基于微信的大學物理實驗移動學習系統(tǒng)研究

崔連敏+陸劍

摘 要：微信是當前移動互聯(lián)網(wǎng)的一個重要入口，對人們的工作、學習和生活都具有極大的影響。通過微信公眾平臺和移動學習的功能和特點的研究和探討，設(shè)計了基于微信公眾平臺的大學物理實驗課程移動學習系統(tǒng)架構(gòu)，研究了大學物理實驗移動學習系統(tǒng)的技術(shù)方案，介紹了該系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能。利用微信公眾平臺為基礎(chǔ)搭建大學物理實驗移動學習系統(tǒng)，為增加移動學習的場景和途徑，激發(fā)學生的學習熱情，促進移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與高等教育相互融合提供了新思路。

關(guān)鍵詞：計算機軟件；微信公眾平臺；大學物理實驗；移動學習

中圖分類號：TP31

文獻標識碼：A

DOI： 10.3969/j.is sn.1003-6970.2015.06.002

本文著錄格式：崔連敏，陸劍，基于微信的大學物理實驗移動學習系統(tǒng)研究[J].軟件，2015，36 （6）： 7-11

Research on Mobile Learning System of College Physics Experiment Based on WeChatCUI Lian-min， LU Jian IAbstract ] ： As an important entrance of the mobile Intemet， WeChat has a great influence on people's work， study and life. Based on a study and discussion of the function and advantages of WeChat and mobile leaming， this paper proposes the design and system architecture of the mobile learning system of college physics experiment based on WeChat. Then a technology scheme of this mobilelearning system is considered， and the main function of this system is induced. The mobile leaming system of college university physics experiment based on WeChat increases the scene and the way of mobile learning， arouses the enthusiasm of students， and provides a new way to promote the integration of mobile Internet technology and higher education.

[ Key words] ： Computing software； WeChat public platform； College physical experiment； Mobile learning

0 引言

大學物理實驗課程覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法和手段，能為學生提供綜合性很強的基礎(chǔ)實驗技能訓練，是培養(yǎng)學生科學實驗能力、提高學生科學素養(yǎng)的專業(yè)基礎(chǔ)性重點課程。隨著教育信息化的發(fā)展，新的教學理念和學習方法不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)教學方法在固定教室中依靠教師灌輸已經(jīng)不能滿足新時代教學的需要。移動學習是指通過使用移動終端設(shè)備及配套的移動通信技術(shù)來進行的具有空間、時間自由性的學習活動，是一種全新的學習體驗[1]。移動學習具有學習動機的白發(fā)性、學習內(nèi)容的片斷性、學習地點的跨越性和學習目的白我調(diào)節(jié)性等特點[2]。

微信是騰訊公司推出的一個即時通訊服務應用軟件，支持跨通信運營商、跨操作系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)送免費語音、視頻、圖片和文字，也可以使用通過共享流媒體內(nèi)容的資料。微信功能強大、操作便捷、設(shè)計友好、支持當前主流移動操作系統(tǒng)Android、IOS、WP、BlackBerry、S60、Mac的終端設(shè)備，用戶群體覆蓋面廣，尤其是當代的大學生作受新鮮事物能力強，是微信軟件使用的一個重要人群。將微信運用于移動學習領(lǐng)域，不僅具備具有良好的使用體驗，而且能夠利用微信龐大的用戶群體和功能強大開發(fā)平臺，為移動學習者提供了更多的學習選擇和更加豐富的交流方法[3-5]。因此選擇使用微信為大學物理實驗移動學習系統(tǒng)的基礎(chǔ)搭建一個移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下移動學習系統(tǒng)。

1 微信公眾平臺與移動學習

微信公眾平臺是在微信的基礎(chǔ)上新增的功能模塊，個人和企業(yè)都能夠申請一個微信公眾賬號，實現(xiàn)和特定群體的文字、圖片、語音的全方位溝通。微信公眾平臺能夠?qū)崿F(xiàn)便捷的消息分享，具備豐富的媒體展示形式，同時為了彌補本身功能上的不足，微信公眾平臺還提供第三方外部接口，通過引入第三方服務器響應用戶消息，來實現(xiàn)功能的拓展[6-8]。

使用微信公眾平臺搭建大學物理實驗課程移動學習平臺有很多優(yōu)勢。除了能夠使用微信群和普通微信消息外，教師還能夠使用微信公眾平臺的短信群發(fā)功能，主動推送學習資料給所有關(guān)注微信公眾號的學生，同時微信公眾平臺還具有自動回復功能，學生能夠根據(jù)關(guān)鍵詞主動獲取感興趣的學習信息，豐富了師生交流互動的途徑。微信公眾平臺打破了時間與空間的限制，學生能夠利用碎片時間隨時隨地的學習，而且能與教師實時互動。微信公眾平臺無需考慮用戶終端的操作系統(tǒng)、型號、分辨率等，只要其支持微信就能夠使用該移動學習系統(tǒng)，相比開發(fā)APP的方式變得更加簡單，另外，微信公眾平臺還繼承了微信龐大的用戶群體，選擇使用微信公眾平臺搭建移動學習系統(tǒng)，能夠更加便捷地推廠移動學習的理念。

