泛在化校園SPOC平臺的設計與構建

黃光芳

嶺南師范學院教師教育學院， 廣東 湛江 524048

隨著計算機技術在教育領域的深入應用和教育理念的不斷革新，SPOC(small private online course)作為一種小規(guī)模的在線課程，在高校在線課堂教學中的應用越來越普遍。SPOC相對于MOOC，具有個性化定制、低成本、促進在線課堂回歸校園課堂、課程推進靈活高效、課程完成率高、課堂便于管理等優(yōu)勢，在與傳統(tǒng)校園課堂的結合中充分發(fā)揮了傳統(tǒng)課堂的價值優(yōu)勢，同時，促進教學方式方法和學習方式朝著教學方式混合化、教學資源開放化、學生學習個性化、學習過程社會化方向轉變[1]。隨著智能手機、平板電腦的普及以及校園wifi的全方位覆蓋，師生在校園隨時隨地使用手機或平板訪問SPOC視頻及其他資源已成為常態(tài)，泛在學習、移動學習、數(shù)字化學習已經(jīng)成為日常學習和生活中不可分割的一部分，而具有良好學習體驗的學習平臺便顯得愈加重要。技術在教育中的深入應用并不代表技術能促進教育的進步，而促進教育進步的技術應當是以服務于教育為先導，以方便教師應用、提升教學效率、增強學生學習的沉浸感、發(fā)揮學生的學習主動性及提高教師使用的積極性等為主要的考量指標，最終的目的是平臺能在教學中“跑”起來，而不是成為一種擺設。筆者針對目前一些教學平臺功能過于花哨、使用過于繁雜、不能有效促進教學活動的開展、不重視交流數(shù)據(jù)收集與分析等方面的不足，從技術與教育高度耦合的角度出發(fā)，設計了一個適合于泛在學習環(huán)境下使用的SPOC平臺。

1 平臺設計內(nèi)涵與情境維度

1.1 設計內(nèi)涵

高效的線上課堂首先需要建立在以技術為先的教學平臺基礎上。泛在化SPOC平臺的設計開發(fā)需要考慮的問題很多，例如系統(tǒng)的開放性、智能性、社交性、交互性、兼容性、個性化、高效性及穩(wěn)定性等，而以用戶學習體驗為前提的泛在學習情境的構建過程中，平臺的適切性、開放性、社交性和智能性等尤為重要[2]。平臺開發(fā)需要教學理論指導，更需要在實踐過程結合師生需求進行有針對性地定制、部署和優(yōu)化，使得平臺更能滿足實際的需求，而不是花架子。

1.1.1適切性在當今眾多商家參與的教學市場中，SPOC平臺的研發(fā)也是遍地開花，且以大平臺、綜合性平臺居多，如coursera、edX、泛雅、學堂在線等，這些平臺都是以MOOC為基礎進行進一步的改造和整合，以適應小規(guī)模的在線教育。針對SPOC的應用特性，SPOC平臺的開發(fā)應更具針對性和專業(yè)性，設計中根據(jù)課程主題統(tǒng)一設計風格，營造濃郁的線上學習情境，創(chuàng)造教學服務與用戶空間的有機融合，對學習者的需求有更高的辨識度，遵循學習規(guī)律，模糊和淡化線上課堂與傳統(tǒng)課堂之間的邊界，構建適切的教學情境，隨時適應用戶的行為變化[3]。

1.1.2開放性開放式學習是現(xiàn)代化典型的學習方式，例如百度搜索、微博查詢、微信關注等都是利用互聯(lián)網(wǎng)泛在化的特性進行有針對性的學習，這是一種非常高效的學習方式。因為在相對局限的SPOC空間中，學習者所能查詢的站內(nèi)資源有很大的局限性，但在SPOC平臺的構建中，設計者可以運用微信、微博等開放平臺API接口調用，將社會化平臺的資源以各種形式融合到平臺中，通過SPOC內(nèi)部界面即可調用社會化平臺的API搜索其相關的資源。開放式的學習和交流是泛在化課堂的保證，泛在化的SPOC課堂空間可以是校園、超市、街道、車站、野外等，學習者構建的學習圈子是多元的、混合的和交叉的，圈子之間的資源是互通共享的，群體之間的智慧可以共享。

