黃照翠 楊朝軍 王艷艷

摘 要：優(yōu)質資源和服務是有效進行翻轉課堂實踐的重要保證，為此設計了一種可滿足翻轉課堂教學各環(huán)節(jié)對資源和服務需求的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有服務性與創(chuàng)新性、個性化與智能性、資源分級分類合理與開放共建共享、交互性與即時性、可維護與可擴展性等特點。采用ASP.NET與SQL Server數據庫技術，面向教師、學生、教務等不同角色，建立協(xié)助實施翻轉課堂的課程課件視頻、資源、資訊、案例、題庫與組卷、考試、網上社區(qū)等需求功能模塊及考試分析和學生學習行為分析功能模塊。實踐應用表明，該系統(tǒng)可充分發(fā)揮教師翻轉課堂教學設計和學生自主學習、協(xié)作學習、混合學習的積極主動性，為創(chuàng)新型、智慧性人才培養(yǎng)提供助力。

關鍵詞：翻轉課堂;教學支持;系統(tǒng)設計;資源與服務

DOI：10. 11907/rjdk. 182044

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2019）001-0119-05

Abstract： The effective practice of flipped classroom cant be separated from high-quality resources and services supporting teaching. Therefore we design and implement a system that fully supports the links of resources and services in all aspects of flipped classroom teaching. The system has the characteristics of service and innovation， individualization and intelligence， rational classification and open co-construction and sharing， interactivity and immediacy， maintenance and extensibility. ASP.NET and SQL Server database technology are used to realise the functions of courseware video， resources， information， case， question bank and test paper， examination， online community demand function module， examination analysis and students' learning behavior analysis function for teachers， students， educational administration and other roles to implement the flipped classroom process. The practical application shows that the system can make full use of teachers' flip classroom teaching design and students' independent learning， cooperative learning and mixed learning proactive initiative. The system is able to provide assistance for the ultimate goal of innovative and wisdom personnel training.

0 引言

翻轉課堂也稱顛倒課堂，通過對知識傳授和知識內化的顛倒安排[1]，對傳統(tǒng)教學師生角色與課堂時間的使用進行重新規(guī)劃，以實現傳統(tǒng)教學模式革新。傳統(tǒng)課堂中教師是知識傳授者、課堂管理者，學生是被動接受者，教學形式是課堂講解+課后作業(yè)，課堂內容主要是知識講解傳授，內容展示主要通過板書與現場講授，評價方式為傳統(tǒng)紙質測試，而翻轉課堂中教師是學習指導者、促進者，學生是主動研究者，教學形式是課前學習+課堂探究，課堂內容則是問題探究，知識獲取與內化可以通過自主學習、交流反思、協(xié)作討論等多種形式進行，評價也是多維度、多方式的。

翻轉課堂實施的可行性和有效性需有一定的資源與服務支持，目前國內外出現了很多在線開放學習平臺，提供大量免費課程，國外Coursera、Udacity、edX三大課程提供商的興起，給更多學生提供了系統(tǒng)學習的可能，眾多高校也與之合作推出優(yōu)質課程，國內有慕課網、學堂在線、中國大學MOOC等平臺，課程資源豐富，課程用戶數量巨大，為部分課程實施翻轉課堂提供了可能，但其資源主要為學生提供更多課程自主學習的渠道，并不能為所有課程實施翻轉課堂提供支持，不是針對師生開展課堂教學、提供靈活而易用普及的平臺。近年來，眾多高校，如南京大學、上海交通大學、重慶大學等均建設了本校SPOC課程，學生規(guī)模小，課程設置了限制性準入條件[2]，達到要求的申請者才能被納入SPOC課程，入選者必須保證學習時間和學習強度，參與在線討論，完成規(guī)定的作業(yè)和考試，通過者獲得課程完成證書[3]。SPOC效率相對低下，教師需要投入更多時間和精力，更無法滿足一所高校所有課程或任意課程翻轉課堂教學設計的資源與平臺需求。

本文采用ASP.NET與SQL Server數據庫技術設計了一個支持翻轉課堂教學設計的服務系統(tǒng)。該系統(tǒng)接收所有課程各類資源的收錄與展示，課程資源豐富，課程類別齊全，媒體類型多樣化，題庫容量大，學習社區(qū)交互性強，自動采集資源數據與學習行為數據，并可對采集的數據進行智能分析，為翻轉課堂提供全面支持與服務。

