王宏偉

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面向移動互聯(lián)網(wǎng)的高校教學交互反饋系統(tǒng)設(shè)計

王宏偉

（中國民航大學計算機科學與技術(shù)學院）

在目前的高校教學過程中，以課堂問答和師生互動為主的即時反饋，對于教師課堂教學起到關(guān)鍵作用。面向當前移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，設(shè)計跨平臺的教學交互反饋系統(tǒng)，獲取課堂反饋信息以及時發(fā)現(xiàn)教學中的問題、了解學生學習效果，并為教學研究提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

移動終端；即時反饋系統(tǒng)；跨平臺

0 引言

師生互動是課堂教學的重要組成部分，然而在現(xiàn)實的高校教學過程中，由于班級規(guī)模、課堂時間和教師精力等因素的限制，并未實現(xiàn)師生之間的充分交流與即時互動?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中指出：“強化信息技術(shù)的應(yīng)用，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果。”如何借助現(xiàn)代通訊技術(shù)和教育技術(shù)工具實現(xiàn)教學過程的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，成為教學研究的重要內(nèi)容[1]，而如何實現(xiàn)高校課堂師生之間高效、便捷的交互、反饋，成為教學改革研究的應(yīng)有之義。

當前移動互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，隨著智能手機在高校的普及以及3G/4G/無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，師生員工使用移動終端隨時隨地獲取信息，由此可探索將移動終端作為教學交互反饋的傳輸途徑。

傳統(tǒng)的“課堂即時反饋系統(tǒng)”使用短距離無線通信設(shè)備，成本較高[2]，也有提出使用智能手機替代課堂即時反饋系統(tǒng)中學生終端設(shè)備的反饋系統(tǒng)模型，但多是局限于iOS或者Android某一種平臺，未能覆蓋現(xiàn)有移動終端各平臺[3-4]。

面向智能手機、平板電腦等不同平臺的移動終端，本文提出一種跨平臺的教學交互反饋系統(tǒng)設(shè)計，并在教學實踐中進行應(yīng)用探索，促進教學過程中師生之間的溝通、交流與互動，為教師提供真實有效的反饋信息，提高學生的學習質(zhì)量，強化課堂教學成果。

1 總體架構(gòu)分析與設(shè)計

高校的課堂教學不同于其他教學模式，其特點是體系龐大、班級眾多、課堂人數(shù)規(guī)模不等，教師需要隨時了解課程學生的知識接納程度，方便教師對教學進度的把握，同時需要針對課程和學生分別快速的統(tǒng)計出勤情況和交互反饋信息。

教學交互反饋系統(tǒng)應(yīng)能夠記錄學生出勤情況、課堂問題提問與反饋、即時通信和數(shù)據(jù)統(tǒng)計：準確劃分課程、班次、上課時間，從而對不同的課時和班次進行考勤并記錄，該數(shù)據(jù)可根據(jù)課程或班次來查詢，方便期末統(tǒng)計；教師能夠提前錄入題目，上課時將題目推送給學生，學生作答后將結(jié)果反饋給教師，使教師及時了解學生針對所教授知識點的掌握情況；通過即時通信的方式，學生可隨時進行提問，教師進行解答或回復學生，通過這種方式解決學生人數(shù)眾多難以當堂提問的問題；學生還可對課程進行點贊，根據(jù)學生點贊時間點及數(shù)量，教師可進行課程調(diào)整及質(zhì)量研究；教師也可對每個學生增加附加記錄，統(tǒng)計課堂表現(xiàn)優(yōu)異的學生進行表彰。

由此從應(yīng)用角度，面向移動終端的教學交互反饋系統(tǒng)可劃分為教師端、學生端和服務(wù)器，各部分之間的交互關(guān)系如圖1所示。

圖1 教師端、學生端與服務(wù)器交互關(guān)系

為了構(gòu)建能夠通過Web和不同平臺的移動設(shè)備訪問的教學交互反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的分布式設(shè)計，服務(wù)器端采用REST Web Services技術(shù)。

