探究移動(dòng)Web技術(shù)體系下高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

李歡玉 雷群泌

（湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421005）

0 引言

在當(dāng)前教育信息化的背景下，為了更好地提高學(xué)生的思政素養(yǎng)，推動(dòng)日常教學(xué)模式的優(yōu)化與改進(jìn)，必須對(duì)已有的教學(xué)管理模式進(jìn)行系統(tǒng)化的改進(jìn)[1]。思政是當(dāng)今高?；A(chǔ)課程中的一門(mén)重要學(xué)科，是必不可少的重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。目前，各大院校都十分重視思想政治教育，但是高校思政教育仍未完全脫離傳統(tǒng)的教學(xué)方式，其教學(xué)成效有待提升，需要運(yùn)用信息化技術(shù)進(jìn)行教學(xué)管理。當(dāng)前，我國(guó)高校的思政教學(xué)管理工作完全是靠教師人為操作，導(dǎo)致教學(xué)評(píng)估及考核的結(jié)果較為片面，影響了教學(xué)管理工作的整體效率[2]。為了解決以上問(wèn)題，推進(jìn)高校思政教學(xué)的管理實(shí)施，該文融合移動(dòng)Web 技術(shù)體系，構(gòu)建高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先優(yōu)化硬件結(jié)構(gòu)，將總體結(jié)構(gòu)分為了3 個(gè)部分。其次結(jié)合管理員、教師、學(xué)生3 類(lèi)主要使用群體的應(yīng)用情況，將整個(gè)系統(tǒng)分成登陸模塊、資源模塊、考核模塊和論壇模塊4 個(gè)模塊。在新時(shí)代背景下，高校思想政治教育面臨互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及學(xué)生廣泛使用互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的新的發(fā)展空間，校方及教師應(yīng)積極引導(dǎo)、充分發(fā)揮信息資源的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和系統(tǒng)管理的形式，將學(xué)生融入校園的主流價(jià)值觀中，弘揚(yáng)主旋律，傳遞正能量，綜合提高思政成績(jī)。

1 系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該文根據(jù)功能需求分析，結(jié)合教師、學(xué)生主要使用群體的應(yīng)用情況，將移動(dòng)Web 技術(shù)體系下高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)分成4 個(gè)模塊，分別是登陸模塊、資源模塊、考核模塊和論壇模塊。系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

在整個(gè)系統(tǒng)中，各個(gè)模塊被劃分為若干獨(dú)立的功能模塊，每個(gè)用戶(hù)登錄之后都會(huì)按照自己的權(quán)限來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作。例如，當(dāng)一個(gè)學(xué)生登錄系統(tǒng)后，在學(xué)習(xí)模塊中便只能按照教師的要求進(jìn)行操作，將自己的任務(wù)上傳系統(tǒng)，然后在教師的指導(dǎo)下完成任務(wù)，得到及時(shí)反饋和作業(yè)安排信息等[3]。在系統(tǒng)中，學(xué)生不能自行發(fā)表思政作業(yè)，也不能修改或移除已發(fā)表的作業(yè)。此外，在檢查作業(yè)的過(guò)程中，為防止抄襲和不認(rèn)真完成任務(wù)的情況發(fā)生，學(xué)生只能看到自己的作業(yè)，不具備查看他人作業(yè)內(nèi)容的權(quán)限。為保證網(wǎng)絡(luò)的安全和可靠，高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括校內(nèi)網(wǎng)和校外網(wǎng)2 個(gè)部分。然而大多數(shù)學(xué)生都是在校外登錄，因此存在許多不確定的因素，為保證網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定，采取在外部網(wǎng)與校園網(wǎng)之間增加一道防火墻的措施，以此增強(qiáng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性。

2 硬件設(shè)計(jì)

為了將移動(dòng)Web 技術(shù)應(yīng)用于高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)當(dāng)中，并使其發(fā)揮最大效果，首先需要優(yōu)化硬件結(jié)構(gòu)，具體方案如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)圖

