周琳++陳旭

摘 要： 為了利用最小代價(jià)創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，設(shè)計(jì)基于移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺，基于MVC框架，利用應(yīng)用層與信息管理層對教學(xué)信息進(jìn)行處理，將學(xué)生所需教學(xué)內(nèi)容傳遞到人機(jī)交互層進(jìn)行顯示，形成對移動終端操作指令的閉環(huán)控制。采用LPC2000微處理器控制移動網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系移動終端發(fā)出操作指令，將操作指令傳輸?shù)叫畔⒐芾韺訑?shù)據(jù)庫，通過SQL語言訪問完整的數(shù)據(jù)庫E?R圖，并以移動4G網(wǎng)絡(luò)為核心實(shí)現(xiàn)教學(xué)信息的傳輸與顯示。測試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的平臺吞吐量大、響應(yīng)效果好、數(shù)據(jù)通過率高。

關(guān)鍵詞： 移動網(wǎng)絡(luò)； 現(xiàn)代教育； 教學(xué)平臺； 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

中圖分類號： TN911?34； TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）11?0159?04

Design and implementation of modern education and teaching platform

based on mobile network

ZHOU Lin1， CHEN Xu2

（1. Innovation and Entrepreneurship Teaching and Research Section， Jilin Medical University， Jilin 132013， China；

2. Admissions and Employment Office， Jilin Medical University， Jilin 132013， China）

Abstract： In order to provide the superior teaching resource with the minimum cost， a modern education and teaching platform based on mobile network was designed. On the basis of MVC framework， the application layer and information management layer are used to process the teaching information， and the teaching content needed by students is transferred to the human?computer interaction layer for display， which can form a closed?loop control for the mobile terminal operating instructions. The LPC2000 microcomputer is used to control the mobile network to connect with mobile terminal and send the operating instruction. The operating instruction is transmitted to the database of the information management layer. The complete database E?R diagram is accessed with SQL language. The mobile 4G network is taken as the core to transmit and display the teaching information. The test results show that the platform has the advantages of high throughput， perfect response effect and high data pass rate.

Keywords： mobile network； modern education； teaching platform； database design

0 引 言

現(xiàn)代教育教學(xué)平臺以遠(yuǎn)程教育為主，在開放式的網(wǎng)絡(luò)部署下進(jìn)行教學(xué)數(shù)據(jù)管理，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和教師教學(xué)能力。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，現(xiàn)代教育教學(xué)平臺的管理能力得到提升，為教育事業(yè)做出了不少貢獻(xiàn)，平臺的完善離不開網(wǎng)絡(luò)的支持和數(shù)據(jù)庫邏輯的建設(shè)，為了積極應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)、保證師生能夠得到良好的教學(xué)體驗(yàn)，設(shè)計(jì)完整的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺是十分必要的，其通過主動整合網(wǎng)絡(luò)資源和學(xué)生需求，為遠(yuǎn)程教育提供一個良好的溝通與服務(wù)平臺。

1 移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺

移動網(wǎng)絡(luò)指的是通過手機(jī)、筆記本、平板電腦等非固定式的便攜設(shè)備連接公共網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問的方法。移動網(wǎng)絡(luò)在人們?nèi)粘Ｉ钪械氖褂妙l率很高，其便捷、廉價(jià)的特點(diǎn)受到了大眾的歡迎，設(shè)計(jì)基于移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺是與時(shí)俱進(jìn)的，具有非常明顯的發(fā)展優(yōu)勢。

1.1 移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺框架設(shè)計(jì)