REST是表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移(Representational StateTransfer)的簡稱，2000 年由Roy Fielding在其博士論文中首次提出，現(xiàn)在作為分布式系統(tǒng)設(shè)計的一種新型架構(gòu)風格。在REST中，整個Web被看作一組資源的集合，資源由URI標識，對資源進行的操作由客戶端指定的URI和HTTP協(xié)議動詞的組合來實施，同時將資源和資源的表示分開，為構(gòu)建可擴展、簡單性、可移植和松耦合的 Web 程序提供了一個架構(gòu)上的準則，REST 這種基于資源的設(shè)計改變了傳統(tǒng)的基于服務(wù)的設(shè)計思想[5,6]。

教學交互反饋系統(tǒng)設(shè)計為應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層三層架構(gòu)，以教務(wù)信息、教學管理和課堂反饋數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)層，為REST網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐；客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)請求訪問REST服務(wù)層，進行具體的應(yīng)用操作。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)關(guān)鍵功能設(shè)計

2.1 教師端分析與設(shè)計

根據(jù)教學交互反饋中教師的需求，功能可分為五個模塊：

（1）學生管理

教師端可以對學生信息進行管理，比如某位同學登錄設(shè)備進行了更換，教師端可以解除其賬戶和設(shè)備的綁定。

（2）簽到管理

教師上課時可以自由選擇本節(jié)課是否進行簽到，簽到時只需點擊發(fā)布簽到即可。在學生簽到之后教師端應(yīng)當能夠查看學生的簽到信息以便及時掌握出勤情況。

（3）接收反饋

當反饋數(shù)量達到一定限制時，教師端界面應(yīng)當進行提醒，以便教師采取相應(yīng)措施。

（4）修改課堂WiFi

教師能夠在第一堂課時獲取當前教室的WiFi，學生端進行簽到時使用本終端所連接的WiFi與教室WiFi進行對比，相同時才能進行簽到。若上課地點有所變動，教師端應(yīng)能夠及時修改課堂WiFi信息。

（5）發(fā)布題目并查看答題情況

教師能夠在課堂上進行隨機提問，發(fā)布題目并能夠查看學生的答題情況，以便進行后續(xù)的教學。

2.2 學生端分析與設(shè)計

根據(jù)教學交互反饋中學生的需求，功能可分為四個模塊：

（1）用戶登錄

學生通過學號和初始密碼登錄系統(tǒng)，為了避免學生之間互相代替簽到，每個學生信息將會與一臺設(shè)備綁定。

（2）考勤簽到

教師發(fā)布開始簽到后，學生端收到推送即可以簽到，簽到時為了防止學生不在教室卻進行簽到的情況，需連接教師端指定wifi進行簽到。

（3）即時反饋

學生在第一次登錄時即獲取到課程表存在本地數(shù)據(jù)庫，每到上課時間即對學生設(shè)備的使用狀況進行記錄，若學生在使用其他課程無關(guān)的應(yīng)用，學生端后臺即向教師端發(fā)送信息。

（4）答題

教師發(fā)布問題后，學生可以在移動端進行接收、答題，題目類型分為選擇題和簡答題，答題完成后進行提交。服務(wù)器端需對學生提交答案的選擇題部分進行正誤判斷，并給學生反饋，同時將學生提交的答案匯總發(fā)送到教師端。

2.3 服務(wù)器端分析與設(shè)計

服務(wù)器端的功能主要是響應(yīng)移動端的請求信息，并對數(shù)據(jù)庫進行操作，具體包括：

（1）接收學生端的登錄信息

服務(wù)器端首先需要接收學生端發(fā)送的設(shè)備ID、用戶名及密碼信息，進行判斷：若是初次登錄且用戶名密碼正確，則將設(shè)備信息加入到數(shù)據(jù)庫中，并與用戶信息進行綁定；否則，需要判斷當前設(shè)備ID 與數(shù)據(jù)庫中綁定的ID是否相同，根據(jù)判斷結(jié)果進行后續(xù)處理。

