基于Android的高校教學督導平臺的設計與實現

文/姚玉閣

圖1：高校教學督導平臺的基本物理結構圖

高校的日常教學督導管理是主要包括教育信息管理、教學檢查、學生評教、同行評學、聽課評課、畢業生評價、社會評價、教學質量分析等方面，由于教學督導管理涉及范圍較廣、部門較多，所以增加了教學督導的工作難度。加之，傳統的高校教學督導普遍存在著數據信息處理能力有限、各部門缺少協調配合、教育資源分配不均衡等弊端，易造成教學督導管理效率偏低，已經無法滿足高校管理者的管理需求。為此，本文提出一種基于Android 的高校教學督導平臺的設計方案，以解決上述問題。

1 基于Android的高校教學督導平臺的開發總體方案

1.1 平臺需求分析

1.1.1 功能需求分析

高校教學督導平臺設計要從教學管理的實際情況出發，將教師的日常教學管理和學生工作作為主線，使平臺服務于教學質量的提升，以滿足培養高素質人才的需求。為此，本文基于Android對高校教學督導平臺進行開發設計，結合高校教學督導的四大用戶需求設計總體的開發方案，具體的用戶需求包括：

（1）管理人員的需求。管理人員可以對平臺進行全面管理，包括管理教師和學生的基本信息，從教務系統、實踐管理系統等提取相關教學數據，對基本信息進行添加、維護和刪除；發布教師授課信息；督導聽課記錄；發布教學評價情況，分析評價教學評價結果。

（2）督導員需求：督導員可以查看所有開課信息；各類教學檢查；對學院、教師、學生進行評價；聽課評課。

（3）教師需求：教師可以管理本人的授課內容，錄入、查詢課程計劃；管理學生的基本信息，錄入、查詢信息；課堂點名、考核學生出勤情況；評價學生；同行評學。

（4）學生需求：學生可以查詢課程信息、考試信息；評價一堂課的教學情況；評價教師。

1.1.2 性能需求分析

高校教學督導平臺要保證穩定高效運行，滿足高校教學質量管理信息化建設的需要，具體應具備以下性能：

（1）可靠性。平臺要能夠容納大量并發的連接，避免在大量并發連接時出現系統超載運行，保證平臺不間斷連續運行。

（2）敏捷性。平臺要能夠快速響應用戶需求，根據實際處理的數據差異，采用差別化的方式設置不同的響應速度，給用戶帶來良好的操作體驗。

（3）安全性。平臺要滿足不同操作權限的用戶進行操作，保證數據安全，避免網絡惡意攻擊，防止出現數據信息篡改、竊取、丟失等問題。

（4）操作性。平臺操作界面要簡潔，降低操作難度，使平臺用戶可以通過簡單的學習和培訓就能夠熟練操作系統。

（5）共享性。平臺要能夠與教務管理系統、實踐教學管理系統等其他平臺進行對接，直接獲取信息資源，滿足不同用戶分層處理信息的需求，并能夠實現教學質量管理信息在校內各部門的共享，為高校領導提供決策依據。

1.2 總體框架設計

1.2.1 平臺物理結構

高校教學督導平臺的基本物理結構如圖1所示，平臺主要由客戶端、服務器端、網絡連接端三個層次結構構成。在平臺運行中，客戶端提交超本文傳輸請求，該請求經過路由器、交換機、防火墻等軟硬件設備送達到服務器端，由服務器端對該請求進行處理。處理請求時，數據庫只會響應來自服務器的操作請求。

