基于大數(shù)據(jù)的題庫(kù)微信小程序的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

陳欣蘋(píng)　趙子瀟　程文莉

關(guān)鍵詞：微信小程序；文本分類(lèi)；教育可持續(xù)發(fā)展；大數(shù)據(jù)；學(xué)習(xí)資源管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）03-0065-04

0 概述

教育培訓(xùn)一直以來(lái)都是我國(guó)的重點(diǎn)發(fā)展行業(yè)之一，但傳統(tǒng)的教育培訓(xùn)方式模式單一、生源不穩(wěn)定、受到機(jī)構(gòu)信譽(yù)及能力等影響，教學(xué)資源不互通也是其一大“痛點(diǎn)”[1-2]。基礎(chǔ)教育階段（簡(jiǎn)稱(chēng) K12） 是創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維培養(yǎng)的關(guān)鍵階段，也是大部分教育培訓(xùn)行業(yè)所注重發(fā)展的方向[3]。隨著“大數(shù)據(jù)”時(shí)代的到來(lái)和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的快速發(fā)展，為了適應(yīng)培訓(xùn)市場(chǎng)新需求、提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與教育培訓(xùn)融合，更全面、更豐富的線(xiàn)上K12 教育培訓(xùn)模式應(yīng)運(yùn)而生[4-5]。

隨著信息技術(shù)的不斷更新和升級(jí)，微信小程序相結(jié)合受到越來(lái)越多用戶(hù)的青睞。它是一種新的開(kāi)放能力[6]。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，微信小程序無(wú)需下載是其最大的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有操作簡(jiǎn)便、所需數(shù)據(jù)流量少、使用門(mén)檻低等特點(diǎn)；對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，則有開(kāi)發(fā)成本小、推廣成本低等特性[7-8]。總的來(lái)說(shuō)，“觸手可及”“唾手可得”是小程序尤為重要的兩方面優(yōu)勢(shì)[9]。這樣的優(yōu)勢(shì)使得微信小程序逐漸深入各個(gè)領(lǐng)域且結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”在社會(huì)各領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用市場(chǎng)趨于飽和的背景下，搭建微信小程序平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教育培訓(xùn)服務(wù)具有很好的應(yīng)用前景[10]。基于微信小程序的K12教育培訓(xùn)服務(wù)不僅具有傳統(tǒng)教育軟件打破時(shí)間和空間的雙重限制、即時(shí)性高、傳播范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有微信小程序特有的輕量級(jí)、“即用即走”以及安全性高等優(yōu)勢(shì)[11-12]。同時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)時(shí)代快速發(fā)展的數(shù)據(jù)收集及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，以用戶(hù)需求為先導(dǎo)，更高效的學(xué)習(xí)提升，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)多點(diǎn)定向的可持續(xù)發(fā)展[13]。

當(dāng)下時(shí)代信息快速發(fā)展，微信小程序和教育培訓(xùn)服務(wù)相結(jié)合帶來(lái)了便捷性等優(yōu)勢(shì)，但也出現(xiàn)了教育資源數(shù)據(jù)量急劇增加，價(jià)值密度隨之大大降低的問(wèn)題，因此幫助用戶(hù)快速高效地辨別學(xué)習(xí)資源的價(jià)值并進(jìn)行有效分類(lèi)是一個(gè)重要功能[14]。文本分類(lèi)指用計(jì)算機(jī)對(duì)文本（或其他實(shí)體）按照一定的分類(lèi)體系或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)標(biāo)記，同時(shí)所標(biāo)注的數(shù)據(jù)具有一致性、高質(zhì)量等特點(diǎn)[15]。因而本文將利用文本分類(lèi)算法及學(xué)習(xí)模型實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的有效分類(lèi)，試圖通過(guò)利用數(shù)據(jù)科學(xué)與爬蟲(chóng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘來(lái)解決這一問(wèn)題，將冗雜的數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)化為價(jià)值更高的、可利用信息服務(wù)于我們的教育培訓(xùn)小程序。本文將搭建一個(gè)以用戶(hù)需求為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)資源有效管理且服務(wù)多樣化的“專(zhuān)享智學(xué)”微信小程序教育培訓(xùn)平臺(tái)，并試圖解決傳統(tǒng)教育培訓(xùn)模式的諸多問(wèn)題。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 需求分析

