基于移動互聯網的個人學習助理開發(fā)研究

宋利 張偉兵 王榮海

摘 要：本文在對相關移動學習理論研究的基礎上，提出了一個基于移動互聯網構建個人學習助理的思路。該移動學習助理主要有學習計劃、英語學習、閱讀管理、信息同步等功能，個人尤其是大學生能夠通過各種不同移動終端使用該學習助理。本文同時闡述了系統(tǒng)的交互設計并給出系統(tǒng)實現的關鍵步驟及部分核心代碼。該學習助理服務端可以部署在各種云平臺上，方便使用者隨時隨地利用碎片時間進行移動學習。

關鍵詞：移動互聯網；云平臺；移動學習；學習助理

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A

文章編號：2096-1472（2016）-06-34-04

Abstract：Based on the analysis of relevant mobile learning theories，the paper proposes an idea of constructing a personal learning assistant based on Mobile Internet.The mobile learning assistant contain some functions including study planning，English learning，reading management and information synchronization.Individuals，especially college students，can use this learning assistant through various mobile terminals.This paper also describes the interactive design，the key steps and some core code of system implementation.The server of this learning assistant can be deployed on various cloud platforms，for the convenience of users to implement mobile learning at every spare moment.

Keywords：the mobile internet；the cloud platform；mobile learning；the learning assistant

1 引言（Introduction）

隨著智能手機的普及與應用的拓展，對移動學習的研究也已成為一個熱點。早在2002年，國外就有學者研究移動學習資源的設計與實現[1]。文獻[2]討論了在高等學校利用移動設備進行輔助學習的各種好處。文獻[3]則對移動學習在高等學校教育中的應用前景做了分析與展望。智能手機能夠將一點一滴的“碎片化”時間利用起來，極大地提高學習者的學習效率[4]，大部分大學生需要移動學習服務[5]，但移動學習資源與學習方式的設計會影響大學生對移動學習的接受水平[6]。設計與開發(fā)具有學習功能的移動應用程序或移動學習平臺具有廣闊的應用前景，本文提出并設計了一個基于移動互聯網的個人學習助理。

2 系統(tǒng)功能設計（System function design）

個人移動學習助理的主要功能有學習計劃、英語學習、閱讀管理、信息同步等，功能模塊圖如圖1所示。

2.1 學習計劃

學習計劃模塊的主要功能如下：

（1）計劃制定：可以制定一個學期、一個月、一周及每天的學習計劃，可以輸入在上述指定時間段內要完成的學習任務。

（2）計劃提醒：可以設定在指定的時間點提醒指定時間段需要完成的任務。有兩種提醒方式，一種是在軟件啟動時顯示提醒信息，另一種則在指定的時間點到達時使用消息推送進行提醒。

（3）計劃管理：對于當前時間后面已經制定的學習計劃，可以根據需要進行修改，但要保存原有的計劃信息，以便進行對比。對于已過計劃時間的學習任務，則不能修改原來的計劃，只能進行評價，評價用來說明是否完成學習計劃以及完成的程度如何。

（4）計劃查詢：查詢與學習計劃相關的信息，包括已經制定的學習計劃，計劃的完成情況等。

（5）學習總結：可以撰寫每一周、每個月及每學期的學習總結，總結計劃的完成情況。

2.2 英語學習

英語模塊的主要功能如下：

（1）單詞記憶：選擇所用大學英語教材，可以針對某一課的英語生詞進行記憶，也可以針對整本教材的英語生詞進行記憶，還可以進行一些單詞記憶測驗。當選擇“單詞記憶”功能時，將出現按教材、按課文、測驗三個選項。選擇按教材則可以從列表中選擇教材，同時進入按教材記憶單詞的畫面；選擇按課文可以選擇所選定教材中各單元，進入按教材記憶單詞的畫面；選擇測驗可以進入測驗的畫面。

（2）聽力練習：主要有三個功能，聽課文、聽力教材練習和測驗。當選擇“聽力練習”功能時，將出現聽課文、練習、測驗三個選項。選擇聽課文，可以選定某一教材的某一單元課文練習聽力；選擇練習可以按照聽力教材進行學習；選擇測驗可以進行聽力測驗，測驗結束后，給出測驗成績，并可查看聽力原文。

