吳彥文，汪樂章，林 嫻，陳心怡

(華中師范大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

0 引言

傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)共同體組建方式非常依賴于個人交際圈，而隨著互聯(lián)網(wǎng)+教育的不斷深化，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬團(tuán)隊、虛擬學(xué)習(xí)共同體出現(xiàn)在公眾視野中。例如，依托“網(wǎng)易云課堂”、“網(wǎng)易公開課”、“MOOC”等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的論壇而組建的各種討論組，可以幫助各學(xué)習(xí)小組進(jìn)行目標(biāo)規(guī)劃、互動交流、經(jīng)驗共享等，初步實現(xiàn)了學(xué)習(xí)共同體營造良好學(xué)習(xí)氛圍的目標(biāo)。然而，這些網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺在面向高校競賽、為大學(xué)生提供學(xué)習(xí)共同體組建服務(wù)等方面，尚存在一些不足。湯躍明[3]認(rèn)為，在構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體時，非常需要成員間的專業(yè)知識互補(bǔ)性，來強(qiáng)化團(tuán)隊成員間彼此的合作。因此，為大學(xué)生跨院系交流提供渠道是構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體的關(guān)鍵要素之一。

針對大學(xué)生群體的社交習(xí)慣，基于微信小程序，開發(fā)出面向高校學(xué)術(shù)競賽的學(xué)習(xí)共同體平臺，以滿足大學(xué)生創(chuàng)新教育等方面需求。

1 學(xué)習(xí)共同體平臺的設(shè)計與構(gòu)建

1.1 總體設(shè)計

微信小程序是微信于2017年推出的一款內(nèi)嵌型MiniAPP，不同于一般的手機(jī)APP，無需下載，打開即用，用完即走，通過鏈接掃碼等渠道即可打開，非常適合大學(xué)生群體的學(xué)習(xí)生活節(jié)奏。

微信小程序為開發(fā)者提供了較為完善的開發(fā)平臺，使開發(fā)者可以快速開發(fā)出小程序。本平臺在微信官方自定義的小程序開發(fā)框架內(nèi)進(jìn)行開發(fā)。為了加快小程序的響應(yīng)速度，視圖層和表現(xiàn)層使用小程序的WXML標(biāo)簽語言和WXSS樣式語言，替換了傳統(tǒng)APP開發(fā)所使用的HTML5和CSS。

考慮到小程序的普及性與便捷性，采用微信小程序作為開發(fā)平臺，幫助大學(xué)生群體快速組建高質(zhì)量的學(xué)習(xí)共同體，并在學(xué)生群體與導(dǎo)師群體間建立溝通橋梁，通過個性化推薦系統(tǒng)，為用戶提供最適合自己的組隊人選，為學(xué)生隊伍推薦優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)師資源，在雙向推薦下，最大化組隊效率，幫助大學(xué)生群體更好更快地進(jìn)行共同體建設(shè)。系統(tǒng)總體構(gòu)架如圖1所示。

整個平臺系統(tǒng)分為交互層、應(yīng)用層、接口層和基礎(chǔ)設(shè)施層。①基礎(chǔ)設(shè)施層利用分布式文件系統(tǒng)，把不同服務(wù)器上的共享文件夾組織在一起。②接口層通過開發(fā)環(huán)境，自定義API以及Web Server模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。③應(yīng)用層由用戶、學(xué)習(xí)、個性化推薦三大模塊構(gòu)成，個性化推薦模塊挖掘用戶在各模塊的個性化行為以及留存的個人信息，進(jìn)行相應(yīng)的個性化推薦服務(wù)，幫助用戶進(jìn)行學(xué)習(xí)共同體的組建。同時學(xué)習(xí)模塊作為后續(xù)服務(wù)模塊，整合了大量師資資源，可以為用戶群體提供定向的教學(xué)輔導(dǎo)服務(wù)。

1.2 詳細(xì)設(shè)計

1.2.1 軟件功能結(jié)構(gòu)

