基于云計(jì)算1動(dòng)2微3平臺的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺設(shè)計(jì)研究

浙江越秀外國語學(xué)院網(wǎng)絡(luò)傳播學(xué)院 陳海挺

基于云計(jì)算1動(dòng)2微3平臺的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺設(shè)計(jì)研究

浙江越秀外國語學(xué)院網(wǎng)絡(luò)傳播學(xué)院 陳海挺

【摘要】針對不同類型的學(xué)生在自主學(xué)習(xí)方式也需不同對待，本文提出一種基于云計(jì)算1動(dòng)2微3平臺的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺模型，適應(yīng)不同類型的學(xué)生進(jìn)行“自助”式和“推送”式相結(jié)合的混合式自主學(xué)習(xí)模式。本文首先設(shè)計(jì)平臺的主要功能模塊，接著闡述平臺整體設(shè)計(jì)和3平臺的架構(gòu)，最后講述實(shí)現(xiàn)平臺的關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)方法的討論。

【關(guān)鍵詞】云計(jì)算；移動(dòng)學(xué)習(xí)；微學(xué)習(xí)；APP；微信公眾平臺

引言

自2001年12月我國教育部高教司提出了關(guān)于“移動(dòng)教育”的理論與實(shí)踐的研究通知以來，移動(dòng)學(xué)習(xí)在國內(nèi)得到了廣泛關(guān)注和研究［1］。尤其在近幾年來，移動(dòng)學(xué)習(xí)已成為學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)域最大的研究熱點(diǎn)之一。

當(dāng)前高校主要的教學(xué)形式是以課堂教學(xué)為主，以自主學(xué)習(xí)為補(bǔ)充的教學(xué)方式。［1］在自主學(xué)習(xí)模式大概分為三大類：一是傳統(tǒng)式課外作業(yè)和查閱圖書等方式；二是利用PC機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)；三是利用移動(dòng)終端和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)。

移動(dòng)學(xué)習(xí)作為學(xué)生課外的一種先進(jìn)的課外自主學(xué)習(xí)模式，是課堂教學(xué)延伸的一種有效手段，能很好地輔助師生進(jìn)行課外學(xué)習(xí)的有效方式。目前移動(dòng)學(xué)習(xí)方式較為熱門的有：通過下載存入到移動(dòng)終端進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)、微信學(xué)習(xí)和APP移動(dòng)學(xué)習(xí)等，然后就目前國內(nèi)外研究進(jìn)展來看，盡管通過多種方式實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)學(xué)習(xí)的功能，但存在以下缺點(diǎn)：（1）自主學(xué)習(xí)平臺比較單一；（2）教學(xué)模式單一；（3）受移動(dòng)終端性能的影響，移動(dòng)學(xué)習(xí)的功能較簡單；（4）師生互動(dòng)局限較多；（5）個(gè)性化需求較難實(shí)現(xiàn)；（6）對提高教學(xué)效果不明顯。因此，基于移動(dòng)學(xué)習(xí)的自主學(xué)習(xí)模式的研究仍然有較大的增長空間。

鑒于此，本文提出基于云計(jì)算1動(dòng)2微3平臺的移動(dòng)微學(xué)習(xí)平臺設(shè)計(jì)研究，其中1動(dòng)2微3平臺指的是：1動(dòng)是指一個(gè)移動(dòng)智能終端（主要指智能手機(jī)），2微是指開發(fā)微資源，實(shí)現(xiàn)微學(xué)習(xí)；3平臺是指通過基于互聯(lián)網(wǎng)訪問的WEB學(xué)習(xí)平臺、利用移動(dòng)智能終端通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)訪問的移動(dòng)APP學(xué)習(xí)平臺和通過微信公眾平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)的微信學(xué)習(xí)平臺。本文首先介紹平臺主要功能模塊，闡述平臺整體設(shè)計(jì)和3平臺的架構(gòu)，最后講述關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法和相關(guān)的討論。

1.平臺主要功能模塊設(shè)計(jì)

教學(xué)模式的選擇應(yīng)適合學(xué)生的特點(diǎn)和符合學(xué)生的心態(tài)，學(xué)生一般分為三類：第一類為主動(dòng)學(xué)習(xí)者，為這類學(xué)生需要提供大量的學(xué)習(xí)資源，可根據(jù)自身情況自助選擇具有個(gè)性化的資源進(jìn)行學(xué)習(xí)；第二類為被動(dòng)學(xué)習(xí)者，針對此類學(xué)習(xí)者，采取嵌入微信公眾平臺的方式將學(xué)習(xí)資源向?qū)W生進(jìn)行推送，起到對學(xué)生的督促學(xué)習(xí)的作用。第三類為介于一、二類之間的學(xué)生，需要“自助”與“推送”相結(jié)合的教學(xué)模式，從而使他們回歸到主動(dòng)上來。

