吳開(kāi)誠(chéng)

（江漢大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430056）

教學(xué)輔助平臺(tái)的移動(dòng)端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳開(kāi)誠(chéng)

（江漢大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430056）

基于Javaweb和PHP的服務(wù)端，Android 4.4的移動(dòng)客戶端，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套集師生交流、教學(xué)管理和學(xué)生能力測(cè)試為一體的移動(dòng)教學(xué)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(diǎn)播下載子系統(tǒng)4個(gè)模塊。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，服務(wù)端采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，客戶端采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)使用Android Junit對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示系統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

移動(dòng)教學(xué)；移動(dòng)應(yīng)用程序；Vitamio；AsynHttpClient

0 引言

近年來(lái)，伴隨著移動(dòng)設(shè)備的普及，相關(guān)的移動(dòng)應(yīng)用呈現(xiàn)井噴態(tài)勢(shì)，幾乎涉及各個(gè)行業(yè)。在教育方面，移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)在2000年的美國(guó)校園已經(jīng)出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)高校始于北京大學(xué)2003年的移動(dòng)專項(xiàng)基金項(xiàng)目，現(xiàn)在流行的慕課［1］教學(xué)在移動(dòng)端也會(huì)發(fā)揮出更大的作用。

從2009年至今，在高校移動(dòng)教學(xué)方面涉及的研究方向有：在線視頻教學(xué)，演示文稿PowerPoint共享等。國(guó)內(nèi)的主要研究項(xiàng)目有：教育部“移動(dòng)教育”項(xiàng)目［2］，主要使用基于GSM的短信功能，為師生發(fā)布服務(wù)信息；上海電視大學(xué)的“移動(dòng)校園”計(jì)劃［2］，主要包括實(shí)時(shí)通知和教學(xué)輔導(dǎo)，實(shí)時(shí)通知是指老師和學(xué)生的信息交流（短信或平臺(tái)郵件信息），教學(xué)輔導(dǎo)是指通過(guò)試題對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。國(guó)外的主要研究項(xiàng)目有：非洲地區(qū)基于短信和彩信服務(wù)的移動(dòng)教學(xué)，主要通過(guò)GSM手機(jī)接收相關(guān)的教學(xué)信息；斯坦福大學(xué)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室的移動(dòng)學(xué)習(xí)項(xiàng)目研究，主要是基于文本的移動(dòng)學(xué)習(xí)［3］；歐盟M-learning項(xiàng)目［4］，研究?jī)?nèi)容包括移動(dòng)學(xué)習(xí)資源的應(yīng)用，移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)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(xué)的移動(dòng)學(xué)習(xí)研究，主要是讓學(xué)生通過(guò)手機(jī)或移動(dòng)終端訪問(wèn)服務(wù)器上的教學(xué)資源［5］。

在國(guó)內(nèi)外諸多研究項(xiàng)目和應(yīng)用軟件中，主要是針對(duì)單一的教學(xué)功能開(kāi)發(fā)的平臺(tái)，如教學(xué)資源和信息的分享、學(xué)生試題的測(cè)試，也有的是簡(jiǎn)單的信息溝通。在慕課已經(jīng)越來(lái)越流行的情況下，這些項(xiàng)目或軟件已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的教學(xué)工作?；诖耍斜匾_(kāi)發(fā)一款能匯集師生交流、課堂教學(xué)管理和學(xué)生能力測(cè)試功能的移動(dòng)教學(xué)輔助軟件，為高校教學(xué)開(kāi)辟一個(gè)新的空間。

筆者開(kāi)發(fā)的移動(dòng)教學(xué)輔助平臺(tái)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(diǎn)播學(xué)習(xí)系統(tǒng)。高校教學(xué)除了課程內(nèi)容的教授外，還應(yīng)該引導(dǎo)大學(xué)生合理安排豐富的業(yè)余時(shí)間，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生在課下可以查看或下載當(dāng)天課程的教學(xué)視頻，完成課程作業(yè)，然后在論壇針對(duì)自己不理解的地方提出問(wèn)題，最后在考試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，鞏固知識(shí)。

1 平臺(tái)搭建環(huán)境

本平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如下：系統(tǒng)服務(wù)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(wù)器，采用開(kāi)源的Discuz作為論壇服務(wù)；客戶端基于Android 4.4實(shí)現(xiàn)；服務(wù)端數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL，客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLite［7］。

