基于微课程的自主学习系统设计与实现

季益龙+张闪闪+赵俞凌

摘 要：根据当前国内外微课程应用系统案例分析，针对计算机编程类课程，对系统需求及功能模块进行研究、设计，并实现一个基于微课程的自主学习系统。该系统采用B/S结构，由微课学习、微课资源、微课交流和微课管理四大子系统组成，运用ASP.NET、AJAX和FLV流媒体等技术。经一年多的测试与使用，该系统可以大大提高了学习者的学习积极性，促进学生自学能力的提高。

关键词：微课程；自主学习，计算机编程；ASP.NET

中图分类号：TP311.52 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2015）21-0088-04

作为在线教育以及未来教学资源发展的新形势与新趋势，微课程正受到教育研究者与实践者的关注。[1]微课程的出现符合互联网时代要求，它能够在较短的时间对某一个知识点进行充分的、有趣的、深刻的讲解，有效推动教师专业发展和提升信息化教学能力，促进信息技术与学科教学深度融合。胡铁生[2]认为微课平台是区域性微课资源建设、共享和应用的基础，须由区域教育行政部门统一开发，平台功能要满足微课资源日常建设、管理的基础上增加便于用户应用、研究对的功能模块，形成微课建设、管理、应用和研究的一站式服务环境。

一、微课平台的现状及问题

近些年，随着微课平台地不断涌现，并取得了新的突破。[3]根据现有的微课平台实践与发展趋势，笔者认为目前的微课平台大致包括三类：

（1）教育行政部门及学校帮助教师提高教学能力的教师专业发展平台，如：中国微课网（http：//www.cnweike.cn）、高校微课教学比赛网（http：//weike.enetedu.com）、浙江微课网（http：//wk.zjer.cn/）等；

（2）非盈利教育组织帮助学生学习的个性化学习平台，如：可汗学院（https：//www.khanacademy.org）和TED-Ed（http：//ed.ted.com）；

（3）教育培训机构或公司自主开发的商业性平台，如：微课网（http：//www.vko.cn）。

由平台建设状况来看，国外微课平台的建设相对新颖和完善，并已应用于日常教学中，而国内微课平台在教学上的实践应用仍处于探索阶段。[4]相比国外的微课平台，国内微课平台的功能还不够完善，微课教学的应用还不够普及，国内的微课平台主要是为了微课比赛与展示构建，缺乏针对不同学习者、不同学习内容和不同实际需求的功能模块开发和应用。但是一些以营利为目的的教育机构或公司构建的微课平台，功能较为完善，微课质量较高，然而，学习费用将成为学习者头痛的问题，不能够广泛推广和应用。

二、微课程自主学习系统的设计

1.系统需求分析

需求分析是软件设计过程中非常重要的环节，它是关乎软件项目开发成败的重要因素。[5]不同的使用对象和学习内容对微课平台的需求也不同，所以需要根据学习内容的特点，针对不同的用户需求，进行学习内容和使用对象的需求分析。

内容需求分析是根据课程的特点，确定学习内容是否适合微课学习。计算机编程类课程是一门应用范围广、实践性和操作性很强的课程，这类课程十分适合微课学习，原因有三点：

（1）技能型应用学科可以将教学重点在于分解为多个知识点，并形成知识点网状结构图；

（2）技能型学科对于实践操作的要求十分重要，提供个性化学习支持服务对学习者自主学习效果好；

（3）技能型应用学科非常讲究技巧性，教师与学生之间的互动显得十分关键。

用户需求分析是对用户需求所作的调查与分析，是系统设计、开发和维护的依据。微课自主学习系统的使用对象包括学生、教师和管理员。学生通过微课学习平台进行网络学习时，要能够根据自己的兴趣和需求选择某一门微课，拥有自己的个人学习空间，并能获取教师或平台给予的学习支持。教师要能够了解学生的基本信息、已有知识水平和技能水平，并根据实际教学的内容，分割教学知识点，上传与管理微课教学资源，并与学生进行及时互动，提供学习支持服务。管理员能够对课程、用户、资源和系统进行管理，能够方便地对信息进行起草、发布、修改等操作，可根据系统发展要求，能够对系统进行进一步优化。

2.系统功能设计

通过对国内外微课应用平台现状分析的基础上，结合学习内容和使用用户的需求分，设计出基于微课程自主学习系统，该系统由微课学习、微课资源、微课交流和微课管理四大功能模块组成，具体功能如图1所示。

