微型課件在iOS移動學(xué)習(xí)平臺上的設(shè)計與實現(xiàn)*

鄭世玨，陶立秋，魯 岳，楊 坤，陳相如

（華中師范大學(xué) 計算機學(xué)院，湖北 武漢 430079）

0 引言

一種全新的學(xué)習(xí)方式——移動學(xué)習(xí) （Mobile Learning），作為一種潛在的新型學(xué)習(xí)方式，可以滿足學(xué)習(xí)者在任何時間、任何地點獲得任何知識的學(xué)習(xí)愿望。移動學(xué)習(xí)需要以微型的媒體來呈現(xiàn)微型的內(nèi)容，它是指在終身學(xué)習(xí)的思想指導(dǎo)下，利用現(xiàn)代通信終端，如手機、PDA等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。

隨著智能手機用戶總數(shù)的大幅提升，手機已成為人們學(xué)習(xí)的一種工具。iOS作為一款成功的手機系統(tǒng)[1]，具有極為人性化的頁面和極為強大性能，因此深受用戶的喜愛。由于iOS采用封閉源碼，因此開發(fā)過程較開源系統(tǒng)更為復(fù)雜。在這樣的背景下，本文提出的微型課件在iOS平臺上的設(shè)計與實現(xiàn)，采用Xcode開發(fā)平臺和object-c開發(fā)語言，目的在于滿足學(xué)習(xí)者在iOS平臺上移動學(xué)習(xí)的需要，同時通過C/S模式，解決手機、PDA等設(shè)備無法滿足傳統(tǒng)較大容量課件的存儲需求的問題。

1 iOS技術(shù)平臺介紹

1.1 平臺架構(gòu)

圖1 iOS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

iOS是蘋果公司iPhone、iPod Touch和iPad設(shè)備的核心操作系統(tǒng)。與Mac OS X操作系統(tǒng)一樣，iOS也是以Darwin2為基礎(chǔ)，屬于類Unix的商業(yè)操作系統(tǒng)。

iOS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為4層，如圖1所示。

（1）Cocoa Touch層： 是Objective-C的API，其中最核心的部分是UIKit.Framework。除UIKit之外，Cocoa Touch包含創(chuàng)建iOS應(yīng)用程序所需的所有框架。

（2）Media層：提供了圖片、音樂、影片等多媒體功能。圖像分為2D圖像和3D圖像，前者由Quartz2D支持，后者由OpenglES支持。

（3）Core Services層：為所有的應(yīng)用程序提供基礎(chǔ)系統(tǒng)服務(wù)，它包含了Foundation.Framework和Core Foundation.Framework，它在Core OS層基礎(chǔ)上提供了更為豐富的功能，如：處理字串、排列、組合、日歷等。

（4）Core OS層：是在FreeBSD4和Mach5基礎(chǔ)上所改寫的Darwin，是開源、符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的一個Unix核心。

1.2 基本的iOS開發(fā)工具

目前常用的iOS開發(fā)工具和開發(fā)包有：Xcode、iOS模 擬 器 、頁 面 創(chuàng) 建 器 （Interface Builder）、微 技 （Widget）等。本設(shè)計采用的開發(fā)工具為Xcode，開發(fā)包為Interface Builder和Widget。

（1）Xcode

Xcode是蘋果公司向開發(fā)人員提供的集成開發(fā)環(huán)境（非開源），用于開發(fā)Mac OS X和iOS的應(yīng)用程序，運行于蘋果公司的Mac操作系統(tǒng)下。Xcode貫穿整個開發(fā)應(yīng)用過程，同時，Xcode為整個過程提供所需的各種工具。

（2）Interface Builder

Interface Builder以所見即所得方式組裝用戶界面。通過Interface Builder可以組裝出應(yīng)用程序的用戶界面。當(dāng)用戶界面達(dá)到要求后，將其保存為.nib格式。

（3）Widget

在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，Widget是一種基于Web技術(shù)的小應(yīng)用，采用HTML/XHTML、CSS、JavaScript等傳統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)[2]。將Widget技術(shù)搬到手機上，從而誕生了移動Widget（Mobile Widget）。移動Widget的主要特點有：一次開發(fā)、跨平臺運行；在有限的手機屏幕范圍內(nèi)，用戶可以對界面進(jìn)行個性化定制。

2 微型課件的設(shè)計方法

微型課件的開發(fā)主要基于微型學(xué)習(xí)理論。其設(shè)計與實現(xiàn)主要基于iOS平臺，同時采用了C/S架構(gòu)模式。

2.1 客戶端和服務(wù)器端架構(gòu)

客戶端用于接收用戶請求和顯示返回結(jié)果。學(xué)習(xí)者通過iOS客戶端訪問移動學(xué)習(xí)資源的入口，調(diào)用封裝好的應(yīng)用程序接口來使用客戶端的各項功能?？蛻舳酥饕ń缑娉尸F(xiàn)、多媒體處理和數(shù)據(jù)通信等模塊。

