基于Android系統的移動學習環境開發與應用

胡曉燕 譚躍生 李海榮 方中純

內蒙古科技大學工程訓練中心 內蒙古包頭 014010

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基于Android系統的移動學習環境開發與應用

胡曉燕 譚躍生 李海榮 方中純

內蒙古科技大學工程訓練中心 內蒙古包頭 014010

摘 要：以C語言作為改革示范課程，研究移動學習平臺的相關內容，設計一個基于Android系統的移動學習平臺。介紹了這一學習平臺的設計原則、系統構架、功能分析以及數據庫設計，學生可以借助這一平臺獲取課程資料、章節練習和模擬測試等，為傳統課堂教學提供互補。

關鍵詞：C語言；移動學習；Android

隨著計算機科學技術的迅速發展和智能手機的普及，移動學習在高校教育領域正進行如火如荼的應用和推廣。移動學習是利用無線移動通信網絡技術以及無線移動設備獲取課程信息、課程服務、課程資源的一種新型學習方式［1］。移動學習使學習者可以在任何時間、任何地點獲取自己想要的課程資源。實現真正意義上的自主學習；實現學生和教師之間無障礙及時溝通。結合目前我中心C語言教學的實際情況：講解的教學內容比較多，但教學學時數少，課堂上沒有足夠的時間把教學活動展現給學生，擬將移動學習技術引入C語言課程教學中，應用HBuilder開發工具開發一個基于Android平臺的手機移動學習系統，精心設計適合于移動學習的課程資源，從而為學生提供一種新的學習方式，將單一的課堂交流方式轉變為雙向和多項交流方式，提高學生的學習興趣，將有限的課堂轉變為沒有時空限制的移動學習，最終提升學生的自主學習能力和編程能力。教師可以根據課程的需要自主設計和管理課程，發布課堂資料，布置課后作業，公布課程消息等，與學習者實現互動交流，解惑答疑。學習者也可以進行教學內容瀏覽、互動答疑、學習交流、接收公告等，從而實現協作式、自主學習。

1 移動平臺總體設計

移動平臺基于Android系統，采用C/S模式結構。C/S模式結構充分利用了兩端硬件環境的技術優勢，將任務合理的分配到客戶端與服務器。降低了系統通訊開銷。C語言移動學習系統主要遵循以下3項設計原則。

1.1 學習資源的微型化

在移動學習過程中，學習者可能會處于一個嘈雜的環境之中，所以學習過程難免會受外界干擾，注意力集中的時間也相對較短。因此，在移動學習系統的開發過程中，一定要遵循“短小精悍”的原則，盡量開發一些較簡短的學習模塊。學習單元的時間一般控制在10分鐘左右，同時每個學習單元之間的關聯性不要太強，也就是說這一單元的學習不會影響下一單元的學習效果［2］。

1.2 操作的簡易性

當今的大學生使用最多的移動學習終端還是智能手機，但智能手機存在屏幕小，鍵盤小的缺點，所以系統的功能性操作盡量的簡單明了，界面設計簡單大方。這樣學習者在使用移動學習系統時會更方便、快捷。

1.3 可擴展性和兼容性

移動學習系統的設計必須能夠滿足系統以后的內容擴展，功能擴展和開放接口擴展等；系統不僅要適應高端的手機，也要盡量兼容低端的手機，保證這些手機用戶在學校主頁下載園地上能夠下載移動學習系統客戶端實現移動學習。

2 系統架構

圖1為移動學習系統的系統構架，由圖1可以看出，客戶端基于HTTP協議訪問通過Web服務并獲取課程學習資源，章節練習和模擬測試等信息。Web服務接收客戶端要求，訪問數據庫和資源庫獲取客戶端需要的資源和信息，并將處理結果返回給客戶端。

圖1 系統的構架圖

移動學習系統采用MCV三層架構開發，分別是用戶層、業務邏輯層、數據操作層。第一層，用戶層主要進行平臺界面的設計，為用戶提供歡迎界面；第二層，業務邏輯層，采用開源Tomcat搭建Web服務器層；第三層，數據操作層，主要負責存儲獲取數據，服務器數據庫采用MySQL搭建，用于存儲用戶信息，學習資源等。

Android客戶端采用自帶的一款輕型數據庫SQLite3，SQLite3數據庫可以保存客戶端儲存數據量較少的需求。客戶端與服務器端兩者之間通過HTTP協議進行通信，數據通信格式使用的是XML或JOSN格式，數據庫采用MySQL5.4關系數據庫管理系統，此關系數據庫不是將所有數據統一存放在一個大倉庫內，而是將數據分別保存在不同的表中，這樣做的目的就是增加了處理速度和靈活性［3］。

3 功能分析與實現

平臺采用HBuilder為開發工具。HBuilder是DCloud推出的一款支持HTML5的Web開發IDE。通過完整的語法提示和代碼輸入法，代碼塊等，大幅度提升HTML，JS，CSS的開發效率。同時，它還包括最全面的語法庫和瀏覽器兼容性數據。HBuilder是當前最快的HTML開發工具，強大的代碼助手幫你快速完成開發，最全的語法庫和瀏覽器兼容性數據讓瀏覽器碎片化不再頭痛。

客戶端為運行Android的移動學習系統，通過Socket HTTP協議訪問Web服務器，Web服務器通過訪問MYSQL數據庫獲取相應的資源和信息來響應客戶端的請求，最后服務器將處理數據以JSON文本返回給客戶端。Web服務器采用Tomcat7.0，客戶端使用Android4.0.3版本。