（1）微课学习模块

学习模块为学生提供一个以微视频为中心的自主学习网络环境，是系统的核心功能，它包括学生空间、教师空间、学习支持、学习激励、学习分析五个子模块。学生空间包括学生资料、个人消息、学习进度、学习笔记等功能；教师空间包括教师资料、个人消息、教学进度、教学笔记等功能；学习支持包括在线编码器、在线测试、即时笔记等学习支持服务工具；学习激励是学习、测试或课程结束后通过点赞、勋章和证书等形式给予学生奖励，以鼓励并激发学生学习动力；学习分析是统计学生的在线时间、学习记录和成绩分布图等情况，让学生知道自己在微课平台上的学习历程和存在不足，及时调整学习计划。

（2）微课资源模块

资源模块为学习者提供大量的、丰富的微资源，用户可以对资源进行检索、查看和编辑，它包括资源检索、资源查看、资源推荐、资源上传下载四个子模块。资源检索是提供用户检索、微课检索、文章检索三种检索方式，教师或学生可以输入关键字，选择一种检索方式，快速有效查询所需要的资源；资源查看提供给教师或学生大部分的学习资源，主要有微视频、微教案、微课件、微练习、微工具等；资源推荐是针对学习者所学微课内容，教师不时推荐一些与其学习内容相关的学习资源、学习工具和学习技巧；资源上传和下载是教师或学生可以对微课资源模块中的微资源进行下载，教师也可以上传一些与微课有关的资源进行资源完善，但需要经过管理员审核。

（3）微课交流模块

交流模块为教师和学生提供交流、娱乐及作品展示的社区，它包括问答社区、游戏社区、作品社区三个子模块。问答社区根据微课内容划分为不同的版块，教师和学生根据需求进入相应的版块进行问答交流，系统根据问答情况划分为待解答问题、热门问答和精彩问答；游戏社区为学习者提供休闲娱乐的经典游戏，它包含游戏界面、得分排行榜和源码解析三部分，源码解析是对游戏代码的分析解读，促使学习者的娱乐生活与学习发展相融合；作品社区是展示学习成果的虚拟社区，个人或小组可以上传制作完成的作品，并以文字、图片、代码、程序等形式进行展示，所有用户可以对作品进行浏览、点评和点赞。

（4）微课管理模块

管理模块指管理员负责对整个微课自主学习系统的管理和维护，以保障微课学习顺利进行，帮助学生更好的完成学习任务，该模块包括课程管理、用户管理、资源管理、社区管理四个子模块。课程管理是指管理员对微课程进行添加、编辑、删除等操作，并设置微课相应的属性，主要包括微课名称、授课教师、适用年纪、学习目标等；用户管理负责用户信息及用户身份验证操作，用户分为学生、教师和管理员三大类，不同的用户角色在系统中的权限和操作都有所不同；资源管理是管理员对所有微资源进行导入、编辑、删除和审核等操作；社区管理是管理员对所有的帖子、问答和作品进行查看、编辑、删除和审核等操作。

三、微课程自主学习系统的实现

微课学习主界面采用在线课程十分流行的“三分屏”界面布局，其中包括三个区域：微课播放区、在线编码区和即时笔记区，具体主界面如图2所示。微课播放区用于播放学生自学用的微课程，在线编码区完成新建、打开和运行等在线编程任务，即时笔记是学生对微课播放过程中产生的疑问、感悟和思考，可随时记录，自动存储到学习笔记之中。

为了保证微课程自主学习系统的科学性、易用性及移植性，该系统采用现阶段相对主流的配置技术：系统整体采用B/S结构，系统的硬件环境采用PC Server机型，系统的软件环境采用Windows 2008 Server r2+IIS7.0+.NET Framework 4.0 sp1+SQL Server 2008。

该系统的核心技术包括.NET技术、AJAX技术、FLV流媒体技术等。.NET技术是一个可以作为系统支持下一代Internet的可编程技术，它主要包括ASP.NET、C#、ADO.NET等。[6]Ajax是指一种创建交互式网页应用的技术，控制客户端和服务器端的数据交换，它最大优势在于用户体验，就是能在不更新整个页面的前提下更新和维护数据。[7]FLV流媒体技术是实现FLV视频格式的流式传输，FLV作为一种新兴的流媒体视频格式，具有占有率低、视频清晰、体积小、下载速度快等特点十分适合微视频播放。[8]它在微课平台中应用的技术难点是视频上传后自动转换成FLV格式，可以用FileUpload控件实现视频上传，再调用编码转换工具ffmpeg或mencoder自动对视频进行转换，在格式转换完成后，自动截图插入到视频数据库记录，包括视频的名称、标签、路径等信息。部分程序核心代码如下：

