王 震，李曉東，張文靜，劉成濤

（西安工程大學電子信息學院，西安710048）

基于微信公眾平臺的課堂互動系統(tǒng)

王 震，李曉東，張文靜，劉成濤

（西安工程大學電子信息學院，西安710048）

針對當今大學課堂教學中的互動式教學模式存在簡單化、形式化、教條化等不足，設計出一種全新的師生互動教學平臺。系統(tǒng)利用服務器、數(shù)據(jù)庫、微信公眾平臺、網(wǎng)站、上位機等模塊將教師計算機和學生智能手機連接在一起，可實現(xiàn)課前簽到、課堂答題，布置作業(yè)，答疑，資源共享等六大功能。平臺改進了傳統(tǒng)課堂教學過程中存在的多種缺點，在減輕教師工作壓力、提高大學教學質量與教學效率、激發(fā)大學生課堂興趣等方面都具有重大的應用意義。

互動教學；服務器；微信公眾平臺；課堂答題

1 引 言

隨著大學擴招在校人數(shù)增加，老師與學生比例存在著不協(xié)調的問題，老師很難在保證教學的進度與質量下，能夠照顧到每一個學生。同時學生逃課現(xiàn)象很普遍，教學與管理中不斷出現(xiàn)“力不從心”的情況，這使老師面臨很大的教學壓力與負擔[1]。且目前教學仍采用比較傳統(tǒng)的教師在講臺上講，學生在下面聽的這種“填塞”式的教學方法，使大學課堂效率難以提高[2]。

針對教學過程中教師一對多效率低、不全面的問題，本系統(tǒng)利用局域網(wǎng)網(wǎng)站技術，將教室電腦與學生的智能手機連在一起，構成一個實現(xiàn)課堂互動的平臺，包括教師端，通訊中樞端，學生端部分，能夠實現(xiàn)快速簽到、答題測驗、課堂反饋等功能。對于學生端的硬件要求較低，只需一臺支持802.11協(xié)議的智能設備即可，對于教師端利用高校教室已有的多媒體電腦能在很大程度上降低成本。可以幫助教師輕松地的當堂了解學生的知識吸收情況，及時的調整教學進度與重點，有效的減輕教師教學負擔，提高學生吸收知識的效率。

2 系統(tǒng)方案設計

本系統(tǒng)主要由五部分構成：數(shù)據(jù)庫、服務器、微信公眾平臺、網(wǎng)站、上位機。數(shù)據(jù)庫采用MYSQL數(shù)據(jù)庫，主要用于保存一些用戶信息，提供增、刪、查、改的功能[3]。服務器端采用的是Windows server操作系統(tǒng)，具有可靠性、可用性、可伸縮性和安全性等特點，是高度可靠的操作平臺，功能是為網(wǎng)站、微信公眾平臺、上位機提供后臺管理[4]。網(wǎng)站采用PHP作為開發(fā)語言，主要為教師提供服務，實現(xiàn)編輯隨堂測驗、查看考勤、上傳課堂資料等功能。微信公眾平臺主要面向學生，為學生提供掃碼簽到、課堂答題、參考資料保存、以及課堂答疑等服務。上位機采用C#作為開發(fā)語言，主要面向學生，學生上課前通過手機掃碼，在所坐的座位上簽到后，上位機界面相應的座次會有已簽到的提示；同時教師通過上位機可在上課中展示所講內(nèi)容的PPT。本開發(fā)平臺的整個系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構

2.1 服務器

本開發(fā)平臺的服務器采用騰訊云服務器。該云服務器（Cloud Virtual Machine）的CPU為單核、內(nèi)存為1G、帶寬為1M，是一種高性能、高穩(wěn)定、彈性伸縮的計算服務系統(tǒng)。具有完善的API體系以及成熟的網(wǎng)絡虛擬化技術和網(wǎng)卡綁定技術，從而保證網(wǎng)絡性能可靠，能夠搭載穩(wěn)定的網(wǎng)絡架構，作為管理控制臺。云服務器可分為鏈接層、路由器層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)層。如圖2所示。鏈接層是表示創(chuàng)建HTTP和TCP服務器，監(jiān)聽客戶端的事件轉發(fā)到路由層來處理。業(yè)務邏輯層主要是實現(xiàn)服務器的功能邏輯運算，表示層是前端web頁面層，數(shù)據(jù)層是云服務的用戶（手機和設備）數(shù)據(jù)關系層。由于各個層次是松散地耦合，因此維護、變更較為方便[5]。

