黃友鵬 郭曉旭

自《教育信息化2.0行動計劃》正式發(fā)布以來，互聯(lián)網(wǎng)和教育就已經(jīng)成為不可分割的整體。從中不難看出，“智慧校園”成了貫穿始終的重點(diǎn)任務(wù)之一[1]。目前很多高職院校信息化建設(shè)推行非常成功，但是仍然存在一些問題，如信息化平臺被多所高校共享，導(dǎo)致授課時間集中時網(wǎng)絡(luò)擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重;信息化教學(xué)過多依賴手機(jī)、平板電腦等終端設(shè)備，使得學(xué)生在課上時間無法確定教學(xué)主題，教師也很難判斷學(xué)生上課的狀態(tài);現(xiàn)有的智慧校園偏重使用新技術(shù)提升“外在形象”，往往忽略了這些技術(shù)在課堂教學(xué)、學(xué)生管理方面的作用等[2]。

構(gòu)建思路

移動教學(xué)管理平臺（以下簡稱“平臺”）旨在解決現(xiàn)有信息化平臺的問題，減少高職院校對于智慧校園的投入成本，依托校園局域網(wǎng)服務(wù)器搭建數(shù)據(jù)處理后臺，使用用戶（教師、學(xué)生）終端設(shè)備（手機(jī)、平板電腦等）實(shí)現(xiàn)移動客戶端使用。

1.數(shù)據(jù)處理后臺設(shè)計

數(shù)據(jù)處理后臺主要用戶為系統(tǒng)管理員，可以宏觀掌握院校課程進(jìn)展情況，并自動獲取分析數(shù)據(jù)向移動客戶端對應(yīng)用戶提供數(shù)據(jù)視圖以及通知。以下從三個方面對后臺具體設(shè)計進(jìn)行說明。

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計。數(shù)據(jù)處理后臺采用B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，該架構(gòu)兼容性強(qiáng)，能夠很容易搭建環(huán)境以及后臺遷移。

數(shù)據(jù)處理后臺的設(shè)計選擇了MVC設(shè)計模式，由應(yīng)用層、邏輯層、數(shù)據(jù)層三部分組成。數(shù)據(jù)層直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，即對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行增刪改查，數(shù)據(jù)交互主要指通過WebService進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和共享。邏輯層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理后臺的業(yè)務(wù)邏輯，包含基本業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)分析兩部分?；緲I(yè)務(wù)包含學(xué)生信息、課程信息、教師信息、課程進(jìn)行實(shí)際發(fā)生信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理維護(hù);數(shù)據(jù)分析包括對課上情況、學(xué)業(yè)進(jìn)度、質(zhì)量檢測、學(xué)業(yè)警示等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到分析結(jié)果，便于直觀對教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行把控。應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)將平臺功能直觀展示給用戶，包含數(shù)據(jù)展示、信息推送、用戶操作、技術(shù)支持等要素。通過邏輯層分析得出的數(shù)據(jù)，直觀展示給用戶。

三層結(jié)構(gòu)設(shè)計，體現(xiàn)了“高內(nèi)聚、低耦合”的理念，提高了數(shù)據(jù)處理后臺的維護(hù)性、擴(kuò)展性。

（2）功能設(shè)計。為了提高智慧校園在課堂教學(xué)、學(xué)生管理方面的比重，本研究設(shè)計了數(shù)據(jù)處理后臺的功能結(jié)構(gòu)，如圖1所示。數(shù)據(jù)處理后臺可以通過學(xué)生、教師課程的基本情況及授課各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)分析后的情況，自動提醒教師、學(xué)生針對當(dāng)前自身情況合理調(diào)整教學(xué)方式、端正學(xué)習(xí)態(tài)度。學(xué)業(yè)警示提醒功能不只是對學(xué)生的鞭策，更是提醒對應(yīng)教師有針對性地重點(diǎn)關(guān)注落后學(xué)生。

（3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。數(shù)據(jù)處理后臺的網(wǎng)絡(luò)部分針對數(shù)據(jù)上傳下載的交互方式以及提高后臺、移動客戶端數(shù)據(jù)交互速度的方式兩方面進(jìn)行設(shè)計。數(shù)據(jù)后臺可以與各高職院校智慧校園無縫對接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，滿足智慧校園建設(shè)中所需的數(shù)據(jù)源。在教育信息化2.0的大背景下，大數(shù)據(jù)是所有平臺的基本要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析后臺，需要從各個渠道獲取師、生、課等數(shù)據(jù)，也需要向?qū)?yīng)渠道反饋?zhàn)钚碌臄?shù)據(jù)，主要通過WebService方式實(shí)現(xiàn)。在校園局域網(wǎng)下搭建數(shù)據(jù)后臺，數(shù)據(jù)的規(guī)模減小了很多，可以有效地提升數(shù)據(jù)交互的速度。同時為了更好地實(shí)現(xiàn)速度的提升，在各高職院校信息中心、網(wǎng)管中心的配合下，還可以采用負(fù)載均衡算法設(shè)計網(wǎng)絡(luò)，以提升速度。

2.移動客戶端設(shè)計

移動客戶端主要用戶為教師和學(xué)生，用戶賬號由后臺獲取教師、學(xué)生數(shù)據(jù)自行分配并由管理員審核確認(rèn)?？蛻舳耸褂肏ybrid App（混合應(yīng)用）設(shè)計開發(fā)，將Web頁面封裝在原生應(yīng)用之中，解決了用戶終端操作系統(tǒng)多樣性造成的開發(fā)時長及成本問題，也提高了兼容性和可維護(hù)性。

