基于Android智能手機的新型農(nóng)民教育軟件的設計與實現(xiàn)

摘要：針對目前河南省新型職業(yè)農(nóng)民教育中存在著一些局限性，如培訓時間短、形式單一，缺乏方便實用的教育平臺等，設計了一種新型的職業(yè)農(nóng)民微型培訓平臺，探討了平臺使用的關鍵技術，并對主要功能模塊進行了描述。平臺具有界面友好、時效性強、多平臺通用等特點，學習資源有文字、音頻、圖片、視頻等多種媒體形式，受眾易于接受，且平臺數(shù)據(jù)庫可以和農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相連，學習資源豐富。

關鍵詞：新型職業(yè)農(nóng)民教育；微平臺；Android；數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP319；TP393.09 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1734-05

近年來，隨著新農(nóng)村建設進程的不斷加快，農(nóng)村勞動力整體素質(zhì)不高，缺乏相應專業(yè)技術人才的問題日益突出。河南省現(xiàn)有的新型職業(yè)農(nóng)民教育主要是通過陽光工程等進行的，2012～2014年第一期河南省陽光工程部分學員的問卷調(diào)查結(jié)果顯示，其中98%的學員對“陽光工程”培訓過程表示滿意，但是對后期輔導的滿意度只有66%。原因在于現(xiàn)有新型職業(yè)農(nóng)民教育的后續(xù)輔導、跟蹤體系還不太完善，缺乏相應的支撐平臺，現(xiàn)有農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的時效性和易用性有所欠缺，一定程度上影響了培育工程的后續(xù)教育效果。

加快新型農(nóng)民的教育程度，一方面要提高職業(yè)農(nóng)民對教育培訓的了解程度，加大多方支持力度；另一方面也要創(chuàng)新培育手段，充分利用現(xiàn)代化、信息化手段加大軟硬件方面的建設，為新型職業(yè)農(nóng)民提供在線教育培訓、移動互聯(lián)網(wǎng)服務、在線信息技術咨詢等更加方便、易用、人性化的服務。由此可見，基于4G移動通信技術和Android智能手機的新型職業(yè)農(nóng)民微型培訓平臺將會是現(xiàn)有新型職業(yè)農(nóng)民培育體系的有益補充。

1 新型職業(yè)農(nóng)民微型培訓平臺的開發(fā)環(huán)境搭建及運用技術

1.1 平臺的開發(fā)環(huán)境搭建

新型職業(yè)農(nóng)民教育工程微平臺使用Eclipse+ADT插件、Android SDK工具包、MyEclipse、SQL Server、Tomcat服務器等開發(fā)工具。

1.1.1 Eclipse+ADT插件、Android SDK工具包 在計算機系統(tǒng)上安裝Google公司為Android應用程序開發(fā)提供的免費跨平臺的集成開發(fā)環(huán)境，下載相關的開發(fā)工具。安裝流程分為下載、配置JDK；下載、配置Eclipse；安裝ADT擴展包；下載、設置Android SDK等步驟，按步驟安裝完成即可。

1.1.2 MyEclipse MyEclipse是一款非常優(yōu)秀的用于開發(fā)Java、Java EE及移動應用的集成開發(fā)環(huán)境，MyEclipse對各種開源產(chǎn)品的支持十分廣泛[1]。MyEclipse目前支持Java Servlet、AJAX、JSP、JSF、Struts、Spring、Hibernate、EJB3、JDBC數(shù)據(jù)庫鏈接工具等多項功能。MyEclipse是幾乎囊括了目前所有主流開源產(chǎn)品的專屬Eclipse開發(fā)工具。

1.1.3 SQL Server數(shù)據(jù)庫 平臺數(shù)據(jù)庫使用Microsoft SQL Server 2005開發(fā)，SQL數(shù)據(jù)庫是一個全面的數(shù)據(jù)庫平臺，使用非常廣泛。數(shù)據(jù)庫引擎為關系型數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了安全可靠的存儲功能，可以構(gòu)建和管理用于業(yè)務的高性能數(shù)據(jù)應用程序。所使用的SQL語言是一種高級的非過程化編程語言，語句可以嵌套，允許使用結(jié)構(gòu)化查詢語言作為數(shù)據(jù)輸入與管理的接口，具有極大的靈活性和強大的功能，大大提高了數(shù)據(jù)庫的使用效率和安全性。

