基于云計算+訂閱號的程序教學系統開發實現

羅春花

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基于云計算+訂閱號的程序教學系統開發實現

羅春花

（云南交通職業技術學院 信息工程學院，云南 昆明 650500）

基于計算資源無限伸縮的云計算作后臺，依托用戶體驗優良的微信訂閱號作前端，運用Webstorm、PHP、JavaScript、MySQL等技術開發了程序教學系統，該系統支持在線閱覽、在線點播視頻、上傳下載文檔、查詢成績、實時評論等功能，并應用于云南交通職業技術學院網絡專業的學生，為該專業的學生學習程序課程提供了方便快捷的平臺，解決了老師在教學時長內不夠輔導學生實踐操作的問題，以及通過不受時空地域的限制進行學習，潛移默化中提升了高職學生獨立自主學習的能力，同時也可應用在一些行業作為開發模板。

云計算；微信訂閱號；程序教學系統；開發；應用

0 引言

在許多高等院校里，程序設計類課程是計算機相關專業必修和許多其他非計算機專業選修的一門核心課程。不同院校不同專業開設的程序設計課都不盡相同，可能是Visual Basic、C語言、JAVA、Python等其中之一，但無論開設哪一門程序語言都存在一個相似的問題：即教學要求學生達到融會貫通熟練編程的能力與教學時長不夠輔導學生實踐操作之間的矛盾。

隨著智能移動終端的不斷普及和移動互聯網絡的快速發展，越來越多的青年學生習慣通過各種移動通信設備獲取資源信息，利用碎片時間在智能手機上學習閱讀已經成為這代青年群體的一種生活方式[6-9]。微信憑借其省流量、互動性強、隱私性高、公眾號內容豐富、可選性好等優勢，一度成為最受歡迎的移動通訊應用，據《2017微信數據報告》中數據顯示，2017年9月平均每天有9.02億人登陸微信[1]。為了能讓老師即使不在課堂教學中，也能及時幫助到學生解決編程疑問，以及更好地培養學生自主編程的能力，以服務學生在課堂教學外的時間中隨時隨地獲得教學資源為宗旨，依據云南交通職業技術學院計算機網絡專業的學生情況，基于云計算平臺作為后臺服務器和微信訂閱號作為用戶前端，運用Webstorm、PHP、MySQL等開發工具設計了一款程序教學系統。該系統支持學生在線閱讀和播放視頻，具有上傳下載功能，支持實時評論等各種教學服務事項，現在學生僅需一臺智能手機就能完成程序設計課程教學中預習、聽課、作業提交等一整套教學實施流程，解決了學生在課堂教學時間內不能充分學習、實踐和詢問的教學矛盾。

1 云計算和微信訂閱號介紹

1.1 云計算

最近十年，云計算相比于集群計算、網格計算發展趨勢更快，但是云計算并不是一個孤立體，它其實是分布式處理、并行處理、網格計算和效用計算的綜合體，或者可以說是這些計算機科學概念的商業實現。《伯克利云計算白皮書》中提出云計算的概念為：云計算就是SaaS和效用計算。云計算包含互聯網上的應用服務及在數據中心提供這些服務的軟硬件設施，其中應用服務被稱為軟件即服務（Software as a Service,SaaS），數據中的軟硬件設施就是我們稱作的云（Cloud），當云以即用即付的方式提供給用戶的時候，這里出售的就是效用計算。[3]

白皮書上認為，云計算可能是由于以下三方面對技術和經濟造成變革的：

（1）云計算通過資源復用和共享技術實現無限的計算資源效果，并能隨需應變提供，用戶按需取用無需再為計算力準備計劃或預算；

（2）SaaS服務供應商不需要預先給出計劃預算，無論何時都可以增減硬件資源。

（3）用戶可以根據自己的需求時長按時間單位購買云計算資源，當不再使用這些資源時，云計算就回收重新分配這些資源。

從以上三點可以看出，云計算對用戶的優點：即用戶不必再花費巨資購買硬件、軟件、存儲空間，只需在“云”上搭建我們需要的一切，不僅省時省錢省力，“云”還可以無限伸縮擴展。例如開發一個網站，以前必須購買服務器，搭建軟件和數據庫，現在只需把網站上傳到云計算中，利用其計算資源即可快速運行。