2.2 數(shù)據(jù)庫

圖2 云服務器的組成

數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)集合，也是一個計算機軟件系統(tǒng)。它使用一定的數(shù)據(jù)結構將數(shù)據(jù)存儲到計算機內(nèi)，讓這些數(shù)據(jù)變得可組織、可共享、更利于管理。本平臺采用Microsoft公司開發(fā)的MySQL數(shù)據(jù)庫，是一種開放源代碼的關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)[6]，能夠在不同操作系統(tǒng)下運行，同時擁有快速且穩(wěn)定的基于線程的內(nèi)存分配系統(tǒng)，使客戶可以搭建和管理高性能的數(shù)據(jù)應用程序，其結構體系如圖3所示。MySQL數(shù)據(jù)庫擁有強大的查詢功能，支持查詢SELECT和WHERE語句的全部運算符和函數(shù)，且可在同一查詢中混用來自不同數(shù)據(jù)庫的表，從而使得查詢變得方便和快捷。PHP擁有一整套的MySQL函數(shù)，為MySQL提供了全方位的支持。

圖3 數(shù)據(jù)庫結構體系

2.3 網(wǎng)站

本平臺采用PHP作為網(wǎng)站的開發(fā)語言，其是一種通用開源腳本語言，幾乎支持所有的操作系統(tǒng)平臺及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使用PHP可以自由地選擇操作系統(tǒng)和WEB服務器，同時在開發(fā)時選擇面向過程和面向對象，或者兩者混合的方式來開發(fā)[7]。網(wǎng)站前臺的內(nèi)容主要是從MySQL數(shù)據(jù)庫查詢出來的，優(yōu)點是好管理，管理員可以很簡單的在后臺添加內(nèi)容，前臺查詢更新。網(wǎng)站主要面向對象為教師，分為布置作業(yè)、上傳資料、設置隨堂測驗題目、查看簽到四個部分。此四部分在每個網(wǎng)頁中都有固定的模塊，點擊即可進入相應網(wǎng)頁。WEB網(wǎng)站的組成如圖4所示。

2.4 微信公眾平臺

利用當今使用率較高的微信公眾平臺作為互聯(lián)網(wǎng)的入口，一方面學生與教師不需要安裝額外的APP，另一方面其提供的二維碼掃碼功能也為課堂簽到提供了方便[8]。微信公眾平臺分為訂閱號、服務號、企業(yè)號，不同模塊功能各有差異，根據(jù)本平臺的需求，使用服務號[9]。微信公眾平臺的對話菜單結構如圖5所示。每一個選項卡的功能如下：(1)資源共享：打開鏈接后，跳轉到資源界面，學生可查看由教師上傳的參考資料，ppt等文件；(2)班級作業(yè)：查看教師布置的課后作業(yè)。(3)答疑：學生通過拍圖片或者文字的方式上傳答疑內(nèi)容，教師會收到學生提出疑問的通知，可通過語音或圖片的方式幫助學生答疑解惑；(4)答題：上課時點擊答題按鈕，則跳轉到答題問卷界面，選擇相應的選項后教師即可通過后臺查收到學生答案并附有答題情況統(tǒng)計表；(5)賬戶：學生綁定學號用于答疑、答題、簽到。

圖4 WEB網(wǎng)站的組成

圖5 微信對話菜單框結構圖

2.5 上位機

本平臺的上位機采用C#作為開發(fā)語言，其是一種由C和C++衍生出來面向對象設計方法的編程語言，與其他語言比，具有安全、穩(wěn)定、在window平臺下操作簡單等特點。在繼承C和C++強大功能的同時去除了一些復雜特性。此外，C#綜合了VB簡單的可視化操作和C++的高運行效率，以其強大的操作能力、創(chuàng)新的語言特性和便捷的面向組件編程過程，成為NET開發(fā)的首選語言[10]。

3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要功能由以下四部分構成：

（1）課堂考勤

教師課前打開上位機選擇簽到功能，系統(tǒng)后會彈出兩個窗口，簽到二維碼與實時座位表窗口，為實現(xiàn)杜絕代簽的功能，本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫中建立一張以當前時間命名的數(shù)據(jù)表用于存儲簽到信息。二維碼的網(wǎng)址鏈接中攜帶當前時間的信息，學生利用微信客戶端掃描二維碼之后，跳轉的簽到的界面。學生在實時座位表中依次填寫本人姓名、所坐位置后，再點擊簽到按鈕，系統(tǒng)會解析鏈接內(nèi)的時間信息，若簽到時間與當前時間在一定范圍之內(nèi)代表簽到成功，否則代表失敗。簽到成功，則系統(tǒng)往已建好的表中寫入簽到數(shù)據(jù)，此時實時座位窗口中對應位置將變成綠色并顯示該生姓名。

