交互式慕课教学系统设计与研究

丁 然

(安徽审计职业学院，安徽 合肥 230601)

随着网络教学的不断发展，学生自学学习能力的培养受到重视。在线教学成了一种新的教学发展模式。学生可以不受地点、环境、时间的影响，借助网络平台完成知识的学习、互助与交流，完成考核任务。网络教学在一定程度上解决了传统教学模式的问题。但是单纯的网络学习并不利于学生系统知识的掌握以及学生价值观的培养。慕课教学模式的推广，能够解决传统教学存在的问题，改进现有的教学方法，增加学生学习兴趣，增加互动环节。本文对交互式慕课教学系统进行了研究，该系统增强了学生的专业技能，拓宽了知识层面，提高了教学效果。

1 交互式慕课教学系统的意义

慕课教学模式是一种大规模的在线开放课程的教学模式。它是网络教学的延伸，同时也对传统教学方式有着深远的影响。在新技术与Spoc平台的支持下，慕课教学模式有自己的管理系统与学习方式。慕课教学课程中含有丰富的教学资源包括在线视频学习、短视频学习、课后习题、讨论学习、材料补充及考试等。在慕课教学系统中，学生可以利用碎片时间进行在线学习，不受时间、地点、环境的影响。通过教师线上的指导与交互，增加师生、学生之间的讨论与交流。慕课教学系统可以将教学资源更合理、更有规划的组织在一起，学生可以按照计划学习。整个慕课教学模式突出了以学生为主体，更注重学生自学能力的培养。慕课教学模式并不适合每一个人，这样的教学模式对学生自制力的要求比较严格。传统教学更多的是对学生的监督与管理，缺少对学生学习态度与情感的培养。慕课的教学模式将传统的教学方法与慕课教学的优势结合在一起，形成交互式慕课教学模式。

2 交互式慕课教学系统设计

交互式慕课教学系统的研究是在慕课教学系统的基础上，设计一套交互式评价体系。更注重的是课后教师与学生之间的沟通，教师布置与批改作业的整个流程。交互式慕课教学系统在常规的功能模块外，还有一个特色的分组项目，在该教学系统中，教师需要给学生进行分组，并且按照组别布置课程任务，如果人为手工进行分组则是一项巨大了工程。在教学过程中，教师一般对学生缺少充分的认识，分组时尽量避免自由分组，按照学号分组也不是最佳的分组模式。每个高校都有人才评价指标系统，将评价指标作为向量，学生每一项评价指标定义为一个向量，在此基础上实现对学生自动分组的功能。指标评分为0-5分，指标中0分代表学生没有选修过与这项指标有关的课程，并不能说明学生该项水平为0。经过观察可以发现，学生指标分析数据则是一个大的数据库，可以将这些数据列为数据矩阵，分析其属性，公式1列出指标数据矩阵。

(1)

列出数据矩阵后，对每名同学的指标差距进行分析，将不同特点的人才分在同一组。例如在软件工程专业中，有的学生代码能力强，有的数学强，有的则是项目管理水平比较强，将一个组的水平综合分布。两个同学的各项评价指标分别是{a1,a2,a3……ap,ap+1}、{b1,b2,b3……bp,bp+1}，那么他们指标相似度的计算为公式2所示。

cosβ=

(2)

cosβ的取值在0-1范围，cosβ值越大，相似度越高，表示a、b两名同学的能力越接近，cosβ值越小，则表示a、b两名同学能力差异比较大，可以将他们分在一组， 取长补短，互相学习。

3 交互式慕课教学系统模块分析

3.1 用户管理模块

交互式慕课教学系统整体设计中，分为三个模块，管理员、教师、学生。管理员具有管理整个系统的权限，可以上传资料，编辑信息，查找数据等等。教师可以编辑个人信息，学生信息，教学课程，考试成绩等等。主要可以分为三种类型，一种是对课程信息本身的编辑，包括教学内容，教学视频，教学资料，课程简介等等。第二，对选修课程的学生进行管理，包括教学分组，组长的选择，查看学生信息及学生成绩等等。第三，课程教学任务进行管理。包括学习视频的上传，材料附件，学生分组，以及对课后作业完成情况的查看和审批。对于学生来讲，权限有限，可以编辑个人信息，查看课程，观看视频，完整作业等。

