基于智慧校园的高职高专智慧网络教学平台建设研究

    摘要：本文针对智慧网络教学平台进行研究，给出了智慧网络教学平台的体系结构，使用数据挖掘技术为师生提供个性化教学服务，利用移动互联技术为师生提供灵活、方便的教学和学习方式。智慧网络教学平台建设研究对建设高校智慧校园有一定参考意义。

    关键词：网络教学平台;个性化教学;移动互联技术;智慧校园

    中图分类号：G434 ?文献标识码：A ?论文编号：1674-2117（2019）13/14-0174-04● 引言

    随着人工智能、移动互联网、云计算、虚拟化和物联网等新技术在教育领域的深入应用，各院校以现代信息技术为支撑积极进行学校信息化建设，高校信息化正从“数字校园”快速迈入“智慧校园”建设阶段。智慧校园是指一种以面向师生个性化服务为理念，能全面感知物理环境，识别学生个体特征和学习情境，提供无缝互通的网络通信，有效支持教学过程分析、评价和智能决策的开放教育教学环境和便利舒适的生活环境。黄荣怀教授提出智慧校园应具有以下5个特征：①环境全面感知;②网络无缝互通;③海量数据支撑;④开放学习环境;⑤师生个性服务。[1]从智慧校园具有的特征可以看出，智慧教育是智慧校园的重点。本文结合现代化信息技术讨论基于智慧校园的智慧网络教学平台设计，该平台承担智慧校园培养创新人才的任务，为改善学生的学习效果提供优质的学习环境。● 基于智慧校园的智慧网络教学平台的内涵

    智慧校园是教育信息化领域的一个研究方向，智慧校园是高校信息化的高级形态，是对数字校园的进一步扩展与提升。[2]智慧网络教学系统是智慧校园教学服务系统中的一个重要的平台，笔者综合文章[3，4]对智慧网络教学平台的研究成果，认为基于智慧校园的智慧网络教学平台是以先进的教育理念和面向师生个性化服务理念为指导，将人工智能技术、网络技术、移动互联技术、智能感应技术、物联网技术和云技术与教学资源深度融合的平台。它提供教师在线备课、网上授课、远程辅导、协同教学研究等功能，支持学生开展在线自主和协作学习以及基于移动互联网的移动学习，对学生在学习过程中所形成的数据进行挖掘和分析，获取学生的个性化特征，灵活推送个性化的学习资源、学习任务和学习策略，引导和帮助学生进行有效学习。● 基于智慧校园的智慧网络教学平台技术支持

    1.移动互联技术

    移动互联技术从本质上来说主要包括自组织网、4G、Wi-Fi等接入技术，移动互联技术和智能移动设备的快速发展为移动互联网的发展注入巨大的能量，移动互联网也正逐渐渗透到教育领域。[5][6]移动教学平台的出现为教育领域注入了新的活力，移动学习引发了越来越广泛的关注。移动教学平台学习具有高度的时间和空间自由性，学生能在智能移动终端上开展各种形式的自主学习，体验一种全新的学习感受。

    2.物联网技术

    物联网是指利用各种信息传感设备，如射频识装置、红外传感器、全球定位系统、激光扫描等与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，其目的就是让所有的物品都与网络联接在一起，方便识别和管理。[7]智慧网络教学平台引入物联网技术，使得教学更具人性化和智能化，推动数字化校园向着智慧校园发展。

    3.数据挖掘技术

    个性化教学是现代教育教学改革的一个热点问题，也是当前教育教学改革的一个难题。个性化教学的竞争优势来源于为每一位学生提供的个性化教学服务，数据挖掘技术为个性化的教学服务提供了强有力的支持。

    （1）聚类分析

    聚类就是把整个数据分成不同的组，并使组与组之间的差距尽可能的大，组内数据的差异尽可能的小。[8]通过聚类方法对学生群体进行分类，以分析对学习成绩影响的各种因素评价学生学习效能，从而可以预测和分析学生学习效能和学习策略的反应，帮助找到相似学生群体（如相近或相同专业、学习兴趣、知识掌握程度、学习风格），促进相似学生群体相互交流和学习。同样，也对教师群体采用聚类方法进行分类，帮助找到相似教师群体（如相近或相同专业、同类的教学对象、相近的科研方向），促进相似教师群体相互交流和探讨教学模式改革、教学方法的改进。