本系統(tǒng)涉及家教老師、學(xué)員兩類(lèi)用戶(hù)群體之間的交互，需要根據(jù)不同用戶(hù)的需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊，同時(shí)為各主體分別賦予不同的適用權(quán)限、用戶(hù)的應(yīng)用模板和操作頁(yè)面，并需要根據(jù)不同年級(jí)學(xué)生的需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊。

基于教育可持續(xù)理念的充分調(diào)研，參照學(xué)業(yè)等級(jí)評(píng)測(cè)所需的具體技能來(lái)綜合考量主體需求。針對(duì)學(xué)員主要實(shí)現(xiàn)課程講解、題庫(kù)訓(xùn)練、查看學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)等功能，針對(duì)教師主要實(shí)現(xiàn)資質(zhì)核驗(yàn)、發(fā)布學(xué)習(xí)課程資源、直播講解等功能。

1.2 功能模塊

本系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)包含后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和前端客戶(hù)端系統(tǒng)，其中前端客戶(hù)端系統(tǒng)又分為學(xué)員客戶(hù)端、家教老師客戶(hù)端（如圖1） 。

1） 首頁(yè)模塊

用戶(hù)可實(shí)時(shí)觀(guān)看直播內(nèi)容并以此作為挑選心儀老師的依據(jù)之一，同時(shí)通過(guò)家教教師輸出優(yōu)質(zhì)的視頻內(nèi)容，可以積累更多的用戶(hù)和生源。如果用戶(hù)想了解直播課程的全部或進(jìn)階內(nèi)容，需要開(kāi)通會(huì)員或者對(duì)單一課程進(jìn)行付費(fèi)，一定程度上增加了家教老師的收入來(lái)源。同時(shí)，針對(duì)用戶(hù)的直播分享點(diǎn)擊率對(duì)用戶(hù)群體進(jìn)行學(xué)科偏好和興趣點(diǎn)等不同層次的分類(lèi)，從而更好地為用戶(hù)提供個(gè)性化的推薦。

2） 題庫(kù)訓(xùn)練模塊

用戶(hù)可以查詢(xún)不同學(xué)科，不同類(lèi)型對(duì)應(yīng)的考試資源及試題解析，通過(guò)“題庫(kù)訓(xùn)練”功能，學(xué)員還可以及時(shí)查看測(cè)試情況及考試題型、試題信息。為調(diào)動(dòng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)積極性，還增設(shè)了每部分題目的作答情況排行榜，從而激勵(lì)用戶(hù)進(jìn)行不斷地提升。為使輔導(dǎo)更具針對(duì)性，設(shè)計(jì)時(shí)可考慮增設(shè)“模擬練習(xí)”板塊，指導(dǎo)學(xué)員開(kāi)展實(shí)戰(zhàn)演練，以便對(duì)薄弱知識(shí)點(diǎn)、低分板塊開(kāi)展進(jìn)一步個(gè)性化指導(dǎo)。

