面向“互聯網+”環境的智慧教學平臺的開發與應用

余建國 歐陽丁杰 馮梅琳

摘 要：針對各類教學平臺技術及架構相對獨立、對各類網絡終端設備一致兼容性不足、側重理論教學而較少考慮實踐教學環節的現狀分析，文章指出了在“互聯網+”環境下智慧學習環境構建的迫切性和重要意義。基于智慧教學平臺目標和模塊化設計思想，設計構建了平臺的核心功能;基于智慧教學平臺的自適應多終端、跨平臺運行及容易維護等技術需求，文章采用J2EE框架（Struts+Hibernate+Spring）和B/S架構進行了智慧教學平臺的開發和測試;通過平臺應用和推廣該平臺有效地提高了課程教學的信息化和智能化水平。

關鍵詞：智慧教學平臺;B/S結構;J2EE平臺

0 引言

隨著2008年11月IBM公司“智慧地球”（Smart Planet）概念的提出，近些年來智慧交通、智慧城市、智慧校園、智慧教育、智慧教室等概念和技術應運而生。同時，隨著“互聯網+”在2015年的全國兩會上被納入國家戰略，可以預見高等教育領域在“互聯網+”特征方面會發展得更快，教育信息化融合實踐會不斷加強，以MOOC課程為代表的開放教育持續發展。近幾年，國內學者對智慧教學平臺的研究不斷深入且取得了一定的成果：溫劍鋒[1]基于云技術設計了一種智能在線教學平臺架構;李冀東[2]等人基于云平臺和SSH框架研究了在線教學系統的實現技術;王倩[3]和王山軍[4]等人基于WEB應用環境提出了一種在線教學平臺的技術架構和實現方法;韓琛曄[4]和閔星[5]等人面向互聯網+環境研究了相應的教學平臺的設計與開發技術;余泰[7]、龍虎[8]和劉亞翃[9]等人基于大數據環境研究了慧教學平臺的設計及應用技術;馮欣[10]和丁靜[11]等人研究了智慧教學資源平臺的開發及應用技術;柯小玲[12]面向互聯網+環境研究了智慧教學的過程實現方法;張煒強[13]等基于超星一平三端系統研究了智慧教學實現方法。目前以中國大學MOOC、學堂在線、智慧樹、學銀在線等為主流的智慧教學系統在各大高校得到了廣泛的應用，促進了高校教學模式的轉變和教學質量的提升。美中不足的是各大平臺技術及架構相對獨立、對各種網絡終端設備的一致兼容性不足，同時各大平臺上絕大多數還是以理論教學環節為主開展線上教學，對實驗實踐、實習實訓、學科競賽、課程設計等環節統一集成考慮得較少。隨著信息技術的發展，“互聯網+”和課程教學的深度融合已經大勢所趨，課程教學模式也在不斷發生變化，逐漸從單純的知識傳授向素質培養方面轉變，從教師的宣講向教與學的互動方面轉變。如何運用新技術的優勢助力課程教學模式的轉變，構建課程智慧學習環境以適應信息時代的教學需求變得迫在眉睫。

1 智慧教學平臺的設計

1.1 智慧教學平臺目標設計

智慧教學平臺的主要目標是面向“互聯網+”環境針對高校課程資源管理、理論教學、案例教學、實驗教學、實習實訓、作業管理、考試管理、輔導答疑、學科競賽、課程設計、學業預警等全過程環節進行集成管理，運用現代網絡信息技術提高課程教學的信息化和智能化水平。平臺應具備功能完善、界面優化、使用方便、高效快捷、智能開放、自適應多網絡終端等特點。

1.2 智慧教學平臺功能設計

基于智慧教學平臺目標和平臺模塊化設計思想，智慧教學平臺的核心功能模塊設計如下。

（1）基礎信息：主要包含學校、部門、班級、教師、學生、課程等信息管理功能。（2）資源管理：主要包含資源發布、資源審核、資源搜索、資源下載、資源評價等功能。（3）理論教學：主要包含課程發布、章節設置、資源推送、學習通知、線上學習等功能。（4）案例教學：主要包含案例發布、案例通知、案例討論和案例分享等功能。（5）實驗教學：主要包含實驗發布、實驗通知、實驗報告管理和實驗成績等功能。（6）實習實訓：主要包含實習實訓通知、實習實訓報告、實習實訓分享、實習實訓成績等功能。（7）作業管理：主要包含作業庫、作業通知、作業提交、作業批閱、作業成績等功能。（8）考試管理：主要包含考試通知、題庫資源、隨機組卷、在線考試、試卷批閱、成績查詢等功能。（9）輔導答疑：主要包含問題發布、智能應答、交互討論、問題查詢等功能。（10）學科競賽：主要包含競賽發布、競賽報名、競賽指導、競賽分享等功能。（11）課程設計：主要包含題目發布、學生選題、指導交流、設計報告、設計成績等功能。（12）學業預警：主要包含預警項目、預警指標、學業記錄、預警發布等功能。（13）系統設置：主要包含賬號管理、角色設置、權限設置、系統日志、數據備份等功能。

