摘 要：移動學(xué)習(xí)具有傳統(tǒng)教學(xué)所欠缺的一些特性，對于豐富教學(xué)手段具有重要意義。文章根據(jù)移動學(xué)習(xí)的相關(guān)理論，設(shè)計了基于C/S架構(gòu)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的技術(shù)方案，分析移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的邏輯過程、技術(shù)架構(gòu)、開發(fā)與運行環(huán)境及功能模型，結(jié)合UML類圖詳細闡述了系統(tǒng)功能模塊的實現(xiàn)方法，并通過系統(tǒng)測試驗證了系統(tǒng)功能的正確性?；贑/S架構(gòu)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)實現(xiàn)了移動學(xué)習(xí)的一般過程，能夠推動移動學(xué)習(xí)的開展。

關(guān)鍵詞：移動學(xué)習(xí)；移動開發(fā)；C/S架構(gòu)；系統(tǒng)設(shè)計；在線課堂

中圖分類號：TP311

近年來隨著移動通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，移動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式得到了越來越廣泛的應(yīng)用。移動學(xué)習(xí)模式彌補了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式在靈活性、移動性、及時性、個性化等方面存在的不足，在調(diào)動學(xué)生的積極性和提高學(xué)生獨立自主學(xué)習(xí)的能力等方面具有明顯的優(yōu)勢[1-2]。支持移動學(xué)習(xí)的軟件系統(tǒng)是開展移動學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，但是目前一些移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)存在著交互性差、系統(tǒng)響應(yīng)速度慢和跨平臺能力差等問題，制約了移動學(xué)習(xí)的發(fā)展。

基于C/S（Client/Server）架構(gòu)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)具有比Web系統(tǒng)更豐富的數(shù)據(jù)模型和界面元素，且交互性更好，能夠為用戶提供更好的使用體驗。同時，C/S系統(tǒng)可以將部分原本需要在后臺運行的程序轉(zhuǎn)移到客戶端，減少數(shù)據(jù)往返于服務(wù)器的次數(shù)，提高系統(tǒng)運行響應(yīng)速度。另外，基于C/S架構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)合成熟的富客戶端技術(shù)（例如Adobe Flash Player和Adobe AIR等）可實現(xiàn)跨平臺運行。

綜上所述，鑒于C/S移動開發(fā)技術(shù)在交互性、系統(tǒng)響應(yīng)速度和跨平臺等方面的優(yōu)點，本文開展基于C/S架構(gòu)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)（以下簡稱C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)）的設(shè)計與實現(xiàn)相關(guān)研究，以促進移動學(xué)習(xí)的發(fā)展，豐富教學(xué)手段。

1 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)研究

為滿足教學(xué)過程中的移動學(xué)習(xí)需求，C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的核心邏輯是：學(xué)生使用系統(tǒng)進行自主學(xué)習(xí)，教師提供必要的教學(xué)資源和答疑，管理員進行系統(tǒng)維護[2-6]。系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)如圖1所示。

圖1 C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)

C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的客戶端有智能手機和臺式計算機。其中智能手機通過Wifi或3G協(xié)議接入系統(tǒng)，臺式計算機則通過寬帶等方式連接。C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的移動學(xué)習(xí)活動主要通過智能手機來實現(xiàn)，系統(tǒng)管理則通過臺式計算機實現(xiàn)。這是因為信息維護和資源上傳等活動在計算機上實施更加便捷，而且不影響移動學(xué)習(xí)的開展。

C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的用戶有三類：學(xué)生、教師和管理員。其中學(xué)生主要是使用智能手機進行移動學(xué)習(xí)，包括查閱學(xué)習(xí)資源（比如視頻錄像、學(xué)習(xí)課件和課后習(xí)題等），此外，借助教室中的攝像機以及流媒體服務(wù)器，學(xué)生還可以使用手機進行在線聽課，能夠看到并聽到課堂直播。對于學(xué)習(xí)過程中碰到的各種問題，學(xué)生可以通過手機進行在線提問。

