韓蘭靈，劉玉琴，高 朋

（大連理工大學(xué) 國家示范性軟件學(xué)院，遼寧 大連116024）

引言

2012年北大的賈積有教授就提出了便攜式電子學(xué)伴[1]的概念，時(shí)至今日，移動(dòng)平臺已經(jīng)非常成熟，出現(xiàn)了很多應(yīng)用于教學(xué)的移動(dòng)應(yīng)用，例如輔助日語發(fā)音學(xué)習(xí)軟件[2]以及安卓平臺英語學(xué)習(xí)資源[3]的制作。與電腦相比，智能手機(jī)成為學(xué)生幾乎人人必備的便攜式工具，移動(dòng)端的聽力練習(xí)系統(tǒng)可以輔助完成如上課題。結(jié)合軟件學(xué)院的特色，有必要開發(fā)一個(gè)基于安卓的日語聽力作業(yè)系統(tǒng)。學(xué)習(xí)者通過觸手可及的移動(dòng)設(shè)備輔助學(xué)習(xí)，加強(qiáng)日常訓(xùn)練，同時(shí)采集到的數(shù)據(jù)也能夠在教師一方反饋，幫助教師獲取學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，對傳統(tǒng)的教學(xué)方式形成有益的補(bǔ)充，可以提高教學(xué)效率與效果。

一、可行性分析

為了給日語學(xué)習(xí)者提供更加方便的日語聽力訓(xùn)練的平臺，手機(jī)APP是選擇之一。作為一個(gè)搭建在智能平臺上的應(yīng)用，可為教師和學(xué)習(xí)者節(jié)省很多時(shí)間，比如拷貝音頻、布置作業(yè)、批改作業(yè)等，這些都可以在云端完成；日語學(xué)習(xí)者只需要按照服務(wù)器分發(fā)的作業(yè)完成對應(yīng)的訓(xùn)練；服務(wù)器能夠自動(dòng)批改，統(tǒng)計(jì)對錯(cuò)，產(chǎn)生各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，讓教師將更多的關(guān)注放在如何為學(xué)生提供更有針對性的指導(dǎo)上，而不必花費(fèi)大量的時(shí)間人工批改作業(yè)，對于師生來說是雙贏的工具。這款應(yīng)用首先在Android系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，待功能成熟以后可以開始兼容IOS和Windows Phone。從技術(shù)可行性上來說，軟件學(xué)院擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，日語學(xué)習(xí)者均擁有編程背景，通過一定程度學(xué)習(xí)，可以掌握并勝任下文提到的三個(gè)方向中的任意一個(gè)，并且從親歷學(xué)習(xí)的角度提出設(shè)計(jì)需求。整個(gè)項(xiàng)目需要一個(gè)服務(wù)器和相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境，可以得到學(xué)校的保障，并且有大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的支持。雖然整個(gè)項(xiàng)目的工程量較大，但不斷打磨可以完成。

二、需求分析

對于該項(xiàng)目的需求，總體分為三大部分——針對教師、日語學(xué)習(xí)者、服務(wù)端。教師主要包括閱卷、審查等功能；日語學(xué)習(xí)者包含了聽寫、上傳作業(yè)等功能；服務(wù)端需要對這些應(yīng)用的功能提供對應(yīng)的支持。

教師方面的功能在Web端實(shí)現(xiàn)，包括修改題庫、添加題目、設(shè)置考試模式、查看日語學(xué)習(xí)者成績、分?jǐn)?shù)變化趨勢等等，在Web上實(shí)現(xiàn)一個(gè)類似于后臺管理的頁面。

日語學(xué)習(xí)者方面的功能在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)，可以拉取最新的作業(yè)，進(jìn)行聽力訓(xùn)練并提交答案，保留答題的歷史。

服務(wù)端作為整個(gè)應(yīng)用的支撐需要完成對日語學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)的采集、日語學(xué)習(xí)者和教師資源的管理，還有對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)信息的功能，方便教師查閱。整體功能概括如表1所示。

