基于無(wú)線的電子作業(yè)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)

白偉 BAI Wei；田娟 TIAN Juan；李鳳英 LI Feng-ying

（寧夏師范學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，固原 756000）

（School of Mathmatics and Computer Science，Ningxia Normal University，Guyuan 756000，China）

0 引言

社會(huì)信息化的高速發(fā)展，尤其網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的日益創(chuàng)新與成熟，使得移動(dòng)學(xué)習(xí)作為一種新興學(xué)習(xí)方式，成為全世界研究與探索的教學(xué)新領(lǐng)域。美國(guó)最早于1994年開(kāi)始對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)研究，全球范圍的移動(dòng)學(xué)習(xí)研究就此展開(kāi)。目前仍主要集中在歐美部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)。研究的深度與廣度比較高。移動(dòng)學(xué)習(xí)是指基于當(dāng)前較成熟的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、多媒體教育技術(shù)，教師學(xué)生借助無(wú)線設(shè)備（如手機(jī)、PDA、筆記本電腦等）在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何形式來(lái)進(jìn)行更為方便的、靈活的交互式教學(xué)活動(dòng)，以及教育、科技方面的信息交流。

隨著無(wú)線WIFI網(wǎng)絡(luò)的普及、無(wú)線設(shè)備價(jià)格低廉化，傳統(tǒng)手寫(xiě)作業(yè)已經(jīng)慢慢被電子作業(yè)替代，教師也開(kāi)始大量布置電子作業(yè)。高校應(yīng)用型專業(yè)中尤其計(jì)算機(jī)專業(yè)，幾乎所有的實(shí)踐課程成果都需要有電子版作業(yè)或電子版實(shí)踐報(bào)告，畢竟電子作業(yè)有著傳統(tǒng)作業(yè)無(wú)法比擬的易修改性、易讀性、易保存性[1]。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下的教與學(xué)發(fā)生正發(fā)生著的巨大變革，因此電子作業(yè)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生書(shū)包減負(fù)以及教學(xué)環(huán)節(jié)的規(guī)范性有著重要意義。一個(gè)完整的電子作業(yè)本系統(tǒng)應(yīng)包含兩部分，硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)。

1 電子作業(yè)本硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)應(yīng)由以下幾部分組成：電源模塊、微處理器、無(wú)線收發(fā)模塊、電子傳感器、隔爆接合面、觸摸屏等。微控制器主要采用的是MSP430系列產(chǎn)品，例如MSP430F2013，是TI公司生產(chǎn)的一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器。采用差分傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)按幀進(jìn)行傳輸，傳輸過(guò)程中采用crc檢驗(yàn)進(jìn)行差錯(cuò)控制。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，提供“單片”解決方案，將大量模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上.其突出優(yōu)點(diǎn)是低電源電壓、超低功耗，可采用電池工作，有很長(zhǎng)的使用時(shí)間，并可配置USB接口芯片、SD卡接口及液晶控制芯片.無(wú)線收發(fā)模塊采用CC2420是Chipcon As公司推出的符合2.4 GHz IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器[2]。該器件是一款適用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。CC2420的選擇性和敏感性指數(shù)超過(guò)了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開(kāi)發(fā)的無(wú)線通信設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。硬件框架如圖1所示。

圖1 硬件框架結(jié)構(gòu)圖

電子傳感器是其核心軟件，主要功能表現(xiàn)為應(yīng)用：模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡(jiǎn)稱ADC，通常是指一個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。通常模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見(jiàn)的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小，而輸出的數(shù)字量。

隔爆接合面（flameproof joint）是一種為阻止內(nèi)部的爆炸向外殼周?chē)谋簦娊狱c(diǎn)雙金屬溫度計(jì)由隔爆外殼、測(cè)量系統(tǒng)、電接點(diǎn)組、調(diào)節(jié)裝置和出線盒等組成。隔爆電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)的隔爆外殼具有良好的隔爆性能，因此隔爆電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)對(duì)在正常工作過(guò)程中由于火花或電弧的影響，除了能承受殼體內(nèi)部的爆炸性氣體混合物在一旦引起爆炸時(shí)產(chǎn)生的爆炸壓力外，并能有效地阻止由此產(chǎn)生的熱能向外順利傳播，而只能在殼體內(nèi)部沿著隔爆接合面的微小縫隙處緩慢地向外擴(kuò)散。這時(shí)，傳至殼體外部的瞬間溫度已降低到爆炸性氣體混合物的燃點(diǎn)溫度以下，故不會(huì)導(dǎo)致傳爆[3]。

觸摸屏也稱之為“觸控屏”，是一種可以接受觸頭等信號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，它作為一種新型的電子輸入設(shè)備，可以取代機(jī)械式的按鈕面板，不用鼠標(biāo)，只需借由液晶顯示畫(huà)面將數(shù)字與圖片顯示在電子作業(yè)本的面板上。

2 電子作業(yè)本軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一個(gè)完成的作業(yè)軟件系統(tǒng)應(yīng)該包含以下內(nèi)容：首先，要有作業(yè)上傳系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠設(shè)置作業(yè)的上傳時(shí)間，超過(guò)時(shí)間無(wú)法上傳；其次，要有完善的評(píng)價(jià)策略與強(qiáng)大的成績(jī)分析，能夠讓整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程公開(kāi)透明，同時(shí)幫助教師分析成績(jī)，為以后教學(xué)提供參考；再次，要有實(shí)施討論與反饋機(jī)制；最后，具備簡(jiǎn)單基本重復(fù)率檢測(cè)功能。電子作業(yè)的可修改和復(fù)制性，使得作業(yè)抄襲更為簡(jiǎn)單，并且這種現(xiàn)象愈演愈烈，因此抄襲檢測(cè)非常必要。

