基于微信公眾平臺(tái)和Moodle的微課堂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：在調(diào)研國內(nèi)用戶對移動(dòng)學(xué)習(xí)需求的基礎(chǔ)上，利用Moodle系統(tǒng)在課程管理和教學(xué)管理中豐富完善的功能，綜合考慮國內(nèi)用戶的實(shí)際使用需求與現(xiàn)有技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于微信公眾平臺(tái)的微課堂系統(tǒng)。通過使用微信公眾平臺(tái)的開放接口和WEB開發(fā)技術(shù)，應(yīng)用MVC框架和B/S架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，與Moodle系統(tǒng)進(jìn)行了對接，良好的擴(kuò)展了Moodle系統(tǒng)PC端的功能，滿足了用戶通過微信在移動(dòng)端對Moodle系統(tǒng)的便利化使用的需求。

關(guān)鍵詞：微課堂系統(tǒng)；Moodle微信端；微信公眾平臺(tái)；Moodle與微信整合；

中圖分類號(hào)：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2017.08.018

本文著錄格式：高曼如.基于微信公眾平臺(tái)和Moodle的微課堂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].軟件，2017，38（8）：88-92

引言

近年來，隨著高性能智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)終端設(shè)備的迅速普及，人們可以隨時(shí)隨地進(jìn)行社交化的移動(dòng)學(xué)習(xí)。

Moodle是一個(gè)開源課程管理系統(tǒng)（CMS），以免費(fèi)、開源、基礎(chǔ)功能完善的特點(diǎn)，在全球的e-learning系統(tǒng)市場中具有較高的占有率。Moodle可以實(shí)現(xiàn)在各種學(xué)習(xí)情境中創(chuàng)建在線學(xué)習(xí)，包含測試、論壇、作業(yè)、聊天等模塊，并具有大量功能豐富的第三方插件。PC端瀏覽器一直是Moodle的

各功能使用的最佳體驗(yàn)端，Moodle2.2版本開始，對移動(dòng)設(shè)備訪問的支持進(jìn)行了提升，可以根據(jù)訪問終端的不同呈現(xiàn)出不同的界面布局，后續(xù)推出了APP應(yīng)用，但由于IOS的APP更新限制，以及國內(nèi)用戶與西方用戶的使用習(xí)慣不同，在移動(dòng)端的使用仍然不便利，使得Moodle在國內(nèi)用戶的移動(dòng)端中一直無法得到很好的應(yīng)用。

微信是騰訊公司在2011年1月推出的在手機(jī)、平板、PC等設(shè)備端使用的即時(shí)通訊軟件，目前在國內(nèi)的同類軟件中市場占有率最大。微信已不單單只是一個(gè)充滿創(chuàng)新功能的手機(jī)應(yīng)用，它已成為中國電子革命的代表，覆蓋90%以上的智能手機(jī)，并成為人們生活中不可或缺的日常使用工具。微信公眾平臺(tái)是建立在微信基礎(chǔ)上的一種全新的自媒體和服務(wù)平臺(tái)，利用微信提供的功能可以實(shí)現(xiàn)信息的推送及與用戶多種形式的交互功能，實(shí)現(xiàn)微信與其他應(yīng)用的對接。

微信在人們生活中使用的便利性早已深入人心，微信公眾號(hào)的數(shù)量已超過百萬級(jí)，同時(shí)微信公眾平臺(tái)的各類功能接口越發(fā)完善和創(chuàng)新，服務(wù)領(lǐng)域也在不斷拓展，因此，基于Moodle系統(tǒng)，整合微信公眾平臺(tái)，充分利用兩者的優(yōu)勢，研究和開發(fā)出服務(wù)于移動(dòng)學(xué)習(xí)領(lǐng)域的一體化系統(tǒng)，具有很高的價(jià)值。

1 系統(tǒng)支撐平臺(tái)

Moodle系統(tǒng)作為全球市場占有率最大的E-LEARNING系統(tǒng)，它在PC瀏覽器端的功能是非常全面強(qiáng)大的，不僅擁有完善的基礎(chǔ)功能，還擁有大量行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的教學(xué)相關(guān)插件，如，在線考試插件、論文查重插件、流媒體應(yīng)用插件等等，在行業(yè)里都被廣泛應(yīng)用。

微信公眾平臺(tái)為開發(fā)者提供了第三方開發(fā)接口，基于此平臺(tái)，企業(yè)和個(gè)人均可根據(jù)自身功能需求制定適合自身的公眾號(hào)，可開發(fā)出媒體傳播、電子商務(wù)或企業(yè)信息化管理等多種類型的第三方應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以文字、圖片、語音、視頻、圖文消息對其特定群體的管理，并可與其進(jìn)行有效的互動(dòng)與溝通。

