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摘 要：本网络课程平台的构建是基于通识艺术教育成就终身艺术审美的教育理念，借鉴时下各大网络教学平台的优势设计，结合音乐学科特点以及大学生审美的实际需求，应用阿里云视频点播服务、Flask 框架、数据分析等技术设计研发在线点播、交流分享、作业点评等功能，采用“敏捷开发”的研发方式打造的“有温度的”互动性音乐教学平台。其主要作用在于通过线上、线下的教学互动，弥补高校通识音乐课程学生多、学时少、作品少、互动少的缺陷，打破师生间、学生间的生疏隔阂，拓展和筛选优质的教学内容，营造良好的互动式欣赏氛围；同时为教师调整教学方法、考核方式、学生评价及实施延续性教学提供一定的决策依据， 能有效地满足高校通识音乐课程艺术性与公共性的需求。
关键词：阿里云视频点播；Flask 框架；数据分析；音乐互动教学
本文引用格式：郑燕梅，王永 . 基于阿里云视频点播与 Flask 框架实现的音乐互动教学平台的构建 [J]. 教育现代化，2020，7（96）：85-88.
The Construction of Music Interactive Teaching Platform Based on Alibaba Cloud Video on Demand and Flask FrameworkZHENG Yanmei1, WANG Yong2(1.School of Fashion Design&Engineering, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou, Zhejiang;2.School of Informatics Science and Technology, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou, Zhejiang)
Abstract: The construction of this network course platform is based on the idea of building an aesthetic standard by general art education. The platform absorbs the advantage in design from several educational websites, combined with discipline nature of music teaching and the actual needs of college students' aesthetic. It uses technical programs,such as Aliyun VOD, Flask framework and data analysis, to develop functions including life streaming, online sharing and homework reviews.
The main purpose of using an “agile developing method” is to build an actual interactive music teaching platform. Its main function is to make up for the insufficient class hours and interactions for students in general music courses in universities through online and offline teaching. Thus it breaks the estrangements between teachers and students, and it also enhances the teaching quality, which creates a good interactive atmosphere in the class. At the same time, it provides some decision basis for teachers to adjust their methods for teaching, assessment and student evaluation, which can effectively meet the needs of public general music courses in colleges.
Key words: Aliyun VOD; Flask framework; data analysis; interactive music teaching
网络信息化时代的到来迫使高校教育体制也要随着信息技术的优化升级而不断改革创新。《教育部关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见》中指出，要着力推进信息技术与教育教学深度融合。具有学科专业优势和现代教育技术优势的高校要以受众面广量大的公共课、基础课和专业核心课为重点。
网络教学在高校各类课程的教学中都发挥了不可替代的作用，各种平台课程琳琅满目。每个平台都有自己的优势，但也存在不具普适性与完整性的缺陷。主要表现为以下几个方面：一是平台教学模式满足不了课程学科性质的需求；二是课程资源缺乏；三是模式僵化、教学互动性差等。
