基于信息技术课程在线出版系统的教学平台研究

徐艳艳 沈富可 荣姗珊

摘   要：2014年MOOC在中国全面爆发，自此在线学习已成为继续学习知识的主要途径。今后，在线教学将逐渐成为高等教育和远程教育不可或缺的资源。信息技术发展和更新的速度极快，传统教材出版明显滞后于新的信息技术，因此出现了信息技术课程在线出版系统。信息技术课程在线出版系统是一种创新交互式出版系统，支持线上实时出版教材和书本，以章节为单位，读者可以选择任意章节进行学习。文章在此出版系统上，继续设计教学模块，提供一种新的以教材为基础的在线教学平台，与传统的教学相比，其内容实时丰富，并具有交互性，提高了教与学的效率。

关键词：信息技术课程;在线出版;在线教学;设计

中图分类号：G237.9 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2019）19-0093-04

一、引言

随着国务院印发《新一代人工智能发展规划》，我国各级各类学校也越来越重视教师和学生信息素养和信息能力的培养，信息技术课程的重要性也日益突显出来，而传统教材编制与出版周期长、时效差，内容存在缺乏普适性以及有效的互动实践等问题，教师和学生不能很好地利用教材进行教学和学习。信息技术课程在线出版系统是为了解决传统教材存在的问题而设计和开发的一个系统平台。在此以教材為基础的系统上进行教学，则可以很好地解决目前教学资源的问题，丰富教学，使教学更高效。

本研究以传统教材出版模式转变到基于网络的新型教材出版模式为契机，结合信息技术课程新课标的要求和特点，以在线出版系统为基础，充分利用互联网和在线教材的优势，将“互联网+”、人工智能、SPOC教学模式融入到教学平台中。设计与研究此教学平台的核心理念是实现以实时更新教材为基础的在线教学，为教师和学生提供丰富的教学资源，提高教学效率。

二、信息技术课程在线教学现状

义务教育阶段全面开展信息技术课程已有数年之久，与各类在线教学平台也有初步的结合，鉴于各地经济发展不平衡，信息技术课程学生接触到的在线教学质量千差万别，学生个体学习效果良莠不齐。

陆续有高校相关专业研究生投入到对信息技术在线教学方法的研究中来。研究者刘凯利借助微课技术，将信息技术教材内容微课化，使之更加符合锦州四中信息技术课程学生认知特点，激发了学生学习信息技术课程的兴趣，提高学生学习效率;李畅等将基于STEM教育理念的翻转课堂教学模式实际应用到初中信息技术课程中，有效地提高了学生的自主学习能力、合作学习能力和信息素养水平;毛晓娟等构建了基于创客教育理念的项目教学流程，发展与信息技术课程相关的创客项目，为学生提供虚实融合的信息技术环境，从而唤起学生学习兴趣、建立学习信心、激发学生创造力等。

类似在线教学平台在信息技术课程中的应用，较以往的教学平台在调动学生积极性和主观能动性方面效果显著，激发了学生学习兴趣，也提高了学生学习效率，这些研究没有考虑到对在岗信息技术教师水平的提升，以至于这些实验性课程在现有师资力量条件下推行普及困难重重。

三、在线出版系统的教学应用优势

在线出版系统上进行教学应用有多方面的优势，具体如下。

（1）教学资源丰富：以往只是提供一个平台供教师组织教学内容、教学流程，教师需要花大量精力去找合适的教学资源，编辑教学内容。在此平台上教学资源以教材为基础，有助于教师解决将书本教材电子化的大量工作，平台上有可供教师选择的大量可用的多元化、多样化电子教材。

（2）教学个性化：平台支持教材选择的最小颗粒度为章节内容，教师根据教学需求或自己教学特点以及学生的特点选择和组合不同教材的章节;还可以利用平台上便捷的功能上传和编写自己的教学资源，实现教学个性化。

（3）内容交互式：在线出版系统上的教材与传统的教科书相比，其内容会包含更多的问题、动画、互动工具、自动分级的作业，能使教学和学习更高效。学生往往能够在做中学会知识与技能。

