北京工業(yè)大學(xué)信息化建設(shè)與管理中心 北京 100124

近年來，移動(dòng)計(jì)算技術(shù)得到迅猛發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備更是運(yùn)用廣泛，滿足學(xué)習(xí)者可以、隨時(shí)、隨地隨心地獲取自己想要知識(shí)的移動(dòng)學(xué)習(xí)被廣泛應(yīng)用。移動(dòng)學(xué)習(xí)是一種新型學(xué)習(xí)方式[1]，學(xué)習(xí)者能夠充分利用碎片時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。美國(guó)新媒體聯(lián)盟和高校教育信息化協(xié)會(huì)地平線報(bào)告高教版自2011～2017年每年均將移動(dòng)學(xué)習(xí)作為影響高等教育發(fā)展的6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。移動(dòng)學(xué)習(xí)的研究絕大部分以綜述、理論、設(shè)計(jì)、支持環(huán)境等研究為主，視聽課堂App設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是結(jié)合我校的實(shí)際需求進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)踐的重要嘗試和探索，具有一定的示范意義。

我校的“視聽課堂”視頻直播點(diǎn)播平臺(tái)充分體現(xiàn)現(xiàn)代信息技術(shù)與視頻資源技術(shù)的結(jié)合，是我校重要的教學(xué)資源平臺(tái)之一，適于學(xué)生基于資源課外自主學(xué)習(xí)。視頻類型包括精品課程全程錄像、教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、活動(dòng)、報(bào)告、講座等多種，另外也包括直播模塊，便于學(xué)生觀看學(xué)術(shù)報(bào)告、學(xué)生活動(dòng)等直播。視聽課堂深受廣大師生歡迎，每天點(diǎn)播近千人次，但目前只有通過PC端才能正常觀看，且需要安裝特定版本的Adobe Media Player，所以手機(jī)端瀏覽器觀看時(shí)，大部分瀏覽器不支持播放，如UC瀏覽器、QQ瀏覽器；部分瀏覽器支持播放，但頁(yè)面體驗(yàn)效果較差。

目前移動(dòng)終端操作系統(tǒng)主要有Android，IOS，Windows Phone等，根據(jù)ASO100大數(shù)據(jù)研究中心發(fā)布的《2016移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展白皮書》(《2016移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展白皮書》可通過ASO100官網(wǎng)：www.aso100.com的專欄欄目檢索查閱)，安卓系統(tǒng)占有率進(jìn)一步擴(kuò)大，2016年第三季度已達(dá)到87.5%，因此基于Android的視聽課堂具有廣泛的應(yīng)用性，同時(shí)該實(shí)現(xiàn)架構(gòu)可適用于其他系統(tǒng)，如我校的教育在線平臺(tái)等，不失一般性。

設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于Android的視聽課堂App，發(fā)揮移動(dòng)技術(shù)“便攜、廉價(jià)、通信、交互”的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)知識(shí)傳遞，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端實(shí)時(shí)異時(shí)異地學(xué)習(xí)，營(yíng)造學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)、社會(huì)交流和互動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)習(xí)者為中心的知識(shí)建構(gòu)。

1 Android系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，由Google公司和開放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開發(fā)。開發(fā)Android移動(dòng)應(yīng)用的核心是組件，利用組件可以像搭建積木一樣快速構(gòu)建移動(dòng)應(yīng)用[3]。Android應(yīng)用通常由一個(gè)或多個(gè)基本組件組成，Android的基本組件總共包括五大類[4]。

(1)Activity組件：應(yīng)用表示層，一個(gè)Activity就是一個(gè)單獨(dú)的屏幕。

(2)Service組件：沒有可視界面，運(yùn)行與應(yīng)用程序進(jìn)程的主線程中，可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行于后臺(tái)。一般用戶不可見，不需要與用戶交互，因此可以把Servic組件視為沒有圖形的用戶界面。

(3)Broadcast Receiver組件：用于接收廣播通知的組件，應(yīng)用程序可注冊(cè)不同Broadcast Receiver來響應(yīng)不同的事件通知。

