劉曉天，顧大明，姚月琴，鄒衛(wèi)國

(鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 鹽城　224005)

基于“人、物、環(huán)境”三維模型的教學(xué)資源管理平臺設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉曉天，顧大明，姚月琴，鄒衛(wèi)國

(鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 鹽城224005)

立體化新型學(xué)習(xí)體系以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，數(shù)字化軟件為手段，網(wǎng)絡(luò)平臺為學(xué)習(xí)和管理環(huán)境，自主式、開放式、交互式學(xué)習(xí)為主體，面向復(fù)雜層次實(shí)施對象，覆蓋教學(xué)全過程、各環(huán)節(jié)?；邴}城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)狀態(tài)數(shù)據(jù)，剖析數(shù)字化資源開發(fā)與利用的影響因素，以“整合-共享-以人為本”為原則，構(gòu)建了基于“人-物-環(huán)境”的三維立體式空間模型，設(shè)計(jì)開發(fā)了契合狀態(tài)數(shù)據(jù)的教師資源管理平臺，并對平臺進(jìn)行了測試與應(yīng)用研究。得出結(jié)論：平臺設(shè)計(jì)合理、功能齊全，可針對性改善我校教師資源管理現(xiàn)狀，對構(gòu)建信息化教學(xué)體系、推動數(shù)字智慧校園建設(shè)，有重要的理論和實(shí)踐意義。

軟件；教師資源管理；人-物-環(huán)境；三維模型；高職

本文著錄格式：劉曉天，顧大明，姚月琴，等. 基于“人、物、環(huán)境”三維模型的教學(xué)資源管理平臺設(shè)計(jì)與應(yīng)用.軟件，2016，37（8）：57-61

0　引言

目前國內(nèi)信息化政策規(guī)劃與扶持明顯，各學(xué)校信息技術(shù)硬件條件極大改善，但還存在重硬件輕軟件、重建設(shè)輕共享的現(xiàn)象。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為：立體化教學(xué)資源是以教材為基礎(chǔ)，以優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源和教學(xué)服務(wù)，形成可方便、自主實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的教學(xué)環(huán)境[1-3]。這更適用于靜態(tài)、平面的數(shù)字化平臺建設(shè)。Dave C.與Bryan A. 的MOOC概念與思想的提出，使現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)進(jìn)入了新的時(shí)代，共享、碎片化成為主流。當(dāng)前高職信息化平臺與資源共享度較低、受益面窄；平臺建設(shè)與管理相對較完善，但共享性缺乏；教師檔案資料信息化統(tǒng)一管理度低，查詢、調(diào)用端口不一、難度大。因此，高職教育在當(dāng)前教育信息化建設(shè)熱潮下，迫切需要一個(gè)可高效管理教師優(yōu)質(zhì)數(shù)字化資源的平臺。

1　研究設(shè)計(jì)

基于三維立體化教學(xué)資源管理平臺及應(yīng)用研究以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，數(shù)字化教學(xué)軟件為手段，網(wǎng)絡(luò)平臺為學(xué)習(xí)和管理環(huán)境，自主式、開放式、交互式學(xué)習(xí)為主體，面向多層次實(shí)施對象，覆蓋教師教學(xué)全過程、各環(huán)節(jié)。

根據(jù)鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)管理狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)際需求，以本校及鹽城地區(qū)其他院校作為研究對象，通過調(diào)查和分析，對數(shù)字化教學(xué)資源的開發(fā)與利用進(jìn)行影響因素剖析，以“整合-共享-以人為本”為原則，構(gòu)建基于“人、物、環(huán)境”的立體化教學(xué)資源三維空間模型，整合我院現(xiàn)有資源平臺及數(shù)據(jù)，開發(fā)符合我院教學(xué)實(shí)際需求的教師資源管理平臺，選擇合適研究樣本進(jìn)行平臺測試和應(yīng)用實(shí)證研究，完善平臺應(yīng)用研究體系。

圖1　項(xiàng)目研究思路

圖2　三維教學(xué)資源管理模型

2　“人-物-環(huán)境”三維立體化教學(xué)資源模型

建構(gòu)“人（教師）、物（資源）、環(huán)境（平臺）”的立體化教學(xué)資源三維度空間模型，是教師資源管理平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)與支撐。

