智慧定制：基于个性化学习的网络学习平台开发

王琦伟

【摘要】近几年Python语言飞速发展，逐渐成为中职计算机教学的主要课程和发展方向，而针对中职的Python网络学习平台的稀缺使该门专业学科的发展受到一定的影响。本文意在通过基于个性化学习的中职Python网络平台开发实践研究，对个人学习情况和学习目标进行人工智能解析，定制学生专属的学习方案，培养学生养成良好的学习习惯，提高其专业技术、自主探究、团队协作等能力，最终为教育变革和发展做出贡献。

【关键词】中职Python;个性化学习;学习平台开发

近几年Python语言飞速发展，“胶水”特性使其与人工智能、深度学习等前沿技术关系密切，深受市场和行业的青睐。与此同时，它语法简洁清晰、资源丰富、简单易学等特点适合学生学习，因此2018年浙江省信息技术教材将不会再使用VB语言而改为更流行的Python语言。自此，学校的编程教学正式进入Python时代。由于现有的教材、师资、设备等原因，Python教学在开展过程中存在许多问题。学校往往需要借助网上的资源和平台来弥补自身的不足。虽然网络上平台丰富、资源繁多，但是教师和学生在使用过程中，发现以下一些普遍问题：

（1）平台多、资源杂现有关于Python网络学习平台有很多，如极客学院、慕课网、腾讯课堂、学习通、之江汇，还有一些论坛、微信小程序、公众号等，除了极客学院这类专门为编程学习服务的，绝大多数都是种类多、科目全、资源杂的平台，除了编程学习，还有其他栏目。

（2）收费高、广告多前几年，多数平台为了吸引用户，开设了大量的免费Python课程，可随着用户的积累，绝大多数平台逐步转为付费学习模式，特别是优质课程。课程收费从几百到几万不等，百元以下的很少。偶遇免费课程，也会受到大量广告的骚扰，抑或章节不完整，严重影响学习心情。

（3）功能少、个性缺平台间的功能模块大同小异，但也有些许个性化学习设置，如在线编译、协作开发、书写云笔记等，只是功能不全，可能是平台版权的缘故。由于平台对Python学习方案的设计并不重视，导致学生自主学习效果不佳。

对于中职Python教学而言，还存在着针对性不强等问题，极少有中职课堂教学、技能考证、项目化教学的内容。为了更好地促进中职Python教学的发展，满足学生的个性差异，有助于学科教学和学生的自主学习，迫切需要开发一个基于个性化学习的专属网络平台，为学生定制专属学习方案。

一、中职Python网络平台的基本概念

中职Python网络平台是基于个性化学习的、针对中职学校教育教学、满足学生自主学习的Python网络学习平台，其中包括课程学习、自我检测、在线编译和个人云笔记等模块。平台利用互联网为传播媒介，采集学生的学习数据，利用解析学和AI分析个人学习情况和学习目标，为学生学习目标的实现推荐最优学习内容，教师则利用平台对学生的学习进行跟踪、指导、答疑，切实提升其理论和技能教学。

二、中职Python网络平台开发实践的研究现状

通过网络搜索查找和相关文献资料的查阅，发现中职Python网络学习平台的开发研究还没有，而且关于个性化学习网络平台的设计与开发研究也并不多，以应用性研究为主。其中河北師范大学张玉营撰写的硕士论文《基于网络学习空间的个性化学习模式设计与实践》，主要阐述以当前网络学习空间和个性化学习研究现状作为研究起点，以网络学习空间为依托，设计出个性化学习模式，针对中职数学课程开展实践探索，依托云班课进行实践应用，并对案例实施效果进行了成效分析，以此检验模式的应用效果。上海师范大学陈劲良撰写的《智慧校园下个性化学习支持服务研究》，研究从上海市 L 中学入手，在实际问题分析原因的基础上，对完善个性化学习支持服务内容提出了建立首席信息官以提高管理效能、开发多样化校本化资源、提升教师信息化教学能力、硬件提升参与度等相关对策建议。希望通过该研究，能够为智慧校园建设背景下的学生个性化学习支持服务内容的完善提供参考。华东师范大学彭红超和祝智庭撰写的《人机协同决策支持的个性化适性学习策略探析》，文章建议个性化适性学习的实施可从学习者画像、能基发展、个人学习路径、柔性学习环境四个方面切入，并详细解读了一种面向精准教学的个性化适性学习实施策略。希望研究可以为学者进行后续研究以及教育工作者探究实践途径提供参考。还有北京师范大学周皖婧、辛涛等撰写的《“互联网+”背景下的学生个性化学习系统开发：现状与启示》，文中对个性化学习系统的自适应引擎、内容模块、学习者模块及指导模块等重要组成进行了介绍，通过分析学习分析技术及教育测量模型为个性化学习系统理论框架的完善提供了方，同时梳理了以Knew ton 为代表的国外个性化学习系统的应用发展，并对我国个性化学习系统的开发应用提出了一些政策性建议。