在硬件部分的設(shè)計(jì)中，主要將總體結(jié)構(gòu)分為了3 個(gè)部分。為了優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行速度，有效管理各芯片電源，降低功耗，完成系統(tǒng)性能的優(yōu)化，采用Segotep 額定650W GP750G 全模愛(ài)國(guó)版電源，TCA6416ARTWR 拓展芯片，法國(guó)CODECHAMP 譯碼器。教學(xué)管理系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率很高，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)部分干擾，阻礙系統(tǒng)的流暢度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)的故障，甚至停機(jī)。為防止此類(lèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在原有的架構(gòu)中增加了一個(gè)自動(dòng)重置回路，并將它與人工重置回路相結(jié)合，確保了上電復(fù)位和系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的復(fù)位，因此采用CW-341 單片機(jī)、FM24W256-GTR 存儲(chǔ)器以及西門(mén)子S7-400 擴(kuò)展工作存儲(chǔ)器。如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)某一部分的電壓與其他部分不同，就會(huì)自動(dòng)切斷輸出和輸出電路，直至該部分的電壓恢復(fù)到原來(lái)的水平，然后重新開(kāi)啟電路，使各個(gè)部件的電荷在同一區(qū)間內(nèi)進(jìn)行工作。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 登錄模塊

移動(dòng)Web 技術(shù)體系下高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)的登錄模塊部分由用戶(hù)登錄、密碼修改及權(quán)限授權(quán)構(gòu)成。用戶(hù)登錄分為2 種情況，第一種是注冊(cè)成功，第二種是注冊(cè)失?。ㄓ捎谧?cè)的使用者名稱(chēng)已被使用或者忘記密碼而不能登錄），詳細(xì)的用戶(hù)登陸過(guò)程如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)登錄流程

用戶(hù)登陸時(shí)存在2 種情況，一種是登錄成功，一種是登錄失?。ㄓ脩?hù)還未進(jìn)行注冊(cè)、注冊(cè)審核還沒(méi)有通過(guò)或者用戶(hù)名和密碼不正確等）。進(jìn)行登陸判定時(shí)，只要判定登陸成功，就可以直接登陸到首頁(yè)。如果登錄失敗，就會(huì)再次跳回登入頁(yè)面。數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的核心，是高校思政管理系統(tǒng)在運(yùn)行和建設(shè)中的關(guān)鍵。系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的用戶(hù)注冊(cè)登錄模塊僅需創(chuàng)建一個(gè)使用者登記資料表格。用戶(hù)的登錄和新用戶(hù)注冊(cè)均記錄在用戶(hù)列表中，用戶(hù)輸入的名稱(chēng)和密碼是系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行查詢(xún)的依據(jù)，將密碼、名稱(chēng)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄進(jìn)行比對(duì)，查看最終比對(duì)結(jié)果，以判定注冊(cè)和登錄是否成功。

3.2 資源模塊

高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)資源模塊的設(shè)計(jì)包括Web 終端和推薦系統(tǒng)2 個(gè)部分，其功能是實(shí)現(xiàn)內(nèi)部資源共享、創(chuàng)建資源、瀏覽搜索資源、收藏資源、刪除資源和離線及在線排名、離線及在線推薦等功能。系統(tǒng)利用基于模型的ALS推薦算法，使用Lambda 結(jié)構(gòu)來(lái)完成分布式計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)高校思政教學(xué)資源的靈活調(diào)度。利用Spark 計(jì)算架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)離線計(jì)算和實(shí)時(shí)計(jì)算，提供查詢(xún)和推送服務(wù)，幫助用戶(hù)更快地查找到所需思政課程的資源。資源模塊設(shè)計(jì)建立了一個(gè)資源共享模型，假定用戶(hù)向量與資源向量之間的相似性，計(jì)算用戶(hù)的屬性矢量U與資源的屬性項(xiàng)R之間的相似性，構(gòu)建模型中的教學(xué)資源預(yù)測(cè)評(píng)分Pscore，如公式（1）所示。

