基于微信公眾號(hào)和云服務(wù)的輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳思維

（湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 湘潭 411101）

1 引言

隨著《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》以及《教育信息化“十三五”規(guī)劃》的提出，教學(xué)方法和教學(xué)理念正在發(fā)生空前的改變，改變單一的課堂教學(xué)模式，升級(jí)多元化的學(xué)習(xí)方式已經(jīng)成為當(dāng)前的主流。國(guó)內(nèi)雖然開(kāi)發(fā)了“課堂派”和“雨課堂”等眾多用于學(xué)習(xí)的教學(xué)“云平臺(tái)”[1,2]，但是緊密聯(lián)系課程資源的平臺(tái)相對(duì)較少。本文借助開(kāi)放的微信公眾號(hào)和云服務(wù)建立輔助教學(xué)系統(tǒng)，利用該教學(xué)系統(tǒng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程變得自主化、趣味化、多樣化，讓學(xué)習(xí)從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，增加教師與學(xué)生的溝通與多元互動(dòng)，達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量的目的。

2 輔助教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、方便拓展課堂平臺(tái)。智能手機(jī)已經(jīng)成為學(xué)生必備的通信工具，微信又是智能手機(jī)的通用軟件。基于微信的輔助教學(xué)系統(tǒng)為學(xué)生提供了方便快捷的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)習(xí)能夠不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，用手機(jī)能完成課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、查閱問(wèn)題的答案、作業(yè)提交等教學(xué)流程。如果在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生疑問(wèn)，學(xué)生可隨時(shí)把問(wèn)題發(fā)送給教師，教師可以不定時(shí)地利用輔導(dǎo)教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行解答，從而提高了學(xué)習(xí)效率。

（2）系統(tǒng)功能靈活、定制簡(jiǎn)單、費(fèi)用低。系統(tǒng)在云平臺(tái)上搭建一個(gè)Web服務(wù)器，將Web服務(wù)以及復(fù)雜計(jì)算部署到Web服務(wù)器中，不需要新購(gòu)硬件設(shè)備、軟件及存儲(chǔ)空間，降低了開(kāi)發(fā)費(fèi)用和運(yùn)維成本，而且安全可靠，具有功能靈活、定制簡(jiǎn)單和費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

3 輔導(dǎo)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理

輔助教學(xué)系統(tǒng)由微信用戶(hù)、微信服務(wù)器、云服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，系統(tǒng)框圖如圖1所示[3]。用戶(hù)使用申請(qǐng)到的微信公眾服務(wù)賬號(hào)，將信息封裝為XML（擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）格式、運(yùn)用超文本傳輸協(xié)議把信息發(fā)送到微信服務(wù)器上，微信服務(wù)器接收請(qǐng)求，然后把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給云服務(wù)器，云服務(wù)器解析信息并處理后，將需回復(fù)的信息重新封裝為XML格式后發(fā)送給微信服務(wù)器，最終將響應(yīng)返回給微信用戶(hù)。用戶(hù)在微信服務(wù)器上可以群發(fā)消息、請(qǐng)求上傳圖文消息、上傳下載多媒體文件以及實(shí)現(xiàn)自定義菜單的創(chuàng)建等，從而與用戶(hù)實(shí)現(xiàn)友好的交互。

圖1 系統(tǒng)框圖

4 實(shí)現(xiàn)輔導(dǎo)教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 申請(qǐng)賬號(hào)并完成配置

（1）在微信公眾平臺(tái)網(wǎng)站申請(qǐng)服務(wù)號(hào)，申請(qǐng)審核通過(guò)后，登錄公眾號(hào)平臺(tái)，填寫(xiě)URL（服務(wù)器地址）和Token（令牌）等參數(shù)完成微信公眾平臺(tái)接口配置[4]。配置成功后，方可用微信公眾號(hào)實(shí)現(xiàn)微信服務(wù)器與云服務(wù)器的綁定，綁定成功以后，微信用戶(hù)才能與云服務(wù)器進(jìn)行通信。本文利用微信公眾號(hào)的開(kāi)發(fā)模式編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)微信關(guān)注用戶(hù)與云臺(tái)服務(wù)器的交互，實(shí)現(xiàn)所需功能。

