“WECO课堂”：基于微信小程序的师生交互系统

（深圳大学 教育信息技术系，广东深圳518060）

一 微信小程序与课堂师生交互系统

微信小程序是微信在2017年1月正式推出的内嵌MiniAPP，而微信是一款日登陆用户超过8亿的手机应用，故微信小程序的易推广性显而易见。此外，微信小程序无需下载安装便可直接使用，不必担心受程序内部的空间影响；用户可以通过微信小程序直接获取手机周边信息，并利用手机传感器完成扫描和周边互动；不同于一般APP需要用户管理手机应用，微信小程序随时可用，用完即走，使用完无须卸载——这种易操作性，使得微信小程序广受欢迎。但是，微信小程序也存在以下开发难点：①微信小程序是新出现的产品形态，技术圈内的资料、案例比较少，很多组件需要从零开始自主研发；②部分API尚在逐步开放，部分功能实现难度较大；③微信小程序对安全设计特别是通讯安全设计要求很高，需要做许多额外的建设工作。

课堂师生交互系统是基于计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，CAI）提出来的。从20世纪70年代中期起，计算机开始走进教育，并通过教学与软件的结合，产生了计算机辅助教学；随着80年代计算机的普及，CAI应用得到迅速发展，教学理念与计算机技术的结合使得计算机辅助教学有别于传统教学的特点日益增强；到了90年代，CAI进入了一个网络化和多媒体化的时代，尤其是“信息化教育”的提出，使得CAI的概念和技术取得了很大的进步[1]。由于CAI中计算机技术与教学相结合的特质，在虚拟学习环境下的多媒体教学为学生提供个性化学习变得更加便捷，使得CAI变成了教师在信息化教学中越来越受欢迎的工具[2]。通过利用创新的手段，并在教学过程中实施CAI，教师逐渐树立了新的教学观念、构建了新的教学模式。

二 “WECO课堂”的设计

“WECO课堂”是一个基于微信小程序的课堂师生交互系统，其名称源于“Wechat（微信）”和“Cooperation（协作）”这两个英文单词。“WECO课堂”推出的目的，一方面是借助微信这样一款即时的沟通工具，促进师生交互；另一方面是通过任务驱动和课堂互评的形式，引导学生互相监督、互相鼓励，并合作挑战一些具有创新性、探究性的学习任务。

1 设计模式

MVC模式是一种程序开发模式，由Model（模型层）、View（视图层）、Controller（控制器层）组成，其好处是在设计程序的过程中可以将界面和业务逻辑分离[3]。为了实现程序之间组件的低耦合，尽量减少程序内部各组件之间的相互依赖和相互制约，本研究采用依赖注入对MVC模式进行了改进——依赖注入是实现控制反转的一种途径[4]。具体来说，“WECO课堂”的设计模式是将资料库逻辑从Model中分离出来，并把Model依赖注入进Repository；将业务逻辑从Controller中分离出来，并把Service依赖注入进Controller；把显示逻辑从View中分离出来，并把Presenter依赖注入进View，如图1所示。“WECO课堂”的设计模式遵循六大设计原则①六大设计原则包括：单一职责原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、迪米特原则、开闭原则和里氏替换原则。相关资料可参考：https://blog.csdn.net/column/details/13500.html。中的单一职责原则和依赖倒置原则，使“WECO课堂”系统架构的可扩展性、稳定性更强。

图1 “WECO课堂”的设计模式

2 数据库架构

“WECO课堂”使用PHP框架Laravel和Fatlab搭建后台管理系统；考虑到插入修改操作较多，需要用到事务处理，故数据库引擎采用了Mysql5.7的Innodb引擎；为了更好地处理复杂的模型关系，使数据结构更加简洁优雅，故数据库使用了对象关系映射（Object Relational Mapping，ORM）技术。基于此，本研究设计了“WECO课堂”整体关系数据库架构，如图2所示。

图2 “WECO课堂”整体关系数据库架构

3 API接口的应用

微信服务端丰富的原生API提供了网络、媒体、文件、设备等功能，可以获取用户信息，支持本地存储、支付功能等。API接口以 wx.on开头，监听某个事件发生，接受一个 Callback函数作为参数，当该事件触发时，会调用Callback函数。如未做特殊约定，其它API接口都接受一个Object作为参数——Object可以指定Success、Fail、Complete来执行接口调用的结果。