針對上述要求，該平臺由內容學習，反饋練習和學習交流三大模塊構成。

3.1 內容學習模塊

內容學習模塊是3個模塊的重中之重。內容學習模塊包括3個功能子模塊，分別是：課件學習、視頻學習、消息查看；其中：課件學習主要是對教材的學習，按章節編排好，呈現給學生。材料有兩部分構成：PPT及Word格式。這些教學資料存儲在移動系統中，在沒有網絡的情況下，也可以進行移動學習，不需要從服務器端口重新下載。

視頻學習的內容是視頻教學，因為文件比較大，需要儲存在服務器上。當學生進行視頻資源學習時，學生客戶端通過URL下載視頻到系統中，采用Android自帶的MediaPlayer播放器進行播放，對于已經播放過一次的視頻，系統可以將其下載到系統緩存區中，下次播放時就可以直接觀看，不需要再重新下載，這樣就可以節省流量的開銷。

消息查看模塊顯示教師向學生推送的信息，包括作業及各種提示信息等。

3.2 反饋練習模塊

分為章節練習和模塊測試兩部分。章節練習是按章節向學生呈現各種類型的練習題（包括選擇題，填空題，編程題），讓學生可以跟著課程進度進行練習。幫助學習者更有針對性的練習，更適合初學者使用。模擬測試是向學生呈現總模擬題，讓學生在期末進行總復習，查漏補缺。

3.3 學習交流模塊

學習交流模塊支持學生提出問題并瀏覽。學生和學生、學生和教師之間都可以進行交流學習。學生可以提出問題，點擊提交按鈕，服務端接收信息，由教師處理學生提出的問題。

4 主要界面的原型設計

4.1 主界面

進入C語言課程學習系統首頁，就會出現如圖2所示的歡迎界面。

圖2 歡迎界面

圖3 學生學習界面

4.2 學生學習界面

進入主界面后劃動屏幕就可以進入到學生學習界面。

當用戶選中“內容學習”后，在上方出現“課件學習”“視頻學習”兩個選擇項目（如圖3所示）。選擇“課件學習”按鈕，就會出現如圖4所示界面。從中可以瀏覽教師上課講課使用的教學資料，以便幫助學生鞏固復習，加深記憶。選擇“視頻學習”按鈕，就會出現如圖5所示的界面。在服務器中存儲大量的視頻教程，有全國主講C語言名師的視頻，也有上課教師所講的視頻，供學生們查看。

圖4 課程學習界面

圖5 視頻學習界面

如果進入到學生學習界面，選擇的是“反饋練習”，就會出現如圖6所示的界面。選擇“章節練習”和“模擬練習”分別會出現如圖7、圖8所示的界面。

圖6 反饋練面

圖7 章節練習界面

如果進入到學生學習界面，選擇的是“學習交流”按鈕，就會出現如圖9所示的界面。

圖8 模擬練習界面

圖9 學習交流界面

5 數據庫設計

數據庫是應用程序不可缺少的一個重要部分。在Android移動學習平臺客戶端中也需要進行數據的存儲和交互，因此數據庫的設計是客戶端設計的關鍵之處。

Android系統中集成了一個輕量級的數據庫——SQLite。SQLite數據庫只是一個文件，并不需要安裝和啟動，相當于嵌入式的數據庫搜索引擎。適合于小存儲量的設備中的數據的存取，非常適合于移動終端這種便攜設備。從本質上講，SQLit的操作方式只是一種更為便捷的文件操作。在應用程序創建或打一個SQLite數據庫，并非是針對真正的數據庫進行操作，而只是對一個文件進行讀寫。由此可見，手機中存在的數據庫要求數據量和計算復雜度都不能很大，只能對簡單的、輕量級的數據進行存儲和讀取［4］。

6 結束語

本文針對我校計算機基礎教學培養方案把移動學習引入到C語言課程當中，設計了基于Android移動學習平臺。我們可以把移動學習應用到其他課程當中，將為其他課程教學開辟了一條新的道路。移動學習作為其他教學形式的有益補充，以滿足學習者隨時地學習的需要，也是高校改革的一個研究方向［5］。本文研究的移動學習平臺有很多不足的地方，我們將會繼續優化、完善移動學習系統的功能，為后期開發一個使用便捷，功能豐富、體驗良好、開發簡潔的輕量級的移動應用程序提供了一種方法和思路。

參考文獻

［1］石雪飛，原艷霞.高等教育移動學習現狀及未來發展［J］.中國教育網絡，2015（4）:35.

［2］汪敏.基于Android系統的智能手機移動學習軟件的設計與開發［D］.大連:遼寧師范大學，2014.

［3］呂偉.基于Android的移動學習平臺的設計與實現［D］.南京:南京師范大學，2013.

［4］劉賓.基于Android的《計算機文化基礎》移動學習系統的設計與開發［D］.濟南:山東師范大學，2013.

［5］賈國祥.基于3G手機移動學習平臺的研究［J］.中國教育信息化，2010（5）:54-56.

Development and Application of Mobile Learning Environment Based on Android System

Hu Xiaoyan， Tan Yuesheng ， Li Hairong， Fang Zhongchun
Engineering&Training Center， Inner Monolia University of Seicence and Teachnoligy， Baotou， 014010， China

Abstrcat:Taking "C language" as the reform demonstration courace， the research on the related content of the mobile learning platform，designing a mobile learning platform based on Android.This paper introduces the design principle， system structure， function analysis and database design of this platform. The students can obtain the course materials， the chapter exercises and the simulation test by using this platform.

Key word:C language； mobile learning； Android

收稿日期：2015-12-06

作者簡介：胡曉燕，在讀碩士研究生，講師。譚躍生，本科，教授。李海榮，碩士，副教授。方中純，博士，副教授。

基金項目：內蒙古科技大學教改項目（編號：JY2014120）。