智慧定制：基于個(gè)性化學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)開發(fā)

王琦偉

【摘要】近幾年P(guān)ython語言飛速發(fā)展，逐漸成為中職計(jì)算機(jī)教學(xué)的主要課程和發(fā)展方向，而針對(duì)中職的Python網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的稀缺使該門專業(yè)學(xué)科的發(fā)展受到一定的影響。本文意在通過基于個(gè)性化學(xué)習(xí)的中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)實(shí)踐研究，對(duì)個(gè)人學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行人工智能解析，定制學(xué)生專屬的學(xué)習(xí)方案，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高其專業(yè)技術(shù)、自主探究、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力，最終為教育變革和發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】中職Python;個(gè)性化學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)平臺(tái)開發(fā)

近幾年P(guān)ython語言飛速發(fā)展，“膠水”特性使其與人工智能、深度學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)關(guān)系密切，深受市場(chǎng)和行業(yè)的青睞。與此同時(shí)，它語法簡(jiǎn)潔清晰、資源豐富、簡(jiǎn)單易學(xué)等特點(diǎn)適合學(xué)生學(xué)習(xí)，因此2018年浙江省信息技術(shù)教材將不會(huì)再使用VB語言而改為更流行的Python語言。自此，學(xué)校的編程教學(xué)正式進(jìn)入Python時(shí)代。由于現(xiàn)有的教材、師資、設(shè)備等原因，Python教學(xué)在開展過程中存在許多問題。學(xué)校往往需要借助網(wǎng)上的資源和平臺(tái)來彌補(bǔ)自身的不足。雖然網(wǎng)絡(luò)上平臺(tái)豐富、資源繁多，但是教師和學(xué)生在使用過程中，發(fā)現(xiàn)以下一些普遍問題：

（1）平臺(tái)多、資源雜現(xiàn)有關(guān)于Python網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)有很多，如極客學(xué)院、慕課網(wǎng)、騰訊課堂、學(xué)習(xí)通、之江匯，還有一些論壇、微信小程序、公眾號(hào)等，除了極客學(xué)院這類專門為編程學(xué)習(xí)服務(wù)的，絕大多數(shù)都是種類多、科目全、資源雜的平臺(tái)，除了編程學(xué)習(xí)，還有其他欄目。

（2）收費(fèi)高、廣告多前幾年，多數(shù)平臺(tái)為了吸引用戶，開設(shè)了大量的免費(fèi)Python課程，可隨著用戶的積累，絕大多數(shù)平臺(tái)逐步轉(zhuǎn)為付費(fèi)學(xué)習(xí)模式，特別是優(yōu)質(zhì)課程。課程收費(fèi)從幾百到幾萬不等，百元以下的很少。偶遇免費(fèi)課程，也會(huì)受到大量廣告的騷擾，抑或章節(jié)不完整，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)心情。

（3）功能少、個(gè)性缺平臺(tái)間的功能模塊大同小異，但也有些許個(gè)性化學(xué)習(xí)設(shè)置，如在線編譯、協(xié)作開發(fā)、書寫云筆記等，只是功能不全，可能是平臺(tái)版權(quán)的緣故。由于平臺(tái)對(duì)Python學(xué)習(xí)方案的設(shè)計(jì)并不重視，導(dǎo)致學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果不佳。

對(duì)于中職Python教學(xué)而言，還存在著針對(duì)性不強(qiáng)等問題，極少有中職課堂教學(xué)、技能考證、項(xiàng)目化教學(xué)的內(nèi)容。為了更好地促進(jìn)中職Python教學(xué)的發(fā)展，滿足學(xué)生的個(gè)性差異，有助于學(xué)科教學(xué)和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，迫切需要開發(fā)一個(gè)基于個(gè)性化學(xué)習(xí)的專屬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為學(xué)生定制專屬學(xué)習(xí)方案。

一、中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的基本概念

中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是基于個(gè)性化學(xué)習(xí)的、針對(duì)中職學(xué)校教育教學(xué)、滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的Python網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，其中包括課程學(xué)習(xí)、自我檢測(cè)、在線編譯和個(gè)人云筆記等模塊。平臺(tái)利用互聯(lián)網(wǎng)為傳播媒介，采集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，利用解析學(xué)和AI分析個(gè)人學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)目標(biāo)，為學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)推薦最優(yōu)學(xué)習(xí)內(nèi)容，教師則利用平臺(tái)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行跟蹤、指導(dǎo)、答疑，切實(shí)提升其理論和技能教學(xué)。

