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摘 要：隨著移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展以及多樣的學(xué)習(xí)方式，為學(xué)習(xí)者提供了便利的學(xué)習(xí)環(huán)境。建立一個(gè)提供計(jì)算機(jī)問答的學(xué)習(xí)平臺，滿足用戶學(xué)習(xí)時(shí)的場景化、個(gè)性化，有針對性的學(xué)習(xí)，將用戶、教師、資源融合，實(shí)現(xiàn)“秒下單、秒匹配、秒答疑”，連接所有計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)者。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)；虛擬現(xiàn)實(shí)；秒匹配

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.118

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)4G通訊網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，教學(xué)模式也發(fā)生了變化，通過移動(dòng)手機(jī)APP、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)訪問所需要的教育、教學(xué)資源，但在及時(shí)求助及時(shí)獲得解答方面還沒有一個(gè)完善的解決方案。為了滿足人群的需要，基于移動(dòng)4G實(shí)時(shí)教學(xué)就是為解決這一問題的，建立一個(gè)平臺，可以為答疑者和學(xué)習(xí)者之間建立一個(gè)智能化的交流平臺，能夠做到“秒問秒答”，更好的為學(xué)習(xí)者服務(wù)。

針對計(jì)算機(jī)學(xué)科長期以來的教學(xué)實(shí)際問題，現(xiàn)通過移動(dòng)終端設(shè)備可以隨時(shí)訪問教育資源的學(xué)習(xí)者，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)圖像處理的飛速發(fā)展，仿真技術(shù)和多媒體技術(shù)逐漸成熟，應(yīng)用高新技術(shù)、模擬技術(shù)在電腦中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，主要用于輔助教學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以收到先進(jìn)、快速、直觀、靈活、安全、經(jīng)濟(jì)的理想效果，是輔助傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的較佳方式，為用戶搭建一個(gè)具有針對性、高效學(xué)習(xí)的教育平臺。

2 移動(dòng)4G教學(xué)平臺模型構(gòu)建

目前，隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，線下教育有時(shí)不能滿足求學(xué)者的需求，而許多互聯(lián)網(wǎng)在線教育機(jī)構(gòu)如百度知道、知乎等，在學(xué)者提出問題后，可能在幾小時(shí)幾天甚至幾周后才能得到答案，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且會影響到學(xué)者迫切想了解知識的心情。諸多在線教育機(jī)構(gòu)雖然達(dá)到了求知的目的卻不能夠做到隨問隨答，給迫切想知道問題答案的學(xué)者帶來了一定的約束。基于移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)模式下的實(shí)時(shí)匹配教學(xué)模式可以達(dá)到“秒提問秒答疑”，能夠給計(jì)算機(jī)學(xué)者做到隨時(shí)、及時(shí)得到想要的相關(guān)知識。

3 移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)策略

3.1 移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)硬件平臺搭建

4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL（4兆）快25倍，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。

（1）內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)：滿足內(nèi)部服務(wù)間交換數(shù)據(jù)，千兆或以上網(wǎng)絡(luò)連接內(nèi)部集群服務(wù)器。（2）對外服務(wù)網(wǎng)絡(luò)：滿足大數(shù)據(jù)平臺對外服務(wù)需求，100MB或以上網(wǎng)絡(luò)Internet網(wǎng)絡(luò)。（3）數(shù)據(jù)接口服務(wù)網(wǎng)絡(luò)：滿足數(shù)據(jù)接口傳輸需求，100MB或以上網(wǎng)絡(luò)Internet網(wǎng)絡(luò)。（4）爬蟲專用網(wǎng)絡(luò)：滿足爬蟲采集互聯(lián)網(wǎng)資源，100MB或以上網(wǎng)絡(luò)Internet網(wǎng)絡(luò)。

3.2 結(jié)構(gòu)層次搭建

4G是第四代移動(dòng)通信技術(shù)，該技術(shù)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，嚴(yán)格意義上來講LTE只是3.9G，整個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)從接入網(wǎng)和核心網(wǎng)方面分為E-UTRAN和EPC兩個(gè)大的部分.只有升級版的LTE Advanced才滿足國際電信聯(lián)盟對4G的要求.4G系統(tǒng)針對各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)，通過多媒體接入連接到基于IP的核心網(wǎng)中.基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實(shí)現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網(wǎng)間無縫漫游. 移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次模型如圖1所示。

4G移動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。

物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，它們由無線和核心網(wǎng)的結(jié)合格式完成。

中間環(huán)境層的功能：有QoS映射、地址變換和完全性管理等。

物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間：接口是開放的，它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更為容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶。

