基于智慧校園的高職高專(zhuān)智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)研究

摘要：本文針對(duì)智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行研究，給出了智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)，使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為師生提供個(gè)性化教學(xué)服務(wù)，利用移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)為師生提供靈活、方便的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式。智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)研究對(duì)建設(shè)高校智慧校園有一定參考意義。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái);個(gè)性化教學(xué);移動(dòng)互聯(lián)技術(shù);智慧校園

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2019）13/14-0174-04

● 引言

隨著人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在教育領(lǐng)域的深入應(yīng)用，各院校以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐積極進(jìn)行學(xué)校信息化建設(shè)，高校信息化正從“數(shù)字校園”快速邁入“智慧校園”建設(shè)階段。智慧校園是指一種以面向師生個(gè)性化服務(wù)為理念，能全面感知物理環(huán)境，識(shí)別學(xué)生個(gè)體特征和學(xué)習(xí)情境，提供無(wú)縫互通的網(wǎng)絡(luò)通信，有效支持教學(xué)過(guò)程分析、評(píng)價(jià)和智能決策的開(kāi)放教育教學(xué)環(huán)境和便利舒適的生活環(huán)境。黃榮懷教授提出智慧校園應(yīng)具有以下5個(gè)特征：①環(huán)境全面感知;②網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫互通;③海量數(shù)據(jù)支撐;④開(kāi)放學(xué)習(xí)環(huán)境;⑤師生個(gè)性服務(wù)。[1]從智慧校園具有的特征可以看出，智慧教育是智慧校園的重點(diǎn)。本文結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)討論基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)，該平臺(tái)承擔(dān)智慧校園培養(yǎng)創(chuàng)新人才的任務(wù)，為改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果提供優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)環(huán)境。

● 基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的內(nèi)涵

智慧校園是教育信息化領(lǐng)域的一個(gè)研究方向，智慧校園是高校信息化的高級(jí)形態(tài)，是對(duì)數(shù)字校園的進(jìn)一步擴(kuò)展與提升。[2]智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)是智慧校園教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)中的一個(gè)重要的平臺(tái)，筆者綜合文章[3，4]對(duì)智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的研究成果，認(rèn)為基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是以先進(jìn)的教育理念和面向師生個(gè)性化服務(wù)理念為指導(dǎo)，將人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、智能感應(yīng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)與教學(xué)資源深度融合的平臺(tái)。它提供教師在線備課、網(wǎng)上授課、遠(yuǎn)程輔導(dǎo)、協(xié)同教學(xué)研究等功能，支持學(xué)生開(kāi)展在線自主和協(xié)作學(xué)習(xí)以及基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中所形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，獲取學(xué)生的個(gè)性化特征，靈活推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)策略，引導(dǎo)和幫助學(xué)生進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。

● 基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)技術(shù)支持

1.移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)

移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)主要包括自組織網(wǎng)、4G、Wi-Fi等接入技術(shù)，移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)和智能移動(dòng)設(shè)備的快速發(fā)展為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展注入巨大的能量，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)也正逐漸滲透到教育領(lǐng)域。[5][6]移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)的出現(xiàn)為教育領(lǐng)域注入了新的活力，移動(dòng)學(xué)習(xí)引發(fā)了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)學(xué)習(xí)具有高度的時(shí)間和空間自由性，學(xué)生能在智能移動(dòng)終端上開(kāi)展各種形式的自主學(xué)習(xí)，體驗(yàn)一種全新的學(xué)習(xí)感受。

2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是指利用各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)裝置、紅外傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，其目的就是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接在一起，方便識(shí)別和管理。[7]智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得教學(xué)更具人性化和智能化，推動(dòng)數(shù)字化校園向著智慧校園發(fā)展。

3.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

個(gè)性化教學(xué)是現(xiàn)代教育教學(xué)改革的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，也是當(dāng)前教育教學(xué)改革的一個(gè)難題。個(gè)性化教學(xué)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)來(lái)源于為每一位學(xué)生提供的個(gè)性化教學(xué)服務(wù)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為個(gè)性化的教學(xué)服務(wù)提供了強(qiáng)有力的支持。

（1）聚類(lèi)分析

聚類(lèi)就是把整個(gè)數(shù)據(jù)分成不同的組，并使組與組之間的差距盡可能的大，組內(nèi)數(shù)據(jù)的差異盡可能的小。[8]通過(guò)聚類(lèi)方法對(duì)學(xué)生群體進(jìn)行分類(lèi)，以分析對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)影響的各種因素評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效能，從而可以預(yù)測(cè)和分析學(xué)生學(xué)習(xí)效能和學(xué)習(xí)策略的反應(yīng)，幫助找到相似學(xué)生群體（如相近或相同專(zhuān)業(yè)、學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)掌握程度、學(xué)習(xí)風(fēng)格），促進(jìn)相似學(xué)生群體相互交流和學(xué)習(xí)。同樣，也對(duì)教師群體采用聚類(lèi)方法進(jìn)行分類(lèi)，幫助找到相似教師群體（如相近或相同專(zhuān)業(yè)、同類(lèi)的教學(xué)對(duì)象、相近的科研方向），促進(jìn)相似教師群體相互交流和探討教學(xué)模式改革、教學(xué)方法的改進(jìn)。

