移動技術在數字校園中的應用研究

2017-04-20 07:56:42伍紹佳

軟件 2017年3期

關鍵詞：頁面數據庫用戶

廖麗，杜林，伍紹佳

（肇慶廣播電視大學，廣東肇慶 526060）

移動技術在數字校園中的應用研究

廖麗，杜林，伍紹佳

（肇慶廣播電視大學，廣東肇慶 526060）

隨著當今移動互聯技術的快速發展，智能便攜式設備已經成為人們日常生活的必備品。在此背景下，利用無線移動通信網絡技術以及無線移動通信設備（如移動電話、PAD等）獲取教育信息、教育資源和教育服務正在發展成為一種新型的教育學習模式，利用移動設備獲取網絡學習資源已經越來越受到人們的關注。與傳統課堂學習或者電腦E-Learning相比，移動學習（M—Learning）可以隨時隨地為學習者提供便利的途徑，并且可以利用碎片化的時間來幫助學生提高學習效率。尤其是近些年，伴隨手機等移動學習設備的普及以及網絡功能的完善，使得移動學習逐漸成為一種新的學習趨勢[1]。

移動學習；移動互聯網技術；碎片化時間；趨勢

0 前言

目前移動學習在國外發展較為迅速，尤其歐洲和北美率先展開了對移動學習的相關研究，并通過一系列移動教育項目得到了一些實踐經驗。在系統構建方面，如芬蘭的Tampere大學XTask踢動學習系統、歐洲的 mGBL項目和新加坡的 Mobiskoolz系統等都具有相應的參考價值。

在國內，相關研究側重于理論研究和發展現狀。僅2006至2011年期間移動學習基礎理論研究的論文數量達66篇，比重高達23.0%[2]。但由于國內移動學習的研究重點集中于理論研究與支持性技術研究方面，對于移動學習應用和開發方面的研究較少[3]，對移動學習的系統開發實踐還相對滯后。這在一定程度上阻礙了移動學習的發展。

針對國內目前存在的問題，本文試圖利用最新的移動互聯網技術架構實現一個完整的移動學習系統，將互聯網技術和移動技術結合，極大增加了系統的應用性和可擴展性。同時為移動學習提供一種最新的技術實現方案。

2 系統設計

2.1 應用場景

本系統為了更好的支持移動學習的任何設備或者技術的實現，需要明確該系統的應用場景。如圖1所示。

圖1 系統應用場景

本系統整合校內及校外優質學習資源，通過查詢某一類課程進行資源定位，進而查看視頻系列課程或者閱讀相關的期刊文章。

2.2 技術架構

為了使本系統支持移動學習中的任何設備，并具有良好的頁面渲染效果，前端采用Bootstrap框架進行頁面開發，作為資源數據的展示層。Bootstrap框架是一種響應式框架，能夠自適應手機、PAD和PC，既能滿足用戶移動端的學習需求又可以兼顧PC端原有功能的實現及正常使用。

服務端開發模式采用 SpringMVC框架進行業務功能的開發，數據庫連接服務采用輕量級的MyBatis框架與免費的MySql數據庫進行通信，既能滿足本系統的需求，又可以高效快速的對數據庫進行操作維護。整體框架設計如圖2所示。

圖2 系統框架設計圖

在表現層，為用戶提供信息展示，無論是 PC端用戶還是移動端用戶瀏覽頁面時，會得到 Bootstrap框架自動解析生成的HTML頁面。當用戶進行相關請求操作時，會向后端服務器程序發送Request請求，所有的 Request請求都會到達業務層；在業務層，采用SpringMVC框架支撐，負責用戶的具體業務邏輯處理，SpringMVC中的 DispatcherServlet類作為前端控制器，為用戶請求提供了統一的接收入口，當請求到達后會被分發到不同的 Controller中執行相應的業務操作；在數據層，采用 MyBatis技術框架進行數據的訪問，為業務層的數據交互提供支持，MyBatis框架通過配置 Xml文件完成與MySql數據庫數據表的映射，即可提供增刪改查的功能，并將處理后的結果返回給業務層。

