吳向禹等

摘 要： 執(zhí)行功能是兒童發(fā)展的重要指標(biāo)之一。為實(shí)現(xiàn)大樣本量執(zhí)行功能評(píng)測，方便執(zhí)行功能評(píng)測數(shù)據(jù)采集，采用Java以及Java Web技術(shù)設(shè)計(jì)了基于Android平臺(tái)的便攜式測評(píng)系統(tǒng)，并且將客戶端評(píng)測所得的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器進(jìn)行管理。系統(tǒng)使用電子問卷代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙質(zhì)問卷，不僅節(jié)約紙張，而且在數(shù)據(jù)回收和處理上更加智能化。通過測試和運(yùn)行系統(tǒng)，并對(duì)沈陽某小學(xué)280名學(xué)生進(jìn)行評(píng)測，結(jié)果顯示系統(tǒng)具有可行性和實(shí)用性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明該系統(tǒng)可以用于兒童執(zhí)行功能的研究，為更廣泛地采集執(zhí)行功能數(shù)據(jù)提供了有力的支持。

關(guān)鍵詞： 執(zhí)行功能； 兒童發(fā)展； Android； Java Web

中圖分類號(hào)： TN919?34； TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）08?0089?04

Design of executive function evaluation system based on Android platform

WU Xiang?yu1， 2， YU Dong?chuan1， 2

（1. Research Center for Learning Science， Southeast University， Nanjing 210096， China；

2. DOE Key Laboratory of Child Development and Learning Science， Southeast University， Nanjing 210096， China）

Abstract： Executive function is one of the important indexes of children development. In order to achieve the executive function evaluation of large sample size， and make data acquisition for executive function assessment convenient， the Java and Java Web technologies are used to design a portable assessment system based on Android platform， which can upload the assessment data acquired by Android clients to the server in real time through wireless network. This system adopts electronic questionnaires instead of paper questionnaires， which not only can save paper， but also gather and process data more intelligently. After testing and running the system， 280 children from a primary school in Shenyang were evaluated. The results indicate that the system possesses feasibility and validity. The analysis result of the experimental data shows that the system， which provides a strong support for wide data collection of executive function， can be used to study the executive function of children.

Keywords： executive function； children development； Android； Java Web

0 引 言

執(zhí)行功能（Executive Function，EF）是指個(gè)體對(duì)思想和行為進(jìn)行有意識(shí)控制的心理過程[1]。執(zhí)行功能是兒童發(fā)展的重要指標(biāo)[2]，因此對(duì)兒童的執(zhí)行功能進(jìn)行評(píng)測具有重要意義[3?4]。目前執(zhí)行功能評(píng)測主要是紙筆評(píng)測（量表形式）、輔助工具評(píng)測（玩具、卡片等）、計(jì)算機(jī)評(píng)測等，這些都需要大量工作人員輔助和占用大量工作場地。由于Android系統(tǒng)的開源、低費(fèi)用等標(biāo)準(zhǔn)，目前大量移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都傾向于在Android平臺(tái)上做開發(fā)。本文選取國際上知名的BRIEF（Behavior Rating Inventory of Executive Function，BRIEF）量表[5]作為執(zhí)行功能評(píng)測工具，開發(fā)了基于Android平臺(tái)的執(zhí)行功能評(píng)測軟件，并選擇沈陽某小學(xué)進(jìn)行評(píng)測應(yīng)用，證明了本系統(tǒng)可用于兒童發(fā)展研究。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。C/S模式[6]主要優(yōu)勢是交互性強(qiáng)、存取安全、響應(yīng)速度快、數(shù)據(jù)處理迅速，因此BRIEF量表使用C/S模式來設(shè)計(jì)。硬件主要包括三星Android系統(tǒng)手機(jī)和惠普服務(wù)器。系統(tǒng)可劃分為客戶端和服務(wù)器2部分，并且通過Internet進(jìn)行相互通信和數(shù)據(jù)交換?？蛻舳酥饕δ苡校河脩粜畔⒉杉?、執(zhí)行功能評(píng)測、數(shù)據(jù)上傳、評(píng)測結(jié)果查詢等。服務(wù)器的功能有：登入系統(tǒng)、用戶驗(yàn)證、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、重置數(shù)據(jù)等。用戶通過Android客戶端進(jìn)行基本數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行功能評(píng)測，并且可以在客戶端上查詢自己的評(píng)測結(jié)果和歷史信息。

本系統(tǒng)主要特點(diǎn)：

（1） 對(duì)于用戶錄入的資料，不僅包括基本的姓名、性別和出生日期，還包括其父母的文化水平，是否隔代撫養(yǎng)等信息，這樣后期可以從更多維度來全面分析數(shù)據(jù)；

