基于無線的電子作業(yè)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)

白偉 BAI Wei；田娟 TIAN Juan；李鳳英 LI Feng-ying

（寧夏師范學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，固原 756000）

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

0 引言

社會信息化的高速發(fā)展，尤其網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的日益創(chuàng)新與成熟，使得移動學(xué)習(xí)作為一種新興學(xué)習(xí)方式，成為全世界研究與探索的教學(xué)新領(lǐng)域。美國最早于1994年開始對移動學(xué)習(xí)研究，全球范圍的移動學(xué)習(xí)研究就此展開。目前仍主要集中在歐美部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家或地區(qū)。研究的深度與廣度比較高。移動學(xué)習(xí)是指基于當(dāng)前較成熟的國際互聯(lián)網(wǎng)、無線移動網(wǎng)絡(luò)、多媒體教育技術(shù)，教師學(xué)生借助無線設(shè)備（如手機(jī)、PDA、筆記本電腦等）在任何時間、任何地點(diǎn)、任何形式來進(jìn)行更為方便的、靈活的交互式教學(xué)活動，以及教育、科技方面的信息交流。

隨著無線WIFI網(wǎng)絡(luò)的普及、無線設(shè)備價格低廉化，傳統(tǒng)手寫作業(yè)已經(jīng)慢慢被電子作業(yè)替代，教師也開始大量布置電子作業(yè)。高校應(yīng)用型專業(yè)中尤其計(jì)算機(jī)專業(yè)，幾乎所有的實(shí)踐課程成果都需要有電子版作業(yè)或電子版實(shí)踐報告，畢竟電子作業(yè)有著傳統(tǒng)作業(yè)無法比擬的易修改性、易讀性、易保存性[1]。網(wǎng)絡(luò)時代下的教與學(xué)發(fā)生正發(fā)生著的巨大變革，因此電子作業(yè)系統(tǒng)對學(xué)生書包減負(fù)以及教學(xué)環(huán)節(jié)的規(guī)范性有著重要意義。一個完整的電子作業(yè)本系統(tǒng)應(yīng)包含兩部分，硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)。

1 電子作業(yè)本硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)應(yīng)由以下幾部分組成：電源模塊、微處理器、無線收發(fā)模塊、電子傳感器、隔爆接合面、觸摸屏等。微控制器主要采用的是MSP430系列產(chǎn)品，例如MSP430F2013，是TI公司生產(chǎn)的一種16位超低功耗的混合信號處理器。采用差分傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)按幀進(jìn)行傳輸，傳輸過程中采用crc檢驗(yàn)進(jìn)行差錯控制。針對實(shí)際應(yīng)用需求，提供“單片”解決方案，將大量模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上.其突出優(yōu)點(diǎn)是低電源電壓、超低功耗，可采用電池工作，有很長的使用時間，并可配置USB接口芯片、SD卡接口及液晶控制芯片.無線收發(fā)模塊采用CC2420是Chipcon As公司推出的符合2.4 GHz IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器[2]。該器件是一款適用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。CC2420的選擇性和敏感性指數(shù)超過了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。硬件框架如圖1所示。

圖1 硬件框架結(jié)構(gòu)圖

電子傳感器是其核心軟件，主要功能表現(xiàn)為應(yīng)用：模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。通常模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。由于數(shù)字信號本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號大小，而輸出的數(shù)字量。

隔爆接合面（flameproof joint）是一種為阻止內(nèi)部的爆炸向外殼周圍的爆隔，爆電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)由隔爆外殼、測量系統(tǒng)、電接點(diǎn)組、調(diào)節(jié)裝置和出線盒等組成。隔爆電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)的隔爆外殼具有良好的隔爆性能，因此隔爆電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)對在正常工作過程中由于火花或電弧的影響，除了能承受殼體內(nèi)部的爆炸性氣體混合物在一旦引起爆炸時產(chǎn)生的爆炸壓力外，并能有效地阻止由此產(chǎn)生的熱能向外順利傳播，而只能在殼體內(nèi)部沿著隔爆接合面的微小縫隙處緩慢地向外擴(kuò)散。這時，傳至殼體外部的瞬間溫度已降低到爆炸性氣體混合物的燃點(diǎn)溫度以下，故不會導(dǎo)致傳爆[3]。

觸摸屏也稱之為“觸控屏”，是一種可以接受觸頭等信號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，它作為一種新型的電子輸入設(shè)備，可以取代機(jī)械式的按鈕面板，不用鼠標(biāo)，只需借由液晶顯示畫面將數(shù)字與圖片顯示在電子作業(yè)本的面板上。