本平臺的服務(wù)器端采用的是開源TOMCAT。TOMCAT處理客戶端的各種Http請求，并把請求的信息發(fā)送給Servlet，Servlet根據(jù)請求信息進(jìn)行處理，并通過數(shù)據(jù)庫驅(qū)動JDBC，訪問MySQL數(shù)據(jù)庫。Servlet把訪問數(shù)據(jù)庫得到的數(shù)據(jù)和最后處理好的結(jié)果封裝到相應(yīng)對象中，發(fā)送給TOMCAT，TOMCAT把得到的結(jié)果回傳給客戶端。整個架構(gòu)如圖2所示。

圖2 客戶端和服務(wù)器端架構(gòu)

2.2 學(xué)習(xí)資源數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

MySQL是完全網(wǎng)絡(luò)化的跨平臺關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，具有功能強、使用簡便、管理方便、運行速度快、安全可靠性強等優(yōu)點[3]，因此本平臺采用了該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

本著冗余小和擴展性強的原則，設(shè)計了如下幾張表：tb_book、tb_chapter、tb_mchip、tb_problem和tb_video。

本數(shù)據(jù)庫在充分考慮參照完整性的前提下，通過各表之間的關(guān)系將多個表結(jié)合在一起。根據(jù)各個關(guān)系之間的聯(lián)系，設(shè)計出的該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)冗余小且易于功能的擴展。

2.3 微型課件的展示

溫伯格把微內(nèi)容定義為“小組快、松散連接、一直處于動態(tài)重組中的信息單元”[4]?；谶@些特征的限定，微型課件的內(nèi)容可以是小文本、圖片圖像、視頻小片段或小動畫等。本文對微型課件內(nèi)容的開發(fā)以小文本、小圖片、微視頻為主。

2.3.1 文本模式

移動學(xué)習(xí)是一種非穩(wěn)定的學(xué)習(xí)方式，隨時可能因外界的環(huán)境變換，使學(xué)習(xí)處于一種分散、只能接受小容量知識的狀態(tài)。而文本的展示優(yōu)點在于簡潔、說明性強，所以本文以文本的方式將學(xué)習(xí)的知識點微型模塊化，一個模塊對應(yīng)一個章節(jié)的微型知識點，以此將 《多媒體技術(shù)與應(yīng)用教程》的知識點挖掘出來，分解成很多微小的適合于零碎時間學(xué)習(xí)的知識點。展示圖如圖3所示。

文本模塊的部分代碼如下：

圖3 文本展示

2.3.2 圖片模式

圖片模式下展示知識點，具有具體、直觀、形象、生動的特點，而且可以實現(xiàn)連貫性。因此針對《多媒體技術(shù)與應(yīng)用教程》中軟件工具的使用操作，以微型為主題，采用范圍確定、內(nèi)容連貫的學(xué)習(xí)組織方式，設(shè)計并實現(xiàn)了圖片學(xué)習(xí)模式。以清晰易懂為特點，圖片模式的學(xué)習(xí)將更受歡迎。展示圖如圖4所示。

圖片模塊的部分代碼如下：

圖4 圖片展示

2.3.3 視頻模式

將普通長視頻分割成若干個微視頻，每個微視頻中以突出一至兩個中心知識點的形式，不僅緩解了學(xué)習(xí)者視覺與聽覺疲勞，同時也提高了學(xué)習(xí)效率。圖5（a）所示為以微知識點為主的教師課堂授課視頻在智能手機中的效果。

播放界面 （見圖5（b））下方有一個提問欄，學(xué)習(xí)者可以隨時提問，服務(wù)器根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)匹配來給予答復(fù)，如果問題庫中沒有相應(yīng)的答案，服務(wù)器會記錄下該問題并提交給教師，教師解答問題并更新數(shù)據(jù)庫。這樣逐步建立起一個針對本書的答疑庫。

視頻模塊的部分代碼如下：

圖5 視頻展示

3 平臺測試

表1 測試結(jié)果

運行結(jié)果測試如表1所示。

系統(tǒng)正確實現(xiàn)了各個模塊之間的通信功能和通過數(shù)據(jù)庫管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的功能，同時實現(xiàn)了數(shù)據(jù)內(nèi)容的多樣化和中英文界面。

4 結(jié)論

本文在iOS平臺上完成了通過智能手機對微型課件的展示，實現(xiàn)了客戶端、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫之間的通信調(diào)用。但是，整個系統(tǒng)仍然存在一些不足：可靠性控制不夠嚴(yán)密，很多控制是通過頁面控制實現(xiàn)的，如果頁面控制失效，一旦向數(shù)據(jù)庫插入數(shù)據(jù)，將引發(fā)錯誤，這是需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。

iOS開發(fā)在國內(nèi)已經(jīng)開始流行，其越來越廣泛的應(yīng)用勢必使iOS開發(fā)成為熱點。在今后的學(xué)習(xí)和研究中，將進(jìn)一步完成和優(yōu)化本設(shè)計。

[1]KWAK D H，RAMAMURTHY K.iOS resources，electronic cooperation and performance：a conceptual model[C].The 44th Hawaii International Conference on System Science，Hawaii，2011：1-10.

[2]潘標(biāo).移動Widget引擎在iOS平臺上的研究與實現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2012.

[3]李會賢.基于MYSQL/LINUX的LAMOST數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)[J].天文研究與技術(shù)，2006，3（1）.56-63.

[4]張浩.微內(nèi)容環(huán)境中的學(xué)習(xí)者體驗設(shè)計初探[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2009（6）：67-70.