基于Android的翻轉課堂移動學習APP設計與實現(xiàn)

江曉慶+楊磊+周恩浩+黃繼青

摘 要：對高校傳統(tǒng)教學現(xiàn)狀及存在弊端進行了分析，針對“數(shù)字土著”學習的新特征，借助移動互聯(lián)網(wǎng)模式，以Android、Java及MySql為技術手段，構建了基于泛在學習的系統(tǒng)網(wǎng)絡架構，設計并研發(fā)了一款可用于支撐翻轉課堂教學的APP軟件。該軟件實現(xiàn)了教學微視頻在線點播、下載收藏、主題討論、課程問答、學習筆記、資源搜索、通知公告、歷史查看等功能，為學習者提供了一個隨時隨地進行課堂學習與互動交流的移動平臺，能夠滿足個性化學習、移動化學習、碎片化學習需求。

關鍵詞：翻轉課堂；數(shù)字土著；Android；移動學習；APP

DOIDOI：10.11907/rjdk.171908

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2017）007-0064-03

0 引言

隨著信息技術與教育教學的深度融合，翻轉課堂作為新興的教學模式，推動了我國教育教學的變革與發(fā)展[1-3]。翻轉課堂（Flipped Classroom）是基于建構主義理論，將傳統(tǒng)教學的知識傳授與知識內(nèi)化顛倒的新型教學模式[4]。該模式有助于教師因材施教，激發(fā)學生自主學習、個性化學習及協(xié)作探究的熱情和興趣，培養(yǎng)學生獨立思考與實踐創(chuàng)新能力。

為保障翻轉課堂教學的有效實施，課前學生借助網(wǎng)絡平臺自主觀看教學視頻、練習以及師生在線交流、答疑是極為關鍵的環(huán)節(jié)。伴隨“數(shù)字土著”（指20世紀80年代末以后出生的年輕一代人）的成長以及新生“數(shù)字土著”的誕生，他們的學習行為、認識方式、喜好特征等與上一代人有著明顯的差異[5]。“數(shù)字土著”習慣快速接受信息，喜歡隨機移動學習，偏向及時反饋與強化，對新事物樂于獨立思考與探索，傳統(tǒng)的教學方式及教學系統(tǒng)顯然已不適應他們的學習特點。為達到良好的教學效果，客觀上要求有一種新型的教學方式和教學系統(tǒng)以契合“數(shù)字土著”的學習需求和體驗方式。本文基于“泛在學習”理念，設計并研發(fā)了一款用于翻轉課堂學習交流的移動終端APP軟件。

1 需求分析

1.1 傳統(tǒng)教學模式存在的弊端

（1）傳統(tǒng)課堂教學習慣“一刀切”，無法滿足個性化學習需求。雖然高校近年來嘗試混合學習、MOOC、小班制等改革，但以教師為中心、大班授課齊步走的傳統(tǒng)教授方式仍占主流，缺少個性化學習與指導，容易出現(xiàn)聽不懂、“掉隊”、厭學等現(xiàn)象。

（2）理論與實踐相脫節(jié)。高校多數(shù)教學理論學習與實驗操作都是分開進行的，即上周在教室講授理論知識，下周才到實驗室操作練習[6]。理論與實踐在時間和空間維度上產(chǎn)生了脫節(jié)，教學效果不理想。

（3）教學模式單一，課堂互動較少。由于大學課程內(nèi)容多而學時少，任課教師習慣用幾節(jié)課連續(xù)向?qū)W生單向“灌輸”，而學生則“疲憊”接受。課堂氣氛沉悶，缺少互動交流與探討，使學生產(chǎn)生厭倦和抵觸情緒。

