开放教育移动教学平台分析 本文关键词：开放，教学，分析，教育，平台
开放教育移动教学平台分析 本文简介：开放教育作为一种现代远程教育方式，实施本专科学历教育，是实现“人人、时时、处处可学可考”终身教育价值理念的一种新型人才培养模式[1]。如今，开放教育的学习者要求知识的获取不再受学习场所、学习时间、学习参与人、学习方式的限制，逐步向“无处不在”的学习和碎片化学习发展，进入了碎片化学习时代[1][2]。
开放教育移动教学平台分析 本文内容：
开放教育作为一种现代远程教育方式，实施本专科学历教育，是实现“人人、时时、处处可学可考”终身教育价值理念的一种新型人才培养模式[1]。如今，开放教育的学习者要求知识的获取不再受学习场所、学习时间、学习参与人、学习方式的限制，逐步向“无处不在”的学习和碎片化学习发展，进入了碎片化学习时代[1][2]。“互联网+教育”的发展使得开放教育变得更加智能与高效，学生的个性化、多样化促使开放教育必须不断创新与改革来适应新的需求变化。移动学习是指学习者在移动互联网和移动终端设备的支持下，在需要学习的任何时间和任何地点自主获取学习资源，并且与教师开展双向交流的学习方式[3]。移动学习很好地契合了开放教育所倡导的人人皆学、时时能学和处处可学的办学理念，对开放教育具有重要的意义[4]。现阶段开放教育对移动学习有了更高更特殊的要求，要求移动学习在学习的方式上具有多样性和灵活性，学习的内容上支持碎片化学习，学习的交流互动上更便捷有效，支持个性化学习、自主学习、探索性学习、协作式学习等新型教学模式。目前，国内外对移动教学平台进行了很多的实践和探索，如国外网络教学管理平台Moodle、国内的蓝墨云班课等，然而此类教学平台具有一定的局限性，无法完全满足开放教育的需求。本文针对开放教育的特点，构建了一个客户端基于Android系统的移动教学平台，通过本平台学习者可以进行课程学习、资源共享、在线学习、定制化学习，使学习者真正摆脱传统学习模式的束缚，实现真正意义的“无处不在”的学习，为未来的开放教育新模式的发展提供技术支持。
一、开放教育移动教学平台的功能特性
移动教学平台需要满足学习者各种不同的学习需求，并且需要具有高可靠性和扩展性。借助于移动互联网技术和智能移动终端，教师通过移动教学平台完成课程的教学、课程资源的共享以及课下互动等教学活动。学习者通过移动教学平台获取学习资源，实现“无处不在”的、自主的、碎片化的学习。平台根据学习者的学习行为和习惯，可为学习者进行推荐学习。为了满足以上用户需求，教学平台应该具备以下功能特性：1.学习的移动化。为学习者构建开放、立体的“教+学+资源提供“的移动教学平台，利用移动智能终端接入到平台，学习者的学习不再受地域空间、时间的限制，他们可以通过移动互联网络在任何地域、任何时间、访问平台的学习资源、参与教学活动以及进行教学互动。2.知识的碎片化。随着人们生活节奏的加快，利用排队等待、乘坐公共地铁、睡觉前等碎片化时间进行学习成为了一种新的趋势。碎片化知识具有内容结构松散、呈现方式多元化、内容多样化等特征[5]。平台支持学习内容以文字、图片、视频以碎片化知识结构的形式呈现，让学习者利用碎片化的时间，在短时间内迅速获取课程知识，满足用户移动学习的需要。3.学习的个性化和定制化。由于学习者知识水平和学习能力的差异，不同的学习者对学习知识的要求、理解程度以及达到的目标都有所不同。学习者可以根据自身情况订阅自己关注的内容和订制个性化的服务，真正实现个性化和自主化学习。4.高效的互动交流。平台需要解决传统课堂和网络教学中缺乏有效沟通与交流的问题，实现课堂上和课堂下顺畅与便捷的沟通和交流，提高学习者的学习效率。5.在线课堂。平台可以支持在线课堂教学，教师利用客户端创建空中教室，学习者通过邀请码加入到空中教室中，实现课堂文字互动、课堂语音互动、课堂文档和桌面共享等功能。6.推荐学习。平台通过学习者以往的学习历史记录，利用大数据进行分析，为学习者推荐学习内容和课堂，为学习者进行推荐学习，使学习更具智能化。
二、开放教育移动教学平台设计
（一）移动教学平台的框架设计
