面向移动互联网的高校教学交互反馈系统设计

王宏伟



面向移动互联网的高校教学交互反馈系统设计

王宏伟

（中国民航大学计算机科学与技术学院）

在目前的高校教学过程中，以课堂问答和师生互动为主的即时反馈，对于教师课堂教学起到关键作用。面向当前移动互联网环境，设计跨平台的教学交互反馈系统，获取课堂反馈信息以及时发现教学中的问题、了解学生学习效果，并为教学研究提供有效的数据支撑。

移动终端；即时反馈系统；跨平台

0 引言

师生互动是课堂教学的重要组成部分，然而在现实的高校教学过程中，由于班级规模、课堂时间和教师精力等因素的限制，并未实现师生之间的充分交流与即时互动。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中指出：“强化信息技术的应用，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果。”如何借助现代通讯技术和教育技术工具实现教学过程的数字化、网络化和信息化，成为教学研究的重要内容[1]，而如何实现高校课堂师生之间高效、便捷的交互、反馈，成为教学改革研究的应有之义。

当前移动互联网蓬勃发展，随着智能手机在高校的普及以及3G/4G/无线网络的覆盖，师生员工使用移动终端随时随地获取信息，由此可探索将移动终端作为教学交互反馈的传输途径。

传统的“课堂即时反馈系统”使用短距离无线通信设备，成本较高[2]，也有提出使用智能手机替代课堂即时反馈系统中学生终端设备的反馈系统模型，但多是局限于iOS或者Android某一种平台，未能覆盖现有移动终端各平台[3-4]。

面向智能手机、平板电脑等不同平台的移动终端，本文提出一种跨平台的教学交互反馈系统设计，并在教学实践中进行应用探索，促进教学过程中师生之间的沟通、交流与互动，为教师提供真实有效的反馈信息，提高学生的学习质量，强化课堂教学成果。

1 总体架构分析与设计

高校的课堂教学不同于其他教学模式，其特点是体系庞大、班级众多、课堂人数规模不等，教师需要随时了解课程学生的知识接纳程度，方便教师对教学进度的把握，同时需要针对课程和学生分别快速的统计出勤情况和交互反馈信息。

教学交互反馈系统应能够记录学生出勤情况、课堂问题提问与反馈、即时通信和数据统计：准确划分课程、班次、上课时间，从而对不同的课时和班次进行考勤并记录，该数据可根据课程或班次来查询，方便期末统计；教师能够提前录入题目，上课时将题目推送给学生，学生作答后将结果反馈给教师，使教师及时了解学生针对所教授知识点的掌握情况；通过即时通信的方式，学生可随时进行提问，教师进行解答或回复学生，通过这种方式解决学生人数众多难以当堂提问的问题；学生还可对课程进行点赞，根据学生点赞时间点及数量，教师可进行课程调整及质量研究；教师也可对每个学生增加附加记录，统计课堂表现优异的学生进行表彰。

由此从应用角度，面向移动终端的教学交互反馈系统可划分为教师端、学生端和服务器，各部分之间的交互关系如图1所示。

图1 教师端、学生端与服务器交互关系

为了构建能够通过Web和不同平台的移动设备访问的教学交互反馈系统，实现系统的分布式设计，服务器端采用REST Web Services技术。

REST是表述性状态转移(Representational StateTransfer)的简称，2000 年由Roy Fielding在其博士论文中首次提出，现在作为分布式系统设计的一种新型架构风格。在REST中，整个Web被看作一组资源的集合，资源由URI标识，对资源进行的操作由客户端指定的URI和HTTP协议动词的组合来实施，同时将资源和资源的表示分开，为构建可扩展、简单性、可移植和松耦合的 Web 程序提供了一个架构上的准则，REST 这种基于资源的设计改变了传统的基于服务的设计思想[5,6]。

教学交互反馈系统设计为应用层、服务层、数据层三层架构，以教务信息、教学管理和课堂反馈数据库作为数据层，为REST网络服务提供数据支撑；客户端可通过网络请求访问REST服务层，进行具体的应用操作。系统整体结构如图2所示。

图2 系统层次结构图

2 系统关键功能设计

2.1 教师端分析与设计

根据教学交互反馈中教师的需求，功能可分为五个模块：

（1）学生管理

教师端可以对学生信息进行管理，比如某位同学登录设备进行了更换，教师端可以解除其账户和设备的绑定。

（2）签到管理

教师上课时可以自由选择本节课是否进行签到，签到时只需点击发布签到即可。在学生签到之后教师端应当能够查看学生的签到信息以便及时掌握出勤情况。

（3）接收反馈

当反馈数量达到一定限制时，教师端界面应当进行提醒，以便教师采取相应措施。

（4）修改课堂WiFi

教师能够在第一堂课时获取当前教室的WiFi，学生端进行签到时使用本终端所连接的WiFi与教室WiFi进行对比，相同时才能进行签到。若上课地点有所变动，教师端应能够及时修改课堂WiFi信息。