2 智慧教學平臺開發

2.1 平臺技術框架分析

智慧教學平臺技術框架的選擇主要考慮多網絡終端的實際環境、運行平臺、開發和維護成本等幾個關鍵方面。

（1）自適應多終端用戶需求：針對用戶各種手機、平板、PC等終端不同的尺寸大小，一套平臺代碼能有效自適應各種用戶終端。

（2）跨平臺運行需求：各類終端用戶的運行環境可能是Windows，android，ios，Linux，Unix等不同平臺，基于降低開發成本的需要，一套代碼盡量兼容多個平臺。

（3）系統維護操作簡便：對于教師、學生及教學管理人員各類用戶，平臺應盡量具備安裝維護簡單、運行成本低、平臺可靠性高、響應速度快等特點。

本文采用B/S架構和J2EE框架技術（Struts+ Spring+Hibernate，SSH）來進行智慧教學平臺的開發，平臺結構分為客戶層、業務層、訪問層和資源層4個層次，如圖1所示。J2EE框架和B/S架構將信息顯示、業務運算和數據庫操作完全分離，能有效滿足用戶的跨平臺和自適應需求，系統運行和維護成本相對較低。

2.2 平臺功能開發

采用Tomcat10作為Web服務器，SQLServer2019作為數據庫管理系統，Myeclipse8.0作為集成開發工具進行了智慧教學平臺的開發及測試研究。鑒于智慧教學平臺功能模塊較多，下面以平臺主界面和案例教學模塊為例進行介紹。

2.2.1 平臺主界面

平臺主界面將常用核心功能進行了集成顯示和鏈接，方便用戶使用，智慧教學平臺主界面截圖如圖2所示。

2.2.2 案例教學模塊

案例教學模塊主要包括案例發布、案例通知、案例討論和案例分享等功能集成和鏈接，其功能如圖3所示。

3 結語

智慧教學平臺開發完成后，經過本校多門課程的實際使用和推廣，明顯地提高了課程教學的信息化和智能化水平，主要體現在以下幾個方面。

（1）平臺課程理論教學、實驗教學、課程設計、學科競賽、實習實訓、項目研發等教學環節實施全覆蓋無縫集成，使課程教學呈現網絡性、交互性、體驗性、共享性、開放性、協作性和自主性特點，促進了以協同合作為核心特征的“互聯網+”育人文化的形成和發展。

（2）以智慧教學平臺為依托，構建了“線上+線下”融合式教學新模式，實現了信息技術和課程教學的深度無縫融合，實現了“以教師為中心”的“傳道、受業、解惑”轉向“以學生為中心”的“悟道、求業、生惑”的新境界，引導學生主動學習和主動實踐。

（3）根據智慧教學平臺上每位學生的學習記錄信息，基于大數據挖掘技術，分析其學習興趣偏好，為其提供學習優化策略和精準資源服務，提高其學習效率和學習效果。

[參考文獻]

[1]溫劍鋒.基于移動互聯技術的智能在線教學平臺的設計[J].高教論壇，2017（5）：77-79.

[2]李冀東，張進猛，蘇健.基于云平臺的教學系統的設計與實現[J].實驗技術與管理，2019（6）：177-179.

[3]王倩，季紅.基于MVC的web與Android雙模式在線教學平臺的研究與設[J].軟件，2013（10）：66-68.

[4]王山軍.基于Web的經濟管理類專業開放式教學平臺設計與開發[J].電化教育研究，2010（4）：86-89.

[5]韓琛曄.基于阿里云的物聯網教學平臺的開發與設計[J].電子測試，2020（17）：86-88.

[6]閔星.“互聯網+”背景下計算機信息教學平臺設計研究[J].信息與電腦，2020（16）：209-210.

[7]余泰.基于教育大數據的高校智慧教學環境構建[J].實驗室研究與探索，2020（7）：285-288.

[8]龍虎，梁麗香.大數據背景下智慧教育云平臺的設計與實現[J].福建電腦，2015（9）：30-32.

[9]劉亞翃，梁紅，胡靜嫻.基于大數據平臺的高校智慧教學系統研究與應用[J].軟件，2020（5）：257-259.

[10]馮欣，周軍輝.基于云計算的高校智慧教學資源平臺探究[J].電腦與信息技術，2020（4）：52-54.

[11]丁靜，張永秉.“群建共享”下的藥品GSP智慧教學資源平臺開發和應用研究[J].教育現代化，2019（35）：123-125.

[12]柯小玲.基于“互聯網+”下的“雨課堂”智慧教學模式改革與實踐[J].教育教學論壇，2020（39）：327-328.

[13]張煒強，吳志春，郭福生.“一平三端”智慧教學系統應用初探[J].東華理工大學學報（社會科學版），2019（4）：395-398.

（編輯 王永超）