教師使用智能手機對學(xué)生的提問進行答疑，還可以使用臺式計算機進行在線授課，在線授課與傳統(tǒng)授課可以同時進行，只要設(shè)置好攝像機并啟動在線授課功能即可。此外，教師還可以使用臺式計算機發(fā)布學(xué)習(xí)資源（如課件、視頻和習(xí)題等），供學(xué)生使用手機進行在線學(xué)習(xí)。

管理員主要使用計算機進行系統(tǒng)信息管理，例如課程信息和用戶信息的維護。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)圖1所示的系統(tǒng)邏輯架構(gòu)，C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)需要實現(xiàn)移動學(xué)習(xí)的邏輯過程并存儲學(xué)習(xí)信息和學(xué)習(xí)資源。因此系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)分為展現(xiàn)層、應(yīng)用邏輯層和數(shù)據(jù)層三個層次，具體的技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

在C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)中，展現(xiàn)層分為移動客戶端和Web瀏覽器，其中移動客戶端基于Flash技術(shù)開發(fā)，能夠提高系統(tǒng)的交互性。Flash移動客戶端用于顯示移動學(xué)習(xí)的主要功能界面，Web瀏覽器僅顯示系統(tǒng)管理界面，這主要是考慮到系統(tǒng)管理在Web模式下比較便捷。

應(yīng)用邏輯層包括服務(wù)器及后臺程序代碼，其功能是對系統(tǒng)邏輯流程、數(shù)據(jù)存取等過程進行控制，展現(xiàn)層通過應(yīng)用邏輯層訪問服務(wù)器。Flash移動客戶端通過RTMP協(xié)議（流媒體協(xié)議）與流媒體服務(wù)器建立連接，實現(xiàn)視頻功能，同時還通過Flash Remoting組件與J2EE服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換，獲取課程信息、測試題、用戶信息等數(shù)據(jù)。Web瀏覽器則通過JSP頁面向J2EE服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)操作請求。

數(shù)據(jù)層包括文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，用于存儲相關(guān)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。其中文件系統(tǒng)主要是儲存學(xué)習(xí)資源文件，比如視頻、課件等；數(shù)據(jù)庫主要是存儲結(jié)構(gòu)化信息，比如課程信息、測試題庫和用戶信息等。

2.2 系統(tǒng)開發(fā)及運行環(huán)境

本系統(tǒng)客戶端基于Adobe Flash CS6 Professional進行開發(fā)[7-8]。Flash CS6具有強大的互動媒體設(shè)計功能，支持Android和iOS移動應(yīng)用開發(fā)，并且能針對不同設(shè)備進行發(fā)布，具有跨平臺能力。在系統(tǒng)開發(fā)過程中使用Adobe Device Central進行模擬調(diào)試。

本系統(tǒng)的J2EE服務(wù)器使用Tomcat應(yīng)用服務(wù)器，具有開源、輕便、快捷等優(yōu)點。服務(wù)器端代碼（包含JSP頁面）使用MyEclipse 8.6進行開發(fā)，F(xiàn)lash端與服務(wù)器的數(shù)據(jù)通訊采用Flash Remoting框架實現(xiàn)，數(shù)據(jù)持久化使用Hibernate框架實現(xiàn)。流媒體服務(wù)器使用Adobe FMS。

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫使用占用資源少、響應(yīng)速度快的MySQL數(shù)據(jù)庫，能夠提高系統(tǒng)調(diào)試速度。

