教学辅助平台的移动端设计与实现

吴开诚

（江汉大学 数学与计算机科学学院，湖北 武汉 430056）

教学辅助平台的移动端设计与实现

吴开诚

（江汉大学 数学与计算机科学学院，湖北 武汉 430056）

基于Javaweb和PHP的服务端，Android 4.4的移动客户端，设计并实现了一套集师生交流、教学管理和学生能力测试为一体的移动教学辅助系统。该系统包括论坛子系统、作业子系统、考试子系统和视频点播下载子系统4个模块。在数据存储方面，服务端采用MySQL数据库，客户端采用SQLite数据库。通过使用Android Junit对系统功能进行测试，结果显示系统基本达到设计要求。

移动教学；移动应用程序；Vitamio；AsynHttpClient

0 引言

近年来，伴随着移动设备的普及，相关的移动应用呈现井喷态势，几乎涉及各个行业。在教育方面，移动应用平台在2000年的美国校园已经出现，国内高校始于北京大学2003年的移动专项基金项目，现在流行的慕课［1］教学在移动端也会发挥出更大的作用。

从2009年至今，在高校移动教学方面涉及的研究方向有：在线视频教学，演示文稿PowerPoint共享等。国内的主要研究项目有：教育部“移动教育”项目［2］，主要使用基于GSM的短信功能，为师生发布服务信息；上海电视大学的“移动校园”计划［2］，主要包括实时通知和教学辅导，实时通知是指老师和学生的信息交流（短信或平台邮件信息），教学辅导是指通过试题对学生进行评价。国外的主要研究项目有：非洲地区基于短信和彩信服务的移动教学，主要通过GSM手机接收相关的教学信息；斯坦福大学学习实验室的移动学习项目研究，主要是基于文本的移动学习［3］；欧盟M-learning项目［4］，研究内容包括移动学习资源的应用，移动学习平台的搭建，主要目的是提高青少年的受教育水平；芬兰赫尔辛基大学的移动学习研究，主要是让学生通过手机或移动终端访问服务器上的教学资源［5］。

在国内外诸多研究项目和应用软件中，主要是针对单一的教学功能开发的平台，如教学资源和信息的分享、学生试题的测试，也有的是简单的信息沟通。在慕课已经越来越流行的情况下，这些项目或软件已经不能满足当前的教学工作。基于此，有必要开发一款能汇集师生交流、课堂教学管理和学生能力测试功能的移动教学辅助软件，为高校教学开辟一个新的空间。

笔者开发的移动教学辅助平台主要包括4大系统：考试系统、作业系统、论坛系统和视频点播学习系统。高校教学除了课程内容的教授外，还应该引导大学生合理安排丰富的业余时间，提高学生自主学习能力。学生在课下可以查看或下载当天课程的教学视频，完成课程作业，然后在论坛针对自己不理解的地方提出问题，最后在考试系统进行测试，巩固知识。

1 平台搭建环境

本平台系统架构如下：系统服务端采用基于Java的Web service搭建作业系统和考试系统；采用Dar⁃win Streaming Server［6］建立流媒体服务器，采用开源的Discuz作为论坛服务；客户端基于Android 4.4实现；服务端数据库采用MySQL，客户端数据库采用SQLite［7］。

2 平台主要功能及数据存储

移动教学客户端采用Fragment的多视图切换作为系统框架，通过不同的选项卡分别展现4个不同的主要功能：论坛系统、作业系统、考试系统和视频点播。只有在用户登录系统成功后，才能进入子系统，否则提示错误，系统整体结构见图1。

图1 系统总体结构图Fig.1 Global structure of system

2.1 论坛系统

论坛系统主要功能包括看帖、发帖和回帖。进入论坛系统后，首先会得到论坛各版块列表，进而得到版块所属的帖子列表，用户可以选择浏览精华帖或自己发布新帖和回帖。论坛系统的结构见图2。