（4）教材的实时更新：信息技术日新月异加上传统出版周期长，流程烦琐，往往拿到一本教材时，发现技术已更新。此平台上教材实时更新，以章节为单位快速迭代发布，解决了信息技术课程教学资源的问题，教师可根据教学大纲选择同步更新教材，也可保持原有教材内容;学生则可以学习到最新的技术。

（5）促进教师专业化发展：信息技术与人工智能的发展，对教师信息素养和能力提出了新的挑战，教育部每年都会组织教师进行专业培训，信息技术的特性导致增加了培训难度，借助此平台可以提高效率，教师可利用闲暇时间进行继续学习，促进了教师专业化发展。

四、教学平台的需求分析

本文设计的教学平台基于在线教材出版系统，主要为教师和学生提供一个教学和学习模块，并记录数据、教学过程和学习过程，以便后续设计学习分析模块时使用;为管理部门提供一个教学监督的功能，同时也为教师提升个人信息技术能力提供一个平台。本平台总体设计思路如图1所示，基于在线教材出版系统的教材实时更新功能有助于获取丰富的教学资源，既可进行教师提升也可促进学生学习，有一定的体制机制保障，提供透明的教学过程便于教学监管，最终形成一个教育教、学、管、评统一门户。本平台按功能需求分析包含教学模块、学习模块、共享评价模块、交互模块和后台管理。

1.教学模块需求分析

教学模块主要由教师或教师培训方使用，对教学起到引领的作用，教师登录平台后，可以建立自己的班级，建立班级后生成唯一的班级号，供学生查找加入班级，在班级管理中可以对学生进行管理，依据学生的水平为学生分班，然后为不同的班级进行课程建设，教学内容可以选择平台上已经发布的教材，对教材进行内容的挑选和组合，单位为章节，可以选择多个教材中的章节内容，也可以随意组织章节的顺序，删除章节，最后教师可根据学生的学习情况适当地发布作业和测试等。教学模块需求分析如图2所示。

2.学习模块需求分析

学习模块主要由学习者使用，年龄不限，学习者可以根据自己的兴趣爱好，自行挑选教材或教材章节进行学习，也可以根据教师提供的班级号加入班级进行学习，由于教材中包含了大量的交互式动画、作业等，不是单向的知识灌输，大致可以满足学生的学习需要。学生可以查看教材列表、章节列表，输入班级号加入班级，在班级中可以查看课程内容，进行交互，参与在线讨论，完成作业，得到反馈。学生可打印自己“选购”的教材。通过分析模块，学生可以得到推荐教材，个人根据各方面的综合能力，选择是否加入班级进行学习。平台中的所有用户均可以是学习者。学习者需求分析如图3所示。

3.共享评价模块需求分析

共享评价模块是平台中不可缺少的一部分，通过共享评价教学内容或教学过程，可以了解教学的情况，从而判断教学质量、成效及不足。教师或学生在使用教材教学或学习过程中，可以对教学内容或教学过程进行评价或分享，评价形式可以有打分、填写意见、评语，评价的颗粒度可以小到某一个具体的教学内容和教学环节;分享则可以在平台内部进行，也可以通过社交平台进行分享，同样可以分享一整门课程或具体到某一特定的内容，后台则会记录分享信息，作为最后评比教学的一个依据或参考。

4.交互模块需求分析

根据新课标的内容，信息技术课程需要对学生做到实时和阶段性的评价，面对评价结果教师需阶段性地调整教学方法。在线出版系统中已有交互式模块，其主要体现在创新型的教材中，教材一改传统教材只有文字、图画等媒介模式，其增加了在线编程、动画交互、在线答题、在线讨论等交互模块，这些交互式工具能够实时给学习者反馈，提高了学习的效率，学习者能够在做中学，更快地掌握和习得所学的信息技术。基于此系统的教学平台利用这种交互式教材可以满足信息技术课程的新课标，教师也可以在组织教学内容时根据教材增加这些交互模块，使用在线答题的作业功能时也可以根据学生的学习水平进行分级提供。

5.后台管理模块需求分析

后台管理模块主要由各级各类的管理者使用，有系统管理者、学校管理者、教研管理者。系统管理者为平台的管理员，拥有最高级别的权限，可以为用户赋予权限、管理用户、管理数据、导出数据;学校管理者为学校相关管理员，可以查看本校学生学习情况、教师教学情况、导出各项统计数据、管理本校师生、管理本校教材;教研管理者可以查看教学的整个过程，对教学过程进行监管和一定的干预。

