基于移动终端环境的教学即时反馈系统设计

刘文龙

（首都师范大学教育技术系，北京100048）

基于移动终端环境的教学即时反馈系统设计

刘文龙

（首都师范大学教育技术系，北京100048）

基于移动终端的教学环境是一种利用移动终端进行课堂活动的新型教学方式。现有的手持移动设备都体现了数码与教育的融合，但均大多应用在课外学习，对于课堂教学中的实时反馈涉及较少。本文主要阐述了基于移动终端环境的教学即时反馈系统的设计和实现过程，该即时反馈系统对教学过程中的教师和学生行为进行处理并以直观图形的方式呈现出来，对于教师及时发现教学中的问题、了解学生学习效果、调整教学策略具有指导和借鉴作用。

移动终端；教学效果；即时反馈系统

一、引言

随着智能手机、平板电脑等移动终端设备的兴起，无线网络、3G、4G等立体无线网络环境正在形成。移动通信技术的不断发展，对现代人的生活方式产生了很大的影响，同时也对教育改革实践提供了新的思路和理念。

在整个教学过程中，教学反馈始终在其中处于极其重要的地位。教学反馈是指教师对教授课程所达到教学效果的备忘记录及评价。教学反馈为教师提供教学效果信息，即时调整教学策略。即时的教学反馈能够快速得到学生的学习效果信息，有针对性地对题目或学生进行专门的讲解或指导。

已有的移动终端教学设备多采用遥控器，如乐佰特互动教学系统、北京松博科技公司的“按按按”互动遥控教学系统等，虽然实现了传统教学与移动设备的结合，但由于类似遥控器的设备交互通常比较简单、采集的信息有限、可视化呈现方式少，而且未考虑利用长期的历史记录分析教学规律以及教学领域对象的关系，所以未能很好实现教学辅助和提升教学的功能。

本研究所使用的移动终端授课环境——智动课堂系统，是一种利用网络技术、交互技术、平台技术、无线通讯技术、学习终端等建构起来一种课堂教学环境。该系统充分利用课堂教学理论与计算机网络技术，将移动学习思想应用到课堂教学中。智动课堂系统使用带有丰富教学资源的平板电脑（Pad终端）完全代替传统纸质课本，能够非常方便地记录下教师、学生同系统的交互行为，学生同教师之间通过系统进行的师生互动行为，利用基于事件的方法进行行为数据的采集和有效分析能够反映出课堂教学活动中存在的问题，从而促进教学反思，辅助教师进行教学决策。该系统通过无线通信技术将教师端、学生端和服务器端连接在一起，同时还可使用该系统进行多种教学活动，如自主探究、合作探究、抢答、即时反馈等。其中即时反馈系统将学生课上的教学行为全部收集下来并存储到服务器中，进而进行分析处理并当堂反馈给教师和学生，实现了真正意义上的即时反馈。

即时反馈系统采用基于事件的方法，依靠教师和学生的各个行为点进行数据采集，使用计算机进行数据的采集和处理，并以图形化的结果反馈给教师，为教师进行教学判断提供依据。

二、移动终端授课环境

通过无线网络连接，将移动终端设备与传统课堂相结合，就形成了更符合信息时代教育特点的移动终端授课环境，实现了信息技术与学科教学的完美融合。智动课堂系统是天士博公司开发的以移动设备为载体，进行移动教学和学习的教学系统，现已在多所中小学进行实际应用，教学效果良好。

平板电脑是智动课堂系统的基本组成设备。平板电脑在硬件上轻便易携，功能强大；在软件上，大多平板电脑采用Android操作系统，因其开源性，许多在Windows操作系统上运行的软件都有对应的Android版本，发挥出强大功能。安装在Pad中的智动课堂系统使智动课堂客户端软件可实现多种课堂活动，包括PPT课件、课堂练习、自主探究、合作探究、即时问答、即时测验等，各部分都可实现教师与学生的互动与即时反馈。教师和学生均可通过Pad获取特定的教学和学习资源以及网络资源。在教学过程中，教师Pad还可对学生Pad通过该客户端进行监看、锁屏以及表扬等操作，保证教师在课堂中的主导性作用。图1表示智动课堂系统教师端界面。

图1 智动课堂系统之教师端界面

一套完整智动课堂系统相当于一台服务器，在该服务器中安装有智动课堂服务中心、课件制作软件以及相应的配套软件。服务器与Pad之间可形成一个结构完善、功能强大的新型教学环境。教师可按照自己所需制作形式多样的课件，在线下载整理课程所需的丰富多样的教学资源，带动学生的学习兴趣。

