基于微信公眾平臺(tái)的課堂互動(dòng)系統(tǒng)

王 震，李曉東，張文靜，劉成濤

（西安工程大學(xué)電子信息學(xué)院，西安710048）

基于微信公眾平臺(tái)的課堂互動(dòng)系統(tǒng)

王 震，李曉東，張文靜，劉成濤

（西安工程大學(xué)電子信息學(xué)院，西安710048）

針對(duì)當(dāng)今大學(xué)課堂教學(xué)中的互動(dòng)式教學(xué)模式存在簡(jiǎn)單化、形式化、教條化等不足，設(shè)計(jì)出一種全新的師生互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)。系統(tǒng)利用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、微信公眾平臺(tái)、網(wǎng)站、上位機(jī)等模塊將教師計(jì)算機(jī)和學(xué)生智能手機(jī)連接在一起，可實(shí)現(xiàn)課前簽到、課堂答題，布置作業(yè)，答疑，資源共享等六大功能。平臺(tái)改進(jìn)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)程中存在的多種缺點(diǎn)，在減輕教師工作壓力、提高大學(xué)教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效率、激發(fā)大學(xué)生課堂興趣等方面都具有重大的應(yīng)用意義。

互動(dòng)教學(xué)；服務(wù)器；微信公眾平臺(tái)；課堂答題

1 引 言

隨著大學(xué)擴(kuò)招在校人數(shù)增加，老師與學(xué)生比例存在著不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，老師很難在保證教學(xué)的進(jìn)度與質(zhì)量下，能夠照顧到每一個(gè)學(xué)生。同時(shí)學(xué)生逃課現(xiàn)象很普遍，教學(xué)與管理中不斷出現(xiàn)“力不從心”的情況，這使老師面臨很大的教學(xué)壓力與負(fù)擔(dān)[1]。且目前教學(xué)仍采用比較傳統(tǒng)的教師在講臺(tái)上講，學(xué)生在下面聽(tīng)的這種“填塞”式的教學(xué)方法，使大學(xué)課堂效率難以提高[2]。

針對(duì)教學(xué)過(guò)程中教師一對(duì)多效率低、不全面的問(wèn)題，本系統(tǒng)利用局域網(wǎng)網(wǎng)站技術(shù)，將教室電腦與學(xué)生的智能手機(jī)連在一起，構(gòu)成一個(gè)實(shí)現(xiàn)課堂互動(dòng)的平臺(tái)，包括教師端，通訊中樞端，學(xué)生端部分，能夠?qū)崿F(xiàn)快速簽到、答題測(cè)驗(yàn)、課堂反饋等功能。對(duì)于學(xué)生端的硬件要求較低，只需一臺(tái)支持802.11協(xié)議的智能設(shè)備即可，對(duì)于教師端利用高校教室已有的多媒體電腦能在很大程度上降低成本。可以幫助教師輕松地的當(dāng)堂了解學(xué)生的知識(shí)吸收情況，及時(shí)的調(diào)整教學(xué)進(jìn)度與重點(diǎn)，有效的減輕教師教學(xué)負(fù)擔(dān)，提高學(xué)生吸收知識(shí)的效率。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由五部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器、微信公眾平臺(tái)、網(wǎng)站、上位機(jī)。數(shù)據(jù)庫(kù)采用MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，主要用于保存一些用戶信息，提供增、刪、查、改的功能[3]。服務(wù)器端采用的是Windows server操作系統(tǒng)，具有可靠性、可用性、可伸縮性和安全性等特點(diǎn)，是高度可靠的操作平臺(tái)，功能是為網(wǎng)站、微信公眾平臺(tái)、上位機(jī)提供后臺(tái)管理[4]。網(wǎng)站采用PHP作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，主要為教師提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)編輯隨堂測(cè)驗(yàn)、查看考勤、上傳課堂資料等功能。微信公眾平臺(tái)主要面向?qū)W生，為學(xué)生提供掃碼簽到、課堂答題、參考資料保存、以及課堂答疑等服務(wù)。上位機(jī)采用C#作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，主要面向?qū)W生，學(xué)生上課前通過(guò)手機(jī)掃碼，在所坐的座位上簽到后，上位機(jī)界面相應(yīng)的座次會(huì)有已簽到的提示；同時(shí)教師通過(guò)上位機(jī)可在上課中展示所講內(nèi)容的PPT。本開(kāi)發(fā)平臺(tái)的整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

