基于Android智能手機的新型農民教育軟件的設計與實現

摘要：針對目前河南省新型職業農民教育中存在著一些局限性，如培訓時間短、形式單一，缺乏方便實用的教育平臺等，設計了一種新型的職業農民微型培訓平臺，探討了平臺使用的關鍵技術，并對主要功能模塊進行了描述。平臺具有界面友好、時效性強、多平臺通用等特點，學習資源有文字、音頻、圖片、視頻等多種媒體形式，受眾易于接受，且平臺數據庫可以和農業專家系統數據庫相連，學習資源豐富。

關鍵詞：新型職業農民教育；微平臺；Android；數據庫

中圖分類號：TP319；TP393.09 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1734-05

近年來，隨著新農村建設進程的不斷加快，農村勞動力整體素質不高，缺乏相應專業技術人才的問題日益突出。河南省現有的新型職業農民教育主要是通過陽光工程等進行的，2012～2014年第一期河南省陽光工程部分學員的問卷調查結果顯示，其中98%的學員對“陽光工程”培訓過程表示滿意，但是對后期輔導的滿意度只有66%。原因在于現有新型職業農民教育的后續輔導、跟蹤體系還不太完善，缺乏相應的支撐平臺，現有農業專家系統的時效性和易用性有所欠缺，一定程度上影響了培育工程的后續教育效果。

加快新型農民的教育程度，一方面要提高職業農民對教育培訓的了解程度，加大多方支持力度；另一方面也要創新培育手段，充分利用現代化、信息化手段加大軟硬件方面的建設，為新型職業農民提供在線教育培訓、移動互聯網服務、在線信息技術咨詢等更加方便、易用、人性化的服務。由此可見，基于4G移動通信技術和Android智能手機的新型職業農民微型培訓平臺將會是現有新型職業農民培育體系的有益補充。

1 新型職業農民微型培訓平臺的開發環境搭建及運用技術

1.1 平臺的開發環境搭建

新型職業農民教育工程微平臺使用Eclipse+ADT插件、Android SDK工具包、MyEclipse、SQL Server、Tomcat服務器等開發工具。

1.1.1 Eclipse+ADT插件、Android SDK工具包 在計算機系統上安裝Google公司為Android應用程序開發提供的免費跨平臺的集成開發環境，下載相關的開發工具。安裝流程分為下載、配置JDK；下載、配置Eclipse；安裝ADT擴展包；下載、設置Android SDK等步驟，按步驟安裝完成即可。

1.1.2 MyEclipse MyEclipse是一款非常優秀的用于開發Java、Java EE及移動應用的集成開發環境，MyEclipse對各種開源產品的支持十分廣泛[1]。MyEclipse目前支持Java Servlet、AJAX、JSP、JSF、Struts、Spring、Hibernate、EJB3、JDBC數據庫鏈接工具等多項功能。MyEclipse是幾乎囊括了目前所有主流開源產品的專屬Eclipse開發工具。

1.1.3 SQL Server數據庫 平臺數據庫使用Microsoft SQL Server 2005開發，SQL數據庫是一個全面的數據庫平臺，使用非常廣泛。數據庫引擎為關系型數據和結構化數據提供了安全可靠的存儲功能，可以構建和管理用于業務的高性能數據應用程序。所使用的SQL語言是一種高級的非過程化編程語言，語句可以嵌套，允許使用結構化查詢語言作為數據輸入與管理的接口，具有極大的靈活性和強大的功能，大大提高了數據庫的使用效率和安全性。

1.1.4 Tomcat Tomcat服務器是一種開放源代碼的Web應用服務器，它和IIS等Web服務器一樣，可以處理HTML網頁，回應頁面的訪問請求，是開發和調試JSP程序的首選工具。它還有另外一個功能，作為Servlet和JSP容器，支持郵件服務、負載平衡等開發應用系統，具有占用系統資源空間下擴展性好等優點。