2.3 系統(tǒng)功能模型

根據(jù)C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的邏輯過程，并結(jié)合系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的設(shè)計方案，系統(tǒng)的功能模塊包括個人平臺、學(xué)習(xí)模塊、測驗?zāi)K、答疑模塊和系統(tǒng)管理五個部分，系統(tǒng)功能模型如圖3所示。系統(tǒng)的各功能模塊中，個人平臺模塊主要是進行用戶身份驗證，以便系統(tǒng)后臺進行角色判斷和權(quán)限控制，同時還可以提供個人課表和消息提醒等個性化服務(wù)。學(xué)習(xí)模塊、測驗?zāi)K和答疑模塊實現(xiàn)相應(yīng)的移動學(xué)習(xí)功能。系統(tǒng)管理模塊需要在Web瀏覽器端操作，實現(xiàn)系統(tǒng)信息維護。

圖3 C/S移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的功能模型

3 系統(tǒng)功能模塊的實現(xiàn)

為便于系統(tǒng)代碼的開發(fā)及維護，實現(xiàn)各功能模塊的程序代碼在結(jié)構(gòu)上保持一致，如圖4所示，實體類表示系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，控制類主要是操作實體類實現(xiàn)系統(tǒng)邏輯。Flash Remoting組件響應(yīng)來自客戶端的操作并調(diào)用控制類實現(xiàn)相應(yīng)功能，控制類調(diào)用Hibernate組件持久化實體類，將實體類中的信息儲存至數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)情況進行查詢、修改。由于Flash Remoting和Hibernate是已有的組件，因此各功能模塊的實現(xiàn)主要是編寫控制類和實體類的程序代碼（即圖中虛線框內(nèi)的部分）。

圖4 系統(tǒng)模塊的代碼結(jié)構(gòu)

3.1 個人平臺

根據(jù)系統(tǒng)功能模型，個人工作平臺主要實現(xiàn)用戶登陸、個人課表和消息提醒功能，模塊的UML類圖如圖5所示。其中用戶管理是控制類，用于用戶類的創(chuàng)建、刪除、查找和修改。用戶、選課記錄、授課記錄、課程和通知五個類是實體類。

客戶端試圖登陸系統(tǒng)時，后臺調(diào)用用戶管理對象驗證用戶名和密碼，驗證成功則返回相應(yīng)的用戶對象，用戶對象中包括身份字段用于判斷用戶角色（教師、學(xué)生或管理員），從而基于角色進行權(quán)限控制。如果是學(xué)生，其用戶對象包含選課記錄對象，如果是教師，則用戶對象包含授課記錄對象，若當(dāng)天有課則在客戶端顯示提醒信息。另外，用戶對象可能包含通知對象，提取通知對象，就可以在客戶端顯示新通知，主要是提醒學(xué)生所提的問題有答復(fù)，或者提醒教師有學(xué)生向其提問。當(dāng)客戶端試圖注冊新用戶或修改用戶密碼時，同樣通過用戶管理對象創(chuàng)建新用戶對象或?qū)δ繕擞脩魧ο筮M行修改。

圖5 個人平臺模塊的UML類圖

3.2 學(xué)習(xí)模塊

根據(jù)系統(tǒng)功能模型，學(xué)習(xí)模塊主要實現(xiàn)視頻學(xué)習(xí)、課件學(xué)習(xí)和在線課堂功能，模塊的UML類圖如圖6所示。其中學(xué)習(xí)管理是控制類，文件資源和教室信息是實體類，課程和授課記錄是個人平臺模塊中已實現(xiàn)的實體類。

客戶端進行學(xué)習(xí)操作時，后臺直接調(diào)用學(xué)習(xí)管理類獲取相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源的地址，其中視頻和課件信息從資源對象中提取，對于在線課堂的直播地址，須從課程對象關(guān)聯(lián)獲取授課記錄對象，授課記錄對象再關(guān)聯(lián)獲取到教室信息對象，最后從教室信息對象中提取直播地址。得到資源地址后，對于視頻或直播類資源，客戶端直接連接流媒體服務(wù)器進行播放。對于課件類資源，則從資源地址加載目標文件后顯示。