2.1 服務(wù)器

本開(kāi)發(fā)平臺(tái)的服務(wù)器采用騰訊云服務(wù)器。該云服務(wù)器（Cloud Virtual Machine）的CPU為單核、內(nèi)存為1G、帶寬為1M，是一種高性能、高穩(wěn)定、彈性伸縮的計(jì)算服務(wù)系統(tǒng)。具有完善的API體系以及成熟的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)和網(wǎng)卡綁定技術(shù)，從而保證網(wǎng)絡(luò)性能可靠，能夠搭載穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，作為管理控制臺(tái)。云服務(wù)器可分為鏈接層、路由器層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層。如圖2所示。鏈接層是表示創(chuàng)建HTTP和TCP服務(wù)器，監(jiān)聽(tīng)客戶端的事件轉(zhuǎn)發(fā)到路由層來(lái)處理。業(yè)務(wù)邏輯層主要是實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的功能邏輯運(yùn)算，表示層是前端web頁(yè)面層，數(shù)據(jù)層是云服務(wù)的用戶（手機(jī)和設(shè)備）數(shù)據(jù)關(guān)系層。由于各個(gè)層次是松散地耦合，因此維護(hù)、變更較為方便[5]。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)

圖2 云服務(wù)器的組成

數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)數(shù)據(jù)集合，也是一個(gè)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。它使用一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)內(nèi)，讓這些數(shù)據(jù)變得可組織、可共享、更利于管理。本平臺(tái)采用Microsoft公司開(kāi)發(fā)的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，是一種開(kāi)放源代碼的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)[6]，能夠在不同操作系統(tǒng)下運(yùn)行，同時(shí)擁有快速且穩(wěn)定的基于線程的內(nèi)存分配系統(tǒng)，使客戶可以搭建和管理高性能的數(shù)據(jù)應(yīng)用程序，其結(jié)構(gòu)體系如圖3所示。MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)擁有強(qiáng)大的查詢功能，支持查詢SELECT和WHERE語(yǔ)句的全部運(yùn)算符和函數(shù)，且可在同一查詢中混用來(lái)自不同數(shù)據(jù)庫(kù)的表，從而使得查詢變得方便和快捷。PHP擁有一整套的MySQL函數(shù)，為MySQL提供了全方位的支持。

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)體系

2.3 網(wǎng)站

本平臺(tái)采用PHP作為網(wǎng)站的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，其是一種通用開(kāi)源腳本語(yǔ)言，幾乎支持所有的操作系統(tǒng)平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，使用PHP可以自由地選擇操作系統(tǒng)和WEB服務(wù)器，同時(shí)在開(kāi)發(fā)時(shí)選擇面向過(guò)程和面向?qū)ο?，或者兩者混合的方式?lái)開(kāi)發(fā)[7]。網(wǎng)站前臺(tái)的內(nèi)容主要是從MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)查詢出來(lái)的，優(yōu)點(diǎn)是好管理，管理員可以很簡(jiǎn)單的在后臺(tái)添加內(nèi)容，前臺(tái)查詢更新。網(wǎng)站主要面向?qū)ο鬄榻處?，分為布置作業(yè)、上傳資料、設(shè)置隨堂測(cè)驗(yàn)題目、查看簽到四個(gè)部分。此四部分在每個(gè)網(wǎng)頁(yè)中都有固定的模塊，點(diǎn)擊即可進(jìn)入相應(yīng)網(wǎng)頁(yè)。WEB網(wǎng)站的組成如圖4所示。

2.4 微信公眾平臺(tái)

利用當(dāng)今使用率較高的微信公眾平臺(tái)作為互聯(lián)網(wǎng)的入口，一方面學(xué)生與教師不需要安裝額外的APP，另一方面其提供的二維碼掃碼功能也為課堂簽到提供了方便[8]。微信公眾平臺(tái)分為訂閱號(hào)、服務(wù)號(hào)、企業(yè)號(hào)，不同模塊功能各有差異，根據(jù)本平臺(tái)的需求，使用服務(wù)號(hào)[9]。微信公眾平臺(tái)的對(duì)話菜單結(jié)構(gòu)如圖5所示。每一個(gè)選項(xiàng)卡的功能如下：(1)資源共享：打開(kāi)鏈接后，跳轉(zhuǎn)到資源界面，學(xué)生可查看由教師上傳的參考資料，ppt等文件；(2)班級(jí)作業(yè)：查看教師布置的課后作業(yè)。(3)答疑：學(xué)生通過(guò)拍圖片或者文字的方式上傳答疑內(nèi)容，教師會(huì)收到學(xué)生提出疑問(wèn)的通知，可通過(guò)語(yǔ)音或圖片的方式幫助學(xué)生答疑解惑；(4)答題：上課時(shí)點(diǎn)擊答題按鈕，則跳轉(zhuǎn)到答題問(wèn)卷界面，選擇相應(yīng)的選項(xiàng)后教師即可通過(guò)后臺(tái)查收到學(xué)生答案并附有答題情況統(tǒng)計(jì)表；(5)賬戶：學(xué)生綁定學(xué)號(hào)用于答疑、答題、簽到。