（2） 答題期間根據(jù)個(gè)體差異進(jìn)行不同程度提醒，保持在合理時(shí)間內(nèi)完成評(píng)測；

（3） 量表中添加測謊項(xiàng)來判斷用戶是否認(rèn)真評(píng)測；

（4） 通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來匯總客戶端評(píng)測數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)回收和后續(xù)分析。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 客戶端實(shí)現(xiàn)

Android客戶端在此系統(tǒng)中主要用于采集交互產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)訪問進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和數(shù)據(jù)查詢?？蛻舳说牟僮魅鐖D2所示。

主要包括信息的采集、傳輸和查詢功能。

（1） 信息采集。每次登陸系統(tǒng)之前，要獲取被試基本信息，包括年齡、性別、生日等。然后選擇相應(yīng)的項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)測。在評(píng)測中，一方面要記錄交互時(shí)的數(shù)據(jù)；另一方面，在后臺(tái)要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性處理，不合格的需要提示重新評(píng)測。

（2） 信息傳輸。評(píng)測結(jié)束以后，通過先前采集的個(gè)人信息以及評(píng)測的數(shù)據(jù)，整合成JSON[7]格式數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器中進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析做準(zhǔn)備。JSON（JavaScript Object Notation）是基于JavaScript實(shí)現(xiàn)的一種輕量級(jí)別的數(shù)據(jù)交換格式，類型完全獨(dú)立，是一種理想的數(shù)據(jù)交換語言。而且Android平臺(tái)包含處理和解析JSON格式數(shù)據(jù)的API，方便開發(fā)使用。

（3） 信息查詢。登陸的用戶，可以在客戶端查詢歷史評(píng)測數(shù)據(jù)。通過對(duì)用戶信息的確認(rèn)并提交數(shù)據(jù)請(qǐng)求，把服務(wù)器響應(yīng)返回的查詢結(jié)果在客戶端顯示和排版。主要用到TableLayout[8]表格布局作為頁面布局文件，使數(shù)據(jù)以表格形式顯示。

BRIEF量表評(píng)測主要對(duì)問題的描述給出不同的選項(xiàng)，要求用戶選擇最符合實(shí)際選項(xiàng)，答題結(jié)束后會(huì)對(duì)全部題目進(jìn)行賦分和計(jì)算，最后算出評(píng)測成績。圖3為實(shí)現(xiàn)的主要界面。

在界面實(shí)現(xiàn)上，主要用LinearLayout布局。標(biāo)題使用自定義標(biāo)題欄，通過在Activity的onCreat方法和AndroidMainfest.xml[9]布局文件中設(shè)置實(shí)現(xiàn)，這里添加了文本控件顯示量表名稱；時(shí)間進(jìn)度控制主要包括時(shí)間Chronometer和進(jìn)度條ProgressBar控件，用來提示評(píng)測中已經(jīng)花費(fèi)的時(shí)間和總體答題進(jìn)度，有利于用戶控制好答題速度，并在答題時(shí)間上對(duì)速度較慢者進(jìn)行定時(shí)提醒，要求在合理的時(shí)間內(nèi)結(jié)束答題；題目和選項(xiàng)由TextView和RadioGroup組成，統(tǒng)一添加到ScrollLayout多界面控件上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滑動(dòng)切換題目，點(diǎn)擊選項(xiàng)后出現(xiàn)下一個(gè)問題，方便用戶操作，而且不會(huì)遺漏問題。

在量表處理上，為了保證評(píng)測的有效性，在BRIEF量表的86個(gè)條目中，設(shè)置了19個(gè)測謊項(xiàng)，只有在相同率達(dá)到80%以上，該評(píng)測才是合格的，不合格的則直接提示重新評(píng)測。這樣可以讓用戶真正投入的去評(píng)測，確保提交的數(shù)據(jù)都是真實(shí)有效的。

由于BRIEF量表包括兒童和成人，并且對(duì)不同年齡段有不同的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，所以在這里設(shè)計(jì)量表Scale類的時(shí)候，考慮了后續(xù)功能擴(kuò)展性，運(yùn)用到了策略設(shè)計(jì)模式，并將每一個(gè)計(jì)算分?jǐn)?shù)的算法進(jìn)行封裝，而且使它們相互獨(dú)立，可以動(dòng)態(tài)替換。由于BRIEF量表賦分標(biāo)準(zhǔn)和錢英的文章中一致[5]，這里未給出具體算法實(shí)現(xiàn)過程。Scale類如下：

}

}

2.2 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)

服務(wù)器基于Java Web實(shí)現(xiàn)，用Tomcat作為服務(wù)器容器以及MySQL作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫[10]。為了增強(qiáng)擴(kuò)展性，采用MVC的開發(fā)模式來實(shí)現(xiàn)，主要分為控制層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層三部分。控制層用Servlet充當(dāng)控制器角色，不同的用戶請(qǐng)求調(diào)用對(duì)應(yīng)的模型，從而調(diào)用對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯。業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，采用接口編程的方式，可以提高代碼復(fù)用度。數(shù)據(jù)持久層用自定義Java操作類，封裝對(duì)數(shù)據(jù)庫的各種操作，如增加、刪除、修改、查詢、更新等，實(shí)現(xiàn)Java對(duì)象與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫之間的轉(zhuǎn)換，這里采用JDBC[11]實(shí)現(xiàn)。服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。