综上所述，基于个性化学习的中职Python网络平台开发实践研究依然是缺失的。现有的个性化学习平台开发的研究主要分为两个方向，一个是专注于理论和模式的研究，另一个是专注于技术功能的实现，两者对于推进个性化网络学习都有不错的表现，关键在于能否真正为学习者提供帮助，有助于提升其知识、技能和职业素养。

三、中职Python网络平台开发实践的内容和路径

基于个性化学习的中职Python网络平台的设计研究是一项专业的系统工程，既要遵循软件平台开发的原则，又要符合中职教育教学、个性化学习的特点，整个设计研究过程可大致为以下四个环节。如下图1所示：

（一）需求分析、确定框架

1.确定框架结构

对于网络平台开发而言，框架设计是至关重要的，这是整个网络平台开发实践的重要环节。根据前期资料和信息的收集，考虑到科学性、可行性，初步确定由网络用户接口、管理员接口、个性化处理引擎、平台模块和五大数据库组成，为智慧定制做好准备工作。如图2所示：

上述平台框架的设计充分考虑到学生个性差异，以促进学生个性发展为目标，利用大数据结合用户的个性特点，通过AI智能化分析，制定专属的学习方案。教师可以通过平台获得大量的资源，减轻备课压力，提高教学效率，及时了解学生对知识点的掌握情况，而学生可以通过网络开展在线学习，利用平台生成的个性化学习方案，优化学习策略，培养良好的学习习惯。

考虑到网络平台的稳定性和拓展性，该网络平台搭建在阿里云的Ubuntu服务器上，通过Nginx和Gunicorn服务进行网络发布，运用VUE和Flask作为前端框架，结合Python与MySQL数据库进行交互。如下图3所示：

2.规划功能模块

为了更好地满足中职学校教育教学和学生自主学习的需要，平台会根据教师教学要求和学生个性特点，智能推荐学习方案和模块，且支持用户进行个性化调整。教师可以根据自身的特点和需求查询课程模块，如Python等级考、课堂微项目、教学课件等，大大减轻了教师的负担。学生则可以运用课程学习模块中课后习题和自我检测模块，及时发现问题，鼓励学生使用在线Python编译、个人云笔记、沟通交流等模块开展自主学习，提升专业技能。平台还会对学生的学习数据进行收集，教师对其进行跟踪、记录，及时为其答疑解惑。平台也会智能调整学生的学习方案，同时为下阶段平台功能优化和二次开发做准备。

3.进行分工合作

网络平台开发实践工作组由教师、学生和校外技术人员组成。其中教师根据具体工作分为几个小组，主要负责个性化学习方案策略的制定;资源（课程教学课件、课后习题、检测试题等）的收集、筛选和制作;平台功能模块调试。学生主要负责平台功能模块调试，特别是自我检测、个人云笔记等模块。而校外技术人员则负责服务器的搭建、平台程序的开发以及数据模型的构建等。三股力量分工合作，定期组织交流、沟通，有助于及时调整方案、解决问题。

（二）收集资料，模块开发（难点）

1.根据平台方案，进行资源收集。

根据前期方案，平台主要分为以下几个模块：用户管理、课程学习、自我检测、在线Python编译、个人云笔记、交流讨论等。这些需要大量的资源和素材进行支撑。网上收集过来的资源基本都进行再加工、重组，甚至重新制作，才能达到标准和要求。每个小组明确具体的模块，充分利用云办公，为接下来的学习平台开发做好准备。

