(duì)穩(wěn)定的存在狀態(tài)。具體連接示意圖如圖1 所示。

圖1 服務(wù)器架構(gòu)的連接示意圖

由于教學(xué)信息的傳輸具有一定的方向性，所以整個(gè)服務(wù)器架構(gòu)中的執(zhí)行指令都只能由校園網(wǎng)核心交換機(jī)端指向教學(xué)信息交換機(jī)端。

1.2 教學(xué)信息加載模塊

教學(xué)信息加載模塊以2 臺(tái)相互獨(dú)立的Manager 主機(jī)作為核心搭建元件，可借助翻轉(zhuǎn)課堂平臺(tái)構(gòu)建更加穩(wěn)定的教育信息共享網(wǎng)絡(luò)，從而最大化縮短學(xué)生端主機(jī)與教學(xué)端主機(jī)之間的連接距離，為數(shù)據(jù)信息參量的多元化展示提供有力支持，連接詳情如圖2 所示。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，教學(xué)Manager 主機(jī)與翻轉(zhuǎn)課堂平臺(tái)直接相連，而MOOC Manager 主機(jī)則與教學(xué)信息主機(jī)相連，二者最終信息反饋機(jī)制分別為學(xué)生端主機(jī)和教學(xué)端主機(jī)，前者能夠整合處于散亂分布狀態(tài)的教學(xué)信息資源，后者則負(fù)責(zé)對(duì)待展示的多元教學(xué)信息進(jìn)行深度加工與處理。

圖2 教學(xué)信息加載模塊中的數(shù)據(jù)流通關(guān)系

在MOOC 體系中，為適應(yīng)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)信息的多元傳輸需求，教學(xué)信息加載模塊中的一個(gè)教學(xué)端主機(jī)必須同時(shí)與多個(gè)學(xué)生端主機(jī)保持連接對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1.3 翻轉(zhuǎn)課堂場(chǎng)景管理模塊

翻轉(zhuǎn)課堂場(chǎng)景管理模塊負(fù)責(zé)整理散亂分布的教學(xué)資源信息，并且能夠根據(jù)MOOC 體系的展現(xiàn)形式，將自定義場(chǎng)景添加到核心管理器結(jié)構(gòu)中。在模塊單元中，已被定義的教學(xué)資源信息可被暫時(shí)存儲(chǔ)于交換機(jī)元件中，當(dāng)MOOC 體系對(duì)于數(shù)據(jù)參量的承載能力達(dá)到額定上限標(biāo)準(zhǔn)后，這些文件信息則會(huì)借助服務(wù)器信道反饋至核心數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)中；而未被定義的教學(xué)資源信息則直接存儲(chǔ)于核心數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)之中，當(dāng)教學(xué)端主機(jī)發(fā)出調(diào)度指令后，這些信息參量才會(huì)進(jìn)入頻繁傳輸狀態(tài)，直至數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境、應(yīng)用終端環(huán)境之間的剩余信息存儲(chǔ)空間能夠呈現(xiàn)相對(duì)持平的表現(xiàn)形式。

2 基于MOOC 的展示平臺(tái)需求分析

遵循MOOC 模式，對(duì)教學(xué)角色功能進(jìn)行定義，再通過(guò)部署信息節(jié)點(diǎn)的操作方式，構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)體系連接氛圍，聯(lián)合相關(guān)硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)，完成基于MOOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

2.1 MOOC 模式中的教學(xué)角色功能定義

在MOOC 模式中，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)主要包含學(xué)生、教師、系統(tǒng)管理員三類教學(xué)角色，且每一類角色具備的服務(wù)功能也有所不同。

1）學(xué)生角色

從學(xué)生的角度來(lái)看，為使翻轉(zhuǎn)課堂場(chǎng)景得到妥善管理，每一個(gè)學(xué)生終端都需要注冊(cè)屬于自己的賬號(hào)，且只有在賬號(hào)得到激活后，既定學(xué)生對(duì)象才能自主登錄教學(xué)多元信息展示平臺(tái)，并從中瀏覽相關(guān)課程信息。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生需要完成教師預(yù)留的測(cè)試題目與課堂作業(yè)，并可在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，通過(guò)發(fā)送郵件的方式與他人進(jìn)行交流與探討。此外，學(xué)生還可以行使監(jiān)督權(quán)力，并能夠結(jié)合個(gè)人所獲感官信息對(duì)教師提供的課程服務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2）教師角色

