基于微信的混合式教学支撑系统研究

周继香，周育人

(1.华南理工大学广州学院,广东 广州 510800；2.中山大学 数据科学与计算机学院,广东 广州 510275)

基于微信的混合式教学支撑系统研究

周继香1，周育人2

(1.华南理工大学广州学院,广东 广州 510800；2.中山大学 数据科学与计算机学院,广东 广州 510275)

针对目前教学支撑系统存在的不稳定性、网络工具整合不足等问题，结合微信公众平台的优势，构建了一个基于微信的混合式教学支撑系统。系统实现了地理考勤、师生实时交流互动、跟踪学生的学习状态并自动进行学习评价等功能。引入了“混合式教学”的模式,将线上教学优势与线下教学优势结合起来，实现了教学效果的最优化。依托教学支撑系统，接入教务管理系统，为实现教学过程中教务信息管理和师生互动提供一站式服务。系统具有更强的交互性、兼容性和便捷性，打破了时空限制，让学习和管理都能够真正的移动化。以《数据结构与算法》课程为例，开展了基于该模式的教学实践研究。实践结果表明，基于微信的混合式教学模式对提高学生成绩及增强学习兴趣有积极的作用。

微信；混合式教学；支撑系统；学习评价

1 概 述

2015年7月22日，CNNIC发布了第36次《中国互联网络发展状况统计报告》[1]。据报告显示，截至2015年6月底，国内手机网民规模达5.94亿，网民中使用手机上网的人群占比提升至88.9%。以手机平台和网络平台为代表的新媒体强烈地冲击着当代高校师生的学习和生活，越来越多的学生利用碎片时间通过移动设备进行交流和学习。作为新媒体之一，2012年8月23日正式上线的微信公众平台，被定位为能够让运营者通过公众号为微信用户提供资讯和服务的平台[2]。个人或组织都可以以公众号的形象出现在微信平台，给订阅了该公众号的微信用户推送文字、图片、语音、视频等各种消息。同时，微信公众平台为开发者提供了各种功能接口，也允许开发者在平台上搭建自己的网站。

混合式教学模式把传统的课堂教学优势与网络学习优势进行有机整合，包括教学理论、教学模式、教学方式、学习评价等所有教学要素的深度混合，采用多种方式去改善教学，达到“最优化”的教学效果。混合式教学模式具有资源丰富、教学方法多样、交流渠道多样等特点，既能发挥教师引导、启发、监控学生学习过程的作用，又能体现学生的学习主体能动性和创造性，促进学生自主学习与协作学习，达到最佳的教学和学习效果。

实施混合式教学需要管理系统来支持在线学习内容创建和传递、师生交流、多样化学习评价等。因此，教学支撑系统是实现教学互动和辅助教师开展教学的一种基础性技术平台，是支持混合式教学必不可少的网络环境。

在移动教育的相关研究中，国内学者们与时俱进，结合各种不同的关键技术(如基于Moodle、WCF、云计算等)构建了用于不同用途的平台[3-8]。最近几年已有一些研究对微信公众平台在教育领域的应用价值和功能优势展开讨论。例如，吕海燕构建并通过实例验证了微信应用于移动教育的教学模式结构[9]；李莎等提出了基于微信APP的移动应用客户端、微信开放平台技术和传统互联网开放技术相结合的移动互动教学解决方案，并进行了验证[10]；崔连敏等设计实现了基于微信的大学物理实验移动学习系统[11]；郭士香等着重探究基于微信的高职公共英语移动教学实施策略[12]；李颖等调查了Blackboard网络教学平台的使用情况，发现学生每天花在网络时间约为4 h，但大多只有20～40 min用在学习[13]。

但是从实践应用的效果来看，目前教学支撑系统存在不稳定，社会化网络工具整合不够，缺乏对学习过程和效果的记录、分析和评价等问题，更没有考虑到将教学支撑系统与教务管理系统对接以及实现对混合型教学模式的支持。微信公众平台的出现为这些问题的解决提供了新的可能。微信公众平台作为社会媒体，具有信息设置、社交、素材管理和数据统计等功能[14]。

在已有研究的基础上，引入“混合式教学”的理念、思路和方法，结合微信公众平台的优势，开发出一款基于微信的混合式教学支撑系统。依托教学支撑系统，接入教务管理系统，为实现教学过程中教务信息管理和师生互动提供一站式服务。在构建移动交互学习和管理功能上提高教学支撑系统的亲和力，方便教师上课考勤，学生利用碎片时间查阅资料，交流分享、完成作业和测试，采用多元评价方式全面考查学生，从而提高学生的学习兴趣和参与感。