图2 论坛系统结构图Fig.2 Structure of BBS system

在登录模块LoginActivity中通过获取text中的用户名和密码，采用异步通讯框架AsynHttpClient发送到Discuz的PHP客户端，执行SQL语句判断UCenter表中是否包含该用户名和密码字段，进而验证是否登录成功，并给定一个Session值存入数据库中，作为登录其他子系统的标记。

登录成功后，通过异步发送request，获取Discuz论坛的版块和帖子内容，通过ListView进行显示。发帖和回帖时，分为有图和无图的判断，通过数据表中的字段image加以区分；图片可以从图库中选取，也可以从摄像设备获取，转换成二进制编码后和帖子内容的其他信息异步发送到Discuz的PHP服务端。论坛帖子列表和论坛发帖界面见图3和图4。

图3 论坛帖子列表Fig.3 Post list of BBS

图4 论坛发贴界面Fig.4 Forum post of BBS

2.2 作业系统

作业系统首先判断用户身份，教师用户可以布置作业、查看作业和批阅作业，学生用户可以查看教师用户布置的作业和提交作业。其系统结构见图5。

图5 作业系统结构图Fig.5 Structure of task system

2.2.1 教师查看课程作业列表 选取学期和课程后，异步获取服务器上该教师本学期该课程下的作业列表，其界面见图6。

2.2.2 教师布置作业 通过AsynHttpClient，异步获取当前的学期和课程，填充到Spinner中；获取教师布置的作业标题、作业内容和作业素材，异步提交到Web服务器，其界面见图7。

2.2.3 教师批阅作业 通过AsynHttpClient，异步获取当前教师所授课程的学生作业列表，通过ListView进行展示；通过AsynHttpClient，下载学生作业并给出评价，其界面见图8。

2.2.4 学生查看、提交作业 通过AsynClientHttp，获取当前学期、教师和课程，通过ListView展示教师在当前课程下布置的作业列表，进入详细界面，下载素材，上传作业或删除作业，其界面见图9。

图6 教师查看课程作业列表界面Fig.6 Checking of students'homework for one course

图7 教师布置作业界面Fig.7 Homework assignment

图9 学生查看作业详细信息界面Fig.9 Homework details for students

2.3 考试系统

考试系统的用户也分为教师用户和学生用户，教师用户可以添加题库；学生用户可以进行测试，并将错题记录到错题本。其系统结构见图10。

图10 考试系统结构图Fig.10 Structure of test system

2.3.1 教师设置题库、添加试题 通过AsynHttpClient获取服务端的题库信息，进行修改、添加题库，并添加相应的试题，其界面见图11。

2.3.2 学生考试 通过AsynHttpClient，获取相应的课程和章节信息，填充到Spinner中；根据选中的信息，异步获取相应的试题并进行作答，其界面见图12。

2.3.3 查看错题 在学生测试界面，通过添加“加入错题库”按钮，将错题的题目、选项和答案等内容存入SQLite数据库中；在我的错题本界面中，通过查询数据库获取相应的错题信息，填充到ListView中进行展示，其界面见图13。

图11 教师新建题库界面Fig.11 Examination paper creation

图12 学生考试界面Fig.12 Examination for students

图13 学生错题本界面Fig.13 Wrong problems collected from examination

2.4 视频点播系统

2.4.1 视频点播部分 采用的框架是现在比较流行的Vitamio［8］，通过对开源流媒体项目Vitamio进行二次开发实现视频点播。选择该框架主要是因为：Vitamio是一款Android与iOS平台上的全能多媒体开发框架，全面支持硬件解码与GPU渲染。能够流畅播放720P甚至1080P高清MKV、FLV、MP4、MOV、TS、RMVB等常见格式的视频，还可以在Android与iOS上跨平台支持MMS、RTSP［9］、RTMP、HLS（m3u8）等常见的多种视频流媒体协议，视频点播的主要形式就是流媒体。

2.4.2 视频下载部分 主要通过开源框架xUtils实现。xUtils最初源于Afinal框架，进行了大量重构，使得xUtils支持大文件上传，更全面地支持HTTP请求协议。视频下载模块主要使用了HttpUtils模块，通过POST方式将视频传送到服务端并得到返回值。