（2）云服務(wù)器的搭建：在選定的（阿里云、騰訊云、百度云）官網(wǎng)上注冊(cè)一個(gè)賬號(hào)，搭建一個(gè)Web服務(wù)站點(diǎn)（云服務(wù)器），并解析到購(gòu)買(mǎi)的域名。在云服務(wù)器上部署Web項(xiàng)目開(kāi)發(fā)環(huán)境，包含掛載數(shù)據(jù)盤(pán)，安裝網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)語(yǔ)言PHP，配置和連接數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件MySQL、服務(wù)器Apache或Nginx和文件傳輸FTP等。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與連接

將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表中，可長(zhǎng)期保存和方便隨時(shí)調(diào)用。本系統(tǒng)使用開(kāi)源的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MYSQL，它的市場(chǎng)占有率高，一直被認(rèn)為是PHP的最佳組合，PHP也具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)支持能力。本文直接使用PHP通過(guò)域名或IP地址，賬號(hào)、密碼和數(shù)據(jù)庫(kù)名來(lái)連接數(shù)據(jù)庫(kù)，PHP連接數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵代碼如下所示：

其中servername取值為域名或者IP地址，username取值為賬號(hào)、password取值為密碼，dbname取值為數(shù)據(jù)庫(kù)名。

要使用數(shù)據(jù)表必須先確定數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)，表的結(jié)構(gòu)由表名（組成表的字段名、數(shù)據(jù)類(lèi)型、是否為主鍵、是否為空）等組成，本設(shè)計(jì)中有多個(gè)數(shù)據(jù)表，下面介紹用戶(hù)信息表、課程微課表、學(xué)生提問(wèn)表的定義。

用戶(hù)信息表要求是已關(guān)注了本微信公眾號(hào)的微信用戶(hù)，用戶(hù)信息表user包括的字段有us_Id（用戶(hù)賬號(hào)）、us_WeChatId（用戶(hù)微信號(hào)）、us_Authority（用戶(hù)權(quán)限）、Time_attention（關(guān)注時(shí)間）、us_Name（用戶(hù)姓名）和us_Pw（密碼），所有字段均不為空。用戶(hù)信息表的MySQL的定義語(yǔ)句為：Create Table user(us_id bigint,us_WeChatId varchare(255),us_Authority varchare(255)not null,Time_attention varchare(255)not null,us_Name varchare(255)not null,us_Pw varchare(255)not null,Primary Key(Course_id,Mlecture_id))。

課程微課表Mlecture包括的字段有Course_id（課程編號(hào)）、Mlecture_id（微課編號(hào)）、Mlecture_path（存儲(chǔ)微課的路徑）、Mlecture_name（微課名稱(chēng)）、Mlecture_descri（微課簡(jiǎn)述）、Mlecture_title（微課標(biāo)題）。課程微課表MySQL定義語(yǔ)句為：Create Table Mlecture(Course_id bigint,Mlecture_id bigint,Mlecture_path varchare(255),Mlecture_name varchare(255),Mlecture_descri text,Mlecture_title varchare(255),Primary Key(Course_id,Mlecture_id))。

學(xué)生提問(wèn)表studqus包括的字段有qus_id（問(wèn)題編號(hào)）、name（學(xué)生姓名）、quid（所提問(wèn)題）、qdate_time（提問(wèn)時(shí)間）、answer（問(wèn)題解答）。學(xué)生提問(wèn)表的MySQL定義語(yǔ)句為：Create Table studqus(qus_id bigint,name varchar(10),quid text,qdate_timedatetime,answertext,Primary Key (qus_id,name))。

4.3 設(shè)置菜單

本文搭建的輔助教學(xué)系統(tǒng)，主要用自定義菜單來(lái)完成用戶(hù)與系統(tǒng)的互動(dòng)。微信支持的主菜單個(gè)數(shù)限定在3個(gè)，每個(gè)主菜單對(duì)應(yīng)一個(gè)模塊，本系統(tǒng)將主菜單設(shè)計(jì)為教學(xué)資源、師生交流、學(xué)生服務(wù)3個(gè)模塊。教學(xué)資源模塊用于發(fā)布與課程有關(guān)教學(xué)課件、微課、課后作業(yè)。師生交流模塊用于解答學(xué)生課堂中提出的問(wèn)題。學(xué)生服務(wù)模塊為學(xué)生提供與學(xué)習(xí)相關(guān)的服務(wù)。