1.1.4 Tomcat Tomcat服務器是一種開放源代碼的Web應用服務器，它和IIS等Web服務器一樣，可以處理HTML網(wǎng)頁，回應頁面的訪問請求，是開發(fā)和調(diào)試JSP程序的首選工具。它還有另外一個功能，作為Servlet和JSP容器，支持郵件服務、負載平衡等開發(fā)應用系統(tǒng)，具有占用系統(tǒng)資源空間下擴展性好等優(yōu)點。

1.2 平臺的運用技術

1.2.1 Android系統(tǒng)開發(fā)技術 Android是一種由Google開發(fā)的基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)[2]，主要用于智能手機等移動設備。各種應用軟件可使用Java編寫自行開發(fā)，不存在任何阻礙移動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專有權壁壘，系統(tǒng)開發(fā)費用低、難度小，具有較好的跨平臺特性和擴展性。目前Android系統(tǒng)從智能手機逐漸擴展到平板電腦及其他領域，如平板電腦、電視、數(shù)碼相機、游戲機等。

Android的系統(tǒng)架構(gòu)和其操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構(gòu)。主要分為四個層，從高層到低層依次是應用程序?qū)?、應用程序框架層、系統(tǒng)運行庫層和Linux內(nèi)核層[3]。

1.2.2 Servlet技術 Servlet是在服務器上運行的小程序，在Java Applet的環(huán)境中創(chuàng)造的。Java applet是一種當作單獨文件跟網(wǎng)頁一起發(fā)送的小程序，它通常用于客戶端運行，結(jié)果得到為用戶進行運算或者根據(jù)用戶互作用定位圖形等服務。

Java Servlet的執(zhí)行速度比CGI程序快很多，這在通信量大的服務器上可以體現(xiàn)出來。各個用戶的請求被處理成很多單個程序中的一個個線程，不需要再單獨創(chuàng)建進程，這樣服務器端處理請求的系統(tǒng)開銷降低了很多。

2 新型職業(yè)農(nóng)民微型培訓平臺的模塊與基本功能

2.1 平臺的主要功能模塊

新型職業(yè)農(nóng)民培育工程微平臺的基本功能模塊有農(nóng)業(yè)資訊、農(nóng)業(yè)天氣、在線學習、交流中心、專家系統(tǒng)、專家在線六個子模塊（圖1）。

2.2 平臺模塊的基本功能簡介

2.2.1 農(nóng)業(yè)資訊模塊

1）農(nóng)業(yè)政策及重要農(nóng)業(yè)新聞。提供國家對農(nóng)業(yè)的相關政策、法規(guī)以及重要的農(nóng)業(yè)新聞等內(nèi)容，方便農(nóng)民及時了解國家的宏觀農(nóng)業(yè)政策及所在地區(qū)的微觀政策，給農(nóng)民提供第一手的農(nóng)業(yè)資訊，便于有的放矢地開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及經(jīng)營活動。

2）農(nóng)資、農(nóng)產(chǎn)品行情資訊。提供農(nóng)藥、化肥、地膜等農(nóng)資的市場行情、價格波動預警等信息，易于農(nóng)民靈活采購農(nóng)資，降低農(nóng)資產(chǎn)品的價格波動對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，從而降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，增強抗風險能力。提供農(nóng)作物種植面積、區(qū)域及相關農(nóng)產(chǎn)品行情等信息，便于農(nóng)民及時調(diào)整種養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，合理優(yōu)化產(chǎn)業(yè)資源實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的多樣化，在豐富老百姓菜籃子、米袋子，提供多樣化食品供給的同時增加農(nóng)民收入。

