良師智教微服務(wù)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

梁鴻基 何俊鏵 陳漢杰 張?zhí)斐? 雷騰龍 周富肯

摘? 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”成為民生熱詞，同時國務(wù)院總理李克強(qiáng)指出當(dāng)前教育工作的重點是“發(fā)展更加公平更有質(zhì)量的教育”，并提出“發(fā)展‘互聯(lián)網(wǎng)+教育，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源共享。教育部將實施一流本科課程“雙萬計劃”，認(rèn)定萬門左右國家級一流本科課程和萬門左右省級一流本科課程。在這個“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用增長環(huán)境中，教育行業(yè)也急需改革，我們希望打造出線上線下混合式一流課程輔助軟件。

關(guān)鍵詞：在線學(xué)習(xí);微服務(wù)架構(gòu);系統(tǒng)設(shè)計

1系統(tǒng)設(shè)計思路

先是用微服務(wù)框架搭建各個功能模塊，其中的功能模塊包括老師能在平臺上布置作業(yè)，批改作業(yè)，統(tǒng)計成績等。運用云計算服務(wù)，為學(xué)生量身打造網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，解決服務(wù)之間的耦合性，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。利用大數(shù)據(jù)分析，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)評價和方案，減輕教師在教學(xué)中的工作量。使用云計算技術(shù)的教學(xué)平臺能夠提供安全性更高的數(shù)據(jù)存儲中心，保障學(xué)生和教師數(shù)據(jù)的安全。系統(tǒng)不僅有pc端，而且還有小程序，方便學(xué)生與老師的使用。

2系統(tǒng)總體設(shè)計描述

2.1系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)采用微服務(wù)架構(gòu)，系統(tǒng)架構(gòu)總體分為兩大模塊，即系統(tǒng)模塊和業(yè)務(wù)模塊。系統(tǒng)整體技術(shù)架構(gòu)如下圖所示。

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計

本智能教學(xué)系統(tǒng)功能滿足老師和學(xué)生的學(xué)習(xí)與上課需求，主要分為八大功能模塊，分別為系統(tǒng)登錄模塊、課程管理模塊、作業(yè)管理模塊、在線考試管理模塊、課堂互動模塊、課堂考勤模塊、文件共享模塊、數(shù)據(jù)看板模塊。

3系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)

系統(tǒng)主要劃分為八個模塊，具體如下：

（1）系統(tǒng)登錄模塊

用戶登錄系統(tǒng)時，會驗證登錄對象，從而判斷用戶角色（教師，學(xué)生和管理員）。如果是教師，則顯示教師界面，如果是學(xué)生，則顯示學(xué)生界面。如果用戶忘記密碼，系統(tǒng)支持綁定手機(jī)找回密碼。通過系統(tǒng)選課，自動生成課表。如果當(dāng)天有課則在客戶戶端顯示提醒信息。

（2）課堂考勤模塊

系統(tǒng)支持多種考勤狀態(tài)：出勤，缺勤，遲到，早退，請假，病假等。提供多種考勤方式：傳統(tǒng)簽到考勤;數(shù)字密碼考勤;GPS定位考勤;二維碼考勤等。自動統(tǒng)計考勤數(shù)據(jù)生成班級考勤率，如果是gps地理位置的考勤，自動檢測考勤異常點，實現(xiàn)實時全維度的考勤統(tǒng)計等功能。支持查找，修改和一鍵導(dǎo)出考勤記錄。

（3）課程管理模塊

該模塊可對課程的信息進(jìn)行完善和編輯，批管理課程類別，實現(xiàn)將課程按院系、專業(yè)呈現(xiàn)在課程首頁中，課程首頁顯示教師名稱，課程名稱和班級名稱。可自定義課程頁面信息，比如logo、選項卡，首頁圖片等。允許教師設(shè)置教學(xué)動態(tài)、教學(xué)資源、加入課程、留言板可見的權(quán)限。教師在后臺設(shè)置課程代碼，并告知學(xué)生，則學(xué)生只需輸入正確的課程代碼即可加入課程。支持批管理多門課程的用戶 實現(xiàn)對課程用戶的批注冊以及批注銷。