1.2 當代大學生對教學模式的訴求

為了解學生對傳統(tǒng)教學模式的看法，筆者設計了一份課程教學反饋調(diào)查問卷，在華南農(nóng)業(yè)大學隨機抽選了5個班級作問卷調(diào)查。發(fā)放調(diào)查問卷共156份，收回有效問卷156份，針對“如果將傳統(tǒng)課堂模式改為翻轉課堂模式，你是否愿意嘗試？”這一問題，有134位學生選擇了“愿意”，22位學生選擇了“不愿意”，支持翻轉課堂教學模式的人數(shù)比例達到85.9%，不支持的人數(shù)僅為14.1%。從這一數(shù)據(jù)可以看出，當前大學生對傳統(tǒng)教學模式有著較強烈的改變期望，絕大多數(shù)學生表示愿意嘗試“翻轉課堂”作為新的教學模式。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)總體架構設計

本系統(tǒng)通過通信基站、WiFi熱點、互聯(lián)網(wǎng)將移動終端設備、服務器（數(shù)據(jù)庫）、后臺管理終端連接起來，建立基于Android的翻轉課堂移動學習APP，實現(xiàn)了移動化、碎片化、個性化的課堂學習和師生互動交流模式。系統(tǒng)由用戶終端、無線通信媒介、互聯(lián)網(wǎng)（傳輸網(wǎng)絡）、服務器（包括數(shù)據(jù)庫）和后臺管理端（Web管理端）5部分組成，如圖1所示。

用戶終端主要包括智能手機和平板電腦。在用戶終端安裝APP軟件后，通過無線網(wǎng)絡環(huán)境，如WiFi熱點或移動通信網(wǎng)等連接互聯(lián)網(wǎng)，即可與遠程服務端（包括數(shù)據(jù)庫）進行應用交互。在后臺管理端，教師和管理員可利用個人PC終端對Web服務端進行管理，如上傳教學視頻、發(fā)布通知公告、分配用戶權限、設置課程等。

2.2 Android平臺技術架構

Android是Google公司開發(fā)的基于Linux的開源操作系統(tǒng)，主要應用于智能手機、平板電腦等移動設備。系統(tǒng)劃分為應用程序?qū)印贸绦蚩蚣軐印⑾到y(tǒng)運行庫層和Linux內(nèi)核層，如圖2所示[7]。應用程序?qū)邮茿ndroid平臺的上層應用，包括瀏覽器、日歷、聯(lián)系人、電話撥號等內(nèi)置應用程序；應用程序框架層為開發(fā)者提供了高級的建構組件進行應用程序開發(fā)；系統(tǒng)運行層包含函數(shù)庫和Android執(zhí)行環(huán)境；Linux內(nèi)核層是系統(tǒng)架構的底層基礎，基于Linux2.6版本內(nèi)核構建。

本系統(tǒng)采用Android 4.4技術框架面向接口編程技術開發(fā)。在系統(tǒng)分析與架構中，分清層次和依賴關系，每一層通過定義一組接口并向上層提供其接口功能，而不是直接向上層提供服務。上層對下層只是依賴于接口而不是依賴于具體的類。這使得系統(tǒng)邏輯清晰，代碼開發(fā)高效且易于拓展和維護。在Android操作系統(tǒng)上開發(fā)應用程序，實際就是針對Android系統(tǒng)架構中的應用程序框架，對組件進行繼承、重寫和擴展，建立具有不同功能的應用程序。Android應用程序包括以下4大組件[8]：

（1）活動組件（Activities）：用于定義用戶界面，是Android應用程序與用戶互動的窗口。一個Activity相當于用戶在智能設備上看到的一個屏幕畫面，該畫面由各種組件、View及其子類組成。

（2）內(nèi)容提供者組件（Content Providers）：是一組封裝數(shù)據(jù)，為不同Android應用程序共享數(shù)據(jù)組件，提供定制化API讀寫。