基于移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺是面向我國教育信息進(jìn)行教學(xué)服務(wù)與信息操作的一體化智能信息平臺，是對傳統(tǒng)書本教育的信息集成與網(wǎng)絡(luò)表述，能夠簡短、精要地提煉學(xué)生需求，公正、透明地對教學(xué)進(jìn)行改革，從而達(dá)到提高學(xué)生對知識接受能力的最終目的。在基于移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺框架的設(shè)計(jì)上，需要將眾多跨學(xué)科的信息凝結(jié)成知識網(wǎng)，利用最小代價(jià)提供最多教學(xué)資源[1]，對此，將平臺框架分為三層：頂層與中間層的信息經(jīng)過口令轉(zhuǎn)換，將學(xué)生所需教學(xué)內(nèi)容傳遞到底層進(jìn)行顯示。最頂層是用于安置信息接口、進(jìn)行信息集成與資源整合的應(yīng)用層，負(fù)責(zé)將不同架構(gòu)、不同源頭的信息引入平臺，供學(xué)生進(jìn)行個性化選擇；中間層是信息管理層，該層對應(yīng)用層引入平臺的信息進(jìn)行統(tǒng)一訪問、管理與授權(quán)。信息管理層的主要構(gòu)件是數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)訪問、存儲信息，并為信息提供管理與授權(quán)標(biāo)準(zhǔn)；平臺底層安置的是人機(jī)交互層，負(fù)責(zé)將教學(xué)內(nèi)容展示給學(xué)生，將教師的教學(xué)資料與視頻、音頻上傳到教學(xué)頁面。學(xué)生通過人機(jī)交互層登錄到服務(wù)器查看教學(xué)頁面，此過程需要移動網(wǎng)絡(luò)的支持。

整個平臺框架是一種MVC架構(gòu)，MVC指Model View Controller，即“模型?視圖?控制器”架構(gòu)。MVC架構(gòu)兼具信息接入、處理與顯示能力，擁有獨(dú)立的視圖邏輯架構(gòu)，各層之間的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)進(jìn)行互換[2]，無需準(zhǔn)備高容量存儲設(shè)備，在信息管理過程中表現(xiàn)出色，能夠?qū)崟r(shí)編輯URL（Uniform/Universal Resource Locator，統(tǒng)一資源定位符），對學(xué)生發(fā)出的教學(xué)頁面點(diǎn)選請求進(jìn)行快速響應(yīng)?；谝苿泳W(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺的MVP架構(gòu)如圖1所示，理論上講，模型位于平臺中間層，與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存取與邏輯判斷等信息交互，控制器和視圖位于底層，將人機(jī)交互層連接到信息管理層的數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)平臺服務(wù)器與學(xué)生之間的信息交互[3]。但實(shí)際上，在平臺最頂層進(jìn)行資源整合時(shí)，MVP架構(gòu)就已經(jīng)開始進(jìn)行全員行動，幫助平臺整合到最全面、最有利的教學(xué)資源。

1.2 移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

移動網(wǎng)絡(luò)在人機(jī)交互層的作用是聯(lián)系學(xué)生移動終端發(fā)出指令，調(diào)動應(yīng)用層和信息管理層將相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容顯示在人機(jī)交互層中。移動網(wǎng)絡(luò)的硬件支持如圖2所示，主要包括電源、LPC2000微處理器、聯(lián)合測試工作組、通用異步收發(fā)傳輸器、音頻麥克風(fēng)、耳機(jī)、音頻插口和SIM卡（Subscriber Identification Module，客戶識別模塊）。LPC2000微處理器采用5 V外接電源，移動網(wǎng)絡(luò)需要24 V電源。聯(lián)合測試工作組是一種四線接口，用來進(jìn)行LPC2000微處理器內(nèi)部調(diào)試。SIM卡位于移動終端，是移動網(wǎng)絡(luò)的承載者，通用異步收發(fā)傳輸器則是人機(jī)交互層中的移動網(wǎng)絡(luò)承載者。

LPC2000微處理器是一種嵌入式的低耗ARM7處理器，可進(jìn)行零響應(yīng)高速閃存訪問，擁有片上代碼保護(hù)機(jī)制和串行通信接口，極其適合應(yīng)用其進(jìn)行通信增強(qiáng)和復(fù)雜控制[4]。如圖3所示，LPC2000微處理器控制移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通信，正向通信時(shí)向?qū)W生的移動網(wǎng)絡(luò)終端發(fā)送教學(xué)內(nèi)容，反向通信時(shí)從終端提取操作指令傳向現(xiàn)代教育教學(xué)平臺的服務(wù)器。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