（5）发布题目并查看答题情况

教师能够在课堂上进行随机提问，发布题目并能够查看学生的答题情况，以便进行后续的教学。

2.2 学生端分析与设计

根据教学交互反馈中学生的需求，功能可分为四个模块：

（1）用户登录

学生通过学号和初始密码登录系统，为了避免学生之间互相代替签到，每个学生信息将会与一台设备绑定。

（2）考勤签到

教师发布开始签到后，学生端收到推送即可以签到，签到时为了防止学生不在教室却进行签到的情况，需连接教师端指定wifi进行签到。

（3）即时反馈

学生在第一次登录时即获取到课程表存在本地数据库，每到上课时间即对学生设备的使用状况进行记录，若学生在使用其他课程无关的应用，学生端后台即向教师端发送信息。

（4）答题

教师发布问题后，学生可以在移动端进行接收、答题，题目类型分为选择题和简答题，答题完成后进行提交。服务器端需对学生提交答案的选择题部分进行正误判断，并给学生反馈，同时将学生提交的答案汇总发送到教师端。

2.3 服务器端分析与设计

服务器端的功能主要是响应移动端的请求信息，并对数据库进行操作，具体包括：

（1）接收学生端的登录信息

服务器端首先需要接收学生端发送的设备ID、用户名及密码信息，进行判断：若是初次登录且用户名密码正确，则将设备信息加入到数据库中，并与用户信息进行绑定；否则，需要判断当前设备ID 与数据库中绑定的ID是否相同，根据判断结果进行后续处理。

（2）接收教师发布的签到信息及学生的签到信息

服务器端需要接收教师端发布的签到信息，获取课程、教师等信息并发送给学生端。同时需要接收学生端发送来的签到信息，其签到信息包括学号及所连WiFi的ID，服务器需要将其WiFi的ID与数据库中该课程的ID信息进行比对，相同则接受学生的签到，否则不接受，并将反馈信息发送给学生端。

（3）接收学生端发送的即时反馈信息

服务器端需要接收学生端发送的即时反馈信息，及时更新数据库，并且需要对反馈信息进行判断，若达到一定阈值，则将信息反馈给教师端。

（4）接收教师端发布的题目及学生端的答案

教师端需要将要发布的题目发送给服务器端，服务器将数据存储在数据库中并将题目发送给学生端；服务器端还需要接收学生端发送的答题信息，同时对所有学生的答题信息进行汇总，以便教师端及时查看并掌握答题情况。

3 原型实现及效果评估

基于上述设计，开发了教学交互反馈原型系统，实现了上述核心功能。图3是教师选择、编辑题目页面，未推送的题目显示为红色。

图3 题目列表和编辑题目页面

图4 教师查看题目回答结果和学生回答题目页面

教师可点击还未发送给学生的题目，点击推送题目按钮，将题目发送给学生，学生在课程页面可以查看到题目，学生选择答案后点击提交按钮，提交后显示正确答案，正确答案显示绿色，学生选择的错误答案显示为红色。教师选择一道题目，点击查看详情，已经发送给学生的题目，以柱形图的形式显示出学生答题情况。

4 结束语

本文从高校教学互动反馈的应用需求出发，为了适应不同平台的移动终端，提出并设计了基于REST服务的跨平台的高校教学互动反馈系统架构并实现了原型系统。经测试，原型系统可满足高校课堂教学中的交互需求，对学生课堂行为的数据进行实时记录，方便以后的教学分析和数据挖掘。

[1] 乜大伟. 浅谈计算机网络技术在教学应用中的作用和发展趋势[J]. 软件, 2014, 35 (2): 146-152.

[2] 刘兆龙, 胡海云, 闵婕. 课堂交互反馈系统CRS及其教学应用[J]. 实验技术与管理, 2013, (2): 150-153.

[3] 宋楠. 基于Android智能机课堂反馈系统的设计与实现[D]. 华东师范大学, 2013.

[4] 朱致远. IOS平台上课堂实时反馈系统的设计与实现[J]. 软件, 2015, 36(02): 102-106.

[5] 贺海梁, 袁玉宇. 基于REST的面向资源Web应用架构参考模型[J]. 软件, 2012, 33(11): 59-63.

[6] 黄沛. 基于RESTful架构的科技信息共享接口系统的设计[J]. 软件, 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

中国民航大学教育教学改革研究课题(CAUC-ETRN-2015-21)

王宏伟(1982-)，男，讲师，主要研究方向：机器学习与移动计算。

王宏伟. 面向移动互联网的高校教学交互反馈系统设计[J]. 软件，2018，39（11）：246-249