根据移动教学平台的功能需求定位，平台需要具有高可靠性和扩展性，因此在平台的架构设计上采用微服务架构设计理念。微服务架构设计的核心思想是把复杂的应用系统拆解成多个独立业务单元的具体服务，各个业务采用最适合的技术实现并独立运行，从而生成适用于移动端的的易扩展、可伸缩的、低耦合的应用系统[6]。在微服务的应用系统中，各个服务实现完整的应用，独立开发、独立部署和独立运行，各服务之间采用REST/JSON机制进行通信，具有良好的扩展性和灵活性。移动教学平台的架构如图1所示，由系统用户、移动终能终端、服务代理和微服务层组成。（1）系统用户：移动教学平台主要由管理员、教师、学习者等三种类型用户组成，每种类型登录系统后具有不同的功能权限，教师主要进行资源的分享和教学互动，学生端主要的功能有课程和课堂学习、资源的获取和学习互动以及定制化学习等，管理员负责后台基础数据的维护。（2）移动智能终端：实现用户的访问控制，根据不同的用户类型呈现不同的功能于用户界面。（3）服务代理：实现移动智能终端访问用户的身份验证，对用户的请求处理进行转发控制，根据不同的请求需要提供服务发现功能，并且针对高并发的用户请求进行负载均衡处理。（4）微服务层：由多个相互独立的微服务构成，主要包括用户服务、资源服务、课堂服务、课程服务、数据服务，每个微服务采用独立的数据库存储。微服务之间利用Docker容器进行隔离运行，每个微服务采用RESTfulAPI进行设计。
（二）移动教学平台的功能设计
移动教学平台主要由移动智能终端和后台服务器两部分组成，功能结构如图2。客户端主要有学习者和教师两种角色，分别通过平台完成不同的功能。学习者通过客户端可以进行相关的课程学习、访问平台的学习资源、在线学习、对个人资料进行修改。教师通过平台实现课程教学、学习资料的分享、在线教学、教师信息的修改。服务端有教师和管理员两个角色，教师通过后台服务器进行资源管理、课堂管理、课程管理，管理员通过后台服务器实现用户管理、资源使用情况统计等功能。具体功能实现如下：课程学习：教师可以通过此模块创建多门学习课程，开展教学活动，如布置作业/任务、答疑/讨论、投票/问卷、头脑风暴、测试等；还可以进行课程资源的发布，可以支持图片资源、视频资源、网页连接，PDF、PPT及World文档等资源发布；同时支持课程相关通知的发布和私信给学习成员；支持对本课程的学习成员进行管理。学习者可以通过此模块完成课程的在线学习，加入到相关的课程学习中，参加相关的教学活动，下载和查看相关的课程资源，了解课程的信息，私信给相关的学习成员和老师。学习资源：教师可以通过该模块分享短视频、课件、文字、图片、网页等教学资源，学习者可以在线浏览视频、课件、文字、图片、网页等教学资源。在线课堂：实现在线实时学习的功能，教师可以创建基于局域网和互联网的虚拟教室，学生可以根据教室编号加入到教室中。通过虚拟教室，教师和学生之间可以实现一对一和一对多的屏幕共享、语音传送等功能。个人中心：实现个人资料的查看、更新操作。用户管理：系统管理员对系统用户进行管理，主要对系统中教师、学习者进行查找、增加、删除、修改等操作。资源管理：实现对视频、图片、网页、文档等资源的上传、查找、删除、修改等操作。课程管理：实现对课程查找、修改、删除、添加等操作。教室管理：实现对虚拟教室查找、修改、删除、添加等操作，可以查看虚拟教室的连接状态等信息。资源推荐：根据学习者学习的历史记录，通过大数据分析学习者的行为模式、学习偏好等，向学习者推荐可能想要学习的课程以及想要访问的资源。分析统计：对学习者的学习情况和学习资源使用情况以图表的形式给予呈现，通过分析学习历史记录和资源的使用情况，为课程和资源的优化提供可靠的依据。
三、开放教育移动教学平台的关键技术
根据移动教学平台功能的设计，对其进行编码实现与测试，本文主要从网络通信和在线课堂两个核心功能模块阐述功能实现。
（一）网络通信技术
