教學輔助平臺的移動端設計與實現

吳開誠

（江漢大學 數學與計算機科學學院，湖北 武漢 430056）

教學輔助平臺的移動端設計與實現

吳開誠

（江漢大學 數學與計算機科學學院，湖北 武漢 430056）

基于Javaweb和PHP的服務端，Android 4.4的移動客戶端，設計并實現了一套集師生交流、教學管理和學生能力測試為一體的移動教學輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括論壇子系統(tǒng)、作業(yè)子系統(tǒng)、考試子系統(tǒng)和視頻點播下載子系統(tǒng)4個模塊。在數據存儲方面，服務端采用MySQL數據庫，客戶端采用SQLite數據庫。通過使用Android Junit對系統(tǒng)功能進行測試，結果顯示系統(tǒng)基本達到設計要求。

移動教學；移動應用程序；Vitamio；AsynHttpClient

0 引言

近年來，伴隨著移動設備的普及，相關的移動應用呈現井噴態(tài)勢，幾乎涉及各個行業(yè)。在教育方面，移動應用平臺在2000年的美國校園已經出現，國內高校始于北京大學2003年的移動專項基金項目，現在流行的慕課［1］教學在移動端也會發(fā)揮出更大的作用。

從2009年至今，在高校移動教學方面涉及的研究方向有：在線視頻教學，演示文稿PowerPoint共享等。國內的主要研究項目有：教育部“移動教育”項目［2］，主要使用基于GSM的短信功能，為師生發(fā)布服務信息；上海電視大學的“移動校園”計劃［2］，主要包括實時通知和教學輔導，實時通知是指老師和學生的信息交流（短信或平臺郵件信息），教學輔導是指通過試題對學生進行評價。國外的主要研究項目有：非洲地區(qū)基于短信和彩信服務的移動教學，主要通過GSM手機接收相關的教學信息；斯坦福大學學習實驗室的移動學習項目研究，主要是基于文本的移動學習［3］；歐盟M-learning項目［4］，研究內容包括移動學習資源的應用，移動學習平臺的搭建，主要目的是提高青少年的受教育水平；芬蘭赫爾辛基大學的移動學習研究，主要是讓學生通過手機或移動終端訪問服務器上的教學資源［5］。

在國內外諸多研究項目和應用軟件中，主要是針對單一的教學功能開發(fā)的平臺，如教學資源和信息的分享、學生試題的測試，也有的是簡單的信息溝通。在慕課已經越來越流行的情況下，這些項目或軟件已經不能滿足當前的教學工作?；诖耍斜匾_發(fā)一款能匯集師生交流、課堂教學管理和學生能力測試功能的移動教學輔助軟件，為高校教學開辟一個新的空間。

筆者開發(fā)的移動教學輔助平臺主要包括4大系統(tǒng)：考試系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、論壇系統(tǒng)和視頻點播學習系統(tǒng)。高校教學除了課程內容的教授外，還應該引導大學生合理安排豐富的業(yè)余時間，提高學生自主學習能力。學生在課下可以查看或下載當天課程的教學視頻，完成課程作業(yè)，然后在論壇針對自己不理解的地方提出問題，最后在考試系統(tǒng)進行測試，鞏固知識。

1 平臺搭建環(huán)境

本平臺系統(tǒng)架構如下：系統(tǒng)服務端采用基于Java的Web service搭建作業(yè)系統(tǒng)和考試系統(tǒng)；采用Dar?win Streaming Server［6］建立流媒體服務器，采用開源的Discuz作為論壇服務；客戶端基于Android 4.4實現；服務端數據庫采用MySQL，客戶端數據庫采用SQLite［7］。

2 平臺主要功能及數據存儲

移動教學客戶端采用Fragment的多視圖切換作為系統(tǒng)框架，通過不同的選項卡分別展現4個不同的主要功能：論壇系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、考試系統(tǒng)和視頻點播。只有在用戶登錄系統(tǒng)成功后，才能進入子系統(tǒng)，否則提示錯誤，系統(tǒng)整體結構見圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結構圖Fig.1 Global structure of system

2.1 論壇系統(tǒng)

論壇系統(tǒng)主要功能包括看帖、發(fā)帖和回帖。進入論壇系統(tǒng)后，首先會得到論壇各版塊列表，進而得到版塊所屬的帖子列表，用戶可以選擇瀏覽精華帖或自己發(fā)布新帖和回帖。論壇系統(tǒng)的結構見圖2。