2 大學物理實驗移動學習系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

微信公眾平臺高級模式中有兩種模式：編輯模式和開發(fā)模式。微信公眾平臺在開通編輯模式的情況下，可以實現(xiàn)文字、語音、圖片、圖文消息的自動回復和關(guān)鍵詞自動回復。微信公眾平臺開發(fā)模式除了具有編輯模式的幾乎所有功能外，還提供了API接口，開發(fā)者可以根據(jù)需要在自身的服務器上開發(fā)和接人相關(guān)應用。對于大學物理實驗移動學習系統(tǒng)來說，為了給用戶提供更多的使用功能和更好的使用體驗，選擇了開發(fā)模式。

系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計運用分層設(shè)計的思想，將系統(tǒng)功能進行有序的分層，各個邏輯層相互獨立，某一層的變化不會影響到其他層，使系統(tǒng)以更松散的方式耦合，從而更易于維護。根據(jù)大學物理實驗移動學習系統(tǒng)的功能和特點，如圖l所示的將整個系統(tǒng)分成三層：接入展現(xiàn)層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。

接入展現(xiàn)層主要包含用戶接入模塊和應用展現(xiàn)模塊，分別負責接收用戶發(fā)送的請求及最終展現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝。微信公眾平臺是連接用戶與系統(tǒng)的基礎(chǔ)，用戶所有的操作通過微信第三方接口向系統(tǒng)后臺發(fā)出請求，按照通訊規(guī)范的定義統(tǒng)一解析處理，并分發(fā)給各個業(yè)務流程，由各業(yè)務流程進行各類邏輯處理后得到的數(shù)據(jù)返回客戶端接入模塊，再由接人模塊統(tǒng)一封裝，最后將封裝后的數(shù)據(jù)返還給用戶。系統(tǒng)使用JSON作為通訊內(nèi)容載體，將用戶和服務節(jié)點的通訊請求或應答集合到一起，降低用戶與服務節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)通訊次數(shù)，能使得最終頁面展現(xiàn)速度較大幅度的提高。

業(yè)務邏輯層主要用于用戶操作業(yè)務的邏輯處理，實現(xiàn)用戶全部業(yè)務邏輯的處理過程。業(yè)務邏輯層主要負責處理用戶權(quán)限綁定、移動學習課程播放處理、移動作業(yè)發(fā)布和上傳、以及學習資料的管理等。同時業(yè)務邏輯層作為系統(tǒng)業(yè)務邏輯處理核心，需要處理用戶的會話session的創(chuàng)建和銷毀、對用戶隱私數(shù)據(jù)的安全加密、獲取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、用戶操作日志和系統(tǒng)運行日志的管理等。

數(shù)據(jù)訪問層主要用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的訪問，對數(shù)據(jù)進行保存和讀取操作。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要由用戶信息、移動學習的課程信息和其他一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息組成。

3 大學物理實驗移動學習系統(tǒng)技術(shù)方案

接入微信公眾平臺開發(fā)，開發(fā)者首先需要登錄微信公眾平臺官網(wǎng)，填寫服務器配置：服務器地址（ URL）、Token和EncodingAESKey，其中URL是開發(fā)者用來接收微信消息和事件的接口URL。Token可由開發(fā)者可以任意填寫，用作生成簽名。EncodingAESKey由開發(fā)者手動填寫或隨機生成，將用作消息體加解密密鑰。用戶通過移動終端訪問基于微信的大學物理實驗移動學習系統(tǒng)的消息處理過程是：用戶每次向微信公眾號發(fā)送消息、或者產(chǎn)生白定義菜單點擊事件時，微信服務器將收到請求封裝成請求XML通過HTTP的方式轉(zhuǎn)發(fā)給實際的后臺系統(tǒng)服務器。后臺系統(tǒng)服務器解析微信服務器轉(zhuǎn)發(fā)的請求XML并做相應的業(yè)務處理，生成響應XML發(fā)送至微信服務器。微信服務器再解析收到的響應XML轉(zhuǎn)發(fā)至用戶終端。微信服務器相當于一個轉(zhuǎn)發(fā)服務器的功能，開發(fā)者需要實現(xiàn)的內(nèi)容就是針對接收到的HTTP請求報文，依據(jù)自身業(yè)務邏輯進行分發(fā)至相應的處理模塊，生成對應的HTTP響應報文。系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