(4)Content Provider組件：解決應(yīng)用程序之間數(shù)據(jù)共享與通信問題。

(5)Intent組件：Intent組件用來實(shí)現(xiàn)不同組件之間消息的傳遞，將一個(gè)組件的請(qǐng)求意圖傳遞給另一個(gè)組件，實(shí)現(xiàn)Activity與Activity之間的切換。

Android提供了5種方式讓用戶保存持久化應(yīng)用程序數(shù)據(jù)：共享首選項(xiàng)、內(nèi)部存儲(chǔ)、外部存儲(chǔ)、SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)連接，各存儲(chǔ)方式的適用情況及使用說明如表1所示。用戶可根據(jù)自己的需求選擇哪種方式，如數(shù)據(jù)是否是應(yīng)用程序私有的，是否能被其他程序訪問，需要多少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間等。該APP需要訪問數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，采用網(wǎng)絡(luò)連接方式實(shí)現(xiàn)。

表1 Android數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式[5]

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 框架設(shè)計(jì)

視聽課堂平臺(tái)將用戶分為管理員和一般用戶兩類角色，具有不同的功能權(quán)限。平臺(tái)總體功能分為音視頻資源管理、音視頻信息、評(píng)論、標(biāo)簽與評(píng)分、用戶空間5個(gè)模塊[6]。管理員主要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行基本設(shè)置，發(fā)布直播、點(diǎn)播資源。一般用戶主要是對(duì)視頻進(jìn)行檢索、觀看、評(píng)論等。平臺(tái)自2003年至今已運(yùn)行多年，較好滿足學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)需求，該APP將在視聽課堂平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。

視聽課堂平臺(tái)采用EJB3+Struts1.3技術(shù)方案，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle10g，沒有提供開放的訪問數(shù)據(jù)庫(kù)接口，因此，我們需要通過基于SOAP(Simple Object Access Protocol，簡(jiǎn)單對(duì)象存取協(xié)議)協(xié)議的方法獲取數(shù)據(jù)[7]。該方法通過調(diào)用WebService獲取服務(wù)器數(shù)據(jù)，需要服務(wù)端首先發(fā)布WebService，Android客戶端調(diào)用WebService，獲取到數(shù)據(jù)并解析。WebService是一種跨編程語(yǔ)言和跨操作系統(tǒng)平臺(tái)的遠(yuǎn)程調(diào)用技術(shù)，是通過SOAP協(xié)議在Web上提供的軟件服務(wù)，使用WSDL(Web Services Description Language，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述語(yǔ)言)文件進(jìn)行說明，并通過UDDI(Universal Description, Discovery and Integration，通用描述、發(fā)現(xiàn)與集成服務(wù))進(jìn)行注冊(cè)。Web服務(wù)有兩層含義，一是指封裝成單個(gè)實(shí)體并發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上的功能集合體；二是指功能集合體被調(diào)用后所提供的服務(wù)。簡(jiǎn)單地講，Web服務(wù)是一個(gè)URL資源，客戶端可以通過編程方式請(qǐng)求得到它的服務(wù)，不需要知道所請(qǐng)求的服務(wù)是怎樣實(shí)現(xiàn)的。

所以，基于Android的視聽課堂需要進(jìn)行客戶端App和服務(wù)端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，總體架構(gòu)如圖1所示。服務(wù)端使用Ibatis框架、Spring框架、Apache CXF開源項(xiàng)目完成Web Services的發(fā)布和實(shí)現(xiàn)。視頻服務(wù)器存放我校視頻教學(xué)資源，目前視頻均已轉(zhuǎn)碼為H.264編碼的MP4封裝格式，Android客戶端不需要轉(zhuǎn)碼可直接訪問視頻資源?？蛻舳私柚贙soap2開源項(xiàng)目調(diào)用服務(wù)端提供的WebService服務(wù)。請(qǐng)求響應(yīng)的過程為：客戶端調(diào)用WebService服務(wù)提交請(qǐng)求；服務(wù)端對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行處理獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回給客戶端；客戶端根據(jù)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并展示到相應(yīng)的用戶界面上。

圖1 基于Android的視聽課堂總體架構(gòu)