智动课堂系统优势明显，不但功能强大，更符合教师学生的学习愿望；智动课堂系统可与白板等多种教学媒体结合，丰富教学环境；该套系统摒弃传统课堂教师以讲授为主的特点，发挥现代教育技术媒体应用优势，注重学生自主学习和合作学习。即时反馈系统以该智动课堂授课系统为依托，前期进行了充分的设计、分析和讨论，记录了课堂随堂测试过程中教师和学生所有的行为，最终确定向教师所要反馈的教学信息和相关图表。

三、基于移动设备的即时反馈系统设计

随着各种移动终端设备的出现和推广，移动学习作为继网络学习之后又一种新兴的学习和教学方式，已逐渐引起各界的关注。移动学习各终端之间通过无线通信技术连接，教师与学生可以通过安装在移动设备上的移动学习软件进行教学、学习和交流。它一方面继承了网络学习不限地不限时的优点和教学资源迅速共享的优势，同时还能像传统教学一样进行实时的对话和面对面交流。

即时反馈系统设计主要从以下几个方面入手——反馈系统所依托的硬件环境、实现反馈系统的软件架构、系统反馈的结果。

1.设计框架

（1）硬件环境

即时反馈系统以智动课堂移动授课环境为基础，学生端、教师端及服务器端通过无线网络进行互连。其硬件环境如图2所示：

图2 智动课堂系统硬件环境

其中，服务器是整个智动课堂系统的中心，在该计算机中包含课件制作系统、课堂服务系统、数据库系统。教师Pad/学生Pad是一台安装有智动课堂教师/学生客户端的Android系统平板电脑。

在教学过程当中，学生Pad端将学生的行为数据以特定的形式传送到数据库进行保存；服务器端负责进行数据的提取、处理并进行特定的分析，形成统计报表或图示；教师端向服务器端发出请求，服务器返回不同形式的结果，可直接返回到教师Pad端，也可返回到大屏幕（白板）上，供学生参考；教师和学生接收到返回结果，首先进行自我分析和评价，反思自己的教学和学习行为。这样，就实现了一个完整的反馈过程。

（2）软件框架

即时反馈系统是基于J2EE的技术架构，可移植性强并且具有安全和再用价值。即时反馈系统采用客户端请求，服务器端返回Html统计页的通信形式实现反馈过程。在该过程中，智动课堂系统请求统计数据，统计服务模块进行数据处理并生成Htm l页面显示到客户端。

反馈过程中，教师端通过与智动课堂服务器端的业务协议，向其发出统计页请求，服务器端接收指令将接收的数据进行处理，并按照指令要求以网页的形式发送给指定位置或设备。其反馈过程主要包括以下几个模块，如图3所示：

图3 即时反馈系统的软件框架

考虑到即时反馈系统的可扩展性以及与计算机端的有效结合，统计结果通过通用的http协议以网页形式发布到Pad端或者白板端，以适用不同类型的终端设备和不同平台的多种不同的操作，以保持系统的一致性与可兼容性；学生课堂学习抛弃传统课堂的纸质课本，所有学习资源均整合到学生Pad中，所需学习资源可由指定网络地址或服务器下载。当随堂考开始时，学生Pad每次操作都会实时地发送数据给智动课堂服务；教师Pad包含丰富的教学资源和多种课堂教学活动，可进行多学科教学。教师Pad可以调用查看并显示通过统计服务生成的Web页，打开反馈信息图表。

智动课堂服务是即时反馈系统及整个智动课堂系统的核心部分，它一方面负责显示Web统计页，另一方面智动课堂服务负责对实时数据的收集和处理，同时还需接受教师端发送的控制指令对整个课堂教学及统计服务随堂考的开始与结束进行通知。

2.反馈结果设计

随堂考即时反馈系统利用移动终端设备，以基于事件的方式在教学过程中采集学生学习行为。通过考察学生随堂考过程中的答题各项行为表现，采集相应的教学信息，形成图表，反馈到教师和学生面前。

即时反馈结果旨在帮助教师了解学生情况，指导教师进行全面辅导以及个性化辅导。具体反馈结果如表1所示：

表1 反馈结果信息表

在随堂考过程中，学生行为信息以及随堂考试卷试题信息多种多样，教师可通过系统所反馈的信息得到有用的学习信息，对教学和辅导发挥指导作用。

四、实现及应用

即时反馈系统从数据层、服务器层、客户层（或呈现层）三个层面进行实现。

数据层采用关系数据库，用于存储学生在Pad端的操作行为。通过对学生在课堂活动中的学习行为进行分析，分离出能够呈现学生学习状态同时可抓取并记录的属性，将其存储在关系数据库中，以备服务器层提取分析。