圖2 論壇系統(tǒng)結構圖Fig.2 Structure of BBS system

在登錄模塊LoginActivity中通過獲取text中的用戶名和密碼，采用異步通訊框架AsynHttpClient發(fā)送到Discuz的PHP客戶端，執(zhí)行SQL語句判斷UCenter表中是否包含該用戶名和密碼字段，進而驗證是否登錄成功，并給定一個Session值存入數據庫中，作為登錄其他子系統(tǒng)的標記。

登錄成功后，通過異步發(fā)送request，獲取Discuz論壇的版塊和帖子內容，通過ListView進行顯示。發(fā)帖和回帖時，分為有圖和無圖的判斷，通過數據表中的字段image加以區(qū)分；圖片可以從圖庫中選取，也可以從攝像設備獲取，轉換成二進制編碼后和帖子內容的其他信息異步發(fā)送到Discuz的PHP服務端。論壇帖子列表和論壇發(fā)帖界面見圖3和圖4。

圖3 論壇帖子列表Fig.3 Post list of BBS

圖4 論壇發(fā)貼界面Fig.4 Forum post of BBS

2.2 作業(yè)系統(tǒng)

作業(yè)系統(tǒng)首先判斷用戶身份，教師用戶可以布置作業(yè)、查看作業(yè)和批閱作業(yè)，學生用戶可以查看教師用戶布置的作業(yè)和提交作業(yè)。其系統(tǒng)結構見圖5。

圖5 作業(yè)系統(tǒng)結構圖Fig.5 Structure of task system

2.2.1 教師查看課程作業(yè)列表 選取學期和課程后，異步獲取服務器上該教師本學期該課程下的作業(yè)列表，其界面見圖6。

2.2.2 教師布置作業(yè) 通過AsynHttpClient，異步獲取當前的學期和課程，填充到Spinner中；獲取教師布置的作業(yè)標題、作業(yè)內容和作業(yè)素材，異步提交到Web服務器，其界面見圖7。

2.2.3 教師批閱作業(yè) 通過AsynHttpClient，異步獲取當前教師所授課程的學生作業(yè)列表，通過ListView進行展示；通過AsynHttpClient，下載學生作業(yè)并給出評價，其界面見圖8。

2.2.4 學生查看、提交作業(yè) 通過AsynClientHttp，獲取當前學期、教師和課程，通過ListView展示教師在當前課程下布置的作業(yè)列表，進入詳細界面，下載素材，上傳作業(yè)或刪除作業(yè)，其界面見圖9。

圖6 教師查看課程作業(yè)列表界面Fig.6 Checking of students'homework for one course

圖7 教師布置作業(yè)界面Fig.7 Homework assignment

圖9 學生查看作業(yè)詳細信息界面Fig.9 Homework details for students

2.3 考試系統(tǒng)

考試系統(tǒng)的用戶也分為教師用戶和學生用戶，教師用戶可以添加題庫；學生用戶可以進行測試，并將錯題記錄到錯題本。其系統(tǒng)結構見圖10。

圖10 考試系統(tǒng)結構圖Fig.10 Structure of test system

2.3.1 教師設置題庫、添加試題 通過AsynHttpClient獲取服務端的題庫信息，進行修改、添加題庫，并添加相應的試題，其界面見圖11。

2.3.2 學生考試 通過AsynHttpClient，獲取相應的課程和章節(jié)信息，填充到Spinner中；根據選中的信息，異步獲取相應的試題并進行作答，其界面見圖12。

2.3.3 查看錯題 在學生測試界面，通過添加“加入錯題庫”按鈕，將錯題的題目、選項和答案等內容存入SQLite數據庫中；在我的錯題本界面中，通過查詢數據庫獲取相應的錯題信息，填充到ListView中進行展示，其界面見圖13。

圖11 教師新建題庫界面Fig.11 Examination paper creation

圖12 學生考試界面Fig.12 Examination for students

圖13 學生錯題本界面Fig.13 Wrong problems collected from examination

2.4 視頻點播系統(tǒng)

2.4.1 視頻點播部分 采用的框架是現在比較流行的Vitamio［8］，通過對開源流媒體項目Vitamio進行二次開發(fā)實現視頻點播。選擇該框架主要是因為：Vitamio是一款Android與iOS平臺上的全能多媒體開發(fā)框架，全面支持硬件解碼與GPU渲染。能夠流暢播放720P甚至1080P高清MKV、FLV、MP4、MOV、TS、RMVB等常見格式的視頻，還可以在Android與iOS上跨平臺支持MMS、RTSP［9］、RTMP、HLS（m3u8）等常見的多種視頻流媒體協(xié)議，視頻點播的主要形式就是流媒體。

