基于微信的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)研究

崔連敏+陸劍

摘 要：微信是當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要入口，對(duì)人們的工作、學(xué)習(xí)和生活都具有極大的影響。通過微信公眾平臺(tái)和移動(dòng)學(xué)習(xí)的功能和特點(diǎn)的研究和探討，設(shè)計(jì)了基于微信公眾平臺(tái)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)架構(gòu)，研究了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的技術(shù)方案，介紹了該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能。利用微信公眾平臺(tái)為基礎(chǔ)搭建大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，為增加移動(dòng)學(xué)習(xí)的場(chǎng)景和途徑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與高等教育相互融合提供了新思路。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)軟件；微信公眾平臺(tái)；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；移動(dòng)學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：TP31

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.3969/j.is sn.1003-6970.2015.06.002

本文著錄格式：崔連敏，陸劍，基于微信的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)研究[J].軟件，2015，36 （6）： 7-11

Research on Mobile Learning System of College Physics Experiment Based on WeChatCUI Lian-min， LU Jian IAbstract ] ： As an important entrance of the mobile Intemet， WeChat has a great influence on people's work， study and life. Based on a study and discussion of the function and advantages of WeChat and mobile leaming， this paper proposes the design and system architecture of the mobile learning system of college physics experiment based on WeChat. Then a technology scheme of this mobilelearning system is considered， and the main function of this system is induced. The mobile leaming system of college university physics experiment based on WeChat increases the scene and the way of mobile learning， arouses the enthusiasm of students， and provides a new way to promote the integration of mobile Internet technology and higher education.

[ Key words] ： Computing software； WeChat public platform； College physical experiment； Mobile learning

0 引言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程覆蓋面廣，具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法和手段，能為學(xué)生提供綜合性很強(qiáng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑻岣邔W(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的專業(yè)基礎(chǔ)性重點(diǎn)課程。隨著教育信息化的發(fā)展，新的教學(xué)理念和學(xué)習(xí)方法不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)教學(xué)方法在固定教室中依靠教師灌輸已經(jīng)不能滿足新時(shí)代教學(xué)的需要。移動(dòng)學(xué)習(xí)是指通過使用移動(dòng)終端設(shè)備及配套的移動(dòng)通信技術(shù)來進(jìn)行的具有空間、時(shí)間自由性的學(xué)習(xí)活動(dòng)，是一種全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[1]。移動(dòng)學(xué)習(xí)具有學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的白發(fā)性、學(xué)習(xí)內(nèi)容的片斷性、學(xué)習(xí)地點(diǎn)的跨越性和學(xué)習(xí)目的白我調(diào)節(jié)性等特點(diǎn)[2]。

微信是騰訊公司推出的一個(gè)即時(shí)通訊服務(wù)應(yīng)用軟件，支持跨通信運(yùn)營(yíng)商、跨操作系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)送免費(fèi)語(yǔ)音、視頻、圖片和文字，也可以使用通過共享流媒體內(nèi)容的資料。微信功能強(qiáng)大、操作便捷、設(shè)計(jì)友好、支持當(dāng)前主流移動(dòng)操作系統(tǒng)Android、IOS、WP、BlackBerry、S60、Mac的終端設(shè)備，用戶群體覆蓋面廣，尤其是當(dāng)代的大學(xué)生作受新鮮事物能力強(qiáng)，是微信軟件使用的一個(gè)重要人群。將微信運(yùn)用于移動(dòng)學(xué)習(xí)領(lǐng)域，不僅具備具有良好的使用體驗(yàn)，而且能夠利用微信龐大的用戶群體和功能強(qiáng)大開發(fā)平臺(tái)，為移動(dòng)學(xué)習(xí)者提供了更多的學(xué)習(xí)選擇和更加豐富的交流方法[3-5]。因此選擇使用微信為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)搭建一個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

1 微信公眾平臺(tái)與移動(dòng)學(xué)習(xí)

