基于微信小程序的教學(xué)服務(wù)應(yīng)用軟件開發(fā)與教學(xué)實(shí)踐

PAGEPAGE1基于微信小程序的教學(xué)服務(wù)應(yīng)用軟件開發(fā)與教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容摘要：為了推動(dòng)高校教學(xué)改革，提升教學(xué)效率和教學(xué)效果，作者開發(fā)了一款基于微信小程序的教學(xué)效勞應(yīng)用軟件，該軟件具有跨平臺(tái)、無需安裝、便于升級(jí)維護(hù)、用戶體驗(yàn)優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，能夠支持課程教學(xué)、課堂考試、課堂活動(dòng)等功能。無論課堂內(nèi)外，師生都能夠很方便地在智能手機(jī)上使用。在這款應(yīng)用軟件的輔助下，作者團(tuán)隊(duì)開展了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理論，獲得了良好的教學(xué)效果。本文關(guān)鍵詞語：教學(xué)效勞；微信小程序；翻轉(zhuǎn)課堂TP393文獻(xiàn)標(biāo)記碼：A1673-8454〔2020〕18-0088-04一、教學(xué)效勞系統(tǒng)概述隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與智能手機(jī)的普及，信息的傳遞與處理也進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段，極大地改變著人們的生活、學(xué)習(xí)和工作方式。高校是培育人才的重要場所，在互聯(lián)網(wǎng)普及的時(shí)代背景下，要合理運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)，將教育信息化理念應(yīng)用到高校教育中。近年來，移動(dòng)學(xué)習(xí)作為一種新的學(xué)習(xí)方式，引起教育工作者的極大關(guān)注，成為教育領(lǐng)域的研究熱門[1]，教學(xué)效勞系統(tǒng)無疑為移動(dòng)學(xué)習(xí)的理論提供了支撐。當(dāng)前的教學(xué)效勞系統(tǒng)大部分只要基于PC端訪問的網(wǎng)頁版，很少提供基于移動(dòng)端尤其是微信小程序的教學(xué)效勞系統(tǒng)。以在線課堂管理平臺(tái)“課堂派〞[2]為例，網(wǎng)頁版提供班級(jí)管理、作業(yè)在線修改、成就匯總分析、在線討論、課件共享等效勞，移動(dòng)端通過微信公眾號(hào)提供網(wǎng)頁版的部分效勞，而且該微信公眾號(hào)存在用戶操作不方便的問題。對(duì)于老師和學(xué)生來說，隨身攜帶電腦并不方便，所以對(duì)移動(dòng)端教學(xué)效勞系統(tǒng)的應(yīng)用需求非常迫切[3]。然而，開發(fā)用于教學(xué)的移動(dòng)端應(yīng)用軟件在教學(xué)理論中面臨眾多挑戰(zhàn)。例如，學(xué)生的智能手機(jī)操作系統(tǒng)具有多樣性，包含Android、iOS、Windows等，假如讓每位學(xué)生都使用，就需要為每種操作系統(tǒng)開發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序版本；當(dāng)移動(dòng)端教學(xué)應(yīng)用軟件推出升級(jí)版本時(shí)，不是所有學(xué)生都會(huì)下載安裝，使得開發(fā)人員經(jīng)常需要同時(shí)維護(hù)多個(gè)版本。這些都導(dǎo)致教學(xué)應(yīng)用軟件的管理維護(hù)成本提升，學(xué)習(xí)體驗(yàn)下降，晦氣于推廣使用。微信小程序的推出為上述問題提供了良好的解決方案?；谖⑿判〕绦蜷_發(fā)教學(xué)應(yīng)用軟件不需考慮軟硬件平臺(tái)的適配問題，學(xué)生也不需要事先安裝和不斷升級(jí)，每次使用時(shí)都會(huì)在微信中即時(shí)翻開最新版本，極大地降低了軟件維護(hù)難度，提升了用戶體驗(yàn)。因而，筆者基于微信小程序開發(fā)了一款名為“會(huì)了嗎〞的教學(xué)效勞應(yīng)用軟件，不僅能夠?yàn)閹熒峁┱n堂簽到、隨堂測試、課程作業(yè)、課件管理等效勞，還能夠進(jìn)一步促進(jìn)師生教學(xué)互動(dòng)，拓展微信社交功能，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂的不足，在教學(xué)理論中獲得了良好的效果。