朱佳雯

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西西安710089）

計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的誕生和發(fā)展，改變了人類的生產(chǎn)、生活方式[1-3]。其中，由計(jì)算機(jī)技術(shù)孵化而來的移動(dòng)終端設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)，為傳統(tǒng)的教育與教學(xué)活動(dòng)帶來了新的活力。其能夠有效改善傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時(shí)間死板等問題，促進(jìn)學(xué)生自主和個(gè)性化學(xué)習(xí)[4-6]。近年來，針對(duì)主流學(xué)科（英語、語文等）的移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)已層出不窮，其內(nèi)容和形式已能夠基本滿足學(xué)生對(duì)個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求[7-8]。然而，針對(duì)輔助學(xué)科，諸如思政、體育等學(xué)科的移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)仍極為匱乏，不利于學(xué)生的全面發(fā)展[9-10]。

針對(duì)上述問題，文中基于開源且成熟的Android技術(shù)，采用C/S架構(gòu)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套移動(dòng)（思政）教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)專用于思政課程的教學(xué)，具有注冊(cè)登錄、通知公告、課程信息發(fā)布、提問和解答、教學(xué)資源展示以及放映等功能。經(jīng)過測(cè)試，系統(tǒng)運(yùn)行良好，能夠滿足學(xué)生對(duì)思政學(xué)習(xí)個(gè)性化與零散化的需求，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

1 相關(guān)技術(shù)和理論分析

1.1 Android平臺(tái)架構(gòu)

Android操作系統(tǒng)的一般架構(gòu)（四層），如圖1所示[11-12]?？梢钥吹剑瑥淖畹讓拥阶铐攲?，該操作系統(tǒng)包含了Linux核心層（提供進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全等服務(wù)）、運(yùn)行環(huán)境層（提供Dalvik虛擬機(jī)與各種C、C++編寫的庫文件）、應(yīng)用程序框架層（為應(yīng)用程序運(yùn)行提供服務(wù)、功能接口和API框架）以及程序?qū)樱ㄌ峁└鞣N基于Java開發(fā)的應(yīng)用程序），各層均為其上一層提供相應(yīng)的服務(wù)。

1.2 Android平臺(tái)開發(fā)技術(shù)

圖1 Android平臺(tái)架構(gòu)示意圖

文中教學(xué)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)為基于Android平臺(tái)設(shè)計(jì)并開發(fā)的一款應(yīng)用程序，離不開Android平臺(tái)開發(fā)技術(shù)的支持。一般而言，Android平臺(tái)開發(fā)技術(shù)囊括了Service（由Context實(shí)例進(jìn)行喚醒并啟動(dòng)，提供后臺(tái)服務(wù)支持，如背景音樂播放和文件后臺(tái)下載）、Activity（提供可視化界面供用戶查看并操作，由Activity基類集成而來）、Content Provider（由Content Resolver調(diào)用，提供標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)程序間的數(shù)據(jù)通信及共享）、Broadcast Receiver（提供廣播服務(wù)，發(fā)送設(shè)置完成、電池已充滿等廣播信息供應(yīng)用程序監(jiān)聽）及Intent（連接了上述各組件，實(shí)現(xiàn)各組件的聯(lián)合調(diào)用和信息傳遞）共5大組件[13]。

1.3 Java EE技術(shù)

本系統(tǒng)主要用到的Java技術(shù)包括Struts2技術(shù)、Spring技術(shù)和 Hibernate技術(shù)[14-15]。其中，Struts2技術(shù)架構(gòu)囊括了攔截器、用戶實(shí)現(xiàn)、核心控制器以及業(yè)務(wù)控制器等組件，滿足J2EE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；Spring技術(shù)用于管理業(yè)務(wù)邏輯代碼（服務(wù)器端），主要包括了Bean工廠、會(huì)話管理、資源管理、綜合事務(wù)管理、AOP攔截器等內(nèi)容，具有測(cè)試方便、接口少、數(shù)據(jù)訪問一致等特點(diǎn)；Hibernate技術(shù)實(shí)質(zhì)為開源關(guān)系映射框架（面向?qū)ο螅?，用于連接數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序，提供數(shù)據(jù)庫配置、SQL查詢、Java類及數(shù)據(jù)表映射等功能。

1.4 C/S架構(gòu)

C/S架構(gòu)指的是，軟件體系的客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。具體而言，將部分任務(wù)轉(zhuǎn)移到客戶端進(jìn)行處理，從而減小服務(wù)器的負(fù)荷，平衡資源并保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，如圖2所示[16]。從圖中易知，C/S架構(gòu)分為客戶端（用戶使用）、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)器端（后臺(tái)），具有服務(wù)器端壓力小、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及管理過程透明等優(yōu)點(diǎn)。

圖2 C/S架構(gòu)簡(jiǎn)單示意圖

2 系統(tǒng)需求分析

文中移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是為學(xué)生提供一個(gè)自主個(gè)性化學(xué)習(xí)和利用零散時(shí)間學(xué)習(xí)的平臺(tái)，該平臺(tái)同時(shí)能夠加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的交流與互動(dòng)，并能輔助教師教學(xué)與管理。因此，該系統(tǒng)必須滿足如下需求：

