基于Android的高校教学督导平台的设计与实现

2020-01-16姚玉阁

电子技术与软件工程 2019年22期

文/姚玉阁

图1：高校教学督导平台的基本物理结构图

高校的日常教学督导管理是主要包括教育信息管理、教学检查、学生评教、同行评学、听课评课、毕业生评价、社会评价、教学质量分析等方面，由于教学督导管理涉及范围较广、部门较多，所以增加了教学督导的工作难度。加之，传统的高校教学督导普遍存在着数据信息处理能力有限、各部门缺少协调配合、教育资源分配不均衡等弊端，易造成教学督导管理效率偏低，已经无法满足高校管理者的管理需求。为此，本文提出一种基于Android 的高校教学督导平台的设计方案，以解决上述问题。

1 基于Android的高校教学督导平台的开发总体方案

1.1 平台需求分析

1.1.1 功能需求分析

高校教学督导平台设计要从教学管理的实际情况出发，将教师的日常教学管理和学生工作作为主线，使平台服务于教学质量的提升，以满足培养高素质人才的需求。为此，本文基于Android对高校教学督导平台进行开发设计，结合高校教学督导的四大用户需求设计总体的开发方案，具体的用户需求包括：

（1）管理人员的需求。管理人员可以对平台进行全面管理，包括管理教师和学生的基本信息，从教务系统、实践管理系统等提取相关教学数据，对基本信息进行添加、维护和删除；发布教师授课信息；督导听课记录；发布教学评价情况，分析评价教学评价结果。

（2）督导员需求：督导员可以查看所有开课信息；各类教学检查；对学院、教师、学生进行评价；听课评课。

（3）教师需求：教师可以管理本人的授课内容，录入、查询课程计划；管理学生的基本信息，录入、查询信息；课堂点名、考核学生出勤情况；评价学生；同行评学。

（4）学生需求：学生可以查询课程信息、考试信息；评价一堂课的教学情况；评价教师。

1.1.2 性能需求分析

高校教学督导平台要保证稳定高效运行，满足高校教学质量管理信息化建设的需要，具体应具备以下性能：

（1）可靠性。平台要能够容纳大量并发的连接，避免在大量并发连接时出现系统超载运行，保证平台不间断连续运行。

（2）敏捷性。平台要能够快速响应用户需求，根据实际处理的数据差异，采用差别化的方式设置不同的响应速度，给用户带来良好的操作体验。

（3）安全性。平台要满足不同操作权限的用户进行操作，保证数据安全，避免网络恶意攻击，防止出现数据信息篡改、窃取、丢失等问题。

（4）操作性。平台操作界面要简洁，降低操作难度，使平台用户可以通过简单的学习和培训就能够熟练操作系统。

（5）共享性。平台要能够与教务管理系统、实践教学管理系统等其他平台进行对接，直接获取信息资源，满足不同用户分层处理信息的需求，并能够实现教学质量管理信息在校内各部门的共享，为高校领导提供决策依据。

1.2 总体框架设计

1.2.1 平台物理结构

高校教学督导平台的基本物理结构如图1所示，平台主要由客户端、服务器端、网络连接端三个层次结构构成。在平台运行中，客户端提交超本文传输请求，该请求经过路由器、交换机、防火墙等软硬件设备送达到服务器端，由服务器端对该请求进行处理。处理请求时，数据库只会响应来自服务器的操作请求。

1.2.2 平台逻辑结构

高校教学督导平台要实现校园内网、其他信息化系统和不同用户之间的数据传递，所以平台的逻辑层要分为以下三层，以保证系统数据管理的规范性：

（1）数据层，建立以起数据为中心的共享平台，包括数据汇总、报表生成、数据日志管理等。

（2）功能层，包括管理员、督导员、教师、学生、系统管理等模块。

（3）应用层，以用户终端设备类型为依据，设计移动手机终端和网络客户端。

1.3 平台开发工具

1.3.1 Android 开发环境

Android 开发环境的配置是一个较为复杂的环节，具体的实施步骤如下：

（1）通过Internet 对相关的安装工具包进行下载，如高版本的Java SDK，随后对开发软件及程序包进行安装，该步骤可以按照安装导向的提示进行操作，安装完毕后，设置环境变量，将压缩包解压到指定的目录下。为便于Android 程序的开发，可在压缩包中安装ADT 插件。

（2）配置Android SDK，具体做法是先配置Android目录，借助ADT找到相应的工具，并配置相关参数，为SDK Location 选择目录。

（3）创建AVD 模拟器，该模拟器最为突出的特点在于可模拟大部分移动通信设备。在对模拟器进行创建的过程中，需要注意如下事项：Android 的版本、SD 卡以及内存的大小，确保满足Android 开发环境的运行要求。

