在线智慧课堂的教育设计研究

徐勃

摘   要：文章主要对在线智慧课堂的教育模式进行了研究和设计，在探索“互联网+”模式下构建智慧教育关键要素的基础上，完成了在线教育智慧课堂支撑平台总体架构的构建，划分了各子系统的功能，并从技术实现的层面上对系统平台的解决方案进行了详细规划，平台的功能主要通过构建服务层、负载均衡和数据库集群等方式實现，实现优质资源的整合与共享，从而使教育服务质量得到进一步提升，为智慧教育的发展和完善提供参考。

关键词：智慧课堂;智慧教育;总体架构;实现路径

智慧教育在“互联网+”背景下的发展模式是以多种信息技术（包括物联网、大数据、无线通信等）作为支撑，通过将现代教育同互联网进行有机结合，实现生态化教育模式的构建，满足现代教育新形态对多元化、个性化、智能化等特征的需求。文章主要对在线智慧课堂的教育模式进行了研究和设计，实现对系统权限、教学资源及数据库资源的管理。

1    智慧教育平台设计

1.1  平台功能设计

智慧教育在“互联网+”背景下的主要目标在于使教师日常教学任务效率得以显著提高，最大程度减少重复及不必要的工作，同时能充分调动学生的学习积极性，有效提升学生的学习质量和效率，培养学生的自主学习能力。为满足高校提高教学质量的需求，文章在分析影响教学质量因素的基础上得出合理的度量模型，借助大数据技术为教学提供支撑，对学生的浏览及学习轨迹进行挖掘，从而找出学生学习的优、劣势及对课程的潜在需求，据此将个性化、有针对性的学习资源提供给不同的学生，进而提高教学质量;检查教学质量时以考试作为关键环节，通过在线智慧课堂平台确保考试公平、高质、高效地运行。结合使用移动终端手机APP为学生提供丰富的学习资源和便利的学习条件，使学习过程突破时空限制，提升学生自主学习的能力。文章所设计的智慧教育平台主要由智能推送教学资源（包括个性化学习资源）、智能考场（交互式实时评测APP）、教学质量演进优化（学习社区APP）等功能模块构成，此外平台还具备综合测试应用程序的功能，确保系统平台能够安全、稳定地运转[1]。

1.2  服务层功能设计

服务层功能包括：（1）权限管理功能，各子系统皆使用同一权限管理系统，系统平台面向包括教师、学生、系统管理员在内的多个角色，根据角色的使用需求分配不同的功能，用户登录系统后即会进入相应的操作界面。（2）教学资源管理功能，作为智慧教育平台的关键部分，教学资源由大部分子系统共享，同时可对用户操作行为数据进行记录，以供教学资源智能推荐模块使用。（3）数据库访问接口功能，通过统一的数据库访问接口将高质量的数据服务提供给用户，为满足移动端的应用需求，本平台由多个手机APP应用构成，平台能够对APP端传来的数据进行及时的接收，并以接收到的数据条件为依据完成相应的数据库操作，然后转换数据操作结果为JSON格式后传送至手机端，手机端APP完成解析将数据信息提供给用户。

1.3  Web 端框架选取及推荐云平台的构建

SSH作为集成Web框架的一种（即Spring+Struts+ Hibernate），适用于文章多层Web应用程序的构建，降低了不同层间的耦合性，能够将模型同视图、控制器分离出来，并且可使业务逻辑层和持久层相互独立，具有较高的灵活性、易扩展等优势，从而使平台前端受到数据库变化的影响程度较小，易于对程序的功能进行扩展，使系统平台的开发效率及后期维护水平得以显著提升。考虑到智慧教育平台涵盖的数据量会不断增加，后期通过对这些数据量进行充分运用可实现将个性化教学资源推荐给不同的学生用户，文章通过推荐云平台（同智慧教育平台在硬件上相互独立）的构建实现此功能，推荐云平台在接收到智慧教育平台收集到的用户数据后，根据特定的大数据推荐算法整合信息，最后将相关的课程资源推荐给用户。