2.1支撐理論

項(xiàng)目研究主要涉及建構(gòu)理論、協(xié)同理論、軟件工程、項(xiàng)目管理等理論，以這些理論為依據(jù)，構(gòu)建模型，設(shè)計(jì)系統(tǒng)，開展實(shí)證研究。支撐理論貫穿研究全過程。

（1）建構(gòu)理論[4]：建構(gòu)主義是認(rèn)知心理學(xué)派的重要分支，提出“圖式”概念，即個(gè)體對世界的知覺理解和思考的方式。它的形成與變化是認(rèn)知發(fā)展的實(shí)質(zhì)，認(rèn)知發(fā)展受“同化、順化和平衡”三個(gè)過程影響。

（2）軟件工程理論[5]：軟件工程是應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)及管理科學(xué)等原理，開發(fā)軟件的工程。軟件工程借鑒傳統(tǒng)工程的原則、方法，以提高質(zhì)量、降低成本和改進(jìn)算法。

（3）協(xié)同理論[6]：協(xié)同論主要研究遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)在與外界有物質(zhì)或能量交換的情況下，如何通過自己內(nèi)部協(xié)同作用，自發(fā)地出現(xiàn)時(shí)間、空間和功能上的有序結(jié)構(gòu)。

（4）項(xiàng)目管理理論[7]：項(xiàng)目管理以軟件工程項(xiàng)目為對象，對軟件項(xiàng)目的工作范圍、可能風(fēng)險(xiǎn)、需要資源、要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)、經(jīng)歷的里程碑、成本、進(jìn)度等進(jìn)行規(guī)劃與管理，管理過程覆蓋整個(gè)開發(fā)周期。

2.2三維立體化教學(xué)資源模型構(gòu)建

基于支撐理論，我們從“人（教師）、物（資源）、環(huán)境（平臺）”三個(gè)空間維度建構(gòu)了立體化教學(xué)資源模型[8]，如圖2所示。

“人”，即教師，是三維空間模型的執(zhí)行主體。人力資源在教學(xué)資源建設(shè)中占主導(dǎo)作用，在以往的資源庫建設(shè)中，人的作用沒有得到充分的發(fā)揮，本研究以項(xiàng)目建設(shè)為載體加強(qiáng)人力資源共享的研究，突出人作用在網(wǎng)絡(luò)中的作用。

“物”主要是教學(xué)信息資源，依據(jù)《教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范》中的分類，根據(jù)我院狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)際要求與情況，進(jìn)一步將“物”進(jìn)行細(xì)化，規(guī)范化，包括教學(xué)包、素材庫、教學(xué)及課題專題等。

“環(huán)境”主要是教師資源管理平臺建設(shè)，是三維立體化模型的基礎(chǔ)。本研究基于ASP設(shè)計(jì)了以輕量級數(shù)據(jù)庫Access為持久載體的教師資源管理系統(tǒng)，后續(xù)研究將更關(guān)注基于平臺管理的共享技術(shù)等研究，以期實(shí)現(xiàn)資源共享的最大化，避免重復(fù)建設(shè)，管理混亂。在平臺設(shè)計(jì)過程中，對我校現(xiàn)有的相關(guān)數(shù)字資源進(jìn)行了研究、分析和整合，使管理更方便、更系統(tǒng)。

三者之間相互依存、相互作用?！叭恕保ń處煟┦褂谩碍h(huán)境”（平臺），“物 ”（資源）依托“環(huán)境”（平臺），“人”利用現(xiàn)代信息技術(shù)與工具制作“物”，“人”與“人”之間基于“環(huán)境”實(shí)現(xiàn)“物”的共享。

3　教師資源管理平臺設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)框架

3.1.1平臺體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建

為進(jìn)一步提高高職院校教師資源管理效率，提高資源共享程度，解放傳統(tǒng)教師勞動力，使教師將更多精力投放到教學(xué)實(shí)踐中，方便教師資源的管理、檢查和統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于三維立體化模型的教師資源管理平臺。平臺投入使用后，可實(shí)現(xiàn)自動、高效、準(zhǔn)確的教師資源數(shù)據(jù)的整合、統(tǒng)計(jì)和分析，為部門或?qū)W校領(lǐng)導(dǎo)了解教師資源建設(shè)情況，更準(zhǔn)確的進(jìn)行決策提供服務(wù)和支持。

平臺基于微軟ASP公共架構(gòu)服務(wù)框架，采用當(dāng)今主流的B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式多層架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息持久化采用輕量級Access數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)還提供向SQL Server數(shù)據(jù)庫升級的接口，可方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的遷移與升級。