2.3 功能設計

本系統具有用戶模塊、課程模塊、期刊模塊、公告模塊、聯系模塊五大部分組成，如圖3所示。

（1）用戶模塊提供了登錄和修改功能。用戶無需注冊，只需將校內公共信息庫與本系統數據庫進行同步即可登錄。同時用戶可以對自身賬戶信息修改和保存，數據同步至本系統數據庫。

（2）課程模塊包括資源上傳、下載功能、播放功能、關注功能、分享和查詢功能。其中教師可以上傳自己的系列課程，學生用戶可以進行本地下載或直接在線播放，針對與自身專業相符的課程進行課程關注，關注后的課程會同步到個人信息列表中，方便進行下次學習。同時學生用戶可以模糊查詢或者精確查找到所需課程資源，并通過分享至其他社區進行互動交流。

圖3 功能設計圖

（3）期刊模塊主要包括分類查找和模糊匹配兩大功能，可以通過本系統提供的大類別進行不同領域期刊資源的劃分瀏覽，或者利用模糊查找功能定位到所有相似的期刊文章包括校內或者校外的優秀文章資源。

（4）公告模塊主要用于最新視頻課程或近期期刊文章的推送，系統默認按照最近時間進行排序。

（5）聯系人模塊能夠滿足學生和教師在內所有用戶的意見反饋，通過郵件的方式進行問題的征集與處理。

3 關鍵技術實現

針對本系統實現過程有兩大技術難點。一是前端頁面的開發，如何省時高效的開發出一套自適應PC端和移動端的頁面是一大挑戰。二是服務器程序如何能簡單高效的運行并保證系統的可維護性和擴展性。針對以上問題，通過技術調研后決定采用Bootstrap框架作為前端頁面開發的主要框架，以JQuery庫來輔助簡化HTML頁面與JavaScript之間的操作；而服務器端采用最新的技術設計 Spring MVC + MyBatis框架進行開發，保證服務器程序的高可用性。

3.1 Bootstrap響應式框架應用

Bootstrap以LESS項目為基礎，為Web應用程序UI提供了一致的框架，是基于HTML標簽語言、JavaScript腳本語言、CSS樣式而開發的開源前端框架[4]。通過提供的UI組件能夠迅速搭建前端頁面。

（1）HTML頁面自適應策略

Bootstrap最重要的一個優勢在于內置了一套響應式、移動設備優先的流式柵格系統，隨著屏幕設備或視口尺寸的增加，系統會自動分為最多12列。在程序中有四種柵格選項，他們分別是col-xs、colsm、col-md、col-lg，分別代表了有小到大不同級別的屏幕尺寸。其中col-xs類，用法是

。此處星號代表1--12的數字，在這里使用數字代表著該 div占用列的寬度。這樣就滿足了我們對HTML頁面布局的設計需求，僅需組合使用四種柵格系統類即可開發出一套樣式豐富的自適應程序。對PC端和移動端都能夠自動解析，無縫銜接。對于后期的系統維護、新功能的添加都有很好的擴展性。

（2）HTML頁面多樣式支持

Booststrap框架提供了非常多的表現樣式，通過設置不同的樣式類來展現不一樣的效果，如其自帶的 bootstrap.css樣式表中有默認標簽：label-default深灰色、主要標簽label-primary深藍色、成功標簽label-success綠色、信息標簽label-info淺藍色、警告標簽 label-warning橙色、錯誤標簽 label-danger紅色等可直接引入的class類中使用。方便簡潔，無需再次手動設置顏色表。同時Bootstrap引入了徽章用來做一些提示信息使用。常用在一些系統發出的消息，比如系統會提示有多少未讀信息，要達到徽章效果，只需在 span標簽中加入“badge”樣式類即可Inbox，除此之外button按鈕、nav-pills膠囊形導航等不同的樣式也為HTML頁面渲染提供了豐富的支持。

本系統利用 Bootstrap框架包含的 CSS和JQuery插件，可以快速的搭建一個漂亮、功能完備的網站。并且可以對 Bootstrap中所有的 CSS變量進行修改，為前端HTML頁面提供了豐富的樣式支持，引用Bootstrap框架后頁面代碼結構如下：

3.2 SpringMVC框架應用

（1）MVC設計模式

MVC是一種使用MVC（Model View Controller模型-視圖-控制器）設計創建Web應用程序的模式，把軟件系統分為三個基本部分：模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller），如圖4所示。