2    智慧教育平台架构设计

本文构建的平台架构优势为：（1）集成性。智慧教育平台由负责各功能的子系统高度集成，同慕课平台通过网络爬虫技术实现无缝连接，由平台为各子系统提供各项功能服务（包括权限管理、数据库及教学资源的访问等）。（2）高效性。为实现负载均衡，使用户访问效率得以显著提升，网站采用了Nginx+Tomcat模式及缓存机制（Hibernate），从而确保系统具有良好的响应速度。（3）开放性。开发平台时采用接口模式以保证系统的可扩展性。（4）合理性，在抽离公共服务的基础上，将权限、数据等服务提供给各子系统。同时将资源推荐功能从智慧教育平台中分离出来，确保系统总体功能实现的基础上各子系统的相互独立，使个性化学习资源推荐功能得以有效实现。

2.1  平台总体架构

根据上述平台设计方案设计的“互联网+”智慧教育平台的总体架构，基于云平台基础服务框架，主要由智能推送教学资源（包括个性化学习资源）、智能考场（交互式实时评测APP）、教学质量演进优化（基于网络的学习社区APP）等功能模块构成。服务器的负载均衡通过使用Nginx+Tomcat实现，将各项服务功能（包括数据库访问、权限及教学资源管理等）提供给各子系统。

2.2  云平台业务逻辑设计

同教务处教学数据库直接相连的智慧教育云平台（Smart Education Cloud Platform，SECP）具有基础教学信息直连获取的权限，教师和学生操作SECP平台时产生的信息均可视为教学资源，平台会将信息推送给教学资源网站系列平台，推荐云平台根据信息即可将个性化教学资源推送给不同学生用户。师生通过移动手机设备登录平台（或通过微信及微博公众号）后即可对这些信息进行访问。学生通过使用移动智能终端设备即可登录获取相关教学资源。SECP借助学院的云数据中心机房完成系统的运行和维护过程，注意运行过程需对系统做容灾备份。

2.3  系统应用服务层设计

平台的工作模型如图1所示。

（1）权限管理，由于智慧教育平台面向不同的用户，不同角色（老师、学生、系统管理员等）需对平台进行协同使用，不同角色对应不同功能，完成日常教学任务，对各访问请求进行预先拦截判断以确保功能访问的安全性，用户角色访问相应功能时才能够使用平台功能及资源，否则禁止访问。

（2）教学资源管理，互联网为教师授课渠道及學生获取知识渠道的拓展提供了支撑，急剧增长的知识和新技术对未来教学质量的提升提出了更高要求，平台能够根据本校师生的操作信息，通过大数据分析技术应用完成海量信息的梳理和提取，在此基础上完成具有针对性学习策略的制定。本平台通过网络爬虫技术获取慕课平台上的课程资源（包括全部课程信息及各对应章节、参考教材文档等），记录学生访问及操作记录，教师在权限范围内可上传或删除相关教学资源。同时将课程访问学习功能提供给Web端和手机APP端。

（3）数据库访问接口设计，主要由公共信息、测评、电子书包及教学质量管理4类接口构成，负责将接口访问数据库提供给APP端，处理流程，后台以接收APP端的数据请求为依据，对所需信息数据库进行查询及处理，最后将结果返回至手机端用户。

3    结语

快速发展的互联网和信息技术，尤其是“互联网+”的普及应用为教育教学模式的优化和创新提供了强大的支撑，智慧教育的理念应运而生，为满足“互联网+”背景下智慧教育的需求，实现生态化教育模式的构建，文章从技术实现的层面上对系统平台的解决方案进行了详细规划。平台的功能主要通过构建服务层、负载均衡和数据库集群等方式实现，采用网络爬虫技术实现慕课平台间的连接，手机APP端通过接口信息访问平台，简化了数据在平台和APP端间的访问和传递过程，实现优质资源的整合与共享，从而使教育服务质量得以进一步提升。

[参考文献]

[1]杨小珍，林雯.国内智慧课堂的研究热点与趋势—基于CiteSpace的可视化分析[J].中国教育信息化，2018（23）：20-25.

Abstract：This paper mainly researches and designs the education model of online smart classrooms. Based on exploring the key elements of building smart education under the “Internet +” model， it completes the construction of the overall architecture of the online education smart classroom support platform and divides each. The functions of the subsystems and the detailed planning of the system platform solution from the level of technical implementation. The functions of the platform are mainly implemented through the construction of the service layer， load balancing， and database clusters to achieve the integration and sharing of high-quality resources. To further improve the quality of education services and provide a reference for the development and improvement of smart education.

Key words：smart class; smart education; overall architecture; implementation path