基于Web的数字化研讨教学平台设计与实现

摘 要：为了利用先进信息技术手段提高研讨式教学效果，设计开发了一套基于Web的数字化研讨教学平台，提供管理员、教师和学生三类用户接口，支持研讨式教学中的教学互动、在线研究、协同研讨和综合管理等功能。详细介绍了三类用户的业务流程与功能模块，分析了一机双屏、多用户多角色协同服务、研讨录制与回放、综合知识资源库等系统特色功能。该教学平台已在国防科技大学高科技培训中得到了成功应用。

关键词：数字化研讨 教学平台 研讨管理 协同服务

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）04-0057-02

1 前言

研讨式教学是一种力图通过多种教学手段与方法、以培养学生自主学习能力与创新精神为目标的教学模式[1]，兼顾知识传授与认知过程的统一，凸显“教”与“学”的互动，有利于贯彻“学生主体，教师主导”的教学理念，有利于提高学生学习的积极性和创造性。与传统授课教学相比，研讨式教学对教学活动组织、教学资源分配和教学过程交互提出了更高的要求。由于缺乏支持研讨式教学组织与管理的支持软件，很多研讨课的效果不如预期的理想[2]，有必要利用信息网络技术与现代远程教育技术，设计开发一套支持教学互动、在线研究、协同研讨和综合管理等功能的数字化研讨教学平台[3]，为开展师生之间、学生之间协同交互，以及教学过程的有效管理提供技术支持，提升研讨式教学效果。

2 需求分析

为满足国防科技大学高科技培训研讨式教学改革需求，通过问卷调查和广泛调研，我们认为数字化教学平台应满足以下要求：

2.1 贯彻以学生为中心的教学理念，支持学生分组在线研讨。

2.2 提供研讨模板，突出研讨主题，规范研讨流程，量化研讨结果。

2.3 提供研讨知识库，提供矢量文档的实时交互操作，实现研讨信息共享。

2.4 支持远程屏幕共享、协同浏览、在线咨询与信息查询等交互服务。

2.5 提供友好界面，增强动态交互性，提高学生研讨的积极性。

2.6 实现研讨过程记录与回放，便于教学评估与改进。

3 总体设计

面向系统管理员、教师和学生三类用户。其中，管理员熟悉研讨教学流程，保证平台的正常运行，并对平台功能进行配置与管理；教师负责研讨教学任务设计，提供研讨模版内容，在研讨过程中为学生提供在线帮助；学生是平台的主要服务对象，依据教学任务开展在线研讨。

3.1 平台功能设计

基于Web的数字化研讨教学平台支持专题研讨和综合研讨，主要有四大功能：

（1）研讨白板：为研讨提供基本的操作与展示平台，支持各种矢量文档的交互式操作，可实时记录/修改研讨人员的思想和观点。

（2）研讨知识库：提供研讨相关的综合知识数据，以Html网页形式展现排版，支持图文混排与多媒体格式，可方便地实现相关信息的目录浏览、关键字索引与信息检索。

（3）协同服务：实现组内学生、学生与教师之间的通信互联，提供包括在线咨询、仿真计算、文件传递等服务，支持远程屏幕共享、研讨查看等功能。

（4）研讨管理：包括后台管理与教学管理两部分功能，前者提供用户登录与权限管理、研讨过程参数设定、研讨录制/回放、结果导出等功能；后者提供研讨主题管理、分组专题分配、研讨模版以及综合研讨管理功能。

每类用户可以实现的操作如下：

（1）管理员：平台初始化，数据备份与恢复，后台账户管理；研讨录制参数设置，指定专题研讨过程录制与回放；新建或修改分组/专题，设置组长，分配研讨任务，编辑专题研讨模版与综合研讨模版。

（2）教师：设计研讨教学任务，为管理员制作研讨模版提供基本内容与素材；研讨过程中实时查看各专题研讨进度，处理学生的服务请求，并通过资料上传将所需数据反馈给学生；建立屏幕共享使学生观看教师终端的演示操作。

（3）学生：依据组别-专题登录系统，开展专题学习研讨，利用各种交互式操作工具记录整理观点与研讨结论；利用综合知识资源库查询相关信息；就学习疑难、仿真计算等服务请求向教师在线咨询；当分组所有专题研讨结束后，由组长组织开展综合研讨。

3.2 平台运行环境

平台采用B/S（Browser/Server）架构，运行于由服务器、交换机、后台管理计算机和用户计算机构成的高速局域网之中客户端程序运行于Web浏览器中，通过服务器来进行信息服务和数据交换；服务器部署数据库和IIS服务，操作系统选用Windows Server 2003 SP2，保证提供稳定、高速、可靠的数据处理能力。

4 详细设计

4.1 管理员

管理员模块的主要功能包括后台管理、研讨录制回放与教学管理三大部分。

4.1.1 后台管理

在整个研讨式教学开始之前，管理员首先要进行平台初始化，主要完成网络缓存清理、IIS服务重启以及基本参数设置；账户管理主要是对各用户名称、账户密码、所属角色进行编辑管理；研讨开始后，所有已登录的用户显示于在线账号中，管理员可对其状态进行查看或重置；研讨完成后，需要备份研讨数据。