2.5 数据存储

本平台的数据主要分为论坛数据、作业数据、考试数据和点播数据，其中论坛、作业和视频点播数据存放在服务器上的MySQL数据库中，考试数据存放在移动终端的SQLite数据库中。之所以这样分开存放，是因为移动终端的存储空间有限，不可能存放大量的论坛等数据信息。单独将考试信息存放在移动端，是因为考试系统中有一个错题记录功能，此数据不需要和其他终端分享，且放置在服务器，会导致服务器端数据库同质化存放信息过多，进而增加数据冗余。

3 系统测试和开发中遇到的问题

3.1 关于测试

本系统采用Android Junit［10］对系统的功能进行测试，各项功能都符合预期的要求；通过Eclipse自带的adb工具集对Android移动应用软件进行性能测试，CPU和内存占用率都比较低，达到较理想的效果。后续将在课堂上进行规模在300人左右的网络拥塞测试，以提升移动教学平台的性能。

3.2 关于开发中遇到的问题

1）在使用异步通讯框架AsynHttpClient时，需要注意Activity中的控件初始化完成时相应的数据是否提前获取；同时要避免在主线程中更新UI界面。

2）在视频点播系统中，由于视频文件相对前面的作业系统的文件要大，因此采用xUTils框架替代AsynHttpClient进行文件的下载。

4 结语

本移动教学辅助软件实现了日常教学所需的基本功能，为了进一步提升教学研究服务的质量，系统拟在后续研究中改进并扩充以下功能：

1）在考试系统中设置考试擂台，同样的题目列出答对者的姓名，以激励答错者努力学习。

2）统计汇总各子系统的数据，获取学生对各章作业和测试题的完成度，从而得知学生的学习效果。

3）开发适用于所有主流手机平台的移动教学辅助软件。

（References）

［1］汪琼，张桐.2014年美国慕课发展回顾［J］.电化教育研究，2015（4）：35-43.

［2］王军，王琴.移动学习在高校的应用现状和发展策略研究［J］.中国电力教育：中，2013（3）：118-120.

［3］蒋玲玲，赵国安.基于内容自适应技术的“移动学习”的研究［J］.中国教育信息化：高教职教，2008，12（23）：77-79.

［4］张静.移动学习在路上［J］.互联网周刊，2009（18）：42-43.

［5］王忠生，盛楠.基于智能手机的精品资源共享课移动教学资源创建与实施［J］.赤峰学院学报：自然科学版，2013（22）：202-203.

［6］王志刚，周南，高庆.Darwin Streaming Server的研究与应用［J］.电脑知识与技术，2008（35）：2118-2119.

［7］唐敏，宋杰.嵌入式数据库SQLite的原理与应用［J］.电脑知识与技术，2008（2）：600-603.

［8］陆晓尉.基于Android终端的实时视频传输技术研究［D］.北京：北京邮电大学，2013.

［9］李罗涛.基于RTSP的H.264实时流媒体传输方案的研究与实现［D］.广州：华南理工大学，2014.

［10］李蕙君.Android应用程式自动化测试研究［D］.台北：国立台湾大学，2012：1-51.

（责任编辑：曾 婷）

Design and Implementation of Mobile Platform for Aided Teaching

WU Kaicheng
（School of Mathematics and Computer Science，Jianghan University，Wuhan 430056，Hubei，China）

We design and implement the mobile system which contains communication of teachers and students，teaching management and students′ability test，based on the technology of Javaweb and PHP on the server side，and Android 4.4 on the client side.The system includes community subsystem，task subsystem，test subsystem，video demand and download subsystem.In the aspect of data storage，the server use MySQL database，while the client use SQLite database.The system function is tested with Android Junit，the results show that the system meet the design requirements.

mobile teaching；mobile application；Vitamio；AsynHttpClient

TP311.52；G434

：A

：1673-0143（2015）06-0551-06

10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2015.06.013

2015-10-16

武汉市教育局重点教学研究项目（2014015）

吴开诚（1981—），男，讲师，工程师，博士生，研究方向：隐写与隐写分析、数据安全、移动互联网。