表1 整體功能概括

三、概要設(shè)計(jì)

1.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

后端服務(wù)運(yùn)行在一臺服務(wù)器上作為整個(gè)系統(tǒng)的支撐，需要管理整個(gè)系統(tǒng)的用戶、學(xué)校、教師信息以及對應(yīng)的作業(yè)管理的信息和成績，這些數(shù)據(jù)以典型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL來存儲(chǔ)，圖1展示了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系設(shè)計(jì)圖。

圖1 數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖

題庫和每個(gè)日語學(xué)習(xí)者的作業(yè)都是一一映射的，添加和修改題庫通過一個(gè)全局對象來存儲(chǔ)，每個(gè)日語學(xué)習(xí)者有自己單獨(dú)的作業(yè)副本，這些副本的屬性相對于全局的作業(yè)來說，多了日語學(xué)習(xí)者對作業(yè)的完成情況和對應(yīng)作業(yè)的成績。作業(yè)可以重復(fù)發(fā)布，有利于教師重復(fù)利用題庫，所以將作業(yè)分為兩類——存儲(chǔ)在題庫中的題目和布置給日語學(xué)習(xí)者的每日作業(yè)，統(tǒng)計(jì)成績時(shí)依據(jù)該日語學(xué)習(xí)者的每日作業(yè)來計(jì)算對應(yīng)的數(shù)據(jù)。如果要達(dá)到更強(qiáng)的針對性可以添加班級、學(xué)校對象來進(jìn)行更加細(xì)致的作業(yè)劃分，這樣作業(yè)可以按照班級和日期來投放，有利于分類和管理。

2.交互設(shè)計(jì)

除此之外，整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序交互重點(diǎn)在日語學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)交互、教師的管理和統(tǒng)計(jì)事件上，圖2展示不同業(yè)務(wù)對應(yīng)事件的時(shí)序關(guān)系。

圖2 不同業(yè)務(wù)對應(yīng)事件的時(shí)序關(guān)系

日語學(xué)習(xí)者交互主要是更新手機(jī)端布置的聽力材料并及時(shí)完成對應(yīng)的訓(xùn)練，把答案提交以后，遠(yuǎn)程服務(wù)器會(huì)同步更新內(nèi)容并統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而教師則可以管理對應(yīng)的題庫，查看學(xué)生成績和分發(fā)每日作業(yè)，主要的流程按照這樣的時(shí)序進(jìn)行。

3.技術(shù)架構(gòu)

（1）Web端

后端采取ThinkPHP這款PHPWeb框架，該框架是中國技術(shù)人員開發(fā)的，有豐富的文檔和案例，便于新手上手，其次該款框架設(shè)計(jì)優(yōu)良，適合本應(yīng)用，該框架整體遵循MVC（見圖3）原則即模型（Model）、視圖（View）、控制器（Controller），模型這一層主要和上面提到的數(shù)據(jù)庫打交道，負(fù)責(zé)對原始的數(shù)據(jù)庫操作進(jìn)行封裝，利用ORM（Object Relational Mapping，面向?qū)ο笥成浼夹g(shù)），將這些純粹的SQL數(shù)據(jù)庫查詢語句封裝成相應(yīng)數(shù)據(jù)對象的方法，比如日語學(xué)習(xí)者的添加，可以作為日語學(xué)習(xí)者類的一個(gè)方法，這樣就能在數(shù)據(jù)操作上和其他的部分相互解耦，提高程序的可擴(kuò)展性。視圖部分采取ThinkPHP自帶的模板引擎，能夠提高網(wǎng)頁內(nèi)容的重用率，同時(shí)可以節(jié)省重復(fù)開發(fā)的時(shí)間，另外能夠做到動(dòng)態(tài)顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)，模板引擎依賴于數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)，通過邏輯操作以顯示相應(yīng)的界面內(nèi)容。