2 平臺(tái)主要功能及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

移動(dòng)教學(xué)客戶端采用Fragment的多視圖切換作為系統(tǒng)框架，通過(guò)不同的選項(xiàng)卡分別展現(xiàn)4個(gè)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(diǎn)播。只有在用戶登錄系統(tǒng)成功后，才能進(jìn)入子系統(tǒng)，否則提示錯(cuò)誤，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)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(jìn)入論壇系統(tǒng)后，首先會(huì)得到論壇各版塊列表，進(jìn)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(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 論壇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of BBS system

在登錄模塊LoginActivity中通過(guò)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(yǔ)句判斷UCenter表中是否包含該用戶名和密碼字段，進(jìn)而驗(yàn)證是否登錄成功，并給定一個(gè)Session值存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為登錄其他子系統(tǒng)的標(biāo)記。

登錄成功后，通過(guò)異步發(fā)送request，獲取Discuz論壇的版塊和帖子內(nèi)容，通過(guò)ListView進(jìn)行顯示。發(fā)帖和回帖時(shí)，分為有圖和無(wú)圖的判斷，通過(guò)數(shù)據(jù)表中的字段image加以區(qū)分；圖片可以從圖庫(kù)中選取，也可以從攝像設(shè)備獲取，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼后和帖子內(nèi)容的其他信息異步發(fā)送到Discuz的PHP服務(wù)端。論壇帖子列表和論壇發(fā)帖界面見(jiàn)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(xué)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(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

圖5 作業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Structure of task system

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

2.2.2 教師布置作業(yè) 通過(guò)AsynHttpClient，異步獲取當(dāng)前的學(xué)期和課程，填充到Spinner中；獲取教師布置的作業(yè)標(biāo)題、作業(yè)內(nèi)容和作業(yè)素材，異步提交到Web服務(wù)器，其界面見(jiàn)圖7。

2.2.3 教師批閱作業(yè) 通過(guò)AsynHttpClient，異步獲取當(dāng)前教師所授課程的學(xué)生作業(yè)列表，通過(guò)ListView進(jìn)行展示；通過(guò)AsynHttpClient，下載學(xué)生作業(yè)并給出評(píng)價(jià)，其界面見(jiàn)圖8。

2.2.4 學(xué)生查看、提交作業(yè) 通過(guò)AsynClientHttp，獲取當(dāng)前學(xué)期、教師和課程，通過(guò)ListView展示教師在當(dāng)前課程下布置的作業(yè)列表，進(jìn)入詳細(xì)界面，下載素材，上傳作業(yè)或刪除作業(yè)，其界面見(jiàn)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(xué)生查看作業(yè)詳細(xì)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(xué)生用戶，教師用戶可以添加題庫(kù)；學(xué)生用戶可以進(jìn)行測(cè)試，并將錯(cuò)題記錄到錯(cuò)題本。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖10。

圖10 考試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.10 Structure of test system

2.3.1 教師設(shè)置題庫(kù)、添加試題 通過(guò)AsynHttpClient獲取服務(wù)端的題庫(kù)信息，進(jìn)行修改、添加題庫(kù)，并添加相應(yīng)的試題，其界面見(jiàn)圖11。

2.3.2 學(xué)生考試 通過(guò)AsynHttpClient，獲取相應(yīng)的課程和章節(jié)信息，填充到Spinner中；根據(jù)選中的信息，異步獲取相應(yīng)的試題并進(jìn)行作答，其界面見(jiàn)圖12。

2.3.3 查看錯(cuò)題 在學(xué)生測(cè)試界面，通過(guò)添加“加入錯(cuò)題庫(kù)”按鈕，將錯(cuò)題的題目、選項(xiàng)和答案等內(nèi)容存入SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中；在我的錯(cuò)題本界面中，通過(guò)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)獲取相應(yīng)的錯(cuò)題信息，填充到ListView中進(jìn)行展示，其界面見(jiàn)圖13。

圖11 教師新建題庫(kù)界面Fig.11 Examination paper creation

圖12 學(xué)生考試界面Fig.12 Examination for students

圖13 學(xué)生錯(cuò)題本界面Fig.13 Wrong problems collected from examination

2.4 視頻點(diǎn)播系統(tǒng)

2.4.1 視頻點(diǎn)播部分 采用的框架是現(xiàn)在比較流行的Vitamio［8］，通過(guò)對(duì)開(kāi)源流媒體項(xiàng)目Vitamio進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播。選擇該框架主要是因?yàn)椋篤itamio是一款A(yù)ndroid與iOS平臺(tái)上的全能多媒體開(kāi)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(jiàn)格式的視頻，還可以在Android與iOS上跨平臺(tái)支持MMS、RTSP［9］、RTMP、HLS（m3u8）等常見(jiàn)的多種視頻流媒體協(xié)議，視頻點(diǎn)播的主要形式就是流媒體。