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

基于Android的視聽課堂客戶端不區(qū)分用戶角色，在一般用戶功能權(quán)限的基礎(chǔ)上，增加分享、緩存等功能，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)異時(shí)異地學(xué)習(xí)，營(yíng)造學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)體驗(yàn)、社會(huì)交流和互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境和活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者為中心的知識(shí)建構(gòu)，功能模塊如圖2所示。該APP包括視頻檢索、用戶空間、視頻評(píng)論、視頻分享與評(píng)分功能。

圖2 視聽課堂客戶端功能模塊圖

用戶未登錄時(shí)只允許對(duì)視頻資源進(jìn)行檢索、觀看以及緩存，檢索時(shí)可使用關(guān)鍵詞檢索，也可按學(xué)院檢索和學(xué)科分類檢索。

用戶登錄時(shí)，可對(duì)視頻進(jìn)行評(píng)論、分享、收藏和評(píng)分。評(píng)論即對(duì)視頻進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，回復(fù)和支持其他用戶發(fā)表的評(píng)論以及刪除自己已發(fā)表評(píng)論；分享即可將視頻分享到社會(huì)化軟件QQ、微信等；收藏視頻時(shí)，可根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行分類收藏；評(píng)分即為視頻進(jìn)行打分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用百分制。用戶進(jìn)入用戶空間，可對(duì)個(gè)人信息進(jìn)行修改，如密碼、郵箱信息；可添加、刪除、修改和查詢自己的標(biāo)簽；可查看、檢索當(dāng)前收藏的視頻和對(duì)視頻取消收藏。

3 核心實(shí)現(xiàn)過程

基于Android的視聽課堂需要對(duì)客戶端App和服務(wù)端進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)。本文以視頻播放界面的功能為例，詳細(xì)介紹實(shí)現(xiàn)方式。視頻播放界面如圖3所示。用戶登錄成功，點(diǎn)擊某一視頻標(biāo)題進(jìn)入視頻播放界面，該界面中給用戶提供了評(píng)論、分享、緩存、評(píng)分、收藏功能。

圖3 視頻播放界面

3.1 服務(wù)端實(shí)現(xiàn)

服務(wù)端需要?jiǎng)?chuàng)建并發(fā)布Web Service服務(wù)，視頻播放界面的Web Service服務(wù)需提供即將觀看的視頻的詳細(xì)信息，以及與該視頻相關(guān)的其他視頻資源信息。相關(guān)推薦中的視頻根據(jù)當(dāng)前要觀看視頻的關(guān)鍵詞信息檢索視頻資源庫(kù)，將關(guān)鍵詞相近、相同的數(shù)據(jù)讀取出來，作為相關(guān)推薦。同時(shí)，也需要提供該視頻的評(píng)論信息。

首先，創(chuàng)建Web Service項(xiàng)目Vod Web Service，實(shí)現(xiàn)過程中選用MyEclipse 8.5作為開發(fā)環(huán)境創(chuàng)建WebService項(xiàng)目。

其次，導(dǎo)入相關(guān)jar包，創(chuàng)建訪問數(shù)據(jù)庫(kù)接口。由于視聽課堂平臺(tái)選用的是Oracle10g數(shù)據(jù)庫(kù)，故需要導(dǎo)入oracle數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)包。程序開發(fā)過程中使用了ibatis持久層框架，也需要導(dǎo)入相應(yīng)jar包。Web Services的發(fā)布和實(shí)現(xiàn)使用的是CXF，故需提供cxf相關(guān)jar包。

再次，創(chuàng)建Web Service接口并發(fā)布。發(fā)布Web Service之后，運(yùn)行wsdl文件，視頻播放界面的wsdl文件的URL為：http://172.25.25.69:8088/vodService/ webservice/audioVideoResource?wsdl，該文件給客戶端提供了namespace，methodName，serviceURL和soapAction參數(shù)。

服務(wù)端其他WebService服務(wù)，只需在該項(xiàng)目下用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)并發(fā)布即可。

3.2 客戶端實(shí)現(xiàn)

Android客戶端使用Android Studio作為開發(fā)環(huán)境，調(diào)用WebService服務(wù)時(shí)需要借助于第三方類庫(kù)Ksoap2-android。