3.3 功能

作為全球場景化，個(gè)性化，即刻響應(yīng)的計(jì)算機(jī)科目學(xué)習(xí)服務(wù)應(yīng)用，此應(yīng)用集結(jié)了全球計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)者和專業(yè)級別計(jì)算機(jī)服務(wù)者的閑置資源和空閑的時(shí)間，為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)學(xué)科需求者提供志愿服務(wù)或有償服務(wù)。來自世界各地的需求者可以隨時(shí)隨地，按需求助，即時(shí)響應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（1）個(gè)性化。作為一款個(gè)性化的計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)應(yīng)用，需求者隨時(shí)隨地只需“一鍵下單”，呼叫全球?qū)I(yè)級別計(jì)算機(jī)服務(wù)者，在30秒內(nèi)即刻連接到一個(gè)服務(wù)者，進(jìn)行所需科目問題進(jìn)行場景化解惑。遵循“一對一 即時(shí)匹配，秒答疑”服務(wù)理念。解答結(jié)束后需求者可以評價(jià)答疑滿意度并推送至科技圈共享。（2）場景化。對于計(jì)算機(jī)軟硬件需求者采用unity3D虛擬技術(shù)，程序代碼編輯器，語音是視頻通話等場景化服務(wù)功能. unity3D虛擬儀器場景是本功能的核心部分.需求者將在3DS MAX+Unity3D中創(chuàng)建的虛擬儀器及場景進(jìn)行所需工具的選擇.之后與服務(wù)者雙方同時(shí)進(jìn)入場景鏈接討論，虛擬儀器設(shè)備列表展示期間，用戶可以通過界面功能按鈕的方式，直接進(jìn)入該設(shè)備仿真操作功能，即時(shí)進(jìn)入操作狀態(tài).同時(shí)，仿真操作狀態(tài)也可以通過界面功能按鈕切換回該設(shè)備的展示狀態(tài).需求者和服務(wù)者在儀器場景選擇與仿真操作之間的切換。

Unity3D是由丹麥Unity Technologies公司開發(fā)的游戲開發(fā)引擎，主要用于 創(chuàng)建諸如建筑可視化、三維視頻游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫等類型互動(dòng)內(nèi)容的綜合性創(chuàng)作工具與其它的虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)方式相比，Unity3D具有如下優(yōu)勢：

第一，Unity3D為可視化開發(fā)引擎，自動(dòng)化程度較高。

第二，unity3D可以直接導(dǎo)入并設(shè)置由3DS MAX、MAYA等專業(yè)三維制作軟件所建立的模型、材質(zhì)、貼圖、骨骼和動(dòng)畫等元素。

第三，Unity具有出色的跨平臺性，支持開發(fā)者跨越20余種不同平臺，包括WebGL、游戲主機(jī)、臺式機(jī)、VR設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備等。

4 建立大數(shù)據(jù)平臺

4.1 構(gòu)建用戶和課程數(shù)據(jù)表

通過對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的id（序號）、gender（性別）、name（姓名）、age（年齡）、Education（教育程度）、major（專業(yè)）等數(shù)據(jù)，針對提問不同方向的學(xué)習(xí)人員可匹配相關(guān)老師解決問題。

4.2 精確匹配課程平臺

建立計(jì)算機(jī)課程學(xué)習(xí)平臺，利用用戶個(gè)性化需求實(shí)現(xiàn)精確匹配。該出發(fā)點(diǎn)是為適應(yīng)計(jì)算機(jī)學(xué)者的特殊需求，在已經(jīng)完成了較為系統(tǒng)的教育且具備了一定專業(yè)技能或?qū)W術(shù)專長基礎(chǔ)上，根據(jù)個(gè)人學(xué)習(xí)方向進(jìn)行進(jìn)一步補(bǔ)充需要的專業(yè)知識或技能，學(xué)習(xí)專業(yè)前沿的專題課程。

利用Quick Search算法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精確匹配，Quick Search算法（亦稱Sunday算法）是Daniel M.Sunday 于1990年提出的一種快速搜索算法。該算法的核心思想是：在匹配過程中，模式串并不被要求一定要按從左向右進(jìn)行比較還是從右向左進(jìn)行比較，它在發(fā)現(xiàn)不匹配時(shí)， 算法能跳過盡可能多的字符以進(jìn)行下一步的匹配，從而提高了匹配效率。按照這種字串移動(dòng)算法，然后按照字符從右向左的的次序匹配。如果完全匹配了，則匹配成功；否則，再進(jìn)行下一輪的移動(dòng)，直到正文T的最右端結(jié)束。該算法最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為 O（N*M）。對于短模式串的匹配問題，該算法執(zhí)行速度較快。 從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)匹配，實(shí)現(xiàn)高效靈活性學(xué)習(xí)。