6.性能需求分析

由于此系统面向用户较广，且不同事务的同时在线人数有不同的需求，有响应时间的要求、存储容量的要求和数据安全的要求。响应时间的需求直接关系到用户的使用体验，平均响应时间均在1秒之内，尤其对其内部的交互式模块，用户使用在线编程提交代码进行编译、输入数据测试、对比输出数据等一系列操作，基本在1秒之内完成，比起手动的要高效。使用在线答题也需要判题速度快、效率高，在多并发的情况下依然能够有序、高效地评测出结果。存储容量上，需要能满足所需，且能够方便和实时地扩容。安全性上一方面要防止他人非法登录系统，破坏数据的安全性，要保证数据的可靠性和完整性，以5种不同的用户身份加以区分权限，防止了其他用户对系统网站信息的随意处理。在交互模块，也可以采用一定措施，防止他们入侵系统。最后，要有一定的灾难恢复功能，例如用户在使用平台进行教学内容组织和编写过程中，若用户没有及时保存，而产生断电或系统崩溃，系统能自动保存数据。

五、教学平台的整体架构设计

1.平台的逻辑架构

教学平台前端使用Backbone和Angular框架，后端使用Django框架MVC经典体系结构，将前后端分开，采用接口的方式传输数据，从整体逻辑上将系统划分为应用层、表现层、数据层和基础设施层，各层次相对独立又相互依赖构成完整的整体架构。平台的逻辑架构如图4所示。应用层顾名思义是直接面对用户，用户直接在此层上进行操作和使用系统，因此在这一层中应注重UI的设计，为不同的用户设计不同的页面模式，用户的体验直接反映到对平台的评价;平台层为用户层提供了基础，这一层为前端对接后台提供了基础的支持和数据的传输，因此这一层需要良好的设计便于系统的整体开发和扩展;数据层为平台层提供数据服务，该层实现了数据模型和数据对象持久化，并提供对数据库的底层访问，便于后續持续集成分析平台;基础设施层则为整个平台提供了硬件基础，这一层需要根据平台的性能需求提供合适的硬件，为了节省硬件开销，也需要对系统做出优化性能的处理，平台的安全至关重要，在这一层中网络也可根据实际需求分为内网和外网，并在此基础上设计物理和逻辑隔离。除此之外，贯穿着四个层次的还有标准规范体系和系统安全。

2.平台的应用架构

教学平台依托在线出版系统，在资源中选取教材，组合教材进行教学或学习，相关管理者可对教学过程进行监督，也依据相关数据对教学优秀者进行奖励。最后根据出版平台和教学平台数据可设计大数据平台，在其上进行学习分析、教学分析、教材分析等应用。其应用架构如图5所示。

根据图5，教学平台最重要的使用者包含教学者和学习者，即教学和学习是教学平台中最突出的功能，其他功能的设计则是更好地为教学和学习服务。如图6所示，教学平台包含了教学学习和教学评价，教学学习跟踪学习过程，对学习进行及时的反馈和阶段性的评价，最后依据学习过程进行教学方法和内容的调整;教学评价则是跟踪教学过程，根据评价及时地调整教学内容。教学学习和教学评价是相互影响相互借鉴密不可分的关系。

六、结束语

在信息技术课程在线出版系统基础上进行教学平台的设计，可增加教学平台的智能化与便捷性，资源与教学本为一体，深度融合，可利用大数据和人工智能技术跟踪学习过程和教学过程，一方面可促进教材的优质化与快速迭代，另一方面可提高教学质量。文中设计了以实时更新教材为基础的在线教学平台，能够方便地选择教材和章节来进行教学或学习，提高了教学效率，由于教材的官方性和准确性，为学生在网络上随处可见的学习资源中节约了搜索时间。与此同时，还可提高教师的专业化能力。

此教学平台的设计将内容服务、教学服务与学习服务融为一体，对提高教材质量、教学效率和学习效率具有重要的意义。

参考文献：

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（编辑：王天鹏）