应用货架系统变革教学环境的实践与研究

张宏　俞琳

摘 要：在教育信息化建设中，应用货架系统具有非常重要的作用。合理使用应用货架系统变革传统课堂的实施流程、交互结构与组织方式，优化课堂教学效果与效率。随着教育信息化的不断推进，研发了各种应用软件和平台，使用资源的统一调度，视频、文档、音频、动画利用统一接口进行读写，统一管理。在统一的数据交互框架下，使得行为习惯的搜集成为可能。系统告诉用户，需什么、选什么。通过应用货架数据权限控制，为不同应用提供安全数据。利用现有数据及通用功能组件实现快速开发。进入江干教育信息环境的系统必须使用应用货架接入流程，提前对接以便使用时快速实施。

关键词：应用货架系统；学情数据采集；学习成果诊断；学习资源共享

中图分类号：G40-057 文献标志码： A 文章编号：1673-8454（2015）20-0023-04

一、背景

江干教育处于大发展时期，因此，教育信息化水平也在快速提高与融合创新的发展过程之中。2013年起全区中小学无线网络覆盖、“千兆接入、千兆主干、百兆桌面”工程启动；以智能管理为基础，智慧校园建设为指向的应用开发全面启动，到目前为止，运用江干教育信息一站式平台构建的各类系统平台已达32个；随着“交互式多媒体、微课、电子书包”等教育技术的引入、培训、研究与应用，结合“翻转课堂、无界课堂”的教学实践，以及新一代互联网技术的教育开发，推动着课堂教学变革向纵深方向发展。

“应用货架系统”的总体架构以教育系统全局为视角，以智能应用为驱动，综合数据采集、分析，集成统一的教育数据信息资源中心，将合适的教育数据资源及时、有效地提供给教育管理决策者，进行教育研究分析、评价和预测，促进教育监管与决策更加合理、准确、科学，更加智能化，服务于教育事业的改革创新，支撑教育事业智慧化的发展趋势。

二、 应用货架系统的内涵及特点

在大数据时代，大数据的影响辐射各行各业，当然也包括教育行业。建设“应用货架系统”，就是建立涵盖学生、教师、学校资产及办学条件的教育管理信息系统和基础数据库，并以此为基础建立数据分析与科学预测的教育决策服务系统，“应用货架系统”的建设，为教育大数据的积累奠定了基础。

1.快捷推送，个性学习。逐步建立、健全配有同步学科知识库，对学生作业、检测利用信息化的手段采集更完整全面的第一手数据。系统根据数据结果，自动地生成学生学情数据，供老师随时调用。系统可以根据电子档案，教师可以根据学生个体或团队的情况，为学生提供个性化的评估。

2.快捷评价，延伸课堂。基于应用货架系统对学生学情掌握情况的快捷评价功能，老师可以发现学生个体的薄弱点，并利用学校现有的微课系统有针对性地准备微课内容，从而解决微课系统“没有针对性，缺乏侧重点，避免老师盲目准备微课内容，出现知识点多乱现象”等不足。这也为学生轻松借助微课开展自主学习提供了便捷。

3.快捷反馈，优化课堂。基于应用货架系统科学诊断功能，快捷地收集分析学生平时学习掌握情况，通过对班级整体数据的分析结果，有针对性地对课堂进行优化。避免已掌握的问题简单反复教，未落实知识点却忽视遗漏，精确锁定学生整体的薄弱点，有针对性组织教学，实现高效教学。

三、 应用货架系统的具体操作

应用货架系统是江干区教育局结合教育信息化发展趋势和自身特点，以开放平台为技术蓝本，通过公开应用程序编程接口（API）或函数（function），将优质和普通的应用从相对独立的系统和平台中提炼出来，以货物上架的形式供需求单位自由调用，进而完成从用户信息的统一到业务数据的统一，实现真正意义上的数据共享。

1.学情数据采集实时：智能应用、资源推荐

学习分析是教育大数据时代下发生的新兴技术，该技术运用先进的分析方法和工具，对学习平台积累的各种数据源中的各种类型的数据进行采集、分析、诊断，加载到“应用货架系统”，为后续的分析、统计、开发提供高质量、规范化、科学的数据资源，设计出更完善的教学方法，增加学习效果。

在“应用货架系统”上，利用信息化设备进行教学的便携式终端——电子书包，通过采集大量的学习数据，可以更快速地调整学习者学习的内容，并可预测学习者在学习中的进步和表现，以发现潜在问题，为其提供相应的反馈来促进学习。