1 系統(tǒng)概述

本文設計的系統(tǒng)是一個基于 Web 的為高校翻轉課堂實施提供全面支持與服務的平臺，為學生課前自主學習提供課程材料、課程視頻、課前測試，還可為生生與師生間在線交流提供支持。課中師生進行問題探究、分組討論時，可在線協(xié)同組織活動，提供資源上傳與分享等服務;課后平臺提供在線反思反饋、討論交流、主題設計及論述、提交課程作業(yè)等服務。教師利用該系統(tǒng)可在課前協(xié)同備課，上傳學習材料、學習視頻，設計課前測試、在線交流與答疑;課中引導學生提出問題，進行分組討論、重難點講授、分組匯報、設計提交反思、論述、知識點測試或模型設計分析等;課后在線獲取信息反饋、參與課后大討論，通過學習社區(qū)了解學生學習情況和學習行為。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)架構

系統(tǒng)基于B/S結構，構建Web服務器和資料、視頻等Serv-U文件服務器及數據庫服務器，其總體架構見圖1。Web服務器為用戶提供HTTP服務，部署FTP服務器，通過FTP服務器教師和學生可遠程上傳資料或視頻等。學生可以遠程下載學習資料，瀏覽教師提供的學習資料、學習視頻，完成預測題，參與課前討論，提交個人或小組主題材料等。教師可上傳并管理學習資料、視頻，建設課程題庫，并設計提交試題，查看資源使用率與學生預測水平等學習行為與學習結果，分析課程重難點。助教在學習社區(qū)中創(chuàng)建該課程模塊，按授課章節(jié)建立子模塊，構建課堂主題模塊，建立小組討論區(qū)及作業(yè)提交區(qū)。課程管理者對所有課程進行分級分類管理，資源管理者對各種媒體類型（文檔、圖片、視頻、音頻等）進行分級分類管理。所有資源都可以進行增、刪、查、改操作。系統(tǒng)在完善的安全防護系統(tǒng)環(huán)境下，如入侵檢測、身份認證和防火墻等，確保本系統(tǒng)Web服務器、數據庫服務器、文件服務器等的安全。系統(tǒng)同時與云平臺數據中心進行實時數據交換與共享服務，通過移動數據接口和郵件服務接口，適時發(fā)送課程動態(tài)到相關人員的手機端和郵箱系統(tǒng)中。

系統(tǒng)采用IIS7.0 Web服務器、SQLServer2008數據庫、?? .NET運行環(huán)境，采用Serv-U服務器遠程上傳資料、視頻等文件。

圖1 翻轉課堂教學支持服務系統(tǒng)總體架構

2.2 系統(tǒng)特點

2.2.1 服務性與創(chuàng)新性

系統(tǒng)本著服務于師生翻轉課堂教學的宗旨，一方面提供靈活的資源上傳與審核機制，另一方面，基于服務創(chuàng)新理念，利用云計算[4-7]、大數據[8-10]、社會網絡[11-12]等信息技術實現翻轉課堂教學模式創(chuàng)新。

2.2.2 個性化與智能性

系統(tǒng)為用戶設計個性化用戶中心，不同角色用戶登入后臺，提供不一樣的信息服務和功能模塊，呈現與每個用戶相關的內容和信息。系統(tǒng)可根據教師開設課程的學生學習人數、學習進度、參與討論與考試情況，智能分析學生學習行為。該系統(tǒng)智能分析學生行為，為學生推送其關注的信息。

2.2.3 資源分級分類合理

系統(tǒng)依據翻轉課堂教學需求分析進行總體架構，從多元角度考慮資源分級分類[13]，涵蓋各個學科、各個專業(yè)、各門課程資源，包括課件、案例、社區(qū)和圖文聲像及專業(yè)軟件資源。

2.2.4 開放共建共享

基于開放共建共享的思想進行系統(tǒng)架構，表現為課程學習、資源使用不僅面向校園師生，也對社會人員開放，分級分類不僅是教務人員或管理員的權限，課程教師也可以自建分類模塊，審核通過的注冊用戶均可上傳、分享資源。

2.2.5 交互性與即時性

系統(tǒng)具有較強的交互性能，一方面，用戶在學習課件時，可以對所學課件進行評論;另一方面，用戶之間可在課程社區(qū)進行實時交互，發(fā)布主題與資源，進行消息推送，用戶可以通過微信、Email、手機接收推送的信息。

2.2.6 可維護性與可擴展性

系統(tǒng)采用基于ASP.NET自上而下的3層架構，分別為用戶表示層、業(yè)務邏輯層、數據訪問層 [14]，提高了系統(tǒng)可維護性和可擴展性。系統(tǒng)結構松散，根據用戶需求，可以自助添加或定制功能模塊[15]。