基于移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺的核心是信息處理，教學(xué)資源包含的一般是應(yīng)用型信息，數(shù)據(jù)庫能夠?qū)?yīng)用型信息進(jìn)行規(guī)則處理與分類存儲。信息的輸入與輸出是數(shù)據(jù)庫基本職能，數(shù)據(jù)庫以學(xué)生需求為主導(dǎo)進(jìn)行信息處理，其中擁有的E?R圖以及表單是存儲學(xué)生所需教學(xué)信息的功能選項(xiàng)[5]，根據(jù)功能選項(xiàng)，信息管理層能夠?qū)⑿畔⒄铣梢晥D進(jìn)行展示，保證平臺有序、科學(xué)地幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)難題。數(shù)據(jù)庫使用SQL語言（Structured Query Language，結(jié)構(gòu)化查詢語言）進(jìn)行信息編譯，在信息管理層與人機(jī)交互層之間設(shè)置一個訪問接口，以便在平臺執(zhí)行學(xué)生操作指令時(shí)減少服務(wù)器出錯的幾率，優(yōu)化移動網(wǎng)絡(luò)通信速率，減少平臺的擴(kuò)展與維修難度。圖4對數(shù)據(jù)庫中的教學(xué)信息基本E?R圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過SQL語言訪問完整的數(shù)據(jù)庫E?R圖[6]，訪問方式采用開放數(shù)據(jù)庫連接方式，介紹了平臺中學(xué)生與教學(xué)課程的實(shí)體聯(lián)系，數(shù)據(jù)庫將學(xué)生的數(shù)據(jù)標(biāo)識、個人檔案、個人編號、登錄賬號與聯(lián)系方式保存起來，記錄下存儲位置，根據(jù)學(xué)生操作指令對應(yīng)到相應(yīng)的課程數(shù)據(jù)標(biāo)識，將課程檔案、相關(guān)教師以及可選的聽課方式提供給學(xué)生。如果學(xué)生選擇聽這個課程，可在平臺教學(xué)頁面點(diǎn)選“是”選項(xiàng)，選擇進(jìn)入播放頁面或者收藏待聽。如果是在線實(shí)時(shí)聽講的課程，基于移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺還提供了智能提醒功能，在課程開始之前利用手機(jī)短信、郵件等形式提醒學(xué)生前來聽講。

1.4 移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)

目前，移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展至4G網(wǎng)絡(luò)， 4G網(wǎng)絡(luò)在人們生活中被普遍使用，其技術(shù)參數(shù)如表1所示，速度快、覆蓋范圍廣、調(diào)制與編碼技術(shù)能夠惠及廣大移動終端是移動網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢。移動網(wǎng)絡(luò)的部署與管理是現(xiàn)代教育教學(xué)平臺在具體實(shí)現(xiàn)過程中的最大難點(diǎn)。

如圖5所示的平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將移動網(wǎng)絡(luò)部署在核心區(qū)域，以公共交換電話網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)為備用，讓學(xué)生可以在偏遠(yuǎn)區(qū)域、電梯、列車等移動4G網(wǎng)絡(luò)信號不好的區(qū)域登錄平臺服務(wù)器。平臺通過移動通信系統(tǒng)地面無線接入網(wǎng)保證學(xué)生在移動終端中發(fā)出的操作指令不在傳輸過程中被惡意修改，同時(shí)保證學(xué)生所需教學(xué)內(nèi)容能夠被傳輸?shù)秸_位置，實(shí)現(xiàn)教學(xué)信息的傳輸與顯示。

2 仿真測試

2.1 測試環(huán)境

針對本文基于移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺性能進(jìn)行測試的環(huán)境如表2所示，采用最新、功能最全的Windows 8操作系統(tǒng)，平臺中使用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器帶寬為100M，測試人員使用的移動網(wǎng)絡(luò)終端帶寬為20M，處理器均選用因特爾奔騰品牌。測試人員在移動網(wǎng)絡(luò)終端點(diǎn)選基于移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺中的感興趣內(nèi)容，要求在單人點(diǎn)選過程中，本文系統(tǒng)需要保證頁面響應(yīng)時(shí)間低于5 s，100人以上點(diǎn)選過程中，保證頁面響應(yīng)時(shí)間[7]低于10 s。點(diǎn)選內(nèi)容后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過率應(yīng)高于60%，響應(yīng)出錯率低于5%。