二、教學(xué)效勞系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)在狀況當(dāng)前，不少高校都在使用教學(xué)效勞系統(tǒng)輔助教學(xué)。西安歐亞學(xué)院已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了第三方線上教學(xué)資源和教學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合的新型教學(xué)方式，師生通過教學(xué)App能夠使用校內(nèi)外已經(jīng)對(duì)接的教育資源，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、課堂考試、在線微課等功能。除此之外，該系統(tǒng)還提供學(xué)生信息管理、老師信息管理、教室排課等教務(wù)管理功能以及后勤管理、校園廣播等功能[4]。在線課堂管理平臺(tái)“課堂派〞提供班級(jí)管理、在線考勤、作業(yè)修改、成就匯總分析、互動(dòng)溝通、課件共享等效勞，方便老師進(jìn)行課堂管理以及在線簽到、隨堂測試等一系列課堂活動(dòng)，當(dāng)前已應(yīng)用于各大高校。在線教育平臺(tái)中國大學(xué)MOOC則重要通過老師制造并發(fā)布課件供學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)過包含觀看視頻、在線討論、提交作業(yè)、課堂發(fā)問和考試等，中國大學(xué)MOOC能夠有效支持翻轉(zhuǎn)課堂等優(yōu)秀教學(xué)改革形式，培養(yǎng)學(xué)生的自立學(xué)習(xí)能力，提升了教學(xué)質(zhì)量。這些教學(xué)輔助系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的有力工具。2007年，美國的喬納森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯兩位老師提出了“翻轉(zhuǎn)課堂〞的教學(xué)概念，顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)形式，增長了師生間的溝通，有利于學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自立學(xué)習(xí)能力以及解決問題的能力[5]。2010年，一個(gè)名為“可汗學(xué)院〞的非營利性教學(xué)網(wǎng)站[6]進(jìn)入群眾視野，與國內(nèi)在線教育平臺(tái)中國大學(xué)MOOC類似，很多專家學(xué)者在可汗學(xué)院發(fā)布豐富的高質(zhì)量教學(xué)視頻，學(xué)生在線觀看視頻并進(jìn)行相應(yīng)練習(xí)，可汗學(xué)院極大地推動(dòng)了翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展。Snowden等人研究了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式對(duì)學(xué)生課堂參與度與學(xué)習(xí)成就的影響，結(jié)果表示清楚翻轉(zhuǎn)課堂很大水平上提升了教學(xué)效果[7]。但上述教學(xué)效勞系統(tǒng)也存在一些問題。西安歐亞學(xué)院的教學(xué)效勞系統(tǒng)通過App客戶端實(shí)現(xiàn)，但是App客戶端開發(fā)成本高、周期長、難度大，不同平臺(tái)上的不同版本迭代成本高，而且該系統(tǒng)集成了大量教務(wù)管理和后勤管理功能，對(duì)于師生進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)不夠輕量和便捷。課堂派〞移動(dòng)端通過微信公眾號(hào)實(shí)現(xiàn)，能夠支持的用戶功能有限。在開發(fā)教學(xué)效勞系統(tǒng)方面，微信小程序具有許多優(yōu)勢。與App客戶端相比，微信小程序能夠跨平臺(tái)，開發(fā)、維護(hù)成本較低；與微信公眾號(hào)相比，微信小程序具有更快的加載速度和更出色的用戶體驗(yàn)。因而，越來越多的教育工作者開始關(guān)注并研究基于微信的教學(xué)效勞系統(tǒng)。