2.3 關鍵技術

系統(tǒng)基于ASP.NET+SQL Server+ IIS7.0實現客戶端和服務器端的動態(tài)交互與功能模塊，文件服務器使用Serv-U遠程上傳課件、視頻資源等文件，也可以通過大文件組件在個性化中心上傳資源，信息分發(fā)傳輸采用P2P與CDN技術融合的方式[16]。

2.4 數據庫設計

系統(tǒng)主要采用 SQL Server2008 為數據庫管理工具，對系統(tǒng)相關數據表結構進行設計，主要數據庫表包括課程庫表courseLib、班級表class、學科表suject、案例庫表case、資源庫表resourceLib、資源類型表resourceType、試題庫表testLib、試卷庫表testPaperLib、學生答題庫stuAnswerLib、角色表role、學生庫表studentLib、性別表gender、教師庫表teacherLib、教師角色表teacherRole、管理員表admin、用戶表users、社區(qū)表community、版塊庫表sectionLib、主題庫表themeLib、主題回復庫表replyLib、資訊表news、資訊類別表newsType、搜索關鍵詞表searchKeywords、系統(tǒng)運維日志表sysLogs、單位表department、鏈接表link等。

3 系統(tǒng)實現

3.1 功能模塊結構

系統(tǒng)需實現的功能模塊分為前臺和后臺，前臺顯示公共模塊，包括系統(tǒng)主頁面、學科列表、課程庫模塊、資源庫模塊、資訊模塊、教學設計案例庫模塊和網絡社區(qū)等，后臺包括教師中心模塊、學生中心模塊、普通用戶中心模塊、教務管理模塊、管理員中心模塊。前臺與后臺的相應模塊均提供智能搜索功能，課程模塊提供學生學習行為相關分析，試卷管理模塊提供考試分析，后期將進一步優(yōu)化程序，提供更完善的學生學習行為和考試統(tǒng)計分析圖形化顯示。

3.2 用戶中心實現

3.2.1 教師用戶中心

教師登入后臺用戶中心，左側為操作菜單，包含個人信息修改、課程管理、資源上傳管理、試題出題管理、試卷組卷管理、考試分析、課程區(qū)管理、版塊管理、主題管理、回復管理、學習行為分析等選項。

右欄內容框默認為歡迎界面，顯示教師所開課程學生參加人數，該教師開設課程區(qū)最新主題與回復情況。左欄菜單對應模塊的操作內容顯示于右邊。教師可以通過添加課程模塊創(chuàng)建新課程，創(chuàng)建課程欄目。教師上傳課件、發(fā)布公告、發(fā)布課程內容，調用同一模塊，只是發(fā)布不同內容，選擇不同分類，編輯框可以編輯圖文聲像，還可以上傳附件、幻燈片等。

課程列表頁面可顯示該教師在平臺上創(chuàng)建的所有課程，列表可顯示課程名稱、授課教師、課程創(chuàng)建時間、參加該課程學習的學生人數，點擊課程名稱可以查看課程簡介，點擊“編”可以對該課程進行編輯。

資源上傳管理頁面的右欄默認為上傳資源窗口，發(fā)布的內容包括課程內容、知識、分類選擇資源庫。發(fā)布安裝包、PPT課件、PDF等附件可插入附件標簽，選擇需要上傳的資源文件，上傳完成插入即可，資源列表可對已發(fā)布資源進行瀏覽、編輯、刪除操作。

試題出題管理模塊可讓教師在線為所開設的課程出題。題型包括選擇題、填空題、判斷題、論述題或分析題。

選擇題出題模塊可讓教師選擇試題所屬課程，試題類型為選擇題，彈出選項數下拉框，如選擇4，輸入題目，編輯4個選項，輸入參考答案后，提交表單即可。

填空題出題時，教師選擇試題所屬課程，試題類型選擇填空題，設置填空數，描述該題題目，填空題題目在組卷時不顯示，可以填寫該題考察說明，在描述編輯框內輸入填空內容，需填空處用下劃線替代，組卷時檢測到空白下劃線，設置該處為input輸入框，答案輸入到參考答案編輯框內，一般填空題答案每個空占用一行;判斷題出題時，教師輸入題目，參考答案單選框處選擇對或錯;論述題或分析題出題時，教師將題目輸入到描述編輯框，再將參考答案輸入到下方編輯框。

試題列表頁顯示試題類型、題目描述、出題人、出題時間、試題被抽頻次、狀態(tài)，點擊題目描述，可以查看題目詳情，點擊“編”按鈕，可對該試題進行編輯修改，選中復選框，可刪除該試題。

