基于微信公眾平臺的職業(yè)教育數(shù)學移動課程設計實現(xiàn)路徑

蔡世偉

(煙臺汽車工程職業(yè)學院 電子工程系， 煙臺 265500)

0 引言

學生綜合素質和能力的培養(yǎng)離不開學校教育，各學校都在積極探索教學改革策略，對學生素養(yǎng)發(fā)展的重視程度不斷提高，改進傳統(tǒng)的理論灌輸式教學理念和方法，隨著信息技術的發(fā)展和完善，為教學形式的豐富及教學質量的提高提供了技術支撐，不受時空限制的移動的課程教學逐漸成為職業(yè)教育的重要輔助手段，微信因交互效果好、受眾面廣等優(yōu)勢，考慮到其便捷性，易用性，普及性，對基于微信公眾平臺的課程教學系統(tǒng)的設計進行研究是目前研究的重點之一[1]。

1 課程移動教學系統(tǒng)的設計

1.1 系統(tǒng)總體架構設計

鑒于職業(yè)教育中數(shù)學課程的理論性較強與實際連接程度較弱，內(nèi)容枯燥難以激發(fā)學生的學習興趣，本文主要研究了基于微信公眾平臺的職業(yè)教育數(shù)學課程移動教學系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由微信客戶端系統(tǒng)和后臺管理兩個模塊構成，基于微信公眾平臺的課程教學需以學生為中心，充分考慮了學生的學習特點，課程移動教學系統(tǒng)對學生交流和課程學習功能做了進一步完善，幫助教師為學生提供高質量的體系化課程學習、資料搜索等服務，對后臺管理終端的管理權限進行設置，課程內(nèi)容的及時更新與調整由管理人員負責。

本文將課程移動教學系統(tǒng)按照不同的功能劃分為3個部分，即學習終端、教師終端和中心服務器，通過智能手機無線公眾平臺完成教師終端和學習者終端的登錄，在普通的視頻上傳和播放功能的基礎上，系統(tǒng)針對職業(yè)教育中的數(shù)學課程學習內(nèi)容及特點完成了視頻標注功能的設計，以便更好的輔助教學內(nèi)容的學習和記憶，融合Lucene全文搜索技術使系統(tǒng)的資料查詢更能滿足學習者的需求，課程綜合評價分析功能幫助教師完善課程體系及內(nèi)容、幫助學生提升學習效率等。基于微信公眾平臺的多功能數(shù)學課程移動學習系統(tǒng)的業(yè)務順序圖如圖1所示。

上傳課程資源可通過Web服務器或直接在微信公眾平臺上上傳，在學習過程中可進行視頻標注、提出問題及回答，拓展了師生的溝通交流渠道，后臺系統(tǒng)可提供相似的優(yōu)質視頻資源通過使用聚類分析等算法即可實現(xiàn)，將結果推送至學習者終端。中心服務器端對微課資源建立索引則通過采用Lucene技術實現(xiàn)，提升視頻資源搜索質量，并對訪問和評價情況進行統(tǒng)計分析，將其推送給學習者和教師提供參考[2]。

該移動學習平臺綜合應用了計算機、多媒體、無線移動通信等技術，微信公眾平臺操作系統(tǒng)面向移動平臺具有開源、免費等特點，基于Linux 內(nèi)核，軟硬件資源豐富，支持大多數(shù)主流網(wǎng)絡協(xié)議，采用C/S 架構，提高系統(tǒng)的擴展性，數(shù)據(jù)流量小且操作簡便靈活，數(shù)據(jù)庫采用Sqlite3[3]。

圖1 系統(tǒng)的業(yè)務順序圖

1.2 主要模塊功能

(1)數(shù)字化學習資源，主要功能在于提供數(shù)學課程視頻(5—60分鐘之間)，以及提供與教學內(nèi)容配套的相關學習資源。

(2)學習評價模塊，根據(jù)課程進展和學習結果等進行記錄和分析，在此基礎上為學習者提供學習評價，包括學習時長、作業(yè)準確率等；此外學習者可在微信公眾平臺的學習評價模塊獲取教師和其他學習者的評價和幫助。

(3)共享學習資源模塊，通過該模塊學習者和教師可一起完成課程的學習和完善，學習者登錄系統(tǒng)后可將自己錄制或收集到的優(yōu)質學習資源上傳至系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。

(4)課程視頻播放標注模塊，學習者在學習相關課程視頻時針對某個視頻片段可根據(jù)自己的實際需求對視頻進行標注學習筆記，客戶端播放平臺在視頻播放的對應時間點通過使用AJAX技術實現(xiàn)學習者已標注信息內(nèi)容的實時顯示，或者先對學習筆記的標注信息進行搜索，通過視頻檢索提高學習者的學習效率。

(5)信息通信模塊，主要功能在于加強學習者和教師間的溝通和交流，學習者針對視頻內(nèi)容或遇到的問題向教師發(fā)送留言提問，教師只要登錄平臺就能收到相應的消息提醒，對提問留言信息進行回復。課程教學平臺同視頻標注關聯(lián)在一起，教師和學習者間除通過文字溝通外，還可通過語音視頻等方式實時交流，提高學習的熱情和興趣[4]。

2 移動課程關鍵模塊的實現(xiàn)