圖4 MVC設計模式

其目的是實現一種動態的程序設計，使后續對程序的修改和擴展簡化，并且使程序某一部分的重復利用成為可能。此模式通過對復雜度的簡化，使程序結構更加直觀。除此之外，該模式更具有低耦合性、高重用性和可適用性、可維護性等優點。

（2）Spring MVC框架優勢

MVC分層開發模式有助于管理復雜的應用程序，盡可能提高系統的開發效率[5]。而Spring MVC作為當前最優秀的MVC框架，使用Java語言編寫的輕量級Web框架，并以控制反轉原則和面向方面編程思想為基礎，提供管理業務對象服務[6]。其核心是以Dispatcher Servlet類接受用戶Request請求，攔截的請求通過控制器映射(HanddlerMapping)發送給相應的JavaBean進行處理，最后通過視圖轉換器返回解析后的結果。其框架本身更具有以下優勢。

◆方便解耦，簡化開發

通過Spring提供的IoC容器，我們可以將對象之間的依賴關系交由Spring進行控制，避免硬編碼所造成的過度程序耦合。有了 Spring，用戶不必再為單實例模式類、屬性文件解析等這些很底層的需求編寫代碼，可以更專注于上層的應用。

◆AOP編程的支持

通過Spring提供的AOP（面向切面編程）功能，通過Xml的相應配置即可方便地進行面向切面的編程，許多不容易用傳統面向對象編程實現的功能可以通過AOP輕松應付。

◆聲明式事務的支持

在Spring中，我們可以從單調的事務管理代碼中解脫出來，通過聲明式方式靈活地進行事務的管理，提高開發效率和質量。

（3）Spring MVC框架在系統中應用

在本系統中用戶模塊、課程模塊、期刊模塊、公告模塊、聯系人模塊共五大平臺模塊的開發均與Spring MVC框架密切相關，系統邏輯業務流程圖如圖5所示。

圖5 系統邏輯業務流程圖

每個模塊下的功能子模塊發送的用戶請求都會被Spring MVC框架中的DispatcherSer vlet類接收并分發到下一級的業務層，經過Controller控制器進行業務邏輯處理，處理后的業務模型將會由 SpringMVC框架轉發到數據層進行具體的DAO操作，數據層對MySql中相應的表數據進行訪問并做本地持久化操作。在整個系統運行過程中，SpringMVC框架起到一個承上啟下的作用，作為業務層的邏輯控制單元將頁面表現層和數據處理層連接起來。通過Spring MVC框架最后得到的結果有兩種方式，一種是以視圖的模式返回指定的HTML頁面，直接展示給用戶；另一種是以 Json字符串的方式通過Response流返回到HTML頁面，用于頁面的其他邏輯運算。

結合SpringMVC框架的強大優勢，我們可以將HTML頁面開發和服務程序開發相分離，得到系統程序最大程度上的解耦。整個業務邏輯流程清晰，同時具有可維護性?？蚣艿膯卫Ｊ奖ＷC了系統程序的運行效率，能夠滿足更多用戶同時訪問。

3.3 MyBatis框架連接數據庫

MyBatis是一個支持普通Sql查詢，存儲過程和高級映射的優秀持久層框架。MyBatis消除了幾乎所有的 JDBC代碼和參數的手工設置以及對結果集的檢索封裝，使用簡單的Xml或注解用于配置和原始映射[7]，將接口和Java的POJO映射成數據庫中的記錄。它提供了非常簡便的數據庫訪問操作，只需要簡單配置Xml映射文件，保證數據的增刪改查語句所使用的字段與數據庫表結構中的字段一致即可，使用MyBatis框架可以輕松完成數據庫的事務管理和本地的持久化操作，系統數據庫的表結構如圖6所示。

圖6 系統數據表結構

使用MyBatis框架可以盡可能減少本系統手動編碼的工作量，使用框架提供的接口即可完成復雜的數據庫增刪改查操作，方便修改、優化和統一瀏覽。既能滿足系統的關鍵需求，又可以高效快速的對數據庫進行操作維護。