在登錄翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)之前，教師也需要注冊(cè)個(gè)人賬號(hào)，且只有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的審核之后，教師才能創(chuàng)建與課堂教學(xué)相關(guān)的課程服務(wù)。相對(duì)于學(xué)生角色而言，教師對(duì)于課程具有完全操作的權(quán)限，能夠?qū)ζ渌鶆?chuàng)建課程進(jìn)行增、刪、改、查處理，并可以根據(jù)學(xué)生反映的學(xué)習(xí)情況制定全新的教學(xué)大綱。由于課程服務(wù)始終呈現(xiàn)完全開放的狀態(tài)，所以教師也可以對(duì)參與課程的學(xué)生對(duì)象進(jìn)行管理，同時(shí)也能夠移除或者增加參與課程服務(wù)的學(xué)生對(duì)象。

3）系統(tǒng)管理員

系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)進(jìn)行維護(hù)，在整個(gè)平臺(tái)體系中具有完全參與的執(zhí)行權(quán)限，既能審核教師對(duì)象，也能審核學(xué)生對(duì)象。此外，管理員還可以在硬盤空間不足時(shí)，將剩余教學(xué)信息遷移至更大的數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)之中，從而使得多元信息展示平臺(tái)呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的表現(xiàn)形式。

2.2 信息節(jié)點(diǎn)部署

信息節(jié)點(diǎn)部署也叫教學(xué)角色之間的關(guān)聯(lián)行為部署，在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)中，同時(shí)存在學(xué)生角色與教師角色、教師角色與系統(tǒng)管理員、學(xué)生角色與系統(tǒng)管理員三種節(jié)點(diǎn)部署方式。

規(guī)定表示學(xué)生角色具備的信息服務(wù)能力，表示教師角色具備的信息服務(wù)能力，表示系統(tǒng)管理員具備的信息服務(wù)能力。設(shè)表示由學(xué)生角色指向教師角色的教學(xué)信息映射系數(shù)，表示由教師角色指向系統(tǒng)管理員的教學(xué)信息映射系數(shù)，表示由學(xué)生角色指向系統(tǒng)管理員的教學(xué)信息映射系數(shù)。聯(lián)立上述物理量，可將基于MOOC 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)信息節(jié)點(diǎn)部署原則表示為：

式中：Δ表示單位時(shí)間內(nèi)學(xué)生角色向外反饋的教學(xué)信息；Δ表示單位時(shí)間內(nèi)教師角色向外反饋的教學(xué)信息；Δ表示單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)管理員向外反饋的教學(xué)信息。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)中，≠≠的不等式條件恒成立。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)體系

數(shù)據(jù)庫(kù)體系負(fù)責(zé)存儲(chǔ)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)中傳輸?shù)乃薪虒W(xué)信息參量，并可在不違背MOOC模式背景的前提下，將已存儲(chǔ)信息轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期記憶文件。在不考慮其他干擾條件的情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)體系存儲(chǔ)能力受到MOOC 模式容納系數(shù)、教學(xué)信息展示標(biāo)度值兩項(xiàng)物理指標(biāo)的直接影響。MOOC 模式容納系數(shù)常表示為，在學(xué)生角色、教師角色、系統(tǒng)管理員服務(wù)能力保持不變的情況下，指標(biāo)的數(shù)值水平越高，數(shù)據(jù)庫(kù)體系對(duì)于教學(xué)信息的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)能力也就越強(qiáng)。教學(xué)信息展示標(biāo)度值常表示為，作為一項(xiàng)輔助干擾系數(shù)，該項(xiàng)指標(biāo)并不會(huì)直接影響數(shù)據(jù)庫(kù)體系對(duì)于教學(xué)信息的存儲(chǔ)能力，但卻可以更改信息與信息之間的多元化關(guān)系，從而迫使一部分教學(xué)信息的傳輸方向發(fā)生改變，并最終對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)體系的存儲(chǔ)能力產(chǎn)生影響。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（1），可將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)體系的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)能力定義為：

式中：表示教學(xué)信息的最大展示價(jià)值；表示教學(xué)信息的最小展示價(jià)值。在MOOC 模式中，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)的實(shí)際作用價(jià)值受到數(shù)據(jù)庫(kù)體系存儲(chǔ)能力的直接影響。