移动教学平台整个应用中，核心是App与后台服务之间的数据通信。Android客户端与后台服务进行通信的方式有很多种，有Android自身提供的URLConnection，开源框架的OkHttp、Volley等。由于后台程序采用具有RESTfulAPI风格的微服务，因此本项目采用与微服务结合得比较好的开源框架Retrofit进行网络通信处理。Retrofit框架是一个基于OkHttp的网络请求框架，并且遵循RestfulAPI设计风格。Retrofit网络请求过程为：APP应用程序通过Retrofit请求网络，Retrofit接口层将请求参数、Header、Url等信息封装起来转交给底层的OKHttp，OKHttp将请求信息提交给服务器，并将服务器返回的响应信息转交给Retrofit框架，Retrofit根据用户的需求对结果进行解析并将响应信息返回给App应用程序。Retrofit在本应用中具有如下优势：支持同步、异步请求；可以解析多种数据和序列格式；通过注解配置网络请求参数，并且采用大量设计模式可以简化使用；功能模块高度封装，解耦程度高，可以自定义Converters等，主要应用于后台API遵循RestfulAPI设计风格的网络请求。,Retrofit核心请求代码如下：Retrofitrft=newRetrofit.Builder()//获得Retrofit对象
（二）在线课堂
在线课堂主要提供移动终端桌面共享、图片、文档、语音和视频传送等功能的实时在线教学，可以以WLAN热点的方式进行局域网的在线同步，也可以通过互联网络进行在线同步，在线课堂的效果图如图3所示。在线课堂的在线同步主要采用Android的Wifi通信来实现，其中主要的接口有三类，分别是WiFiMager、WifiService和WifiWatchdoService。其中WiFiMager为WiFi与外界的接口，通过它可以访问WiFi的核心功能。WifiService处理实际的WiFi的扫描、断开、链接等功能以及底层上报的事件处理。WifiWatchdoService的作用是用来监控同一网络内的接入点，如果当前接入点的DNS无法探测通，则自动切换到下一个接入点。WiFi热点数据传输采用Socket，创建了ConnectThread和ListenerThread两个线程分别去处理数据传输和监听连接。在线课堂支持大图片、语音、视频的传输，对大数据采用压缩后转换成字符串的方式进行传输，在接收端再将字符串转换成相应的图片和视频。此种方式处理后传输的速率较快，实时性强，用户体验好。
（三）资源推荐
在移动教学平台中，可使用基于内容的推荐技术为学习者进行推荐学习。首先构建一个学习资料的详细属性，如学习资料的名称、学习资料的类型、学习资料的摘要、学习资料的内容等；同时为每个学习者根据其历史信息，如评价、分享、收藏和学习过的课程和资料等构造一个学习者的偏好文档；最后计算学习者的偏好与学习资料属性资料的相似度，相似度高意味着用户可能喜欢这个学习资料，相似度低意味着用户不喜欢这个学习资料；选出相似度最高的学习资料，将其推荐给学习者。技术的核心是利用余弦相似度的公式来计算给定的学习者“U”和给定的学习资料（Item）“I”之间的距离，余弦相似度的值越大说明U越有可能喜欢I。余弦相似度的具体计算方法如下：其中Ua表示学习者U对学习资料属性a的喜好值，Ia表示学习资料I是否包含属性a。在“互联网+教育”的时代，大数据的发展为移动教育的个性化和定制化创造了有利的条件，也促使开放教育变得更加智能与高效。本研究构建的基于Android系统的移动教学平台为学习者提供了一个便捷的学习方式，提高了学习者的学习效率。本研究的建立的移动教学平台经过实际应用的检验，取得预期效果，但也存在一些不足，需要进一步对平台进行修改和完善。
【参考文献】
[1]王承博.大数据时代碎片化学习研究[J].电化教育研究,2015,(10):26-30.
[2]温剑锋.基于移动互联技术的智能在线教学平台的设计[J].高教论坛,2017,(5):77-79.
[3]余胜泉.移动学习——当代E-Learning的新领域[J]中国远程教育，2003,（22）：76-78.
[4]鲍日勤.开放教育学习者移动学习使用意愿影响因素研究[J].远程教育杂志，2007,(03):102-111.
[5]王觅.面向碎片化学习时代微视频课程的内容设计[D].上海:华东师范大学,2013.
[6]张向祺.基于微服务的企业移动办公平台规划设计[J].信息技术与标准化,2016,(3):71-74.
作者：刘小飞 李美满 单位：广东开放大学 广东理工职业学院
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