基于无线的电子作业本系统设计

2014-10-08白伟BAIWei田娟TIANJuan李凤英LIFengying

价值工程 2014年22期

白伟 BAI Wei；田娟 TIAN Juan；李凤英 LI Feng-ying

（宁夏师范学院数学与计算机科学学院，固原 756000）

（School of Mathmatics and Computer Science，Ningxia Normal University，Guyuan 756000，China）

0 引言

社会信息化的高速发展，尤其网络新技术的日益创新与成熟，使得移动学习作为一种新兴学习方式，成为全世界研究与探索的教学新领域。美国最早于1994年开始对移动学习研究，全球范围的移动学习研究就此展开。目前仍主要集中在欧美部分经济发达国家或地区。研究的深度与广度比较高。移动学习是指基于当前较成熟的国际互联网、无线移动网络、多媒体教育技术，教师学生借助无线设备（如手机、PDA、笔记本电脑等）在任何时间、任何地点、任何形式来进行更为方便的、灵活的交互式教学活动，以及教育、科技方面的信息交流。

随着无线WIFI网络的普及、无线设备价格低廉化，传统手写作业已经慢慢被电子作业替代，教师也开始大量布置电子作业。高校应用型专业中尤其计算机专业，几乎所有的实践课程成果都需要有电子版作业或电子版实践报告，毕竟电子作业有着传统作业无法比拟的易修改性、易读性、易保存性[1]。网络时代下的教与学发生正发生着的巨大变革，因此电子作业系统对学生书包减负以及教学环节的规范性有着重要意义。一个完整的电子作业本系统应包含两部分，硬件系统与软件系统。

1 电子作业本硬件系统设计

硬件系统应由以下几部分组成：电源模块、微处理器、无线收发模块、电子传感器、隔爆接合面、触摸屏等。微控制器主要采用的是MSP430系列产品，例如MSP430F2013，是TI公司生产的一种16位超低功耗的混合信号处理器。采用差分传输方式进行数据传输。数据按帧进行传输，传输过程中采用crc检验进行差错控制。针对实际应用需求，提供“单片”解决方案，将大量模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上.其突出优点是低电源电压、超低功耗，可采用电池工作，有很长的使用时间，并可配置USB接口芯片、SD卡接口及液晶控制芯片.无线收发模块采用CC2420是Chipcon As公司推出的符合2.4 GHz IEEE802.15.4标准的射频收发器[2]。该器件是一款适用于ZigBee产品的RF器件，性能稳定且功耗极低。CC2420的选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备可以实现多点对多点的快速组网。硬件框架如图1所示。

图1 硬件框架结构图

电子传感器是其核心软件，主要功能表现为应用：模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小，而输出的数字量。

隔爆接合面（flameproof joint）是一种为阻止内部的爆炸向外壳周围的爆隔，爆电接点双金属温度计由隔爆外壳、测量系统、电接点组、调节装置和出线盒等组成。隔爆电接点双金属温度计的隔爆外壳具有良好的隔爆性能，因此隔爆电接点双金属温度计对在正常工作过程中由于火花或电弧的影响，除了能承受壳体内部的爆炸性气体混合物在一旦引起爆炸时产生的爆炸压力外，并能有效地阻止由此产生的热能向外顺利传播，而只能在壳体内部沿着隔爆接合面的微小缝隙处缓慢地向外扩散。这时，传至壳体外部的瞬间温度已降低到爆炸性气体混合物的燃点温度以下，故不会导致传爆[3]。

触摸屏也称之为“触控屏”，是一种可以接受触头等信号的感应式液晶显示装置，它作为一种新型的电子输入设备，可以取代机械式的按钮面板，不用鼠标，只需借由液晶显示画面将数字与图片显示在电子作业本的面板上。

2 电子作业本软件系统设计

一个完成的作业软件系统应该包含以下内容：首先，要有作业上传系统，系统能够设置作业的上传时间，超过时间无法上传；其次，要有完善的评价策略与强大的成绩分析，能够让整个评价过程公开透明，同时帮助教师分析成绩，为以后教学提供参考；再次，要有实施讨论与反馈机制；最后，具备简单基本重复率检测功能。电子作业的可修改和复制性，使得作业抄袭更为简单，并且这种现象愈演愈烈，因此抄袭检测非常必要。

目前开放源代码作业系统很多，通过二次开发，既能够满足以上需求又能缩短系统开发周期。Moodle是Modular Object—Oriented Dynamic Learning Environment（模块化面向对象的动态学习环境）的缩写，它是由澳大利亚Martin Dougiamas博士主持开发的课程管理系统（CMS），Moodle发展迅速，其源代码的免费开放开发性、界面亲和性、易操作性、教学互动灵活多样性备受推崇。截止2014年1月份，Moodle系统全球已登记注册网站85300个，分布240个国家和地区，课程8,284,672门，教师用户110万人，学习者1亿两千万。采用Moodle系统具有以下优势：

一是能够让学生养成良好交作业的习惯。教师设置好作业提交截止时间，如果学生不能再规定的时间提交作业，成绩肯定为零。能够彻底杜绝学生交作业拖沓现象。教师也能够实时观察学生作业上传情况。具体界面如图2所示。

图2 学生作业提交与查看界面

二是有着完善的评价系统。Moodle系统提供三种评价方式：教师评价、学生自评、和同学互评。教师可以具体细分三种评价方式比重。学生作业提交后，评价者可以在规定的时间内反复更改自己的评论、分数。批改意见直到满意为止。整个评价过程可设置为匿名制，避免人际关系干扰成绩和批注意见。学生参与评价过程也是对该知识点理解与掌握的过程。不同班级也可以互相评价。极大加强了不同班级学习交流。由于学生本身不再是一个被评价的角色，本身能动性得到了极大的发挥。尤其师范类院校，学生一方面通过评价其他同学作品好坏，提高自己的教师素养和辨别作业好坏能力，还可以进一步思考课程，理清的自己思路。同时，在认真评价其他同学作品时，自己也期待着能够获得一个客观公正的评价和诚恳建议。从活动中感受到一个教师应有的责任，以及教师工作的艰辛程度，学习氛围非常浓厚。全程评价过程更是公开、公平、公正，让学生能够切实感受到教师与同学的关注。

三是强大的作业成绩分析功能与反馈机制.当评价完成后，教师可设置系统发布整个评价反馈，学生能够清楚看到教师与同学评价分数与修改意见，进而调整自己的学习方式与重点。教师可通过汇总表利用系统提供的数据分析功能（如图3所示）调整以后教学内容与方式，真正做到学生为本与人文关怀。