4 結束語

本文為M-Learning提供了一種方便的系統級解決方案。為適應移動學習對網絡教學平臺的新要求，利用最新的技術框架進行功能實現。通過具體實踐證實了該系統架構的可行性，彌補了當前國內在移動學習方面理論多而實踐少的不足。本文通過自主設計移動學習開發框架，擴充了移動學習平臺的功能，提高了平臺的利用率，使移動學習不僅兼容以PC為終端的平臺，而且擴充到能支持各種主流的手持設備，提高了學生用戶碎片化時間的利用率，不斷滿足學生日益增加的學習需求，有利于移動學習的普及化，為實現學生隨時、隨地、自主的學習創造了條件。

同時本系統除了具有整合網絡資源、統一操作界面等特點外，系統各種服務模塊具有松散耦合性，便于后期快速對系統進行功能升級和改進，進一步增強系統的靈活性和可用性，加速 E-Learning（電子學習）到M-Learning（移動學習）的轉變。相信隨著互聯網技術的不斷更新，移動學習的技術也會得到不斷的完善，更多的人會加入到移動學習的浪潮中，提升自身的學習效率。

[1]葉成林, 徐福蔭, 許駿.移動學習研究綜述[J].電化教育研究, 2004.3: 12-19.

[2]李楠, 李盛聰.2006-2011年我國移動學習研究綜述[J].職教論壇, 2012(18): 55-58.

[3]汪鳳麟, 李望秀, 李華新.對國內移動學習文獻的定量分析[J].現代教育技術, 2008, 18(12): 62-65.

[4]洪英漢, 劉竹松, 龍桂和.基于SSH框架的動態表單設計與實現[J].現代計算機: 下半月版, 2009(9): 186-188.

[5]張瑞青, 李鐵柱.基于SpringMVC的用戶登錄系統的設計與實現[J].科技信息, 2012, 10: 246-247.

[6]Shi GAO; XingHeng WANG; Xue DENG Public Computer Education Management System.

[7]Ren Yongchang; Xing Tao; Xing Zhaofeng; Zheng Jianchun Application Research for Integrated SSH Combination Framework to Achieve MVC Mode 2011.

Research on the Application of Mobile Technology in Digital Campus

LIAO Li, DU Lin, WU Shao-jia
(Zhaoqing Radio & Television University, Zhaoqing 526060, Guangdong, China)

Today, with the rapid development of mobile internet technology, intelligent portable devices have become a necessary product of people’s daily life.Under this background, the use of wireless mobile communication network and wireless mobile communication device (such as mobile phone, PAD etc.) access to education information, education service, and education resources is being developed a new educational mode, Using mobile devices to access to the network learning resources has attracted more and more attention.Compared with the traditional classroom learning or computer E-Learning, mobile learning (M-Learning) can provide a convenient way to learn whenever and wherever you want, and can take advantage of the fragmented time to help students improving their learning efficiency.Especially in recent years, with the popularity of mobile devices and the improvement of the network function, mobile learning has gradually become a new learning trend[1].Therefore, in view of the current students’ present situation of waste time and combined with the high efficiency of mobile learning, this paper targeted to develop a set of mobile learning system so that students can make full use of the fragmented time to study.This system combines the latest mobile Internet technology to integrate text, video and other types of learning resources, so that it has a stronger applicability and scalability.

Mobile learning (M-Learning); Mobile internet technology; Fragmentation time; Trend

TP311

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.03.014

廣東遠程開放教育科研基金項目(批準號：YJ1519)

廖麗(1967-)，女，高級講師，主要研究方向：軟件技術應用；杜林(1978-)，男，講師，主要研究方向為計算機應用技術；伍紹佳(1969-)，男，副教授，主要研究方向為計算機應用與網絡技術。

因此，針對目前學生碎片化時間浪費嚴重現狀，并結合移動學習高效性、廣泛性等特征優勢，本文有針對性的開發出一套移動學習系統。能夠滿足學生充分利用碎片化時間進行自主、系統的學習。本系統結合最新的移動互聯技術實現了對文本、視頻等多種類學習資源的整合，使系統具有更強的應用性和可擴展性。

本文著錄格式：廖麗，杜林，伍紹佳.移動技術在數字校園中的應用研究[J].軟件，2017，38（3）：65-69