交互式小学教学平台系统的设计与研究

潘智

(南京市秦淮实验小学， 江苏, 南京 210022)

0 引言

随着网络技术、信息技术和计算机科学的飞速发展，线上教学变得越来越普遍。目前，电脑、手机等智能终端的更新换代，赋予了线上教学越来越丰富的形式[1-5]。然而，无论是视频教学，还是在线课堂，通过网络进行学习的过程中，很难对传统教室的学习环境进行模拟。小学是学生受教育的启蒙阶段，在学习过程中，良好的学习环境、教师与学生之间知识和情感的交流，能够在很大程度上帮助小学生建立完善的知识架构以及正确的世界观和价值观。因此提高在线教学平台的交互式体验感十分重要。近年来，众多相关领域的研究学者也都十分注重网络教学平台系统的交互式设计[6-8]。

在进行在线教学平台系统的交互式设计中，通常需要遵循4大原则[9]。第一，内容交互和情感交互相结合。教学内容是进行线上教学的主要内容，良好的内容交互感能够帮助学生快速实现对教学资源的认知；情感交互为辅，主要是帮助学生建立持续进行的认知活动。第二，实时交互和离线交互相结合。线上教学过程中存在着实时交互行为和非实时交互行为。实时交互能够提高线上教学的真实感，然而，由于教师和学生时间不易协调，离线交互占据了线上教学的大部分时间。第三，教师控制和学生控制相结合。学生控制为主，教师控制为辅，学生控制能更合理地安排学习时间和进度；教师适当的控制能辅助学生进行更为顺畅的自主学习；第四，传统交互和网络交互相结合。以网络交互为主，利用网络进行丰富、先进、灵活的交互式学习；以电话、传真、邮件等方式进行辅助，以确保在出现网络故障时保证教学的交互性。

基于以上原则，本文设计了一种交互式小学教学平台系统，介绍了其整体架构、逻辑架构和硬件架构；并对交互式教学的关键技术进行了阐述。

1 交互式小学教学平台系统的整体架构

本文所设计的交互式小学教学平台系统的整体架构，主要分为用户模块和管理员模块，如图1所示。

图1 交互式小学教学系统平台的整体架构

用户模块分为个人模块、讨论模块、资源管理模块和资源共享模块。个人模块包括学生模块和教师模块，学生模块是针对于学生进行自主学习开发的模块，其主要功能是学生进行自主学习管理和自我展示，例如进行资源获取、提问、发布学习心得、提交作业等；教师模块是针对教师教学开发的模块，其主要功能是教师向学生发布学习资料、学习任务、与学生进行交流等。讨论模块是所有用户均可以利用的模块，教师和学生可以在讨论模块发布自己感兴趣的讨论话题，也可以进入自己感兴趣的讨论话题发布观点，展开讨论。资源管理模块是教师或是学生在针对自己所完成学习的资料进行分享、展示的模块。教师和学生还可以在该模块展开对自己完成的学习任务进行讨论，对资料进行完善和扩充。资源共享模块的主要功能是对教师或学生上传的资料以及数据库中所包含的资料进行储存，且用户可以对这些资料进行调取、查阅等。

管理员模块分为系统管理模块和用户管理模块，这2个模块的功能仅对管理员进行开放权限。系统管理模块的主要功能是进行系统管理和讨论模块管理；其中，系统管理主要包括系统所适配的学科、年级等信息管理以及系统运行日志的管理；讨论模块管理主要涉及讨论话题、板块、用户留言进行审核和删除等管理活动。用户管理模块的主要功能是对教师用户和学生用户进行管理。例如，注册时用户类型的管理、用户名称和密码的管理，以及用户的个人信息、用户的系统分配和权限分配等管理。

该系统主要以离线式交互为主，用户在讨论模块、资源管理模块和资源共享模块均能够进行良好的离线式交互学习；在个人模块，学生和教师可以进行实时交互，模拟传统课堂环境。

2 交互式小学教学平台系统的逻辑架构

这个交互式小学教学平台系统是基于MVC模式进行构建的，其逻辑架构如图2所示。主要由表示层、逻辑层和持久层构成。表示层主要功能是供用户进行在线交互学习，主要表现形式是视图形式，逻辑层的数据和结果以视图形式展现在表示层，用户接受更为直观；逻辑层的主要构成是控制器，其主要作用是剖析用户请求、调取合适模型、进行逻辑处理；持久层由模型和数据库构成，数据库中储存了模型所涉及业务的数据和资料，模型定义了控制器工作的逻辑规则。