    （2）关联规则

    

    关联规则是数据挖掘技术中的一个重要分析模式，关联規则是描述数据集合中数据项之间存在潜在关系的规则。[9]对学生在学习过程中形成的学习主题、在线考试成绩、习题解答情况等学习数据利用关联规则挖掘学生知识点掌握的程度以及知识点间的相关性，进而得到关于学生学习效果和认知能力的综合评价。分析后即可获取学生的个性化特征，为学生的学习推荐个性化学习策略，以改善学生的学习效果。

    4.数据库技术

    （1）教学资源组织

    教学资源是智慧网络教学平台的重要组成部分，教学资源具有复杂性和多样性，为便于管理和利用教学资源，教学资源按照学科编码中三级学科目录层次进行组织。[10]考虑到智慧网络教学平台面向的是高职高专类学生，根据高职高专院校教育教学的特点，教学资源按三级学科编码和学习领域课程（课程）分类管理。两种不同的组织方式，其区别从素材编号反映出来，下面是两种编号的形式及含义：

    按三级学科编码，素材编码形式：一级学科编码、二级学科编码、三级学科编码、课程类、知识点编码、顺序编码。

    按学习领域课程编码，素材编码形式：一级学科编码、二级学科编码、三级学科编码、课程类、学习领域、知识点编码、顺序编码。

    （2）学生信息组织

    对学生学习情况进行分析是教学过程中的一个重要环节。从学生信息库中提取信息，利用数据挖掘技术可以获得学生对所学知识点的掌握程度及知识点间的相互联系，形成改善学习效果的个性化学习策略。要提供优质的个性化教学服务，学生信息的组织是必不可少的环节。根据需要将学生信息分为学生的持续性信息和学生的动态信息。学生个体的持续性信息是指相对稳定的、影响学习效果的个体特征。学生的持续性信息编码形式是：学习兴趣、学习风格、认知特点……学生的动态信息是指能随学习环境、时间而变化并与学习活动有关的个体状态。学生个体的动态信息编码形式是：领域知识水平、学习主题、情感状态……

    ● 基于智慧校园的智慧网络教学平台设计

    笔者提出的智慧网络教学平台是结合国家远程教育技术标准——《现代远程教育资源建设技术规范》与移动互联技术和数据挖掘技术构建的一个平台，该平台能根据不同学生的特点及其任务的完成情况，推荐不同的个性化教学策略，能为学生的自主学习提供支持和个性化服务，能够在智能移动终端和PC终端上更加便利地完成学习任务，更加方便教师和学生相互交流和沟通。智慧网络教学平台智能终端平台、PC终端平台和服务器组成如图1所示。

    1.智慧网络教学平台设计原则

    （1）教学资源组织

    参照教育部教育信息化技术标准委员会发布的《教育资源建设技术规范》的要求，同时考虑高职高专院校教育教学的特点，结合专业建设内容和特色进行构建和组织教学资源。

    （2）灵活的学习模式

    随着移动智能终端产品和移动互联网技术的发展，移动智能终端的应用向教育领域拓展，利用移动智能终端，教学和学习可以做到随时随地无拘无束，并且很好解决教师和学生之间的互动沟通。智慧网络教学平台提供智能移动终端和PC终端学习环境，教师和学生的互动变得更加频繁，教师对学生的影响更加深刻，学习效果将会有更好的提升。

    （3）良好的交互环境

    智慧网络教学平台具有良好的交流环境，能将教师和学生按共同的兴趣、个性特征、教学任务和教育教学中关注的问题划分教学社群和学习社群。学习社群中的成员关注的问题有相似之处，社群提供了一个交流学习的环境，学生可以相互交流学习;教学社群中教师可以就关心的教学改革、教育方法的应用、教学技巧、科研的合作等问题进行探讨，提升自己的业务水平和科研能力。