微信公眾平臺(tái)是在微信的基礎(chǔ)上新增的功能模塊，個(gè)人和企業(yè)都能夠申請(qǐng)一個(gè)微信公眾賬號(hào)，實(shí)現(xiàn)和特定群體的文字、圖片、語(yǔ)音的全方位溝通。微信公眾平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)便捷的消息分享，具備豐富的媒體展示形式，同時(shí)為了彌補(bǔ)本身功能上的不足，微信公眾平臺(tái)還提供第三方外部接口，通過引入第三方服務(wù)器響應(yīng)用戶消息，來實(shí)現(xiàn)功能的拓展[6-8]。

使用微信公眾平臺(tái)搭建大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)有很多優(yōu)勢(shì)。除了能夠使用微信群和普通微信消息外，教師還能夠使用微信公眾平臺(tái)的短信群發(fā)功能，主動(dòng)推送學(xué)習(xí)資料給所有關(guān)注微信公眾號(hào)的學(xué)生，同時(shí)微信公眾平臺(tái)還具有自動(dòng)回復(fù)功能，學(xué)生能夠根據(jù)關(guān)鍵詞主動(dòng)獲取感興趣的學(xué)習(xí)信息，豐富了師生交流互動(dòng)的途徑。微信公眾平臺(tái)打破了時(shí)間與空間的限制，學(xué)生能夠利用碎片時(shí)間隨時(shí)隨地的學(xué)習(xí)，而且能與教師實(shí)時(shí)互動(dòng)。微信公眾平臺(tái)無需考慮用戶終端的操作系統(tǒng)、型號(hào)、分辨率等，只要其支持微信就能夠使用該移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，相比開發(fā)APP的方式變得更加簡(jiǎn)單，另外，微信公眾平臺(tái)還繼承了微信龐大的用戶群體，選擇使用微信公眾平臺(tái)搭建移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，能夠更加便捷地推廠移動(dòng)學(xué)習(xí)的理念。

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

微信公眾平臺(tái)高級(jí)模式中有兩種模式：編輯模式和開發(fā)模式。微信公眾平臺(tái)在開通編輯模式的情況下，可以實(shí)現(xiàn)文字、語(yǔ)音、圖片、圖文消息的自動(dòng)回復(fù)和關(guān)鍵詞自動(dòng)回復(fù)。微信公眾平臺(tái)開發(fā)模式除了具有編輯模式的幾乎所有功能外，還提供了API接口，開發(fā)者可以根據(jù)需要在自身的服務(wù)器上開發(fā)和接人相關(guān)應(yīng)用。對(duì)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)來說，為了給用戶提供更多的使用功能和更好的使用體驗(yàn)，選擇了開發(fā)模式。

系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用分層設(shè)計(jì)的思想，將系統(tǒng)功能進(jìn)行有序的分層，各個(gè)邏輯層相互獨(dú)立，某一層的變化不會(huì)影響到其他層，使系統(tǒng)以更松散的方式耦合，從而更易于維護(hù)。根據(jù)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)，如圖l所示的將整個(gè)系統(tǒng)分成三層：接入展現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。

接入展現(xiàn)層主要包含用戶接入模塊和應(yīng)用展現(xiàn)模塊，分別負(fù)責(zé)接收用戶發(fā)送的請(qǐng)求及最終展現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝。微信公眾平臺(tái)是連接用戶與系統(tǒng)的基礎(chǔ)，用戶所有的操作通過微信第三方接口向系統(tǒng)后臺(tái)發(fā)出請(qǐng)求，按照通訊規(guī)范的定義統(tǒng)一解析處理，并分發(fā)給各個(gè)業(yè)務(wù)流程，由各業(yè)務(wù)流程進(jìn)行各類邏輯處理后得到的數(shù)據(jù)返回客戶端接入模塊，再由接人模塊統(tǒng)一封裝，最后將封裝后的數(shù)據(jù)返還給用戶。系統(tǒng)使用JSON作為通訊內(nèi)容載體，將用戶和服務(wù)節(jié)點(diǎn)的通訊請(qǐng)求或應(yīng)答集合到一起，降低用戶與服務(wù)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通訊次數(shù)，能使得最終頁(yè)面展現(xiàn)速度較大幅度的提高。