2 系统功能分析

混合式教学支撑系统是以建构主义、行为主义和认知主义等学习理论为基础而设计,充分体现了教师主导活动和学生主体参与的现代教育理念。除了多样化的教学模式、先进的教学理念外，完善强大的功能和易学易用的特性也是混合式教学支撑系统的显著特点。系统具有良好的开放性、通用性、扩展性，方便移植、修改和扩充，留有接口，方便增添新的子系统和新的功能。

2.1 混合式教学的方案

根据教师的教学需求和学生的学习需求，设计融合“教与学”的混合式教学模式。课程教学组织包括前端分析、活动与资源设计和学习评价三个步骤，学生在教学设计的指引下逐步完成学习任务。前期分析包括教师对学习者、学习内容和学习目标等的分析，对教学内容进行调整，提供相关的学习资源和服务。活动与资源设计是混合学习模式的核心部分。根据课程的重难点，将PPT、动画、视频等媒体充分结合，为学生提供文本、音频、视频等多样化的学习资源，教师可根据教学内容合理选用线上或线下学习形式。构建以学习者为中心的学习环境，通过师生互动把学习内容、学习工具、学习方法有机结合，实现学习活动与学习内容有机衔接。学习评价是从学习态度、学习能力和学习效果这三个维度进行多元评价，注重形成性与总结性评价、教师评价和学生自评、定量与定性评价相结合。学习评价包括学习过程评价和课程考核两部分，学习过程评价和课程考核评价的成绩以加权形式计入按照不同的权重系数汇合折算成该课程总评成绩，并自动加载到学校教务管理系统的在线成绩管理模块。多元化评价全面地考查学习者在整个学习过程的表现，更能调动学习者的积极性。混合式教学实施后通过多元化评价对整个教学过程和教学效果进行总结，及时把信息反馈给教师，根据反馈信息完善调整整体教学设计与教学策略、改进混合式教学模式。对混合式教学支撑系统的教学过程，设计如图1所示的UML建模。

2.2 混合式教学的用户需求分析

混合式教学支撑系统的主要用户为管理员、一线教师和学生，用户需求分析情况如下：

(1)教师功能：学习管理系统业务功能主要使用者，可以编辑课程资源和组织教学活动，查看考勤和批改学生作业，与学生互动交流，引导学生学习。

(2)学生功能：学习管理系统业务功能主要使用者，可在各种终端平台查看考勤、成绩、课表、考试安排、选课信息等，查询自习课室，在线阅读材料和参加学习活动，上传作业和学习资料等。

(3)管理员功能：负责修改系统配置，维护课程、用户信息，分配用户权限，安装和维护系统功能模块。

根据用户需求分析进行UML建模。

图1 混合式教学支撑系统的UML图

2.3 混合式教学的模块设计

基于UML建模，针对用户需求，设计、开发对应的学习管理系统功能。混合式教学支撑系统服务包括移动应用服务和后台管理服务，前者负责接收微信用户发送的微信请求，按照相应的功能指令组织回复，后者主要实现具有管理员权限的用户在电脑上进行各种资源管理、生成教学页面和提供后台服务支持。

依据混合式教学流程，建立了基于微信的混合式教学支撑系统的体系结构，系统的总体功能结构如图2所示。

各个模块的功能描述如下：

(1)数据支持和统计模块：提供教师、学生、试题、用户和管理员等基础数据的添加和维护管理，重点提供学习资源的添加、修改和删除等功能。对学生分享的学习资源总数量和被访问次数、学生互动情况在线作业和测试成绩进行统计，为学生的学习评价提供数据分析支持。

(2)教务管理模块：系统通过外接接口连接教务管理系统，查询教务通知、课表、考试安排、选课、成绩等信息。

(3)地理考勤模块：系统通过微信JS-SDK的获取地理位置接口wx.getLocation来获取用户的地理经纬度坐标。地理考勤机制具体设置如下：在上课时，教师在微信上发起考勤并记录其位置，学生在微信上签到并记录位置。通过球面半正矢公式(Haversine formula)[15]，将学生与教师所在位置的经纬度坐标换算成两者之间的距离，看学生与教师的距离是否超出有效距离。若超出则考勤无效，未超出则考勤生效。最终由教师在微信上点击停止考勤并查看名单，此时，系统自动化记录考勤成绩。

