智慧课堂教学系统设计

智慧课堂教学系统设计

作者：陈伟光

来源：《电子技术与软件工程》2017年第24期

摘 要

从教育信息化建设的宏观层面来看，教育信息化已经进入一个升华蜕变的阶段。教育信息化建设的过程中使当前教育衍生出新的特征，其中最重要的特征有：智能化，开放化和个性化，数字化校园为智慧校园打下了坚实的数据平台基础，智慧校园正逐步替代数字化校园。此次研究是基于智能手机用于中高职课堂教学的可行性研究，主要目标是实现智能教学控制系统，并在此基础上实现互动学习和协同学习以及个性化学习，对学习者学习过程进行实时追踪和反馈；建立以班级为单位的教育社区。教师使用的电子教材和学习者用的手机APP在课堂上能实时互动，在课外学习者还可以观看系统中的微课程。 【关键词】智慧校园 智能教学控制系统 微课程 1 问题提出

（1）科技的进步使智能手机走进了课堂，课堂手机问题不断涌现，绝大多数老师采取杜绝手机进课堂或无手机课堂的方式来维持正常的课堂秩序。把手机赶出课堂还是改变教学模式更新教学工具是摆在所有中高职教师面前的选题，这不是难点，难在做出选择之后对手机的处理。

（2）传统多媒体教学系统教学速度过快，学习者笔记跟不上、思路跟不上，影响听课效果，另外，传统多媒体教学系统对教学环境和设施依赖性过强，有失教学方式、方法的灵活性和多样性。

（3）集成和控制，诺兰模型认为，信息化发展必须经过初始、推广、控制、集成、数据管理和成熟六个阶段，当今社会，网络技术、无线连接技术和智能移动终端系统的高速发展，人人交流手段多样性多元化为教学提供了更宽更广的解决思路，如何集成和利用多媒体系统、大数据利用共享模式把充分利用移动设备以改变当前教学模式是本次研究的重中之重。 2 理论基础和设计目的 2.1 理论基础

星星之火可以燎原，星火策略是基于云计算的思维提出的学习方式，把零散的数据搜集起来形成大数据，然后针对移动教学资源片段化的特点，以教学大纲要求和教学目的为基准，把

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教学过程设计转换为星火设计，以教学大纲作为导航，将课堂教学知识划分变成不可再分的知识片段，这些知识片段以教学云的方式存在，将这些星火按照教学规律结合教学实际进行教学重构，在利用知识迁移的规律从而形成燎原之势。

星火策略结合传统的教学模式，星火云教学系统与传统的多媒体教学系统结合，学习者既可以系统的学习，也可按自己所需在课下进行针对性弥补式学习。 2.2 设计目的

主要目标是实现视频音频以及文字的大数据移动资源平台系统，对系统访问者的访问过程进行实时追踪和反馈；建立以兴趣相似为基础的单位社区。

利用新型的资源数据系统平台把智能手机、平板电脑、PC机变成有力的资源访问工具和媒介，坚持线上线下相统一，定期定时长访问和移动碎片访问控制相统一的原则，实现智慧管理，移动访问下载，个性化查询，实时考勤，在线测试，信息发布，工作学习评价，数据录入，在线作业及汇总的一站式访问。

完整收集各个时段信息，搜集PPT演示稿件信息，实时音视频，实时笔记，线上访问行为轨迹，形成大量数据。

个性化，强化系统访问者的主体地位，基于访问者平时学习的轨迹对其数据进行汇总分析，从而使访问者能够客观地认识和评价自己的能力，引导访问者科学地安排自己学习。 全面结构化知识，信息资源有可结构化描述的，也有似离散的数据，可以用关系型数据库和层次数据库以及对象型数据库对其进行描述和存储，数据库融合形成一个多元化的学习信息库。

3 系统设计 3.1 主要功能模块

智慧管理模块：实时考勤，在线作业，在线测试，信息发布，评教评学，成绩录入及汇总。

个性化教学模块：除了常规的在线答疑，批改作业，互动课堂等，另外，通过课堂上教师使用的电子教材以及学习者的反馈信息，通过数学模型智能分析其学习特点，提出个性化教学方案。

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碎片化学习模块：学习者利用手机终端安装APP实现实时考勤，随时随地进行微课学习，除了作业，测试，成绩查询等外，还可以通过搜集到的学习者上课时通过手机APP和教师的电子教材的反馈信息进行综合数学建模分析，智能化制定个性化学习的方案。

资源平台：学习者和教师通过单点接入系统后，可以访问到各种的教学资源：素材库，试题库，课件库，教案库，微课库等等，还可以访问学院发布的各种信息：作业批改情况，考试成绩查询等。

教育社区模块：以班级为单位建立起的教育社区弥补了数字化校园的缺陷，在此模块中学习者以及教师可以相互讨论，甚至可以发布自己录制的学习视频，像是虚拟的一个校园，上课时间是在教室，而下课时间就在社区，打破座位限制，打破班级界限，人人都可以参与进来讨论。

3.2 环境搭建

利用现有的校园网和多媒体系统，搭建起校园为服务对象的服务器，通过校园网通向各个多媒体教室，在多媒体教室安装无线AP。考虑系统的功能需求，学习者、教师、管理员三方用户，根据不同需求系统采用B/S和C/S模式结合，管理员一般要通过PC端进行管理。教室中以教室为单位的局域网，教师通过无线局域网对学生短进行控制，授课，交流。课外，学生和老师的交互不是实时的，用无线还是有线看用户选择。 3.3 客户端的设计

适用教室使用的系统终端设计一个app软件，另外学习者手机上的客户端定制绿色浏览器设置上网白名单，设计出同屏控制系统，另加锁屏功能。 4 结语

在传统的多媒体教学系统基础上，结合大数据分享思想，设计了可碎片化学习的综合智慧教学系统，一方面可以利用原有的资源加上Wi-Fi设备控制学生上课手机的使用，另一方面也可以让学习者在课外或者下班后通过4G或Wi-Fi网络环境进行碎片学习，从而达到慢慢把知识点连成片进而系统化。这样兼顾正式的系统学习和碎片学习的灵活性，调动学习者的主动性和自主性。系统设计和系统实现仍需要大量的完善，如在搜集大量数据库后如何对这些大数据进行数据挖掘和更细致的分析，以及完善课堂对手机端的学习控制等。 参考文献

[1]代洪彬.基于智慧教学理念的翻转课堂教学流程与互动系统设计[J].中国教育信息化，2016（22）：29-31.

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[2]杨凯，赵文，白晨.智慧课堂——互动式教学系统[J].教育，2016（11）：00204-00204. [3]董中芳.云端智慧课堂互动教学环境的设计与应用[J].华南师范大学，2014.

[4]方燕.智慧课堂环境下支持协作知识建构的学习活动设计研究[J].华南师范大学，2015. 作者简介

陈伟光（1982-），男，河南省开封市人。大学本科学历。讲师。研究方向为智慧课堂，大数据挖掘。 作者单位

北京学佳澳软件科技发展有限公司 北京市 100089