异构网络环境下的多终端协作学习平台设计

蒋凌燕

摘要

在互联网+时代，随着教学内容和教学环境的变化所产生的新的需求可以通过多终端协作的学习平台来满足。移动环境下的学习平台需要更好配合完成教学任务，提供多终端访问环境，并支持异构网络中教师与学生通过平台互相交流，加快教学资源快速传输。学习平台通过及时传输各种教学信息提供一个良好的环境，让学生参与各种各样的任务来提高学习的积极性并共同成长。

【关键词】多终端协作 学习平台 系统设计

在异构网络环境下学习平台的设计以培养学生兴趣和促进相互交流为目标，重点挖掘学生的知识需求，教师可以通过向学生推送各种各样的教学资源，让学生部分参与到学习任务的设计，在各种学习场景进行充分互动，共同分享学习成果和想法，共同解决学习中遇到的困难。在学习平台辅助下，教师和学生在课堂内协作完成教学内容，课外随着任务的进行继续沟通并提交完成的成果，所使用的异构网络随着场景的变化可以是移动网络、局域有线或者无线网络，所使用的多种终端可以是手机、pad、笔记本、台式机等。学习平台的开发采用HTTP服务器，开发过程中使用HTML5、WebSocket技术以及Nodejs技术以及AJAX技术，采用软件工程方法对系统的各项功能进行分析分解后实现异构网络下的多终端协作学习系统功能。

1 用户信息管理设计

1.1 注册

首次注册时输入用户基本信息，并通过脚本调用摄像头拍摄用户照片并上传用户图片。注册时学生信息存入redis缓存，生成唯一的id后，添加上课程和教师信息再持久化到sql数据库中，同时生成课程一班级静态网页作为首页，网页端设计采用自适应布局，供多种终端设备访问。注册完成后所有学生的基本信息在redis缓存中以有序集合的方式存储并排序，生成]son信息并持久化为文件。

1.2 基于token的登录认证

服务器端的token认证不同于session，token传送到客户端，再次提交请求时将token附带在req请求的head信息部分提交到服务器来完成身份认证，回避了cookie引起的问题。使用token可以更好的适应多终端的使用环境，解决使用不同的客户端来登录系统时产生不同的session在多个客户端和服务器之间传递信息从而引起的数据共享问题，同时token也可在负载大采用多服务器需要平衡负载的情况，多服务器系统使用token认证简单易行，微信小程序登录也使用token完成免登陆。

1.3 个人信息主页

学生的个人信息主页除了修改密码以外，显示个人参与任务、互动、互助的情况，以及个人关注他人的列表。学生可以关注班级里的其他比自己学的快的同学，查看到其他同学的任务完成情况、自学进度、回答提问和帮助他人的具体解答。教师的个人信息主页显示班级活动进行的整体情况、学生任务完成度、学生参与讨论与互助的情况等。

2 任务信息管理

2.1 任务的创建与进行

在学生访问课堂首页时建立和服务器之间的websocket连接，教师通过socket.io的广播发送课程的初始信息给学生，学生收到后完成课程的初始准备任务。按完成的时间分成课堂前的预习任务，课堂中的短时限任务，课外完成的任务，自学任务等。课堂前的预习任务由教师发布关于基础知识的阅读与练习，培养学生完成预习为上课做准备的习惯;课堂中的短时限任务需控制认知的难度，以中等难度为适应，加快完成任务的速度并提供一个充分互动的课堂学习环境。课外完成的任务在难度上应当是最高的，注重复杂问题的提出和解決，适当促进学生之间分工、互助和合作。

2.2 小组/团队学习任务

小组的组成方式可以是学生自己组织，邻近的同学成组，随机抽取成组，或者将水平相当的同学成组。有小组或团队任务时，将对应的学生websocket连接组织到一起，形成线上的小组/团队界面，这样学生可以在课堂内不换座位，加入任意一个小组参与课堂内外的任务。在小组任务的进行过程，将同组同学的websocket对象放在一个频道中管理，提供单独的任务交流页面，如任务完成情况，寻求帮助和进行提问等，老师也可以任意选一组观察任务的进行状况。

2.3 任务的评价与点赞

评价分为教师评价、个人互评、组间互评，教师评价可以从多个方面考察学生的学习情况，包括作业完成的程度、效率、进步情况、参与各种交流互动情况等，在互评环节可以采用匿名打分。在点赞的设计上，对于学生的课堂上的主动行为和被动行为进行区分，鼓励学生课中和课外的主动学习行为。主动学习行为包括提问，寻求帮助，未知知识搜索，完成自学等，点赞主要针对主动学习行为。

3 交流互助区

交流互助区分为提问区，自学成果区，互助区

3.1 提问区

包括双向提问，教师提问/测试主要是关于课程的基本理论知识的提问与测试，属于低认知负荷学习的一种方式，主要是巩固基础知识，学生提问可以是讲授内容未理解的部分口头提问或者在线提问，口头完成的提问需要整理汇总，可以用奖励分的方式鼓励学生提问并整理。

3.2 互助区

主要针对高认知负荷的学习任务，完成任务的过程中遇到的各种难点重点在互助区中进行记录和帮助，考虑到有部分学生不愿意用当众表现出自己的任务完成有问题，可以匿名贴出有问题的任务部分，解答可以是学生帮助他人或者老师完成。

3.3 自学成果区

班级中学习任务完成较快的同学，将自己完成的自学学习内容整理后贴在自学成果区中展示，成果的发布也提供匿名和公开姓名两种方式。

3.4 学习状态调查功能

根据学生的心理特点设计调查问卷，鼓励学生表达参与任务时的身心情况，提供给教师关于学习强度，学生情绪紧张度，团队的整体状态等相关信息。

4 数据存储设计

数据存储采用redis缓存、sql数据库和文件系统共同完成。学习平台的基本数据存储到sql数据库中，包括教师、课程、任务、学生、提问、学习成果、问卷、关注、点赞、互助、测试等。redis缓存在任务进行时存储相关信息。在任务完成后将任务进行过程中产生的交流信息、成果展示信息、提问与帮助信息生成文件，采用json文件或者html文件来保存相关数据。

5 总结

异构网络环境下的多终端协作学习平台系统功能设计通过在日常教学以及学校已有的网络课程，精品课程资源库等使用中总结出学习平台的核心功能，并通过学生对于已有资源的使用情况反馈和移动环境下学习过程的需求（知识需求和交流互助需求）来设计，作为已有资源和系统的很好的补充。在异构网络支持下，多终端协作学习平台可以对学生的学习过程进行关注，并促进学生之间的学习成果展示和互助。移动环境下，学生使用各种移动设备，通过4G网络、局域网、校园网或者近距离的蓝牙网络接入学习平台，教师可以及时了解班级的整体情况并解决个人学习遇到的困难。通过学习平台提供的各种功能，实现真正的“无处不在的学习”。

参考文献

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