面向高職教學(xué)質(zhì)量保障體系的程序設(shè)計自主學(xué)習(xí)平臺的研究與實現(xiàn)教育資料

1、面向高職教學(xué)質(zhì)量保障體系的程序設(shè)計自主學(xué)習(xí)平 臺的研究與實現(xiàn)4G技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)、移動終端等新技術(shù)的普及正在改變我們的生活 方式和學(xué)習(xí)方式，突破課堂的時空限制、隨時隨地獲取學(xué)習(xí)資源已經(jīng) 成為主流需求1，網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)將成為高職教育教學(xué)的一部分，網(wǎng) 絡(luò)課程和各類網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)已成為校園教育信息化的重點， 網(wǎng)絡(luò)課程的數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺對日常教學(xué)工作支持的深入程度也 成了判斷一所高校的學(xué)校形象、發(fā)展水平和辦學(xué)能力的重要因素2。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在我國，隨著教育部加速實現(xiàn)教育信息化，以信息化帶動教育現(xiàn) 代化等方針和政策的推動，很多本科院校相繼完成了不同程度的網(wǎng)絡(luò)課 程和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)3。高職

2、院校由于起步較晚、院校自身的技 術(shù)力量薄弱以及經(jīng)費投入受限等諸多因素的制約，其精力主要集中在傳 統(tǒng)的教學(xué)管理中，尚未將焦點轉(zhuǎn)移到利用信息化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境的建設(shè) 上4 °在國外，網(wǎng)絡(luò)輔助學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)已有廣泛的研究和應(yīng)用，推廣應(yīng)用 較廣的包括Moodie、BlackBoard、Sakai等5這些系統(tǒng)的研究集中 在開放課程、資源共享和自我學(xué)習(xí)等方面，比如課程開設(shè)、課件共 享、在線交互、作業(yè)和測試等功能5。此類系統(tǒng)的作業(yè)和測試功能模 塊雖然提供了在線自動評測功能，但都只提供了通用的非語義問題的評 測，如選擇題、填空題，對于具有語義 的題目，如問答題、計算機編程 題等，則必須在提交后由教師進(jìn)行

3、手動查閱評分6；另一方面，此類 系統(tǒng)的側(cè)重課程資源的組織與建設(shè)，對系統(tǒng)應(yīng)用于實現(xiàn)校園教學(xué)環(huán)境的 支持較弱，也未能為教學(xué)管理與督導(dǎo)管理提供足夠的支撐，孤立于高 職院校教學(xué)質(zhì)量保障體系之外。3平臺的特色能否打破網(wǎng)絡(luò)教學(xué)孤立于高職教學(xué)管理之外的局面，將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)融 入高職教學(xué)質(zhì)量保障體系之中，是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)是否能真正服務(wù)于 高職教學(xué)的關(guān)鍵所在7。面向高職教學(xué)質(zhì)量保障體系的程序設(shè)計自主 學(xué)習(xí)平臺以教學(xué)質(zhì)量保障體系為指引，以建設(shè)高職院校程序設(shè)計類建設(shè) “教、學(xué)、練、測、賽、督”六位一體的綜合性自主學(xué)習(xí)平臺為研究目 標(biāo)。平臺強調(diào)學(xué)生對課程各知識點的自主學(xué)習(xí)與自我測驗，實現(xiàn)對具 有語義性的程序設(shè)計的在線自

4、動評測支持；強化平臺對應(yīng)用于實際校園 教學(xué)的教學(xué)管理，實現(xiàn)審核體系以確保教學(xué)質(zhì)量；引入督導(dǎo)機制，確 保網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)過程處于高職院校督導(dǎo)體系監(jiān)管之下；實現(xiàn)競賽支持 功能，豐富高職教育的課余學(xué)術(shù)活動、活躍學(xué)習(xí)氛圍，實現(xiàn)“以賽促 教、以賽促學(xué)、以賽促訓(xùn)”；這些正是傳統(tǒng)的課程管理系統(tǒng)所欠缺的。4平臺實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)4.1總體架構(gòu)面向高職教學(xué)質(zhì)量保障體系的程序設(shè)計自主學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)設(shè) 計如圖1所示，包括以下幾個核心服務(wù)：1 .自主學(xué)習(xí)平臺交互服務(wù)器：交互服務(wù)器部署在前端，平臺向多 種終端（PC手機、平板電腦）用戶提供的所有功能都集中由交互服務(wù)器 提供8，包括系統(tǒng)管理員功能、各級教師用戶的班級與課程管