4.4 上傳視頻文件的技巧

在微信公眾平臺(tái)的素材庫(kù)直接上傳視頻文件有大小的限制，只支持20M以下視頻的上傳。可用以下方法實(shí)現(xiàn)：微信公眾平臺(tái)支持使用騰訊視頻網(wǎng)站上的視頻，用QQ賬號(hào)在騰訊視頻網(wǎng)站登錄，把要上傳的視頻先上傳到騰訊視頻網(wǎng)站，再把存放視頻的地址直接復(fù)制鏈接過(guò)來(lái)，在使用該視頻的時(shí)候，用復(fù)制鏈接的網(wǎng)址代替，此方法解決了視頻大小限制的問(wèn)題，而且減少了網(wǎng)絡(luò)流量。

5 系統(tǒng)的功能模塊及實(shí)現(xiàn)方法

輔助教學(xué)系統(tǒng)的框架如圖2所示。本系統(tǒng)主要分為服務(wù)器PC端與微信端，教師的工作主要在服務(wù)器PC端進(jìn)行，可以進(jìn)行課程資源的整理發(fā)布、關(guān)鍵詞回復(fù)設(shè)置、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和平臺(tái)維護(hù)。微信端則由學(xué)生和教師共同運(yùn)用。

圖2 輔助教學(xué)系統(tǒng)的框架

5.1 PC端用戶(hù)權(quán)限識(shí)別模塊

用戶(hù)使用本輔助教學(xué)系統(tǒng)必須先進(jìn)行登錄，系統(tǒng)將用戶(hù)權(quán)限分為管理員、教師和學(xué)生3種不同的角色，角色不同賦予的權(quán)限和使用功能模塊也不同。管理員通過(guò)管理員賬號(hào)和密碼進(jìn)行登錄，權(quán)限最大，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)、用戶(hù)權(quán)限的設(shè)置、新建數(shù)據(jù)表等。教師用戶(hù)可以用已有的賬號(hào)進(jìn)行登錄，可以發(fā)送通知、發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容、上傳課件、作業(yè)布置等。學(xué)生用戶(hù)需先注冊(cè)再登錄，可使用課程資源、上交作業(yè)、查看課表、發(fā)表評(píng)論，還可以使用師生交流模塊進(jìn)行提問(wèn)等。用戶(hù)權(quán)限識(shí)別模是根據(jù)用戶(hù)信息表user中的字段us_Authority來(lái)判斷用戶(hù)類(lèi)別[5]，用戶(hù)權(quán)限識(shí)別流程如圖3所示。

圖3 用戶(hù)權(quán)限識(shí)別流程

5.2 PC端課程資源模塊

該模塊為本門(mén)課程的所有教學(xué)資源，是上課教師上傳的教學(xué)資料，包括課程微課、課程PPT課件、典型題型案例分析、知識(shí)點(diǎn)小視頻、與本課程有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源鏈接、作業(yè)管理等。學(xué)生通過(guò)該模塊，可以獲取更多有關(guān)本課程的知識(shí)內(nèi)容。課程微課是指針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度不超過(guò)10分鐘的視頻。課程課件是教師上課時(shí)要講授的教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)大綱的要求和教學(xué)的需要，經(jīng)過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)，一般用幻燈片軟件制作的PPT文件。作業(yè)管理是對(duì)每個(gè)教學(xué)單元所需的作業(yè)題目和作業(yè)題目答案的管理，教師按教學(xué)順序先發(fā)布作業(yè)，后發(fā)布題目答案。上傳課程微課mp4格式或avi格式的關(guān)鍵代碼如下：

5.3 PC端學(xué)生服務(wù)模塊

學(xué)生服務(wù)模塊主要是為學(xué)生提供與學(xué)習(xí)相關(guān)的服務(wù)。可以與學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)相連，使學(xué)生能方便查詢(xún)與學(xué)習(xí)有關(guān)的資料，進(jìn)行課表查詢(xún)：包括課程名稱(chēng)、授課教師、上課教室、上課時(shí)間等；考試與成績(jī)查詢(xún)；作業(yè)查詢(xún)；課程進(jìn)度查詢(xún)等。