1.2.2 平臺邏輯結構

高校教學督導平臺要實現校園內網、其他信息化系統和不同用戶之間的數據傳遞，所以平臺的邏輯層要分為以下三層，以保證系統數據管理的規范性：

（1）數據層，建立以起數據為中心的共享平臺，包括數據匯總、報表生成、數據日志管理等。

（2）功能層，包括管理員、督導員、教師、學生、系統管理等模塊。

（3）應用層，以用戶終端設備類型為依據，設計移動手機終端和網絡客戶端。

1.3 平臺開發工具

1.3.1 Android 開發環境

Android 開發環境的配置是一個較為復雜的環節，具體的實施步驟如下：

（1）通過Internet 對相關的安裝工具包進行下載，如高版本的Java SDK，隨后對開發軟件及程序包進行安裝，該步驟可以按照安裝導向的提示進行操作，安裝完畢后，設置環境變量，將壓縮包解壓到指定的目錄下。為便于Android 程序的開發，可在壓縮包中安裝ADT 插件。

（2）配置Android SDK，具體做法是先配置Android目錄，借助ADT找到相應的工具，并配置相關參數，為SDK Location 選擇目錄。

（3）創建AVD 模擬器，該模擬器最為突出的特點在于可模擬大部分移動通信設備。在對模擬器進行創建的過程中，需要注意如下事項：Android 的版本、SD 卡以及內存的大小，確保滿足Android 開發環境的運行要求。

1.3.2 服務器軟硬件配置

由于學校的學生數量會持續不斷地增加，因此，在具體設計的過程中，選用了基于Web的服務器集群，相關軟件和硬件的基本配置情況如下：CPU 選用的是英特爾至強鉑金處理器，該處理器采用增強型硬件，安全性更高，具有2 個、4 個和8 個以上的插槽，可實現卓越的處理性能；主板選用的是英特爾i79700f；內存選用的是64G DDR3，最大可擴展至256G；硬盤為希捷Barracuda 1TB 7200轉 64MB 單碟（ST1000DM003）；操作系統為Windows Server2019；數據庫選用的是SQL Server2018；Java 運行環境為當前最高版本。

2 基于Android的高校教學督導平臺的功能模塊設計

2.1 功能模塊設計

高校教學督導平臺的功能模塊要基于教學工作流程進行設計，以教學督導的5 個主體為視角，設計5 個管理模塊，其模塊設計如圖2所示。

2.1.1 教務管理模塊

該模塊需對接高校教務管理系統內容，設計以下子模塊：

（1）基礎信息。需錄入或導入課程名稱、班級信息、教學目標、教學計劃、教學大綱、授課進度、教材選擇、教學資源、教學規定、公共選修課、專業選修課、重修課程、補考課程、教室安排、教師安排、教務安排等信息內容。