（3）語法學習：主要有三個功能，語法知識點學習、語法練習和語法測驗。當選擇“語法學習”功能時，將出現知識點、練習、測驗三個選項。選擇知識點，可以按照語法知識點進行學習；選擇練習可以做語法練習題；選擇測驗可以進行語法題測驗。選擇“知識點”，進入界面，界面顯示列表，列表中包括諸如：主語、賓語、謂語、賓語從句、時態(tài)等等之類的選項，進入對應選項，可以查看相應的語法知識。在學習界面，除了可查看語法知識，還可以點擊“練習”按鈕，跳轉至該語法知識對應的練習題中。點擊“語法練習”，界面同知識點，顯示列表內容如：主語、賓語、謂語、賓語從句、時態(tài)等等之類選項，點擊可進入對應選項的練習。練習時，提供四個答案，用戶點擊某個答案后，四個答案的位置替換為答案解析，并顯示用戶答題的正誤。語法測驗部分，進入后，可在列表中選擇題庫，每個題庫中的考試內容都包含了各個語法的知識，類似一份語法考試的卷子。用戶選擇答案，全部答完后點擊“交卷”，彈出確認框“確定交卷！”，點擊后跳轉到測驗樣卷的答案界面，界面顯示正確答案和考生的答案。

（4）考試輔導：輔助大學英語四級、六級及考研英語。當選擇“考試輔導”功能時，出現英語四級、英語六級、考研英語三個選項。選擇相應項目，可以查看考試大綱，進行練習及模擬考試。

2.3 閱讀管理

閱讀管理的主要功能如下：

（1）書籍管理：可以導入書籍，可以通過WiFi等方式導入，對書籍進行分類管理，刪除已經存在的書籍等。

（2）書籍閱讀：以較好的用戶體驗提供書籍閱讀功能，可以實現快速跳轉，提供書簽功能，能夠放大與縮小字體?？梢哉{節(jié)屏幕的亮度及背景，可以調用第三方應用如字典、百度百科等查詢閱讀過程中出現的生字詞及專用詞匯。

（3）書評撰寫：可以對閱讀過的圖書撰寫評論并進行分享。

2.4 信息同步

信息同步的主要功能如下：

（1）用戶登錄：個人移動學習助理部分功能可以離線使用，若要使用完整功能，則需要登錄到云端服務器。

（2）上傳云端：把各功能模塊在移動移動客戶端的一些數據傳送至云端服務器保存。

（3）云端下載：把云端服務器中保存的數據下載至移動客戶端。

（4）信息同步設置：設置當登錄用戶信息自動在不同設備上的同步。

3 人機交互設計（Human-computer interactive design）

任何軟件產品功能的實現都是通過人機交互來完成的，人的因素應該作為設計的核心被體現出來，移動應用程序也不例外，對于移動應用程序而言，現在的交互設計越來越傾向于加強產品的易用、易學、易理解功能，個人移動學習助理正是遵循這樣的原則，充分考慮用戶的感受和體驗，盡量使得人機交互界面容易使用、簡潔，滿足用戶的需求，以下是利用Axure RP Pro設計的部分交互設計原型草圖。

圖2是啟動界面，在啟動界面可以登錄云平臺，也可以跳過登錄，直接使用部分功能，可以通過忘記密碼找回密碼，點擊底部導航條特定位置可以進入相應功能界面。

圖3是學習計劃界面，點擊本月計劃學習任務及本月已完成任務下面列表中的某一項，可以查看計劃學習任務或已完成任務的詳細信息，點擊頂部導航欄特定位置可以進入學習計劃的其他功能界面。

圖4是英語學習界面，默認進入單詞記憶模塊，在上半部分選擇教材中選擇某一本教材，下半部分會呈現與該教材對應的單元，選擇某個單元，可進行相應單元的單詞記憶學習，點擊頂部導航欄特定位置可以進入英語學習的其他功能界面。

圖5是閱讀管理界面，界面主體顯示現有的書籍，通過下方的三個按鈕可以進行導入書籍，書籍分類和書籍維護的操作，點擊頂部導航欄特定位置可以進入閱讀管理的其他功能界面。

其他的界面就不在這里一一列出。

4 系統(tǒng)實現與部署（System implementation and deployment）

4.1 移動端實現

移動端使用Hybrid App混合移動跨平臺開發(fā)技術，通過HTML5創(chuàng)建用戶界面，并將HTML5包裝到本機容器中。通過一次開發(fā)能夠同時生成在Android與iOS端的應用程序，節(jié)省了開發(fā)時間，同時可以保持界面風格的一致。

本系統(tǒng)采用AppCan開發(fā)移動端應用程序，關鍵步驟如下：

（1）在AppCan官方網站注冊并登錄應用管理系統(tǒng)，創(chuàng)建一個新的應用，輸入應用名稱“個人學習助理”與相應的描述，會自動生成應用ID與應用KEY。

（2）在Windows環(huán)境下打開AppCan IDE集成開發(fā)環(huán)境，使用在官方網站注冊的用戶登錄，新建AppCan項目，然后選擇同步AppCan項目，IDE會自動獲取在AppCan官方網站創(chuàng)建的項目，選擇創(chuàng)建的“個人學習助理”項目。

（3）根據設計文檔，編寫代碼，完成應用開發(fā)。這一步驟主要是編寫Html5代碼，另外利用集成開發(fā)環(huán)境的模板功能可以實現界面的快速開發(fā)，利用插件機制則可以擴展應用的功能。