（2）關(guān)聯(lián)規(guī)則

關(guān)聯(lián)規(guī)則是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的一個(gè)重要分析模式，關(guān)聯(lián)規(guī)則是描述數(shù)據(jù)集合中數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在潛在關(guān)系的規(guī)則。[9]對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中形成的學(xué)習(xí)主題、在線考試成績(jī)、習(xí)題解答情況等學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘?qū)W生知識(shí)點(diǎn)掌握的程度以及知識(shí)點(diǎn)間的相關(guān)性，進(jìn)而得到關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)效果和認(rèn)知能力的綜合評(píng)價(jià)。分析后即可獲取學(xué)生的個(gè)性化特征，為學(xué)生的學(xué)習(xí)推薦個(gè)性化學(xué)習(xí)策略，以改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

4.數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

（1）教學(xué)資源組織

教學(xué)資源是智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的重要組成部分，教學(xué)資源具有復(fù)雜性和多樣性，為便于管理和利用教學(xué)資源，教學(xué)資源按照學(xué)科編碼中三級(jí)學(xué)科目錄層次進(jìn)行組織。[10]考慮到智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)面向的是高職高專(zhuān)類(lèi)學(xué)生，根據(jù)高職高專(zhuān)院校教育教學(xué)的特點(diǎn)，教學(xué)資源按三級(jí)學(xué)科編碼和學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程（課程）分類(lèi)管理。兩種不同的組織方式，其區(qū)別從素材編號(hào)反映出來(lái)，下面是兩種編號(hào)的形式及含義：

按三級(jí)學(xué)科編碼，素材編碼形式：一級(jí)學(xué)科編碼、二級(jí)學(xué)科編碼、三級(jí)學(xué)科編碼、課程類(lèi)、知識(shí)點(diǎn)編碼、順序編碼。

按學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程編碼，素材編碼形式：一級(jí)學(xué)科編碼、二級(jí)學(xué)科編碼、三級(jí)學(xué)科編碼、課程類(lèi)、學(xué)習(xí)領(lǐng)域、知識(shí)點(diǎn)編碼、順序編碼。

（2）學(xué)生信息組織

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行分析是教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。從學(xué)生信息庫(kù)中提取信息，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以獲得學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度及知識(shí)點(diǎn)間的相互聯(lián)系，形成改善學(xué)習(xí)效果的個(gè)性化學(xué)習(xí)策略。要提供優(yōu)質(zhì)的個(gè)性化教學(xué)服務(wù)，學(xué)生信息的組織是必不可少的環(huán)節(jié)。根據(jù)需要將學(xué)生信息分為學(xué)生的持續(xù)性信息和學(xué)生的動(dòng)態(tài)信息。學(xué)生個(gè)體的持續(xù)性信息是指相對(duì)穩(wěn)定的、影響學(xué)習(xí)效果的個(gè)體特征。學(xué)生的持續(xù)性信息編碼形式是：學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)風(fēng)格、認(rèn)知特點(diǎn)……學(xué)生的動(dòng)態(tài)信息是指能隨學(xué)習(xí)環(huán)境、時(shí)間而變化并與學(xué)習(xí)活動(dòng)有關(guān)的個(gè)體狀態(tài)。學(xué)生個(gè)體的動(dòng)態(tài)信息編碼形式是：領(lǐng)域知識(shí)水平、學(xué)習(xí)主題、情感狀態(tài)……

● 基于智慧校園的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)

筆者提出的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是結(jié)合國(guó)家遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——《現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范》與移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建的一個(gè)平臺(tái)，該平臺(tái)能根據(jù)不同學(xué)生的特點(diǎn)及其任務(wù)的完成情況，推薦不同的個(gè)性化教學(xué)策略，能為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供支持和個(gè)性化服務(wù)，能夠在智能移動(dòng)終端和PC終端上更加便利地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，更加方便教師和學(xué)生相互交流和溝通。智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)智能終端平臺(tái)、PC終端平臺(tái)和服務(wù)器組成如圖1所示。

1.智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)原則

（1）教學(xué)資源組織

參照教育部教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布的《教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范》的要求，同時(shí)考慮高職高專(zhuān)院校教育教學(xué)的特點(diǎn)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)建設(shè)內(nèi)容和特色進(jìn)行構(gòu)建和組織教學(xué)資源。

（2）靈活的學(xué)習(xí)模式

隨著移動(dòng)智能終端產(chǎn)品和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)智能終端的應(yīng)用向教育領(lǐng)域拓展，利用移動(dòng)智能終端，教學(xué)和學(xué)習(xí)可以做到隨時(shí)隨地?zé)o拘無(wú)束，并且很好解決教師和學(xué)生之間的互動(dòng)溝通。智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提供智能移動(dòng)終端和PC終端學(xué)習(xí)環(huán)境，教師和學(xué)生的互動(dòng)變得更加頻繁，教師對(duì)學(xué)生的影響更加深刻，學(xué)習(xí)效果將會(huì)有更好的提升。