基于微信公眾平臺(tái)和Moodle系統(tǒng)研發(fā)的課程學(xué)習(xí)平臺(tái)的優(yōu)勢：

（1）易用性強(qiáng)。微信近幾年已成為了我們中國人最為熟悉的應(yīng)用，在微信公眾平臺(tái)中呈現(xiàn)Moodle系統(tǒng)中的各類教學(xué)資源與交互式的教學(xué)活動(dòng)，對學(xué)習(xí)者來說，是非常的習(xí)慣與便利的。又由于我們中國人幾乎每天，甚至?xí)r時(shí)刻刻都開啟著微信，將Moodle系統(tǒng)中各類消息提醒通過微信公眾平臺(tái)進(jìn)行信息推送提醒，它們能夠及時(shí)的提醒到用戶。

（2）跨平臺(tái)性。目前微信支持iOS、Android、Windows Phone、Symbian、Black Berry等智能手機(jī)操作系統(tǒng)，這幾乎囊括了全球用戶所使用的各種移動(dòng)終端設(shè)備，因此，通過微信內(nèi)置瀏覽器來使用微課平臺(tái)，能夠保障學(xué)習(xí)內(nèi)容在不同移動(dòng)終端上呈現(xiàn)出基本相同的結(jié)果和操作方式，這為用戶帶來方便，也節(jié)省了為不同操作系統(tǒng)開發(fā)單獨(dú)軟件的大量成本和時(shí)間。

（3）優(yōu)秀的可擴(kuò)展性?；谖⑿殴娖脚_(tái)的應(yīng)用，其核心使用的是微信內(nèi)置瀏覽器，并結(jié)合微信公眾平臺(tái)第三方接口提供的豐富的用戶交互功能，所開發(fā)的B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，因此可以充分利用移動(dòng)Web技術(shù)對平臺(tái)的功能進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大的功目巨。

（4）對現(xiàn)有資源的充分利用。鑒于Moodle作為一款開源的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)己經(jīng)在各種領(lǐng)域得到了廣泛的利用，在Moodle的基礎(chǔ)上己經(jīng)有了很多高質(zhì)量的教學(xué)資源。因此在開發(fā)移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的過程中，必須對現(xiàn)有資源進(jìn)行有效的利用，避免重復(fù)勞動(dòng)。

（5）便于運(yùn)維、更新升級(jí)。對于手機(jī)APP應(yīng)用來說，一旦系統(tǒng)功能需求變動(dòng)，用戶就必須要進(jìn)行下載更新升級(jí)，雖然目前用戶可以在進(jìn)入APP時(shí)就能夠自動(dòng)進(jìn)行更新，但仍然需要一定的等待時(shí)間，特別是對于用戶量較大的IOS系統(tǒng)，APP的每一次更新，都需要開發(fā)者先提交更新代碼到蘋果公司官網(wǎng)進(jìn)行審核，這都需要一定的周期，運(yùn)維成本較大。而基于微信公眾平臺(tái)的應(yīng)用，采用的是B/S結(jié)構(gòu)，只需要對自己的服務(wù)器端進(jìn)行更新，很大限度的節(jié)省了運(yùn)維管理上的成本。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)整體框架

如圖1所示，本系統(tǒng)由微信客戶端、微信公眾平臺(tái)、系統(tǒng)WEB服務(wù)端、Moodle系統(tǒng)服務(wù)端、Moodle數(shù)據(jù)庫五部分構(gòu)成。微信客戶端作為用戶使用本系統(tǒng)的統(tǒng)一入口，以微信內(nèi)置瀏覽器對系統(tǒng)進(jìn)行訪問使用，同時(shí)向公眾平臺(tái)發(fā)送和接收各類超媒體信息（文字、圖片、音頻、視頻）；系統(tǒng)WEB服務(wù)器主要功能有，展示和操作Moodle的資源、活動(dòng)和信息，調(diào)用和接收微信公眾平臺(tái)的接口，完成相應(yīng)的功能，調(diào)用和接收Moodle服務(wù)端的Mobile接口，對Moodle數(shù)據(jù)庫做相應(yīng)的操作。

2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S三層架構(gòu)，服務(wù)器采用LAMP（Lmux+Apache+My SQL+PHP）環(huán)境，三層架構(gòu)如圖2所示。

表示層：通過采用Bootstrap+jquery+Html+JS等

相關(guān)技術(shù)，為用戶提供友好便利的交互式操作界面。

業(yè)務(wù)邏輯層：主要在服務(wù)器端使用PHP語言完成業(yè)務(wù)邏輯的處理，部分在微信內(nèi)置瀏覽器端使用JavaScript技術(shù)進(jìn)行處理。響應(yīng)表示層的業(yè)務(wù)操作請求，調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層的構(gòu)件來操作相關(guān)數(shù)據(jù)，對返回的結(jié)果數(shù)據(jù)通過表示層展現(xiàn)。

數(shù)據(jù)訪問層：本系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取。

2.3 系統(tǒng)功能

根據(jù)用戶需求、Moodle系統(tǒng)的業(yè)務(wù)操作邏輯和微信公眾平臺(tái)提供的開發(fā)接口，本系統(tǒng)可分為四大功能模塊，如圖3所示：用戶帳戶模塊、課程與資源活動(dòng)處理模塊、消息處理模塊、學(xué)生考勤模塊。

