基于Android平臺的移動學習系統的設計與實現

李向東　楊昕

摘 要： 在移動互聯網時代，為滿足隨時隨地進行學習的需求，設計了一種基于Android平臺的移動學習系統，該系統可以運行在基于Android系統的手機和平板電腦等終端上，能夠進行學生課程學習，學生與教師進行在線交流等教學活動。系統采用J2ME技術進行開發，能夠跨平臺運行，客戶端用戶登錄使用OAUTH認證；用戶可以通過RSS訂閱學習課程，簡便及時；系統的XML數據采用SAX解析，使得讀取和操作XML數據的更快速。系統使用流量小，經濟投入少。

關鍵詞： Android平臺； 移動學習系統； OAUTH認證； RSS訂閱； SAX解析

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）04-24-03

Abstract： In the mobile Internet era， in order to learn whenever and wherever possible， a mobile learning system based on Android platform is designed. The system can operate on phones and tablet PCs based on Android. Students can learn and communicate online with teachers. J2ME technology is utilized to develop this system， which can run across platforms. The client user can login by OAUTH authentication and learn the course through the RSS subscription convenient and timely. XML data is analyzed by SAX， which makes reading and manipulating XML data be more quickly. The system requires smaller flow and less investment.

Key words： Android； mobile learning system； OAUTH certification； RSS curriculum subscription； SAX analysis

0 引言

移動終端和移動互聯網近幾年發展迅猛，基于Android移動終端價格低，WIFI無線網和移動網絡資費便宜，這使移動互聯網4G已經開始進入人們的生活，人們已經不滿足于PC上的數字化學習（E-learning）了，逐漸遷移到使用手機等移動終端的移動學習（Mobile Learning）上。移動學習是一種借助移動終端不受時間、空間的限制發生的學習，可以為人們提供隨時隨地的學習體驗[1]，打破了傳統教育在地域和時間上的限制，這是一種未來的不可缺少的學習模式，也對實現終身化學習理念有著極其重要的意義。

1 移動學習系統需求分析

1.1 功能需求

教師可以通過PC的瀏覽器對移動學習系統進行管理，例如添加通知、管理課程學習材料、師生進行在線交流等，學生可以使用手機客戶端通過無線網絡查看通知、進行課程的訂閱、瀏覽文本/課件/教學視頻等學習資料、與教師進行在線交流等。

1.2 經濟需求

移動學習要能滿足大多數人的需求，經濟投入少。而采用基于Android平臺進行開發經濟實惠，Android平臺的移動終端品牌多，市場占有率高，可選擇余地大，價格便宜[2]。

1.3 技術需求

采用JAVA技術進行開發，并與Android平臺結合，非常便捷，軟件跨平臺，方便移植。

2 移動學習系統開發的關鍵技術

2.1 J2ME技術

系統采用J2ME（Java 2 Micro Edition）開發，J2ME是把Java應用于移動通訊設備、嵌入式設備或消費性電器而推出的一項技術。由于技術開放、源代碼開源，使得系統能夠跨平臺運行實現[3]，基于Android平臺移動學習系統采用J2ME技術開發比較合適，也能夠方便地遷移到Windows Phone等其他平臺，還可以迅速通過本地協議將存儲在客戶端信息調出來供用戶瀏覽，在系統需要時才從互聯網下載信息，節省流量，減少帶寬的占用。

2.2 OAUTH技術

OAUTH是一種安全的、開放而又簡易的用戶資源的授權協議，各大互聯網公司都提供了OAUTH認證服務，移動學習系統采用OAUTH認證，可以有權訪問用戶授權的資源，比較簡捷，同時用戶信息不會泄露，安全性高[4]。

2.3 Android后臺Service技術

Service是運行在后臺，不和用戶交互應用的服務。Service自己不能運行，需要通過Activity或者其他Context對象來調用，在移動學習系統客戶端使用Context.startService（）方式啟動Service[5]。后臺服務運行的學生Android客戶端能夠快速啟動，并且保證及時接收到推送信息。

2.4 RSS及SAX技術

RSS（Really Simple Syndication）是一種用于共享新聞和其他Web內容的數據交換規范，起源于網景通訊公司的推"Push"技術，通過RSS技術將客戶訂閱的內容傳送給移動學習系統客戶端。對于RSS中傳遞的XML使用SAX來解析，這是讀取和操作XML數據的更快速、更輕量的方法[6]。

3 Android移動學習系統總體架構

圖1是移動學習系統的總體架構，系統采用三層的C/S+B/S模式架構，學生使用Android客戶端通過WIFI/3G/4G無線網絡，采用OAUTH認證登錄，進行RSS訂閱、課程資源訪問；教師使用PC中的WWW瀏覽器進行移動學習系統的管理。

移動學習系統采用三層結構開發，如表1所示，第一層為用戶層，分為PC客戶端和Android客戶端，負責用戶界面的設計；第二層為業務邏輯層，包括應用服務器，如采用Tomcat搭建Web服務器層；第三層為數據操作層負責數據的存取，服務器數據庫采用MYSQL搭建，Android手機客戶端采用輕量級的sqllte3，符合客戶端存儲數據量少的特點。

4 系統流程設計

整個移動學習系統設計了三種角色：Android客戶端的學生用戶、PC瀏覽器端的教師和系統管理員。系統的流程圖如圖2所示。Android客戶端可以通過OAUTH技術授權認證。學生可以進行課程的通知訂閱，在課程學習資料中瀏覽課程的課件和視頻等學習資料，和教師進行在線的交流，對教師發布的課程練習題進行操練。教師通過PC瀏覽器端進行課程的管理，包括：課件、視頻的發布、修改、刪除，發布最新的課程通知，和學生進行在線的學習交流等等。管理員用戶可以對系統進行配置、管理各功能模塊、用戶權限的設置等等。

5 系統功能模塊設計

5.1 用戶登錄模塊設計

學生Android客戶端采用OAUTH認證登錄，OAUTH認證服務作為一個開放的服務和服務標準，任何第三方軟件都可以使用，任何系統都可以實現自身的OAUTH認證服務，移動學習系統使用OAUTH認證服務提供的JAVA語言開發包進行開發，從而大大節約了程序員的時間，開發也非常簡易。包括Google，Yahoo，Microsoft在內的很多互聯網大公司都提供OAUTH認證服務，移動學習系統采用新浪微博、騰訊QQ和人人網的認證服務，系統允許采用這些平臺的賬號直接登錄，方便了用戶的操作。移動學習系統向這些OAUTH認證服務提供商請求未授權的Request Token。向RequestTokenURL發起請求，然后獲取用戶授權的Request Token，最后用授權的Request Token換取Access Token，當系統拿到Access Token后，就可以有權訪問用戶授權的資源了。系統中新浪微博的OAUTH認證具體的流程如圖3所示。

5.2 課程通知訂閱模塊

課程通知模塊采用RSS內容聚合模式技術開發，使用RSS，服務器可以統一為學生Android客戶端推送訂閱信息，可以快速地了解課程最新信息，獲取系統內容更新，具有較高的時效性。通過RSS訂閱，服務器給客戶端傳送統一格式的XML文件，客戶端使用SAX技術對XML文件進行解析，當SAX解析引擎在RSS源中完成了XML數據解析后，將創建一個RSSFeed類的實例，使它包含了需要處理RSS數據所需的所有內容。RSSFeed類包含三個重要元素，其中