（2）系統管理。在其他系統中導入相關信息，生成適用于本平臺的數據，設置用戶操作權限。

（3）評價指標。設置教學質量評價的各種指標、權重和分值，自動匯總教學評價結果，主要包括教學檢查指標、系部評價指標、督導評價指標、學生評價指標、教師評學指標等。

（4）評分檢查。檢查學生對教學評價的周次和參評率，以及專家評教、教師互評、系部評價的進展情況。

2.1.2 教師管理模塊

教師模塊管理和查詢教師個人信息，結合教師工作內容，在該模塊下設計多個子模塊，具體包括：

（1）基本信息。用于添加、查詢、變更教師的基本信息。

（2）教學計劃。用于發布任課的教學計劃、教學目標和教學方案。

（3）教學評價。下設學生評價、專家評價、系部評價、教師互評板塊，對教師教學情況作出綜合性評價。

（4）學生考勤。用于錄入學生每堂課的出勤情況。

2.1.3 學生模塊

學生模塊具體包括以下子模塊：

（1）個人信息。錄入和修改學生的個人信息。

（2）課程管理。用于選擇課程、查詢課程、查詢考試成績等。

（3）教學評價。對教師每堂課的教學情況進行評價，對教師進行評價，對課程整體授課情況進行評價。

圖2：高校教學督導平臺功能結構圖

（4）考試管理。包括考試安排、補考申請、緩考申請等功能。

2.1.4 督導員模塊

督導員模塊具體包括以下子模塊：

（1）教學檢查。對期初、期中、期末各期教學檢查進行數據錄入；

（2）聽課評課。不定期對老中青教師進行聽課，并給出評價；

（3）教學評價。各級督導員對老師的教學情況進行評價。

2.1.5 統計分析模塊

統計分析模塊具體包括以下子模塊：

（1）評價數據計算。對各類評價進行得分計算。

（2）評價報表。針對不同需求，對評價結果進行統計分析，輸出各類統計報表。

2.2 數據庫設計

本文提出的基于Android 的高校教學督導平臺的數據庫設計采用MySQL 數據庫，該數據庫由Oracle 公司開發，通過存儲和關聯不同表中的數據信息，以提高數據庫的執行效率。在MySQL 數據庫創建中，采用phpMyAdmin工具，用戶可通過瀏覽器使用phpMyAdmin的圖形化界面功能，該工具支持中文，可提高數據庫操作的便捷性。

2.2.1 數據庫物理結構設計

在MySQL 數據庫開發設計中，需要建立起多個數據庫表，明確表名稱，對表進行詳細描述和具體說明，具體的數據庫表包括：

（1）Students（學生信息表），用于保存在校學生的各種信息。

（2）StudentGrade（學生成績表），用于保存學生課程考核成績。

（3）Course（課程表），用于保存學生需要學習的相關課程信息。

（4）Teacher（教師信息表），用于保存各門課程任課教師信息。

（5）Classroom（教室表），用于保存各門課程的教室編號、名稱、位置等信息。

（6）Evaluation（評價表），用于保存各類教學評價相關的信息。

圖3：教師任課實體對應的E-R 圖

（7）TeachingInspection（教學檢查表），用于保存教學檢查相關信息。

（8）Supervisor（督導員），用于保存各類督導員信息。

2.2.2 數據庫概念結構設計

MySQL 數據庫中的諸多數據需要進行交互操作才能完成，所以要對各個數據表進行細化編制，針對不同的數據庫實體，設計相應的E-R 圖，主要包括教師實體信息、學生實體信息、學生成績實體、課程表實體、教師任課實體等實體對應的E-R 圖。以教師任課實體為例，其應對的E-R 圖如圖3所示。

2.2.3 數據庫邏輯設計

MySQL 數據庫的邏輯設計要根據E-R 圖和數據表的功能進行設計，主要包括字段名稱、數據類型、是否主鍵、是否外鍵、是否可以為空、字段的大小等結構，下面列舉4 個關鍵的數據表進行說明。

（1）學生基本信息表。字段名稱包括學生學號、學生姓名、登錄密碼、學生性別、學生身份證號碼、學生所在院系、學生所屬專業、學生入校時間、學生所在年級班級、學生學位信息、學生高考分數、學生政治面貌、學生出生年月日等字段。

（2）教室代碼表。字段名稱包括教室的編號信息、教室名稱、教室類型、教室容量、教室位置、教室管理人員等字段。

（3）教學計劃表。字段名稱包括專業對應編號、課程設置年度、課程開設學期、課程授課對象等字段。

圖4：高校教學督導平臺的登錄與注冊界面圖

（4）課程表。字段名稱包括課程表編號、課程具體名稱、開設課程的所屬系、課程開設時間、課程教學方式、課程考核方式、課程所選教材、課程負責人、課程基本信息等。

3 基于Android的高校教學督導平臺的實現

3.1 平臺登錄功能的實現

當用戶需要將收藏的內容同步到移動終端設備上時，可在登錄的前提條件下，對這部分內容進行上傳。依據系統的設計思路，考慮系統的實際運行情況，可將登錄和注冊分為以下兩個步驟來實現：

（1）對登錄和注冊界面進行設定，該環節可以通過Layout 來完成，在進行界面布局的過程中，要合理設置組件的顏色及提示文字；

（2）對界面進行關聯，該環節可以借助set Content View 來實現，為確保用戶點擊按鈕時，系統能夠做出快速響應，可設置一個Task，并添加監聽器，使系統能夠對用戶的登錄操作進行實時響應。如果登錄失敗，可能是服務器未響應，或是用戶密碼輸入錯誤，針對不同的情況，系統會通過消息提示的形式通知用戶。登錄與注冊功能，可以利用相應的編碼來實現，圖4為系統登錄和注冊界面的實現流程示意圖。