本文主要是結(jié)合本校的實(shí)際情況和學(xué)生的特點(diǎn)，對本?，F(xiàn)階段的教學(xué)模式和教學(xué)資源作為研究對象，針對本校在自主學(xué)習(xí)模式存在的諸多問題做些新的改進(jìn)和完善，利用移動(dòng)學(xué)習(xí)模式，開發(fā)微教學(xué)資源，將微信公眾平臺嵌入到學(xué)習(xí)平臺中，實(shí)現(xiàn)多種方式相結(jié)合的微學(xué)習(xí)教學(xué)模式。平臺功能主要包括：

（1）微學(xué)習(xí)資源庫模塊

主要指授課教師可上傳自己所授課程的相關(guān)微教學(xué)資源，對資源庫中的資源進(jìn)行管理。學(xué)生可從資源庫中有選擇性的建立自助學(xué)習(xí)資源庫，以便針對性學(xué)習(xí)。因受移動(dòng)終端特點(diǎn)的限制，在制作微資源方面，需根據(jù)知識點(diǎn)的大小，進(jìn)行分隔成盡量小的微資源，每個(gè)微資源盡量控制在10分鐘之內(nèi)。

（2）學(xué)習(xí)任務(wù)模塊

主要是教師可向自己授課的學(xué)生發(fā)布課外學(xué)習(xí)任務(wù)。該模塊可以包括發(fā)布供學(xué)生“自助”式自主學(xué)習(xí)的任務(wù)，也可以利用微信公眾平臺發(fā)布“推送”式自主學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生針對任課教師所發(fā)布課外自主學(xué)習(xí)任務(wù)可選擇利用移動(dòng)終端或PC機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（3）答疑和反饋模塊

該模塊主要提供教師對授課學(xué)生進(jìn)行答疑，同時(shí)可以查看學(xué)生對教學(xué)情況和教學(xué)效果的反饋，從而能盡快的進(jìn)行調(diào)整或處理。教學(xué)雙方可直接利用微信平臺進(jìn)行溝通，可建立一對一或一對多的實(shí)時(shí)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)教學(xué)，從而提高教學(xué)水平。

（4）學(xué)習(xí)分享園地模塊

該模塊主要是向師生提供學(xué)習(xí)分享的功能。這些分享的內(nèi)容主要包括知識總結(jié)、學(xué)習(xí)心得及學(xué)術(shù)前沿等簡短精悍的微內(nèi)容。但教師需對學(xué)生上傳的內(nèi)容進(jìn)行審核通過后方能供他人分享。

（5）知識搶答模塊

該模塊利用微信平臺向?qū)W生推送與課程知識相關(guān)的搶答題，將搶答題同步到學(xué)習(xí)平臺中，同時(shí)記錄和統(tǒng)計(jì)搶答得分。通過搶答，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

（6）自主學(xué)習(xí)評價(jià)方法

結(jié)合學(xué)院的實(shí)際情況，本文本提出的自主學(xué)習(xí)評價(jià)主要分為兩種。一種是由通過各期知識搶答得分（滿分為10分）加入課程的終結(jié)考試成績。另一種是對學(xué)習(xí)任務(wù)中所發(fā)布的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)積分獎(jiǎng)勵(lì)的方式，并將最終的積分以一定的規(guī)則進(jìn)行折算出自主學(xué)習(xí)的成績，將該成績作為課程的平時(shí)成績。

2.平臺總體設(shè)計(jì)

根據(jù)本文提出的研究內(nèi)容和平臺功能模塊的要求，結(jié)合平臺的特點(diǎn)，下面從平臺的總體架構(gòu)、3個(gè)子平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)和平臺安全體系設(shè)計(jì)等方面闡述平臺總體設(shè)計(jì)。

2.1 平臺總體架構(gòu)

從總體上講，為了盡量達(dá)到數(shù)據(jù)和表現(xiàn)分離，使得應(yīng)用與服務(wù)能夠無縫的集成，并能使之運(yùn)行于多種平臺之下，解決不同平臺、組件模型之間的集成問題，因此本文采用分層模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，其平臺總體架構(gòu)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