这在高校公共艺术课程的教学中尤为明显。首先， 平台能提供的艺术类教学资源比较匮乏，较多的是理工科类的教学资源；其次，艺术类教学资源大都只是针对知识的介绍，讲解过程大都以教师录播为主，内容枯燥，大大降低了艺术课程“感染” 和“熏陶”的魅力。本网络课程平台的构建是基于通识艺术教育成就终身艺术审美教育的理念基础上，借鉴时下各大网络教学平台的优势设计，结合音乐学科特点以及大学生审美的实际需求，采用阿里云视频点播服务与 Flask 框架为基础，并应用数据分析技术等设计功能，采用“敏捷开发”的研发方式， 打造的“有温度的互动性”音乐教学平台。
一 平台相关技术
平台采用 B/S 架构，分为前端与后端两部分。前端页面主要使用 HTML、JS、CSS 编写，使用Jinja2 渲染，异步数据通信部分使用 jQuery 提供的 Ajax 方法实现，数据可视化部分使用 ECharts.js 实现。后端开发主要使用 Flask 框架及相关插件， 例 如 Flask-Migrate、Flask-SQLAlchemy 等， 并结合阿里云 Vod 构建视频模块，在完全满足项目需求的同时大大降低了平台建设成本。
（一） 前端相关技术
前端主要使用以下技术开发：一是 jQuery 是一个易于使用且十分简洁的 JavaScript 库，它将JavaScript 常用的功能代码进行封装，提供了很多简洁易用的方法，大大提高了操作 DOM 节点、进行事件处理、管理动画和 Ajax 交互数据的效率； 二是 Ajax 可以使网页实现异步更新，是一种能够通过在后台与服务器进行少量数据交换，使得在无需重新加载整个网页的情况下更新部分网页的技术； 三是 ECharts 是使用 JavaScript 构建的开源可视化库，提供非常直观，交互丰富，能满足各种业务个性化定制需求的数据可视化图表，可以流畅地运行在 PC 和各种移动设备上，兼容当前绝大部分浏览器 [1]。
（二） 后端相关技术
后端主要使用以下技术开发：一是 Flask是使用 Python 编写的 Web 微框架，主要依赖WSGI、Werkzeug 和 Jinjia2 模板引擎，只保留了Web 开发的核心功能，其他的功能都由外部扩展来实现 [2]；二是 MySQL 是一个关系型数据库管理系统，所使用的 SQL 语言是用于访问数据库的最常用标准化语言，在一般中小型网站的开发中MySQL 数据库是应用最多的数据库；三是 Jinja2 是一个功能齐全的 Python 模板引擎，可以通过在模板中设置变量、添加 if 判断、执行 for 循环、调用函数等多种方式控制模板的输出。
通过模板引擎渲染，将变量依据传入的数据替换为实际值， 然后生成并输出 HTML 页面 [3]；四是相关插件， 例如 Flask-Migrate 使用数据库迁移工具（Flask- Migrate）可在不丢失数据的情况下实现数据库表结构的更新；五是阿里云视频点播（ApsaraVideo VoD，简称 VoD）服务是阿里云提供的集视频采集、编辑、上传、媒体资源管理、自动化转码处理（窄带高清 TM）、视频审核分析、分发加速于一体的一站式音视频点播解决方案 [4]。
（三） 阿里云视频点播服务
视频点播（ApsaraVideo VoD，简称 VoD）是阿里云提供的集视频采集、编辑、上传、媒体资源管理、自动化转码处理（窄带高清 TM）、视频审核分析、分发加速于一体的一站式音视频点播解决方案。
二 网站设计
网站功能的设计首先通过问卷调查法采集用户需求，对收集到的信息进行需求分析，将用户需求转化为产品需求，分析应用价值，然后评估实现难度，计算性价比，再确立要研发的产品需求， 最后确定具体的功能。
（一） 主要功能设计
系统包含学生端和教师端两个端口，共有 11 个模块。学生可通过“视频相关”模块进行学习， 通过“在线作业”模块查看、提交作业；教师可通过“课程管理”模块管理线上教学内容，并进行发布、批改作业等工作，形成线上教学闭环。同时，学生可以在任意时间通过“交流分享”模块与同学或教师进行互动交流，教师也可通过此模块与学生进行互动，形成互动闭环 [5]。教师可通过“数据分析”模块查看学生的学习情况并对学生进行客观评分，可依据数据分析结果对教学内容进行优化，进而提升教学效果。剩余“注册登录”“意见反馈”“用户管理”“交流分享管理”“运维相关”等模块完善了系统整体结构，用于辅助线上互动教学 [6]。
（二） 数据挖掘、分析算法设计
1.教学内容优化的相关数据挖掘、分析算法设计
从直观反映作品受欢迎程度角度来看，选取点击量、评论量、收藏量、播放时长四个指标衡量作品受欢迎程度。运用主成分分析方法对每个教学作品受欢迎程度进行排名，排名由以下公式得出：
将排名前 10% 的作品视为优质的教学作品， 以创作风格的不同水平进行方差分析，判断不同的创作风格与是否能成为优质的教学作品之间有无相关关系，若存在相关关系则确定最佳的创作风格，判断依据为以下公式：
2.学生当前学期学习情况的数据挖掘、分析算法设计
以观看视频时长、发帖数、评论数、获赞数、获收藏数五个指标作为学生当学期课外学习情况的评价指标。运用主成分分析方法得出每个学生的综合成绩排名，将排名前 10% 的学生视为优秀学生。在优秀学生中，以学生性别、学生所修专业、教师是否参与互动三个因素的不同水平进行多因素方差分析。
3.学生延续学习情况的数据挖掘、分析算法设计
以学生修完该课程的时间为起始时间点，以学生每年访问网站时长、发帖次数、评论数、收藏数作为学生延续学习的评价指标。学生修完该课程以后，上述指标只要有一个不为零，就视为该学生进行了延续学习。将每一学期选修该课程的学生视为一个总体，统计选修该课程的总人数（记为 S），并统计该学期学生延续学习的总人数（记为 p），计算学生延续学习率 pi / Si 。
以每个学期学生延续学习率为研究对象，从教学作品角度，判断延续学习是否与该学期采用的教学作品的创作风格有关；从学生个人角度， 判断延续学习是否与该学生学期评价有关（优秀、非优秀）；从平台载体角度，判断延续学习是否与平台载体有关，判断依据为公式 3-3 。
（三） UI 设计