5.4 PC端師生交流模塊

師生交流模塊用于管理教師與學(xué)生進(jìn)行問(wèn)答，學(xué)生學(xué)習(xí)有疑問(wèn)時(shí)，可提交問(wèn)題，系統(tǒng)將這些問(wèn)題保存在云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)的學(xué)生提問(wèn)數(shù)據(jù)表studqus中，系統(tǒng)自動(dòng)找到學(xué)生的姓名存入Name字段，quid字段保存學(xué)生提出的問(wèn)題，系統(tǒng)截取學(xué)生提問(wèn)的日期和時(shí)間存入qdate-time字段，將數(shù)據(jù)存入學(xué)生提問(wèn)數(shù)據(jù)表studqus的主要SQL語(yǔ)句是insert into studqus(qus_id,name,quid,qdate_time,answer)values(“問(wèn)題編號(hào)”，“提問(wèn)學(xué)生姓名”，“學(xué)生所提問(wèn)題”，“提問(wèn)時(shí)間”，“解答”)。教師可以對(duì)學(xué)生提問(wèn)數(shù)據(jù)表進(jìn)行有效識(shí)別和歸納整理，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，對(duì)有代表性的問(wèn)題進(jìn)行解答，答案存入answer字段，其他學(xué)生也可以查閱所有同學(xué)提交的問(wèn)題和解答。該模塊下設(shè)：（1）問(wèn)題提交——學(xué)生可發(fā)送問(wèn)題；（2）已提交問(wèn)題——學(xué)生可查閱本人提交的歷史問(wèn)題和答案記錄。

5.5 微信端的功能

根據(jù)不同的用戶(hù)身份，微信端顯示的內(nèi)容也不一樣。根據(jù)用戶(hù)信息數(shù)據(jù)表的用戶(hù)us_Authority字段來(lái)判斷用戶(hù)身份是教師還是學(xué)生，如果用戶(hù)身份是學(xué)生，則顯示課程資源內(nèi)容。如果為身份為教師，則根據(jù)系統(tǒng)提供的上傳教學(xué)資源的端口，可以添加課程教學(xué)資源。

微信端又可分為學(xué)生微信端和教師微信端。學(xué)生的學(xué)習(xí)主要在微信端進(jìn)行，執(zhí)行注冊(cè)登錄、加入課堂、查詢(xún)信息、查看相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講解、觀看微課視頻，向教師提問(wèn)、提交作業(yè)，查看課堂列表等操作。選擇主菜單下相應(yīng)的子菜單，就可以進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)。

教師微信端可向?qū)W生分發(fā)各類(lèi)通知、課前預(yù)習(xí)內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)推文、分享課件、微課短視頻、展示教學(xué)成果、組織討論、解答學(xué)生提問(wèn)、查看課堂、查看題目、布置作業(yè)等。

6 結(jié)語(yǔ)

在大數(shù)據(jù)與會(huì)計(jì)專(zhuān)業(yè)2021級(jí)中的Excel在財(cái)務(wù)中的運(yùn)用課程利用該教學(xué)輔助系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性很高，教師用輔助教學(xué)系統(tǒng)發(fā)布課前課程學(xué)習(xí)內(nèi)容后，學(xué)生用教學(xué)系統(tǒng)的手機(jī)端微信向教師提問(wèn)，互動(dòng)效果非常好。使用教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)習(xí)的學(xué)生也較多，教學(xué)效果有明顯的提高，該門(mén)課程期終考試的成績(jī)也比較理想。實(shí)踐結(jié)果表明，該系統(tǒng)使學(xué)生學(xué)習(xí)方式多元化，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。對(duì)于如何利用好本系統(tǒng)，教師起關(guān)鍵作用，需要準(zhǔn)備豐富的教學(xué)素材，不斷提升學(xué)習(xí)內(nèi)容的數(shù)量與質(zhì)量，與學(xué)生頻繁互動(dòng)，這樣才能更好地發(fā)揮系統(tǒng)的作用，取得良好的教學(xué)效果。