3.2 课程管理模块

交互式慕课教学系统设计过程中，课程管理模块与管理员、教师、学生有着密不可分的关系。管理员负责录入整个教学系统的基本信息，教师基本信息，课时信息、选修课程的学生数量。教师需要完善自己的信息，所讲授课程的具体信息，包括时间和内容，上传授课视频，编辑课件，上传附件及课后作业的预留。课程管理模块对于学生权限比较小，仅仅能够阅读，观看授课视频，下载课件及课程介绍及查看。

3.3 课程任务管理模块

课程任务管理模块是交互式慕课教学系统设计的研究重点。该模块的主要目的是帮助教师高效完成教学任务。除了在线沟通交流之外，课后作业的预留也是提高教学水平的方式之一。课后作业预留方式可以分组来完成，以提高学生团队协作的能力，整个组完成之后同学们以组为单位提交给教师。这种教学形式的弊端则是教师无法对每一位学生的学习情况进行掌握，也无法了解每一位学生在课后作业中的实际贡献。在交互式慕课教学系统设计中，可以将这个问题留给学生，教师在布置任务时可以指定相应的分组，并且设置一系列的指标及权重。其主要流程见图1。

图1 课程任务管理流程

在交互式慕课教学系统设计中，课程任务管理模块会分成若干个小组，每一个小组设置一个组长，组长的职责是收取课后作业和统计、评价每一名同学在课后作业中的实际贡献。对于每一个组提交的课后作业，其他组别可以根据教师给的评价指标进行评价，有效的评价可以给教师审批作业提供更多的参考。小组课程完成情况互评的好处，第一，可以让同学们更多地了解其他同学的学习情况和具体任务，拓宽同学们的知识面。在数学课中，教师给每组发布的任务是不同的，同学可以根据对其他组别的评分来学习更多的知识。如果每一个小组仅仅关心本组的作业，那么课堂任务的效果就会比较差，同时也失去了教学意义。小组互评模块的设置，并没有增加同学的额外作业负担，同时也能够启发思维，拓宽获取知识的渠道。第二，同学们查看了其他组别的作业情况，给出心中合理的分数，不仅仅可以帮助教师从不同角度判断作业完成的质量，还可以帮助教师节省很多时间。教师有充裕的时间，给同学们答疑解惑。

4 交互式慕课教学系统仿真实验

4.1 系统需求及配置

系统设计的主要目标是满足学校建设及引进多门高清课程。并且满足可以同时容纳3000人在线，同时满足40人以上的教学任务，需要搭建4台虚拟服务器。需要配置一台Small Private Online Course主机，以及视频转换主机，文档转换机，额外配置云端处理器更好，开放一台虚拟机。

1.交互式慕课教学系统配置。交互式慕课教学系统的标准配置：Small Private Online Course(1台)，需要有8核CPU，64G内存，1T硬盘，外网IP地址一个，内网IP一个，光纤网卡；RAPP视频转换主机(1台)，4核CPU，32G内存，800G硬盘，内网IP 1个，光纤网卡1个；RAPP文档转换主机(1台)，4核CPU，32G内存，800G硬盘，千兆网卡1个，内网IP 1个。

图2 交互式慕课教学系统拓扑图

2.交互式慕课教学系统工作原理。Small Private Online Course平台可以实现教学课程的线上教学及从云端引用的慕课课程。从功能上能够实现与云端慕课平台功能一致的具有学校独立域名的教学平台。RAPP是资源异步处理的一种协议，主要处理资源格式的转化，支持各类资源文件的格式处理，处理成特定的格式。对于本地硬件资源的配置要求，需要具备两台物理机，一个Small Private Online Course，另一个是RAPP。