結合微信公眾平臺自身的強大功能(包括視頻、音頻及文字的推送)，移動課程系統(tǒng)使用HTML、JavaScript實現(xiàn)服務器端開發(fā)，SQL Server實現(xiàn)存儲功能。采用分布式結構的服務器為用戶提供計算、存儲空間，結合數(shù)據(jù)挖掘技術，并利用XMPP協(xié)議實現(xiàn)智能推送，幫助學習者提高課程視頻的搜索和學習效率。

2.1 服務器系統(tǒng)結構

遠程服務器端主要由以下模塊組成[5]。

(1)流媒體服務器，本文選用Adobe FlashServer，主要負責將課程視頻文件以流式協(xié)議(MMS、RTMP等)傳輸?shù)娇蛻舳说奈⑿殴娖脚_以供用戶在線觀看。

(2)Web服務器，實現(xiàn)用戶請求的接收與返回，實現(xiàn)學習資源的推薦。

(3)云計算模塊，管理課程資源和用戶數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)挖掘技術的使用完成相關數(shù)據(jù)的分析，得出優(yōu)質課程資源。

(4)數(shù)據(jù)存儲，主要采用關系型數(shù)據(jù)庫存儲，配置RAID5磁盤陣列，具有超大容量，對課程資源及用戶數(shù)據(jù)進行相應的存儲管理。

2.2 全文搜索引擎

通過微信公眾平臺推送相應學習資源的鏈接，而對課程資源的有效檢索提高使用全文搜索引擎實現(xiàn)(基于Lucene技術)，搜索性能顯著高于數(shù)據(jù)庫查詢，有效的解決了因不完全一致(指查詢詞和數(shù)據(jù)庫內(nèi)容)而無法快速準確的找到相應課程資源，全文搜索原理時序圖如圖2所示。

通過Lucene技術建立數(shù)據(jù)庫索引，Lucene讀取索引并對相應的關鍵字執(zhí)行高級搜索(或模糊查詢)，使搜索的查全率和查準率得以有效提高，進而提升了搜索效率，更能滿足學習者的學習需求[6]。

2.3 數(shù)據(jù)挖掘技術與智能推送

數(shù)據(jù)庫中相關數(shù)據(jù)的篩選可通過數(shù)據(jù)挖掘技術得以有效實現(xiàn)，可對過去的數(shù)據(jù)進行描述或對未來的趨勢進行預測。云計算模塊通過該技術的使用實現(xiàn)對課程資源的綜合分析，為學習者和教師提供進一步學習及完善的依據(jù)，實現(xiàn)優(yōu)質教學資源信息的傳播。使用聚類分析算法做到有針對性的優(yōu)質課程推薦至學習者界面，智能推送過程則使用基于XML的XMPP協(xié)議實現(xiàn)，發(fā)掘出有價值的微課視頻。XMPP靈活性和可擴展性較強，其基本模式為先完成一個流(stream)的建立，對一系列安全屬性進行協(xié)商，客戶端通過接連發(fā)送XML Stanza實現(xiàn)中間通信過程，在此基礎上服務器根據(jù)程序的邏輯，將XML Stanza發(fā)送給客戶端，從而實現(xiàn)課程信息的智能推送[7]。

圖2 全文搜索原理圖

3 移動課程系統(tǒng)測試

對本文所設計的基于微信公眾平臺的職業(yè)教育移動課程系統(tǒng)的有效性和實用性進行了測試，以基礎數(shù)學課程為例，對信息管理專業(yè)兩個班級的學生進行實驗并對實驗結果進行統(tǒng)計分析，A班60人為實驗組，由教師引導學生使用本文系統(tǒng)在微信公眾平臺上進行學習，并要求每人學習的數(shù)學課程數(shù)量不少于30個；B班60人為對照組沒有使用本文系統(tǒng)，在學期末結束該數(shù)學課程后學生進行投票評分(滿分為10分)，調查介入，在引入移動課程學習系統(tǒng)后，A班學生對課程的興趣和理解皆有所提升,如表1所示。

表1 調查結果

同時對考試成績進行統(tǒng)計分析。兩個班的學生成績分布如表2所示。

表2 期末成績分段統(tǒng)計

統(tǒng)計結果表明使用移動課程系統(tǒng)的班級(A班)成績更好，證明了基于微信公眾平臺的移動課程學習系統(tǒng)更能提高學生的學習興趣，隨時隨地利用碎片化時間完成課程學習，便于學生課后的知識預習和鞏固，結合微信公眾平臺的優(yōu)勢使其具有較高的實用性。

4 總結

對基于微信公眾平臺的職業(yè)教育數(shù)學移動課程進行設計，通過手機終端的微信公眾平臺可完成相關數(shù)學課程學習，該移動學習系統(tǒng)集融合了智能推送、聚類分析、視頻標注、全文搜索等技術，使學習者不受時空限制完成課程視頻學習及資料查找，教師可根據(jù)課程分析統(tǒng)計結果不斷完善移動學習課程，提高教學質量與效率。通過對實際應用該移動課程的班級課程學習情況的跟蹤和統(tǒng)計，結果表明,應用本文設計的數(shù)學移動課程系統(tǒng)后，學生對課程的評價及數(shù)學成績均有顯著提高。