2.1.1 用戶訪問層

針對不同的用戶（包括學(xué)生、教師、管理員）提供不同的訪問方式，用戶均可以通過WEB方式和APP方式登錄平臺，各類用戶通過認(rèn)證后根據(jù)不同的需求進(jìn)行訪問訪問平臺的各功能模塊；另外，學(xué)生還可以通過登錄微信公眾平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)、搶答知識等，還可以與教師進(jìn)行互動(dòng)。

圖1 平臺總體架構(gòu)

2.1.2 服務(wù)接口和引擎

為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺能正常的運(yùn)行，基于平臺總體架構(gòu)和業(yè)務(wù)流程，顯然還需要服務(wù)接口、各類引擎等方面的支持，主要包括以下服務(wù)：

（1）服務(wù)接口

主要針對平臺間的子系統(tǒng)服務(wù)封裝，方便上層調(diào)用，提供了豐富的平臺接口庫，主要包括數(shù)據(jù)庫調(diào)用接口、APP接口、微信接口、云服務(wù)接口、MAS接口等。

（2）引擎

各大智能手機(jī)操作系統(tǒng)（如iOS、Android）和系統(tǒng)中瀏覽器引擎，利用以Javascript API接口的形式來封裝與操作系統(tǒng)底層的交互通信，達(dá)到基于HTML5開發(fā)移動(dòng)應(yīng)用的目的，實(shí)現(xiàn)核心引擎的跨平臺能力。此外，還可利用云服務(wù)引擎實(shí)現(xiàn)將微教學(xué)資源等托管在云服務(wù)中。

2.1.3 平臺數(shù)據(jù)層

平臺數(shù)據(jù)層也可以稱為數(shù)據(jù)庫層，其主要數(shù)據(jù)包括微資源信息、學(xué)習(xí)任務(wù)信息、知識搶答信息、學(xué)習(xí)分享園地信息、用戶信息、課程信息等。平臺通過數(shù)據(jù)庫連接池，對數(shù)據(jù)庫連接重用機(jī)制進(jìn)行了針對性優(yōu)化，并封裝了一系列的接口，對數(shù)據(jù)庫的連接緩存在調(diào)度機(jī)制上進(jìn)行了優(yōu)化，在保持通用性的同時(shí)提升了性能。

2.1.4 平臺的安全策略

平臺采用分層架構(gòu)來構(gòu)建完整的安全體系，通過證書、權(quán)限、應(yīng)用校驗(yàn)等機(jī)制構(gòu)造移動(dòng)應(yīng)用接入控制體系，在服務(wù)接口設(shè)計(jì)上整體考慮了安全問題，各服務(wù)和API接口均有完整可靠的接入認(rèn)證鑒權(quán)，可有效支撐平臺的安全可靠運(yùn)行，主要包括服務(wù)安全、終端安全、應(yīng)用安全等安全體系。

2.2 Web學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)

本文中的WEB學(xué)習(xí)平臺采用免費(fèi)開源的、具有模塊化框架網(wǎng)站內(nèi)容管理系統(tǒng)Drupal來開發(fā)，在平臺的構(gòu)建過程中充分利用了Drupal 的兩大核心：主題和模塊。在功能上，采用了一些主流的第三方模塊，通過對這些模塊進(jìn)行修改以滿足平臺的功能需求，另外擴(kuò)展微信模塊的功能，整合微信中的數(shù)據(jù)，達(dá)到資料的高度整合性，滿足學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí)和教師進(jìn)行教學(xué)管理的業(yè)務(wù)邏輯功能。WEB學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)如圖2所示。

2.3 移動(dòng)端學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)

本文提出的移動(dòng)端學(xué)習(xí)平臺是基于AppCan開發(fā)平臺，采用HTML5+CSS3+JavaScript技術(shù)可以快速地開發(fā)混合式移動(dòng)APP學(xué)習(xí)平臺，主要有五個(gè)部分構(gòu)成：AppCan開發(fā)引擎、UEX UI框架、UEX 平臺硬件接口、AppCan 集成開發(fā)環(huán)境和AppCan應(yīng)用服務(wù)平臺。通過AppCan云服務(wù)平臺生成Andriod、IOS等跨平臺銜接的APP應(yīng)用，并建立一個(gè)同服務(wù)器專門的通訊通道，可以適應(yīng)多種通訊方式和擴(kuò)展微信公眾平臺接入的功能，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)的相關(guān)業(yè)務(wù)功能。移動(dòng)端學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)如圖3所示。

圖2 Web學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)