1.1.3智能性高效的SPOC平臺應該立足于教學實際需求，兼顧整合性、智能性、數(shù)據(jù)化、靈活性等特點[4]，整合散亂資源，智能推送各類資源，自動分析用戶學習行為，優(yōu)化學習路徑，從多個角度自動評價學習成效，實時監(jiān)控學習過程等，使得平臺在處理復雜的學習邏輯中提升學習效率。平臺學習分析技術通過測量、收集、分析有關學生及其學習環(huán)境的數(shù)據(jù)，來預測學習者學習能力、學習行為，為學習者創(chuàng)建一種自適應的學習系統(tǒng)，實現(xiàn)個體層面的課程定制和個性化的學習指導[5]。

1.2 情境維度

1.2.1教學管理維度教學管理維度是指教師在虛擬的教學情境中對教學內(nèi)容、教學任務、教學資源、教學計劃、教學秩序、成績、作業(yè)及測試等教學元素的管理，作為在線學習平臺，教學視頻是教學內(nèi)容的重點。教學管理過程中，教師圍繞學生的需要設計視頻腳本、自主錄制視頻、上傳視頻以及控制學習進度等；在教學過程中，教師隨時通過聊天室、論壇、投票、評論等方式與學生互動，構建學習社區(qū)和學習共同體，進行有效而深入的溝通交流，促進教學質量的提高。

1.2.2學習任務維度學習任務維度是指學生在虛擬的網(wǎng)絡環(huán)境中所進行的一切學習活動，包括聽課、練習、測試、討論、評價、瀏覽學習材料以及進行自我知識的管理等。教師首先按計劃將相應的學習資料上傳到平臺上，設計好學習要求，學生便以主人翁的地位，參與到平臺的學習當中并進行自我知識的建構；學習過程中，教師可以隨時監(jiān)控學生的學習進度以及學習效果，從而靈活調整課程難度和教學進度，以便達到更好的學習效果。

1.2.3社會交往維度社會交往維度是指師生在平臺上所進行的社會化學習及交流的行為。平臺的社會交往維度旨在為學生打造一個社會化的交流空間，讓學習擁有更多的自主性和靈活性，建立自己的學習生態(tài)圈，積極與學伴及教師互動，促進學生的分享性和協(xié)作性學習能力[6]。

2 平臺設計

該平臺以課程的學習為主線，以網(wǎng)絡課程為學習載體，以教師為導向，以學生自主學習為核心，組建一個安全、可靠的內(nèi)部學習生態(tài)圈子，通過內(nèi)部的相互交流及互動，共同完成學習任務。采用開放式的學習形式，視頻是學習的主要載體，采用學分制，但同時也有它本身的特色，如學習內(nèi)容多樣式、考核評價多元化，可用于完全網(wǎng)絡化的教學，也可作為面授教學的輔助平臺。平臺的主要功能分為教師教學管理與學生在線學習兩部分。

2.1 教師教學管理

教師在平臺主要功能有管理課程、學習監(jiān)控和協(xié)作互動三部分，其中擔當著組織教學秩序、發(fā)布教學資源、布置練習和作業(yè)、發(fā)布考試、監(jiān)控學習過程、成績發(fā)布及結業(yè)鑒定等，在教學當中充當“農(nóng)夫”的角色，不斷地給課程增添新的“養(yǎng)分”，在與學生協(xié)作過程中通過練習、考試、投票等手段評價學生的學習進展，直至結業(yè)，拿到學分，如圖1所示。