UI 设计遵循“简约，鲜艳”的设计理念，同时使用响应式设计，根据访问设备屏幕尺寸进行不同的排版，分为 PC、移动端两个尺寸，带给用户更好的体验。例如，主界面顶部为 logo 与登录按钮，符合 UI 设计惯例。下方为“学生作业”导航。中部为页面主体部分，左侧选取各课程 8 个作品展示，右侧为“最新交流贴”与“精华交流贴”，页面底部为版权、备案信息。
（四） UML 建模
在对网站进行系统分析后使用 UML 建立用例图与核心类图，具体建模软件使用 ProcessOn。通过 UML 类图具象化各对象及对象间的关系， 最后转化为数据库中的各个表。
三 功能实现
系统共包含两个端口 11 个模块，下面主要介绍核心的“视频相关”“在线作业”“交流分享”“数据分析”“注册登录”等模块的实现原理。
（一） 视频相关模块
1.基于阿里云 Vod 的视频上传
前端向服务端请求上传视频。服务端通过ALI_ACCESS_KEY_ID，ALI_ACCESS_KEY_SECRET（可在阿里云控制台取得）向阿里云视频点播服务器请求上传地址。阿里云视频点播服务器返回加密凭证，服务端从加密凭证中解析出上传地址，然后返回到前端，前端通过上传地址上传视频。上传成功后阿里云视频点播服务器会返回视频标识 video_id，服务端将 video_id 及视频相关信息存入数据库 music 表中。
2.基于阿里云 Vod 的视频点播
前端向服务端请求视频播放地址，服务端通 过 ALI_ACCESS_KEY_ID 、 ALI_ACCESS_KEY_SECRET 与 video_id 向阿里云服务器请求播放地址，阿里云视频点播服务通过校验后返回加密凭，服务端从凭证中解密出视频播放地址， 将播放地址返回到前端。
（二） 在线作业模块
教师发布作业后数据库 homework 表中会记录相关数据，当学生访问作业页面时会通过学生当前所属课（category）值来查询本课程作业列表，然后显示在前端。提交作业的功能结合阿里云 OSS 服务实现，通过 ALI_ACCESS_KEY_ID， ALI_ACCESS_KEY_SECRET 向 阿 里 OSS 接 口请求上传地址。阿里云 OSS 校验通过后返回加密凭证，服务端从加密凭证中解析出上传地址，然后返回到前端，前端通过上传地址上传文件，上传成功后将文件路径存储到数据库 [7]。
（三） 交流分享模块
分页展示帖子列表，url 中可传参数 page（访问页码，此参数为缺省参数，默认值为 1），通过 Flask-SQLAlchemy 提供的 paginate 函数生成分页数据，再通过 jinja2 渲染具体页面返回至前端。发帖功能使用 wangEditor 接收用户输入，会输出纯文本格式与 html 格式的两份字符串，用户点击提交后将数据存入数据库的 post 表中（图 1）。删除发帖使用 Ajax 发送删除帖子的请求，通过设置对应帖子的属性 post.status=False 来实现软删除， 不在物理层面删除数据。
（四） 数据分析模块
初 始 化 图 表 chart=echarts.init（document. getElementById（‘study-dura’））。 定 义 一 个 Javascript 对象 option，为 option 赋初始值：grid. bottom:30%, dataZoom.type:‘slider’, series[0]. type:‘bar’，在通过 Ajax 从后端获取到数据 data后 ：chart.setOption（{xAxis:data.xData, series[0]{data:data.yData}}），即可渲染出结果（图 2）。
（五） 注册登录模块
此模块主要使用 werkzeug 与 itsdanerous 库提供的方法实现，用户密码采用 hash 加密存储， 尽可能保证用户信息的安全性，同时结合 Flask- mail 插件与腾讯企业邮箱实现通过邮箱修改密码， 注册成功发送欢迎邮件等功能。
四 结语
高校公共音乐教学担负着培养大学生审美素质的重要使命，其课程存在学生多、课时少、非专业、互动难等特点。基于阿里云视频点播与Flask 框架构建的音乐互动教学平台通过其在线点播、分享、交流、点评、数据采集、统计分析等功能， 有助于打破师生间、学生间的生疏隔阂，拓展和筛选优质的教学内容，营造良好的互动式欣赏氛围；同时为教师调整教学方法、考核方式、学生评价及实施延续性教学提供一定的决策依据，能有效地满足高校通识音乐课程艺术性与公共性的需求 [8]。
参考文献
[1]崔蓬. ECharts 在数据可视化中的应用 [J]. 软件工程，2019， 22（06）：42-46.
[2]李辉 .Flask Web 开发实战 [M]. 北京：机械工业出版社，2018.
[3]张运玉 . 基于 Python 的数据分析的研究 [J]. 电脑知识与技术，2019，15（30）：3-4.
[4]达达 . 阿里云物联网、专有云、视频云解决方案详解 [J].信息与电脑（理论版），2016（08）：1-2.
[5]崔玉华，蔡顺峰 .“互联网 +”下的互动式教学改革思考 [J].教育现代化，2020，7（18）：55-57.
[6]陈俊生，彭莉芬 . 基于 Python+Echarts 的大数据可视化系统的设计与实现 [J]. 安徽电子信息职业技术学院学报， 2019，18（04）：6-9+22.
[7]张丽芳 .“互联网 +”背景下基于大学生学习行为的教学改革探讨 [J]. 教育现代化，2019，6（A0）：235-236.
[8]邵萍 . 互联网发展与艺术教育应对：高校公共艺术教育构建的应然与实然 [J]. 煤炭高等教育，2018，36（06）：78- 82.
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