這是從Web的角度出發(fā)，因?yàn)檎麄€(gè)管理系統(tǒng)搭建在Web上。但是整個(gè)服務(wù)的主體還是手機(jī)應(yīng)用，所以作為服務(wù)端，必要的應(yīng)用層的接口是要存在的，而框架也有對應(yīng)的數(shù)據(jù)封裝，能夠很好地承載數(shù)據(jù)的請求，控制承擔(dān)Web界面和手機(jī)應(yīng)用后臺請求的路由以及相應(yīng)請求處理的主體，通過程序的主要流程都在控制器內(nèi)完成，包括作業(yè)文件存儲(chǔ)、成績統(tǒng)計(jì)等類似的輸入輸出操作和CPU計(jì)算操作。

（2）移動(dòng)端

手機(jī)應(yīng)用使用傳統(tǒng)原生的Android開發(fā)工具鏈，使用Java語言進(jìn)行開發(fā)，當(dāng)中也采取了一定的開源UI框架，涉及ListView、Button控件和網(wǎng)絡(luò)傳輸庫等。使用優(yōu)秀的開源框架大大縮短開發(fā)時(shí)間，可以將精力集中在業(yè)務(wù)邏輯主體上，而不用過多擔(dān)心細(xì)枝末節(jié)，但是相應(yīng)的代價(jià)是要熟悉一套新的API，這個(gè)學(xué)習(xí)曲線相對于不用庫的曲線會(huì)更大，而且產(chǎn)生的問題在自己不熟悉的領(lǐng)域很難第一時(shí)間捕捉并解決掉。進(jìn)行一定的權(quán)衡，使用開源框架優(yōu)于重復(fù)純手工完成所有工作。

圖3 MVC結(jié)構(gòu)圖

一些優(yōu)秀的開源Android庫可以參考Github上面的一個(gè)索引，里面包括了大量的UI庫和網(wǎng)絡(luò)工具庫以及圖形庫，可以挑選適合自己的庫來進(jìn)行開發(fā)。[4]本應(yīng)用主要采用的是里面的ListView類庫和http工具庫。ListView類庫主要為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)應(yīng)用的主要界面的列表內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)庫則是用于與服務(wù)器溝通。與服務(wù)器的通信方式采用HTTP，并且數(shù)據(jù)格式按照J(rèn)SON的格式傳輸，前后端統(tǒng)一格式和方法以后，就可以采取統(tǒng)一的約定進(jìn)行開發(fā)。

要注意的是，該應(yīng)用的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)技術(shù)或者邏輯有音頻的播放以及相應(yīng)的作業(yè)數(shù)據(jù)同步。音頻播放需要考慮具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，比如連接的是內(nèi)網(wǎng)的話，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)比較好可以采取在線播放，這樣可以節(jié)省APP的存儲(chǔ)代價(jià)，但是又要提供下載的接口方便本地重復(fù)播放，這樣設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口的時(shí)候就要提供兩種模式，這在手機(jī)端需要資源播放設(shè)置不同模式，音頻的在線播放在服務(wù)端是基于HTTP協(xié)議的Range頭信息，只要服務(wù)器能夠支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，那么手機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)在線播放。

四、集成測試

早期所有的代碼需要經(jīng)過單元測試，也就是寫相應(yīng)的測試用例來保證一個(gè)函數(shù)或者一個(gè)模塊的可用性，集成測試則是將所有模塊組合在一起進(jìn)行測試，這個(gè)過程是交付驗(yàn)收之前必須經(jīng)歷的過程。在校園環(huán)境下，很大程度依賴于實(shí)際試用期反應(yīng)的問題，同時(shí)結(jié)合一些自動(dòng)化測試的方法來進(jìn)行一些主要功能可用性的測試，經(jīng)過一段時(shí)間的試用期和自動(dòng)化測試后，該產(chǎn)品相對來說可以得到很大保障，能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行。