微信小程序的功能有赖于微信端提供的API来完成。在“WECO课堂”中，本研究设计了链接“WECO课堂”的页面，搭建了前端常用的框架，且微信小程序服务端可以提供课程列表、学生评分、学生成就、学生排名等多个API接口，便于微信小程序用户端访问。

三 “WECO课堂”的运行机制

针对MOOC线下见面课中的教学活动设计，“WECO课堂”根据交互需要，主要提供智能分组、任务布置、成果展示、多维度评分、排行榜、奖章等功能。“WECO课堂”的运行机制如图3所示。

图3 “WECO课堂”的运行机制

1 小组机制：智能分组促进小组协作

建构主义认为，协作贯穿于学习的整个过程。协作对资料的收集与分析、假设的提出和验证、学习成果的评价起着重要的作用。通过协作学习，教师和不同学生的观点就可以进行共享，从而达到整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构的目的，而不是其中的某一位或某几位学习者完成意义建构[5]。所以，小组协作学习是一种提高学习效果的有效方式。为了更好地发挥学习小组的优势，教师可以根据学生的性别、知识水平、学习能力、学习风格、特长等进行科学的分组，如将知识基础差的学生和学习成绩好的学生进行搭配，将场独立型学习风格的学生和场依存型学习风格的学生进行搭配，将男生、女生平均分配在各个小组中等，使得学习小组尽可能地实现优势互补[6]。

根据以上功能需求，“WECO课堂”的教师首先登录教师端后台，将学生的信息以Excel的形式导入；然后，后台按照组内异质、组间同质为原则对导入的学生名单进行分组，即根据各组成员人数相同、各组成员入学时平均成绩相似、各组男女比例分配合理的方式来进行智能分组，组内则尽可能地实现优势互补，以在相对公平的环境下，促进组内协作和组间合作。最后，教师以组为单位对学生进行课堂管理，学生通过小组发布作品等相关动态，进行组内互评和组间互评，以推动学生的互动交流。

2 任务机制：小组协作和任务驱动式学习

任务驱动式学习以建构主义为基础，是一种学习者通过完成某项任务获取知识与技能的开放式、探究式教学模式。在任务驱动式学习中，教师通过把教学内容设计成一个或多个任务来达到让学生掌握知识的目的，其本质就是通过任务来激发学生的成就动机，以培养学生解决问题的能力和团队协作精神[7]。小组协作和任务驱动式学习有利于教师发挥主导作用，有序组织课堂教学；同时，也有利于学生发挥学习的主体性和主动性,在协作学习中取得更大进步。

根据以上功能需求，“WECO课堂”的教师在教师端布置任务；学生则在学生端通过组内分工、角色扮演机制，各自承担起不同的学习责任，并合理管理任务进度；组员之间通过互相监督、互相鼓励，共同协作完成任务，使学生获得集体归属感。在以小组为单位完成任务后，需上传作品进行成果展示，且所有人都可以查看其他小组提交的作品，并根据平台上设定的多维度评价标准进行评分和评论。值得一提的是，学生可以通过微信小程序把作品链接分享给别人，如分享到学生所在小组的微信群内。

3 激励机制：排行榜和奖章

学生互评能够有效弥补教师评阅和机器评分的局限，是适用于大规模开放在线学习情境的重要评价模式[8]。基于此，“WECO课堂”提供了课堂实时多维度互评功能。此外，内部动机和外在激励对促进学习起着重要的作用，而将激励机制应用于教学，可以更大限度地激活并发挥学生的学习潜能。为此，将游戏中的激励机制与MOOC线下教学进行结合，是“WECO课堂”的一个努力方向。

根据以上功能需求，“WECO课堂”系统对小组作品的多维度评分数据进行统计，根据统计结果生成的柱状图将通过投影显示在屏幕上，作品排名靠前的小组可获得加分奖励；同时，通过采集小程序端据埋点，收集学生和各小组的学习行为数据，后台通过计算学习成就对应分值，按一定比例计入课程的总成绩，最终生成个人成绩排行榜和小组成绩排行榜。教师根据两个排行榜，对表现比较突出的小组或者学生授予奖章；学生通过个人成绩排行榜的变化和奖章的授予等可视化手段，得到即时的反馈与激励。