1.2 平臺的運用技術

1.2.1 Android系統開發技術 Android是一種由Google開發的基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統[2]，主要用于智能手機等移動設備。各種應用軟件可使用Java編寫自行開發，不存在任何阻礙移動產業創新的專有權壁壘，系統開發費用低、難度小，具有較好的跨平臺特性和擴展性。目前Android系統從智能手機逐漸擴展到平板電腦及其他領域，如平板電腦、電視、數碼相機、游戲機等。

Android的系統架構和其操作系統一樣，采用了分層的架構。主要分為四個層，從高層到低層依次是應用程序層、應用程序框架層、系統運行庫層和Linux內核層[3]。

1.2.2 Servlet技術 Servlet是在服務器上運行的小程序，在Java Applet的環境中創造的。Java applet是一種當作單獨文件跟網頁一起發送的小程序，它通常用于客戶端運行，結果得到為用戶進行運算或者根據用戶互作用定位圖形等服務。

Java Servlet的執行速度比CGI程序快很多，這在通信量大的服務器上可以體現出來。各個用戶的請求被處理成很多單個程序中的一個個線程，不需要再單獨創建進程，這樣服務器端處理請求的系統開銷降低了很多。

2 新型職業農民微型培訓平臺的模塊與基本功能

2.1 平臺的主要功能模塊

新型職業農民培育工程微平臺的基本功能模塊有農業資訊、農業天氣、在線學習、交流中心、專家系統、專家在線六個子模塊（圖1）。

2.2 平臺模塊的基本功能簡介

2.2.1 農業資訊模塊

1）農業政策及重要農業新聞。提供國家對農業的相關政策、法規以及重要的農業新聞等內容，方便農民及時了解國家的宏觀農業政策及所在地區的微觀政策，給農民提供第一手的農業資訊，便于有的放矢地開展農業生產及經營活動。

2）農資、農產品行情資訊。提供農藥、化肥、地膜等農資的市場行情、價格波動預警等信息，易于農民靈活采購農資，降低農資產品的價格波動對農業生產的影響，從而降低生產成本，提高經濟效益，增強抗風險能力。提供農作物種植面積、區域及相關農產品行情等信息，便于農民及時調整種養殖結構，合理優化產業資源實現農產品的多樣化，在豐富老百姓菜籃子、米袋子，提供多樣化食品供給的同時增加農民收入。

2.2.2 農業天氣模塊

1）農業實時天氣預報。該子模塊可通過地理位置手動設定和GPS自動定位兩種模式，為農民提供實時天氣預報服務，天氣數據來源為所在地氣象觀測站（大多數氣象站都能提供小范圍的詳細天氣數據）。主要預警大風、暴雨、冰雹、干熱風等短時氣象災害，便于農民及時了解農田氣候數據及天氣情況，實時對農田進行管理，提高農作物的抗災能力，增加農作物管理的精細程度，提高單位面積產量。

2）中長期災難天氣預警。中長期天氣預警主要由國家、省級氣象臺提供，便于農民了解未來的氣候變化情況，主要提供洪澇、干旱、寒潮、高溫、雨雪冰凍災害等大范圍氣象災害，便于省、市（縣）、鄉（鎮）多級聯動及時啟動應急預案，提前部署預防措施，把大范圍農業氣象災害對農業生產的影響降到最低，保證國家糧食安全。

2.2.3 在線學習模塊 在線學習模塊按照國家新型職業農民培育工程的教育對象分為生產經營型、專業技能型、社會服務型三個子模塊。依托4G網絡和Android智能手機為農民提供文字、圖片、音頻、視頻等多樣化的多媒體學習資源。

1）生產經營型。為生產經營型人員提供的學習資源主要分為生產技術類和管理類兩大類。生產技術類提供的學習資源主要內容有無土栽培、智能日光溫室、自動化養殖、人工授精、有機農產品生產技術等國內外先進的農產品生產技術；管理類學習資源主要針對農民專業合作社骨干等，主要內容有現代市場營銷、人力資源管理、區域經濟學、有機農產品認證等。