1.3.2 服务器软硬件配置

由于学校的学生数量会持续不断地增加，因此，在具体设计的过程中，选用了基于Web的服务器集群，相关软件和硬件的基本配置情况如下：CPU 选用的是英特尔至强铂金处理器，该处理器采用增强型硬件，安全性更高，具有2 个、4 个和8 个以上的插槽，可实现卓越的处理性能；主板选用的是英特尔i79700f；内存选用的是64G DDR3，最大可扩展至256G；硬盘为希捷Barracuda 1TB 7200转 64MB 单碟（ST1000DM003）；操作系统为Windows Server2019；数据库选用的是SQL Server2018；Java 运行环境为当前最高版本。

2 基于Android的高校教学督导平台的功能模块设计

2.1 功能模块设计

高校教学督导平台的功能模块要基于教学工作流程进行设计，以教学督导的5 个主体为视角，设计5 个管理模块，其模块设计如图2所示。

2.1.1 教务管理模块

该模块需对接高校教务管理系统内容，设计以下子模块：

（1）基础信息。需录入或导入课程名称、班级信息、教学目标、教学计划、教学大纲、授课进度、教材选择、教学资源、教学规定、公共选修课、专业选修课、重修课程、补考课程、教室安排、教师安排、教务安排等信息内容。

（2）系统管理。在其他系统中导入相关信息，生成适用于本平台的数据，设置用户操作权限。

（3）评价指标。设置教学质量评价的各种指标、权重和分值，自动汇总教学评价结果，主要包括教学检查指标、系部评价指标、督导评价指标、学生评价指标、教师评学指标等。

（4）评分检查。检查学生对教学评价的周次和参评率，以及专家评教、教师互评、系部评价的进展情况。

2.1.2 教师管理模块

教师模块管理和查询教师个人信息，结合教师工作内容，在该模块下设计多个子模块，具体包括：

（1）基本信息。用于添加、查询、变更教师的基本信息。

（2）教学计划。用于发布任课的教学计划、教学目标和教学方案。

（3）教学评价。下设学生评价、专家评价、系部评价、教师互评板块，对教师教学情况作出综合性评价。

（4）学生考勤。用于录入学生每堂课的出勤情况。

2.1.3 学生模块

学生模块具体包括以下子模块：

（1）个人信息。录入和修改学生的个人信息。

（2）课程管理。用于选择课程、查询课程、查询考试成绩等。

（3）教学评价。对教师每堂课的教学情况进行评价，对教师进行评价，对课程整体授课情况进行评价。

图2：高校教学督导平台功能结构图

（4）考试管理。包括考试安排、补考申请、缓考申请等功能。

2.1.4 督导员模块

督导员模块具体包括以下子模块：

（1）教学检查。对期初、期中、期末各期教学检查进行数据录入；

（2）听课评课。不定期对老中青教师进行听课，并给出评价；

（3）教学评价。各级督导员对老师的教学情况进行评价。

2.1.5 统计分析模块

统计分析模块具体包括以下子模块：

（1）评价数据计算。对各类评价进行得分计算。

（2）评价报表。针对不同需求，对评价结果进行统计分析，输出各类统计报表。

2.2 数据库设计

本文提出的基于Android 的高校教学督导平台的数据库设计采用MySQL 数据库，该数据库由Oracle 公司开发，通过存储和关联不同表中的数据信息，以提高数据库的执行效率。在MySQL 数据库创建中，采用phpMyAdmin工具，用户可通过浏览器使用phpMyAdmin的图形化界面功能，该工具支持中文，可提高数据库操作的便捷性。

2.2.1 数据库物理结构设计

在MySQL 数据库开发设计中，需要建立起多个数据库表，明确表名称，对表进行详细描述和具体说明，具体的数据库表包括：

（1）Students（学生信息表），用于保存在校学生的各种信息。

（2）StudentGrade（学生成绩表），用于保存学生课程考核成绩。

（3）Course（课程表），用于保存学生需要学习的相关课程信息。

（4）Teacher（教师信息表），用于保存各门课程任课教师信息。

（5）Classroom（教室表），用于保存各门课程的教室编号、名称、位置等信息。

（6）Evaluation（评价表），用于保存各类教学评价相关的信息。

图3：教师任课实体对应的E-R 图

（7）TeachingInspection（教学检查表），用于保存教学检查相关信息。

（8）Supervisor（督导员），用于保存各类督导员信息。

2.2.2 数据库概念结构设计

MySQL 数据库中的诸多数据需要进行交互操作才能完成，所以要对各个数据表进行细化编制，针对不同的数据库实体，设计相应的E-R 图，主要包括教师实体信息、学生实体信息、学生成绩实体、课程表实体、教师任课实体等实体对应的E-R 图。以教师任课实体为例，其应对的E-R 图如图3所示。