系統(tǒng)的開發(fā)與項(xiàng)目管理工具均采用最新項(xiàng)目組件，涵蓋了系統(tǒng)的需求分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試、部署和維護(hù)等整個(gè)軟件生命周期。采用微軟的學(xué)校產(chǎn)品完成平臺開發(fā)與部署，使平臺在整體兼容性、低成本運(yùn)維、一致性管理體驗(yàn)、完善的服務(wù)支持等方面，具備突出整體優(yōu)勢。

圖3　系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

3.1.2用戶特性

平臺的使用者主要為：管理人員、二級學(xué)院管理員、督導(dǎo)、普通教師等，都具備一般的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)操作能力，大多數(shù)人經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)后，可以正確流暢使用平臺進(jìn)行資源管理。平臺在設(shè)計(jì)時(shí)，將充分考慮用戶特性與實(shí)際需求，盡力做到界面友好，操作快捷。

圖4　系統(tǒng)登錄模塊

3.1.3運(yùn)行環(huán)境

為了保證教師資源的數(shù)據(jù)安全，以及系統(tǒng)的運(yùn)行性能和效率，“教師資源管理平臺”須獨(dú)立安裝、運(yùn)行在一臺服務(wù)器上，服務(wù)器的軟硬件環(huán)境如下：

操作系統(tǒng)：Windows Server 2008

數(shù)據(jù)庫：Access（或SQL Server 2008）

應(yīng)用服務(wù)器：IIS 7.0

硬件配置：至強(qiáng)2.66 GHz，8 G內(nèi)存，500 GB硬盤（Raid1），100M以太網(wǎng)接入

客戶端支持所有主流瀏覽器，如IE8.0、360瀏覽器、谷歌瀏覽器等。因?yàn)椴糠諹I設(shè)計(jì)是基于最新的HTML和CSS標(biāo)準(zhǔn)，所以為使用戶有更好的體驗(yàn)，建議采用谷歌內(nèi)核瀏覽器，如360瀏覽器的極速模式、谷歌瀏覽器等。

3.2功能設(shè)計(jì)

3.2.1登錄模塊

用戶名采用與學(xué)院現(xiàn)有工號一致的格式，不提供注冊功能，由系統(tǒng)管理員在系統(tǒng)中統(tǒng)一導(dǎo)入，或從Excel文件直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中。功能界面如圖4所示。

3.2.2通知公告模塊

“通知公告”模塊具備現(xiàn)有通知基本功能，包括標(biāo)題、內(nèi)容、發(fā)布時(shí)間等字段，只有系統(tǒng)管理員才有發(fā)布權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對“通知公告”信息的列表、內(nèi)容查看、修改、增加、刪除等操作。功能如圖5所示。

3.2.3資料管理模塊

“資料管理”功能模塊由“任課管理”、“教學(xué)資料管理”、“教師管理”等子功能模塊組成。

（1）“任課管理”子模塊

“課程管理”模塊主要實(shí)現(xiàn)對“課程”信息的列表查看、任課信息的增、刪、改、查等操作。

大部分任課信息由教務(wù)處課務(wù)管理員從排課系統(tǒng)導(dǎo)出為Excel文檔后，提供給平臺管理員，管理員根據(jù)平臺要求對文件進(jìn)行格式化，通過平臺提供的任課信息導(dǎo)入功能導(dǎo)入系統(tǒng)，或直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的表中。新增課程由二級院系管理員在后臺逐個(gè)操作。普通教師和督導(dǎo)不具備增、刪、改權(quán)限，只可查看。

（2）“教學(xué)資料管理”子模塊

“資料管理”模塊主要實(shí)現(xiàn)對課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)訓(xùn)授課計(jì)劃、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、考核標(biāo)準(zhǔn)、課程總結(jié)等“教學(xué)文檔”信息的列表查看、上傳等操作。

其他教學(xué)資料，如實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、考核標(biāo)準(zhǔn)、課程總結(jié)等，采用jQuery無刷新上傳插件Uploadify，直接上傳。

“授課計(jì)劃管理”模塊是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)。因?yàn)槭谡n計(jì)劃的次數(shù)是與課時(shí)動態(tài)相關(guān)的，如課時(shí)為72，則授課計(jì)劃次數(shù)應(yīng)≤36；如課時(shí)為36，則授課計(jì)劃次數(shù)應(yīng)≤18，所以設(shè)計(jì)時(shí)，我們采用對課時(shí)進(jìn)行計(jì)算的方式獲得。實(shí)際應(yīng)用過程中，教師可能還需要根據(jù)授課需要，對授課計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，于是，我們引入了順序號的想法，教師可按需對授課計(jì)劃的次序進(jìn)行調(diào)整，增強(qiáng)了平臺的靈活性和友好性。