（2）隨堂測試

隨堂測試作為課堂教學反饋的重要環(huán)節(jié)，可為教師提供課堂教學效果的參考。根據(jù)測試結果，不僅可以掌握每個學生對知識的吸收情況，同時又可作為教師及時調整授課進度的依據(jù)。傳統(tǒng)隨堂測試一般采用上交紙質版的形式，浪費時間、效率低下，且效果不佳。為解決這一問題，本平臺進行了設計與開發(fā)。通過采用在線問卷調查的方式，教師無需注冊直接打開問題編輯界面，編輯完成后，即可發(fā)布；學生掃碼即可打開鏈接，提交服務器，同時系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)模塊具有可收集API接口，當堂即可完成批閱與成績統(tǒng)計，極大地發(fā)揮了隨堂測試的效果。

（3）布置作業(yè)

課后作業(yè)為教學任務的必要環(huán)節(jié)，起到鞏固知識的作用。傳統(tǒng)的布置作業(yè)形式主要有以下不足：第一，布置作業(yè)目的是增強教師與學生之間的溝通效率，教師口頭布置作業(yè)在信息傳遞的過程中會出差錯，且對于學生來講往期作業(yè)如不能及時歸納整理，在復習時不能起到良好的指導作用。第二，隨著教學改革與網(wǎng)絡技術的推進，有時需要電子版的作業(yè)，比如計算機程序、結課論文、平面設計、機械圖紙等等，傳統(tǒng)的郵箱方式在整理與評閱上效率相對較低。本平臺開發(fā)出傳輸效率高且能夠保存于后臺的在線布置作業(yè)模塊，能夠便于后期查看之前所布置的作業(yè)內(nèi)容。同時設計有電子版文件上傳接口，教師在后臺可隨時下載評閱，節(jié)省了時間，提高了效率。

（4）課后答疑

在實際教學過程中教師往往面臨課程任務重、教學時間緊等問題，對于學生提出的問題在課堂有限時間內(nèi)不能較好的完成答疑解惑，從而會嚴重影響學生對知識的吸收效果。為此，本平臺設計了答疑在線接口，學生上傳的問題會面向全班同學，教師可在非課堂時間內(nèi)利用碎片話的時間解答問題，不但對于提問同學有幫助，而且對全體同學都有參考價值。在解決了學生共性問題的同時也節(jié)省了教師一對一答疑的時間與精力，提高了師生間的溝通效率與學生吸收知識的質量。

4 系統(tǒng)測試

本平臺經(jīng)過多次的各模塊測試、聯(lián)合測試、整體測試等測試環(huán)節(jié)，結果表明系統(tǒng)總體能實現(xiàn)預定的功能，包括資源共享、課前簽到、堂課練習、答疑等，且各模塊之間也實現(xiàn)了正確的連接。同時在測試過程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如進入相關頁面等待時間過長等，經(jīng)過后期的調試這些問題得以解決。最后該平臺選用大小為30個人的班級作為使用對象，在西安工程大學課堂上進行了實際應用，各功能符合預期效果。上位機頁面各組成部分如圖6所示，其中(a)為上位機登陸系統(tǒng)頁面，(b)為功能選擇界面，(c)為簽到所生成二維碼頁面，(d)為學生座次分布頁面；微信公眾平臺頁面如圖7所示，其中(a)為課堂助手整體頁面，(b)為課堂簽到助手(c)為資源共享頁面，(d)為班級作業(yè)頁面。

圖6 上位機頁面

圖7 微信公眾平臺頁面

5 結束語

本系統(tǒng)利用當今較為盛行的微信公眾號，以改進大學課堂的互動教學為目的，搭建了基于微信公眾號的大學互動教學平臺。該系統(tǒng)的獨特優(yōu)勢顯而易見，不僅能夠實現(xiàn)課前簽到、課堂答題，資源共享等功能，而且還可進行布置課后作業(yè)、課下答疑等環(huán)節(jié)。若本平臺在教學中得到廣泛應用，將對課堂教學改革產(chǎn)生重大的影響。

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Classroom Interaction System Based on WeChat Public Platform

Wang Zhen,Li Xiaodong,Zhang Wenjing,Liu Chengtao
（College of Electronic Information,Xi'an Polytechnic University,Xi'an 710048,China）

Aiming at change the shortcomings of the interactive teaching mode in the university classroom,this paper designs a new interactive teaching platform for teachers and students.This system uses server,database,c website,PC computer modules,to make teacher's computer and student's smartphone together,which can realize the school attendance,classroom answer,arrangement work,question answering,resource sharing and so on six big function.It has improved the shortcomings of traditional classroom teaching process,which has significant application significance in alleviating the pressure of teachers'work,improving the quality of teaching and efficiency,stimulating college students'classroom interest.

Interactive teaching platform；Server；WeChat public platform；Classroom answering

10.3969/j.issn.1002-2279.2017.05.022

TP 308

A

1002-2279-（2017）05-0084-05

王震（1997—），男，山東省德州市人，本科生，主研方向：嵌入式與機器學習。