基于Android的翻轉(zhuǎn)課堂移動(dòng)學(xué)習(xí)APP設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

江曉慶+楊磊+周恩浩+黃繼青

摘 要：對(duì)高校傳統(tǒng)教學(xué)現(xiàn)狀及存在弊端進(jìn)行了分析，針對(duì)“數(shù)字土著”學(xué)習(xí)的新特征，借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)模式，以Android、Java及MySql為技術(shù)手段，構(gòu)建了基于泛在學(xué)習(xí)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，設(shè)計(jì)并研發(fā)了一款可用于支撐翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的APP軟件。該軟件實(shí)現(xiàn)了教學(xué)微視頻在線點(diǎn)播、下載收藏、主題討論、課程問答、學(xué)習(xí)筆記、資源搜索、通知公告、歷史查看等功能，為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)隨時(shí)隨地進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)與互動(dòng)交流的移動(dòng)平臺(tái)，能夠滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)、移動(dòng)化學(xué)習(xí)、碎片化學(xué)習(xí)需求。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；數(shù)字土著；Android；移動(dòng)學(xué)習(xí)；APP

DOIDOI：10.11907/rjdk.171908

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2017）007-0064-03

0 引言

隨著信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，翻轉(zhuǎn)課堂作為新興的教學(xué)模式，推動(dòng)了我國(guó)教育教學(xué)的變革與發(fā)展[1-3]。翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）是基于建構(gòu)主義理論，將傳統(tǒng)教學(xué)的知識(shí)傳授與知識(shí)內(nèi)化顛倒的新型教學(xué)模式[4]。該模式有助于教師因材施教，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)及協(xié)作探究的熱情和興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考與實(shí)踐創(chuàng)新能力。

為保障翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的有效實(shí)施，課前學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自主觀看教學(xué)視頻、練習(xí)以及師生在線交流、答疑是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。伴隨“數(shù)字土著”（指20世紀(jì)80年代末以后出生的年輕一代人）的成長(zhǎng)以及新生“數(shù)字土著”的誕生，他們的學(xué)習(xí)行為、認(rèn)識(shí)方式、喜好特征等與上一代人有著明顯的差異[5]?！皵?shù)字土著”習(xí)慣快速接受信息，喜歡隨機(jī)移動(dòng)學(xué)習(xí)，偏向及時(shí)反饋與強(qiáng)化，對(duì)新事物樂于獨(dú)立思考與探索，傳統(tǒng)的教學(xué)方式及教學(xué)系統(tǒng)顯然已不適應(yīng)他們的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。為達(dá)到良好的教學(xué)效果，客觀上要求有一種新型的教學(xué)方式和教學(xué)系統(tǒng)以契合“數(shù)字土著”的學(xué)習(xí)需求和體驗(yàn)方式。本文基于“泛在學(xué)習(xí)”理念，設(shè)計(jì)并研發(fā)了一款用于翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)交流的移動(dòng)終端APP軟件。

1 需求分析

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端

（1）傳統(tǒng)課堂教學(xué)習(xí)慣“一刀切”，無法滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。雖然高校近年來嘗試混合學(xué)習(xí)、MOOC、小班制等改革，但以教師為中心、大班授課齊步走的傳統(tǒng)教授方式仍占主流，缺少個(gè)性化學(xué)習(xí)與指導(dǎo)，容易出現(xiàn)聽不懂、“掉隊(duì)”、厭學(xué)等現(xiàn)象。

（2）理論與實(shí)踐相脫節(jié)。高校多數(shù)教學(xué)理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)操作都是分開進(jìn)行的，即上周在教室講授理論知識(shí)，下周才到實(shí)驗(yàn)室操作練習(xí)[6]。理論與實(shí)踐在時(shí)間和空間維度上產(chǎn)生了脫節(jié)，教學(xué)效果不理想。

（3）教學(xué)模式單一，課堂互動(dòng)較少。由于大學(xué)課程內(nèi)容多而學(xué)時(shí)少，任課教師習(xí)慣用幾節(jié)課連續(xù)向?qū)W生單向“灌輸”，而學(xué)生則“疲憊”接受。課堂氣氛沉悶，缺少互動(dòng)交流與探討，使學(xué)生產(chǎn)生厭倦和抵觸情緒。