（3）廣播接收器組件（Broadcast Receivers）：是Android操作系統(tǒng)進行廣播與回應的機制，用于接收廣播信息及作出響應。

（4）服務組件（Services）：是后臺運行的進程，可以運行與活動一樣的工作，只是沒有使用界面，進程在后臺運行服務。

2.3 系統(tǒng)功能模塊設計

根據(jù)系統(tǒng)功能設計，本APP軟件功能模塊組成如圖3所示。

具體模塊功能如下：①用戶登錄：設置師生兩種不同角色的登錄界面；②課程內(nèi)容展現(xiàn)：由課程章節(jié)目錄和最新推薦教學資源組成首頁面；③教學資源總覽：用于呈現(xiàn)與課程教學相關的所有微課、微實驗、課件等學習資源，按時間、分類、標簽3個維度排序；④教學資源播放：包括微課、微實驗及課件的播放，具有播放、暫停、快進、最大化等功能；⑤課程主題討論：是師生進行互動交流的討論區(qū)，包括主題發(fā)布、跟帖、回帖；⑥導學綱要指引：用于介紹微視頻相關信息，引導學生有目的學習；⑦課堂在線問答：為學生提供在線答疑；⑧學習筆記：可隨時記錄視頻學習過程的心得體會或知識總結；⑨教學資源管理：可對教學資源進行下載、收藏，便于離線學習；⑩教學資源搜索：通過關鍵字查找與課程相關的教學資源；B11歷史查看：可查看觀看過的教學資源；B12通知公告：用于發(fā)布與課程相關的通知或公告；B13個人設置：包括修改密碼和退出登錄功能。

2.4 數(shù)據(jù)庫分析與設計

根據(jù)需求分析，采用MySql5.6建立翻轉課堂課程數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫由以下表組成：

①用戶信息表（T_User）用于存儲用戶包括教師、學生和管理員的基本信息；②角色表（T_Role）用戶存儲教師、學生和管理員3種角色信息；③用戶-角色關聯(lián)表（T_User_Role）用于儲存用戶名與角色之間的對應關系；④課程信息表（T_Course）用于存儲實施翻轉課堂的課程相關信息；⑤章節(jié)目錄表（T_Chapter）用于存儲課程對應章節(jié)目錄信息；⑥教學資源表（T_Resource）用于存儲課程所有教學資源（微課、微實驗、課件）的相關信息；⑦在線問答表（T_Resource_Comment）用于存儲針對每個教學資源學生的提問與教師的答疑信息；⑧收藏表（T_ Resource_Favorite）用于存儲用戶個人收藏的教學資源信息；⑨筆記表（T_ Resource_Note）用于存儲用戶的筆記心得；⑩主題討論表（T_Topic）用于存儲用戶發(fā)表的主題討論相關內(nèi)容；B11通知公告表（T_Announcement）用于存儲教師發(fā)布的所有通知公告信息。

3 系統(tǒng)運行環(huán)境

3.1 硬件環(huán)境

系統(tǒng)硬件環(huán)境見表1。

3.2 軟件環(huán)境

系統(tǒng)軟件環(huán)境見表2。

4 系統(tǒng)測試

對APP主頁面、學習資源頁面、主題討論頁面、教學視頻點播頁面、個人設置頁面等功能頁面反復測試，表明該APP軟件可在Android4.4以上版本的智能手機或平板電腦上穩(wěn)定運行，實現(xiàn)設計的相關功能，系統(tǒng)操作簡便、效果很好。

5 結語

本文以培養(yǎng)學習者自主學習、個性化學習與創(chuàng)新思維能力為出發(fā)點，借助移動互聯(lián)網(wǎng)模式，以Android技術、Java及MySql為技術手段，設計并實現(xiàn)了基于Android的翻轉課堂移動學習交流APP軟件。實現(xiàn)了教學資源（微課/微實驗/課件）在線點播、下載學習、課程交流、主題討論、移動答疑、導學指引、學習筆記、視頻收藏、資源搜索、通知公告、歷史查看、個人設置等相應功能。實際應用表明，該APP軟件系統(tǒng)性能穩(wěn)定、便捷高效，為學習者提供了隨時隨地進行課堂學習與互動交流的移動平臺，為教師及時掌握課前學生預習情況，跟蹤學生的學習軌跡和制定課堂教學活動提供了有效的反饋平臺，推動了翻轉課堂教學模式的應用及推廣。

參考文獻：

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