基于Python的辅助教学系统设计与开发

文欣秀　王家辉　马轲　杜傲　唐佳诚

摘 要：根据我校师生具体需求，基于Python语言设计并开发了一套新型在线平台——Piclass辅助教学系统，解决了目前教学管理系统中存在的一系列问题，同时还添加了各类数据分析功能。该系统可帮助老师及时掌握每位同学的学习情况，协助学生利用手机随时随地学习，同时实现师生之间网页、微信、邮箱端的无障碍沟通。实践表明，该系统大幅提高了教师的工作效率，激发了学生的学习兴趣。

关键词：辅助教学；Python；微信平台；Piclass

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）09-0-02

0 引 言

随着我国教育水平的不断提升，对高等教育的质量要求越来越高，与此同时各种问题也日益突出。根据实际调查与多方了解，目前高等院校的在线教学系统普遍具有功能比较简单、界面不够友好等缺点，尤其缺乏自动分析功能，如成绩对比分析、出勤率分析、抄袭率分析等。

Python语言由于具有简洁、易读、易维护以及类库丰富等优点，在编程界的地位迅速上升（在2017年5月的TIOBE编程语言社区排行榜中，Python语言已升至第4位）[1，2]。因此，在借鉴相关软件的基础上[3]，基于Python语言设计并开发符合时代特色的新型辅助教学平台具有十分重要的现实意义。

1 基于Python的辅助教学模块设计

为了提高教学平台的质量和可维护性，Piclass辅助教学系统采用Django 1.9.8作为Web应用程序框架，开发语言为Python 2.7.10，后台关系型数据库采用MySQL 5.6，非关系型数据库采用Redis （缓存）。系统基础功能包括课程管理、微信签到、作业管理、文件管理、消息管理、教务管理六大模块，提供了数据分析功能和微信接口，解决了各高校在课程管理、上课点名、作业批改、师生互动等方面产生的一系列问题。

1.1 上课与上机一体化管理

由于上课人数过多，传统的点名方式往往存在同学代替答到的情况，无法保证数据的可靠性。由于我校计算中心采用大面积上课的方式，上机课程选课独立，由教师手工统计上课、上机签到信息，造成了很多不必要的麻烦，因此，在调研相关产品的基础上，Piclss采用基于微信的签到模型，即学生通过扫描动态二维码快速签到，同时会借助动态二维码时间差、微信openid绑定等方式来防止各种作弊行为，提升数据的可靠性。通过事先在数据库中建立上机、上课的关联，通过退改选课程增量导入、重复课程合并等模块，解决了上课、上机数据同步问题。上机、上课数据关联示意图如图1所示。

1.2 作业成绩自动对比分析

作业批改需要消耗大量时间和精力，同时周期也长，导致学生无法及时了解自己的不足，而老师则难以及时掌握学生的学习情况。由于目前大多高校存在跨校区的现状，作业来回搬运十分不便。在调研一线教师日常布置作业的类型、评测方式等基础上，借鉴ACM 评测模式，查阅相关资料解决死循环、恶意代码等问题后，Piclass系统的作业管理模块实现了程序类、填选类作业的自动评测功能，如图2所示，能自动生成规范化的实验报告，帮助老师了解学生的掌握情况，及时修改授课内容并调整进度。

1.3 微信端随时学习、沟通

结合时代需求，学生通过学号和密码绑定本系统微信接口后即可进行微信做题，微信签到，微信收发消息及各种信息查询，如图3所示。微信做题可以通过顺利、随机、错题复习等方式练习大学计算机基础、数据库、大学物理等课程的客观题目，迄今为止已拥有56万刷题记录；微信签到可以实现上課、上机的快速点名；微信收发消息可以实现教师与学生之间、学生与学生之间的消息互动等功能。

2 结 语

根据高校真实需求并结合先进技术，Piclass辅助教学系统不仅实现了传统辅助教学系统的各种功能，还根据时代需求积极探索，实现了微信2分钟快速签到；程序、填选类作业自动评测；上课上机课程数据关联、退改选数据增量导入；教师、学生、管理员等角色的控制，不同角色之间的关系构架；各类分析报告自动导出（学生综合情况，程序题实验报告，选择题情况分析ppt）；网页端、移动端、客户端、服务端等多平台系统的开发与数据交互等功能。解决了目前教学管理系统中存在的一系列问题。

本套系统在2016年中国大学生计算机设计大赛中获得了全国二等奖的好成绩[4]，并于2017年获得了华东理工大学教学成果奖三等奖。目前系统公众号粉丝有3 800人，本学期有15门课程在使用该系统。未来会将大数据技术与现代教育相融合，继续加强数据分析模块的研究，努力实现精准教育。

参考文献

[1] ROSSUM G V， TUTORIAL P[A]. Department of Computer Science，1995：1-65.

[2] TIOBE Index for May 2017[EB/OL]. [2017-05-14]. https：//www.tiobe.com/tiobe-index/.

[3]臧晶晶，郭丽文.滴水成雨——走进雨课堂[J].信息与电脑：理论版，2016（8）：235-236.

[4]中国大学生计算机设计大赛[EB/OL].[2017-05-17]. http：//www.jsjds.org/Article_Show.asp？ArticleID=391.

[5]崔忠伟，左羽，邓艳玲.主流云计算辅助教学平台应用及发展[J].物联网技术，2015，5（5）：97-99.

[6]陈申杰，刘波，沈岳，等.基于微信校园平台多功能移动服务模式探索与实现[J].物联网技术，2014，4（5）：73-75.

[7]肖斌涛，黄君强.Python语言在教学辅助软件开发中的应用研究[J].现代计算机，2009（7）：113-115.

[8]陈智，梁娟，谢兵，等.新浪微博数据爬取研究[J].物联网技术，2016，6（12）：60-63.endprint