四 “WECO课堂”的应用

1 “WECO课堂”的应用情况

MOOC教学模式已在深圳大学得到了广泛的应用，并在教学实施过程中不断发现问题、解决问题。在2017年春季深圳大学MOOC线下见面课“网络动画设计Flash（专业篇）”中，任课教师觉得课上的学生参与度不高、积极度不够，于是决定将“WECO课堂”应用于课堂教学。

“WECO课堂”应用于课堂教学的应用流程为：创建课程→导入学生名单→系统自动智能分组→布置小组任务→小组派代表上台演示→课堂实时多维度互评→统计学生数据→实现奖励机制。具体来说，在MOOC线下见面课开始前，教师使用“WECO课堂”创建自己的课程，导入学生名单，系统自动按照性别、成绩、各组人数进行合理分组。在该课正式开始后，学生在课上通过微信小程序进入课程，点击了解自己的分组情况并查看教师发布的个人任务和小组任务。在进入作品展示环节之前，教师公布各项奖励的规则。在作品展示环节，每个小组轮流展示本组的优秀作品，其他人根据系统给出的多维度评价标准（得分点）进行评分和评论。各小组展示的作品得分被实时显示在大屏幕上，得分最高的前三个小组获得平时加分奖励。在该课结束之后，系统自动对学生进行综合评定，教师根据数据统计结果，给表现比较突出的小组或学生授予奖章；同时，系统根据学生个人平时的学习表现生成个人成绩排行榜，激励学生跟自己比。

此外，教师还会在课后通过系统的历史记录和数据分析功能，对最近几次课的教学效果进行比较分析：首先，通过对一次考试的横向比较（几个不同班级之间的成绩比较），分析各个班级学习情况的差异；然后，通过追踪某个学生的纵向数据（同一个学生的数次小测排名比较），了解该学生最近一段时间内的成绩变化情况；最后，根据比较分析结果，改进自己的教学方法。

表1 学生对“WECO课堂”喜好程度的调研数据（部分）

2 “WECO课堂”的应用效果

从“WECO课堂”在MOOC线下见面课的应用情况来看，“WECO课堂”达到了以下教学效果：①智能分组功能保证了学习合作和学习竞争能够同时有序地开展，以小组为单位的开放性项目式学习实现了优势互补，有利于学生进行组内协作和组间合作；②作品交流共享功能有助于学生在分享交流中通过取长补短学到更多有用的知识，从而实现有效学习；③课堂实时多维度互评功能增加了课堂的趣味性并保证了评价的公正、公开，使学生的学习兴趣高涨，课堂氛围变得活跃；④成绩排行榜和奖章功能激发了学生的内在学习动力，促使学生不仅跟优秀学生比，而且更注重跟自己比，故在平时的学习中积极、主动了很多。在MOOC线下见面课结束之后，本研究针对参与该课的67名学生进行了“WECO课堂”喜好程度网络问卷调查，经统计得到学生对“WECO课堂”喜好程度的调研数据（如表1所示），进一步证实了上述教学效果。

五 小结

在新课程改革的大背景下，如何实现师生角色的转变，即转变学生的学和教师的教的固定角色，是“WECO课堂”关注的热点。目前，“WECO课堂”已经实现了预览各类文档、通过微信提交各类音视频文件、跨终端且跨平台的兼容性接口等版块功能，但还需增加更多特色功能，以能给师生带来更好的体验。后续研究将基于相关理论和新技术实践，更有效地将在线教育与传统教育进行结合，进一步提高师生之间的互动交流、提升课堂的学习效率，发展独特的基于cMOOC的在线教育课堂文化，并逐步向全国高校推广。

[1][2]闫寒冰,祝智庭.CAI理论在信息化教育中的新发展[J].外语电化教学,2001,(2):59-63.

[3]匡芳君.基于MVC模式的网络教学平台设计[J].计算机技术与发展,2010,(12):251-254.

[4]张怡阳.基于依赖注入的移动终端应用开发[J].计算机应用,2009,(S1):282-284.

[5][6]杜琼英.远程开放学习中学习小组构成及功能探讨[J].中国远程教育,2003,(9):25-27.

[7]刘红梅.任务驱动式案例教学法的构建与应用[J].江苏高教,2016,(4):71-73.

[8]罗恒,左明章,安东尼·鲁宾逊.大规模开放在线学习学生互评效果实证研究[J].开放教育研究,2017,(1):75-83.