1.2 微信訂閱號

在2012年8月，微信公眾平臺正式上線。微信訂閱號是微信公眾平臺上新增的一種業務，與服務號和企業號同屬公眾號。訂閱號雖然開放的功能接口有限，但是支持發送圖片、語音、視頻、圖文等豐富信息，并且可通過歷史消息頁和圖文素材跳轉頁面，以及支持自定義菜單和自動回復功能。再者申請服務號和企業號都需要企業資質和企業法定代表人或運營者身份證件等信息，而訂閱號支持任何一個持有身份證的公民免費申請。微信公眾訂閱號兼容Android、iOS、Windows等操作系統，其跨平臺運行效果良好，微信已覆蓋90%以上的智能手機[2]。

沒有企業資質等材料的普通開發者只能申請微信訂閱號，但通過二次開發后依然會有很多意想不到的功能效果。微信訂閱號分為編輯模式和開發模式，編輯模式不需要編寫代碼，功能單一，僅需借助微信提供的功能來管理微信公眾號即可；開發模式可以通過后臺服務器與微信關注用戶實現更多的交互作用，需編寫代碼，功能強大。開發者模式，需在微信訂閱號的首頁，點擊“基本配置”項，并正確配置URL（服務器地址）和Token（令牌），方可在服務器中進行項目開發。

2 程序教學系統體系架構

主要的體系結構有：單用戶體系、客戶機/服務器C/S(Client/Server)結構、瀏覽器/服務器B/S (Browser/Server）、對等網絡P2P(P to P)結構,其中B/S和C/S是當今世界開發模式技術架構的兩大主流技術，B/S是對C/S結構的一種變化和改進，用戶通過Web瀏覽器實現，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現，主要事務邏輯在服務器端（Server）實現。程序教學系統是B/S和C/S兩種體系結構的混合應用，其中查詢成績和評論留言兩種功能模塊主要采用C/S結構，通過微信公眾號信息查閱采用B/S結構。程序教學系統中學生的基本信息、成績、評論內容、留言都存儲在云計算數據庫（服務器程序）中，關注了程序教學系統（客戶程序）公眾號的學生通過智能終端中的瀏覽器發送請求，云計算根據預定的規則作出應答，送回計算結果。

程序教學系統的體系架構如圖1所示。其工作原理：微信用戶發起HTTP請求，微信后臺服務器接收請求然后把請求轉發給云計算服務器，云計算解析信息并處理后，并按相關協議作出應答給微信后臺服務器，微信后臺服務器轉發響應最終返回給微信用戶。

圖1 程序教學系統體系架構

3 系統主要功能設計與實現

3.1 系統用戶權限識別功能設計與實現

在程序教學系統中的發表評論/留言/討論/提出意見、提交作業、發布預習內容、上傳課堂視頻、布置作業五種功能模塊，無論用戶先操作哪一個模塊，都必須先進行登錄。老師用戶用已有的賬號進行登錄，學生用戶需先注冊再登錄。發表評論/留言/討論/提出意見、提交作業這兩種功能模塊任何用戶都可操作，但發布預習內容、上傳課堂視頻、布置作業三個模塊只有老師用戶有權限操作。系統用戶權限識別功能部分用PHP語言編寫，主要代碼為：

session_start(); //記錄訪問用戶

require_once ("mysql_connect.php"); //連接數據庫

if(empty($_SESSION['name'])) //判斷是否已有用戶登錄

{

echo "老師，您還沒有登錄，";

}

else

{

$sql1 = "select lsname from lsuser where lsname='{$_SESSION['name']}'";

$query1 = mysql_query($sql1,$con);