1）教學(xué)理論的準(zhǔn)確性和完整性。該思政教學(xué)系統(tǒng)的核心為思政課程的教學(xué)，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)把握思政課程的理論完整性與準(zhǔn)確性。并提供教師與學(xué)生的交流互動(dòng)平臺(tái)，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供方向，及時(shí)解答學(xué)生學(xué)習(xí)中所遇到的問題。

2）教學(xué)功能的完整性。該系統(tǒng)應(yīng)包含傳統(tǒng)教學(xué)完整的過程和邏輯，需要具備選課、課程信息查看、提問、答疑等功能。

3）教學(xué)資源的整合性。該思政系統(tǒng)需要將各種教學(xué)資源（視頻、音頻、習(xí)題等）進(jìn)行有機(jī)整合，使學(xué)生能自主選擇需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，滿足不同學(xué)生對(duì)思政學(xué)習(xí)的差異化需求。

4）交互功能的易用性。由于該移動(dòng)思政系統(tǒng)是基于移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行開發(fā)的，屏幕尺寸有限。因此，需要特別注重交互功能的簡(jiǎn)潔易用，方便學(xué)生“隨時(shí)隨地”進(jìn)行學(xué)習(xí)。

5）非功能性需求，包括安全性、可靠性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、健壯性等需求。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

文中基于Android技術(shù)進(jìn)行開發(fā)的教學(xué)系統(tǒng)采用的是C/S架構(gòu)，包含客戶端軟件（基于Java語言在Eclipse平臺(tái)設(shè)計(jì)并開發(fā)）和服務(wù)器端（包含了基于SQlite語言的數(shù)據(jù)庫），分別實(shí)現(xiàn)用戶在客戶端的操作及服務(wù)器對(duì)用戶操作的處理（管理、更新并修改用戶信息、學(xué)習(xí)資源等系統(tǒng)內(nèi)容）。

3.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)，可見圖3所示。易知，該系統(tǒng)包含了注冊(cè)登錄（注冊(cè)和登錄）、通知公告（選課和查看通知信息）、課程信息、Q&A（添加問題與回答）、教學(xué)資源、作業(yè)（查看和提交作業(yè)）以及考試（考試預(yù)約與監(jiān)管）共7大模塊。

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

各模塊所含有的具體功能可描述為：

注冊(cè)登錄模塊，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)學(xué)生新用戶的注冊(cè)（包括用戶名、郵箱、密碼等個(gè)人信息的輸入）和已注冊(cè)用戶的登錄功能。新用戶經(jīng)審核通過后即可進(jìn)行登錄操作，驗(yàn)證成功即可進(jìn)入Android教學(xué)系統(tǒng)。

通知公告模塊，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)教學(xué)動(dòng)態(tài)的發(fā)布和學(xué)生按需選課的功能。值得注意的是，該模塊還整合了移動(dòng)終端平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)雙平臺(tái)的消息互通及同步更新，從而使教師、學(xué)生能夠及時(shí)了解課程最新動(dòng)態(tài)。此外，教學(xué)動(dòng)態(tài)發(fā)布功能中還提供了歷史動(dòng)態(tài)消息的瀏覽（10條）。

課程信息模塊，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)所選課程信息的查看功能，方便學(xué)生了解已選課程的相關(guān)教學(xué)計(jì)劃和進(jìn)度安排，從而根據(jù)自身情況靈活調(diào)整學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)工作。

教學(xué)資源模塊，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)教學(xué)材料（音頻、視頻、課件等）的展示和點(diǎn)播功能，從而為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式。此外，該模塊還具有較高的可擴(kuò)展性，能夠進(jìn)行定期維護(hù)與更新。

Q&A模塊，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)學(xué)生和教師的互動(dòng)功能，包括學(xué)生提問與教師解答，方便教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度及學(xué)習(xí)過程中所遇到的問題。

作業(yè)模塊，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)學(xué)生查看并提交作業(yè)的功能。學(xué)生在查看并完成教師布置的作業(yè)后，可將作業(yè)進(jìn)行提交供教師批改；老師可根據(jù)作業(yè)完成情況，對(duì)共性問題進(jìn)行講解。

考試模塊，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)考試預(yù)約和監(jiān)管功能。學(xué)生可根據(jù)自身情況對(duì)思政考試時(shí)間進(jìn)行預(yù)約，預(yù)約成功后，可及時(shí)查看考試時(shí)間和地點(diǎn)。此外，該模塊還具備網(wǎng)上模擬考試功能，幫助學(xué)生提前熟悉考試題型。

3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本文移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)體為：班級(jí)（包含班級(jí)編號(hào)、名稱、專業(yè)編號(hào)、班級(jí)人數(shù)等）、學(xué)生（包含學(xué)生學(xué)號(hào)、姓名、班級(jí)編號(hào)等）、教師（包含教師編號(hào)、姓名、學(xué)歷、院系編號(hào)、職位等）和課程（課程編號(hào)、名稱、授課教師編號(hào)、教室編號(hào)等）。因此，本系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)表分別為班級(jí)、學(xué)生、教師和課程信息表。其中，學(xué)生與教師信息表見表1和2所示。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和測(cè)試反饋