圖1 教師教學管理

2.1.1課程管理SPOC給予本地教師更多的人才培養(yǎng)空間，即在教學當中教師可以結合教與學的實際情況、學生的學習能力、課程內(nèi)容、課程資源、課堂環(huán)境、網(wǎng)絡的軟硬件環(huán)境等綜合條件來開展教學活動[7]。在課程管理中，教師兼任著課程添加和編輯、學生分配、發(fā)布考試及練習、上傳課件和資源、發(fā)布考卷及在線評卷等職責。教師可以隨時查看學生對資源的瀏覽情況，并生成資源瀏覽報表，作為評價學生平時學習的參考，同時，也可以跟蹤學生對資源的關注度及資源的應用效果。

2.1.2學習監(jiān)控平臺已經(jīng)完成了大部分的智能化學習監(jiān)控任務，但教師還需要進行一系列的個人設置以實現(xiàn)對學生的個性化關注和監(jiān)控，隨時從不同的層次、方向、定位、性質等方面對學生的學習情況進行全方面的統(tǒng)計和了解。在教學過程中，教師可以全面控制課程的所有設置，靈活設計課程活動，及時了解當前學生的學習動態(tài)，全面跟蹤學生的學習活動，查看圖形報告，包括每個動態(tài)的細節(jié)，如訪問時間、閱讀次數(shù)、參與的討論次數(shù)等，為每個學生生成詳細的學習報告，為開展個性化教學提供決策依據(jù)。

2.1.3在線評價評價包括日常作業(yè)考核、章節(jié)在線測試及期中期末綜合性測試考核三類。日常作業(yè)以主觀考核為主，學生可以上傳作業(yè)到服務器，允許遲交作業(yè)，但教師可以清晰地看到遲交了多久。教師可以在一個頁面、一個表單內(nèi)為整個班級的每份作業(yè)評分(打分和評價)。教師的反饋會顯示在每個學生的作業(yè)頁面，并且有E-mail通知。教師可以選擇打分后是否可以重新提交作業(yè)，以便重新打分，可以指定作業(yè)的截止日期和最高分。在線測試部分，教師可以定義題目分類、題型，題目可以手動輸入題目，也可以批量導入，題目可以包含HTML和圖片；題目自動評分，并且如果題目更改，可以重新評分；題目和答案選項可以隨機顯示，以防作弊；考試可以分多次完成試答，每次的結果被自動累積取平均數(shù)或選擇單次最高分作為最終成績。

2.1.4協(xié)助互動在線互動與交流是共享群體智慧和促進知識內(nèi)化的主要途徑，而良好的交互與反思則為學生知識構建、遷移應用與創(chuàng)造以及對知識的深度理解提供良好的情境[8]。論壇是學生分享和協(xié)作學習的社區(qū)。教師可以創(chuàng)建群組社區(qū)，可以設置論壇類別，如教師專用、課程新聞、案例討論等。信息發(fā)布功能支持照片與文字相互嵌套、附件及視頻上傳等。在權限管理上，教師可以設置學生管理員參與管理，以減輕自身工作量。專家答疑可以使學生問題得到更有效的反饋，分為機器自動答疑及人工答疑兩部分。在平臺運行中，教師通過整理常見的問題與答案組成FAQ庫，然后通過字符串匹配問題的算法來找到答案，并按使用者評分高低來推送給學生。人工答疑部分則根據(jù)問題所涉及的專業(yè)自動將問題推薦給相應的專家、教師或部分學生，系統(tǒng)通過郵件和站內(nèi)信息通知專家上線答復。

2.2 學生在線學習

學生的學習過程有課程學習、考試、互動、分享等環(huán)節(jié)。學習的資源有參考資源、教材、課件、視頻等，考核的方式有練習、考試及作業(yè)，互動的平臺有課程答疑、課程反饋、專家互動等。學生的學習課件這里包括教學視頻、PPT課件、Flash課件、Scorm課件等，這些課件均由教師發(fā)布。教師可以隨時評價和約束學生的學習過程，例如通過練習、作業(yè)、考試等方式評價學生的學習情況和掌握學生的學習動態(tài)。系統(tǒng)在線統(tǒng)計學生的登錄次數(shù)、學習時長、學習次數(shù)等，教師結合這些學習信息及考試的情況綜合考慮學生的結業(yè)申請，最后批準學生結業(yè)，如圖2所示。