电子书包作为一种新型的教育产物，目前尚无定义。国外一种观点认为，“电子书包是一个计算机支持的数字化协作学习空间，它以网络为环境基础，支持师生、生生间的同步或异步交流与资源共享”。另一种观点认为，“电子书包是一种支持非正式学习的通用网络设施，学生可以使用基于蓝牙、无线网络等技术的设备，随时随地登录、退出电子书包，管理自己的数字资源”。

有了电子书包，学生提前预习，老师可以把新课知识的讲解录成“微课”，提前上传到平台，方便学生预习新知识。当然，要考验学生到底掌握了多少，必须做过习题才知道。上课时，当学生在各自平板电脑上解题时，老师在自己的平板电脑上调出学生作答画面，学生做完一题，老师即刻批改。这样一来，学生们做完了题目，老师基本同步完成了批改。同时，大屏幕上，系统第一时间自动生成正确率统计数据。其中若有一题得分率不高，老师可立即调出几位学生做错的案例，进行针对性解析。

2.学习成果诊断科学：数据整理、智能解析

“应用货架系统”利用信息数据实时采集（如电子书包），进行学习成果诊断（如手写识别技术），实现教学的评价与预测。

手写识别技术电子批阅及教学质量分析平台，是以教学计划为依据的一系列教学活动的串联，是教学资源的有效组织，是学情诊断的核心部分。

第一模块：整理学科章节知识，形成知识结构图

电子阅卷，质量分析，微课开发，题库整理所有工作的基础都围绕教材中每一个知识点进行，所以整理各个学科每个章节的知识点，是教学数字化校园建设的基础，是智慧教育的起点。

为此，以学科教研组为单位，以骨干教师为引领，以中青年教师为主力，每位教师参与，分章节整理归纳知识点，最后以教研形式进行讨论把关，确定每一个章节的知识重难点，形成知识结构图。

第二模块：研发手写识别技术电子批阅及教学质量分析平台

通过考试帮助学生针对性学习，教师针对性教学，管理者针对性分配教学资源，但以往由于数据采集困难，加上即使采集后分析工作又比较繁重，所以在教学中很多都是凭着教师丰富的教学经验来进行，相对而言缺乏精准的科学依据。为此，基于手写识别技术的自动批阅反馈系统，从而实现快捷地收集分析学生平时作业、阶段检测等数据信息，从而为形成学科知识体系快捷反馈评价系统提供数据支持。

截至目前，江干区已有学校完成了手写识别技术电子批阅及教学质量分析平台的建设，并已在多次单元测试和阶段测试中进行了应用。其高速的扫描速度和精确的识码能力，加上与教学分析平台数据的完美对接，为实现可在线查阅，提供分析报表，建立一个涵盖作业测评、课堂随堂测评、常态化考试评价的综合教学测评反馈系统提供了数据基础，使提升学校教学质量，提高学生学习成绩成为可能。

在原有信息技术应用的基础上，进一步开发学校APP，从而实现个人学习数据推送给学生本人，同时将学生的自主学习情况反馈给任课老师和班主任。考试阅卷图片（含批改痕迹）也可推送给老师、学生，便于老师、学生直观核对试卷批改情况。

3.学习资源共享：微课资源、答疑解惑

手写识别技术电子批阅及教学质量分析平台的顺利研发和应用，为学校对学生学习情况有了一个量化分析和数据依据，从而可以根据每个学生和全体学生的学习现状来确定下一阶段的教学重难点。同时该系统还能精确地找到学生学习中的薄弱环节，从而帮助教师有针对性地开发微课内容，并将微课内容上传至推送平台（将该平台与学校APP绑定），再通过平台将该微课内容推送至相关学生。该微课推送平台主要包含以下功能：

（1）老师自主录制微课后可自主分类上传。

（2）可基于手写识别技术电子批阅及教学质量分析平台的学生个人数据分析，实现微课和错题库自动推送功能。

（3）学生观看微课后，可完成相关练习，并为微课评分。学生还可以根据答题情况收藏错题，便于下次查看和回顾，使得学习重点突出、学习更加有针对性，进而提高学习效率，提高学习成绩。

（4）老师上传微课数量、学生评分等数据实时统计，对于得分居前列的微课老师进行阶段性奖励。

微课程教学视频短小精悍，教学信息明确，抓住难点突出重点，有利于学生进行自主学习，能促进学生知识的有效掌握，为学生提供课外学习的补充辅导和寒暑假学习的习题指导，从而提高学生的学习效率。