$roww = mysql_fetch_array($query1);

if(($_SESSION['name'])!=(trim($roww['lsname']))) //判斷出不是老師用戶

{

echo""; }

else //是老師用戶，發布內容并插入數據內容到數據庫中

{

if($message == "")

{

echo"";

}

else

{

$sql="insert into yuximessage(name,message, date) values ('$_SESSION[name]','$_POST[me-ss-age]',now())"; $result=mysql_query($sql,$con);

echo"";

}

}

}

3.2 上傳視頻功能設計與實現

在系統中只有老師用戶有權限上傳視頻，當選擇視頻文件后，點擊“上傳視頻”按鈕時會對當前登錄的用戶進行判斷，如果是學生用戶將不能實現上傳視頻功能。判斷登錄用戶是否有權限操作的代碼如前所示，上傳視頻到云計算中的代碼為：

if($_FILES['file']['name']=="") //判斷是否已選擇文件

{

echo"";

}

else{

$s2 = new SaeStorage();

$name =$_FILES['file']['name'];

$s2->upload('storage',$name,$_FILES['file']['tmp_name']);//把用戶傳到SAE的文件轉存到名為storage 中,$_FILES["file"]["tmp_name"] - 存儲在服務器的文件的臨時副本的名稱

echo "

視頻上傳成功！

echo "";

echo '
';

echo $s2->errmsg(); //輸出storage的返回信息

}

3.3 云計算中的Storage和數據庫

以上所涉及的用戶評論內容、留言內容、討論內容、意見、老師用戶發布的預習內容、布置的作業信息都是在觸發提交事件后把數據插入到云計算數據庫表中存儲，而學生用戶提交的作業文件和老師用戶上傳的視頻文件將上傳到云計算的Storage中保存。Storage是SAE為開發者提供的分布式文件存儲服務，用來存放持久化存儲的文件，支持文本、多媒體、二進制等任何類型的數據存儲[4]。調用云計算Storage的代碼為：

$s2 = new SaeStorage();

之后就可以向Storage中上傳（Upload）文件、刪除（Delete）文件、寫入（Write）信息等許多操作。

程序教學系統中主要有兩種類型的數據庫表：用戶信息數據表和評論/留言/討論/意見/發布預習內容/布置作業的各種信息數據表，分別如表1和表2所示。整個系統共有76張數據庫表。

表1 用戶信息數據庫結構

Tab.1 User information database structure

表2 評論/留言/討論/意見/發布預習內容/布置作業信息數據庫結構

Tab.2 Comments/Messages/Discussion/Comments/ Posting preview content/Arrangement job information database structure

4 系統應用

學生在微信中搜索公眾號“cxsjjx”，關注后進入程序教學系統公眾號主頁，選擇主頁中菜單“進入學習”—“進入首頁”，將進入整個系統正頁。正頁中包含有六個模塊：最新資訊、課程書庫、教學資源、課堂前后、點擊留言和學習反饋，如圖1所示。學生可在“最新資訊”模塊中獲得當前最新的關于程序設計方面的新聞；在“課程書庫”中查閱最經典的程序著作簡介并下載其電子書；在“教學資源”中在線閱讀各個章節的課件并下載，在線點播各知識點視頻并參與評論，可通過點擊識別二維碼圖獲取知識點文字內容，如圖2所示。學生進入“課堂前后”將參與到整個教學活動中來，其中包括課前預習：老師在上課前把要預習的章節內容發布出來，學生按照發布內容進行預習，并點擊回復進行簽到；還包括課堂教學：老師有權限把已經錄制好的課堂視頻上傳，學生只能在線播放并參與討論；以及包括課后作業：老師有權限發布課后作業，學生在相應的作業題目下選擇作業文件并提交，如圖3所示。學生可通過“點擊留言”提出意見和建議。在“學習反饋”中進行學前測試和期末測試，以及填寫問卷。