在這個(gè)假定情況下，用戶(hù)的屬性矢量和資源特征矢量可以預(yù)測(cè)出用戶(hù)對(duì)思政教學(xué)資源的使用評(píng)價(jià)，進(jìn)而給出相應(yīng)的建議。令Pscore為預(yù)測(cè)分?jǐn)?shù)，Tscore為真正的資源評(píng)分情況。模型希望Pscore-Tscore≈0，但絕對(duì)值函數(shù)具有非光滑性，不僅難以進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)模型的正則化也有一定的影響。通常選擇將平方錯(cuò)誤函數(shù)（Pscore-Tscore）2 ≈0 作為損失函數(shù)。ALS 的目標(biāo)是在現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上找出最少的損失函數(shù)值偏差。通過(guò)定義損失函數(shù)和矩陣分解的降維處理，對(duì)建模訓(xùn)練進(jìn)行仿真研究，ALS 損失函數(shù)如公式（2）所示。

式中：m為資源的個(gè)數(shù)；n為用戶(hù)的個(gè)數(shù)；T為T(mén)score，代表真正的模型評(píng)分；W與V分別為模型訓(xùn)練后的資源權(quán)重的向量與用戶(hù)權(quán)重的向量。

在一個(gè)整體的數(shù)據(jù)集中，當(dāng)用戶(hù)n對(duì)資源m進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，模型的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之差即為該模型在某一資源矢量上的損耗，而總損失就是模型中的單一誤差之和。對(duì)2 個(gè)變量進(jìn)行分析，得出參數(shù)的最優(yōu)解，將某一變量的數(shù)值固定后，求得變量的表達(dá)式，進(jìn)而可以直接利用單一變量的梯度遞減法求出最小誤差，然后再求出其他矢量的數(shù)值，對(duì)其進(jìn)行線性回歸計(jì)算得到其本征矢量。如此反復(fù)地進(jìn)行線性回歸計(jì)算，最后的模型可以輸出所有用戶(hù)和資源的特征矢量。將用戶(hù)的特征矢量與各資源進(jìn)行線性結(jié)合，最終獲得最優(yōu)預(yù)測(cè)得分，并將最適合的思政教學(xué)資源分配給用戶(hù)，便于用戶(hù)進(jìn)行后續(xù)操作。

3.3 考核模塊

移動(dòng)Web 技術(shù)體系下高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)考核模塊主要包括題庫(kù)組卷、線上考試及布置作業(yè)3 個(gè)板塊，具體的考核流程如圖4 所示。

圖4 考核模塊流程圖

考題庫(kù)中的考題是本系統(tǒng)考核模塊中的基礎(chǔ)資料，試題庫(kù)試題按照章節(jié)的內(nèi)容、形式和目的可分為5 個(gè)大類(lèi)（主要包括思政基礎(chǔ)知識(shí)、思政詞匯概念、政治思想的簡(jiǎn)單應(yīng)用、綜合應(yīng)用和發(fā)展應(yīng)用）。為防止系統(tǒng)在多項(xiàng)試題中出現(xiàn)重復(fù)的情況，試題以章為單位，按照類(lèi)別分類(lèi)，將所有題目的難度劃分為5 個(gè)等級(jí)，運(yùn)用1~5 的難度系數(shù)表達(dá)題目的難度以及試卷賦分情況，難度系數(shù)為1-簡(jiǎn)單、2-較為簡(jiǎn)單、3-中等、4-困難、5-難度較高。每個(gè)題目的難度系數(shù)都是由思政教師們討論并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)決定的，需要盡可能精確地確定困難系數(shù)，以便于進(jìn)行組卷中的賦分。賦分要適當(dāng)量化、正確合理，需要簡(jiǎn)化命題流程，增加考試的科學(xué)性和可比性。賦分完畢后，組卷徹底完成，系統(tǒng)便可以提示教師安排學(xué)生在網(wǎng)上進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)學(xué)生的考核分?jǐn)?shù)和錯(cuò)題情況制定相應(yīng)的作業(yè)方案，以此來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和思政成績(jī)。