業(yè)務(wù)邏輯層主要用于用戶操作業(yè)務(wù)的邏輯處理，實(shí)現(xiàn)用戶全部業(yè)務(wù)邏輯的處理過程。業(yè)務(wù)邏輯層主要負(fù)責(zé)處理用戶權(quán)限綁定、移動(dòng)學(xué)習(xí)課程播放處理、移動(dòng)作業(yè)發(fā)布和上傳、以及學(xué)習(xí)資料的管理等。同時(shí)業(yè)務(wù)邏輯層作為系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯處理核心，需要處理用戶的會(huì)話session的創(chuàng)建和銷毀、對(duì)用戶隱私數(shù)據(jù)的安全加密、獲取數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)、用戶操作日志和系統(tǒng)運(yùn)行日志的管理等。

數(shù)據(jù)訪問層主要用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和讀取操作。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要由用戶信息、移動(dòng)學(xué)習(xí)的課程信息和其他一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息組成。

3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)技術(shù)方案

接入微信公眾平臺(tái)開發(fā)，開發(fā)者首先需要登錄微信公眾平臺(tái)官網(wǎng)，填寫服務(wù)器配置：服務(wù)器地址（ URL）、Token和EncodingAESKey，其中URL是開發(fā)者用來接收微信消息和事件的接口URL。Token可由開發(fā)者可以任意填寫，用作生成簽名。EncodingAESKey由開發(fā)者手動(dòng)填寫或隨機(jī)生成，將用作消息體加解密密鑰。用戶通過移動(dòng)終端訪問基于微信的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的消息處理過程是：用戶每次向微信公眾號(hào)發(fā)送消息、或者產(chǎn)生白定義菜單點(diǎn)擊事件時(shí)，微信服務(wù)器將收到請(qǐng)求封裝成請(qǐng)求XML通過HTTP的方式轉(zhuǎn)發(fā)給實(shí)際的后臺(tái)系統(tǒng)服務(wù)器。后臺(tái)系統(tǒng)服務(wù)器解析微信服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的請(qǐng)求XML并做相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理，生成響應(yīng)XML發(fā)送至微信服務(wù)器。微信服務(wù)器再解析收到的響應(yīng)XML轉(zhuǎn)發(fā)至用戶終端。微信服務(wù)器相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的功能，開發(fā)者需要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容就是針對(duì)接收到的HTTP請(qǐng)求報(bào)文，依據(jù)自身業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行分發(fā)至相應(yīng)的處理模塊，生成對(duì)應(yīng)的HTTP響應(yīng)報(bào)文。系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

基于微信的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)后臺(tái)系統(tǒng)采用PHP+MySQL+WeiPHP技術(shù)實(shí)現(xiàn)。WeiPHP是一個(gè)基于oneThink的內(nèi)容管理框架實(shí)現(xiàn)開源、高效、簡(jiǎn)潔的微信開發(fā)平臺(tái)，利用它可以輕松搭建一個(gè)屬于自己的微信公眾賬號(hào)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。用戶與微信進(jìn)行交互動(dòng)作，例如回復(fù)公眾號(hào)，掃描與公眾號(hào)有關(guān)的二微碼，關(guān)注/取消關(guān)注公眾號(hào)，在公眾號(hào)里點(diǎn)擊白定義菜單等，都由WeiPHP輔助負(fù)責(zé)接收來自微信的請(qǐng)求報(bào)文，并將請(qǐng)求xml報(bào)文轉(zhuǎn)成數(shù)組形式提供后續(xù)功能使用。Application/Home/C ontrolle r/WeixinController.class.php文件是負(fù)責(zé)與微信交互的唯一接口。WeiPHP判斷請(qǐng)求的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理，例如請(qǐng)求的數(shù)據(jù)類型是回復(fù)公眾號(hào)，通過查詢關(guān)鍵詞表找出相應(yīng)的插件名及具體的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)ID。通過插件名加載相應(yīng)的插件，并把微信請(qǐng)求的數(shù)據(jù)和上一步通過關(guān)鍵詞查出來的數(shù)據(jù)一并傳遞給到插件里。由插件根據(jù)上面的請(qǐng)求數(shù)據(jù)處理具體的業(yè)務(wù)并組裝返回?cái)?shù)據(jù)。WeiPHP根據(jù)返回的數(shù)據(jù)再次封裝成微信需要的格式并返回到微信里。微信根據(jù)返回的數(shù)據(jù)排版好顯示給用戶，如果返回的數(shù)據(jù)是帶鏈接可點(diǎn)擊的，進(jìn)入下一步，否則到此為止。用戶點(diǎn)擊內(nèi)容進(jìn)入插件提供的地址對(duì)應(yīng)的微網(wǎng)站的HMTL頁(yè)面。用戶可在微網(wǎng)站HTML頁(yè)面繼續(xù)完成相應(yīng)的操作。