其中“教學資源”和“課堂前后”兩個功能模塊是在整個程序教學活動中與學生最緊密相連的，能夠通過其中的評論、留言、簽到和提交作業充分了解到學生的學習情況，并及時作出反饋。

圖2 程序教學系統首頁

圖3 教學資源模塊頁面

5 結語

隨著智能媒體應用越來越輕量化以及云計算技術逐漸成熟，人們的生活方式不斷被刷新，大眾越來越挑剔用戶體驗優良的智能移動終端上的應用，青年學生更是新潮事物的引領群體，那么如何解決高職院校學生愛手機不愛學習的問題？基于云計算+訂閱號的程序教學系統吸引了學生的注意力，從課前預習的簽到、到課堂教學的討論、再到課后作業的提交，以及查詢成績、獲取學習資源都能在公眾號中完成，不僅方便了程序類課程教學實施，提高學生編程能力，而且這個系統本身也是用PHP、HTML5、JavaScript程序語言開發實現，更有利于引領學生進入程序世界。

圖4 課堂前后模塊頁面

[1] 微信官方發布《2017微信數據報告》[EB/OL].

[2] 郭宏昌. 基于新浪云計算與微信平臺的公交查詢系統設計[J]. 軟件導刊, 2016. 3(3).

[3] 加州大學伯克利分校電子工程和計算機科學系. 《伯克利云計算白皮書》. 第4頁.

[4] 新浪云應用首頁[EB/OL].

[5] 沈奎, 林邵波, 杜瑾. 基于新浪云計算平臺搭建CADAL 數字化項目管理平臺[J]. 新世紀圖書館. 2013年第1期.

[6] 朱立火, 黃塵, 卓之淮, 等. 基于微信公眾平臺的徐州工程學院火速請假助手[J]. 軟件, 2015, 36(4): 70-72.

[7] 倪禮豪. 微信公眾平臺在翻轉課堂中的應用研究[J]. 軟件, 2015, 36(4): 114-118.

[8] 宮文天, 劉春曉, 林朗, 等. 基于微信平臺的學生管理系統的研究設計[J]. 軟件, 2015, 36(5): 16-19.

[9] 卓之淮, 朱立火, 黃塵, 等. 基于微信公眾平臺的“校園請假助手”數據系統設計[J]. 軟件, 2015, 36(5): 67-72.

[10] 龔讓聲, 李素桂, 林敏. 基于微信公眾平臺的慕課建設平臺的設計與實現[J]. 軟件, 2018, 39(2): 218-222.

[11] 陳恒, 李宏達, 趙曉艷. 基于微信的大學課堂點名系統的設計與實現[J]. 軟件, 2018, 39(3): 45-47.

Development and Implementation of Program Teaching System Based on Cloud Computing + Subscription Number

LUO Chun-Hua

(Information Engineering Institute, YUNNAN JIAOTONG College, Kunming, YunNan, China 650500)

Based on computing Resources Unlimited Scalable cloud computing for the background, relying on the user experience excellent micro-credit subscription number for the front-end, the use of Webstorm, PHP, JavaScript, MySQL and other technologies developed a program teaching system, the system to support online reading, online video-on-demand video, upload download documents, query results, Real-time comments and other functions, and applied to the Yunnan Jiaotong Vocational and Technical College network professional students, for the professional students to learn program curriculum provides a convenient and efficient platform to solve the teacher in the long period of teaching not enough to guide students to practice the problem, as well as through the limitations of space and time to learn, The ability of higher vocational students to learn independently is imperceptibly promoted, and can be applied in some industries as development templates.

Cloud computing; WeChat subscription number; Program teaching system; The development；Application

TP311.52

B

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.07.003

云南省教育廳科學研究基金資助性項目“基于微信公眾平臺的程序設計教學應用與開發研究”(項目編號：2016ZZX247)

羅春花，講師，碩士，研究方向為程序設計教學、微信平臺開發。

本文著錄格式：羅春花. 基于云計算+訂閱號的程序教學系統開發實現[J]. 軟件，2018，39（7）：12?-16