圖3 移動(dòng)端學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)

移動(dòng)端學(xué)習(xí)平臺主要集成學(xué)生版和教師版模塊，教師或?qū)W生通過移動(dòng)端學(xué)習(xí)平臺向服務(wù)器請求或獲取的數(shù)據(jù)需以JSON格式數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，利用MAS服務(wù)選擇ODBC接口或AJAX接口訪問數(shù)據(jù)庫或Web平臺，然后將數(shù)據(jù)在移動(dòng)APP上展現(xiàn)并進(jìn)行交互，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)。

圖4 微信端學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)

2.4 微信公眾學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)

本文中“推送”式學(xué)習(xí)、知識搶答和師生互動(dòng)等功能主要是利用方式微信平臺實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)。學(xué)生或教師利用移動(dòng)終端的微信作為入口，進(jìn)行收發(fā)學(xué)習(xí)任務(wù)或消息，將這些請求發(fā)送到微信服務(wù)器，并通過微信公眾平臺API對請求進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換，根據(jù)結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理模塊；該模塊根據(jù)請求的內(nèi)容通過數(shù)據(jù)層訪問數(shù)據(jù)庫，并將處理結(jié)果返回到業(yè)務(wù)處理程序，最后再通過微信公眾平臺API和微信服務(wù)器將包含處理結(jié)果的JSON或 XML格式的數(shù)據(jù)包發(fā)送到學(xué)生或教師的微信端。微信端學(xué)習(xí)平臺的總體架構(gòu)如圖4所示。

3.平臺中主要的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 利用Drupal實(shí)現(xiàn)WEB學(xué)習(xí)平臺

WEB學(xué)習(xí)平臺采用免費(fèi)開源的、具有模塊化框架網(wǎng)站內(nèi)容管理系統(tǒng)Drupal來開發(fā)，選擇WAMP（Windows + Apache + MySQL + PHP）和XAMPP作為開發(fā)環(huán)境。因?yàn)镈rupal不僅具有基本的內(nèi)容管理系統(tǒng)功能，還可以使用第三方模塊擴(kuò)展其功能，且支持?jǐn)U展微信模塊的功能，實(shí)現(xiàn)整合微信學(xué)習(xí)平臺中的數(shù)據(jù)，達(dá)到資料的高度整合性。WEB學(xué)習(xí)平臺中，使用Drupal的DAL對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，以防止類似SQL注入的情況發(fā)生；使用Form API生成表單可實(shí)現(xiàn)對表單提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。平臺主要用到Druapl 的內(nèi)容類型、模塊、菜單、區(qū)塊、視圖、主題［3］。其中幾個(gè)主要模塊如表1所示。

表1 Web學(xué)習(xí)平臺幾個(gè)主要模塊

3.2 采用APPCan實(shí)現(xiàn)通過APP進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)

AppCan是采用HTML5+CSS3+JavaScript技術(shù)和Hybrid技術(shù)開發(fā)混合式移動(dòng)應(yīng)用的一站式平臺，它提供了UI快速開發(fā)框架、本地功能調(diào)用API接口、應(yīng)用打包系統(tǒng)、IDE集成開發(fā)環(huán)境和本地應(yīng)用調(diào)試模擬器，預(yù)置數(shù)百套界面模板和數(shù)十種應(yīng)用插件，提供多套應(yīng)用模板，可以快速地開發(fā)移動(dòng)APP。使用AppCan移動(dòng)云平臺，采用云計(jì)算。通過AppCan集成開發(fā)環(huán)境提供的本地打包功能或線上云服務(wù)平臺生成Andriod、iOS平臺安裝運(yùn)行的APP應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)跨平臺開發(fā)［2］。在數(shù)據(jù)庫方面共用WEB學(xué)習(xí)平臺中的MySQL數(shù)據(jù)庫，另外，移動(dòng)APP學(xué)習(xí)平臺用到的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)如表2所示。

表2 移動(dòng)端學(xué)習(xí)平臺幾個(gè)主要模塊

3.3 使用微信實(shí)現(xiàn)通過微信公眾賬號進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)

微信學(xué)習(xí)平臺使用和WAMP來搭建開發(fā)環(huán)境，采用PHP語言和MySQL數(shù)據(jù)庫，且數(shù)據(jù)庫和Web學(xué)習(xí)平臺共用同一個(gè)。利用百度云平臺BAE進(jìn)行開發(fā)、編譯、發(fā)布和調(diào)試，并用SVN工具進(jìn)行管理。在微信學(xué)習(xí)平臺中，主要采用XML來封裝消息，對于自定義菜單中的菜單項(xiàng)使用JSON格式來封裝菜單數(shù)據(jù)，平臺中知識搶答、推送學(xué)習(xí)任務(wù)和師生互動(dòng)等功能模塊，所需要的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）消息的接收