（4）使用本地打包功能，生成Android或iOS應用程序安裝包，可以對應用進行本地測試。

（5）通過線上打包功能，生成Android及iOS端應用程序。

4.2 服務端實現

個人學習助理服務器端可以部署在各種云平臺上，Web服務端器采用Apache，腳本語言使用PHP，數據庫服務器使用MySQL，為了簡化對數據庫的訪問，系統(tǒng)實現時編寫了數據庫操作公用函數庫，封裝常用的數據庫操作，主要有初始化數據庫連接函數databaseInit（），執(zhí)行SQL語句的函數executeSql（），處理結果集多條記錄的函數fetchRecord（），處理單條記錄函數fetchOne（）等，下面給出這幾個數據庫操作函數的PHP核心代碼。

（1）數據庫連接函數databaseInit（）

function databaseInit（）{

//假設訪問數據庫服務器的用戶名為root，密碼為888888

$dbconnection=mysql_connect（'localhost'，'root'，'888888'）；

//判斷是否成功連接數據庫，若不成功返回false供程序進一步處理

if （！$dbconnection{

return false；

}

//設置字符集，選擇要操作的數據庫

mysql_query（'set names utf8'）；

mysql_query（'use learningassistant'）；

}

（2）執(zhí)行SQL語句的函數executeSql（）

//參數$sqlCode是要執(zhí)行的SQL語句

//執(zhí)行失敗返回false，執(zhí)行成功返回結果集

function executeSql（$sqlCode）{

if （$execResult=mysql_query（$sqlCode）{

//執(zhí)行成功

return $execResult；

}else{

return false；

}

}

（3）處理結果集多條記錄函數fetchRecord（）

//參數$sqlCode是要執(zhí)行的SQL語句

//執(zhí)行失敗返回false，執(zhí)行成功返回遍歷結果集后的二維數組

function fetchRecord（$sqlCode）{

//執(zhí)行executeSql（）

if （$execResult=executeSql（$sqlCode）{

//執(zhí)行成功，遍歷記錄集

$records=array（）

While （$record=mysql_fetch_array（$execResult，MYSQL_ASSOC））{

$records=$record；

}

//釋放結果集資源

mysql_free_result（$execResult）；

return $records；

}else {

//執(zhí)行失敗返回false；

return false

}

}

（4）處理單條記錄函數fetchOne（）

//參數$sqlCode是要執(zhí)行的SQL語句

//執(zhí)行失敗返回false，執(zhí)行成功返回遍歷結果集后的二維數組

function fetchRecord（$sqlCode）{

//執(zhí)行executeSql（）

if （$execResult=executeSql（$sqlCode）{

//從結果集中取一條記錄

$record=mysql_fetch_array（$execResult，MYSQL_ASSOC）；

return $record；

} else {

return false；

}

}

通過對公用函數庫的使用，使得代碼更加簡潔、高效且易于維護。

4.3 系統(tǒng)部署

個人學習助理可以有如下幾種部署方式：

（1）只在移動端使用，這時候除了數據不能保存到服務器及不能從服務器獲取數據外，大部分功能都可以使用，這也方便了移動端在斷網環(huán)境下的使用，也在一定程度上節(jié)省了用戶網絡使用流量。

（2）服務器端部署在局域網中，比如校園網，這種部署可以把個人學習助理用于學校課程的輔助教學，比如可以輔助某些課程翻轉課堂的教學實踐。

（3）服務器端部署在各種云平臺，這樣的部署可以使用個人學習助理可以在任何時間和任何地點使用，使得使用者充分利用各種碎片化時間實現移動學習。另外通過云平臺的虛擬化技術，可以實現服務器的動態(tài)管理，當系統(tǒng)用戶與數據大量增長時，可以通過調整服務端配置及網絡帶寬，而對系統(tǒng)本身不需做任何改變，這大大提高了系統(tǒng)的可用性。

5 結論（Conclusion）

隨著智能手機的普及，移動應用已經遍地開花，而移動學習作為互聯網+教育的重要體現形式，已經成為許多學習者的選擇。云計算技術使得軟件系統(tǒng)的部署與使用更加的靈活與方便，同時降低了系統(tǒng)的維護成本。本文提出的個人學習助理對移動互聯網在教育中的應用做了初步的嘗試。

參考文獻（References）

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[5] 茆意宏，魏雅雯.大學生移動學習需求的實證分析[J].圖書情報工作，2013（4）：82-85；90.

[6] 許玲，鄭勤華.大學生接受移動學習的影響因素實證分析[J].現代遠程教育研究，2013（4）：61-66.

作者簡介：

宋 利（1994-），女，本科生.研究領域：軟件開發(fā).

張偉兵（1992-），男，本科生.研究領域：軟件開發(fā).

王榮海（1972-），男，碩士，副教授.研究領域：軟件工程，移 動互聯網，教育信息化.本文通訊作者.