5、理功 能、以及學(xué)生用戶的學(xué)習(xí)與測驗功能等；2 .后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署于后端，終端用戶通過 交互服務(wù)器提交的數(shù)據(jù)，保存于后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，與外網(wǎng)隔離，防 止用戶非法訪問數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)安全；3 .程序在線編譯評測子系統(tǒng)：評測子系統(tǒng)部署于后端，它會自動 的從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲取學(xué)生提交的測驗程序，進(jìn)行在線編譯、執(zhí)行、輸 入輸出測試等操作，最后將評測結(jié)果數(shù)據(jù)返回到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，以便交 互服務(wù)器查詢。圖1自主學(xué)習(xí)平臺總體架構(gòu)圖4 .2模塊設(shè)計 面向高職教學(xué)質(zhì)量保障體系的程序設(shè)計自主學(xué)習(xí)平臺 主要包括了用戶管理、課程管理、班級管理、程序自動編譯評測子系統(tǒng)、 競賽支持、督導(dǎo)支持等模塊，項目整體構(gòu)架

6、設(shè)計如圖2所示。圖2自主學(xué)習(xí)平臺整體模塊設(shè)計圖5 .3高職教學(xué)管理支持為了強化網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺的實用性，全面 支持高職院校實 際教學(xué)工作，自主學(xué)習(xí)平臺參照了高職教育的教學(xué)管理 體系，實現(xiàn)了面向高職教學(xué)管理的基礎(chǔ)支撐功能。1 .用戶管理用戶管理是網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺的基礎(chǔ)模塊，負(fù)責(zé)平臺各級用戶的生 命周期管理、角色指派和權(quán)限分配等功能，使用用戶-角色-權(quán)限三級管理構(gòu)架9，主要包括：1）用戶管理：提供創(chuàng)建用戶、刪除用戶、限制用戶、批量導(dǎo)入導(dǎo)出 等基本功能。2）角色管理：為了強化網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺的實用性，全面 支持高職 院校實際教學(xué)工作，平臺的角色管理參照了高職教育的教學(xué)管理體系， 提供了諸如教務(wù)管理人

7、員、教學(xué)單位負(fù)責(zé)人、專業(yè)負(fù)責(zé)人、授課教師、 學(xué)生以及督導(dǎo)專員等符合高職院校教學(xué)管理制度的角色體系。3）權(quán)限管理：負(fù)責(zé)管理各個角色所具有的操作權(quán)限，比如學(xué)生只具 有學(xué)習(xí)類別的功能，授課教課只能管理維護(hù)自己所分配 的課程資源，教 務(wù)管理人員、教學(xué)單位負(fù)責(zé)人、專業(yè)負(fù)責(zé)則具有不同級別的課程管理、 審核功能和統(tǒng)計性功能，而督導(dǎo)專員的主要權(quán)限是查看各個開課班級、 課程的教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)質(zhì)量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。2 .班級管理 班級管理是網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺真正服務(wù)于高職院校教學(xué) 工 作的關(guān)鍵，包括自然教學(xué)班級、選修課班級以及開放課程自由班 級 三種模式。1）自然教學(xué)班級：自然教學(xué)班以二級院系、專業(yè)、班級的三層管理級別，自

8、然教學(xué)班的成員由教學(xué)單位負(fù)責(zé)人或?qū)I(yè) 負(fù)責(zé)人進(jìn)行設(shè)置，每個學(xué)生類型的用戶最多只能被安排在一個自然教學(xué) 班；自然教學(xué)班不接受其他學(xué)生用戶的加入申請。2）選修課班級：選用于支持高職院校的公共選修課程教學(xué)，由教 學(xué)單位負(fù)責(zé)人創(chuàng)建，經(jīng)教學(xué)管理部門審核后成立，學(xué)生用戶可以根據(jù) 個人學(xué)分情況申請加入選修課班級，學(xué)生申請之后必須經(jīng)過班級管理員 審批通過才能成為班級成員。3）開放課程班級：開放課程班級用于豐富高職教育的第二課堂活 動，任何教師用戶均可以根據(jù)自己的特長創(chuàng)建開放課程班級，學(xué)生用戶 可以根據(jù)個人興趣自由加入開放課程，無須審批便可成為班級成員。3 .課程管理課程管理功能是網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺的核心功能，是