（3）良好的交互環(huán)境

智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)具有良好的交流環(huán)境，能將教師和學(xué)生按共同的興趣、個(gè)性特征、教學(xué)任務(wù)和教育教學(xué)中關(guān)注的問(wèn)題劃分教學(xué)社群和學(xué)習(xí)社群。學(xué)習(xí)社群中的成員關(guān)注的問(wèn)題有相似之處，社群提供了一個(gè)交流學(xué)習(xí)的環(huán)境，學(xué)生可以相互交流學(xué)習(xí);教學(xué)社群中教師可以就關(guān)心的教學(xué)改革、教育方法的應(yīng)用、教學(xué)技巧、科研的合作等問(wèn)題進(jìn)行探討，提升自己的業(yè)務(wù)水平和科研能力。

（4）適應(yīng)學(xué)生個(gè)性特征的學(xué)習(xí)支持和服務(wù)

借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)學(xué)生訪問(wèn)日志、學(xué)生學(xué)習(xí)記錄、學(xué)習(xí)成績(jī)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲取知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，從而發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)性，為學(xué)生推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)策略，以滿足學(xué)生個(gè)性化教學(xué)需求。

2.高職高專(zhuān)智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)結(jié)構(gòu)

（1）功能

智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是一個(gè)集教學(xué)設(shè)計(jì)、備課、課程學(xué)習(xí)、教學(xué)資源的組織、檢索和管理、網(wǎng)上輔導(dǎo)及討論、在線考試、教學(xué)評(píng)價(jià)、學(xué)生信息收集為一體的系統(tǒng)平臺(tái)。該平臺(tái)可以通過(guò)智能移動(dòng)終端和PC終端為教師提供教學(xué)過(guò)程組織及實(shí)施的環(huán)境，為學(xué)生提供不受時(shí)間限制、不受地點(diǎn)限制的移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境。平臺(tái)利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)信息進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，為學(xué)生及時(shí)提供個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容、個(gè)性化學(xué)習(xí)策略，改善學(xué)習(xí)效果。

（2）總體結(jié)構(gòu)

智慧校園對(duì)智慧教育具有的作用和功能是這樣描述的：為師生建立智能開(kāi)放的教育教學(xué)環(huán)境，改變師生與學(xué)校資源、環(huán)境的交互方式，開(kāi)展以人為本的個(gè)性化創(chuàng)新服務(wù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校智慧運(yùn)行，支撐學(xué)校開(kāi)展智慧教育。[11]考慮到智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)智慧教育的部分或全部功能，筆者提出智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的模型，其體系結(jié)構(gòu)圖如上頁(yè)圖2所示。

（3）個(gè)性化學(xué)習(xí)策略推薦模塊

個(gè)性化學(xué)習(xí)策略推薦模塊是整個(gè)智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的核心模塊之一，平臺(tái)提供個(gè)性化服務(wù)的效果主要取決于個(gè)性化學(xué)習(xí)策略推薦模塊的功能。[12]在學(xué)習(xí)過(guò)程中平臺(tái)將收集學(xué)生的訪問(wèn)信息、學(xué)習(xí)效果信息等，學(xué)生進(jìn)入平臺(tái)開(kāi)始學(xué)習(xí)，個(gè)性化學(xué)習(xí)策略推薦模塊對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，生成對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果和認(rèn)知能力的評(píng)價(jià)，給出學(xué)生尚未掌握知識(shí)點(diǎn)的信息及知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，由模塊推理出學(xué)習(xí)策略供學(xué)生參考。具體模塊結(jié)構(gòu)如上頁(yè)圖3所示。

● 結(jié)束語(yǔ)

智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)能夠給學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供重要學(xué)習(xí)環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中學(xué)生可以不受時(shí)間和空間的束縛，隨時(shí)隨地進(jìn)行課程學(xué)習(xí)。它可以對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有效延伸和擴(kuò)展，提高學(xué)生的知識(shí)的深度和廣度;可以接受智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提供的優(yōu)質(zhì)的個(gè)性化教學(xué)服務(wù)，提高學(xué)習(xí)的效果。本文提出的智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)模式和功能還有許多不足和有待完善的地方，所做的工作只是為智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的研究提供新的思路和研究方向，為智慧校園的研究打下一個(gè)基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：黃力明（1956—），男，江蘇省溧陽(yáng)市人，教授，主要研究方向?yàn)橹悄軆?yōu)化算法、聚類(lèi)分析、數(shù)字圖像處理。

基金項(xiàng)目：鎮(zhèn)江市高等專(zhuān)科學(xué)校2017教學(xué)改革研究項(xiàng)目“鎮(zhèn)江高專(zhuān)智慧化校園教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建”（項(xiàng)目編號(hào)：2017yb019）。