3） 學(xué)習(xí)模塊

學(xué)習(xí)模塊保存用戶(hù)觀(guān)看的學(xué)習(xí)視頻、參與的課程活動(dòng)以及學(xué)習(xí)的進(jìn)度，用戶(hù)再次登錄時(shí)，不必查詢(xún)歷史記錄來(lái)查找所觀(guān)看課程視頻，即可直接通過(guò)學(xué)習(xí)頁(yè)面直接開(kāi)始繼續(xù)完成下一部分的學(xué)習(xí)，為用戶(hù)提供了便利。同時(shí)，在課程學(xué)習(xí)模塊添加“查看學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)”功能，并結(jié)合大數(shù)據(jù)采集及分析技術(shù)，便捷及時(shí)地開(kāi)展學(xué)員評(píng)價(jià)及課程推薦功能應(yīng)用，從而階段性生成個(gè)人學(xué)習(xí)電子報(bào)表及學(xué)習(xí)行為畫(huà)像，為后續(xù)推薦相應(yīng)學(xué)習(xí)策略、推送有效培訓(xùn)資源及服務(wù)訊息提供參考。

4） 課程模塊

課程模塊根據(jù)不同的用戶(hù)群體賦予不同的適應(yīng)權(quán)限，共計(jì)分為6個(gè)一級(jí)分組，包括初中的3個(gè)年級(jí)與高中的3個(gè)年級(jí)。每個(gè)一級(jí)分組下有包括語(yǔ)文、數(shù)學(xué)等9個(gè)科目選項(xiàng)。學(xué)員可以通過(guò)分類(lèi)查詢(xún)查看對(duì)應(yīng)的試聽(tīng)課課程。同時(shí)每個(gè)課程內(nèi)添加“教師簡(jiǎn)介”功能，可為用戶(hù)在選擇時(shí)提供一定幫助。

5） 個(gè)人中心模塊

對(duì)于學(xué)員群體，小程序設(shè)置了“積分商城”功能，學(xué)員每完成一項(xiàng)任務(wù)就可以領(lǐng)取積分，積分可以在積分商城中折現(xiàn)或者兌換心儀物品，以通過(guò)采用激勵(lì)機(jī)制來(lái)增加用戶(hù)黏性，同時(shí)添加“投訴處理和意見(jiàn)反饋”的功能。針對(duì)小程序使用過(guò)程中出現(xiàn)的意外情況，如家教老師態(tài)度敷衍、教學(xué)質(zhì)量差等問(wèn)題，小程序設(shè)置統(tǒng)一投訴按鈕，點(diǎn)擊即可留言或致電人工客服進(jìn)行投訴，屆時(shí)將會(huì)有相關(guān)管理人員進(jìn)行及時(shí)回復(fù)。該小程序的投訴處理和意見(jiàn)反饋功能的設(shè)計(jì)致力于將管理人員的管理和家教老師的工作透明公開(kāi)化，在保證廣大師生的利益的同時(shí)改善現(xiàn)階段小程序管理的一些不足。對(duì)于家教老師群體設(shè)置了“資質(zhì)核驗(yàn)”功能，以確保信息的真實(shí)性。

1.3 系統(tǒng)核心技術(shù)

1） 小程序開(kāi)發(fā)框架

微信小程序采用由WXML、WXSS、JS和JSON等文件構(gòu)成的Mina開(kāi)發(fā)框架，開(kāi)發(fā)前端通過(guò)主要包括對(duì)小程序的頁(yè)面布局進(jìn)行開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)出首頁(yè)、題庫(kù)頁(yè)面等小程序頁(yè)面，以及利用JS文件對(duì)小程序各頁(yè)面之間的切換等功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。小程序開(kāi)發(fā)后端通過(guò)API 接口實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的題目數(shù)據(jù)、教師信息等數(shù)據(jù)的操作（如圖2） 。

2） UI界面設(shè)計(jì)

小程序主體選用數(shù)位薰衣草紫渲染，由于淡雅的顏色會(huì)給人帶來(lái)放松平靜感，在當(dāng)今快速發(fā)展的時(shí)代背景下，人們更加關(guān)注心理健康和幸福指數(shù)，因此Pantone的2023年度代表色被定為數(shù)位薰衣草紫[16]，其波長(zhǎng)較短，能夠帶給人更多穩(wěn)定、平衡的感覺(jué)（如圖3） 。題目資料來(lái)源于百度文庫(kù)、知網(wǎng)等，力求做到嚴(yán)謹(jǐn)、詳盡、清晰。題目信息以分學(xué)科、分主題的方式劃分，同時(shí)以文字和圖片相結(jié)合的方式呈現(xiàn)，同時(shí)會(huì)總結(jié)用戶(hù)答題情況與答題積分排名，讓用戶(hù)可以在使用小程序增進(jìn)知識(shí)的過(guò)程中，充滿(mǎn)興趣地學(xué)習(xí)知識(shí)，不斷提升。