第一，在Android Studio中創(chuàng)建Vod項(xiàng)目，將Ksoap2-android依賴包手動(dòng)添加到App下的libs目錄中。

第二，設(shè)計(jì)客戶端的視頻播放界面，采用線性布局，第一行放置視頻播放窗口，使用VideoView控件。第二行放置對(duì)該視頻的相應(yīng)操作，包括評(píng)論、分享、緩存和評(píng)分。用戶未登錄的情況下，僅顯示緩存操作。第三行放置推薦視頻列表，使用ListView組件，以實(shí)現(xiàn)上下滑動(dòng)屏幕查看相關(guān)視頻的目的。最后一行放置評(píng)論列表，同樣使用ListView組件。

第三，創(chuàng)建工具類，用來調(diào)用服務(wù)端提供的Web Service服務(wù)，并對(duì)返回的XML數(shù)據(jù)進(jìn)行解析顯示到用戶界面上。XML數(shù)據(jù)格式需要客戶端提供工具類進(jìn)行解析[8]。相關(guān)推薦視頻列表根據(jù)當(dāng)前播放視頻的關(guān)鍵詞檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)鍵詞相近、相同的視頻資源，根據(jù)評(píng)分結(jié)果值的降序方式顯示。視頻播放頁(yè)面的評(píng)論列表數(shù)據(jù)是根據(jù)當(dāng)前視頻的ID進(jìn)行查詢，然后以發(fā)表時(shí)間倒序的方式進(jìn)行顯示。當(dāng)點(diǎn)擊視頻播放窗口下的評(píng)論時(shí)，就會(huì)跳到評(píng)論列表部分，該視頻播放界面截圖中未體現(xiàn)。評(píng)論、分享、緩存和評(píng)分均已添加事件監(jiān)聽，點(diǎn)擊時(shí)觸發(fā)相應(yīng)的處理。調(diào)用Web Service的具體過程如下。

(1)指定Web Service服務(wù)的命名空間、調(diào)用方法、服務(wù)URL，并設(shè)置調(diào)用方法的參數(shù)。視頻播放界面服務(wù)端提供的服務(wù)的參數(shù)為Map類型，需要將視頻的ID信息封裝到map中。

(2)生成調(diào)用Web Service方法的SOAP請(qǐng)求信息。

創(chuàng)建SoapSerilizationEnvelope對(duì)象，并聲明使用的soap協(xié)議版本

SoapSerializationEnvelope envelope=new SoapSeria lizationEnvelope(SoapEnvelope.VER11);

envelope.bodyOut=request;

envelope.dotNet=false;

envelope.setOutputSoapObject(request);// 設(shè)置請(qǐng)求參數(shù)

(3)創(chuàng)建HttpTransportSE對(duì)象，調(diào)用Web Service方法。

HttpTransportSE ht=new HttpTransportSE(serviceURl);

ht.call(null,envelope);

(4)在返回結(jié)果不為空的情況進(jìn)行解析，并顯示到用戶界面。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)的研究和我校視聽課堂現(xiàn)狀的分析，結(jié)合Android手機(jī)客戶端開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于Android的視聽課堂，方便了師生手機(jī)移動(dòng)端的訪問。同時(shí)，對(duì)我校學(xué)生課外基于資源的移動(dòng)學(xué)習(xí)、碎片化學(xué)習(xí)起到有效幫助，對(duì)課內(nèi)、課外教與學(xué)的融合起到積極作用。該App作為移動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)踐的嘗試，在資源學(xué)科融合方面有所欠缺，下一步將資源固有學(xué)科界限打破，以學(xué)習(xí)主題為中心構(gòu)建資源，使資源內(nèi)容在學(xué)科之間相互滲透和交叉?；贏ndroid的視聽課堂服務(wù)端返回客戶端的數(shù)據(jù)方式為XML字符串形式，該形式需要在客戶端創(chuàng)建額外的類型解析，會(huì)影響App的使用性能。為提高性能，下一步將其修改為JSON格式，同時(shí)收集和整理用戶反饋，對(duì)App進(jìn)行修改，以完善用戶體驗(yàn)和功能。

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