4.3 定向推送專業(yè)人士答疑

定向推送，就是把每一條信息推送給需要它和真正適合它的用戶，比如網(wǎng)上的定向推送廣告，就是根據(jù)用戶平時(shí)的訪問行為來判斷進(jìn)行推送的。定向推送專業(yè)人士答疑模塊也是如此，我們根據(jù)用戶行為和用戶標(biāo)簽進(jìn)行分析用戶需求，將課程資源與權(quán)威專業(yè)性知識完美結(jié)合，充分利用，在對的時(shí)間，對的地方，將資源推給適合的人。

匹配完善課程平臺之后，可以通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算分析出相關(guān)的人群，并將相關(guān)學(xué)著針對性自動(dòng)推廣發(fā)送過去。用戶可在平臺上根據(jù)自身個(gè)性化問題向該領(lǐng)域?qū)I(yè)權(quán)威性學(xué)者進(jìn)行提問，由專家在線解答并且實(shí)時(shí)匹配，充分解決了學(xué)習(xí)過程中的時(shí)延性問題，將問題進(jìn)行高效解決。所以，定向推送專業(yè)人士答疑，是至關(guān)重要的。

5 UI界面設(shè)計(jì)

一個(gè)好的UI設(shè)計(jì)不僅是為了讓軟件別具一格，還要讓軟件的操作更簡潔、舒適。界面的設(shè)計(jì)可以根據(jù)用戶自己的興趣來選擇主題。為了得到高質(zhì)量的學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)的過程中我們將會屏蔽所有的消息，制造無打擾環(huán)境。我們的主打就是讓用戶體會到最高質(zhì)和最輕松的學(xué)習(xí)。

5.1 課程選擇區(qū)

課程選擇區(qū)就是用戶所要選擇的一些課程，里面包含全國各大高校精英專業(yè)計(jì)算機(jī)老師或者教授講解的各個(gè)種類的計(jì)算機(jī)課程，課含金量很高。用戶可通過教師選擇、課程選擇、學(xué)校選擇的方式來選取自己喜歡的網(wǎng)課。

5.2 我的提問

學(xué)習(xí)期間會有疑慮，靠自己悟的話有時(shí)候就會適得其反，提問區(qū)就是要讓用戶養(yǎng)成不恥下問的好習(xí)慣。用戶提出的問題會有不同的老師給出相應(yīng)的答案，不同的答案以及想法可以令用戶的思維更加開拓。用戶提出問題之后，系統(tǒng)會推薦一些相關(guān)的其他用戶提出的問題，這些問題用戶可以收藏，而用戶自己提出的問題系統(tǒng)會自動(dòng)整理到一個(gè)文檔里，在整理之前系統(tǒng)會詢問用戶對此問題的理解程度，程度分為完全理解、稍稍理解、理解、有些不懂、完全不懂五個(gè)等級，用戶可通過題型查詢、關(guān)鍵字查詢或理解程度查詢來查找自己之前不能夠理解的地方。

5.3 科技圈

科技圈類似于微信的朋友圈，科技圈里每天會有IT大佬和高校老師分享自己的經(jīng)驗(yàn)以及生活，帶來正能量。用戶自己也可以發(fā)一些自己每天的生活、學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)筆記?？梢栽谌ψ永餅檫x擇同一個(gè)課程的用戶舉辦競賽，獲獎(jiǎng)?wù)呖梢垣@得對應(yīng)的獎(jiǎng)品。為了避免一些不法分子或者電子商務(wù)的打擾，系統(tǒng)會針對個(gè)別關(guān)鍵字進(jìn)行自動(dòng)屏蔽，給用戶營造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍。

6 結(jié)束語

移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)模式教學(xué)是當(dāng)前教學(xué)的一個(gè)重要的方向。本文主要提出了移動(dòng)4G教學(xué)平臺模型構(gòu)建是以后臺大數(shù)據(jù)平臺、移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)策略、移動(dòng)4G終端UI界面設(shè)計(jì)為依據(jù)的能夠在移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)模式下進(jìn)行實(shí)時(shí)匹配模式的教學(xué)，從而充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，更快更好地達(dá)到線上線下結(jié)合的教學(xué)目的。

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基金項(xiàng)目：2016年度吉林省教育科學(xué)規(guī)劃課題“互聯(lián)網(wǎng)+Android 嵌入式程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真平臺的建設(shè)與研究”（GH16417）；2016年度吉林工程技術(shù)師范學(xué)院課題“基于移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)C語言課程研究”；2017年度吉林省科技廳“高校馬克思主義教育云平臺的建設(shè)與研究”（20170418040FG）；2017年度吉林省教育廳“十三五”科學(xué)技術(shù)研究規(guī)劃項(xiàng)目“互聯(lián)網(wǎng)+嵌入式系統(tǒng)移動(dòng)4G教學(xué)終端研究”；2017年度吉林省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“基于嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)課程VR虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺研究”（ZD17144）。

作者簡介：宋陽（1973-），碩士，講師，從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用和嵌入式開發(fā)研究。

*為通訊作者