（1）功能設(shè)計?？蛻舳斯δ芨鶕?jù)用戶不同有教師、學(xué)生兩套界面。教師客戶端主要實(shí)現(xiàn)登錄、管理學(xué)生、管理課堂、查看報表、留言板、接收通知等功能。學(xué)生客戶端主要實(shí)現(xiàn)登錄、查看課程、查看報表、留言板、接收通知等功能。教師可以管理自己所屬課程以及學(xué)生，并通過校園資源庫下載或上傳課程資源，每堂課布置簽到、作業(yè)以及頭腦風(fēng)暴。學(xué)生可以查看自己的課程，根據(jù)課程獲取教師布置的任務(wù)并完成。教師和學(xué)生都可以查看屬于自己的、通過數(shù)據(jù)分析后臺得到的數(shù)據(jù)報表，以此完善自己的狀態(tài)。課后師生可以通過留言板進(jìn)行交流;當(dāng)數(shù)據(jù)分析后臺分析出某位學(xué)生出現(xiàn)學(xué)習(xí)異常時，該生以及對應(yīng)教師會收到客戶端的通知。

（2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。為了提高安全性，客戶端限制訪問路徑，需要各高職院校信息中心、網(wǎng)管中心開放客戶端接口對于WebVpn的使用權(quán)限，教師和學(xué)生登錄自己的校內(nèi)賬號即可進(jìn)行操作。

關(guān)鍵技術(shù)

依托于智慧校園的移動教學(xué)管理平臺必然離不開技術(shù)的支撐，以下闡述平臺開發(fā)所使用的4種高新技術(shù)。

1.人臉識別算法

該平臺使用了一種基于特征的高效人臉識別方法實(shí)現(xiàn)了客戶端登錄的功能[3]。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是減小了存儲空間和運(yùn)算強(qiáng)度，保持了準(zhǔn)確性。采用K近鄰和支持向量機(jī)算法，通過交叉驗(yàn)證學(xué)習(xí)FOL算法中比較好的數(shù)據(jù)樣本，借助FOL這種穩(wěn)健而直接的特征壓縮算法，與使用未壓縮特征的方法相比獲得了更高的識別準(zhǔn)確性。

2.大數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析后臺利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提取數(shù)據(jù)源并通過運(yùn)算生成報表，分析報表判斷是否向客戶端發(fā)送通知。

數(shù)據(jù)源包含很多數(shù)據(jù)，但多為非典型數(shù)據(jù)，不能直接利用。所以在使用數(shù)據(jù)之前要進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，以獲取到相關(guān)性高且匹配調(diào)用格式的數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化操作后才可以進(jìn)行分析，判斷數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢，檢測預(yù)期的效果?？梢詫⑺杏行?shù)據(jù)建立線性模型，并把數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練集和測試集，以測試模型的準(zhǔn)確性。

3.負(fù)載均衡算法

負(fù)載均衡算法主要是為了通過對網(wǎng)絡(luò)請求和數(shù)據(jù)分?jǐn)偟木唧w設(shè)計來提升資源使用的效率，減少響應(yīng)時間，避免單點(diǎn)壓力過大。本平臺對于數(shù)據(jù)分析后臺和客戶端具體使用的Nginx負(fù)載均衡算法，每個請求按時間順序逐一分配到不同的后端服務(wù)器，如果后端某臺服務(wù)器死機(jī)，自動剔除故障系統(tǒng)，使用戶訪問不受影響。

4.Hybrid App開發(fā)

App的開發(fā)方式有很多種，主流的有Native App（原生應(yīng)用）開發(fā)，根據(jù)不同操作系統(tǒng)提供的官方開發(fā)語言實(shí)現(xiàn)開發(fā)，這種開發(fā)方式用戶體驗(yàn)很好，應(yīng)用市場也認(rèn)可，但是為每一種操作系統(tǒng)開發(fā)一個客戶端App成本很高、維護(hù)起來很復(fù)雜;Web App（網(wǎng)頁應(yīng)用）與之相比開發(fā)成本低、維護(hù)起來容易，而且也不需要考慮操作系統(tǒng)的差異性，但是用戶需要登錄瀏覽器才能使用，用戶體驗(yàn)和穩(wěn)定性極差。

摒棄兩種開發(fā)方式的劣勢，結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)的開發(fā)方式就是Hybrid App（混合應(yīng)用）開發(fā)，這種開發(fā)方式利用HTML5、CSS3技術(shù)編譯應(yīng)用的內(nèi)部功能，通過native技術(shù)嵌套原生開發(fā)的App外殼，開發(fā)成本低、維護(hù)容易，用戶體驗(yàn)和穩(wěn)定性都很好。

在教育信息化2.0大背景下，每所高職院校都有屬于自己的教學(xué)系統(tǒng)。該平臺可以根據(jù)原有系統(tǒng)，進(jìn)行匹配升級，不具備的功能，選擇性引入。對于網(wǎng)絡(luò)安全問題，在成本可控的條件下應(yīng)果斷升級，提升平臺使用效果，但是對于更新的時機(jī)一定要慎重決定。針對該平臺，也有很多不足之處，如數(shù)據(jù)分析后臺應(yīng)不斷完善算法為師生提供高質(zhì)量的服務(wù)和準(zhǔn)確的分析;教師應(yīng)該根據(jù)平臺反思自己的教學(xué)思路，主動完善教學(xué)模式;學(xué)生應(yīng)該培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣以及良好的信息素養(yǎng)等。

希望該研究能夠促進(jìn)高職院校的智能化設(shè)備管理與信息化平臺建設(shè)，推動信息化與教學(xué)實(shí)踐的融合，完成教育信息化2.0時代的教學(xué)環(huán)境建設(shè)，為教學(xué)改革與教育發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)

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