陸麗利用微信開放平臺(tái)開發(fā)移動(dòng)教學(xué)效勞系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了微教學(xué)、微校園管理、微門戶等功能，并應(yīng)用聚類分析技術(shù)，發(fā)掘有價(jià)值數(shù)據(jù)[8]。王萍等人從功能、定位、交互、內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式、網(wǎng)絡(luò)效勞等方面探究微信在線學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)原則，提出應(yīng)遵守清楚明晰的定位、科學(xué)的內(nèi)容設(shè)計(jì)、靈敏的學(xué)習(xí)方式、合理的功能模塊設(shè)置、豐富的交互互動(dòng)等原則[9]。教學(xué)效勞系統(tǒng)在個(gè)性化教育及網(wǎng)絡(luò)教育理念的理論中具有極其主要的地位和作用，基于微信小程序開發(fā)一款包含互動(dòng)教學(xué)管理、隨堂測試管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能的教學(xué)效勞系統(tǒng)，可充足將傳統(tǒng)課堂教學(xué)和在線學(xué)習(xí)相結(jié)合，打通線下教學(xué)與線上學(xué)習(xí)，老師隨時(shí)隨地管理課堂內(nèi)容，學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，由此促進(jìn)師生教學(xué)互動(dòng)，提升師生教學(xué)體驗(yàn)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂的不足。三、教學(xué)效勞系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與開發(fā)工具〔1〕微信小程序2020年第一季度，微信及WeChat的合并月活潑踴躍賬戶數(shù)達(dá)12.025億[10]，是國內(nèi)最大的社交平臺(tái)。海量的用戶基礎(chǔ)為小程序的宣傳和推廣使用打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。微信小程序依托于中國最大的社溝通量池，在浸透率和粘性方面都表現(xiàn)極佳。艾瑞i-Click早在2018年8月抽樣調(diào)研數(shù)據(jù)就顯示，跨越90%的用戶都使用過微信小程序[11]。小程序作為微信的原生應(yīng)用，無需像App那樣下載安裝程序，代碼更新時(shí)還要從新安裝，能夠直接在用戶的微信中翻開，用戶使用流暢，而且不占用手機(jī)內(nèi)存空間。除此之外，微信官方為開發(fā)者提供了高效豐富的框架、組件及API，開發(fā)者只需調(diào)用這些開放接口即可實(shí)現(xiàn)所需功能，而且還為開發(fā)者提供完好的原生云端支持和微信效勞支持，省去大量開發(fā)成本，極大縮短了開發(fā)周期。利用微信開放平臺(tái)開發(fā)微信小程序，不僅能知足功能需求，而且具有無需下載、即搜即用、用完即走的宏大優(yōu)勢。〔2〕SpringBoot框架SpringBoot是由Pivotal團(tuán)隊(duì)提供的全新開源框架，其設(shè)計(jì)目的是簡化應(yīng)用Spring開發(fā)項(xiàng)目的初始搭建及開發(fā)經(jīng)過。SpringBoot最突出的優(yōu)勢是其自動(dòng)配置方式，針對(duì)許多Spring應(yīng)用程序常見的應(yīng)用功能，SpringBoot能自動(dòng)提供相關(guān)配置，大大簡化了Spring項(xiàng)目的配置工作。應(yīng)用傳統(tǒng)的Spring框架開發(fā)項(xiàng)目，xml配置經(jīng)過極其繁瑣，而且當(dāng)項(xiàng)目引入多個(gè)依靠包時(shí)，各個(gè)依靠包之間的版本往往存在約束關(guān)系。SpringBoot還能夠集成大量的第三方框架，解決了項(xiàng)目之間包的版本依靠問題?！?〕數(shù)據(jù)持久化工具在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)和系統(tǒng)使用時(shí)，應(yīng)用系統(tǒng)需要對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)頻繁進(jìn)行增刪改查操作。