1.2 當(dāng)代大學(xué)生對(duì)教學(xué)模式的訴求

為了解學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的看法，筆者設(shè)計(jì)了一份課程教學(xué)反饋調(diào)查問卷，在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)隨機(jī)抽選了5個(gè)班級(jí)作問卷調(diào)查。發(fā)放調(diào)查問卷共156份，收回有效問卷156份，針對(duì)“如果將傳統(tǒng)課堂模式改為翻轉(zhuǎn)課堂模式，你是否愿意嘗試？”這一問題，有134位學(xué)生選擇了“愿意”，22位學(xué)生選擇了“不愿意”，支持翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的人數(shù)比例達(dá)到85.9%，不支持的人數(shù)僅為14.1%。從這一數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)前大學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式有著較強(qiáng)烈的改變期望，絕大多數(shù)學(xué)生表示愿意嘗試“翻轉(zhuǎn)課堂”作為新的教學(xué)模式。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過通信基站、WiFi熱點(diǎn)、互聯(lián)網(wǎng)將移動(dòng)終端設(shè)備、服務(wù)器（數(shù)據(jù)庫）、后臺(tái)管理終端連接起來，建立基于Android的翻轉(zhuǎn)課堂移動(dòng)學(xué)習(xí)APP，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)化、碎片化、個(gè)性化的課堂學(xué)習(xí)和師生互動(dòng)交流模式。系統(tǒng)由用戶終端、無線通信媒介、互聯(lián)網(wǎng)（傳輸網(wǎng)絡(luò)）、服務(wù)器（包括數(shù)據(jù)庫）和后臺(tái)管理端（Web管理端）5部分組成，如圖1所示。

用戶終端主要包括智能手機(jī)和平板電腦。在用戶終端安裝APP軟件后，通過無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如WiFi熱點(diǎn)或移動(dòng)通信網(wǎng)等連接互聯(lián)網(wǎng)，即可與遠(yuǎn)程服務(wù)端（包括數(shù)據(jù)庫）進(jìn)行應(yīng)用交互。在后臺(tái)管理端，教師和管理員可利用個(gè)人PC終端對(duì)Web服務(wù)端進(jìn)行管理，如上傳教學(xué)視頻、發(fā)布通知公告、分配用戶權(quán)限、設(shè)置課程等。

2.2 Android平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

Android是Google公司開發(fā)的基于Linux的開源操作系統(tǒng)，主要應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備。系統(tǒng)劃分為應(yīng)用程序?qū)印?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層和Linux內(nèi)核層，如圖2所示[7]。應(yīng)用程序?qū)邮茿ndroid平臺(tái)的上層應(yīng)用，包括瀏覽器、日歷、聯(lián)系人、電話撥號(hào)等內(nèi)置應(yīng)用程序；應(yīng)用程序框架層為開發(fā)者提供了高級(jí)的建構(gòu)組件進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)；系統(tǒng)運(yùn)行層包含函數(shù)庫和Android執(zhí)行環(huán)境；Linux內(nèi)核層是系統(tǒng)架構(gòu)的底層基礎(chǔ)，基于Linux2.6版本內(nèi)核構(gòu)建。

本系統(tǒng)采用Android 4.4技術(shù)框架面向接口編程技術(shù)開發(fā)。在系統(tǒng)分析與架構(gòu)中，分清層次和依賴關(guān)系，每一層通過定義一組接口并向上層提供其接口功能，而不是直接向上層提供服務(wù)。上層對(duì)下層只是依賴于接口而不是依賴于具體的類。這使得系統(tǒng)邏輯清晰，代碼開發(fā)高效且易于拓展和維護(hù)。在Android操作系統(tǒng)上開發(fā)應(yīng)用程序，實(shí)際就是針對(duì)Android系統(tǒng)架構(gòu)中的應(yīng)用程序框架，對(duì)組件進(jìn)行繼承、重寫和擴(kuò)展，建立具有不同功能的應(yīng)用程序。Android應(yīng)用程序包括以下4大組件[8]：

（1）活動(dòng)組件（Activities）：用于定義用戶界面，是Android應(yīng)用程序與用戶互動(dòng)的窗口。一個(gè)Activity相當(dāng)于用戶在智能設(shè)備上看到的一個(gè)屏幕畫面，該畫面由各種組件、View及其子類組成。

（2）內(nèi)容提供者組件（Content Providers）：是一組封裝數(shù)據(jù)，為不同Android應(yīng)用程序共享數(shù)據(jù)組件，提供定制化API讀寫。

（3）廣播接收器組件（Broadcast Receivers）：是Android操作系統(tǒng)進(jìn)行廣播與回應(yīng)的機(jī)制，用于接收廣播信息及作出響應(yīng)。

（4）服務(wù)組件（Services）：是后臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程，可以運(yùn)行與活動(dòng)一樣的工作，只是沒有使用界面，進(jìn)程在后臺(tái)運(yùn)行服務(wù)。