當(dāng)Android客戶端向服務(wù)器發(fā)起HTTP請(qǐng)求的時(shí)候，會(huì)從web.xml[12]文件中查找映射對(duì)應(yīng)的Servlet類，并觸發(fā)該類的Service方法。通過不同的請(qǐng)求方式（通常為post或get），Service方法會(huì)自動(dòng)調(diào)用doPost或者doGet方法，把用戶請(qǐng)求包裝成HttpServletRequest對(duì)象，處理結(jié)束后把響應(yīng)包裝成HttpServletResponse反饋給用戶，實(shí)現(xiàn)一次響應(yīng)和請(qǐng)求。服務(wù)器業(yè)務(wù)邏輯主要在doPost和doGet中實(shí)現(xiàn)，這里統(tǒng)一跳轉(zhuǎn)到doPost方法中實(shí)現(xiàn)，可以處理不同請(qǐng)求和減少代碼量。

服務(wù)器主要功能：

（1） 用戶驗(yàn)證：已注冊(cè)并且有權(quán)限的評(píng)測用戶才能上傳數(shù)據(jù)和查看個(gè)人評(píng)測結(jié)果報(bào)告。Servlet類通過實(shí)現(xiàn)Filter接口，在doFilter方法中直接驗(yàn)證用戶是否有效。如果用戶有效則繼續(xù)原來的請(qǐng)求和響應(yīng)操作；用戶無效則直接反饋用戶無權(quán)限操作，請(qǐng)求終止，從而可以直接過濾掉無效用戶?？紤]到系統(tǒng)的安全性，過濾器可以直接排除無效的用戶訪問，避免收集的數(shù)據(jù)被污染。

（2） 集中數(shù)據(jù)：對(duì)有效用戶上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，通過JDBC把數(shù)據(jù)對(duì)象插入到MySQL對(duì)應(yīng)的信息表中保存，可以統(tǒng)一集中不同客戶端中的評(píng)測數(shù)據(jù)。

（3） 結(jié)果反饋：根據(jù)用戶的請(qǐng)求，獲取數(shù)據(jù)庫中用戶的個(gè)人評(píng)測信息，并且封裝數(shù)據(jù)返回給客戶端，方便用戶在客戶端操作反饋信息。

（4） 管理員模塊：在每次評(píng)測前，系統(tǒng)管理員只給指定用戶開啟評(píng)測權(quán)限，從而收集特定的樣本數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)全部上傳后，通過導(dǎo)出功能，把收集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel表格中。這個(gè)模塊只有管理員能看到。

3 應(yīng) 用

對(duì)系統(tǒng)的主要模塊進(jìn)行了相應(yīng)的功能測試，首先對(duì)于屏幕點(diǎn)擊事件，要做到能排除連續(xù)點(diǎn)擊和錯(cuò)誤點(diǎn)擊。其次對(duì)顯示界面，要求顯示友好并且符合設(shè)計(jì)要求，方便交互。最后對(duì)數(shù)據(jù)處理過程，要求保證數(shù)據(jù)處理和實(shí)際情況相符。為驗(yàn)證本系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性，以及了解兒童執(zhí)行功能發(fā)展情況，本文以沈陽某小學(xué)一、二年級(jí)學(xué)生共280名進(jìn)行執(zhí)行功能評(píng)測。通過測試，現(xiàn)場數(shù)據(jù)上傳成功率100%，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和可行性。

用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)280個(gè)樣本所獲得的評(píng)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得如下結(jié)果：

（1） 在抑制因子上，男生分?jǐn)?shù)顯著高于女生，二年級(jí)學(xué)生的分?jǐn)?shù)顯著高于一年級(jí)學(xué)生；

（2） 在工作記憶上，男生和女生差異不顯著，二年級(jí)學(xué)生的分?jǐn)?shù)顯著高于一年級(jí)。這些研究結(jié)果對(duì)兒童教育具有一定的參考價(jià)值，表明本系統(tǒng)可以用于兒童發(fā)展的研究。

4 結(jié) 語

執(zhí)行功能是兒童發(fā)展和學(xué)生教育的重要指標(biāo)之一，對(duì)它進(jìn)行評(píng)測有重要意義。本文研制了面向兒童的執(zhí)行功能評(píng)測系統(tǒng)，并將其運(yùn)用到沈陽某小學(xué)獲得了兒童執(zhí)行功能評(píng)測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)兒童發(fā)展研究具有一定參考價(jià)值。后續(xù)可以把評(píng)測系統(tǒng)推廣到對(duì)不同年齡大樣本人群進(jìn)行執(zhí)行功能評(píng)測和分析。

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