良师智教微服务平台的设计与实现

梁鸿基 何俊铧 陈汉杰 张天成 雷腾龙 周富肯

摘  要：随着互联网的发展，“互联网+教育”成为民生热词，同时国务院总理李克强指出当前教育工作的重点是“发展更加公平更有质量的教育”，并提出“发展‘互联网+教育，促进优质资源共享。教育部将实施一流本科课程“双万计划”，认定万门左右国家级一流本科课程和万门左右省级一流本科课程。在这个“互联网+”应用增长环境中，教育行业也急需改革，我们希望打造出线上线下混合式一流课程辅助软件。

关键词：在线学习;微服务架构;系统设计

1系统设计思路

先是用微服务框架搭建各个功能模块，其中的功能模块包括老师能在平台上布置作业，批改作业，统计成绩等。运用云计算服务，为学生量身打造网络服务，解决服务之间的耦合性，提高网络的灵活性和可用性。利用大数据分析，为学生提供优质的学习评价和方案，减轻教师在教学中的工作量。使用云计算技术的教学平台能够提供安全性更高的数据存储中心，保障学生和教师数据的安全。系统不仅有pc端，而且还有小程序，方便学生与老师的使用。

2系统总体设计描述

2.1系统技术架构

系统采用微服务架构，系统架构总体分为两大模块，即系统模块和业务模块。系统整体技术架构如下图所示。

2.2系统功能设计

本智能教学系统功能满足老师和学生的学习与上课需求，主要分为八大功能模块，分别为系统登录模块、课程管理模块、作业管理模块、在线考试管理模块、课堂互动模块、课堂考勤模块、文件共享模块、数据看板模块。

3系统主要功能的实现

系统主要划分为八个模块，具体如下：

（1）系统登录模块

用户登录系统时，会验证登录对象，从而判断用户角色（教师，学生和管理员）。如果是教师，则显示教师界面，如果是学生，则显示学生界面。如果用户忘记密码，系统支持绑定手机找回密码。通过系统选课，自动生成课表。如果当天有课则在客户户端显示提醒信息。

（2）课堂考勤模块

系统支持多种考勤状态：出勤，缺勤，迟到，早退，请假，病假等。提供多种考勤方式：传统签到考勤;数字密码考勤;GPS定位考勤;二维码考勤等。自动统计考勤数据生成班级考勤率，如果是gps地理位置的考勤，自动检测考勤异常点，实现实时全维度的考勤统计等功能。支持查找，修改和一键导出考勤记录。

（3）课程管理模块

该模块可对课程的信息进行完善和编辑，批管理课程类别，实现将课程按院系、专业呈现在课程首页中，课程首页显示教师名称，课程名称和班级名称。可自定义课程页面信息，比如logo、选项卡，首页图片等。允许教师设置教学动态、教学资源、加入课程、留言板可见的权限。教师在后台设置课程代码，并告知学生，则学生只需输入正确的课程代码即可加入课程。支持批管理多门课程的用户 实现对课程用户的批注册以及批注销。

（4）作业管理模块

当学生提交作业后，系统会自动查重，教师可以设置重复率，通过与作业库进行比较，超过一定百分比自动打回，疑似抄袭也会别标记出来。作业提交后，支持自动批改，提高教师作业批改效率的同时也提高了作业审核的精准性。

（5）在线考试模块

教师可以从题库里选择题目作为考试，也可以随机生成题库，每一个学生的题目都不一样。教师通过系统发布考试后，考试前通过客户端给学生发布通知，如果学生有事耽误了考试，支持选择延迟考试。考试时，通过获取学生电脑权限，监考学生电脑情况。例如监考学生考试，探测他们有没有进程违规问题，如果有违规发现违规行为就进行截图。考完试后，系统支持一键导出成绩。系统也提供完善的数据分析表，可以了解到每一个学生的学习情况，针对不同情况可以实施不同的教学，提高教学质量和效率。

（6）课堂学习互动模块模块

学生可以通过平台查看老师上传的资料和视频，支持在线共享投屏增强课堂效率和互动性投屏功能块。在上课时候，老师可以进行共享投屏，便于学生可以看清教学课件，也可以利用这个远程教学（可以语音同步，低延迟）。支持画板功能，画板可以上传图片，还有手写、打字格式、彩色笔模式、还有各种图形等等小功能。當学生有疑问的时候，可以在留言板留言（支持匿名留言），留言后系统会给老师发送通知，老师可以在留言板查看逐一回复，其他同学也能看到，方便解答。也支持学生之间互相通信

（7）文件共享模块

教师注册申请为教师身份，会有一定的网络存储空间。教师可以上传课件和其他学习资料，也可以导入题库。教师可以在后台看到资料下载数和每一个学生的学习记录。

（8）数据看板模块

学生的学习记录会生成海量数据，比如课程访问量，课程内容上传量，页面浏览量等。系统收集到这些数据，再通过大数据分析和挖掘生成可视化分析报表，更新学习计划，并给出学习建议，得到学生自身各个方面的成长数据外，还有提供横向对比其他学生，从而可以多维度观测及深入了解学生成长的各方面情况。

4.结束语

据教育部2019年数据统计，目前全国共有2688所高校，全国在校大学生人数28310348，教职工人数2487544。而随着技术的不断进步，在线资源建设也得到了高校的认可，这意味着对于全国的教育行业来说，这种课堂辅助工具的需求量也是十分的巨大。尽管现在在各大高校的课堂上使用的课堂教学辅助工具的系统不一致，但是都能够看到现在高校课堂对于这种教辅工具的需求是十分巨大的。

参考文献

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项目名称：广东省大学生科技创新培育专项资金资助项目（pdjh2020b0683）