2.2.2 農(nóng)業(yè)天氣模塊

1）農(nóng)業(yè)實時天氣預報。該子模塊可通過地理位置手動設定和GPS自動定位兩種模式，為農(nóng)民提供實時天氣預報服務，天氣數(shù)據(jù)來源為所在地氣象觀測站（大多數(shù)氣象站都能提供小范圍的詳細天氣數(shù)據(jù)）。主要預警大風、暴雨、冰雹、干熱風等短時氣象災害，便于農(nóng)民及時了解農(nóng)田氣候數(shù)據(jù)及天氣情況，實時對農(nóng)田進行管理，提高農(nóng)作物的抗災能力，增加農(nóng)作物管理的精細程度，提高單位面積產(chǎn)量。

2）中長期災難天氣預警。中長期天氣預警主要由國家、省級氣象臺提供，便于農(nóng)民了解未來的氣候變化情況，主要提供洪澇、干旱、寒潮、高溫、雨雪冰凍災害等大范圍氣象災害，便于省、市（縣）、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）多級聯(lián)動及時啟動應急預案，提前部署預防措施，把大范圍農(nóng)業(yè)氣象災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響降到最低，保證國家糧食安全。

2.2.3 在線學習模塊 在線學習模塊按照國家新型職業(yè)農(nóng)民培育工程的教育對象分為生產(chǎn)經(jīng)營型、專業(yè)技能型、社會服務型三個子模塊。依托4G網(wǎng)絡和Android智能手機為農(nóng)民提供文字、圖片、音頻、視頻等多樣化的多媒體學習資源。

1）生產(chǎn)經(jīng)營型。為生產(chǎn)經(jīng)營型人員提供的學習資源主要分為生產(chǎn)技術類和管理類兩大類。生產(chǎn)技術類提供的學習資源主要內(nèi)容有無土栽培、智能日光溫室、自動化養(yǎng)殖、人工授精、有機農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)技術等國內(nèi)外先進的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)技術；管理類學習資源主要針對農(nóng)民專業(yè)合作社骨干等，主要內(nèi)容有現(xiàn)代市場營銷、人力資源管理、區(qū)域經(jīng)濟學、有機農(nóng)產(chǎn)品認證等。

2）專業(yè)技能型。針對專業(yè)技能型人員提供的學習資源主要分為農(nóng)畜產(chǎn)品加工和農(nóng)畜產(chǎn)品認證兩大類。農(nóng)畜產(chǎn)品加工學習資源主要有糧食作物、蔬菜、水果、禽畜肉類產(chǎn)品深加工技術，煙葉烘干，禽畜屠宰等；農(nóng)畜產(chǎn)品認證學習資源主要提供綠色食品、無公害農(nóng)產(chǎn)品、有機食品等相關的生產(chǎn)技術及認證知識。

3）社會服務型。針對社會服務型人員，提供農(nóng)機使用與維修、農(nóng)作物病蟲害防治、動物防疫、農(nóng)村信息員培訓、農(nóng)村經(jīng)紀人培訓等多媒體學習資源。

2.2.4 交流中心模塊 交流中心模塊主要有發(fā)帖與提問、回帖兩個子模塊。發(fā)帖人和回帖人需要用戶注冊，所提交的姓名、性別、年齡，所在地區(qū)、擅長領域、電話號碼等信息必須真實有效，通過管理員審核后方能進行操作。同時該子模塊還提供專家在線模塊探頭，鏈接專家在線界面，農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中遇到的一些比較棘手的問題或無人回帖等情況可以直接向?qū)＜仪笾?，大大提高了平臺的界面友好性。

2.2.5 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)模塊 農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)子模塊可以通過4G網(wǎng)絡經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)鏈接現(xiàn)有農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。由于該平臺數(shù)據(jù)庫規(guī)模較小，對于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中沒有相關信息記錄或平臺數(shù)據(jù)庫無響應等情況，可以通過與現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)相連的通訊鏈路查詢專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