二、中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)實(shí)踐的研究現(xiàn)狀

通過網(wǎng)絡(luò)搜索查找和相關(guān)文獻(xiàn)資料的查閱，發(fā)現(xiàn)中職Python網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的開發(fā)研究還沒有，而且關(guān)于個(gè)性化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā)研究也并不多，以應(yīng)用性研究為主。其中河北師范大學(xué)張玉營(yíng)撰寫的碩士論文《基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的個(gè)性化學(xué)習(xí)模式設(shè)計(jì)與實(shí)踐》，主要闡述以當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間和個(gè)性化學(xué)習(xí)研究現(xiàn)狀作為研究起點(diǎn)，以網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間為依托，設(shè)計(jì)出個(gè)性化學(xué)習(xí)模式，針對(duì)中職數(shù)學(xué)課程開展實(shí)踐探索，依托云班課進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，并對(duì)案例實(shí)施效果進(jìn)行了成效分析，以此檢驗(yàn)?zāi)Ｊ降膽?yīng)用效果。上海師范大學(xué)陳勁良撰寫的《智慧校園下個(gè)性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)研究》，研究從上海市 L 中學(xué)入手，在實(shí)際問題分析原因的基礎(chǔ)上，對(duì)完善個(gè)性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)內(nèi)容提出了建立首席信息官以提高管理效能、開發(fā)多樣化校本化資源、提升教師信息化教學(xué)能力、硬件提升參與度等相關(guān)對(duì)策建議。希望通過該研究，能夠?yàn)橹腔坌@建設(shè)背景下的學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)內(nèi)容的完善提供參考。華東師范大學(xué)彭紅超和祝智庭撰寫的《人機(jī)協(xié)同決策支持的個(gè)性化適性學(xué)習(xí)策略探析》，文章建議個(gè)性化適性學(xué)習(xí)的實(shí)施可從學(xué)習(xí)者畫像、能基發(fā)展、個(gè)人學(xué)習(xí)路徑、柔性學(xué)習(xí)環(huán)境四個(gè)方面切入，并詳細(xì)解讀了一種面向精準(zhǔn)教學(xué)的個(gè)性化適性學(xué)習(xí)實(shí)施策略。希望研究可以為學(xué)者進(jìn)行后續(xù)研究以及教育工作者探究實(shí)踐途徑提供參考。還有北京師范大學(xué)周皖婧、辛濤等撰寫的《“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)開發(fā)：現(xiàn)狀與啟示》，文中對(duì)個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的自適應(yīng)引擎、內(nèi)容模塊、學(xué)習(xí)者模塊及指導(dǎo)模塊等重要組成進(jìn)行了介紹，通過分析學(xué)習(xí)分析技術(shù)及教育測(cè)量模型為個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)理論框架的完善提供了方，同時(shí)梳理了以Knew ton 為代表的國(guó)外個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展，并對(duì)我國(guó)個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用提出了一些政策性建議。

綜上所述，基于個(gè)性化學(xué)習(xí)的中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)實(shí)踐研究依然是缺失的?，F(xiàn)有的個(gè)性化學(xué)習(xí)平臺(tái)開發(fā)的研究主要分為兩個(gè)方向，一個(gè)是專注于理論和模式的研究，另一個(gè)是專注于技術(shù)功能的實(shí)現(xiàn)，兩者對(duì)于推進(jìn)個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，關(guān)鍵在于能否真正為學(xué)習(xí)者提供幫助，有助于提升其知識(shí)、技能和職業(yè)素養(yǎng)。

三、中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)實(shí)踐的內(nèi)容和路徑

基于個(gè)性化學(xué)習(xí)的中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的設(shè)計(jì)研究是一項(xiàng)專業(yè)的系統(tǒng)工程，既要遵循軟件平臺(tái)開發(fā)的原則，又要符合中職教育教學(xué)、個(gè)性化學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，整個(gè)設(shè)計(jì)研究過程可大致為以下四個(gè)環(huán)節(jié)。如下圖1所示：

（一）需求分析、確定框架

1.確定框架結(jié)構(gòu)

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)而言，框架設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，這是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)前期資料和信息的收集，考慮到科學(xué)性、可行性，初步確定由網(wǎng)絡(luò)用戶接口、管理員接口、個(gè)性化處理引擎、平臺(tái)模塊和五大數(shù)據(jù)庫組成，為智慧定制做好準(zhǔn)備工作。如圖2所示：

上述平臺(tái)框架的設(shè)計(jì)充分考慮到學(xué)生個(gè)性差異，以促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展為目標(biāo)，利用大數(shù)據(jù)結(jié)合用戶的個(gè)性特點(diǎn)，通過AI智能化分析，制定專屬的學(xué)習(xí)方案。教師可以通過平臺(tái)獲得大量的資源，減輕備課壓力，提高教學(xué)效率，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，而學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)開展在線學(xué)習(xí)，利用平臺(tái)生成的個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，優(yōu)化學(xué)習(xí)策略，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