目前開(kāi)放源代碼作業(yè)系統(tǒng)很多，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)，既能夠滿足以上需求又能縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期。Moodle是Modular Object—Oriented Dynamic Learning Environment（模塊化面向?qū)ο蟮膭?dòng)態(tài)學(xué)習(xí)環(huán)境）的縮寫(xiě)，它是由澳大利亞Martin Dougiamas博士主持開(kāi)發(fā)的課程管理系統(tǒng)（CMS），Moodle發(fā)展迅速，其源代碼的免費(fèi)開(kāi)放開(kāi)發(fā)性、界面親和性、易操作性、教學(xué)互動(dòng)靈活多樣性備受推崇。截止2014年1月份，Moodle系統(tǒng)全球已登記注冊(cè)網(wǎng)站85300個(gè)，分布240個(gè)國(guó)家和地區(qū)，課程8,284,672門(mén)，教師用戶110萬(wàn)人，學(xué)習(xí)者1億兩千萬(wàn)。采用Moodle系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

一是能夠讓學(xué)生養(yǎng)成良好交作業(yè)的習(xí)慣。教師設(shè)置好作業(yè)提交截止時(shí)間，如果學(xué)生不能再規(guī)定的時(shí)間提交作業(yè)，成績(jī)肯定為零。能夠徹底杜絕學(xué)生交作業(yè)拖沓現(xiàn)象。教師也能夠?qū)崟r(shí)觀察學(xué)生作業(yè)上傳情況。具體界面如圖2所示。

圖2 學(xué)生作業(yè)提交與查看界面

二是有著完善的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。Moodle系統(tǒng)提供三種評(píng)價(jià)方式：教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)、和同學(xué)互評(píng)。教師可以具體細(xì)分三種評(píng)價(jià)方式比重。學(xué)生作業(yè)提交后，評(píng)價(jià)者可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)反復(fù)更改自己的評(píng)論、分?jǐn)?shù)。批改意見(jiàn)直到滿意為止。整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程可設(shè)置為匿名制，避免人際關(guān)系干擾成績(jī)和批注意見(jiàn)。學(xué)生參與評(píng)價(jià)過(guò)程也是對(duì)該知識(shí)點(diǎn)理解與掌握的過(guò)程。不同班級(jí)也可以互相評(píng)價(jià)。極大加強(qiáng)了不同班級(jí)學(xué)習(xí)交流。由于學(xué)生本身不再是一個(gè)被評(píng)價(jià)的角色，本身能動(dòng)性得到了極大的發(fā)揮。尤其師范類(lèi)院校，學(xué)生一方面通過(guò)評(píng)價(jià)其他同學(xué)作品好壞，提高自己的教師素養(yǎng)和辨別作業(yè)好壞能力，還可以進(jìn)一步思考課程，理清的自己思路。同時(shí)，在認(rèn)真評(píng)價(jià)其他同學(xué)作品時(shí)，自己也期待著能夠獲得一個(gè)客觀公正的評(píng)價(jià)和誠(chéng)懇建議。從活動(dòng)中感受到一個(gè)教師應(yīng)有的責(zé)任，以及教師工作的艱辛程度，學(xué)習(xí)氛圍非常濃厚。全程評(píng)價(jià)過(guò)程更是公開(kāi)、公平、公正，讓學(xué)生能夠切實(shí)感受到教師與同學(xué)的關(guān)注。

三是強(qiáng)大的作業(yè)成績(jī)分析功能與反饋機(jī)制.當(dāng)評(píng)價(jià)完成后，教師可設(shè)置系統(tǒng)發(fā)布整個(gè)評(píng)價(jià)反饋，學(xué)生能夠清楚看到教師與同學(xué)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)與修改意見(jiàn)，進(jìn)而調(diào)整自己的學(xué)習(xí)方式與重點(diǎn)。教師可通過(guò)匯總表利用系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)分析功能（如圖3所示）調(diào)整以后教學(xué)內(nèi)容與方式，真正做到學(xué)生為本與人文關(guān)懷。

圖3 作業(yè)成績(jī)分析表

3 總結(jié)

無(wú)線模式下的電子作業(yè)本系統(tǒng)為教學(xué)改革與教學(xué)模式提供了廣闊前景，讓學(xué)生與教師切實(shí)體會(huì)到新技術(shù)帶來(lái)的教學(xué)便利與教學(xué)質(zhì)量提高。體現(xiàn)出學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)特點(diǎn)，讓傳統(tǒng)講授型學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃蛯W(xué)習(xí)。

[1]周小平，王佳等.基于VSM的電子作業(yè)反抄襲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2013,3(30):109-111.

[2]王水璋,閆文娟.基于MSP430與CC2420的自組織無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)[J].2008,33(18):134-136.

[3]EEPW百科.溫度和壓強(qiáng)關(guān)系的一套數(shù)值表[EB/OL].http://baike.eepw.com.cn/baike.

[4]白偉,康凱.基于網(wǎng)絡(luò)課程系統(tǒng)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2008,31(35):114-117.