授課計(jì)劃與教案的一一對應(yīng)，既可體現(xiàn)教學(xué)的靈動性和規(guī)范性，又可為督導(dǎo)的教學(xué)檢查提供較好的借鑒。實(shí)現(xiàn)效果如圖8所示。

圖5　通知公告模塊

圖6　任課課程管理模塊

圖7　教學(xué)資料提交狀態(tài)

圖8　授課計(jì)劃與教案對應(yīng)

（3）“教師管理”子模塊

平臺對教師用戶的角色進(jìn)行了劃分，分為：管理員、學(xué)院督導(dǎo)、學(xué)院主任（二級學(xué)院管理員）、團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人（團(tuán)隊(duì)主任）、教師等。角色各有不同的操作權(quán)限，教師可更改個(gè)人信息、上傳教學(xué)資料、查看通知公告等；團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人繼承教師權(quán)限，可上傳專業(yè)人才培養(yǎng)方案；二級學(xué)院管理員繼承教師權(quán)限，可對本院系的任課情況進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行常規(guī)教學(xué)檢查等；學(xué)院督導(dǎo)繼承教師權(quán)限，可以查看教師資料完成情況，但不可更改；管理員可以發(fā)布通知公告，可對所有對象進(jìn)行操作，具有平臺最高權(quán)限。

3.2.4個(gè)人信息管理模塊

在此模塊中，教師可以對自己的個(gè)人信息、密碼等進(jìn)行修改，但也有一部分信息無修改權(quán)限，如工號、姓名、任課信息等，需二級院系管理員或系統(tǒng)管理員權(quán)限，才可修改。

4　測試與應(yīng)用

4.1實(shí)證樣本選取

教學(xué)資源管理平臺是與高職狀態(tài)數(shù)據(jù)契合的系統(tǒng)，專門解決高職教師教學(xué)資源管理難題。因此，我們在江蘇的蘇南、蘇中、蘇北各選取了兩所有代表性的學(xué)校進(jìn)行項(xiàng)目調(diào)研。參與調(diào)研人數(shù)709人，收回680份，有效問卷672份。通過對調(diào)研數(shù)據(jù)的整理、分析，具體了解教師資料管理實(shí)際需求，形成了調(diào)研報(bào)告，完成系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)。

實(shí)證研究階段，我們選取鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院新能源技術(shù)專業(yè)作為初期樣本，完成平臺初步測試；選取機(jī)電工程學(xué)院作為中期測試樣本；選取鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為后期測試樣本，完善平臺并形成最終研究成果。整個(gè)實(shí)證研究，采用“專業(yè)——系部——學(xué)?！钡娜龑舆f進(jìn)式分段研究方式，由粗到細(xì)，逐步完善系統(tǒng)，逐步推廣研究成果。

4.2平臺測試工具

為了檢測與提高平臺應(yīng)用系統(tǒng)性能，優(yōu)化用戶體驗(yàn)，提高用戶友好性與滿意度。我們采用了聽云APM系列測試組件進(jìn)行了持續(xù)的監(jiān)測，包括聽云的Server、Browser、Network、Sys等插件。測試項(xiàng)目包括：服務(wù)端代碼層快速定位性能分析；實(shí)時(shí)了解網(wǎng)站真實(shí)用戶體驗(yàn)，進(jìn)行瀏覽器端性能檢測；優(yōu)化網(wǎng)站結(jié)構(gòu)與體驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)性能的監(jiān)測；可視化狀態(tài)下了解平臺運(yùn)行情況，及時(shí)響應(yīng)與運(yùn)維突發(fā)事件與狀況等。

4.3結(jié)論

經(jīng)過長時(shí)間的系統(tǒng)測試，遞進(jìn)式的系統(tǒng)實(shí)施與推廣，平臺的性能與功能得到了不斷的提高與完善。

（1）準(zhǔn)確性和及時(shí)性

平臺的整體性能對用戶體驗(yàn)來說非常關(guān)鍵，處理和響應(yīng)的準(zhǔn)確性與及時(shí)性是系統(tǒng)的重要性能參數(shù)。設(shè)計(jì)與開發(fā)時(shí)，需充分考慮系統(tǒng)當(dāng)前和將來可能承受的壓力。經(jīng)測試，平臺整體性能優(yōu)越，可以無壓力的完成我校所有教師資源管理的信息請求；其采用的分布式、負(fù)載均衡等手段，可有效保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