3 實(shí)例分析

相關(guān)教學(xué)信息之間互聯(lián)關(guān)系的穩(wěn)定性可用來(lái)衡量翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)信息的多元化展示能力，通常情況下，相關(guān)教學(xué)信息之間的互聯(lián)關(guān)系越穩(wěn)定（互聯(lián)系數(shù)計(jì)算結(jié)果越大），翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)信息的多元化展示能力也就越強(qiáng)，平臺(tái)體系的實(shí)用性也就越強(qiáng)。

選取a、b、c 三類教學(xué)信息指標(biāo)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別將其輸入基于MOOC 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)、基于微服務(wù)架構(gòu)的應(yīng)用平臺(tái)之中，其中前者作為實(shí)驗(yàn)組、后者作為對(duì)照組。

互聯(lián)系數(shù)?是與教學(xué)信息相關(guān)的物理變量，隨著教學(xué)信息輸入量的改變，互聯(lián)系數(shù)?的計(jì)算結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生變化。具體計(jì)算表達(dá)式如下：

式中：表示待展示的教學(xué)信息，其取值空間屬于( a,b,c )的物理集合；表示固定衡量系數(shù)。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，a、b、c 三類教學(xué)信息指標(biāo)的取值結(jié)果如表1 所示。

表1 教學(xué)信息指標(biāo)取值

分析表1 可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，a、b、c 三類教學(xué)信息指標(biāo)的取值結(jié)果均呈現(xiàn)不斷增大的變化趨勢(shì)。其中，a 類指標(biāo)的單位上升幅度最小，僅為1.5 Mb；b 類指標(biāo)的單位上升幅度居中，為10.0 Mb；c 類指標(biāo)的單位上升幅度最大，達(dá)到了110.0 Mb。

圖3 為僅考慮a 類教學(xué)信息指標(biāo)時(shí)，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組衡量系數(shù)的具體變化情況。

圖3 衡量系數(shù)的變化曲線（a 類教學(xué)信息）

圖4 為僅考慮b 類教學(xué)信息指標(biāo)時(shí)，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組衡量系數(shù)的具體變化情況。

圖4 衡量系數(shù)的變化曲線（b 類教學(xué)信息）

圖5 為僅考慮c 類教學(xué)信息指標(biāo)時(shí)，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組衡量系數(shù)的具體變化情況。

圖5 衡量系數(shù)的變化曲線（c 類教學(xué)信息）

分析圖3~圖5 可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，指標(biāo)始終呈現(xiàn)不斷下降的數(shù)值變化趨勢(shì)，且實(shí)驗(yàn)組指標(biāo)的均值水平始終低于對(duì)照組。

規(guī)定指標(biāo)的取值結(jié)果始終等于1，聯(lián)合表1、圖3~圖5 對(duì)a、b、c 三類教學(xué)信息指標(biāo)的?系數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果如表2 所示（為避免“0”數(shù)值對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響，表2 的計(jì)算結(jié)果忽略時(shí)間取值等于0 的節(jié)點(diǎn)）。

表2 互聯(lián)系數(shù)計(jì)算結(jié)果

分析表2 可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增大，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組互聯(lián)系數(shù)計(jì)算結(jié)果均呈現(xiàn)不斷增大的變化趨勢(shì)，但明顯實(shí)驗(yàn)組均值水平更高，且無(wú)論針對(duì)a、b、c 哪一類教學(xué)信息指標(biāo)，上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論都成立。

綜上可知，在基于MOOC 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)的作用下，相關(guān)教學(xué)信息之間的互聯(lián)系數(shù)計(jì)算呈現(xiàn)了明顯增大的變化趨勢(shì)，這極有利于維持教學(xué)信息之間穩(wěn)定互聯(lián)關(guān)系，能夠促進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)信息的多元化展示。

4 結(jié) 語(yǔ)

與微服務(wù)架構(gòu)型應(yīng)用平臺(tái)相比，新型翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)多元信息展示平臺(tái)在MOOC 模式的作用下，重新規(guī)劃了服務(wù)器架構(gòu)的連接形式，又通過(guò)教學(xué)角色功能定義的方式對(duì)信息節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新部署，從而擴(kuò)充了數(shù)據(jù)庫(kù)體系的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)能力。從實(shí)用性角度來(lái)看，教學(xué)信息與教學(xué)信息之間的互聯(lián)關(guān)系不斷趨于穩(wěn)定，符合多元化展示翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)信息的實(shí)際應(yīng)用需求。