图2 交互式小学教学系统平台的逻辑架构

3 交互式小学教学平台系统的硬件架构

本系统采用B/S架构进行设计，其用户工作界面为Web浏览器(参见图3)。

图3 交互式小学教学系统平台的硬件架构

本系统的硬件架构包括了数据库服务器、Web服务器、管理服务器、网关服务器以及管理员客户端、教室客户端和学生客户端。数据库服务器中储存了相关的学习资料信息、数据、逻辑处理规则等，用户和管理员可以通过相关指令进行调取、查阅、增加、删除等操作；数据库服务器具有Web服务器接口和管理服务器接口。Web服务器主要进行业务逻辑处理，与网关服务器相连，实现用户的资源共享与交互式学习；管理服务器的功能是对系统运行和用户信息进行储存和管理。管理员、教师和学生分别可以通过相应的客户端进行管理、交流和学习的相关操作。

4 交互式小学教学平台系统关键技术的实现

资源的管理是系统的核心功能。系统基于MVC设计，利用PostsController控制器进行资源管理，可以进行学习资源的添加、编辑、删除、显示等。资源管理的功能是基于CakePHP框架进行设计的，调用资源的方法为list()方法，编辑资源的方法为edit()方法，添加资源的方法为add()方法，删除资源的方法为del()方法，隐藏资源的方法为hide()方法，显示资源的方法为show()方法。在用户利用list()方法进行资源调用时，若为首次调用，系统直接根据相关信息调取资源，然后直接进行编辑状态；如果用户进一步利用edit()方法对其进行编辑，那么则进一步利用add()方法将编辑后的资源添加到列表中；若要显示该资源，则利用show()方法进行展示；若需要隐藏，则利用hide()方法进行隐藏。相关代码参见图4—图6。代码中设计了set，redirect，find等方法。其中，set方法是本系统实现交互式的主要方法，通过调用set方法实现数据在视图中的展示，redirect方法用来控制用户定向访问网址，find方法用来调取数据库中的标准方法。

图4 交互式小学教学系统平台调用和添加资源的代码

模型不仅具有数据表处理功能，还包含数据校验规则。在CakePHP框架中，模型的功能强大，控制器对学习资源的访问、资源命名规则与数据库关联、学习资源数据格式约束都需要通过模型实现。在本交互式教学平台系统中，模型的主要功能包括了逻辑业务处理规则、资源标题规则、资源内通规则等，例如用户添加的资源命名长度是否符合规则要求、内容的字符数是否符合要求等。本系统的模型构建代码参见图7。

图5 交互式小学教学系统平台编辑资源的代码

图6 交互式小学教学系统平台隐藏和显示资源的代码

图7 交互式小学教学系统平台的模型构建代码

系统模型在表示层以视图的方式呈现给用户，视图是用户与平台进行交互的接口，是实现本系统交互式体验的主要方式。系统视图构建代码见图8。其中涉及了create方法、error方法、post方法、input方法等。其中，create方法是用来定义用户标签，post方法进行用户数据处理，error方法的主要功能是显示错误，input方法用来生成新的输入框。例如用户输入资源信息，若符合规则，则post表明拥有其模型，然后调取规则对其进行逻辑业务处理；若不符合规则，则通过error显示错误提示。

图8 交互式小学教学系统平台的视图构建代码

5 总结

本文设计了一种交互式的教学平台系统，该系统的主要结构包括个人模块、讨论模块、资源管理模块、资源共享模块、系统管理模块和用户管理模块。该系统以离线式交互为主，实时交互为辅。用户在讨论模块、资源管理模块和资源共享模块均能够进行良好的离线式交互学习；在个人模块，学生和教师可以进行实时交互，模拟传统课堂环境。本系统的交互式功能是基于MVC，CakePHP框架进行设计，利用PostsController控制器进行资源管理的。实现交互式学习的主要形式是将模型以视图形式在表示层展现给用户。