智慧校园背景下高校课程教学系统设计与实践研究

舒 晖

(成都医学院现代教育技术中心，四川 成都 610500)

传统的PC互联网已经无法满足时代发展的要求，因而移动互联网在校园中普及的程度越来越高。移动互联网已经在人类生活的方方面面体现出无可比拟的便捷和优势，成为许多企事业单位日常工作和管理的工具。我国部分高校开始研究基于移动互联网的高校教学管理工具，有关学者已经进行了尝试，以改变传统的基于PC互联网管理的模式[1-3]。微信社交平台作为国内使用最为广泛的移动互联网社交工具，目前积极拓展了一些新的功能，如微信公众号、小程序等，这些拓展功能进一步丰富了微信使用者的生活体验，对其学习、工作和生活均产生了积极的影响[4-6]。在大量的微信用户中，高校学生用户对于微信的依赖程度较高，因此基于微信平台进行“智慧校园”的教学课程系统设计具有更广泛的学生基础和更低廉的开发成本。

本文提出利用Java技术开发基于微信公众号平台的高校课程教学系统，用于实现学生课程教学设计。

1 智慧校园理念与标准

智慧校园理念的诞生得益于全球移动互联网的普及，早在2008年智慧中国策略论坛上就提出了“智慧地球”这一理念[7]。该理念的提出，说明智慧不仅仅是一种理念，而是一个可以实实在在改变人与人之间交流的方式，将会对人与人、人与自然之间的关系产生深远影响。

1.1 智慧校园改进理念

“智慧校园”需要在数字化、网络化和智能化方面进行全面改革，主要体现在以下几个方面。

1)课堂智慧化。虽然国内大部分高校引进和部署了多媒体教学设备，但是多媒体信息传播方式较为单一，如何将云技术和物联网技术应用到课堂实践中去依然是需要解决的问题。因此，智慧课堂要求能够对课堂教学活动进行分析和处理，记录课堂教学质量和师生反馈的信息，从而得到对课堂综合效果的评价。目前来看，课堂智慧化依然有很大的改进空间，课堂硬件设备同样需要改进。

2)管理智慧化。现阶段大部分高校的管理系统依赖于PC端的操作，具有较大的局限性，同时管理者和师生之间缺乏良好的沟通桥梁，主要体现在沟通时效性方面的不足。少部分高校已经开始自主研发自己的高校管理APP，但是存在操作较为繁杂、维护成本高、学生参与度低等问题，可行性较低。

3)信息分享智慧化。高校教学活动是一个复杂的系统工程，不仅仅体现在课堂教学上，在高校教学活动中如何让学生便捷地获取课程信息、提高学习兴趣是需要重点研究的问题。例如，在课堂教学开始前给学生智能化推送课表和需要预习的课程内容，在课间休息时给学生推送休闲读物，课后给学生推送作业通知、教务信息等等。这些人性化的功能，将会极大提高学生的学习主动性和积极性。

1.2 技术标准要求

智慧校园技术标准主要体现在以下4个方面：

1)智能化。采用人工智能技术，结合云计算技术和大数据等为教学评价、管理和研究提供基础支撑，这是智慧校园未来的主要发展方向。

2)校园化。校园是一个独特的群体，与社会之间有着千丝万缕的联系，因此智慧校园建设需要以校园社会化的理念为标准，利用社会化平台进行研究和拓展。

3)创新化。创新是高校科研工作的重中之重，如何在课堂教学和管理中进行创新同样是一个十分值得研究的课题。

4)现代化。教育现代化是智慧校园的终极目标，因此智慧校园的建设需要依据教育现代化的规程规范要求进行，为现代高校教育服务。

2 系统需求分析和设计

通过对校园教学工作所涉及的范围进行分析发现，高校信息化教学系统主要有两大类用户，第一类是教师和学生，第二类是教务工作人员[8]。前者主要是对学习资源、教学资源和教学任务进行查询，老师的主要责任是教学及学生管理，学生主要涉及学习资料的下载和教学课程的熟悉；后者主要负责对教务数据的维护和修改，包括教学信息、校园新闻和考试等板块的维护。

2.1 教师和学生需求分析

教师和学生主要通过该系统或平台完成与教学相关的功能，通过走访调查，本文设定该平台需要实现的功能如图1所示。

图1 教师和学生系统需求设计

2.2 教务管理者需求

教务管理人员主要为教学后勤服务提供保障，例如课程安排、考勤信息编制以及考试信息提醒等。教务管理人员所承担的工作内容更为基础，通过对教学任务进行剖析发现，教务人员通常还需要处理一些突发性的事务，如修改课程安排和地点、及时发现学生在学习过程中的问题、对教师教学质量进行评估等。教务管理人员的需求如图2所示。

图2 教务管理人员需求分析

2.3 其他功能需求

高校课程教学系统除了满足师生和教务工作者的教学需求外，还需要具备以下一些基本的性能。

1)系统维护简单。由于访问量大、需要修改的模板较多，系统需要及时作出相应的调整，因此对系统的维护十分重要。良好的UI界面是第一步，其中关于教学系统界面的风格、颜色以及学校的官网界面等都要进行细微的改变，以便于后期维护。