考慮到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的穩(wěn)定性和拓展性，該網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搭建在阿里云的Ubuntu服務(wù)器上，通過Nginx和Gunicorn服務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，運(yùn)用VUE和Flask作為前端框架，結(jié)合Python與MySQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。如下圖3所示：

2.規(guī)劃功能模塊

為了更好地滿足中職學(xué)校教育教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需要，平臺(tái)會(huì)根據(jù)教師教學(xué)要求和學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)，智能推薦學(xué)習(xí)方案和模塊，且支持用戶進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整。教師可以根據(jù)自身的特點(diǎn)和需求查詢課程模塊，如Python等級(jí)考、課堂微項(xiàng)目、教學(xué)課件等，大大減輕了教師的負(fù)擔(dān)。學(xué)生則可以運(yùn)用課程學(xué)習(xí)模塊中課后習(xí)題和自我檢測(cè)模塊，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，鼓勵(lì)學(xué)生使用在線Python編譯、個(gè)人云筆記、溝通交流等模塊開展自主學(xué)習(xí)，提升專業(yè)技能。平臺(tái)還會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，教師對(duì)其進(jìn)行跟蹤、記錄，及時(shí)為其答疑解惑。平臺(tái)也會(huì)智能調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)方案，同時(shí)為下階段平臺(tái)功能優(yōu)化和二次開發(fā)做準(zhǔn)備。

3.進(jìn)行分工合作

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)實(shí)踐工作組由教師、學(xué)生和校外技術(shù)人員組成。其中教師根據(jù)具體工作分為幾個(gè)小組，主要負(fù)責(zé)個(gè)性化學(xué)習(xí)方案策略的制定;資源（課程教學(xué)課件、課后習(xí)題、檢測(cè)試題等）的收集、篩選和制作;平臺(tái)功能模塊調(diào)試。學(xué)生主要負(fù)責(zé)平臺(tái)功能模塊調(diào)試，特別是自我檢測(cè)、個(gè)人云筆記等模塊。而校外技術(shù)人員則負(fù)責(zé)服務(wù)器的搭建、平臺(tái)程序的開發(fā)以及數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建等。三股力量分工合作，定期組織交流、溝通，有助于及時(shí)調(diào)整方案、解決問題。

（二）收集資料，模塊開發(fā)（難點(diǎn)）

1.根據(jù)平臺(tái)方案，進(jìn)行資源收集。

根據(jù)前期方案，平臺(tái)主要分為以下幾個(gè)模塊：用戶管理、課程學(xué)習(xí)、自我檢測(cè)、在線Python編譯、個(gè)人云筆記、交流討論等。這些需要大量的資源和素材進(jìn)行支撐。網(wǎng)上收集過來的資源基本都進(jìn)行再加工、重組，甚至重新制作，才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和要求。每個(gè)小組明確具體的模塊，充分利用云辦公，為接下來的學(xué)習(xí)平臺(tái)開發(fā)做好準(zhǔn)備。

2.運(yùn)用專業(yè)技能，進(jìn)行模塊開發(fā)。

用戶管理模塊：該模塊主要涉及用戶管理，如用戶注冊(cè)、登錄、權(quán)限設(shè)置、信息修改等。用戶密碼采用MD5加密算法，以確保用戶信息的安全。用戶模型是用戶管理的基礎(chǔ)，通過模型身份字段來區(qū)分管理員、教師、學(xué)生和游客，從而給予不同的權(quán)限。在這種管理模式下，師生能夠高效地完成課堂教學(xué)、在線測(cè)試、交流討論等。學(xué)生用戶的星級(jí)制度是參照“王者榮耀”的模式，通過完成學(xué)習(xí)任務(wù)、課后作業(yè)、在線測(cè)試等任務(wù)，獲得相應(yīng)的積分。積分可以換取考試加分、作業(yè)減免等獎(jiǎng)勵(lì)。通過這種星級(jí)制度，充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，滿足其表現(xiàn)的欲望，體驗(yàn)到學(xué)習(xí)Python的樂趣。

課程學(xué)習(xí)模塊：該模塊主要包括視頻、文字資料、課后習(xí)題等。通過前期智能生成的個(gè)性化學(xué)習(xí)方案會(huì)推送相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。與此同時(shí)，學(xué)生也可以在學(xué)習(xí)過程中隨時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)方案，從而滿足個(gè)性化需求。為了鼓勵(lì)學(xué)生開展分享與交流，平臺(tái)支持學(xué)生將自己的學(xué)習(xí)方案和學(xué)習(xí)心得通過云筆記推送給同學(xué)或者公共留言區(qū)，以便于開展小組協(xié)作學(xué)習(xí)或供他人參考。