當(dāng)學(xué)生向微信學(xué)習(xí)平臺發(fā)送消息時(shí)，微信服務(wù)器將收到的消息+用戶信息打包成XML格式的數(shù)據(jù)包，再通過POST方法提交到在BAE中申請的域名URL上，最后對XML數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析來獲取發(fā)送來的消息。這些發(fā)送來的消息類型包括文本、圖片等，分別用不同的方法進(jìn)行處理，比如用GetTextMsg（）來獲取并處理文本消

息。在知識搶答模塊，學(xué)生所發(fā)送的搶答答案暫只支持文本，且為客觀題。XML數(shù)據(jù)包參數(shù)如下：ToUserName、FromUserName、CreateTime、MesType和Content。

（2）回復(fù)消息

對于每一個(gè)POST請求，在響應(yīng)包中返回特定的XML格式的報(bào)文，如果回復(fù)是圖片等多媒體消息時(shí)需預(yù)先上傳到微信服務(wù)器。微信服務(wù)器在5秒內(nèi)對失敗的會重發(fā)請求，最多重試三次，所以需要對消息進(jìn)行排重處理?；貜?fù)消息的XML結(jié)構(gòu)與接收消息相似。

（3）用戶分組及群發(fā)

學(xué)生和教師需按課程進(jìn)行分組，同一課程為一組。可通過微信提供的接口編寫代碼進(jìn)行分組。在調(diào)用接口時(shí)分組可利用JSON格式的數(shù)據(jù)包。

在用戶分組的提前下，可對分組進(jìn)行群發(fā)功能，使用POST方式發(fā)送請求，請求地址為：https：//api.weixin.qq.com/cgi-bin/message/send all？access_token=ACCESS_TOKEN，另外，對不同的消息類型需要不同的消息格式進(jìn)行封裝和處理。

（4）自定義菜單

目前微信公眾開發(fā)平臺的自定義菜單只能設(shè)置三個(gè)一級菜單，其中每個(gè)一級菜單只能設(shè)置不超過五個(gè)二級菜單。自定義菜單接口可定義兩種不同類型的按鈕，即 click 和view。［4］

在自定義菜單方面，本文中的微信學(xué)習(xí)平臺對于建立click類型的菜單有“課程微資源”、“學(xué)生任務(wù)”；當(dāng)學(xué)生點(diǎn)擊按鈕后，可收到課程微資源列表和學(xué)習(xí)任務(wù)列表。可利用view類型的菜單對知識搶答等規(guī)則通過微信客戶端調(diào)用瀏覽器打開網(wǎng)頁顯示。

4.結(jié)束語

本文提出的基于云計(jì)算1動(dòng)2微3平臺的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺設(shè)計(jì)現(xiàn)已在實(shí)現(xiàn)階段，且有部分功能已在本校某學(xué)院的幾個(gè)專業(yè)的自主學(xué)習(xí)中投入應(yīng)用。從應(yīng)用情況來看，使學(xué)生能充分利用課余的“零碎”時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性，尤其是在知識搶答方面學(xué)生的積極性很高，有效提高了相關(guān)課程的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

［1］陳海挺.移動(dòng)通信技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］.硅谷，2012，5（16）∶76-77.

［2］魯璐.基于APPCAN的稅務(wù)移動(dòng)辦公系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013，9.

［3］劉江朝，鄒培忠，魯小猛.基于Drupal開發(fā)的視頻教學(xué)網(wǎng)［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2016（6）∶19.

［4］江波，覃燕梅.基于微信的移動(dòng)圖書館 APP 服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代情報(bào)，2013（06）∶41-44.

［5］葛紅儒.Drupal實(shí)戰(zhàn)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2013.7.

基金項(xiàng)目：全國教育信息技術(shù)“十二五”規(guī)劃2014年度青年課題（編號：146241819）；2014年紹興市高等教育教學(xué)改革課題：《基于微信平臺下課堂教學(xué)延伸：1動(dòng)2微3平臺的自主學(xué)習(xí)模式研究》。

作者簡介：

陳海挺（1980—），男，浙江永嘉人，碩士，講師，主要研究方向：圖像處理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與數(shù)據(jù)處理。