（2）開放性和可擴(kuò)展性

平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)，需充分考慮功能的可擴(kuò)展性，如：后續(xù)功能模塊的加入、系統(tǒng)整體功能的更新與完善等。本平臺是一個(gè)開放系統(tǒng)，提供了相應(yīng)的API接口，方便后續(xù)功能的調(diào)整和擴(kuò)充、系統(tǒng)硬件增配等；可通過軟件的修補(bǔ)、替換完成系統(tǒng)的升級和更新。

（3）易用性和易維護(hù)性

系統(tǒng)是直接面對使用人員的，系統(tǒng)是否能夠提供良好的用戶接口、易用的人機(jī)交互界面，使操作人員能夠快速、靈活的使用，是系統(tǒng)推廣成敗的關(guān)鍵。本平臺操作界面簡單、友好，盡量使用教師熟悉的術(shù)語和界面；針對可能出現(xiàn)的使用問題，提供了詳實(shí)的在線幫助，縮短用戶系統(tǒng)熟悉的周期。

（4）標(biāo)準(zhǔn)性

本平臺的設(shè)計(jì)與開發(fā)，符合主流國際、國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供了對平臺進(jìn)行二次開發(fā)的說明文檔，方便對平臺功能進(jìn)行擴(kuò)展，有助于豐富平臺的應(yīng)用庫。設(shè)計(jì)過程符合項(xiàng)目管理規(guī)范，保證了代碼的易讀性、可操作性和可移植性。

（5）先進(jìn)性

平臺在充分考慮成本和技術(shù)能力的基礎(chǔ)上，盡量做到了生命周期內(nèi)的先進(jìn)性。后續(xù)將根據(jù)實(shí)際需要，通過系統(tǒng)的開放性和可擴(kuò)充性，不斷更新功能、完善系統(tǒng)，盡量采用主流、先進(jìn)、有良好擴(kuò)展性的產(chǎn)品與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了較高的性價(jià)比。

4　結(jié)語

基于鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)狀態(tài)數(shù)據(jù)，以“整合-共享-以人為本”為原則，構(gòu)建了基于“人（教師)-物（資源)-環(huán)境（平臺)”的三維立體式空間模型，設(shè)計(jì)開發(fā)了契合狀態(tài)數(shù)據(jù)的教師資源管理平臺，選取“專業(yè)——系部——學(xué)?！钡娜龑舆f進(jìn)式分段研究樣本，進(jìn)行了深入的平臺測試與應(yīng)用實(shí)證研究。得出結(jié)論：平臺設(shè)計(jì)合理，功能完善，對系統(tǒng)性完善高職教師資源管理，構(gòu)建信息化教學(xué)體系，推動數(shù)字智慧校園建設(shè)，具有重要的理論與實(shí)踐意義。

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Design and Application of The Teaching Resource Management Platform based on The Three-dimensional Model for Human, machinery and environment

LIU Xiao-tian, GU Da-ming, YAO Yue-qin, ZOU Wei-guo
(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Yancheng Institute of Industry Technology, Yancheng 224005, China)

The three-dimensional model of learning system based on modern information technology, digital software as a means, network platform for learning and management environment, autonomous, opening and interactive learning as the main body, face to complicated implementation object, cover the whole teaching process and each link. Based on the teaching state data of Yancheng Vocational Institute of Industry Technology, Analyze the affecting factors of the exploitation and utilization of digital resources, with "integration, sharing and people-oriented" as principle, built the space model on based on the three-dimensional model for "human, machinery and environment" . Design and explore the teacher resource management platform for combination of state data, then study the application and test for it. Conclusion: the design of platform is reasonable and well-functioned. It could be improving the resources management status of our school teachers; has important theoretical and practical guidance for constructing of information teaching system, promoting the wisdom of digital campus.

Software; Rsource management of teacher; Hman-machinery-environment; Tree-dimensional model; Aional education

TP314

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.08.013

江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2015年度課題(2015-R-41328)；鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目2014年度課題(17)。

劉曉天(1981-)，女，講師，碩士，主要從事職業(yè)教育、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等方面研究。