利用视频微课的创新和突破，让学困生能有效地掌握学习重难点，让学优生能基于兴趣学到更多的信息技术相关技能， 利用技术挖掘学生学习的潜能，也有助于实现分层教学和学生个性化学习，充分体现了“学习无处不在”的新理念。

4.教学流程设计：合理分配、更趋科学

（1）教学准备：微课设计

微课开发分成前期设计、中期制作、后期发布三大环节，其中：

前期设计包括确定课题，课程设计，脚本撰写等具体内容。

中期制作包括资源准备，环境搭建，微课录制等具体内容。

后期发布包括平台准备，发布上传，资源拓展等具体内容。

其中涉及的技术和产生的文件如图3所示。

具体的微课设计还需要进行学习者特征、学习任务、学习内容等前驱分析，将需求解构后进行正式的微课设计。一节完整的微课需要包含课题引入，主要知识点阐述或主要操作演示等主体环节，最后要有小结，其他的如创设情境或反思可以根据实际情况取舍。视频课程外还需要配备其他教学支持，如Flash学习中的模拟画板、不同层次的练习任务、讨论区等其他辅助功能。对于教师来说，学生完成微课的学习后还要给予一定的评价和反馈。如图4所示。

（2）教学实施：微课学习平台

①课前自学，激发兴趣，挖掘潜能

【情境】：学习能力强的学生不满足于课本信息技术内容的学习，对微课有兴趣。

【方式】：在家登录微课学习平台，观看教学演示视频进行自学。

②课堂练习，分层目标，激励先进

【情境】：由于学生基础不同，在上作品课时完成作品的效率不同：对于基础好、能力强的学生，在完成前任务下一个任务开始前的碎片时间内，可以进行微课学习提高；对于学习中还有困难的学生，可以重复观看前一任务对应的视频再次学习。

【方式】：课堂上登录微课学习平台。1.观看演示视频进行自学。2.进入微练习或微任务。

③课后任务，拓展提高，鼓励创新

【情境】：与课堂学习相似，在校完成基本学习后，根据自己的水平选择巩固练习或拓展提高。

【方式】：在家登录微课学习平台。1.观看教学视频进行复习。2.进入微拓展或讨论区。

基于“应用货架系统”的微课设计就是对学科自身逻辑、学生认知规律与社会对未来人才要求深入把握的基础上，理清各门学科、各个知识点之间的内在联系，可以以“私人定制”的形式，引领学生“需什么”“选什么”。

四、 杭州市江干区中小学“应用货架系统”实用案例

案例一：

杭州市江干区采荷中学采用A公司的手写识别系统对学生日常作业和单元测试作数据采集，以B公司的学情分析系统对学生学习情况进行诊断，以C公司的自主学习平台对学习有困难的学生进行补缺。但三套软件分别来源于不同的开发商，相互间的结构差异度较大。通过将学情分析系统中的知识体系结构提炼成独立应用上架，让A公司和C公司分别调用，从而达到数据层面的统一。

案例二：

杭州市江干区采荷第二小学有丰富的微课资源，利用电子书包开展“翻转课堂”教学。在实践过程中，老师发现有必要了解学生的预习情况，但该校没有合适的平台。老师在应用货架系统中找到“学生作业”这一应用，通过该应用收集现有优质微课，了解学生“预习”情况，根据学情修改完善教学设计，使课堂教学质量有了提高。还自行开发校本微课资源，给学有余力的学生提前预习，给困难学生教辅。家长还通过该平台进入预约学习系统，开展“家长课堂”等。

五、结论

总的来说，应用货架系统是以资源合理使用为核心，面向教学为目标，深入推进教育信息化，优化教学资源，提高教学水平。微课、电子书包等具有大规模的学习资源，在基于“学情诊断”平台的新教学模式实践和运用的基础上，根据年级、学科、学科知识点反馈量表的处理和分析，运用设计好的数据模型对采集到的数据进行处理和分析。全面掌握学生的个性特点、学力水平等，为真正实现“因材施教”提供可能。教师更有针对性地对学生进行指导，对于学生不同的需要推送个性化的学习资源，结合学校微课平台的建设，将微课与学情诊断平台相互结合，对学生的个性化学和教师针对性教，有更强的目的性、有效性和针对性，真正达到了“轻负高质”的教学效果。

参考文献：

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[2]黄明燕.混合学习环境下电子书包应用模式初探[J].现代教育技术，2013（1）.

[3]何克抗.现代教育技术[M].北京：北京师范大学出版社，1998.

[4]岑健林.区域教育信息化策略研究与实践[J].电化教育研究，2009.

（编辑：郭桂真）