在集成測試之前，在代碼上加入了單元測試，保證每個(gè)模塊在解耦的同時(shí)能夠保持可用性，為下個(gè)階段的集成測試做準(zhǔn)備。單元測試主要集中測試了，Web網(wǎng)頁的網(wǎng)絡(luò)請求是否可達(dá)、管理平臺上對于作業(yè)的增刪改查是否有效、郵件注冊是否成功、聽力文件是否能夠和數(shù)據(jù)庫同步而不產(chǎn)生錯(cuò)誤等一系列功能，具體體現(xiàn)在必要的自動(dòng)化測試的代碼上，用測試代碼測試實(shí)現(xiàn)代碼。

在初步完成項(xiàng)目的代碼實(shí)現(xiàn)之后，需要進(jìn)行集成測試。集成測試首先一部分是在項(xiàng)目上線的工程中，人工模擬各個(gè)流程，不僅僅是成功的流程，應(yīng)該嘗試可能發(fā)生的不同情況，包括極限測試、壓力測試等等，例如上傳的文件是否進(jìn)行了格式檢查、是否禁止了非選項(xiàng)內(nèi)答案的上傳、是否限制了文件的大小、是否在斷網(wǎng)的情況下產(chǎn)生提示、使用流量的時(shí)候是否可行等等，這些都是生產(chǎn)條件下可能沒有考慮的問題，都要在實(shí)際的測試當(dāng)中發(fā)現(xiàn)。在完成了集成測試以后，需要對代碼進(jìn)行必要的修改，以防止錯(cuò)誤的情況在真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境中使用。

五、結(jié)語

該應(yīng)用的開發(fā)能夠輔助傳統(tǒng)的課堂聽力教學(xué)，為學(xué)生高效利用零散的時(shí)間進(jìn)行聽力練習(xí)提供便捷的平臺，有效促進(jìn)日語學(xué)習(xí)。但是整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程做了一些嘗試，也走了很多彎路，比如Android原生應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)在于使用原生接口，運(yùn)行效果可以得到保障，但是跨平臺卻難以實(shí)現(xiàn)，最初設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合考慮應(yīng)用的移植，例如將該應(yīng)用遷移到微信平臺[6]上，或者使用跨平臺的技術(shù)[7]，例如PhoneGap（現(xiàn)Cordova），或者讓W(xué)eb應(yīng)用依賴內(nèi)嵌瀏覽器的方法來達(dá)到兼容IOS和WP的目的，最初的原型設(shè)計(jì)就應(yīng)該綜合考慮這些因素。在時(shí)間和人力有限的條件下，很難像互聯(lián)網(wǎng)公司一樣針對多個(gè)平臺均開發(fā)原生的應(yīng)用，如果較早采取有效的跨平臺方法，可以免去很多后顧之憂。

[1]賈積有.高性價(jià)比的便攜式智能電子學(xué)伴及其在傳統(tǒng)教室的應(yīng)用探討[J].中國電化教育,2012(3):120-126.

[2]劉玉琴,江波,姜國海.移動(dòng)終端輔助日語發(fā)音學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中小學(xué)電教,2014(10):68-70.

[3]張寶,陳穎.利用App Inventor制作中小學(xué)安卓平臺學(xué)習(xí)資源實(shí)例分析[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育,2014(6).

[4]優(yōu)秀Android開源項(xiàng)目集合[DB/OL].https://github.com/Trinea/android-open-project.

[5]百度百科[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/106652.htm.

[6]張志禎.移動(dòng)學(xué)習(xí)的跨平臺開發(fā)技術(shù)[J].中國教育網(wǎng)絡(luò),2013(6):29-32.

[7]姚壵.基于微信平臺的任務(wù)型對外漢語聽說課教學(xué)初探[R].數(shù)字化漢語教學(xué)（第九屆中文教學(xué)現(xiàn)代化國際研討會(huì)）,2014.7:313-318.