图2 总体功能结构图

(4)自习教室查询模块：学生通过自习教室查询“摇一摇”功能，系统会根据当前的时间来判断空闲的教室返回给用户。

(5)资源学习模块：学生可以关注混合式教学管理平台的微信公众账号，选择目录菜单，或者输入课程关键字，进入相关课程进行学习。该功能为学生提供了更为便捷的学习方式，提高了学生的学习主动性。

(6)师生互动模块：师生互动子系统包括小组讨论、交流分享和课后作业三个部分。通过采用Socket连接并应用APICloud聊天框架来实现小组成员之间的讨论，以课程为单位创建讨论小组，师生、生生之间利用消息功能在线交流，提高教学效果。微信中通过朋友圈、群等分享资源，学生与老师可以自由分享各种学习资源(文字、图片、视频、网址等)。教师可以发布课后作业并通过系统推送给学生，学生完成作业后上传到系统，教师查阅作业并对其进行打分。

(7)学习评价模块：学生的总评成绩包括学习过程评价和课程考核评价。学习过程评价主要是从学习态度、学习能力和作业完成情况进行多元评价。系统自动记录学生的学习情况，如考勤、在线学习时长、发帖次数、参与活动次数、作业完成次数等进行量化统计，课程结束后，系统根据设定的不同学习活动的权重自动计算出平时成绩。课程考核评价通过线下期末考试和线上测验来实现。学习过程评价成绩和课程考核评价成绩按照不同的权重汇合折算成该课程总评成绩。

3 系统设计与实现

混合式教学支撑系统主要是基于微信公众平台开发，利用了微信JS-SDK来提供接口调用。除此之外，还综合运用了HTML5、PHP、JS、AJAX、Amaze UI、CI框架、SVN、Git托管服务、VPS和融云类库等技术。

3.1 数据库设计

混合式教学支撑系统的开发主要基于PHP网页开发和MySQL数据库技术。在该系统的设计与实现过程中，涉及到许多数据表的设计，主要包括用户信息表、课程表、文字评价内容表、教师分数评价表、学生考勤表、考勤发起表、课后提问表、消息类型表、小组讨论表、小组成员表、信息表、交流分享表、习题表、主题回复表、学习评价表、点赞表、点赞统计视图表、学习资源表。其中几个关键数据表的具体设计如表1所示。

3.2 微信公众平台的开发

混合式教学支撑系统是基于微信公众平台开发的，需要在公众平台搭建起一个网站。第一步：成为微服务网站的注册用户，只需点击“配置”，即可自动配置好与微信公众平台的开发接口。然后就可以在网站后台进行简单设置。第二步：选择个性化管理—微网站页面—编辑内容，添加并设置自需要展示的内容。第三步：为了不让网站看起来单调，微网站管理中有一些美化的功能，如新建栏目、模板设置等。

表1 关键数据表设计

建立微信网站之后，需要进行微信JS-SDK接口的调用。

在使用JS-SDK之前，先登录微信公众平台进入“公众号设置”的“功能设置”填写“JS接口安全域名”，并引入相关的JS文件，然后通过config接口注入权限验证配置，最后通过ready接口处理成功验证以及通过error接口处理失败验证。

3.3 实现效果图

该系统主要包括地理考勤、小组讨论、交流平台、资源分享和学习评价等模块，其主要功能界面如图3所示。

4 基于微信的混合式教学模式的实践

选取了《数据结构与算法》课程作为微信公众平台支持下的混合式教学模式的实践案例。为了便于验证教学效果，选择笔者主讲的两个班级作为比较对象，其中A班级78人，采用混合式教学模式，B班级75人，采用传统教学模式。实施过程包括教学准备和教学活动组织两部分。首先，教师对学生、学习内容、学习目标进行前端分析，确定教学策略和课程知识群。其次，教师在该课程中创建讨论小组，将该班同学加到讨论小组中。再次，教师依照学习内容的内在逻辑和关联关系，将教学内容划分为一个个小的学习单元并确定授课方式。学生从讨论小组中可以访问每一个学习单元，并按要求完成教师布置的任务。在此期间，教师通过讨论小组和交流平台解答学生问题和指导学生学习，学生也可在平台分享学习资源。在线下教学中，教师系统地讲解学科知识，对在线学习中共性问题进行答疑解惑。根据反馈意见不断调整和完善学习单元。该课程学习评价采用过程性评价和总结性评价结合的方式：课程总评成绩=平时成绩*40%+期末成绩*60%。