圖4 WEB網(wǎng)站的組成

圖5 微信對(duì)話菜單框結(jié)構(gòu)圖

2.5 上位機(jī)

本平臺(tái)的上位機(jī)采用C#作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，其是一種由C和C++衍生出來(lái)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法的編程語(yǔ)言，與其他語(yǔ)言比，具有安全、穩(wěn)定、在window平臺(tái)下操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。在繼承C和C++強(qiáng)大功能的同時(shí)去除了一些復(fù)雜特性。此外，C#綜合了VB簡(jiǎn)單的可視化操作和C++的高運(yùn)行效率，以其強(qiáng)大的操作能力、創(chuàng)新的語(yǔ)言特性和便捷的面向組件編程過(guò)程，成為NET開(kāi)發(fā)的首選語(yǔ)言[10]。

3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要功能由以下四部分構(gòu)成：

（1）課堂考勤

教師課前打開(kāi)上位機(jī)選擇簽到功能，系統(tǒng)后會(huì)彈出兩個(gè)窗口，簽到二維碼與實(shí)時(shí)座位表窗口，為實(shí)現(xiàn)杜絕代簽的功能，本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立一張以當(dāng)前時(shí)間命名的數(shù)據(jù)表用于存儲(chǔ)簽到信息。二維碼的網(wǎng)址鏈接中攜帶當(dāng)前時(shí)間的信息，學(xué)生利用微信客戶端掃描二維碼之后，跳轉(zhuǎn)的簽到的界面。學(xué)生在實(shí)時(shí)座位表中依次填寫本人姓名、所坐位置后，再點(diǎn)擊簽到按鈕，系統(tǒng)會(huì)解析鏈接內(nèi)的時(shí)間信息，若簽到時(shí)間與當(dāng)前時(shí)間在一定范圍之內(nèi)代表簽到成功，否則代表失敗。簽到成功，則系統(tǒng)往已建好的表中寫入簽到數(shù)據(jù)，此時(shí)實(shí)時(shí)座位窗口中對(duì)應(yīng)位置將變成綠色并顯示該生姓名。

（2）隨堂測(cè)試

隨堂測(cè)試作為課堂教學(xué)反饋的重要環(huán)節(jié)，可為教師提供課堂教學(xué)效果的參考。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，不僅可以掌握每個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收情況，同時(shí)又可作為教師及時(shí)調(diào)整授課進(jìn)度的依據(jù)。傳統(tǒng)隨堂測(cè)試一般采用上交紙質(zhì)版的形式，浪費(fèi)時(shí)間、效率低下，且效果不佳。為解決這一問(wèn)題，本平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。通過(guò)采用在線問(wèn)卷調(diào)查的方式，教師無(wú)需注冊(cè)直接打開(kāi)問(wèn)題編輯界面，編輯完成后，即可發(fā)布；學(xué)生掃碼即可打開(kāi)鏈接，提交服務(wù)器，同時(shí)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)模塊具有可收集API接口，當(dāng)堂即可完成批閱與成績(jī)統(tǒng)計(jì)，極大地發(fā)揮了隨堂測(cè)試的效果。

（3）布置作業(yè)

課后作業(yè)為教學(xué)任務(wù)的必要環(huán)節(jié)，起到鞏固知識(shí)的作用。傳統(tǒng)的布置作業(yè)形式主要有以下不足：第一，布置作業(yè)目的是增強(qiáng)教師與學(xué)生之間的溝通效率，教師口頭布置作業(yè)在信息傳遞的過(guò)程中會(huì)出差錯(cuò)，且對(duì)于學(xué)生來(lái)講往期作業(yè)如不能及時(shí)歸納整理，在復(fù)習(xí)時(shí)不能起到良好的指導(dǎo)作用。第二，隨著教學(xué)改革與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推進(jìn)，有時(shí)需要電子版的作業(yè)，比如計(jì)算機(jī)程序、結(jié)課論文、平面設(shè)計(jì)、機(jī)械圖紙等等，傳統(tǒng)的郵箱方式在整理與評(píng)閱上效率相對(duì)較低。本平臺(tái)開(kāi)發(fā)出傳輸效率高且能夠保存于后臺(tái)的在線布置作業(yè)模塊，能夠便于后期查看之前所布置的作業(yè)內(nèi)容。同時(shí)設(shè)計(jì)有電子版文件上傳接口，教師在后臺(tái)可隨時(shí)下載評(píng)閱，節(jié)省了時(shí)間，提高了效率。