選用Windows 7操作系統(tǒng)作為本文移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)系統(tǒng)，選用Eclipse作為系統(tǒng)軟件的開發(fā)平臺(tái)，選用Java語言作為軟件開發(fā)的編程語言。硬件部分（電腦）配置為：Core i7-4790處理器，32 GB內(nèi)存和2 TB硬盤。

表1 學(xué)生信息表

表2 教師信息表

本文重點(diǎn)介紹登錄注冊(cè)、教學(xué)資源及作業(yè)模塊的界面實(shí)現(xiàn)過程與結(jié)果。

4.1 登錄注冊(cè)模塊界面

本文移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的使用用戶分別為系統(tǒng)管理員、教師和學(xué)生。其中，教師用戶由系統(tǒng)管理員分配，與教師編號(hào)一一對(duì)應(yīng)；學(xué)生用戶必須先進(jìn)行注冊(cè)操作，經(jīng)管理員審核方可進(jìn)入系統(tǒng)，其用戶名一般應(yīng)為學(xué)生的學(xué)號(hào)。其登錄界面，可見圖4所示。

圖4 登錄注冊(cè)模塊界面實(shí)現(xiàn)圖

注冊(cè)成功后，學(xué)生用戶依次輸入學(xué)號(hào)和密碼，經(jīng)后臺(tái)服務(wù)器驗(yàn)證成功后即可進(jìn)入系統(tǒng)。此外，在登錄與注冊(cè)過程中，還應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的檢查。相應(yīng)的部分實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：

4.2 教學(xué)資源模塊界面

教學(xué)資源模塊的界面實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。學(xué)生可在“課件”選項(xiàng)下根據(jù)自身情況通過點(diǎn)擊“開始學(xué)習(xí)”按鈕對(duì)各課件（馬克思主義課程中的課件主要為pdf和視頻的形式）進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而做到及時(shí)復(fù)習(xí)與提前預(yù)習(xí)。此外，視頻課件的學(xué)習(xí)具備歷史記錄功能，下次打開視頻課件會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到上次學(xué)習(xí)中斷的地方。相應(yīng)的部分代碼實(shí)現(xiàn)，如下所示：

圖5 教學(xué)資源模塊界面實(shí)現(xiàn)圖

4.3 作業(yè)模塊界面

作業(yè)模塊的實(shí)現(xiàn)界面，可見圖6所示。學(xué)生可在該界面下通過點(diǎn)擊“查看”按鈕查看各次作業(yè)的相關(guān)信息（包括未完成和已完成作業(yè)）；通過點(diǎn)擊“開始作業(yè)”按鈕，學(xué)生可進(jìn)入作業(yè)界面完成作業(yè)，并可借助提交功能將作業(yè)提交給教師，等待教師的批改（此時(shí)系統(tǒng)會(huì)提示“已交作業(yè)”）。教師批改期間，學(xué)生同樣可以點(diǎn)擊“查看”按鈕查看作業(yè)的信息，從而實(shí)時(shí)關(guān)注教師作業(yè)批改的情況。此外，在作業(yè)模塊界面也提供了考試模塊的入口。

4.4 測(cè)試反饋

本文對(duì)開發(fā)的移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛性的應(yīng)用測(cè)試，從而驗(yàn)證該系統(tǒng)的有效性、功能完整性和實(shí)用性。經(jīng)過廣大學(xué)生與教師的信息反饋，發(fā)現(xiàn)83%的學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量獲得了較大幅度的提升，76%的學(xué)生認(rèn)為該系統(tǒng)提高了對(duì)思政課程的興趣及學(xué)習(xí)時(shí)間的投入。由此表明，該系統(tǒng)能夠有效滿足學(xué)生利用零散時(shí)間個(gè)性化學(xué)習(xí)課程的需求，有效地促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)，強(qiáng)化相關(guān)知識(shí)的掌握。此外，該系統(tǒng)還加強(qiáng)了師生之間的交流，方便了教師根據(jù)學(xué)生掌握情況進(jìn)行針對(duì)性地教學(xué)和輔導(dǎo)。

圖6 作業(yè)模塊界面實(shí)現(xiàn)圖

5 結(jié)束語

針對(duì)傳統(tǒng)思政教學(xué)內(nèi)容和時(shí)間死板的問題，基于開源的Android技術(shù)，本文采用C/S架構(gòu)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)專用于課程的教學(xué)，具有注冊(cè)登錄、通知公告、課程信息發(fā)布、提問和解答、教學(xué)資源展示等功能。經(jīng)過廣大師生的實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)運(yùn)行良好，功能正常，能夠滿足學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)個(gè)性化和零散化的需求，有效促進(jìn)了學(xué)生對(duì)思政課程的學(xué)習(xí)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。