3.4 論壇模塊

移動(dòng)Web 技術(shù)體系下高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)論壇模塊主要由學(xué)生端和教師端2 個(gè)模塊構(gòu)成，學(xué)生端提供發(fā)表帖子、收藏帖子和關(guān)注他人的功能，而教師端則提供帖子審核、學(xué)生管理和分類(lèi)管理等功能，具體如圖5 所示。

圖5 高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)論壇模塊

教師端主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生賬號(hào)的管理和操作功能。教師從數(shù)據(jù)庫(kù)中可以獲取學(xué)生賬號(hào)的名字、年齡、性別以及個(gè)人簡(jiǎn)介等內(nèi)容，教師有權(quán)限查看并管控違規(guī)學(xué)生的賬號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)賬號(hào)的管理。帖子管理功能主要為學(xué)生分享的內(nèi)容提供瀏覽發(fā)布，并對(duì)不合格的帖子進(jìn)行審核處理。如果發(fā)布的帖子中有惡意內(nèi)容或圖片，教師可以對(duì)該帖子的內(nèi)容進(jìn)行審查并警告學(xué)生賬號(hào)。教師可以看到帖子的內(nèi)容，并將該帖分類(lèi)到所屬的版塊中。學(xué)生發(fā)表的帖子必須經(jīng)過(guò)審查才能在主頁(yè)上進(jìn)行顯示，教師可以修改主題分類(lèi)的文案，可以將帖子內(nèi)容進(jìn)行小幅度修改，在發(fā)布后的帖子中添加一些新話題，以確保優(yōu)質(zhì)內(nèi)容的推送。

學(xué)生端的主頁(yè)上顯示的是帖子的內(nèi)容、熱門(mén)帖排行榜以及話題板塊的分類(lèi)。關(guān)注功能可以讓學(xué)生關(guān)注其他用戶(hù)，如果想了解有多少人關(guān)注自己，學(xué)生可以點(diǎn)擊查看自己的“粉絲”名單，根據(jù)名單就可以知道是誰(shuí)在關(guān)注自己，并給予對(duì)方回關(guān)。學(xué)生可以訪問(wèn)已關(guān)注用戶(hù)或被關(guān)注用戶(hù)的網(wǎng)頁(yè)，對(duì)自己感興趣的帖子進(jìn)行“點(diǎn)贊”操作。學(xué)生端的個(gè)人管理模塊主要負(fù)責(zé)用戶(hù)對(duì)個(gè)人賬號(hào)和個(gè)人信息的修改，學(xué)生也可以查看自己收集的帖子內(nèi)容，同時(shí)可以查看他人對(duì)自己帖子內(nèi)容的回復(fù)或評(píng)論。帖子信息管理模塊主要負(fù)責(zé)編輯和發(fā)布帖子內(nèi)容、修改帖子內(nèi)容、回復(fù)帖子和收藏帖子等。學(xué)生用戶(hù)可以在論壇上寫(xiě)下自己的觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，然后選擇一個(gè)主題進(jìn)行發(fā)表，讓更多人看到自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)感悟。

4 測(cè)試試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

為滿(mǎn)足試驗(yàn)所需，移動(dòng)Web 技術(shù)體系下高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)測(cè)試的硬件環(huán)境要求采用IntelHD4000 及以上的顯卡，英特爾Corei32.4 Ghz 或更高的處理器，8GB 的內(nèi)存和20G 的硬盤(pán)容量。系統(tǒng)以ASP.NET 為核心進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以確保其具有良好的擴(kuò)展性和易用性。該系統(tǒng)采用Windows 10操作系統(tǒng)，并在Windows 10 上安裝Framework，使用微軟Microsoft DataAccess CompHDnents，數(shù)據(jù)庫(kù)選用SQL Server 2008 來(lái)創(chuàng)建Web 站點(diǎn)和FTP 支持程序。用戶(hù)在登陸時(shí)輸入用戶(hù)名和密碼，然后進(jìn)行賬號(hào)識(shí)別。一旦登錄成功，就會(huì)根據(jù)使用者的身份和權(quán)限顯示出對(duì)應(yīng)的操作界面，并在相應(yīng)的權(quán)限范圍內(nèi)完成各種操作。系統(tǒng)的課程管理功能是通過(guò)教學(xué)資源上傳來(lái)實(shí)現(xiàn)的。選擇資源上傳后，系統(tǒng)界面會(huì)顯示現(xiàn)有資源清單。點(diǎn)擊上傳資源后，會(huì)出現(xiàn)上傳對(duì)話框，教師填寫(xiě)資源名稱(chēng)和資源說(shuō)明后，在本地選定要上傳的材料，點(diǎn)擊上傳即可。資源上傳完成后，學(xué)生可以選擇資源進(jìn)行下載學(xué)習(xí)。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