2.2 結(jié)果與分析

根據(jù)上述測試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)測試內(nèi)容，構(gòu)建出318個虛擬用戶，點(diǎn)選次數(shù)為41 238次，本文平臺總吞吐量為138.175 kMB。每2 s向本文系統(tǒng)中加入1個虛擬用戶，到達(dá)用戶上限后持續(xù)進(jìn)行3 min滿載測試，此后每2 s移除1個虛擬用戶。實(shí)驗(yàn)測試內(nèi)容包括本文系統(tǒng)的吞吐量、響應(yīng)情況以及數(shù)據(jù)通過率，測試結(jié)果如圖6～圖8所示。

從圖6～圖8中能夠看出移動網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代教育教學(xué)平臺中的應(yīng)用優(yōu)勢，其在處理用戶點(diǎn)選內(nèi)容的過程中，服務(wù)器吞吐量與服務(wù)器正確響應(yīng)數(shù)量的發(fā)展趨勢具有一致性，很少存在服務(wù)器響應(yīng)出錯的情況。隨著虛擬用戶的不斷加入，平臺的響應(yīng)情況能夠在波動過程中逐漸變得穩(wěn)定，響應(yīng)出錯情況很少，數(shù)據(jù)通過率也呈穩(wěn)步上升趨勢，服務(wù)器錯誤通過率低于9%。

表3對3個圖中的測試結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均能通過測試，測試誤差在測試標(biāo)準(zhǔn)的容忍范圍內(nèi)，表明本文平臺能夠發(fā)揮不錯的吞吐與響應(yīng)效果，數(shù)據(jù)通過率高。

3 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了基于移動網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教育教學(xué)平臺，研究了MVC架構(gòu)在平臺上的應(yīng)用，對移動網(wǎng)絡(luò)硬件支持情況與實(shí)現(xiàn)架構(gòu)進(jìn)行介紹，探討了數(shù)據(jù)庫工作模式，并在實(shí)驗(yàn)中采用Windows 8操作系統(tǒng)對本文系統(tǒng)進(jìn)行性能測試，結(jié)果表明，本文系統(tǒng)的吞吐、響應(yīng)效果好，數(shù)據(jù)通過率高，測試誤差在測試標(biāo)準(zhǔn)的容忍范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王玲.移動網(wǎng)絡(luò)用戶行為挖掘模型及在E?Learning系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2016，39（24）：83?87.

[2] 孫恒.基于跨平臺技術(shù)的流媒體點(diǎn)播系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2015，25（4）：121?126.

[3] 錢真坤.基于移動終端的高校多媒體教室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù)，2016，12（18）：83?85.

[4] 黃鶴，徐起.基于移動互聯(lián)網(wǎng)模式下的混合式教學(xué)研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2015，36（9）：149?150.

[5] 楊潔，朱繼民，鹿煜煒，等.基于移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的預(yù)防醫(yī)學(xué)教學(xué)模式研究[J].阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，27（4）：19?22.

[6] 劉葉紅.基于移動網(wǎng)絡(luò)的大學(xué)英語微課自主學(xué)習(xí)引導(dǎo)研究[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2016，8（7）：120?122.

[7] 曾鳴，何均健.高校移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].軟件導(dǎo)刊，2015，14（9）：87?89.

[8] 吳軍其，王勛倩.基于微信公眾平臺的移動微學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016，26（1）：53?59.

[9] 譚鋒，董燦，傅強(qiáng).物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課的微課程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，5（4）：106.

[10] 劉蕙.基于微信公眾平臺移動混合學(xué)習(xí)SECOND模型研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2017，40（3）：34?37.