图3 主要功能界面

经过一个学期的混合式教学实践，该门课程取得了良好的教学效果。A班同学学习积极性大大提高，学习交流更加频繁，协作能力和自主的学习能力显著增强，学习成绩明显提高，尤其对学习基础差的学生的成绩提升和优秀生的培优有积极作用。A班与B班的课程成绩分析如表2所示。

表2 《数据结构与算法》考试成绩分析

5 结束语

基于微信搭建的混合式教学支撑系统，具有更广的流量入口，更强的交互性、兼容性和便捷性，打破了时空限制，让学习和管理都能够真正的移动化。同时，将线上与线下的学习优势结合起来，实现了教学效果的最优化。在教学实践研究中，基于微信的混合式教学模式对提高学生成绩及增强学习兴趣有积极作用。

[1] CNNIC.第36次中国互联网络发展状况统计报告[R/OL].2015.http://www.cnnic.net.cn/hlwfzyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201507/P020150723549500667087.pdf.

[2] 微信公众平台[EB/OL].2016-01-22.http://mp.weixin.qq.com/wiki/home/.

[3] 王 晔,刘 红,刘 斐,等.基于WCF技术架构的移动教学信息查询系统的设计与实现[J].中国教育信息化,2011(3):49-51.

[4] 战大伟.基于Moodle平台的移动学习系统设计与开发[D].长春:东北师范大学,2013.

[5] 韦小梧.基于Moodle的移动教学平台的构建与应用[J].中国信息技术教育,2014(19):85-87.

[6] 曹丹阳,魏金强,杨 建.基于学分制的移动教务系统设计与实现[J].中国现代教育装备,2015(1):12-14.

[7] 张 雪,孙 坚,佟秀凤,等.基于IOS的移动终端选课系统在教学管理中的应用[J].人才资源开发,2015(14):159.

[8] 聂 晶.基于云计算的高职移动教学管理评价系统开发与实践[J].南宁职业技术学院学报,2015,20(3):50-53.

[9] 吕海燕.微信在移动教育中的应用研究[D].延安:延安大学,2014.

[10] 李 莎,王 胜.微信互动教学系统研究与实现[J].微型电脑应用,2015,31(4):32-34.

[11] 崔连敏,陆 剑.基于微信的大学物理实验移动学习系统研究[J].软件,2015,36(6):7-11.

[12] 郭士香,郭 婷.基于微信的高职公共英语移动教学实施策略探究[J].吉林工程技术师范学院学报,2015,31(7):61-63.

[13] 李 颖,迟秀文,林 琳,等.Blackboard网络教学平台应用状况的调查分析及对策[J].中国教育信息化,2013(12):9-12.

[14] 徐梅丹,兰国帅,张一春,等.构建基于微信公众平台的混合学习模式[J].中国远程教育,2015(4):36-42.

[15] Wikipedia.Haversine formula[EB/OL].2016-07-29.https://en.wikipedia.org/wiki/Haversine_formula.

Research on Blended Teaching Support System Based on WeChat

ZHOU Ji-xiang1，ZHOU Yu-ren2

(1.Guangzhou College of South China University of Technology,Guangzhou 510800,China；2.School of Data Science and Computer Science,Sun Yat-Sen University,Guangzhou 510275,China)

Focusing on the instability and insufficient conformity of the current teaching support systems,a WeChat-based blended teaching support system has been developed with the full exploiting of the educational functions of WeChat public platform.This teaching support system realizes the function of geographic attendance and real-time interaction between teachers and students.Moreover,it can automatically track the students’ learning state and automatically evaluate the study status of students.The pattern of blended teaching has been introduced into this system,and the advantages of on-line teaching and off-line teaching have been combined.This helps to implement the optimization of teaching performance.The teaching support system has been joined up with the educational management system,and this can provide one-stop service for the information administration of educational affairs and teacher-student interaction during the teaching process.As a result,it owns stronger interactivity,compatibility and convenience.And it can break through the limitations of time and space and make learning mobile.The teaching practice on data structure course has been carried out based on the blending learning pattern.And the practice shows that the WeChat-based blending learning pattern indeed has a positive effect on improving the academic performance of students and enhancing their interest.

WeChat;blended teaching;support system;learning assessment

2016-06-07

2016-09-21 网络出版时间：2017-03-13

广东省质量工程教改项目(GDJG20142551)；广东省教育成果培育项目(SC140401)

周继香(1975-)，女，硕士，助理研究员，研究方向为高等教育管理；周育人，教授，博士生导师，研究方向为软件开发。

http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20170313.1547.090.html

G40-057

A

1673-629X(2017)05-0059-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.05.013