圖6 學(xué)習(xí)模塊的UML類圖

3.3 測驗?zāi)K

根據(jù)系統(tǒng)功能模型，測驗?zāi)K主要實現(xiàn)習(xí)題測驗功能，出題方式分為隨機出題和分類出題，分類出題按照不同題型進行分類，模塊的UML類圖如圖7所示。其中題庫管理是控制類，習(xí)題是抽象實體類，其具體類型可能是選擇題、判斷題或填空題三種具體類。

客戶端進行，后臺調(diào)用題庫管理對象獲取習(xí)題，并根據(jù)返回的習(xí)題對象的具體類型，按照預(yù)定的格式顯示習(xí)題。用戶做完所有習(xí)題后，后臺從習(xí)題對象中提取答案與用戶的輸入進行對比，得出測驗成績。此外題庫管理對象還對習(xí)題庫進行維護，可以錄入、修改習(xí)題等。

圖7 測驗?zāi)K的UML類圖

3.4 答疑模塊

根據(jù)系統(tǒng)功能模型，答疑模塊主要實現(xiàn)提問與解答的功能，模塊的UML類圖如所示。留言管理是控制類，留言是實體類，由于留言類的回留仍然是留言類，因此留言類與自身相關(guān)聯(lián)，便于查找留言的回復(fù)。

客戶端進行留言操作時，后臺調(diào)用留言管理對象對留言進行增刪查改。另外，在發(fā)表留言時能夠向留言對象中添加相關(guān)用戶，留言發(fā)表后相關(guān)用戶會收到新消息提醒。

圖8 答疑模塊的UML類圖

3.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊主要實現(xiàn)資源上傳、用戶管理、課程管理，該模塊不需要單獨進行類設(shè)計，可使用個人平臺的用戶管理類進行用戶管理，使用學(xué)習(xí)模塊的學(xué)習(xí)管理類上傳學(xué)習(xí)資源，并進行課程管理、教室管理和排課，使用測驗?zāi)K的題庫管理進行題庫維護。系統(tǒng)管理模塊與其他模塊的主要區(qū)別在于其客戶端為Web瀏覽器，因此不需要使用Flash Remoting組件調(diào)用服務(wù)器端的控制類，直接在JSP頁面中調(diào)用即可。

4 系統(tǒng)測試

基于C/S架構(gòu)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)客戶端發(fā)布至裝有Android 4.0系統(tǒng)的智能手機，J2EE服務(wù)器和流媒體服務(wù)器分別安裝在兩臺不同的計算機中。實際Wifi環(huán)境使用無線路由器建立無線局域網(wǎng)進行模擬，智能手機、J2EE服務(wù)器及流媒體服務(wù)器均使用無線網(wǎng)連接至路由器，且服務(wù)器設(shè)置為固定IP地址，智能手機設(shè)置為自動獲取IP。

在上述環(huán)境下，使用Android智能手機對系統(tǒng)功能進行逐一測試，測試結(jié)果表明系統(tǒng)功能運行正確，客戶端界面響應(yīng)快捷，能夠達到預(yù)期的使用需求。

5 結(jié)束語

基于C/S架構(gòu)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)實現(xiàn)了視頻學(xué)習(xí)、課件學(xué)習(xí)、在線課堂、習(xí)題測驗和在線答疑等功能，借助智能手機，學(xué)生可以隨時登陸系統(tǒng)進行自主學(xué)習(xí)，并向教師提出問題，教師收到系統(tǒng)提醒保證回答問題的及時性。該系統(tǒng)能夠建立移動學(xué)習(xí)的一般過程，對于后續(xù)移動學(xué)習(xí)的逐步實施具有推動作用。另外，本文對系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)過程進行了詳細的介紹，為同類移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計提供了技術(shù)支持和方法指導(dǎo)。

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作者簡介：寧艷（1986-），女，壯族，廣西靖西人，助教，碩士，研究方向：計算機應(yīng)用。

作者單位：廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510507

基金項目：廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目“基于Flash技術(shù)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)開發(fā)研究”（項目編號：xyyb1315）。