關(guān)系—對(duì)象映射〔ORM〕的出現(xiàn)解決了關(guān)系數(shù)據(jù)和程序?qū)ο箢l繁轉(zhuǎn)換的問題，ORM在系統(tǒng)應(yīng)用層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層之間建立一個(gè)映射關(guān)系，把對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)的操作直接轉(zhuǎn)化為對(duì)對(duì)象屬性和方法的操作[12]。MyBatis是當(dāng)前主流的ORM框架，支持普通SQL查詢、存儲(chǔ)經(jīng)過以及高級(jí)映射，它對(duì)JDBC的訪問接口進(jìn)行了封裝，用戶能夠通過簡單的XML或注解來配置和映射原生信息，將接口和POJO映射成數(shù)據(jù)庫中的記錄。2.系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)在需求分析的基礎(chǔ)上，教學(xué)效勞應(yīng)用軟件分為課程管理、題目管理、試卷管理、考試管理、課堂活動(dòng)和后臺(tái)管理六大模塊，設(shè)計(jì)的總體功能構(gòu)造如此圖1所示。本系統(tǒng)采取MVC軟件架構(gòu)，將業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)和界面顯示分離。MVC軟件架構(gòu)由于各層分離具有模塊間耦合性低、代碼重用性高、開發(fā)周期短、可維護(hù)性高等優(yōu)點(diǎn)，有利于軟件工程化管理。另外，為了讓客戶端盡量少地訪問數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，最大水平地減輕數(shù)據(jù)庫效勞器訪問壓力，系統(tǒng)使用了Redis將用戶常用數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中進(jìn)行緩存，縮短訪問時(shí)間，提升系統(tǒng)查詢效率，降低客戶端查詢頻率。除此之外，為了將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)模型以及將存儲(chǔ)模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型，需要使用數(shù)據(jù)持久化技術(shù)封裝數(shù)據(jù)訪問細(xì)節(jié)，系統(tǒng)采取當(dāng)前主流的ORM映射工具M(jìn)yBatis-Plus進(jìn)行數(shù)據(jù)持久化處理。本系統(tǒng)將平臺(tái)用戶分為不同角色：系統(tǒng)管理員、老師和學(xué)生，每個(gè)角色具有不同的權(quán)限，各個(gè)角色擁有的部分權(quán)限如此圖2所示。3.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)根據(jù)該系統(tǒng)為師生提供課堂簽到、隨堂測試、課程作業(yè)、課件管理等效勞的需求，能夠歸納出用戶〔User〕、角色〔Role〕、權(quán)限〔Permission〕、課程〔Course〕、測試〔Test〕、題目〔Question〕、答案:〔Answer〕等數(shù)據(jù)庫實(shí)體。以試卷表和測試表為例，試卷表存儲(chǔ)考試所用的試卷信息，包含試卷ID、試卷名稱、題目列表等字段，測試表用于存儲(chǔ)隨堂測試信息，包含測試ID、課堂ID、測試名稱、開始結(jié)束時(shí)間等字段。四、系統(tǒng)應(yīng)用1.登錄系統(tǒng)登錄是教學(xué)效勞系統(tǒng)的初始界面，用戶必需通過該系統(tǒng)的身份驗(yàn)證能力使用后續(xù)教學(xué)效勞系統(tǒng)的功能。用戶登錄時(shí)須輸入自己的用戶名和密碼，系統(tǒng)會(huì)在數(shù)據(jù)庫中匹配用戶輸入的用戶名以及密碼，經(jīng)歷體驗(yàn)證成功后，用戶能力進(jìn)入教學(xué)效勞系統(tǒng)。假如驗(yàn)證失敗，系統(tǒng)將自動(dòng)返回到登錄界面。2.開創(chuàng)建立課程和課堂老師進(jìn)入課程管理頁面，根據(jù)授課情況選擇并開創(chuàng)建立一門課程，然后根據(jù)實(shí)際上課時(shí)間在每門課程中開創(chuàng)建立課堂，課堂中能夠進(jìn)行課堂簽到和隨堂考試等課堂活動(dòng)。