2）專業技能型。針對專業技能型人員提供的學習資源主要分為農畜產品加工和農畜產品認證兩大類。農畜產品加工學習資源主要有糧食作物、蔬菜、水果、禽畜肉類產品深加工技術，煙葉烘干，禽畜屠宰等；農畜產品認證學習資源主要提供綠色食品、無公害農產品、有機食品等相關的生產技術及認證知識。

3）社會服務型。針對社會服務型人員，提供農機使用與維修、農作物病蟲害防治、動物防疫、農村信息員培訓、農村經紀人培訓等多媒體學習資源。

2.2.4 交流中心模塊 交流中心模塊主要有發帖與提問、回帖兩個子模塊。發帖人和回帖人需要用戶注冊，所提交的姓名、性別、年齡，所在地區、擅長領域、電話號碼等信息必須真實有效，通過管理員審核后方能進行操作。同時該子模塊還提供專家在線模塊探頭，鏈接專家在線界面，農民在農業生產活動中遇到的一些比較棘手的問題或無人回帖等情況可以直接向專家求助，大大提高了平臺的界面友好性。

2.2.5 農業專家系統模塊 農業專家系統子模塊可以通過4G網絡經由互聯網鏈接現有農業專家系統。由于該平臺數據庫規模較小，對于系統數據庫中沒有相關信息記錄或平臺數據庫無響應等情況，可以通過與現有的農業專家系統相連的通訊鏈路查詢專家系統的數據庫。

2.2.6 專家在線模塊 專家在線模塊主要用于解決農民在生產經營中遇到的個性問題，例如突如其來的病蟲災害等[4]。要求“12316”的“三農”專家實時在線，并不定期請知名農業專家做客為廣大農民提供在線咨詢服務。平臺提供文字、語言、圖片、視頻等提問方式，便于咨詢者快速準確地將農業生產活動中遇到的問題反映給專家，專家同樣可以使用多種回應方式將指導信息及時反饋給咨詢人指導其農業生產。

3 新型職業農民微型培訓平臺的實現

新型職業農民微型培訓平臺的實現包括系統界面的實現、數據庫建立、數據庫連接等技術。

3.1 系統界面的實現

平臺用戶界面布局使用的是針對Android手機最常用的XML界面程序布局文件[5]，在具體的Android應用中，用戶界面是由View和ViewGroup對象構建的，View對象是Android平臺用戶界面體現的基本單位，它是一個數據體，其存儲了屏幕上系統圖標所在區域的布局參數及內容，并負責區域內的測量、焦點轉換、按鍵觸摸手勢的處理等。同時也承擔了用戶交互關鍵點及交互事件接受的任務，提供圖標按鈕、文本輸入框之類的UI對象的完整實現；ViewGroup是管理Android界面布局的重要基礎類[6]，通過布局管理器提供像流式布局、表格布局以及相對布局之類的布局架構。結構圖如圖2。

在具體的界面布局中，為了簡化平臺設計的復雜程度，界面管理只使用一個新建目錄layout_port（代表手機豎屏布局），這樣系統會快速地從drawable（圖片文件目錄）中找到相應的圖片。因使用者的Android智能手機屏幕分辨率各不相同，為了兼顧不同分辨率的手機，drawable目錄下又分為drawable-hdpi、drawable-mdpi、drawable-ldpi三個子目錄分別存放高、中、低分辨率的圖片，這樣的設計既保證了系統的基本使用也兼顧了美觀性，從而大大簡化了平臺的開發難度，惟一的不足之處是不能實現橫豎屏的切換。

具體實現時通過自定義XML文件來實現想要的圖片，如定義新聞資訊為news_1.xml，并將其放到drawable目錄下，依次為平臺的其他模塊定義XML文件及所對應的圖標，更改定位參數，重復上述操作進行多次布局，再進行桌面美化，分步完成系統主界面和各個子模塊分界面的制作。系統主界面與在線學習界面的效果如圖3。