3） 文本分類(lèi)

文本是信息傳遞的載體，NLP（Natural LanguageProcessing） ，也即自然語(yǔ)言處理技術(shù)，是研究如何讓計(jì)算機(jī)讀懂人類(lèi)語(yǔ)言，即將人的自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以閱讀的指令。隨著信息數(shù)據(jù)的大幅增長(zhǎng)，人工標(biāo)記數(shù)據(jù)表現(xiàn)出的耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、質(zhì)量低、受標(biāo)注主體的主觀(guān)意識(shí)影響大等問(wèn)題使人工標(biāo)記數(shù)據(jù)不再可行。因此，利用機(jī)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化對(duì)文本數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注、實(shí)現(xiàn)文本的分類(lèi)在“大數(shù)據(jù)”時(shí)代下備受關(guān)注，并且機(jī)器學(xué)習(xí)將文本分類(lèi)變得更加高效，其標(biāo)注的數(shù)據(jù)具有一致性、高質(zhì)量等特點(diǎn)。

本文在使用Python語(yǔ)言對(duì)題目數(shù)據(jù)進(jìn)行文本分類(lèi)時(shí)，利用爬蟲(chóng)爬取網(wǎng)絡(luò)上大量的題目數(shù)據(jù)，采用Tgrocery及Pandas宏包處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如圖4） 。

2 功能實(shí)現(xiàn)

2.1 題庫(kù)功能實(shí)現(xiàn)

利用Python 爬蟲(chóng)獲取大量題目數(shù)據(jù)信息，使用Tgrocery宏包中含有的Tgrocety函數(shù)對(duì)爬取到的題目數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練得到文本分類(lèi)模型，并利用此文本分類(lèi)模型進(jìn)行題目數(shù)據(jù)類(lèi)別的預(yù)測(cè)（如圖5） ，最終得到對(duì)題目類(lèi)型分類(lèi)的準(zhǔn)確率達(dá)到93%以上的題目分類(lèi)模型并將分類(lèi)好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)并實(shí)現(xiàn)分類(lèi)調(diào)取的目的。

將分類(lèi)完成的題目數(shù)據(jù)全部導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)之后，通過(guò)SQL查詢(xún)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)用戶(hù)查詢(xún)不同學(xué)科、不同類(lèi)型對(duì)應(yīng)的相關(guān)考試資源以及試題解析的功能。同時(shí)，本文通過(guò)在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)下建立用戶(hù)表和積分表對(duì)用戶(hù)信息以及實(shí)時(shí)更新的總積分進(jìn)行存儲(chǔ)以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)積分的排行榜實(shí)時(shí)更新功能（如圖6） 。

2.2 視頻直播功能實(shí)現(xiàn)

本文通過(guò)WebRTC 實(shí)現(xiàn)媒體流的獲取、建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、編解碼以及數(shù)據(jù)展示，使小程序支持視頻直播功能，還可以將視頻數(shù)據(jù)壓縮成較小的文件，以便將視頻數(shù)據(jù)推送至服務(wù)器（如圖6） 。同時(shí)，利用ICE框架進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)探測(cè)和NAT穿透，保證學(xué)員和家教老師的相互通信。

2.3 學(xué)習(xí)模塊實(shí)現(xiàn)