圖2 學生學習流程

2.2.1課程學習學生基于平臺展開有效性學習，學習客戶端可以選擇移動端也可以選擇PC端，學習任務包括視頻觀看、資料查閱、課件下載、在線練習和考試、課程答疑等。系統(tǒng)隨時對學生的學習行為給予反饋，并對學生的學習過程和成果進行及時評價，讓學生隨時掌握自身學習進度及存在問題，促進個性化學習的發(fā)展。

2.2.2在線考核考試是學習的重要考核方式之一。系統(tǒng)設定了日常作業(yè)、章節(jié)測試和綜合性考試三種考核類型，教師可以根據(jù)課程進度安排相應的考核方式，學生可以隨時查看考試結果，收藏考試題目，自定義考試內(nèi)容和隨機抽取考試試題等，教師可以隨時監(jiān)控學生的考試情況，根據(jù)試題自助分析考核指標，匯總和導出考試結果。

2.2.3在線互動在線互動包括師生互動及生生互動?；涌梢酝ㄟ^論壇、QQ群、微信群、留言板、筆記評論等方式進行，學生在互動中可以交流學習心得、發(fā)表個人日志、在線求助和幫助他人解決問題等。通過社區(qū)進行分組討論、相互協(xié)助及相互評價，營造線上學習氛圍、結交朋友、建立團隊、拓展學習空間、共享群體智慧。

3 面向SPOC的關鍵設計

智能性、沉浸性、高效性是SPOC平臺高效運作和帶給用戶良好體驗的重要保證，為學生提供更好的反思、互動及開放性的知識遷移情境，促進學生的深度學習[9]。該平臺在實踐中加入了文本內(nèi)容自動分析、在線學習全方位支持、在線考試多角度優(yōu)化等重要的SPOC輔助模塊，以確保平臺在應用中更好地契合用戶的需求。

3.1 利用Magpie開源庫實現(xiàn)文本內(nèi)容自動分類

Magpie是一個開源的文本分類庫，基于一個高層神經(jīng)網(wǎng)絡Keras技術編寫，后端默認由Tensorflow處理，默認版本只支持英文文本分類，該系統(tǒng)加入jieba分詞庫后可以較好地支持中文文本的處理。該分類庫主要是對師生的交互數(shù)據(jù)、學生作業(yè)與考試數(shù)據(jù)以及論壇帖子進行分類處理，通過各類分詞的重復次數(shù)和應用場景來分析學生的學習情感、學習積極性、常遇到的問題以及作業(yè)抄襲情況等。例如：當多種分詞在兩篇文章中重復率達到一定程度時，則可以判定其中一篇有抄襲的嫌疑；當帶有積極性、振奮性、向上性的分詞在師生交流中多次出現(xiàn)時，則說明學生的學習情感是積極向上的。實現(xiàn)過程如下：下載源碼包并部署到本地→在項目中引用jieba分詞庫→準備訓練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)→運行項目訓練分詞→訓練成功后進行模擬測試→測試成功后投入使用。系統(tǒng)識別的準確性在于訓練數(shù)據(jù)的多少，當使用足夠多的數(shù)據(jù)來訓練時，便可以得出較為準確的結果。該系統(tǒng)使用網(wǎng)上各類學習平臺的數(shù)據(jù)進行訓練，文章共有10萬篇左右，帖子約50萬條，前后歷時1個多月，最后使用的準確率達到95%以上。通過文本分類器，教師可通過學生的一言一行快速了解學生的學習動態(tài)，實現(xiàn)個性化輔導，也可便捷地掌握全班或整個系統(tǒng)的學習動態(tài)，為教學決策調整和資源推送提供基本依據(jù)。