4.1.2 研讨录制回放

平台默认条件下可对所有研讨过程实现录制，也可事前指定需要录制的分组和专题，设置录制时长与自动保存频率；在教学结束后，可方便回放指定专题的研讨过程，支持正常回放与快速回放，并可导出任意时刻的研讨数据。

4.1.3 教学管理

管理员一方面根据教师提供的教学任务，设置专题名称与数目，合理分配分组与专题研讨，并为综合研讨指定各组组长；另一方面结合教学目的，设计各专题研讨模版与综合研讨模版。此外，管理员还可对已有分组/专题执行编辑、删除以及状态修改等操作。

4.2 教师

研讨式教学是通过教师与学生、学生与学生之间的交互来共同完成的，教师全程参与整个研讨式教学过程。教师模块的主要功能包括教学设计与协同服务，其主要业务流程如图1所示。

4.2.1 教学设计

研讨式教学是围绕一定任务和背景展开的，教师需要事先准备好相关的研讨问题、素材，并设计专题的研讨流程，在提交给管理员后，由管理员利用教学管理功能做好研讨准备。

4.2.2 协同服务

平台提供邮件和屏幕共享两种协同服务方式。通过邮件实现与学生的在线交流和信息传递；通过屏幕共享实现与学生的屏幕交互，查看学生研讨进度和向学生远程演示操作过程、仿真动画等。

4.3 学生

学生模块的主要功能包括专题研讨、信息服务与综合研讨，其主要业务流程如图2所示。

4.3.1 专题研讨

学生基于研讨白板开展专题研讨，利用研讨白板提供的各种交互式操作工具，以涂鸦、文本、绘图等方式将自己以及团队关于研讨专题的观点呈现、整理。研讨白板支持研讨数据自动保存；当学生完成专题研讨并审阅无误后，可点击“完成研讨”保存并提交研讨成果，此后将无法对研讨结果进行修改；如果确有需要修改，需由管理员在后台修改研讨状态。

4.3.2 信息服务

专题研讨过程中，学生可通过信息服务界面实现信息查询功能。信息服务界面集成了综合知识资源库，学生可通过目录浏览、关键字索引、信息检索快速查询与研讨相关的知识。另一方面，学生可通过邮件方式，向教师终端提交服务请求，包括在线咨询、仿真计算、资料查找等。学生既可以邮件接收教师的反馈内容，也可通过接受屏幕共享观看教师的演示操作。

4.3.3 综合研讨

在分组各专题都完成研讨之后，由组长登录组长专题开始综合研讨。由于综合研讨模版包含各专题模版，组长通过点击专题列表，可将各专题研讨结果自动导入到综合模版中对应的专题位置，在此基础上，从全局角度审阅并修改研讨结果，开展综合研讨。研讨结束后保存并提交研讨结果。

5 系统特色

该平台采用Microsoft Visual Studio 2008进行开发，数据库采用MySQL实现，服务器脚本语言采用，客户端采用Silverlight实现。在实现研讨式教学支持与管理的基础上，集成了在线信息查询、协同服务、研讨回放等功能，独具特色，主要体现在如下几个方面：

5.1 一机双屏显示模式

学生应用平台采用一机双屏显示模式，左屏显示研讨白板界面，主要用于专题研讨；右屏显示信息服务界面，用于信息查询以及学生和教师的协同服务。可以同步开展专题研讨、信息查询与协同服务，避免了多页面之间的频繁切换，有助于提升效率。

5.2 多用户多角色协同服务

平台支持教师与学生、学生与学生之间的协同交互服务，实现了多用户多角色实时协同。协同手段多样，在传统信息咨询、资料传递的基础上，设计了远程屏幕共享与研讨查看两种协同方式，前者使答疑解惑富于生动性、直观性，后者使教师能够实时掌握各专题研讨进程，便于及时发现问题并及时解答，有效提升研讨教学效率。

5.3 研讨录制与回放

研讨式教学更加注重学习与思维的过程，热衷于在“讨论—思考”的反复循环中碰撞思想的火花，记录研讨过程并回放加以重复学习对研讨式教学而言具有重要价值。学生通过重温研讨过程加深了对问题的理解，并且通过学习其他专题的研讨成果，有助于汲取新观点新思路，取长补短，使得教学真正成为促进学生创造性发展的力量源泉。

5.4 综合知识资源库

为了方便学生在线查询研讨信息，配置了综合知识资源库，兼容文字、数据、图片、声音、视频等多种素材，支持目录、索引、检索等功能，有助于学生快速找到所需的研讨素材。

6 结语

基于Web的数字化研讨教学平台于2011年4月开始在国防科技大学高科技培训中使用，此后依据教学反馈进行了多次改进，目前平台运行稳定，管理员、学生、老师反映良好，教学成果显著，受到一致好评。应用实践表明，该平台为优化研讨式教学管理，丰富研讨式教学服务提供了先进技术手段，可有效提高研讨式教学效果。

（国防科技大学航天科学与工程学院，湖南 长沙 410073）

参考文献：

[1]刘伟.研讨式教学模式建构[J].高等教育研究，2008，29，（10）：65-67.

[2]唐春红.专题研讨式教学效果不佳的原因分析与对策[J].中国校外教育（下旬刊），2009，（2）：30-31.

[3]何克抗，吴娟.信息技术与课程整合的教学模式研究之四——研究性学习教学模式[J].现代教育技术，2008，18（10）：8-14.