2.4.2 視頻下載部分 主要通過開源框架xUtils實現。xUtils最初源于Afinal框架，進行了大量重構，使得xUtils支持大文件上傳，更全面地支持HTTP請求協(xié)議。視頻下載模塊主要使用了HttpUtils模塊，通過POST方式將視頻傳送到服務端并得到返回值。

2.5 數據存儲

本平臺的數據主要分為論壇數據、作業(yè)數據、考試數據和點播數據，其中論壇、作業(yè)和視頻點播數據存放在服務器上的MySQL數據庫中，考試數據存放在移動終端的SQLite數據庫中。之所以這樣分開存放，是因為移動終端的存儲空間有限，不可能存放大量的論壇等數據信息。單獨將考試信息存放在移動端，是因為考試系統(tǒng)中有一個錯題記錄功能，此數據不需要和其他終端分享，且放置在服務器，會導致服務器端數據庫同質化存放信息過多，進而增加數據冗余。

3 系統(tǒng)測試和開發(fā)中遇到的問題

3.1 關于測試

本系統(tǒng)采用Android Junit［10］對系統(tǒng)的功能進行測試，各項功能都符合預期的要求；通過Eclipse自帶的adb工具集對Android移動應用軟件進行性能測試，CPU和內存占用率都比較低，達到較理想的效果。后續(xù)將在課堂上進行規(guī)模在300人左右的網絡擁塞測試，以提升移動教學平臺的性能。

3.2 關于開發(fā)中遇到的問題

1）在使用異步通訊框架AsynHttpClient時，需要注意Activity中的控件初始化完成時相應的數據是否提前獲??；同時要避免在主線程中更新UI界面。

2）在視頻點播系統(tǒng)中，由于視頻文件相對前面的作業(yè)系統(tǒng)的文件要大，因此采用xUTils框架替代AsynHttpClient進行文件的下載。

4 結語

本移動教學輔助軟件實現了日常教學所需的基本功能，為了進一步提升教學研究服務的質量，系統(tǒng)擬在后續(xù)研究中改進并擴充以下功能：

1）在考試系統(tǒng)中設置考試擂臺，同樣的題目列出答對者的姓名，以激勵答錯者努力學習。

2）統(tǒng)計匯總各子系統(tǒng)的數據，獲取學生對各章作業(yè)和測試題的完成度，從而得知學生的學習效果。

3）開發(fā)適用于所有主流手機平臺的移動教學輔助軟件。

（References）

［1］汪瓊，張桐.2014年美國慕課發(fā)展回顧［J］.電化教育研究，2015（4）：35-43.

［2］王軍，王琴.移動學習在高校的應用現狀和發(fā)展策略研究［J］.中國電力教育：中，2013（3）：118-120.

［3］蔣玲玲，趙國安.基于內容自適應技術的“移動學習”的研究［J］.中國教育信息化：高教職教，2008，12（23）：77-79.

［4］張靜.移動學習在路上［J］.互聯網周刊，2009（18）：42-43.

［5］王忠生，盛楠.基于智能手機的精品資源共享課移動教學資源創(chuàng)建與實施［J］.赤峰學院學報：自然科學版，2013（22）：202-203.

［6］王志剛，周南，高慶.Darwin Streaming Server的研究與應用［J］.電腦知識與技術，2008（35）：2118-2119.

［7］唐敏，宋杰.嵌入式數據庫SQLite的原理與應用［J］.電腦知識與技術，2008（2）：600-603.

［8］陸曉尉.基于Android終端的實時視頻傳輸技術研究［D］.北京：北京郵電大學，2013.

［9］李羅濤.基于RTSP的H.264實時流媒體傳輸方案的研究與實現［D］.廣州：華南理工大學，2014.

［10］李蕙君.Android應用程式自動化測試研究［D］.臺北：國立臺灣大學，2012：1-51.

（責任編輯：曾 婷）

Design and Implementation of Mobile Platform for Aided Teaching

WU Kaicheng
（School of Mathematics and Computer Science，Jianghan University，Wuhan 430056，Hubei，China）

We design and implement the mobile system which contains communication of teachers and students，teaching management and students′ability test，based on the technology of Javaweb and PHP on the server side，and Android 4.4 on the client side.The system includes community subsystem，task subsystem，test subsystem，video demand and download subsystem.In the aspect of data storage，the server use MySQL database，while the client use SQLite database.The system function is tested with Android Junit，the results show that the system meet the design requirements.

mobile teaching；mobile application；Vitamio；AsynHttpClient

TP311.52；G434

：A

：1673-0143（2015）06-0551-06

10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2015.06.013

2015-10-16

武漢市教育局重點教學研究項目（2014015）

吳開誠（1981—），男，講師，工程師，博士生，研究方向：隱寫與隱寫分析、數據安全、移動互聯網。