3.2 平臺設置功能的實現

平臺不但為用戶提供了相應的設置功能，而且還提供了友好的人機交互界面，用戶可按實際需要，對相關的功能進行添加或刪除?；贏ndroid 平臺的系統開發，使功能的設置過程得以簡化，這是因為在該平臺中集成多種可用于功能設置的界面，為開發者提供了便利條件。不僅如此，程序開發人員在進行具體開發時，只要添加正確的代碼即可完成相關的設置，通過對Preference Activity 類的繼承，便可對定義好的界面進行關聯，這樣能夠在較短的時間內實現相關功能的設置。

3.3 平臺網絡功能的實現

高校教學督導平臺要在網絡狀態下連接數據庫，獲取相關信息，進行用戶操作，其網絡功能的實現方式如下：通過異步請求的方式，在遠程服務器上以GET 方法獲取字符串中的數據，將獲取數據調用線程進行反饋；通過異步請求的方式，在遠程服務器上以GET 方法獲取圖像數據，判斷圖像是否緩存，將圖片緩存到手機存儲系統中；通過POST 方法實現字符串數據的傳遞，將連接移交給GET 方法，獲取回傳結果；通過POST 方法將圖片、文字等數據返回系統，如遇到圖片大小超出限制的情況，則可自動縮小圖片后再上傳數據。

3.4 移動客戶端與服務器數據交互的實現

由于Android SDK 無法直接對Web Services 的庫進行調用，所以，為在平臺上對Web Services 進行訪問，可對第三方類庫進行利用。Ksoap2 是Android 平臺上用于訪問Web Services 的軟件包，該軟件包采用的是開源體系，其能夠為平臺提供高效的SOAP庫。利用SOAP 協議的版本號，可以快速完成Soap Serialization-Envelope 對象的創建，這個版本號與Web Services 的版本號有關。因此，在創建該對象的過程中，需要對body Out 屬性進行設置，隨后借助調用方法，對返回結果進行獲取，該結果的格式為XML，可以自定義的方式進行解析，最后使用循環，將獲得的全部屬性值保存到List 對象當中，從而為其它代碼的調用提供便利條件。

4 基于Android的高校教學督導平臺的應用測試

在平臺設計與實現之后，要對平臺進行應用測試，根據應用測試情況對平臺設計進行優化改良，以保證平臺在使用階段能夠穩定運行。

4.1 可用性測試

在平臺的可用性測試中，可邀請教師和學生進行使用測試，測試采用三星、小米、華為、vivo 等Android 系統手機，在不同品牌手機下查看頁面顯示效果、頁面結構是否正確、頁面元素是否正常顯示、導航標識是否清晰、圖形是否有有助于理解等。在測試中如果發現個別網頁位置布局不合理，則可通過CSS 樣式進行調整優化。

4.2 功能測試

在平臺功能測試中，要采用用戶身份登錄測試、鏈接測試、表單測試等方法進行測試，以確保用戶能夠正確無誤地登錄到平臺，并使用平臺上的超級連接能夠為用戶提供不同頁面的跳轉服務，不得出現獨立的網絡頁面。

4.3 性能測試

在平臺性能測試中，要對平臺系統的峰值訪問速度進行測試，保證平臺能夠滿足在線訪問和數據下載需求；對客戶端并發訪問進行測試，確保不會出現網絡延遲、登錄失敗等情況；對平臺故障處理和恢復能力進行測試，查看平臺是否會出現系統崩潰問題。

5 結論

總而言之，高校要結合教學工程流程以及教學管理實際情況建設教學督導平臺，基于Android 設計平臺系統，滿足教務管理人員、教師和學生的操作需求，提高平臺操作的便捷性，實現對高校教學質量的實時監控，從而全面提升高校教學管理的信息化水平。