3.2 數據庫的建立

新型職業農民微型培訓平臺數據庫主要由用戶數據庫、農業資訊數據庫、在線學習資源數據庫等構成。其中專家系統子模塊則通過微平臺數據庫與現有農業專家系統的數據庫相連，在充分利用現有資源的同時降低了平臺數據庫的開發難度。

3.2.1 用戶數據庫 用戶數據庫使用Microsoft SQL Server 2005建立，數據來源為新型職業農民培育工程登記的學員信息（信息可通過河南省農業廳的相關系統獲取），同時支持新用戶注冊功能，系統會將用戶的注冊信息如學員姓名、年齡、性別、所在地區、擅長領域、電話號碼等上傳到用戶數據庫中，并為用戶提供相應的學員信息查詢功能。

3.2.2 在線學習數據庫 在線學習資源數據庫主要按新型職業農民培育工程的分類方法分為生產經營型、專業技能型、社會服務型三個學習資源數據庫。

生產經營型數據庫按照大類分為農業和畜牧業數據庫，其中農業數據庫分為作物栽培、日常管理、現代農業三個子數據庫；畜牧業數據庫分為日常管理和繁育技術兩個子數據庫。專業技能型數據庫分為農畜產品加工和農畜產品認證兩個子數據庫；社會服務型數據庫分為植保、防疫、信息員、經紀人和其他五個子數據庫。數據庫結構如圖4。

各數據庫主要提供分類的專業知識，如作物栽培與管理、動物繁育技術、農畜產品加工技術、農村經紀人培訓等學習資源，類型主要有文字、圖片、音頻、視頻等，可以為學習者提供更加全面、直觀、易于接受的多媒體資源。為了降低數據庫的構建復雜程度，視頻資源采用5～10 min的微視頻方式。

3.3 微平臺數據庫的連接

平臺數據庫的連接主要使用Servlet技術[7]，用于交互式地瀏覽和修改數據，生成動態Web內容。使用此技術的原因主要是Servlet可以在平臺服務器上以快于公共網關接口（CGI）的程序執行速度調取數據，無需創建單獨的進程，提高了微平臺用戶訪問數據庫的相應速度，大大降低了服務器端處理請求的系統開銷，方便相關查詢數據的快速上傳和響應數據的下載，擴展了服務器的性能。其過程為：①客戶端發送請求至服務器端數據庫；②服務器端數據庫將請求信息發送至Servlet；③Servlet根據客戶端對服務器端數據庫的請求動態生成響應內容并將其傳給服務器；④服務器將響應返回給客戶端，同時也擴展了微平臺數據庫。

3.4 微平臺專家系統子模塊與現有農業專家系統數據庫的互聯

農業專家系統子模塊通過安裝在Android智能手機上的終端程序啟動，通過4G移動通信網絡經由互聯網鏈接到微平臺的數據庫，再通過相應接口和通訊鏈路與農業專家系統數據庫相連。此方法雖然比起通過手機瀏覽器訪問專家系統的方式復雜很多，但是具有降低服務器端系統開銷、請求及訪問速度快等優點[8]，其原理如圖5。

4 小結

新型職業農民微型培訓平臺，遵循易用性、時效性、高效性的原則，使用Android、Servlet等技術開發，設計方便、項目開發費用低。利用常見的Android智能手機為平臺終端，以飛速發展的4G移動通信網絡為通信載體，為使用者提供農業資訊、農業天氣預報、在線學習與交流、專家在線問答等功能，并能通過平臺數據庫經由計算機網絡和農業專家系統的數據庫相連接。平臺設計充分考慮了系統載體的通用性、信息傳播的可行性、與現有農業專家系統的兼容性等問題，實現了用戶使用、平臺開發的成本可控性，創新了教育信息化背景下新型職業農民的培育手段，擴充了培育平臺，必將成為現有新型職業農民培育體系的有益補充。

參考文獻：

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