2)扩展性好。传统的PC客户端教学软件兼容性较差，往往满足不了时代发展的要求，智慧校园教学系统设计应具备良好的扩展性，不仅需要完善现阶段的教学任务安排，还需要在后期不断更新用户体验和操作功能。

3)便捷性。教学系统应该简单易用，让学生和老师付出最低的学习成本。开发出的平台要考虑学生和家长的知识水平及思维方式，以易用便捷为原则。只有操作友好的界面才能够获得用户的青睐，创造更多的学习机会，提高用户学习的积极性。

4)高效率。由于系统访问量巨大，数据吞吐过程中对系统处理效率有一定要求，因此系统响应时间不应大于3 s。本文系统在设计过程中注重信息传播速度的高效性，避免了过多的冗余数据传输。

3 基于微信公众平台的高校课程教学系统开发与实践

3.1 物理架构设计

高校课程教学系统的物理架构包括3部分，分别为智能终端、微型云数据库和信息交互系统，相互之间的联络通过移动互联网(4G)和互联网实现，其主要架构如图3所示。

图3 系统物理架构

智能终端既可以是手机，也可以是平板电脑或者PC等，只要能够连接移动互联网并登录微信客户端均可以实现对教学系统的操作。微信云服务器终端借助微信平台和移动网络实现数据的传输与储存，同时也可以作为中转站提供全校师生访问信息交互系统时放置在校园内的一个服务器，用于存储一些重要的学籍和课程资料供有权限的管理人员调阅。

3.2 逻辑架构设计

高校课程教学系统的逻辑架构分为3层，如图4所示。第一层为表示层，主要通过客户端为用户提供接口，方便用户进入系统进行操作；第二层为业务逻辑层，主要由微信云服务器和校内系统服务器两部分组成，微信公众号的信息展示主要调用微信服务器的逻辑层，而校园课程信息和重要课程资料主要调用系统服务器的逻辑层；第三层为数据访问层，是本系统的基础，亦是保证系统稳定性运行的重要组成部分，在数据库中包含永久数据和中间数据两类，其作用是完成教学任务数据的提取和储存，包括信息访问、成绩调阅和课程编辑等。

图4 系统逻辑架构

3.3 微信公众号平台接入

微信公众号平台采用HTTP协议接入。用户在微信公众号平台官网上注册账号后添加公众号服务器的地址，然后阅读微信公众号服务协议，填写系统所租用的第三URL地址。微信公众号平台的Token信息是确保微信公众号安全和用户身份验证的秘匙，系统在完成Token信息配置后会进行4个随机参数的设置，系统维护人员根据请求按微信平台的要求和步骤进行服务器配置，配置参数见表1。

表1 参数配置表

4 系统效果分析

4.1 用户人数分析

高校课程教学系统自投入使用以来，关注的人数在不断地增加，尤其是学生对其兴趣浓厚。以大健康与智能工程学院为例，学生共700人，关注人数目前已有538人，约占总人数的75%。关注人数增长情况如图5所示。

图5 用户关注人数变化

4.2 数据吞吐量分析

高校课程教学系统主要通过云服务器来处理数据，对本地服务器的访问频率较低。本文通过分析系统的网络访问次数来获取数据吞吐量，如图6所示。

图6 数据访问量统计曲线

从图6所示的数据访问量来看，在平常月份(4月—6月)数据访问量较为均衡，月访问量在1 000～2 000次，平均每个学生每天进入公众号平台的次数为3～4次，符合学生实际的需求，说明师生参与度较高。进入7月份，由于期末考试的原因，教务信息和考试信息发布较多，学生的关注度较高，访问量有一个突然提升，至7 000次左右。进入8月份以后的暑假期间，系统的日访问量进入低谷，9月份开学后访问量出现一个小高潮后再次进入较为均衡的状态。

4.3 满意度分析

为评价高校课程教学系统的满意度，本文选取在校大一至大四的学生共计150名进行问卷调查，发出问卷150份，收回问卷148份，问卷回收率为99%，调查结果如图7 所示。

图7 满意程度调查统计图

由图7可知，超过67%的学生用户对该教学系统较为满意，20%的学生用户对该系统的体验认为一般，只有13%的学生对该系统不满意。

5 结论

以智慧校园标准和理念为开发原则，以微信公众号平台为基础，本文进行了智能化高校课程教学系统的设计与开发，得到了如下结论:

1)建设智慧校园的目的是为广大师生提供一个稳定、安全和健康的教学环境，因此系统的开发要以用户体验为中心进行精细化的设计，将用户体验作为优先考虑的因素是十分必要的。

2)高校课程教学系统除了满足师生和教务工作者的教学需求外，还应具有便捷性、可扩展性和可维护性。

3)基于微信公众号平台的课程教学系统在投入使用后获得了稳定的用户关注度，超过67%的学生用户对该教学系统表示满意。

在今后的研究中，将继续就该平台的特性进行深入研究，开发出更加有针对性的课程教学功能。