學(xué)生參加老師課程后能夠?yàn)g覽并參與老師開創(chuàng)建立的簽到和測試等活動(dòng)。3.開創(chuàng)建立題目和試卷進(jìn)入題目管理頁面，老師能夠根據(jù)需要開創(chuàng)建立單項(xiàng)選取題、多項(xiàng)選取題、判定題以及填空題，題目開創(chuàng)建立完畢后能夠構(gòu)成試卷。在試卷開創(chuàng)建立頁面，填寫試卷名稱然后選取題目并輸入題目分值，即可完成試卷的開創(chuàng)建立。老師開創(chuàng)建立題目頁面如此圖3所示。4.課堂簽到系統(tǒng)為師生提供GPS定位簽到功能，老師在開創(chuàng)建立課堂時(shí)填寫課堂開始、結(jié)束時(shí)間以及簽到開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、簽到地點(diǎn)、簽到范圍。在簽到時(shí)間段內(nèi)，學(xué)生翻開手機(jī)定位功能后，在指定地點(diǎn)范圍內(nèi)簽到，課堂結(jié)束后不能再進(jìn)行簽到。5.隨堂測試進(jìn)入隨堂測試頁面，老師點(diǎn)擊開創(chuàng)建立測試按鈕，輸入測試名稱、測試時(shí)間、考試時(shí)長，然后選擇測試所用的試卷，完成隨堂測試的開創(chuàng)建立操作。學(xué)生能夠在指定時(shí)間內(nèi)參與測試，測試結(jié)束后進(jìn)入排行榜即可看到本次測試各個(gè)學(xué)生的作答情況以及本次測試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表。學(xué)生參與隨堂測試頁面如此圖4所示。6.課堂互動(dòng)為促進(jìn)師生教學(xué)互動(dòng)，小程序提供隨機(jī)點(diǎn)名功能，老師在課堂教學(xué)經(jīng)過中需要對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)名發(fā)問時(shí)，不必再采取舉手或紙質(zhì)點(diǎn)名冊(cè)發(fā)問的方式，能夠使用小程序的點(diǎn)名功能隨機(jī)抽取學(xué)生進(jìn)行作答，提升課堂教學(xué)的興趣性，進(jìn)而保證課堂教學(xué)質(zhì)量。五、基于教學(xué)效勞應(yīng)用軟件的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理論我們將這款自立開發(fā)的教學(xué)效勞應(yīng)用軟件運(yùn)用在實(shí)際教學(xué)工作中，進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理論。上課前，老師在系統(tǒng)中上傳錄制好的視頻和教學(xué)PPT，為學(xué)生提供課程參考資料，學(xué)生通過系統(tǒng)觀看視頻和課件進(jìn)行自立學(xué)習(xí)。利用教學(xué)視頻和課件，能夠?qū)⒅R(shí)的教授經(jīng)過放在教室外進(jìn)行。上課時(shí)，老師先翻開系統(tǒng)簽到功能讓學(xué)生簽到，減少因點(diǎn)名而浪費(fèi)的課堂時(shí)間，然后通過隨堂測試功能組織學(xué)生進(jìn)行考試，基于測試的可視化結(jié)果，針對(duì)毛病率高的題目進(jìn)行點(diǎn)評(píng)講解。講解經(jīng)過中老師能夠使用系統(tǒng)課堂點(diǎn)名功能抽取學(xué)生回答以下問題，加強(qiáng)學(xué)生課堂教學(xué)互動(dòng)的積極性。因而，學(xué)生能夠高效利用課堂時(shí)間完成知識(shí)的內(nèi)化。上課后，師生能夠利用系統(tǒng)的討論功能就仍有疑惑的問題與同學(xué)、老師討論溝通，最大化穩(wěn)固學(xué)習(xí)結(jié)果、提升教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)教學(xué)形式中老師通過課堂授課完成知識(shí)的教授，然后通過布置課后作業(yè)幫助學(xué)生完成知識(shí)的穩(wěn)固，最后通過紙質(zhì)測試對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生始終處于被動(dòng)承受的狀況。翻轉(zhuǎn)課堂形式下的老師更多的是引導(dǎo)，學(xué)生則是自動(dòng)學(xué)習(xí)，教學(xué)形式是課前學(xué)習(xí)+課堂討論，將填鴨式的教學(xué)變?yōu)閱栴}探