/*自动转换为视频格式*/

public string ChangeFileFlv（string fileName， string playFile， string imgFile）

{

string ffmpeg = HttpContext.Current.Server.MapPath（PublicMethod.ffmpegtool）；

if （（！System.IO.File.Exists（ffmpeg）） || （！System.IO.File.Exists（fileName）））

{

return ""；

}

string flv_file = System.IO.Path.ChangeExtension（playFile， ".flv"）；

string FlvImgSize = PublicMethod.sizeOfImg；

System.Diagnostics.ProcessStartInfo FilestartInfo =

new System.Diagnostics.ProcessStartInfo（ffmpeg）；

FilestartInfo.WindowStyle = System.Diagnostics.ProcessWindowStyle.Hidden；

FilestartInfo.Arguments = " -i " + fileName + " -ab 56 -ar 22050 -b 500 -r 15 -s " +

widthOfFile + "x" + heightOfFile + " " + flv_file；

try

{

System.Diagnostics.Process.Start（FilestartInfo）；

CatchImg（fileName， imgFile）；

}

return ""；

}

/*播放当前视频*/

protected void PlayVideo（int VideoID）

{

Maticsoft.BLL.T_Video bll = new Maticsoft.BLL.T_Video（）；

Maticsoft.Model.T_Video model = bll.GetModel（VideoID）；

VideoName.Text = model.VideoName；

ChapterID.Text = Convert.ToString（model.ChapterID）；

VideoUrl.Text = model.VideoUrl；

da_html.Text = model.CodeHtml；

da_css.Text = model.CodeCss；

da_js.Text = model.CodeJs；

int ChapterId = Convert.ToInt32（ChapterID.Text）；

int CountNum = （int）SqlHelper.ExecuteScalar（"select count（*） from T_Video where ChapterID='" + ChapterId + "' and CourseID='1' "）；

this.DataList1.RepeatColumns = CountNum；

int UserID = Convert.ToInt32（lblID.Text）；

VideoStudy（UserID， VideoID）；

}

protected void BindData（）

{

int ChapterId = Convert.ToInt32（ChapterID.Text）；

string sql = "select VideoName，VideoID，VideoImage from T_Video where ChapterID = '" + ChapterId + "' and CourseID='1' order by SortID"；

DataTable objTable = fanhui_ds（sql）.Tables[0]；

if （objTable ！= null && objTable.Rows.Count > 0）

{

DataView objView = objTable.DefaultView；

PagedDataSource objPds = new PagedDataSource（）；

objPds.DataSource = objView；

objPds.AllowPaging = false；

this.DataList1.DataSource = objPds；

DataList1.DataBind（）；

}

}

四、小结

微课程自主学习系统是信息技术与学科课程整合的一种新形式与新趋势。该系统主要由微课学习、微课资源、微课交流和微课管理四个子系统组成，可灵活应用于多种教学模式，如翻转课堂学习、在线学习或混合式学习，可以实现不同格式的视频上传后自动转换FLV流媒体格式，提供完整的学习支持服务，具体包括在线编码器、即时笔记、不同层次的在线测试与反馈，并通过同步与异步讨论与社区动态生成学习资源，一个作品的雏形形成之后，需要经过教师、学生进行评判和点赞，并在交流互动中不断对作品进行完善，最终形成优秀作品。经过一年多计算机编程类课程的教学实践，该系统的使用大大提高了学习者的学习积极性，促进学生自学能力的提高。

参考文献：

[1]梁乐明，曹俏俏，张宝辉.微课程设计模式研究——基于国内外微课程的对比分析，2013（19）：65-72.

[2]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展新趋势[J].电化教育研究，2011（10）：61-65.

[3]周艳，李育泽，徐义东.基于MOOC理念的微课资源网站设计[J].现代教育技术，2014（24）：113-118.

[4]张一川，钱杨义.国内外“微课”资源建设与应用进展[J].远程教育杂志，2014（6）：26-33.

[5张岚.基于web的网络学习平台的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2011：15.

[6]倪晟.基于web的微格教学资源管理与评价系统的设计[J].现代教育技术，2011（21）：129-131.

[7]倪晟.基于web的实验室教学信息管理系统的设计及实现[J].实验室研究与探索，2011（30）：160-163.

[8]卢立建，林睿.FLV流媒体技术在教学中的应用初探[J].中国医学教育技术，2008（22）：388-390.

（编辑：杨馥红）