服务器层（统计服务层）将存储下来的行为数据进行读取和分析，通过编程代码实现数据提取、数据处理，并响应客户层请求将数据处理结果以直观形式展现出来。

客户层（内容呈现层）是用户接口和用户请求的发出地。即时反馈系统主要通过教师端发出业务请求，获取所需要的反馈结果信息。反馈结果以网页的形式展现，同时预制多种接口，以适应不同移动设备、不同操作系统及不同浏览器，同时增加系统的可扩展性和易操作性。

1.元数据层的实现

即时反馈系统针对智动课堂系统随堂考模块进行分析和反馈，使用关系数据库存储学生行为数据，采用临时表存储采集的信息。

即时反馈系统数据模型主要包括四部分——试卷模型、测试模型、试题模型、过程模型。

试卷模型用于存储随堂考模块教师所下发试卷的主要信息。其字段信息包括试卷名称、试卷编号、总分数、下发时间、是否主动提交等。

测试模型用于临时存储试卷下发和收取过程中学生的操作信息。主要字段包括试卷编号、学生姓名、学生编号、下发时间、上交时间、是否主动提交等。

试题模型用来记录测试中各个试题的详细内容。主要字段为试卷编号、试题编号、试题类型、试题分值、正确答案等。

答题过程模型用来记录测试过程中学生的做题信息。主要字段包括学生编号、试卷编号、试题编号、所选选项、是否有效、是否正确等。

2.统计服务层的实现

该层是反馈系统的核心部分，该层实现对所抓取的数据进行存储、提取、分析、处理，并生成图形图表。统计服务层采用Hibernate框架实现数据的对象化封装，使用MySQL数据服务。

3.内容呈现层的实现

统计服务层所生成的图形结果以网页的格式进行展示，同时供计算机端和Pad端调用。

统计过程中，教师Pad端向服务器发出指令，调用数据分析结果，接着统计服务层收到指令并同时分析指令类型才会执行回调方法，将对应的页面传递给教师Pad端或者计算机端（白板端）。Pad端通过内置浏览器控件打开网页链接进行展示统计图表，教师在Pad端进行操作时，可点击统计图中的某个功能点进而打开计算机端（白板端）的指定功能。其具体调用过程如图4所示。

图4 反馈信息调用过程

4.应用成果

智动课堂系统已在若干小学和中学进行试用，其即时反馈系统在实际教学应用中发挥了应有的作用，教师可通过不同形式的反馈结果查看学生的学习情况和自身的教学情况，以便能及时调整后续教学和查漏补缺，学生也可通过查看白板端的反馈结果反思自身学习行为，发现存在的不足。图5为智动课堂系统在某小学的应用场景。

图5 智动课堂系统实际教学应用场景

即时反馈系统针对智动课堂系统的随堂考模块基本实现了5方面的即时统计分析，学生即时答题情况分析、学生即时答题正确率和提交人数分析、所有题目正确率分析、学生成绩等级分析以及学生答题时间过程分析。教师对该反馈模块有较好的评价，认为该模块对于即时把握学生的学习情况、给学生有针对性的个性化指导具有很好的辅助作用。

教学即时反馈系统以快速性、即时性、针对性、教学性为设计原则，充分考虑到教师、学生对教学反馈信息的需求。基于移动终端的教学即时反馈系统从不同的角度、不同的方式形成教学反馈，反馈信息清晰明了地展现出了学生的现有学习水平，教师和学生将其与学习目标相比较，找出差距，进行讲解和反思以缩小差距。

五、结论

即时反馈系统具有实时性、快速性、分析性、诊断性等特点，对教师教学及学生学习能起到指导作用。教师通过反馈结果及时改进教学，学生通过反馈结果及时发现自身不足并及时改正。该即时反馈系统使用PC计算机作为服务端，连接Pad教师端和学生端，利用计算机的高速计算能力对随堂考过程中记录的各种数据进行处理，产生反馈报告并以图形化形式表现出来。该系统通过计算机大大加快了数据的处理速度，真正实现了教学评价的即时反馈，具有很强的实用性。即时反馈系统还不支持主观问题的即时评价和反馈，不过随着技术的不断发展、理论研究的加深，相信更全面的即时反馈系统已离我们不远。

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（编辑:王天鹏）

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1673-8454（2015）13-0084-04