9、平臺服務(wù)于高職 院校教學(xué)管理的最直接體現(xiàn)，也是高職教學(xué)質(zhì)量保障體系在實際教學(xué)活 動中的最關(guān)鍵的監(jiān)控點，平臺實現(xiàn)了從開設(shè)課程、設(shè)定開課班級和授課 教師到教學(xué)計劃的撰寫與審核、教學(xué)資料管理等環(huán)節(jié)構(gòu)建了貫穿高職教 學(xué)過程的完整流程，并對各個環(huán)節(jié)提供了實時監(jiān)控，為質(zhì)量保障體系 獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)，主要功能包括：1）創(chuàng)建課程：教學(xué)單位專業(yè)負(fù)責(zé)人可以根據(jù)教學(xué)需要，創(chuàng)建相應(yīng)的 課程。2）設(shè)置開課班級：專業(yè)負(fù)責(zé)人根據(jù)教學(xué)需要，為已創(chuàng)建的 課程設(shè)置開課班級，一個課程可以設(shè)置一個或多個開課班級，這些班 級將以共享該課程的教學(xué)資源。3）指定授課教師：專業(yè)負(fù)責(zé)根據(jù)開課情況，為課程指定相應(yīng)的授課 教師，將課程的管理權(quán)限賦予

10、授課教師。4）撰寫教學(xué)計劃：授課教師可通過系統(tǒng)組織課程教學(xué)計劃，有多 個授課教師的課程，任何一個授課教師均可參與撰寫教學(xué)計戈卜5）審核教學(xué)計劃：教課教師撰寫的教學(xué)計劃，必須提交給專業(yè)負(fù)責(zé) 人審核通過，才能在系統(tǒng)上展示和使用。6 .4程序自動編譯評測子系統(tǒng) 程序自動編譯評測子系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)自主 學(xué)習(xí)平臺支持程序設(shè)計語義性題目自動評測的重點，評測子系統(tǒng)是常駐 內(nèi)存的Linux Daemon進(jìn)程，使用多線程、共享隊列、共享緩存等技術(shù)實 現(xiàn)提高評測子系列的性能，主要由答題讀取、語法檢查、語義評測、語 義評測數(shù)據(jù)緩存管理、評測結(jié)果反饋等模塊組成，如圖3所示。1.答題讀取模塊：答題讀取模塊運行于一個單獨的線程

11、，定時向數(shù)據(jù) 庫服務(wù)器查詢是否存在已提交未處理的答題，讀取符合條件的答題內(nèi)容 數(shù)據(jù)，加入待編譯隊列，并更新數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的答題處理標(biāo)識，避 免同一答題被重復(fù)處理。2 .語法檢查模塊：當(dāng)待編譯隊列為非空時，語法檢查模塊從待編 譯隊列逐個讀取答題內(nèi)容，根據(jù)答題的程序語言類型，調(diào)用相應(yīng)的語 言編譯庫對答題進(jìn)行編譯，若編譯通過，表示答題語法正確，則將編 譯生成的可執(zhí)行程序等信息構(gòu)造待評測數(shù)據(jù)對象，放入待評測隊列；否 則，若編譯不通過，表示答題語法錯誤，則將錯誤信息生成反饋結(jié)果， 放入反饋結(jié)果隊列。圖3程序自動編譯評測子系統(tǒng)模塊圖3 .語義評測模塊：當(dāng)待評測隊列為非空時，語義邏輯正確性評測 模塊逐個讀取

12、待評測數(shù)據(jù)，根據(jù)待評測數(shù)據(jù)所對應(yīng)的題目，從語義評測 數(shù)據(jù)緩存管理模塊獲取評測輸入輸出數(shù)據(jù)，執(zhí)行生成的可執(zhí)行程序， 并使用測試輸入輸出數(shù)據(jù)對程序進(jìn)行邏輯正確性評測，并將評測結(jié)果生 成反饋結(jié)果，放入反饋結(jié)果隊列。4 .語義評測數(shù)據(jù)緩存管理模塊：網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺在實際教 學(xué)應(yīng) 用中，學(xué)習(xí)同一課程的所有學(xué)生都會對課程的題目進(jìn)行學(xué)習(xí)和答題，學(xué)習(xí)同一課程的學(xué)生少至幾十人，多則幾百人，因此提 交到平臺的答題中，答題的總數(shù)量往往是對應(yīng)的題目的上百倍。如果對每個答題都從數(shù) 據(jù)庫服務(wù)器讀取題目的輸入輸出測試數(shù) 據(jù)，將會大大增加數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 和服務(wù)器間通信的壓力，語義評測數(shù)據(jù)緩存管理模塊將近期使用到的測 試數(shù)據(jù)緩存