由于在移動(dòng)Web 環(huán)境下，高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中存有海量的教學(xué)資源，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)用戶(hù)同時(shí)上傳和下載資源的情況，因此該文采用了疲勞強(qiáng)度評(píng)定的方法對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行性能檢測(cè)。選擇10 位教師進(jìn)行教學(xué)資源的上傳，10 位同學(xué)進(jìn)行資源下載，10 位同學(xué)進(jìn)行線上考核測(cè)試，通過(guò)30 個(gè)用戶(hù)的同時(shí)操作來(lái)觀察系統(tǒng)的反應(yīng)速度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 測(cè)試結(jié)果

由表1 可見(jiàn)，運(yùn)行時(shí)間為2h 時(shí)，10 名教師上傳資源的平均響應(yīng)時(shí)間為10.52ms，10h 后運(yùn)行時(shí)間達(dá)到11.62ms；運(yùn)行時(shí)間為2h 時(shí)，10 名學(xué)生下載資源的平均響應(yīng)時(shí)間為9.88ms，10h 后運(yùn)行時(shí)間達(dá)到10.21ms；運(yùn)行時(shí)間為2h 時(shí)，10 名學(xué)生在線考核的平均響應(yīng)時(shí)間為11.35ms，10h 后運(yùn)行時(shí)間達(dá)到11.82ms。隨著多用戶(hù)同時(shí)在線操作時(shí)間的延長(zhǎng)，教師上傳教學(xué)資源的時(shí)間、學(xué)生在線考核的響應(yīng)時(shí)間以及教學(xué)資源的下載時(shí)間以每小時(shí)0.1ms 的時(shí)間延長(zhǎng)。由此看出該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，能夠承受壓力測(cè)試。移動(dòng)Web 技術(shù)體系下高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)可以有效幫助高校師生在思政學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行互動(dòng)，可為提高學(xué)生的思政學(xué)習(xí)成績(jī)及思政知識(shí)儲(chǔ)備提供一定幫助。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高校想要提升思政教學(xué)工作的管理質(zhì)量，就需要構(gòu)建系統(tǒng)并完善管理體系，以幫助高校師生參與到學(xué)習(xí)的全過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)思政學(xué)習(xí)過(guò)程中的有效互動(dòng)。該文基于移動(dòng)Web 技術(shù)體系研究設(shè)計(jì)了高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)。構(gòu)建了高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了硬件結(jié)構(gòu)，將總體結(jié)構(gòu)分為了總線、擴(kuò)展儲(chǔ)存器、譯碼器3 個(gè)部分，并結(jié)合教師、學(xué)生主要使用群體的應(yīng)用情況，將整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分成登陸模塊、資源模塊、考核模塊和論壇模塊4 個(gè)模塊，積極將現(xiàn)代化、智能化的移動(dòng)Web 技術(shù)應(yīng)用于高校思政教學(xué)管理系統(tǒng)建設(shè)中。在未來(lái)的開(kāi)發(fā)和完善過(guò)程中，思政教學(xué)平臺(tái)在許多方面還有改進(jìn)之處，需要思政工作者結(jié)合實(shí)際不斷思考、探索與研究，并不斷完善其功能與內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)服務(wù)學(xué)生、全方位育人、思想引領(lǐng)的功能，為師生的思政學(xué)習(xí)提供更多便利。