利用UI設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)頁(yè)面，分為“我參與的”“學(xué)習(xí)進(jìn)度”和“學(xué)習(xí)報(bào)表”三個(gè)小程序界面板塊。其中“我參與的”展示用戶(hù)已參與的課程和活動(dòng)，“學(xué)習(xí)進(jìn)度”頁(yè)面展示用戶(hù)參與課程和考試的進(jìn)度，“學(xué)習(xí)報(bào)表”頁(yè)面則結(jié)合大數(shù)據(jù)采集及分析技術(shù)，便捷及時(shí)地開(kāi)展學(xué)員評(píng)價(jià)及課程推薦功能應(yīng)用，從而階段性生成個(gè)人學(xué)習(xí)電子報(bào)表及學(xué)習(xí)行為畫(huà)像，為方便用戶(hù)需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了客服反饋功能（如圖7） 。

2.4 課程模塊實(shí)現(xiàn)

利用Java中的jar庫(kù)實(shí)現(xiàn)小程序頁(yè)面的分類(lèi)查詢(xún)功能。對(duì)于前端，用戶(hù)輸入查詢(xún)內(nèi)容后點(diǎn)擊“查詢(xún)”按鈕就會(huì)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)并響應(yīng)到前端頁(yè)面。對(duì)于后端，通過(guò)使用limit關(guān)鍵字限制查詢(xún)的位置和數(shù)量從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)并將查詢(xún)的數(shù)據(jù)響應(yīng)給前端實(shí)現(xiàn)分頁(yè)。并利用UI技術(shù)以及簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將表分為不同的年級(jí)和科目，實(shí)現(xiàn)結(jié)果如圖7所示。

2.5 分類(lèi)查詢(xún)功能實(shí)現(xiàn)

利用Java中的jar庫(kù)實(shí)現(xiàn)小程序頁(yè)面的分類(lèi)查詢(xún)功能。對(duì)于前端，用戶(hù)輸入查詢(xún)內(nèi)容后點(diǎn)擊“查詢(xún)”按鈕就會(huì)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求以查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，然后響應(yīng)到前端頁(yè)面。對(duì)于后端，通過(guò)使用limit關(guān)鍵字限制查詢(xún)的位置和數(shù)量從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)并將查詢(xún)的數(shù)據(jù)響應(yīng)給前端實(shí)現(xiàn)分頁(yè)功能。

2.6 個(gè)人中心模塊

為了方便客戶(hù)的使用與溝通，本文在個(gè)人中心模塊中實(shí)現(xiàn)了客服反饋功能，客戶(hù)反饋的信息與意見(jiàn)將實(shí)時(shí)傳送至后臺(tái)，使后臺(tái)客服可以及時(shí)查看到客戶(hù)發(fā)送的信息，同時(shí)個(gè)人中心模塊中還實(shí)現(xiàn)了查看所購(gòu)買(mǎi)的課程、已完成的課程、用戶(hù)收藏的課程以及用戶(hù)正在學(xué)習(xí)的課程。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展，開(kāi)展在線(xiàn)培訓(xùn)教育已然是大勢(shì)所趨，本文所搭建的專(zhuān)享智學(xué)微信小程序，使用準(zhǔn)確率達(dá)到93%以上NLP文本分類(lèi)模型解決題目信息復(fù)雜難以分類(lèi)的問(wèn)題，為用戶(hù)提供了更專(zhuān)業(yè)題目，并使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將其錄入題庫(kù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的有效分類(lèi)。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了直播授課、在線(xiàn)答題、錯(cuò)題收錄、線(xiàn)上家教等人性化、多樣化功能，滿(mǎn)足“多點(diǎn)定向”的教育培訓(xùn)可持續(xù)發(fā)展。在接下來(lái)的研究過(guò)程中，本文小程序?qū)⒗^續(xù)完善NLP文本分類(lèi)模型以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)更復(fù)雜的題目分類(lèi)和增加其他功能模塊提升系統(tǒng)功能，根據(jù)用戶(hù)體驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化迭代。

【通聯(lián)編輯：王力】