2.2.6 專家在線模塊 專家在線模塊主要用于解決農(nóng)民在生產(chǎn)經(jīng)營中遇到的個性問題，例如突如其來的病蟲災害等[4]。要求“12316”的“三農(nóng)”專家實時在線，并不定期請知名農(nóng)業(yè)專家做客為廣大農(nóng)民提供在線咨詢服務。平臺提供文字、語言、圖片、視頻等提問方式，便于咨詢者快速準確地將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中遇到的問題反映給專家，專家同樣可以使用多種回應方式將指導信息及時反饋給咨詢?nèi)酥笇滢r(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3 新型職業(yè)農(nóng)民微型培訓平臺的實現(xiàn)

新型職業(yè)農(nóng)民微型培訓平臺的實現(xiàn)包括系統(tǒng)界面的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫建立、數(shù)據(jù)庫連接等技術。

3.1 系統(tǒng)界面的實現(xiàn)

平臺用戶界面布局使用的是針對Android手機最常用的XML界面程序布局文件[5]，在具體的Android應用中，用戶界面是由View和ViewGroup對象構(gòu)建的，View對象是Android平臺用戶界面體現(xiàn)的基本單位，它是一個數(shù)據(jù)體，其存儲了屏幕上系統(tǒng)圖標所在區(qū)域的布局參數(shù)及內(nèi)容，并負責區(qū)域內(nèi)的測量、焦點轉(zhuǎn)換、按鍵觸摸手勢的處理等。同時也承擔了用戶交互關鍵點及交互事件接受的任務，提供圖標按鈕、文本輸入框之類的UI對象的完整實現(xiàn)；ViewGroup是管理Android界面布局的重要基礎類[6]，通過布局管理器提供像流式布局、表格布局以及相對布局之類的布局架構(gòu)。結(jié)構(gòu)圖如圖2。

在具體的界面布局中，為了簡化平臺設計的復雜程度，界面管理只使用一個新建目錄layout_port（代表手機豎屏布局），這樣系統(tǒng)會快速地從drawable（圖片文件目錄）中找到相應的圖片。因使用者的Android智能手機屏幕分辨率各不相同，為了兼顧不同分辨率的手機，drawable目錄下又分為drawable-hdpi、drawable-mdpi、drawable-ldpi三個子目錄分別存放高、中、低分辨率的圖片，這樣的設計既保證了系統(tǒng)的基本使用也兼顧了美觀性，從而大大簡化了平臺的開發(fā)難度，惟一的不足之處是不能實現(xiàn)橫豎屏的切換。

具體實現(xiàn)時通過自定義XML文件來實現(xiàn)想要的圖片，如定義新聞資訊為news_1.xml，并將其放到drawable目錄下，依次為平臺的其他模塊定義XML文件及所對應的圖標，更改定位參數(shù)，重復上述操作進行多次布局，再進行桌面美化，分步完成系統(tǒng)主界面和各個子模塊分界面的制作。系統(tǒng)主界面與在線學習界面的效果如圖3。

3.2 數(shù)據(jù)庫的建立

新型職業(yè)農(nóng)民微型培訓平臺數(shù)據(jù)庫主要由用戶數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)資訊數(shù)據(jù)庫、在線學習資源數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成。其中專家系統(tǒng)子模塊則通過微平臺數(shù)據(jù)庫與現(xiàn)有農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相連，在充分利用現(xiàn)有資源的同時降低了平臺數(shù)據(jù)庫的開發(fā)難度。

3.2.1 用戶數(shù)據(jù)庫 用戶數(shù)據(jù)庫使用Microsoft SQL Server 2005建立，數(shù)據(jù)來源為新型職業(yè)農(nóng)民培育工程登記的學員信息（信息可通過河南省農(nóng)業(yè)廳的相關系統(tǒng)獲?。?，同時支持新用戶注冊功能，系統(tǒng)會將用戶的注冊信息如學員姓名、年齡、性別、所在地區(qū)、擅長領域、電話號碼等上傳到用戶數(shù)據(jù)庫中，并為用戶提供相應的學員信息查詢功能。