教師利用試卷組卷管理可單獨調閱該課程所有選擇題、填空題和論述題，根據試卷題型和題數，在試題庫中自主抽取或隨機抽取組卷。組卷完成后，可以對試卷進行修改，如增、刪、改等操作。

考試結束后，教師可以對考試進行分析，包括單個試題答題準確率、錯題分析、班級考試成績分析等。教師將光標移至某個試題，可查看該試題答題準確率及答錯學生數，點擊學生數可以查看所有答錯學生用戶信息。選擇試卷參考用戶，可以查看每個參考學生信息、總體得分及錯題情況。

課程區(qū)管理、版塊管理、主題管理、回復管理主要針對系統(tǒng)中課程對應的網上社區(qū)，教師可對課程、版塊、主題、回復進行增、刪、改、查和審核操作。

學習行為分析主要針對學生學習課程視頻、課件及課程區(qū)主題發(fā)布與回復分析，以便教師及時了解學生學習情況，把握翻轉課堂重點，更好地進行翻轉課堂教學設計工作。課程視頻列表顯示該視頻在線播放和下載次數，選中一門開設課程，查看該課程學習用戶，選擇某個用戶可以查看該用戶該門課程所有視頻課件的學習進度。

3.2.2 學生用戶中心

學生用戶登陸后，左側為功能菜單，用戶可以修改個人信息，點擊“我關注的課程”、“我收藏的課程”、“我關注的資源”、“我收藏的資源”、“我發(fā)布的主題”、“我參與的討論”、“我學習的課程”、“我參加的考試”、“我做過的測試”等模塊查看信息。右邊歡迎界面顯示學生關心的最新課件、最新資源及課程區(qū)最新主題與回復，主題瀏覽數和回復數，點擊回復按鈕，跳轉至課程區(qū)進行回復。

“我關注的課程”模塊上方列舉了該用戶關注的所有課程圖文列表，超過12門課程分頁顯示。點擊圖片或課程名稱，進入課程詳情頁。下方為關注課程的最新課程動態(tài)、顯示動態(tài)課程更新進度和參與學習的人數。

“我關注的課程”模塊詳情頁上方顯示課程視頻或圖片簡介、課程名稱、主講教師及單位、課程開設周數及每周小時數。下方有課程概述和課程大綱標簽，點擊進入學習按鈕，將進入該課程學習主頁。

課程學習主頁左側為課程功能菜單，包括課件、課程資源、測試與制作、試卷、課程社區(qū)，點擊某菜單進入課程模塊。課件區(qū)上方顯示該學生用戶已學習的進度，點擊繼續(xù)學習按鈕，將自動從上一次停止學習的位置開始播放課件。下方列舉了該課程所有課件，用戶可以任意點擊某個課件進行播放學習。

“我發(fā)布的主題”模塊顯示該用戶發(fā)布的所有主題，超過6個主題分頁顯示，點擊主題標題查看詳情，本頁可以看到主題最后由誰回復、回復時間以及支持數與回復數。

“我參與的討論”模塊顯示該用戶參與的主題討論，顯示其回復內容、回復時間、主題、主題發(fā)布人、發(fā)布時間以及該主題被瀏覽數、被回復數，點擊“回復”按鈕，可以再次對該主題進行補充回復。

“我參加的考試”模塊上方按照時間順序顯示所有該用戶參加的考試，每項考試顯示考試課程名稱、試卷名稱、組卷老師、用戶完成考試提交時間和考試得分。下方為錯題分析，包括錯答試題、答題人數統(tǒng)計以及答對人數統(tǒng)計，點擊參考答案按鈕后小窗口彈出，顯示該試題的參考答案，點擊去社區(qū)討論該題，即可轉向社區(qū)中該課程的討論區(qū)，并自動將該試題描述輸入到發(fā)布主題的標題框。

3.2.3 教務用戶中心

教務用戶登陸后臺，左側功能菜單包括學科管理、班級管理、教學設計案例管理、新聞公告管理。右側歡迎界面顯示該教務用戶創(chuàng)建的學科、班級和發(fā)布的最新新聞公告。點擊學科名稱，可以看到學科介紹、學科下屬課程，點擊每門課程名稱，轉向課程詳情，包括課程概述、大綱、參與課程學習的學生人數、課件發(fā)布進度、課程資源及數量統(tǒng)計信息等。點擊班級名稱后可以看到班級簡介及班級人數和班級成員，每個班級成員均能鏈接至該學生的詳情頁，可以看到學生學習的課程、發(fā)布的主題、參與的討論、參加的考試及考試成績。