Spoc的主要作用：

第一，实现本地资源的存储，实现慕课课程资源的镜像、点播服务；

第二，负责与RAPP保持沟通，同步RAPP主机加工转换的所有本地资源课程；

第三，负责与慕课平台保持沟通，完成慕课引用课程资源本地的镜像；

第四，保持与外网的24小时通讯服务。

RAPP主机作用：

第一，实现本地文档、视频资源的自动化处理；

第二，支持视频格式的转化，支持文档格式的相互转化，同时保留原始文件；

第三，保持与Spoc主机的通讯服务，实现对本地课程资源转化后向Spoc主机进行推送。

交互式慕课教学系统设置的是300名学生同时在线，10门高清课程视频。每增加额外的300人和10门高清在线视频课程，则需要添加一台Spoc主机。

4.2 交互式慕课教学系统流程及界面展示

交互式慕课教学系统主要分为3个部分，用户管理，课程管理及任务管理。三个功能模块完成了系统的主要操作。

1.用户管理模块。 在交互式慕课教学系统中，教师可以编辑个人信息，对自己所教授的课程进行全方位的管理，包括课程内容编辑，上传教学内容、上传课程视频及课件。对学生信息进行管理，对课程任务进行管理，上传附件，作业批改等等。如图3所示，教师登录验证成功后，系统会自动跳转到教师的课程管理列表，在列表中教师可以进行操作。

图3 交互式慕课教学系统教师首页

学生可以编辑个人信息，选择选修课程，查看学分，观看授课视频，下载课件，提交课程作业，同组或为外组评价。在提交课程作业后，也可以查看或下载其他组的学习课件并对其进行评价。如图4所示，学生登录验证通过后，系统会自动跳转学生课程学习列表界面。在列表中可以看到所选择的课程。

图4 交互式慕课教学系统学生登录页面

图5 管理模块主要流程

图6 教师编辑课程详细信息

图7 慕课教学系统中学生观看视频

2.课程管理模块。课程管理模块的主要流程见图5所示。

图6为教师管理所教授课程的具体信息，如上传视频，编辑课程等等。

学生对于慕课教学系统中大部分的管理模块仅仅有读取的权限，如查看课程详情，下载数据视频，在线观看视频等操作。如图7所示，教师上传JSP教学视频之后，学生可以在线观看。

4.3 交互式慕课教学系统实验仿真

选取某大学计算机专业两个班级的学生，在软件工程这门教学课程上采用交互式慕课教学系统进行试验。计算机1班37人，分成7组，每组的人数在4-6人之间，具体评分情况如表2所示。

表1 计算机1班小组成员评分明细

表1是计算机1班软件工程课程的实验结果。从呈现的分数可以看出，没有过高的分数，大部分组员与组长的分数是一样的，缺少公平性判断。这样的结果对于教师来讲是没有意义的，没有任何参考价值，由此可见这种方式的实验结果并不理想。表2是组间互评的结果，这组数据与教师的预期值比较接近。

表2 计算机1班组建互评

在引入组建立互评机制后，在不增加同学们作业负担的情况下，互评机制可以启发思维， 拓宽学习思路。给其他组别评分，打出心中各项之别的分数，对于教师来讲具有参考价值。

5 结束语

本文对交互式慕课教学系统进行了设计与研究。基于交互式慕课教学课程的设计更应该注重实践的能力，设计与开发应该更具有实践性，高效性。交互式教学系统的研究与开发能够弥补传统教学中存在的问题，发挥学生的主观能动性。视频教学更注重学习效果，忽略了交互性系统在慕课教学中的重要性。交互式系统的开发能够提高学生的动手能力，拓宽学生的学习思路及能力，交互式教学系统让学生参与到教学的更多环节，让学生更好吸收知识，提升教学质量。