4 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

基于微信的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能由如圖3所示的四個(gè)核心模塊組成，其中微查詢、微學(xué)習(xí)和微互動(dòng)模塊為學(xué)生和教師微信端使用，微管理模塊為后臺(tái)管理功能模塊。每個(gè)模塊的功能是：

（1）微查詢模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能是課程查詢、作業(yè)查詢和成績(jī)查詢。課程查詢主要功能是學(xué)生可以查詢課程表信息，以及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的課程介紹、教師信息、實(shí)驗(yàn)儀器以及課前預(yù)習(xí)資料等信息。作業(yè)查詢的主要功能是課后作業(yè)的題目、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求、作業(yè)最晚提交時(shí)間提醒等信息。成績(jī)查詢主要提供查詢各科實(shí)驗(yàn)成績(jī)的單項(xiàng)成績(jī)、平均成績(jī)、總成績(jī)等信息。

（2）微學(xué)習(xí)模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能有課前預(yù)習(xí)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)介紹和微教學(xué)視頻功能。課前預(yù)習(xí)主要提供實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)儀器介紹，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)題目等功能。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主要通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)介紹和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)視頻，分別給學(xué)生展示創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。微實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻主要提供實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)視頻，學(xué)生可以選擇隨時(shí)隨地的瀏覽觀看。

（3）微討論模塊主要提供用戶注冊(cè)綁定、教學(xué)評(píng)價(jià)和師生互動(dòng)功能。用戶注冊(cè)綁定是通過綁定學(xué)生用戶的學(xué)號(hào)或教師用戶的T號(hào)與微信號(hào)綁定，只有通過綁定的用戶才能查詢類似成績(jī)查詢等涉及隱私的信息。教學(xué)評(píng)價(jià)主要通過調(diào)查問卷功能，收集學(xué)生或教師對(duì)于教學(xué)、移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的意見和建議等信息。師生互動(dòng)主要是通過論壇的形式搭建師生對(duì)話的平臺(tái)。

（4）微管理模塊主要為管理員及教師用戶提供的，主要包括用戶管理、教學(xué)管理和資源管理功能。用戶管理主要是管理基于微信的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的用戶資料、用戶綁定等。教學(xué)管理可以推送相關(guān)教學(xué)視頻、教學(xué)資料和相關(guān)信息給學(xué)生用戶。資源管理主要管理平臺(tái)素材資料、學(xué)習(xí)資料等相關(guān)信息。

系統(tǒng)主要功能示例如圖4所示。

5 結(jié)論

利用微信公眾平臺(tái)搭建大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，充分發(fā)揮了微信和移動(dòng)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)師生互動(dòng)交流，融合信息技術(shù)與高等教育都有重要的意義。然而我們應(yīng)該清醒的認(rèn)識(shí)到，微信移動(dòng)學(xué)習(xí)只是傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的補(bǔ)充，還無法完全取代傳統(tǒng)的教與學(xué)的過程，但是隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展[9-11]，微信等社交軟件在移動(dòng)學(xué)習(xí)和高等教育中必將發(fā)揮越來越重要的作用。

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