（2）接收教師發(fā)布的簽到信息及學生的簽到信息

服務(wù)器端需要接收教師端發(fā)布的簽到信息，獲取課程、教師等信息并發(fā)送給學生端。同時需要接收學生端發(fā)送來的簽到信息，其簽到信息包括學號及所連WiFi的ID，服務(wù)器需要將其WiFi的ID與數(shù)據(jù)庫中該課程的ID信息進行比對，相同則接受學生的簽到，否則不接受，并將反饋信息發(fā)送給學生端。

（3）接收學生端發(fā)送的即時反饋信息

服務(wù)器端需要接收學生端發(fā)送的即時反饋信息，及時更新數(shù)據(jù)庫，并且需要對反饋信息進行判斷，若達到一定閾值，則將信息反饋給教師端。

（4）接收教師端發(fā)布的題目及學生端的答案

教師端需要將要發(fā)布的題目發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)器將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中并將題目發(fā)送給學生端；服務(wù)器端還需要接收學生端發(fā)送的答題信息，同時對所有學生的答題信息進行匯總，以便教師端及時查看并掌握答題情況。

3 原型實現(xiàn)及效果評估

基于上述設(shè)計，開發(fā)了教學交互反饋原型系統(tǒng)，實現(xiàn)了上述核心功能。圖3是教師選擇、編輯題目頁面，未推送的題目顯示為紅色。

圖3 題目列表和編輯題目頁面

圖4 教師查看題目回答結(jié)果和學生回答題目頁面

教師可點擊還未發(fā)送給學生的題目，點擊推送題目按鈕，將題目發(fā)送給學生，學生在課程頁面可以查看到題目，學生選擇答案后點擊提交按鈕，提交后顯示正確答案，正確答案顯示綠色，學生選擇的錯誤答案顯示為紅色。教師選擇一道題目，點擊查看詳情，已經(jīng)發(fā)送給學生的題目，以柱形圖的形式顯示出學生答題情況。

4 結(jié)束語

本文從高校教學互動反饋的應(yīng)用需求出發(fā)，為了適應(yīng)不同平臺的移動終端，提出并設(shè)計了基于REST服務(wù)的跨平臺的高校教學互動反饋系統(tǒng)架構(gòu)并實現(xiàn)了原型系統(tǒng)。經(jīng)測試，原型系統(tǒng)可滿足高校課堂教學中的交互需求，對學生課堂行為的數(shù)據(jù)進行實時記錄，方便以后的教學分析和數(shù)據(jù)挖掘。

[1] 乜大偉. 淺談計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學應(yīng)用中的作用和發(fā)展趨勢[J]. 軟件, 2014, 35 (2): 146-152.

[2] 劉兆龍, 胡海云, 閔婕. 課堂交互反饋系統(tǒng)CRS及其教學應(yīng)用[J]. 實驗技術(shù)與管理, 2013, (2): 150-153.

[3] 宋楠. 基于Android智能機課堂反饋系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 華東師范大學, 2013.

[4] 朱致遠. IOS平臺上課堂實時反饋系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 軟件, 2015, 36(02): 102-106.

[5] 賀海梁, 袁玉宇. 基于REST的面向資源Web應(yīng)用架構(gòu)參考模型[J]. 軟件, 2012, 33(11): 59-63.

[6] 黃沛. 基于RESTful架構(gòu)的科技信息共享接口系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 軟件, 2018, 39(7): 170-172.

Design of College Teaching Interaction Feedback System for Mobile Internet

WANG Hong-wei

(College of Computer Science and Technology, Civil Aviation University of China)

Instant feedback based on teacher-student interaction plays a key role in the current college teaching process. In the mobile Internet environment, it is import to design a cross-platform teaching interaction feedback system, obtain classroom feedback information, discover problems in teaching and provide effective data support for teaching research.

Mobile terminal; Instant feedback system; Cross platform

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.11.052

中國民航大學教育教學改革研究課題(CAUC-ETRN-2015-21)

王宏偉(1982-)，男，講師，主要研究方向：機器學習與移動計算。

王宏偉. 面向移動互聯(lián)網(wǎng)的高校教學交互反饋系統(tǒng)設(shè)計[J]. 軟件，2018，39（11）：246-249