13、起來，提供對語義邏輯評測模塊重復(fù)使用，同時使用淘汰 算法，清理長期未使用的數(shù)據(jù)，防止過度消耗內(nèi)存。5 .結(jié)果反饋模塊：反饋模塊的工作是及時地將反饋結(jié)果隊列中的 結(jié)果數(shù)據(jù)提交到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，以便交互服務(wù)器將答題的結(jié)果展示給學(xué) 生，并更新學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、排名等信息。6 .5服務(wù)“以賽促學(xué)”的競賽支持功能借助程序自動編譯評測子系統(tǒng)的支撐，面向高職教學(xué)質(zhì)量保障體系 的程序設(shè)計自主學(xué)習(xí)平臺還可以為高職院校的舉辦程序 設(shè)計類競賽提供 支持，活動高職教育的學(xué)習(xí)氛圍，為“以賽促學(xué)”高職教育理念提供支 撐。主要功能包括：1 .創(chuàng)建競賽：競賽組織者只需要通過交互服務(wù)器創(chuàng)建競賽，競賽可 以設(shè)置為內(nèi)部競賽和開放競賽兩

14、種。2 .自動賽程管理：組織者只須設(shè)置競賽的起始時間和結(jié)束時間， 在競賽開始前參賽者都無法查看到題目12；另一方面，一旦競賽結(jié) 束時間到達(dá)，參賽者便無法再提交答題，整個過程無須安排監(jiān)考教師 進(jìn)行發(fā)卷或收卷工作。3 .賽題管理：組織者在競賽開始之前，可以通過交互服務(wù)器，對 競賽題目進(jìn)行增、刪、改等維護(hù)操作，并為題目設(shè)置分值比例。4 .自動排名：在整個競賽過程中，平臺將自動根據(jù)參賽者的答 題情況，實時生成競賽排名，組織者與參賽者均可查看各參賽者的答 題排名。4.6面向督導(dǎo)機制的質(zhì)量信息反饋網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺作為高職教學(xué)環(huán)境的一部分，其教學(xué)過程與教學(xué) 質(zhì)量也必須處于高職院校的督導(dǎo)體系之中，平臺提供面向

15、督導(dǎo)專員的督 導(dǎo)支持功能，使網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)不再孤立于教學(xué)質(zhì)量保障體系之外，主要 功能有：1 .審核體系：課程的開設(shè)、課程授課計劃、課程資源的組織與管理、作業(yè)與測驗安排等教學(xué)環(huán)節(jié)都必須相應(yīng)的審批流程，以確保課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的合理性，提高教學(xué)質(zhì)量，督導(dǎo)專員可以方便的查看每個教學(xué)準(zhǔn)備活動的組織和審核記錄。2.進(jìn)度統(tǒng)計：一旦開設(shè)了課程，授課教師是否及時地撰寫教學(xué)計劃，是否根據(jù)教 學(xué)計劃按時組織各個教學(xué)活動的資源、安排作業(yè)與測驗，學(xué)生是否按時 按質(zhì)按量完成課程各階段的學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)，在進(jìn)度統(tǒng)計功能中可一目了 然。3 .成績統(tǒng)計：成績統(tǒng)計包括兩個部分，一個是班級內(nèi)部排名，對 各學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)、作業(yè)與測驗的得分進(jìn)行排名；一個是對相同課 程的平行班，以班級為單位，進(jìn)行最高分、平均分等排名。4 .評價體系：對每個開設(shè)的課程建立多維的評價體系，諸如學(xué) 生對授課教師的評價、學(xué)生對課程的評價、教師對學(xué)生的評價等，為 課程設(shè)置和教學(xué)督導(dǎo)等工作提供質(zhì)量信息反饋。135結(jié)語5 G技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)、移動終端等新技術(shù)的普及正在改變我們的生活 方式和學(xué)習(xí)方式，突破課堂的時空限制、隨時隨地獲取 學(xué)習(xí)資源已經(jīng) 成為主流需求，網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)將成為高職教育教學(xué)的一部分，如何有效 地將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)納入高職教學(xué)質(zhì)量保障體系，是高職院校教學(xué)管理的新課 題。面向高職教學(xué)質(zhì)量保障體系的程 序設(shè)計自主學(xué)習(xí)平臺