2.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，本APP軟件功能模塊組成如圖3所示。

具體模塊功能如下：①用戶登錄：設(shè)置師生兩種不同角色的登錄界面；②課程內(nèi)容展現(xiàn)：由課程章節(jié)目錄和最新推薦教學(xué)資源組成首頁面；③教學(xué)資源總覽：用于呈現(xiàn)與課程教學(xué)相關(guān)的所有微課、微實(shí)驗(yàn)、課件等學(xué)習(xí)資源，按時(shí)間、分類、標(biāo)簽3個(gè)維度排序；④教學(xué)資源播放：包括微課、微實(shí)驗(yàn)及課件的播放，具有播放、暫停、快進(jìn)、最大化等功能；⑤課程主題討論：是師生進(jìn)行互動(dòng)交流的討論區(qū)，包括主題發(fā)布、跟帖、回帖；⑥導(dǎo)學(xué)綱要指引：用于介紹微視頻相關(guān)信息，引導(dǎo)學(xué)生有目的學(xué)習(xí)；⑦課堂在線問答：為學(xué)生提供在線答疑；⑧學(xué)習(xí)筆記：可隨時(shí)記錄視頻學(xué)習(xí)過程的心得體會(huì)或知識(shí)總結(jié)；⑨教學(xué)資源管理：可對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行下載、收藏，便于離線學(xué)習(xí)；⑩教學(xué)資源搜索：通過關(guān)鍵字查找與課程相關(guān)的教學(xué)資源；B11歷史查看：可查看觀看過的教學(xué)資源；B12通知公告：用于發(fā)布與課程相關(guān)的通知或公告；B13個(gè)人設(shè)置：包括修改密碼和退出登錄功能。

2.4 數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析，采用MySql5.6建立翻轉(zhuǎn)課堂課程數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫由以下表組成：

①用戶信息表（T_User）用于存儲(chǔ)用戶包括教師、學(xué)生和管理員的基本信息；②角色表（T_Role）用戶存儲(chǔ)教師、學(xué)生和管理員3種角色信息；③用戶-角色關(guān)聯(lián)表（T_User_Role）用于儲(chǔ)存用戶名與角色之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；④課程信息表（T_Course）用于存儲(chǔ)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的課程相關(guān)信息；⑤章節(jié)目錄表（T_Chapter）用于存儲(chǔ)課程對(duì)應(yīng)章節(jié)目錄信息；⑥教學(xué)資源表（T_Resource）用于存儲(chǔ)課程所有教學(xué)資源（微課、微實(shí)驗(yàn)、課件）的相關(guān)信息；⑦在線問答表（T_Resource_Comment）用于存儲(chǔ)針對(duì)每個(gè)教學(xué)資源學(xué)生的提問與教師的答疑信息；⑧收藏表（T_ Resource_Favorite）用于存儲(chǔ)用戶個(gè)人收藏的教學(xué)資源信息；⑨筆記表（T_ Resource_Note）用于存儲(chǔ)用戶的筆記心得；⑩主題討論表（T_Topic）用于存儲(chǔ)用戶發(fā)表的主題討論相關(guān)內(nèi)容；B11通知公告表（T_Announcement）用于存儲(chǔ)教師發(fā)布的所有通知公告信息。

3 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

3.1 硬件環(huán)境

系統(tǒng)硬件環(huán)境見表1。

3.2 軟件環(huán)境

系統(tǒng)軟件環(huán)境見表2。

4 系統(tǒng)測(cè)試

對(duì)APP主頁面、學(xué)習(xí)資源頁面、主題討論頁面、教學(xué)視頻點(diǎn)播頁面、個(gè)人設(shè)置頁面等功能頁面反復(fù)測(cè)試，表明該APP軟件可在Android4.4以上版本的智能手機(jī)或平板電腦上穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)功能，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、效果很好。

5 結(jié)語

本文以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新思維能力為出發(fā)點(diǎn)，借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)模式，以Android技術(shù)、Java及MySql為技術(shù)手段，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于Android的翻轉(zhuǎn)課堂移動(dòng)學(xué)習(xí)交流APP軟件。實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源（微課/微實(shí)驗(yàn)/課件）在線點(diǎn)播、下載學(xué)習(xí)、課程交流、主題討論、移動(dòng)答疑、導(dǎo)學(xué)指引、學(xué)習(xí)筆記、視頻收藏、資源搜索、通知公告、歷史查看、個(gè)人設(shè)置等相應(yīng)功能。實(shí)際應(yīng)用表明，該APP軟件系統(tǒng)性能穩(wěn)定、便捷高效，為學(xué)習(xí)者提供了隨時(shí)隨地進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)與互動(dòng)交流的移動(dòng)平臺(tái)，為教師及時(shí)掌握課前學(xué)生預(yù)習(xí)情況，跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡和制定課堂教學(xué)活動(dòng)提供了有效的反饋平臺(tái)，推動(dòng)了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用及推廣。

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