（4）作業(yè)管理模塊

當(dāng)學(xué)生提交作業(yè)后，系統(tǒng)會自動查重，教師可以設(shè)置重復(fù)率，通過與作業(yè)庫進(jìn)行比較，超過一定百分比自動打回，疑似抄襲也會別標(biāo)記出來。作業(yè)提交后，支持自動批改，提高教師作業(yè)批改效率的同時也提高了作業(yè)審核的精準(zhǔn)性。

（5）在線考試模塊

教師可以從題庫里選擇題目作為考試，也可以隨機(jī)生成題庫，每一個學(xué)生的題目都不一樣。教師通過系統(tǒng)發(fā)布考試后，考試前通過客戶端給學(xué)生發(fā)布通知，如果學(xué)生有事耽誤了考試，支持選擇延遲考試。考試時，通過獲取學(xué)生電腦權(quán)限，監(jiān)考學(xué)生電腦情況。例如監(jiān)考學(xué)生考試，探測他們有沒有進(jìn)程違規(guī)問題，如果有違規(guī)發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為就進(jìn)行截圖。考完試后，系統(tǒng)支持一鍵導(dǎo)出成績。系統(tǒng)也提供完善的數(shù)據(jù)分析表，可以了解到每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，針對不同情況可以實施不同的教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

（6）課堂學(xué)習(xí)互動模塊模塊

學(xué)生可以通過平臺查看老師上傳的資料和視頻，支持在線共享投屏增強(qiáng)課堂效率和互動性投屏功能塊。在上課時候，老師可以進(jìn)行共享投屏，便于學(xué)生可以看清教學(xué)課件，也可以利用這個遠(yuǎn)程教學(xué)（可以語音同步，低延遲）。支持畫板功能，畫板可以上傳圖片，還有手寫、打字格式、彩色筆模式、還有各種圖形等等小功能。當(dāng)學(xué)生有疑問的時候，可以在留言板留言（支持匿名留言），留言后系統(tǒng)會給老師發(fā)送通知，老師可以在留言板查看逐一回復(fù)，其他同學(xué)也能看到，方便解答。也支持學(xué)生之間互相通信

（7）文件共享模塊

教師注冊申請為教師身份，會有一定的網(wǎng)絡(luò)存儲空間。教師可以上傳課件和其他學(xué)習(xí)資料，也可以導(dǎo)入題庫。教師可以在后臺看到資料下載數(shù)和每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄。

（8）數(shù)據(jù)看板模塊

學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄會生成海量數(shù)據(jù)，比如課程訪問量，課程內(nèi)容上傳量，頁面瀏覽量等。系統(tǒng)收集到這些數(shù)據(jù)，再通過大數(shù)據(jù)分析和挖掘生成可視化分析報表，更新學(xué)習(xí)計劃，并給出學(xué)習(xí)建議，得到學(xué)生自身各個方面的成長數(shù)據(jù)外，還有提供橫向?qū)Ρ绕渌麑W(xué)生，從而可以多維度觀測及深入了解學(xué)生成長的各方面情況。

4.結(jié)束語

據(jù)教育部2019年數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前全國共有2688所高校，全國在校大學(xué)生人數(shù)28310348，教職工人數(shù)2487544。而隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，在線資源建設(shè)也得到了高校的認(rèn)可，這意味著對于全國的教育行業(yè)來說，這種課堂輔助工具的需求量也是十分的巨大。盡管現(xiàn)在在各大高校的課堂上使用的課堂教學(xué)輔助工具的系統(tǒng)不一致，但是都能夠看到現(xiàn)在高校課堂對于這種教輔工具的需求是十分巨大的。

參考文獻(xiàn)

[1]? 寧艷.基于C_S架構(gòu)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2014-01-15.

[2]? 劉邦奇.當(dāng)智慧課堂遇到大數(shù)據(jù)[J].中國教育網(wǎng)絡(luò)，2015（7）：65-67.

[3]? 李春陽，劉迪，崔蔚，李曉珍，李春岐.基于微服務(wù)架構(gòu)的統(tǒng)一應(yīng)用開發(fā)平臺[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用.2017-04-26.

[4]? 劉軍.智慧課堂：“互聯(lián)網(wǎng)+”時代未來學(xué)校課堂發(fā)展新路向[J].中國電化教育，2017-14-19.

[5]? 裴瑩，付世秋，吳鋒.我國教育大數(shù)據(jù)研究熱點及存在問題的可視化分析[J].中國遠(yuǎn)程教育.2017-12-22.

項目名稱：廣東省大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項資金資助項目（pdjh2020b0683）