學(xué)習(xí)共同體平臺從功能上可以劃分為五個模塊，各資源版塊在平臺的統(tǒng)一管理調(diào)配下增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性，提高了資源利用效率，使學(xué)生用戶和導(dǎo)師用戶群體可以在任何時間、任何地點(diǎn)，通過微信軟件快速進(jìn)入該平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)交流。論壇區(qū)將用戶發(fā)帖與附件資源存儲到云端，而直播區(qū)則通過調(diào)用移動視頻直播云服務(wù)平臺應(yīng)用程序的編程接口來為用戶群體提供交互服務(wù)。為更好地體現(xiàn)平臺的組建服務(wù)功能，該系統(tǒng)包含了個性化推薦模塊，可以對用戶的個性化行為進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而為用戶匹配做出推薦。圖2為軟件功能結(jié)構(gòu)圖。

圖1 創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺總體框架

圖2 軟件功能結(jié)構(gòu)圖

1.2.2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

本平臺使用JavaScript框架，在Node.js和Express環(huán)境下完成服務(wù)端系統(tǒng)開發(fā)。通過騰訊公司提供的云服務(wù)支持，完成了包括Server的配置、數(shù)據(jù)庫的搭建，云存儲的設(shè)置在內(nèi)的多項操作。數(shù)據(jù)庫設(shè)計上，使用ORM(Object Relational Mapping)框架，同時采用騰訊云提供的MySQL5.7型數(shù)據(jù)庫，并用Sharding技術(shù)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行擴(kuò)展。整體關(guān)系數(shù)據(jù)庫架構(gòu)如圖3所示。

圖3 學(xué)習(xí)共同體平臺數(shù)據(jù)庫局部E-R圖

1.2.3 API接口應(yīng)用

微信服務(wù)端豐富的原生API提供了網(wǎng)絡(luò)、媒體、文件、設(shè)備等功能，可以獲取用戶信息，支持本地存儲、支付功能等。API接口以wx.on開頭，監(jiān)聽某個事件發(fā)生，接受一個Callback函數(shù)作為參數(shù)，當(dāng)該事件觸發(fā)時，會調(diào)用Callback函數(shù)。如未做特殊約定，其它API接口都接受一個Object作為參數(shù)——Object可以指定Success、Fail、Complete來執(zhí)行接口調(diào)用的結(jié)果[2]。

除了微信提供的原生API，針對平臺的功能需求，設(shè)計開發(fā)出了多個基于Rest(Representational State Transfer)的自定義API。通過HTTP協(xié)議使服務(wù)端和客戶端進(jìn)行交互，在微信小程序的服務(wù)端提供大量API接口供客戶端調(diào)用。

2 平臺運(yùn)行機(jī)制

學(xué)習(xí)共同體平臺根據(jù)交互需要，圍繞多元化發(fā)展與差異化學(xué)習(xí)模式，從組隊機(jī)制，師生互動機(jī)制以及學(xué)習(xí)合作機(jī)制三大角度，提供了個性化隊友推薦、競賽引導(dǎo)、團(tuán)隊項目管理、任務(wù)進(jìn)程管理等功能，如圖4所示。

2.1 組隊機(jī)制：面向競賽的智能組隊系統(tǒng)

高校團(tuán)體學(xué)術(shù)競賽作為提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段，促進(jìn)了個人多元化發(fā)展，拓展了學(xué)生各個學(xué)科領(lǐng)域的知識，激發(fā)了學(xué)生對專業(yè)知識的興趣，同時提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。在團(tuán)隊的差異化發(fā)展方面，團(tuán)體賽提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，加強(qiáng)了學(xué)生的協(xié)同合作能力，學(xué)習(xí)者之間的相互反饋可以起到相互激勵的作用。為了充分利用各類團(tuán)體學(xué)術(shù)競賽資源，各高校都非常重視團(tuán)體賽基礎(chǔ)建設(shè)工作，優(yōu)質(zhì)的團(tuán)隊配置是團(tuán)體賽的基礎(chǔ)，如何合理利用離散信息組建高質(zhì)量強(qiáng)隊一直是團(tuán)體賽建設(shè)工作的重中之重。通過創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺的組隊機(jī)制，學(xué)生之間可以克服自身交際圈的限制，跨專業(yè)、跨院系找到與自己專業(yè)技能互補(bǔ)、時間安排相近、性格相投的隊友。在隊伍組建完成后，可以聯(lián)系心儀的指導(dǎo)老師，為團(tuán)隊提供學(xué)習(xí)方向，給出目標(biāo)規(guī)劃。