2.2.3 数据库逻辑设计

MySQL 数据库的逻辑设计要根据E-R 图和数据表的功能进行设计，主要包括字段名称、数据类型、是否主键、是否外键、是否可以为空、字段的大小等结构，下面列举4 个关键的数据表进行说明。

（1）学生基本信息表。字段名称包括学生学号、学生姓名、登录密码、学生性别、学生身份证号码、学生所在院系、学生所属专业、学生入校时间、学生所在年级班级、学生学位信息、学生高考分数、学生政治面貌、学生出生年月日等字段。

（2）教室代码表。字段名称包括教室的编号信息、教室名称、教室类型、教室容量、教室位置、教室管理人员等字段。

（3）教学计划表。字段名称包括专业对应编号、课程设置年度、课程开设学期、课程授课对象等字段。

图4：高校教学督导平台的登录与注册界面图

（4）课程表。字段名称包括课程表编号、课程具体名称、开设课程的所属系、课程开设时间、课程教学方式、课程考核方式、课程所选教材、课程负责人、课程基本信息等。

3 基于Android的高校教学督导平台的实现

3.1 平台登录功能的实现

当用户需要将收藏的内容同步到移动终端设备上时，可在登录的前提条件下，对这部分内容进行上传。依据系统的设计思路，考虑系统的实际运行情况，可将登录和注册分为以下两个步骤来实现：

（1）对登录和注册界面进行设定，该环节可以通过Layout 来完成，在进行界面布局的过程中，要合理设置组件的颜色及提示文字；

（2）对界面进行关联，该环节可以借助set Content View 来实现，为确保用户点击按钮时，系统能够做出快速响应，可设置一个Task，并添加监听器，使系统能够对用户的登录操作进行实时响应。如果登录失败，可能是服务器未响应，或是用户密码输入错误，针对不同的情况，系统会通过消息提示的形式通知用户。登录与注册功能，可以利用相应的编码来实现，图4为系统登录和注册界面的实现流程示意图。

3.2 平台设置功能的实现

平台不但为用户提供了相应的设置功能，而且还提供了友好的人机交互界面，用户可按实际需要，对相关的功能进行添加或删除。基于Android 平台的系统开发，使功能的设置过程得以简化，这是因为在该平台中集成多种可用于功能设置的界面，为开发者提供了便利条件。不仅如此，程序开发人员在进行具体开发时，只要添加正确的代码即可完成相关的设置，通过对Preference Activity 类的继承，便可对定义好的界面进行关联，这样能够在较短的时间内实现相关功能的设置。

3.3 平台网络功能的实现

高校教学督导平台要在网络状态下连接数据库，获取相关信息，进行用户操作，其网络功能的实现方式如下：通过异步请求的方式，在远程服务器上以GET 方法获取字符串中的数据，将获取数据调用线程进行反馈；通过异步请求的方式，在远程服务器上以GET 方法获取图像数据，判断图像是否缓存，将图片缓存到手机存储系统中；通过POST 方法实现字符串数据的传递，将连接移交给GET 方法，获取回传结果；通过POST 方法将图片、文字等数据返回系统，如遇到图片大小超出限制的情况，则可自动缩小图片后再上传数据。

3.4 移动客户端与服务器数据交互的实现

由于Android SDK 无法直接对Web Services 的库进行调用，所以，为在平台上对Web Services 进行访问，可对第三方类库进行利用。Ksoap2 是Android 平台上用于访问Web Services 的软件包，该软件包采用的是开源体系，其能够为平台提供高效的SOAP库。利用SOAP 协议的版本号，可以快速完成Soap Serialization-Envelope 对象的创建，这个版本号与Web Services 的版本号有关。因此，在创建该对象的过程中，需要对body Out 属性进行设置，随后借助调用方法，对返回结果进行获取，该结果的格式为XML，可以自定义的方式进行解析，最后使用循环，将获得的全部属性值保存到List 对象当中，从而为其它代码的调用提供便利条件。

4 基于Android的高校教学督导平台的应用测试

在平台设计与实现之后，要对平台进行应用测试，根据应用测试情况对平台设计进行优化改良，以保证平台在使用阶段能够稳定运行。

4.1 可用性测试

在平台的可用性测试中，可邀请教师和学生进行使用测试，测试采用三星、小米、华为、vivo 等Android 系统手机，在不同品牌手机下查看页面显示效果、页面结构是否正确、页面元素是否正常显示、导航标识是否清晰、图形是否有有助于理解等。在测试中如果发现个别网页位置布局不合理，则可通过CSS 样式进行调整优化。