2.运用专业技能，进行模块开发。

用户管理模块：该模块主要涉及用户管理，如用户注册、登录、权限设置、信息修改等。用户密码采用MD5加密算法，以确保用户信息的安全。用户模型是用户管理的基础，通过模型身份字段来区分管理员、教师、学生和游客，从而给予不同的权限。在这种管理模式下，师生能够高效地完成课堂教学、在线测试、交流讨论等。学生用户的星级制度是参照“王者荣耀”的模式，通过完成学习任务、课后作业、在线测试等任务，获得相应的积分。积分可以换取考试加分、作业减免等奖励。通过这种星级制度，充分激发了学生的学习积极性，满足其表现的欲望，体验到学习Python的乐趣。

课程学习模块：该模块主要包括视频、文字资料、课后习题等。通过前期智能生成的个性化学习方案会推送相應的学习资源，提高学生学习效率。与此同时，学生也可以在学习过程中随时调整学习方案，从而满足个性化需求。为了鼓励学生开展分享与交流，平台支持学生将自己的学习方案和学习心得通过云笔记推送给同学或者公共留言区，以便于开展小组协作学习或供他人参考。

自我检测模块：该模块可以让学生通过阶段性自我检测，及时了解自己的状态，调整学习方案，有效地巩固系统性知识，提升其理论水准和专业技能。教师可以及时掌握学生的学习情况，调整课堂教学的内容、策略和方法，对于个别学生做针对性的指导，这样可以有效地提升教学的效率，实现因材施教。

在线Python编译模块：该模块是充分考虑到学生在无编译环境的情况下，即使只有手机或平板，学生也能依照教学资源中的案例，使用在线Python编译模块进行调试，及时巩固所学知识，突破难点问题。

除以上几个主要模块外，还有个人云笔记、交流讨论等实用的模块，引导学生撰写学习心得和体会，记录学习历程，养成良好的学习习惯。通过分享功能，培养学生交流、协作学习的能力。

（三）功能测试、处理问题

对于网络平台开发而言，测试是相当重要的。在开发过程中阶段性的对网络平台的稳定性、功能性等进行测试，特别是智慧定制功能方面。针对出现的问题进行及时记录，为后续的调整升级做好准备。

1.组织成员进行内测

网络平台开发完成后，第一时间组织参与开发的教师、学生和校外技术人员进行网络平台的测试，以确保方案的最终达成效果。教师主要负责个性化方案生成、课程教学、测试等模块;学生主要负责自我测试、个人云笔记、留言板等模块;而校外技术人员则针对服务器、代码的完整性等进行测试。通过一个星期的系统测试，完成测试报告，针对发展的问题，进行调整、改进和升级。

2.安排学生进行公测

安排校内计算机专业200名学生进行的公开测试，这样能够更好地检测网络平台的稳定性，也有助于发现其中一些功能性的漏洞，通过再次修正，为接下来的大面积推广打下基础。

（四）上线运行、辅助教学

1.部署服务器

按照设计方案，在阿里云上搭建4核16G服务器高性能专业云服务器，申请专属域名进行Web网络服务。前期使用单服务器运行，但随着资源的不断增加，后期会将课程资源存入学校的数据存储中心，采用业务与数据分布的管理模式，提高存储效率。

2.课堂辅助教学

教师在课堂中充分运用平台上的教育教学资源，开展课前预习、课堂检测、课后作业布置等，及时掌握学生的学习情况，提高教学效率。同时引导学生利用网络学习平台的功能，生成个性化学习方案，调整学习策略，弥补课堂学习过程中的知识盲点。

3.课后在线学习

课后，学生利用平台资源，积极开展课外拓展学习，养成良好的自主学习习惯，提高其学习的主动性和积极性。学生开展探究学习，鼓励交流、讨论，积极组建学习小组，协作学习，在合作学习中逐渐提高其理论水准和实践能力。

随着技术的不断进步，尤其是“互联网+”内涵与外延的持续发展，现有的教育模式、学习手段将会发生巨大变化。此次基于个性化学习的中职网络学习平台开发实践正是一次结合自身需求的探索与尝试，基于教学实际出发，以学生为中心，解决教育教学发展中出现的问题，是相当有价值的。充分发挥了科技发展带来的便利的作用，教师可以减轻教学压力，提高教学效率;学生可以体验到为其量身定制的个性化学习方案，培养其良好的自主学习习惯，提升学生交流、团队协作等能力，最终为教育的变革和发展做出贡献。

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