基于微信的大學物理實驗移動學習系統(tǒng)后臺系統(tǒng)采用PHP+MySQL+WeiPHP技術(shù)實現(xiàn)。WeiPHP是一個基于oneThink的內(nèi)容管理框架實現(xiàn)開源、高效、簡潔的微信開發(fā)平臺，利用它可以輕松搭建一個屬于自己的微信公眾賬號運營平臺。用戶與微信進行交互動作，例如回復公眾號，掃描與公眾號有關(guān)的二微碼，關(guān)注/取消關(guān)注公眾號，在公眾號里點擊白定義菜單等，都由WeiPHP輔助負責接收來自微信的請求報文，并將請求xml報文轉(zhuǎn)成數(shù)組形式提供后續(xù)功能使用。Application/Home/C ontrolle r/WeixinController.class.php文件是負責與微信交互的唯一接口。WeiPHP判斷請求的數(shù)據(jù)類型進行相應的業(yè)務處理，例如請求的數(shù)據(jù)類型是回復公眾號，通過查詢關(guān)鍵詞表找出相應的插件名及具體的業(yè)務數(shù)據(jù)ID。通過插件名加載相應的插件，并把微信請求的數(shù)據(jù)和上一步通過關(guān)鍵詞查出來的數(shù)據(jù)一并傳遞給到插件里。由插件根據(jù)上面的請求數(shù)據(jù)處理具體的業(yè)務并組裝返回數(shù)據(jù)。WeiPHP根據(jù)返回的數(shù)據(jù)再次封裝成微信需要的格式并返回到微信里。微信根據(jù)返回的數(shù)據(jù)排版好顯示給用戶，如果返回的數(shù)據(jù)是帶鏈接可點擊的，進入下一步，否則到此為止。用戶點擊內(nèi)容進入插件提供的地址對應的微網(wǎng)站的HMTL頁面。用戶可在微網(wǎng)站HTML頁面繼續(xù)完成相應的操作。

4 大學物理實驗移動學習系統(tǒng)實現(xiàn)功能

基于微信的大學物理實驗移動學習系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能由如圖3所示的四個核心模塊組成，其中微查詢、微學習和微互動模塊為學生和教師微信端使用，微管理模塊為后臺管理功能模塊。每個模塊的功能是：

（1）微查詢模塊主要實現(xiàn)的功能是課程查詢、作業(yè)查詢和成績查詢。課程查詢主要功能是學生可以查詢課程表信息，以及大學物理實驗課程的課程介紹、教師信息、實驗儀器以及課前預習資料等信息。作業(yè)查詢的主要功能是課后作業(yè)的題目、實驗報告的要求、作業(yè)最晚提交時間提醒等信息。成績查詢主要提供查詢各科實驗成績的單項成績、平均成績、總成績等信息。

（2）微學習模塊主要實現(xiàn)的功能有課前預習、創(chuàng)新實驗介紹和微教學視頻功能。課前預習主要提供實驗目的、實驗原理和實驗儀器介紹，實驗預習題目等功能。創(chuàng)新實驗主要通過創(chuàng)新實驗設(shè)計、創(chuàng)新實驗介紹和創(chuàng)新實驗視頻，分別給學生展示創(chuàng)新實驗。微實驗教學視頻主要提供實驗課程的教學視頻，學生可以選擇隨時隨地的瀏覽觀看。

（3）微討論模塊主要提供用戶注冊綁定、教學評價和師生互動功能。用戶注冊綁定是通過綁定學生用戶的學號或教師用戶的T號與微信號綁定，只有通過綁定的用戶才能查詢類似成績查詢等涉及隱私的信息。教學評價主要通過調(diào)查問卷功能，收集學生或教師對于教學、移動學習系統(tǒng)的意見和建議等信息。師生互動主要是通過論壇的形式搭建師生對話的平臺。

（4）微管理模塊主要為管理員及教師用戶提供的，主要包括用戶管理、教學管理和資源管理功能。用戶管理主要是管理基于微信的大學物理實驗移動學習系統(tǒng)的用戶資料、用戶綁定等。教學管理可以推送相關(guān)教學視頻、教學資料和相關(guān)信息給學生用戶。資源管理主要管理平臺素材資料、學習資料等相關(guān)信息。

系統(tǒng)主要功能示例如圖4所示。

5 結(jié)論

利用微信公眾平臺搭建大學物理實驗移動學習系統(tǒng)，充分發(fā)揮了微信和移動學習的優(yōu)勢，對于培養(yǎng)學生學習興趣，加強師生互動交流，融合信息技術(shù)與高等教育都有重要的意義。然而我們應該清醒的認識到，微信移動學習只是傳統(tǒng)學習方式的補充，還無法完全取代傳統(tǒng)的教與學的過程，但是隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展[9-11]，微信等社交軟件在移動學習和高等教育中必將發(fā)揮越來越重要的作用。

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