3.2 學習計時全方位支持

在線學習涉及到播放器設置、視頻加密保護、視頻在線計時、視頻計時的邏輯操作等技術，是系統(tǒng)的核心設計部分，同時也是教師收集學習數(shù)據(jù)、了解學生學習動態(tài)的重要入口。通過篩選比較后，平臺使用ckpla- yer播放器作為視頻播放器。在學習中，如果要獲取用戶學習行為、統(tǒng)計學習時長等，則需要在相關監(jiān)聽事件中調用javascript-API完成播放器的控制及任務調用，例如監(jiān)聽視頻播放、停止、緩沖等動作，通過調用相應的任務函數(shù)完成學習計時任務。實現(xiàn)過程如圖3所示。

圖3 計時統(tǒng)計邏輯

當觸發(fā)到播放事件時，主動尋找上一次播放停止的位置并開始播放，在播放沒有停止和緩沖為100的情況下，計時繼續(xù)，自定義計時函數(shù)通過JavaScript方法調用邏輯層方法和接口，最后將時長寫入數(shù)據(jù)庫。在寫入數(shù)據(jù)庫時，需要判斷已學時長是否達到視頻時長，如等于或多于時長則不累加，否則將繼續(xù)累加。在視頻學習中，除了對時長的保存之外，還保存了用戶打開視頻時間、視頻學習結束時間、每次的學習時長以及一個視頻總共學習多少次等數(shù)據(jù)，方便對用戶學習行為做進一步的分析。

3.3 在線考試多角度優(yōu)化

在線考試是學習評價的主要手段。平臺考試分為章節(jié)測試和綜合考試兩類，章節(jié)測試以選擇、判斷客觀題為主，綜合類考試一般包含客觀題和主觀題，客觀題由系統(tǒng)自動評卷，主觀題則需要教師手工評卷。完整的考試設計流程如下：試題分類→添加試題→創(chuàng)建組卷策略→創(chuàng)建試卷→添加考試→發(fā)布考試→完成考試→在線評卷→導出成績。在發(fā)布考試時，教師可以設置考試時間、及格分數(shù)、考試時長、參考次數(shù)以及一系列的考試屬性等，例如是否打亂試題順序、是否啟用30 min內(nèi)禁止交卷、是否允許考生查看試卷答案等；在成績管理環(huán)節(jié)，教師可以查看考生答題時長、數(shù)量、質量、考試時間及得分情況等，并可以查看學生的答卷，有針對性地展開評價和指導。在功能設計上，需要考慮非法操作判斷、答案自動保存、用戶是否有參考權限、可考次數(shù)、是否是合法的請求、是否在規(guī)定時間內(nèi)參加考試、用戶瀏覽器是否支持等實際的問題，以更好地滿足用戶多方面、個性化的需求，適應SPOC學習中個性化的學習情境。

4 結論

SPOC的設計與開發(fā)不是以技術為先導的大量軟件功能的堆積，而是技術與教育教學之間高度耦合的一種支持過程。智能化、泛在化、開放式、互聯(lián)性且具有良好學習體驗的SPOC平臺是開展有效SPOC教學的基礎，而發(fā)散性的服務思維、多維的問題設計、交互性的內(nèi)容設計、靈活性的教學模式及聯(lián)通的學習模式等都是個性化SPOC平臺在設計中所必須要考慮的。在開展SPOC實踐中，教師與學生積極性的調動是一個重點和難點，而平臺的設計更應從以人之本的需求出發(fā)，如成就感、參與感、獲得感、娛樂感等，從學習體驗、學習成效、學習趣味性、課程的精彩度、教師的參與度與投入度、平臺對學生的智能化支持等方面綜合考慮和改進設計，努力為用戶構建一種移動式、沉浸式、協(xié)作性、舒適性、易用性、靈活性的學習情境，提升在線課堂效率。