梁 娟，邢婷婷，顏偉烽

(福州工商學院，福建 福州 350715)

0 引言

隨著無線移動網(wǎng)絡技術不斷發(fā)展，移動終端設備的成熟，以及大數(shù)據(jù)時代的到來，信息智能化已經普及并深度融合到經濟、醫(yī)療與社會生活中的各個部門，但在高校教育中的擴散與應用還是稍顯滯后。近年來，教育部在發(fā)布多個關于推進高校教學改革的文件中，明確了將建立健全的教育信息化可持續(xù)發(fā)展的機制，構建網(wǎng)絡化、數(shù)字化、智能化、個性化、終身化的教育體系，以及“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下人才培養(yǎng)的新模式[1]。

在國內，課堂管理的現(xiàn)狀是主要以傳統(tǒng)的人工管理為主，在移動學習方面，國內的相關文獻大多聚焦于慕課在教學方面的應用，在人機交互的便利性方面還有待改進，功能也不夠完善，局限性比較大。在國外，特別是美英等發(fā)達國家的移動教育研究目前相對領先于國內，主要方式是通過傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)模式，以及通過手機短信為學生提供課程安排信息，實現(xiàn)管理者與師生間的無線高速連接，但缺陷是軟件或系統(tǒng)的功能很單一[2]。

移動智能課程管理終端是未來高校信息化課程管理的發(fā)展方向。本文以Android技術為基礎，采用C/S結構，以本校課程管理情況為立足點，設計一款靈活度高，可擴展性、實用性強，人性化的課程管理手機軟件——課程助手APP，能夠整合考勤、課程管理、課后學習測評等強大的功能。設計目標立足于節(jié)約時間、實用智能化、信息便捷化，為使用該APP的老師與學生提供在課程方面管理的便利，并最終提高課程教學質量與學生素質。

1 APP分析

1.1 需求分析

基于對本校師生課程的調查，從本校師生的實際需求為出發(fā)點，以提高教師工作效率和培養(yǎng)學生學習習慣為目標，確定以下幾方面的需求：

1) 課堂考勤功能方面的設計，以方便、快捷、可靠性為設計原則，避免考勤作弊現(xiàn)象。

2) 建立規(guī)范的課程學習樣本，方便教師端教師創(chuàng)建課程，增加課程信息。

3) 采用信息化對課程學習記錄數(shù)據(jù)即時錄入數(shù)據(jù)庫，由后臺服務器完成原本由人力完成的統(tǒng)計，形成課程平時成績的依據(jù)。

4) 設置學習模式，更好杜絕課堂“低頭”現(xiàn)象。

5) 建立師生交流通道，讓學生能隨時隨地就課程問題與老師進行探討。

6) 著重于提升APP的服務個性化，以人為本，注重用戶需求。

1.2 APP功能分析

課程助手APP是基于本校課程管理現(xiàn)狀，針對高校師生和高校實際課程的情況所設計，對于使用者的身份不同，在用戶界面分別設置了學生端與教師端；學生通過學生端完成各項課程任務，教師通過教師端對所教課程進行相應的安排，如上傳課程資料、發(fā)布課程任務、答疑解惑等。另外，在功能上，將本APP劃分為線上課堂模塊與課后學習模塊，并根據(jù)不同的用戶界面，分別設置不同的功能項。

在線上課堂模塊，學生端設計了課堂打卡、課程表與課堂回答這三個功能，課堂打卡是通過手機面部識別功能在課前課后完成課堂簽到與簽退；課程表根據(jù)具體上課安排，課前通過手機消息推送系統(tǒng)，提示課程名稱、上課時間與教室位置；課堂回答這個功能是與教師端的課堂互動提問功能相對應。教師端設計了課堂互動提問、考勤統(tǒng)計、平時成績管理與課程安排四個功能。例如，課堂互動提問功能，老師通過這個功能提問，學生應答，可以方便教師在后臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)，作為學生的平時分考核依據(jù)；考勤統(tǒng)計通過實時反饋本堂課學生的課堂打卡情況，方便老師了解本班出勤情況；平時成績管理功能，是整合學生課堂回答、出勤情況、作業(yè)完成情況等多個分析依據(jù)，根據(jù)老師設置的比例，自動計算各位學生平時成績等相關數(shù)據(jù)；課程安排功能，老師可提前在本功能內發(fā)布本次課程的教學計劃或進行調課、停課、考試通知等情況，學生用戶將收到學生端發(fā)出的課程表相關提示的消息[3]。

在課后學習模塊中，學生端具備課后學習打卡、課程測評、課程學習資料、答疑解惑區(qū)、學習計劃和番茄鐘功能。例如，學生通過上傳學生課后學習的筆記作為打卡評定，完成課后學習打卡；課程評測功能，是完成老師在APP上所布置的作業(yè)測評，學生提交后給出成績，作為平時成績依據(jù)之一；課程學習資料功能，是實現(xiàn)預覽或下載老師上傳的PPT或學習補充資料等；答疑解惑區(qū)是其中一個創(chuàng)新功能，通過與教師端的答疑解惑區(qū)建立TCP通信協(xié)議，進行交流，彌補了大學課程中師生平時交流不足等問題；學習計劃功能是便利學生，學生通過這個功能記錄自己的學習安排，當某一日期有學習計劃，軟件會提前推送提示當天的計劃；番茄鐘功能是本模塊的另一個創(chuàng)新功能，本功能是將“番茄工作法”應用到學習中，開啟番茄鐘功能，一個番茄時間內手機娛樂聊天功能就會被禁止，對學習時間分解，提高短時間的注意力，進而提高整個學習的效率，目的是培養(yǎng)學生的自覺性。然后教師端完成教師對于課程測評和課程學習資料的上傳、查看與修改，還有在答疑解惑區(qū)對學生的問題進行解答等[4]。