2.4.2 視頻下載部分 主要通過(guò)開(kāi)源框架xUtils實(shí)現(xiàn)。xUtils最初源于Afinal框架，進(jìn)行了大量重構(gòu)，使得xUtils支持大文件上傳，更全面地支持HTTP請(qǐng)求協(xié)議。視頻下載模塊主要使用了HttpUtils模塊，通過(guò)POST方式將視頻傳送到服務(wù)端并得到返回值。

2.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

本平臺(tái)的數(shù)據(jù)主要分為論壇數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)、考試數(shù)據(jù)和點(diǎn)播數(shù)據(jù)，其中論壇、作業(yè)和視頻點(diǎn)播數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器上的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，考試數(shù)據(jù)存放在移動(dòng)終端的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中。之所以這樣分開(kāi)存放，是因?yàn)橐苿?dòng)終端的存儲(chǔ)空間有限，不可能存放大量的論壇等數(shù)據(jù)信息。單獨(dú)將考試信息存放在移動(dòng)端，是因?yàn)榭荚囅到y(tǒng)中有一個(gè)錯(cuò)題記錄功能，此數(shù)據(jù)不需要和其他終端分享，且放置在服務(wù)器，會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)同質(zhì)化存放信息過(guò)多，進(jìn)而增加數(shù)據(jù)冗余。

3 系統(tǒng)測(cè)試和開(kāi)發(fā)中遇到的問(wèn)題

3.1 關(guān)于測(cè)試

本系統(tǒng)采用Android Junit［10］對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行測(cè)試，各項(xiàng)功能都符合預(yù)期的要求；通過(guò)Eclipse自帶的adb工具集對(duì)Android移動(dòng)應(yīng)用軟件進(jìn)行性能測(cè)試，CPU和內(nèi)存占用率都比較低，達(dá)到較理想的效果。后續(xù)將在課堂上進(jìn)行規(guī)模在300人左右的網(wǎng)絡(luò)擁塞測(cè)試，以提升移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)的性能。

3.2 關(guān)于開(kāi)發(fā)中遇到的問(wèn)題

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

2）在視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中，由于視頻文件相對(duì)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(jìn)行文件的下載。

4 結(jié)語(yǔ)

本移動(dòng)教學(xué)輔助軟件實(shí)現(xiàn)了日常教學(xué)所需的基本功能，為了進(jìn)一步提升教學(xué)研究服務(wù)的質(zhì)量，系統(tǒng)擬在后續(xù)研究中改進(jìn)并擴(kuò)充以下功能：

1）在考試系統(tǒng)中設(shè)置考試?yán)夼_(tái)，同樣的題目列出答對(duì)者的姓名，以激勵(lì)答錯(cuò)者努力學(xué)習(xí)。

2）統(tǒng)計(jì)匯總各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，獲取學(xué)生對(duì)各章作業(yè)和測(cè)試題的完成度，從而得知學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3）開(kāi)發(fā)適用于所有主流手機(jī)平臺(tái)的移動(dòng)教學(xué)輔助軟件。

（References）

［1］汪瓊，張桐.2014年美國(guó)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(dòng)學(xué)習(xí)在高校的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展策略研究［J］.中國(guó)電力教育：中，2013（3）：118-120.

［3］蔣玲玲，趙國(guó)安.基于內(nèi)容自適應(yīng)技術(shù)的“移動(dòng)學(xué)習(xí)”的研究［J］.中國(guó)教育信息化：高教職教，2008，12（23）：77-79.

［4］張靜.移動(dòng)學(xué)習(xí)在路上［J］.互聯(lián)網(wǎng)周刊，2009（18）：42-43.

［5］王忠生，盛楠.基于智能手機(jī)的精品資源共享課移動(dòng)教學(xué)資源創(chuàng)建與實(shí)施［J］.赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013（22）：202-203.

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

［7］唐敏，宋杰.嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite的原理與應(yīng)用［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2008（2）：600-603.

［8］陸曉尉.基于Android終端的實(shí)時(shí)視頻傳輸技術(shù)研究［D］.北京：北京郵電大學(xué)，2013.

［9］李羅濤.基于RTSP的H.264實(shí)時(shí)流媒體傳輸方案的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2014.

［10］李蕙君.Android應(yīng)用程式自動(dòng)化測(cè)試研究［D］.臺(tái)北：國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)，2012：1-51.

（責(zé)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(diǎn)教學(xué)研究項(xiàng)目（2014015）

吳開(kāi)誠(chéng)（1981—），男，講師，工程師，博士生，研究方向：隱寫(xiě)與隱寫(xiě)分析、數(shù)據(jù)安全、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。