為實現(xiàn)以上功能，創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺的用戶端分為“學(xué)生端”與“導(dǎo)師端”，在學(xué)生端頁面，平臺首先檢索分析用戶的基本信息以及目標(biāo)競賽信息，通過聚類算法得到相似的學(xué)生用戶群體，同時根據(jù)競賽需求，跨院系找到優(yōu)勢互補(bǔ)的學(xué)生用戶群體，結(jié)合后為用戶提供隊友推薦服務(wù)。在學(xué)生用戶成功組建團(tuán)隊后，可以以團(tuán)隊為單位聯(lián)系導(dǎo)師端用戶尋求指導(dǎo)與幫助。教師用戶通過導(dǎo)師端進(jìn)入平臺后，可以瀏覽與自己研究方向相近的團(tuán)隊，為其提供一定指導(dǎo)，或者作為指導(dǎo)老師加入該團(tuán)隊。平臺也會為各團(tuán)隊定期推薦相關(guān)團(tuán)隊學(xué)術(shù)競賽，幫助團(tuán)隊保持活躍狀態(tài)。

2.2 師生互動機(jī)制：師生學(xué)習(xí)共同體與任務(wù)驅(qū)動式學(xué)習(xí)

師生共同體的三重境界：其一為認(rèn)知拓展，其二為情感互通，其三為共生、創(chuàng)生[3]。構(gòu)建學(xué)生與老師群體間的聯(lián)系，可以充分結(jié)合老師的知識經(jīng)驗與學(xué)生的想象力，教育家懷特海[4]曾指出，“由積極的想象所產(chǎn)生的激動氣氛轉(zhuǎn)化了知識。在這種氣氛中，一件事實就不再是一件事實，而被賦予了不可言狀的潛力?！痹谌蝿?wù)驅(qū)動式學(xué)習(xí)中，教師通過把教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成一個或多個任務(wù)讓學(xué)生掌握知識，通過任務(wù)激發(fā)學(xué)生的成就動機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。[5]通過任務(wù)驅(qū)動式學(xué)習(xí)建立的師生學(xué)習(xí)共同體，有助于幫助學(xué)生增強(qiáng)責(zé)任意識，提高協(xié)同合作能力，幫助老師擴(kuò)寬思維。

為實現(xiàn)以上功能，創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺的團(tuán)隊指導(dǎo)老師用戶可以在導(dǎo)師端頁面發(fā)布任務(wù)，學(xué)生用戶可以根據(jù)導(dǎo)師指定的任務(wù)與上傳的輔助材料進(jìn)行自我規(guī)劃，合理安排時間完成相應(yīng)任務(wù)。任務(wù)進(jìn)行過程中，團(tuán)隊可以通過“師生直播間”進(jìn)行在線互動，指導(dǎo)老師可以根據(jù)任務(wù)完成情況對團(tuán)隊成員進(jìn)行點(diǎn)評與引導(dǎo)，給出下一階段的任務(wù)目標(biāo)。

圖4 創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺運(yùn)行機(jī)制圖

2.3 學(xué)習(xí)協(xié)作機(jī)制：團(tuán)隊協(xié)作工具與成員規(guī)劃

在各類團(tuán)體競賽中，一直存在著信息傳遞上的多種問題，如團(tuán)隊成員間任務(wù)完成信息與進(jìn)度不夠透明、任務(wù)疏漏難以及時發(fā)現(xiàn)、文件交互存在障礙等。平臺需要通過合理的學(xué)習(xí)協(xié)作機(jī)制確保團(tuán)隊的工作處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。團(tuán)隊可以根據(jù)每一位成員的進(jìn)度規(guī)劃對任務(wù)及時進(jìn)行調(diào)整。

為實現(xiàn)以上功能，創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺為用戶提供了團(tuán)隊協(xié)作工具版塊，團(tuán)隊成員可以借助該版塊實現(xiàn)文件交互、團(tuán)隊進(jìn)度瀏覽等多項協(xié)作任務(wù)。同時學(xué)生用戶可以對個人成果與目標(biāo)規(guī)劃進(jìn)行展示，團(tuán)隊指導(dǎo)老師可以對各成員的貢獻(xiàn)度進(jìn)行打分與評估，生成相應(yīng)的團(tuán)隊排名與個人排名。通過虛擬激勵的方式，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。