2 電子作業(yè)本軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一個完成的作業(yè)軟件系統(tǒng)應(yīng)該包含以下內(nèi)容：首先，要有作業(yè)上傳系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠設(shè)置作業(yè)的上傳時間，超過時間無法上傳；其次，要有完善的評價策略與強(qiáng)大的成績分析，能夠讓整個評價過程公開透明，同時幫助教師分析成績，為以后教學(xué)提供參考；再次，要有實(shí)施討論與反饋機(jī)制；最后，具備簡單基本重復(fù)率檢測功能。電子作業(yè)的可修改和復(fù)制性，使得作業(yè)抄襲更為簡單，并且這種現(xiàn)象愈演愈烈，因此抄襲檢測非常必要。

目前開放源代碼作業(yè)系統(tǒng)很多，通過二次開發(fā)，既能夠滿足以上需求又能縮短系統(tǒng)開發(fā)周期。Moodle是Modular Object—Oriented Dynamic Learning Environment（模塊化面向?qū)ο蟮膭討B(tài)學(xué)習(xí)環(huán)境）的縮寫，它是由澳大利亞Martin Dougiamas博士主持開發(fā)的課程管理系統(tǒng)（CMS），Moodle發(fā)展迅速，其源代碼的免費(fèi)開放開發(fā)性、界面親和性、易操作性、教學(xué)互動靈活多樣性備受推崇。截止2014年1月份，Moodle系統(tǒng)全球已登記注冊網(wǎng)站85300個，分布240個國家和地區(qū)，課程8,284,672門，教師用戶110萬人，學(xué)習(xí)者1億兩千萬。采用Moodle系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

一是能夠讓學(xué)生養(yǎng)成良好交作業(yè)的習(xí)慣。教師設(shè)置好作業(yè)提交截止時間，如果學(xué)生不能再規(guī)定的時間提交作業(yè)，成績肯定為零。能夠徹底杜絕學(xué)生交作業(yè)拖沓現(xiàn)象。教師也能夠?qū)崟r觀察學(xué)生作業(yè)上傳情況。具體界面如圖2所示。

圖2 學(xué)生作業(yè)提交與查看界面

二是有著完善的評價系統(tǒng)。Moodle系統(tǒng)提供三種評價方式：教師評價、學(xué)生自評、和同學(xué)互評。教師可以具體細(xì)分三種評價方式比重。學(xué)生作業(yè)提交后，評價者可以在規(guī)定的時間內(nèi)反復(fù)更改自己的評論、分?jǐn)?shù)。批改意見直到滿意為止。整個評價過程可設(shè)置為匿名制，避免人際關(guān)系干擾成績和批注意見。學(xué)生參與評價過程也是對該知識點(diǎn)理解與掌握的過程。不同班級也可以互相評價。極大加強(qiáng)了不同班級學(xué)習(xí)交流。由于學(xué)生本身不再是一個被評價的角色，本身能動性得到了極大的發(fā)揮。尤其師范類院校，學(xué)生一方面通過評價其他同學(xué)作品好壞，提高自己的教師素養(yǎng)和辨別作業(yè)好壞能力，還可以進(jìn)一步思考課程，理清的自己思路。同時，在認(rèn)真評價其他同學(xué)作品時，自己也期待著能夠獲得一個客觀公正的評價和誠懇建議。從活動中感受到一個教師應(yīng)有的責(zé)任，以及教師工作的艱辛程度，學(xué)習(xí)氛圍非常濃厚。全程評價過程更是公開、公平、公正，讓學(xué)生能夠切實(shí)感受到教師與同學(xué)的關(guān)注。

三是強(qiáng)大的作業(yè)成績分析功能與反饋機(jī)制.當(dāng)評價完成后，教師可設(shè)置系統(tǒng)發(fā)布整個評價反饋，學(xué)生能夠清楚看到教師與同學(xué)評價分?jǐn)?shù)與修改意見，進(jìn)而調(diào)整自己的學(xué)習(xí)方式與重點(diǎn)。教師可通過匯總表利用系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)分析功能（如圖3所示）調(diào)整以后教學(xué)內(nèi)容與方式，真正做到學(xué)生為本與人文關(guān)懷。

圖3 作業(yè)成績分析表

3 總結(jié)

無線模式下的電子作業(yè)本系統(tǒng)為教學(xué)改革與教學(xué)模式提供了廣闊前景，讓學(xué)生與教師切實(shí)體會到新技術(shù)帶來的教學(xué)便利與教學(xué)質(zhì)量提高。體現(xiàn)出學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)特點(diǎn)，讓傳統(tǒng)講授型學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃蛯W(xué)習(xí)。

[1]周小平，王佳等.基于VSM的電子作業(yè)反抄襲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2013,3(30):109-111.

[2]王水璋,閆文娟.基于MSP430與CC2420的自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)[J].2008,33(18):134-136.

[3]EEPW百科.溫度和壓強(qiáng)關(guān)系的一套數(shù)值表[EB/OL].http://baike.eepw.com.cn/baike.

[4]白偉,康凱.基于網(wǎng)絡(luò)課程系統(tǒng)的學(xué)習(xí)評價[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2008,31(35):114-117.