    （4）适应学生个性特征的学习支持和服务

    借助数据挖掘技术对学生访问日志、学生学习记录、学习成绩等数据进行分析，获取知识点间的关联规则，从而发现知识点的相关性，为学生推荐个性化的学习资源和学习策略，以满足学生个性化教学需求。

    2.高职高专智慧网络教学平台结构

    （1）功能

    智慧网络教学平台是一个集教学设计、备课、课程学习、教学资源的组织、检索和管理、网上辅导及讨论、在线考试、教学评价、学生信息收集为一体的系统平台。该平台可以通过智能移动终端和PC终端为教师提供教学过程组织及实施的环境，为学生提供不受时间限制、不受地点限制的移动学习环境。平台利用数据挖掘技术对学生的学习信息进行分析和评价，为学生及时提供个性化学习内容、个性化学习策略，改善学习效果。

    （2）总体结构

    智慧校园对智慧教育具有的作用和功能是这样描述的：为师生建立智能开放的教育教学环境，改变师生与学校资源、环境的交互方式，开展以人为本的个性化创新服务，实现学校智慧运行，支撑学校开展智慧教育。[11]考虑到智慧网络教学平台应该实现智慧教育的部分或全部功能，笔者提出智慧网络教学平台的模型，其体系结构图如上页图2所示。

    （3）个性化学习策略推荐模块

    个性化学习策略推荐模块是整个智慧网络教学平台的核心模块之一，平台提供个性化服务的效果主要取决于个性化学习策略推荐模块的功能。[12]在学习过程中平台将收集学生的访问信息、学习效果信息等，学生进入平台开始学习，个性化学习策略推荐模块对学生学习信息进行数据挖掘，生成对学生学习效果和认知能力的评价，给出学生尚未掌握知识点的信息及知识点之间的关联，由模块推理出学习策略供学生参考。具体模块结构如上页图3所示。● 结束语

    智慧网络教学平台能够给学生的自主学习提供重要学习环境，在这个环境中学生可以不受时间和空间的束缚，随时随地进行课程学习。它可以对课堂教学内容进行有效延伸和扩展，提高学生的知识的深度和广度;可以接受智慧网络教学平台提供的优质的个性化教学服务，提高学习的效果。本文提出的智慧网络教学平台模式和功能还有许多不足和有待完善的地方，所做的工作只是为智慧网络教学平台的研究提供新的思路和研究方向，为智慧校园的研究打下一个基础。

    參考文献：

    [1]黄荣怀.智慧校园：数字校园发展的必然趋势[J].开放教育研究，2012（08）：12-17.

    [2][11]蒋东兴.高校智慧校园技术参考模型设计[J].中国电化教育，2016（09）：108-114.

    [3]散晓燕.基于智慧教学的高职院校网络学习空间设计与实践[J].中国职业技术教育，2018（02）：66-70.

    [4]石玲.“互联网+”背景下高职智慧网络学习平台建设研究[J].漯河职业技术学院学报，2017（03）：75-79.

    [5]罗金玲.移动智慧校园服务平台关键技术研究[J].电脑与电信，2018（03）：21-23.

    [6]唐伟.基于移动互联网的大学生实践教学平台设计与实现[J].软件工程，2018（05）：31-33.

    [7]宁焕生，徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报，2010（11）：2590-2599.

    [8]梁志荣.数据挖掘中聚类分析的技术方法[J].电脑开发与应用，2007（06）：37-39.

    [9][10][12]黄力明.个性化计算机应用技术专业教学资源库教学系统支持平台的设计与开发[J].镇江高专学报，2015（01）：48-51.

    作者简介：黄力明（1956—），男，江苏省溧阳市人，教授，主要研究方向为智能优化算法、聚类分析、数字图像处理。

    基金项目：镇江市高等专科学校2017教学改革研究项目“镇江高专智慧化校园教学平台构建”（项目编号：2017yb019）。