3 平臺應(yīng)用與發(fā)展

創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺作為面向高校學(xué)術(shù)競賽的輔助平臺，已經(jīng)在華中師范大學(xué)試用。測試版本系統(tǒng)包含了數(shù)學(xué)建模類學(xué)習(xí)共同體、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類學(xué)習(xí)共同體、電子設(shè)計類學(xué)習(xí)共同體三個組隊版塊。根據(jù)師生用戶的反饋，對平臺的各項功能指標(biāo)進(jìn)行評價與改進(jìn)。鑒于篇幅原因，僅以數(shù)模競賽類學(xué)習(xí)共同體為例進(jìn)行說明。

3.1 基于數(shù)學(xué)建模類競賽的應(yīng)用情況

全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽始于1992年，目前已經(jīng)成為全國高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學(xué)術(shù)競賽，2017年的參賽大學(xué)生數(shù)量已經(jīng)達(dá)到11萬。標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)建模競賽團(tuán)隊由三名選手構(gòu)成，分工明確，專業(yè)覆蓋面廣。針對該項賽事，華中師范大學(xué)每年暑期都會開展專項培訓(xùn)，為有參賽意愿的在校生提供各類賽事指導(dǎo)與幫助。為協(xié)助學(xué)校開展相關(guān)賽前培訓(xùn)工作，開發(fā)團(tuán)隊將平臺運(yùn)用于數(shù)學(xué)建模類學(xué)習(xí)共同體的組建，對平臺進(jìn)行測評。

創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺基于數(shù)學(xué)建模競賽隊員匹配的應(yīng)用流程如圖5所示。通過智能匹配模塊，用戶可以快速組建出適合自己的高潛力隊伍。之后可以通過平臺提供的各項教學(xué)輔導(dǎo)功能，不斷完善自己的隊伍，提高隊伍的整體水平，向目標(biāo)競賽發(fā)起有力沖擊。

圖5 創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺隊員匹配應(yīng)用流程

3.2 基于數(shù)學(xué)建模類競賽的應(yīng)用效果

根據(jù)華師數(shù)學(xué)建模協(xié)會提供的數(shù)據(jù)來看，平臺在暑期培訓(xùn)期間為數(shù)學(xué)建模類學(xué)習(xí)共同體的構(gòu)建提供了相當(dāng)有效的幫助。由表1可知，平臺于2018年8月推出后，在團(tuán)隊組建上，2018年的隊伍組建率與多元化隊伍比例較2017年分別提高了近12%和20%，充分說明平臺調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為不同院系的學(xué)生群體提供了溝通交流的有效渠道與多元化發(fā)展的學(xué)習(xí)機(jī)會。而培訓(xùn)完成率也提高了近10%，表現(xiàn)出了團(tuán)隊的高質(zhì)量與平臺在創(chuàng)新思維培養(yǎng)上的顯著作用。

表1 2015～2018年華師數(shù)學(xué)建模暑期培訓(xùn)參與情況

注：①隊伍組建率=參與隊伍×3/參與人數(shù);②多元化隊伍：包含兩名以上不同院系成員的隊伍。

為了檢驗平臺為學(xué)生用戶帶來的綜合能力提升水平，本研究對兩個月內(nèi)的74名用戶進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)研，圍繞用戶的創(chuàng)新能力提升情況與多元化發(fā)展情況展開，得到用戶評估反饋結(jié)果如圖6所示，表明平臺試運(yùn)營情況已經(jīng)達(dá)到了大學(xué)生創(chuàng)新教育的預(yù)期成果。

圖6 用戶反饋結(jié)果圖

4 結(jié)語

創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體平臺通過信息技術(shù)幫助大學(xué)生群體更好更快地組建高質(zhì)量的創(chuàng)新教育學(xué)習(xí)共同體。目前平臺已經(jīng)完成了各項基本功能的開發(fā)，后續(xù)將側(cè)重于為學(xué)習(xí)共同體提供針對個體的個性化服務(wù)，在確保共同體多元化發(fā)展的基礎(chǔ)上，為團(tuán)隊成員制定更加優(yōu)質(zhì)高效且具有差異性的個體發(fā)展規(guī)劃，進(jìn)一步提高共同體的學(xué)習(xí)效率；同時在功能上，平臺也將圍繞同步性與協(xié)同性，對協(xié)同工具進(jìn)行優(yōu)化與改良，使其在方便導(dǎo)師指導(dǎo)、促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與合作意識等方面更智能化和人性化。