自我檢測(cè)模塊：該模塊可以讓學(xué)生通過階段性自我檢測(cè)，及時(shí)了解自己的狀態(tài)，調(diào)整學(xué)習(xí)方案，有效地鞏固系統(tǒng)性知識(shí)，提升其理論水準(zhǔn)和專業(yè)技能。教師可以及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整課堂教學(xué)的內(nèi)容、策略和方法，對(duì)于個(gè)別學(xué)生做針對(duì)性的指導(dǎo)，這樣可以有效地提升教學(xué)的效率，實(shí)現(xiàn)因材施教。

在線Python編譯模塊：該模塊是充分考慮到學(xué)生在無編譯環(huán)境的情況下，即使只有手機(jī)或平板，學(xué)生也能依照教學(xué)資源中的案例，使用在線Python編譯模塊進(jìn)行調(diào)試，及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí)，突破難點(diǎn)問題。

除以上幾個(gè)主要模塊外，還有個(gè)人云筆記、交流討論等實(shí)用的模塊，引導(dǎo)學(xué)生撰寫學(xué)習(xí)心得和體會(huì)，記錄學(xué)習(xí)歷程，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。通過分享功能，培養(yǎng)學(xué)生交流、協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。

（三）功能測(cè)試、處理問題

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)而言，測(cè)試是相當(dāng)重要的。在開發(fā)過程中階段性的對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的穩(wěn)定性、功能性等進(jìn)行測(cè)試，特別是智慧定制功能方面。針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)記錄，為后續(xù)的調(diào)整升級(jí)做好準(zhǔn)備。

1.組織成員進(jìn)行內(nèi)測(cè)

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)完成后，第一時(shí)間組織參與開發(fā)的教師、學(xué)生和校外技術(shù)人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的測(cè)試，以確保方案的最終達(dá)成效果。教師主要負(fù)責(zé)個(gè)性化方案生成、課程教學(xué)、測(cè)試等模塊;學(xué)生主要負(fù)責(zé)自我測(cè)試、個(gè)人云筆記、留言板等模塊;而校外技術(shù)人員則針對(duì)服務(wù)器、代碼的完整性等進(jìn)行測(cè)試。通過一個(gè)星期的系統(tǒng)測(cè)試，完成測(cè)試報(bào)告，針對(duì)發(fā)展的問題，進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)和升級(jí)。

2.安排學(xué)生進(jìn)行公測(cè)

安排校內(nèi)計(jì)算機(jī)專業(yè)200名學(xué)生進(jìn)行的公開測(cè)試，這樣能夠更好地檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的穩(wěn)定性，也有助于發(fā)現(xiàn)其中一些功能性的漏洞，通過再次修正，為接下來的大面積推廣打下基礎(chǔ)。

（四）上線運(yùn)行、輔助教學(xué)

1.部署服務(wù)器

按照設(shè)計(jì)方案，在阿里云上搭建4核16G服務(wù)器高性能專業(yè)云服務(wù)器，申請(qǐng)專屬域名進(jìn)行Web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。前期使用單服務(wù)器運(yùn)行，但隨著資源的不斷增加，后期會(huì)將課程資源存入學(xué)校的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，采用業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)分布的管理模式，提高存儲(chǔ)效率。

2.課堂輔助教學(xué)

教師在課堂中充分運(yùn)用平臺(tái)上的教育教學(xué)資源，開展課前預(yù)習(xí)、課堂檢測(cè)、課后作業(yè)布置等，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提高教學(xué)效率。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的功能，生成個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，調(diào)整學(xué)習(xí)策略，彌補(bǔ)課堂學(xué)習(xí)過程中的知識(shí)盲點(diǎn)。

3.課后在線學(xué)習(xí)

課后，學(xué)生利用平臺(tái)資源，積極開展課外拓展學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。學(xué)生開展探究學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)交流、討論，積極組建學(xué)習(xí)小組，協(xié)作學(xué)習(xí)，在合作學(xué)習(xí)中逐漸提高其理論水準(zhǔn)和實(shí)踐能力。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是“互聯(lián)網(wǎng)+”內(nèi)涵與外延的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)有的教育模式、學(xué)習(xí)手段將會(huì)發(fā)生巨大變化。此次基于個(gè)性化學(xué)習(xí)的中職網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)開發(fā)實(shí)踐正是一次結(jié)合自身需求的探索與嘗試，基于教學(xué)實(shí)際出發(fā)，以學(xué)生為中心，解決教育教學(xué)發(fā)展中出現(xiàn)的問題，是相當(dāng)有價(jià)值的。充分發(fā)揮了科技發(fā)展帶來的便利的作用，教師可以減輕教學(xué)壓力，提高教學(xué)效率;學(xué)生可以體驗(yàn)到為其量身定制的個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，培養(yǎng)其良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，提升學(xué)生交流、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力，最終為教育的變革和發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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