此外，在用戶界面設計中還設置了我的帳戶，方便用戶管理個人信息資料。課程助手APP所涉及的功能模塊，如圖1所示。

圖1 功能分析圖

2 APP主要模塊的實現(xiàn)

2.1 課堂打卡功能的實現(xiàn)

課堂打卡的實現(xiàn)通過手機自帶的面部識別功能在課前進行簽到打卡，課后進行簽退完成打卡。近年來，手機市場的不斷發(fā)展，手機普及率越來越高，高校學生幾乎都有手機，且手機的硬件功能越來越高級和完善。根據(jù)目前的市場調查，絕大多數(shù)智能手機都具有前置和后置等多個攝像頭，并且配備百萬級以上像素，部分品牌旗艦機配備數(shù)千萬級像素，拍照清晰度可媲美專業(yè)數(shù)碼相機。在手機功能方面，大部分手機都具有面部識別解鎖功能。

本文設計的課程助手APP借用手機前置攝像頭的功能，以面部識別的方式進行課堂打卡，可以有效地避免出現(xiàn)替簽的情況，并可通過識別統(tǒng)計出每位學生的出勤率情況。

2.2 答疑解惑區(qū)的實現(xiàn)

答疑解惑區(qū)的功能實質為聊天功能，以本功能作為聯(lián)系樞紐，為了解決大學師生缺乏溝通的現(xiàn)狀，方便學生在課程上能與老師進行更充分的交流。

實現(xiàn)APP的答疑解惑區(qū)的功能有WebSocket和輪詢兩種方式。其中，通過輪詢的方式實現(xiàn)該功能，需要始終保持HTTP鏈接的打開，或者通過不停的鏈接，整體效率低；另一種通過WebSocket實現(xiàn)該功能，可大大節(jié)約資源，由于其機制是只需要一次握手過程，就能有效實現(xiàn)鏈接的持久性。故本APP選擇采用WebSocket，可以更好地維持客戶端之間TCP鏈接的穩(wěn)定性。

2.3 番茄鐘功能的實現(xiàn)原理

本APP可實現(xiàn)番茄鐘功能，其工作原理是采用番茄工作法，簡易的實現(xiàn)方式就是將工作時間+休息時間設計好，然后一個番茄單元代表一個工作時間。如果能用短時間高度集中的精神來做一件事，是一個提升工作效率的有效方法，番茄工作法還暗含了戴明循環(huán)PDCA。

2.4 APP安全問題的解決方案

每一款APP的實現(xiàn)都要事先考慮好并且重視用戶的個人信息及在客戶端記錄的保密性，確保在用戶使用的過程中不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)外泄。

課程助手APP服務器傳輸數(shù)據(jù)包采用的是端到端的加密算法，為了防止數(shù)據(jù)包被修改，數(shù)據(jù)始終以密文的形式存在于從源點到終點的整個傳輸過程中[5]。

采用端到端的加密系統(tǒng)，整體成本較低，且與鏈路加密、節(jié)點加密兩種加密方法相比的話，端到端加密更容易實現(xiàn)，以及更便于后期的維護，同時能有效避免其他加密系統(tǒng)存在的同步問題，相對更為可靠[6]。

3 APP架構

3.1 整體架構

本文設計的課程助手APP，是基于以Linux作為底層的安卓系統(tǒng)，采用客戶端/服務器模式，以MVC設計模型進行用戶界面(UI)設計；在客戶端、服務器與后端開發(fā)設計語言的選擇上，遵循對不同的業(yè)務邏輯，使用不同的開發(fā)語言進行設計。

3.2 客戶端設計

客戶端設計采用開源移動開發(fā)框架Cordova框架，使用JavaScript與H5語言相結合作為客戶端開發(fā)語言。在客戶端前臺對用戶展示的是采取JavaScript腳本來解析數(shù)據(jù)；另外，使用H5可以解決跨系統(tǒng)開發(fā)的難題[7]。

3.3 服務器設計

服務器設計采用J2EE輕量級框架Struts2+Hibernate3+Spring3，將前臺的控制層與實體bean的業(yè)務邏輯處理進行整合，并將與后端數(shù)據(jù)庫構建交接。在媒體資源存儲中使用了云對象。

3.4 后端設計

采用Tomcat服務器作為APP服務器對前端發(fā)送來的請求作出響應處理，并設計MY SQL數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)課程相關信息進行建表存儲等功能。

4 結語

課程助手APP是基于移動智能終端的一種現(xiàn)代化教學技術手段，通過手機將教師、學生與課程聯(lián)系在一起，做到對課程全方位的管理，完美實現(xiàn)學生自主學習，以及老師對課程監(jiān)測的目的，更大程度地將智能手機有機結合到課程中，并服務于課程，最終通過智能手機的優(yōu)勢提高課程教學的效率，實現(xiàn)信息化、智能化、人性化的全面課程管理的一款APP。