（4）課后答疑

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中教師往往面臨課程任務(wù)重、教學(xué)時(shí)間緊等問(wèn)題，對(duì)于學(xué)生提出的問(wèn)題在課堂有限時(shí)間內(nèi)不能較好的完成答疑解惑，從而會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收效果。為此，本平臺(tái)設(shè)計(jì)了答疑在線接口，學(xué)生上傳的問(wèn)題會(huì)面向全班同學(xué)，教師可在非課堂時(shí)間內(nèi)利用碎片話的時(shí)間解答問(wèn)題，不但對(duì)于提問(wèn)同學(xué)有幫助，而且對(duì)全體同學(xué)都有參考價(jià)值。在解決了學(xué)生共性問(wèn)題的同時(shí)也節(jié)省了教師一對(duì)一答疑的時(shí)間與精力，提高了師生間的溝通效率與學(xué)生吸收知識(shí)的質(zhì)量。

4 系統(tǒng)測(cè)試

本平臺(tái)經(jīng)過(guò)多次的各模塊測(cè)試、聯(lián)合測(cè)試、整體測(cè)試等測(cè)試環(huán)節(jié)，結(jié)果表明系統(tǒng)總體能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，包括資源共享、課前簽到、堂課練習(xí)、答疑等，且各模塊之間也實(shí)現(xiàn)了正確的連接。同時(shí)在測(cè)試過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如進(jìn)入相關(guān)頁(yè)面等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等，經(jīng)過(guò)后期的調(diào)試這些問(wèn)題得以解決。最后該平臺(tái)選用大小為30個(gè)人的班級(jí)作為使用對(duì)象，在西安工程大學(xué)課堂上進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，各功能符合預(yù)期效果。上位機(jī)頁(yè)面各組成部分如圖6所示，其中(a)為上位機(jī)登陸系統(tǒng)頁(yè)面，(b)為功能選擇界面，(c)為簽到所生成二維碼頁(yè)面，(d)為學(xué)生座次分布頁(yè)面；微信公眾平臺(tái)頁(yè)面如圖7所示，其中(a)為課堂助手整體頁(yè)面，(b)為課堂簽到助手(c)為資源共享頁(yè)面，(d)為班級(jí)作業(yè)頁(yè)面。

圖6 上位機(jī)頁(yè)面

圖7 微信公眾平臺(tái)頁(yè)面

5 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)利用當(dāng)今較為盛行的微信公眾號(hào)，以改進(jìn)大學(xué)課堂的互動(dòng)教學(xué)為目的，搭建了基于微信公眾號(hào)的大學(xué)互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)。該系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)課前簽到、課堂答題，資源共享等功能，而且還可進(jìn)行布置課后作業(yè)、課下答疑等環(huán)節(jié)。若本平臺(tái)在教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，將對(duì)課堂教學(xué)改革產(chǎn)生重大的影響。

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Classroom Interaction System Based on WeChat Public Platform

Wang Zhen,Li Xiaodong,Zhang Wenjing,Liu Chengtao
（College of Electronic Information,Xi'an Polytechnic University,Xi'an 710048,China）

Aiming at change the shortcomings of the interactive teaching mode in the university classroom,this paper designs a new interactive teaching platform for teachers and students.This system uses server,database,c website,PC computer modules,to make teacher's computer and student's smartphone together,which can realize the school attendance,classroom answer,arrangement work,question answering,resource sharing and so on six big function.It has improved the shortcomings of traditional classroom teaching process,which has significant application significance in alleviating the pressure of teachers'work,improving the quality of teaching and efficiency,stimulating college students'classroom interest.

Interactive teaching platform；Server；WeChat public platform；Classroom answering

10.3969/j.issn.1002-2279.2017.05.022

TP 308

A

1002-2279-（2017）05-0084-05

王震（1997—），男，山東省德州市人，本科生，主研方向：嵌入式與機(jī)器學(xué)習(xí)。