3.2.2 在線學習數(shù)據(jù)庫 在線學習資源數(shù)據(jù)庫主要按新型職業(yè)農(nóng)民培育工程的分類方法分為生產(chǎn)經(jīng)營型、專業(yè)技能型、社會服務型三個學習資源數(shù)據(jù)庫。

生產(chǎn)經(jīng)營型數(shù)據(jù)庫按照大類分為農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)數(shù)據(jù)庫，其中農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫分為作物栽培、日常管理、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)三個子數(shù)據(jù)庫；畜牧業(yè)數(shù)據(jù)庫分為日常管理和繁育技術兩個子數(shù)據(jù)庫。專業(yè)技能型數(shù)據(jù)庫分為農(nóng)畜產(chǎn)品加工和農(nóng)畜產(chǎn)品認證兩個子數(shù)據(jù)庫；社會服務型數(shù)據(jù)庫分為植保、防疫、信息員、經(jīng)紀人和其他五個子數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖4。

各數(shù)據(jù)庫主要提供分類的專業(yè)知識，如作物栽培與管理、動物繁育技術、農(nóng)畜產(chǎn)品加工技術、農(nóng)村經(jīng)紀人培訓等學習資源，類型主要有文字、圖片、音頻、視頻等，可以為學習者提供更加全面、直觀、易于接受的多媒體資源。為了降低數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建復雜程度，視頻資源采用5～10 min的微視頻方式。

3.3 微平臺數(shù)據(jù)庫的連接

平臺數(shù)據(jù)庫的連接主要使用Servlet技術[7]，用于交互式地瀏覽和修改數(shù)據(jù)，生成動態(tài)Web內(nèi)容。使用此技術的原因主要是Servlet可以在平臺服務器上以快于公共網(wǎng)關接口（CGI）的程序執(zhí)行速度調(diào)取數(shù)據(jù)，無需創(chuàng)建單獨的進程，提高了微平臺用戶訪問數(shù)據(jù)庫的相應速度，大大降低了服務器端處理請求的系統(tǒng)開銷，方便相關查詢數(shù)據(jù)的快速上傳和響應數(shù)據(jù)的下載，擴展了服務器的性能。其過程為：①客戶端發(fā)送請求至服務器端數(shù)據(jù)庫；②服務器端數(shù)據(jù)庫將請求信息發(fā)送至Servlet；③Servlet根據(jù)客戶端對服務器端數(shù)據(jù)庫的請求動態(tài)生成響應內(nèi)容并將其傳給服務器；④服務器將響應返回給客戶端，同時也擴展了微平臺數(shù)據(jù)庫。

3.4 微平臺專家系統(tǒng)子模塊與現(xiàn)有農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)

農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)子模塊通過安裝在Android智能手機上的終端程序啟動，通過4G移動通信網(wǎng)絡經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)鏈接到微平臺的數(shù)據(jù)庫，再通過相應接口和通訊鏈路與農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相連。此方法雖然比起通過手機瀏覽器訪問專家系統(tǒng)的方式復雜很多，但是具有降低服務器端系統(tǒng)開銷、請求及訪問速度快等優(yōu)點[8]，其原理如圖5。

4 小結(jié)

新型職業(yè)農(nóng)民微型培訓平臺，遵循易用性、時效性、高效性的原則，使用Android、Servlet等技術開發(fā)，設計方便、項目開發(fā)費用低。利用常見的Android智能手機為平臺終端，以飛速發(fā)展的4G移動通信網(wǎng)絡為通信載體，為使用者提供農(nóng)業(yè)資訊、農(nóng)業(yè)天氣預報、在線學習與交流、專家在線問答等功能，并能通過平臺數(shù)據(jù)庫經(jīng)由計算機網(wǎng)絡和農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相連接。平臺設計充分考慮了系統(tǒng)載體的通用性、信息傳播的可行性、與現(xiàn)有農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的兼容性等問題，實現(xiàn)了用戶使用、平臺開發(fā)的成本可控性，創(chuàng)新了教育信息化背景下新型職業(yè)農(nóng)民的培育手段，擴充了培育平臺，必將成為現(xiàn)有新型職業(yè)農(nóng)民培育體系的有益補充。

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