用戶帳戶模塊包含微信授權(quán)登錄（即綁定登錄）、解綁、退出，個(gè)人信息的獲取、修改等功能；課程與資源活動(dòng)處理模塊主要對Moodle系統(tǒng)中的各類教學(xué)資源和活動(dòng)按移動(dòng)端的界面進(jìn)行展示，并接收處理用戶的相應(yīng)操作；消息處理模塊主要利用微信公眾平臺(tái)的消息管理類別中的接口，通過微信端向用戶推送消息，和接收用戶在微信端的超媒體消息；學(xué)生考勤模塊主要用于在微信端實(shí)現(xiàn)對學(xué)生上課的自動(dòng)考勤，包含通過微信公眾平臺(tái)的GPS定位考勤和掃碼考勤，以及直接通過本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的密碼考勤。

3 關(guān)鍵模塊實(shí)現(xiàn)

3.1 課程與資源活動(dòng)處理模塊

Moodle系統(tǒng)將教學(xué)中的各種電子材料按照文件、音頻、視頻、URL、網(wǎng)頁、SCORM課件等資源進(jìn)行分類或在課程首頁混合展示，同時(shí)提供了測驗(yàn)、作業(yè)、討論區(qū)、互動(dòng)評(píng)價(jià)、問卷、投票等豐富的活動(dòng)。課程與資源活動(dòng)處理模塊按照移動(dòng)端的用戶操作習(xí)慣，對各類資源、活動(dòng)進(jìn)行展示，包含①課程列表界面；②進(jìn)入課程后的首頁界面；③課程資源、活動(dòng)的分類界面；④進(jìn)入活動(dòng)后的各操作界面。以作業(yè)活動(dòng)為例，教師可先在PC端建立作業(yè)活動(dòng)，系統(tǒng)向?qū)W生微信端發(fā)送相關(guān)提醒，學(xué)生則可通過PC端或微信端瀏覽，然后提交自己的作業(yè)，則教師在PC端Moodle系統(tǒng)中查看列表和進(jìn)行批改，相應(yīng)的批改結(jié)果提醒將推送到學(xué)生微信端，該過程的時(shí)序圖如圖4所示：

3.2 消息處理模塊

消息處理模塊主要利用微信公眾平臺(tái)的消息管理類別中的接口，通過微信端向用戶推送消息，以及接收用戶在微信端的超媒體消息。當(dāng)Moodle系統(tǒng)接收到相應(yīng)的消息推送業(yè)務(wù)時(shí)，向消息處理構(gòu)件服務(wù)器提交相應(yīng)數(shù)據(jù)，消息處理構(gòu)件服務(wù)器儲(chǔ)存并調(diào)用微信公眾平臺(tái)相應(yīng)的消息推送接口，并記錄調(diào)用結(jié)果，然后微信公眾平臺(tái)會(huì)向用戶微信端推送提醒，這是本系統(tǒng)向用戶推送提醒的過程；而接收用戶信息的過程是，當(dāng)用戶向微信公眾平臺(tái)發(fā)送超媒體消息時(shí)，微信公眾平臺(tái)會(huì)主動(dòng)向消息處理構(gòu)件提交用戶的信息，消息處理構(gòu)件再根據(jù)這些信息去調(diào)用Moodle系統(tǒng)相應(yīng)接口完成業(yè)務(wù)處理，其時(shí)序圖如圖5所示：

3.3 考勤模塊

考勤模塊用于師生在課堂教學(xué)時(shí)，通過手機(jī)等移動(dòng)端設(shè)備快速的完成考勤。該模塊包含GPS定位考勤、掃碼考勤、限時(shí)密碼考勤功能塊。以GPS定位考勤為例，教師通過微信進(jìn)入微課堂系統(tǒng)，新建學(xué)生考勤，微課堂系統(tǒng)則通過消息處理模塊調(diào)用微信公眾平臺(tái)的消息推送接口，向?qū)W生微信端發(fā)送考勤提醒，學(xué)生通過消息鏈接或直接登錄系統(tǒng)進(jìn)入考勤界面，考勤界面通過調(diào)用微信公眾平臺(tái)的GPS定位接口，進(jìn)行位置的對比判斷完成考勤，教師最后查看整體的考勤情況，時(shí)序圖如圖6所示。

4 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

4.1 微信接口的調(diào)用憑據(jù)獲取

公眾號(hào)的全局唯一接口調(diào)用憑據(jù)的變量名為access_token，每次的接口調(diào)用都需要使用access_token，應(yīng)用系統(tǒng)需要預(yù)留512個(gè)字符空間進(jìn)行妥善保存。access_token的有效期目前為2個(gè)小時(shí)，需要定時(shí)的刷新，新獲取的將導(dǎo)致上一次獲取的access_token失效。

本系統(tǒng)通過curl擴(kuò)展調(diào)用HTTPS的GET請求，來獲取access_token，核心代碼如下：

$url=

https：//api.weixin.qq.com/cgi-bin/token7grant—type=client_credential&appid;=APPID&secret;=APPSECRET？f；$ch=curl_init（）；

curl_setopt（$ch，CURLOPTURL，$url）；

curl_setopt（$ch，CURLOPT—RETURNTTRANSFER^1）；curl_setopt（$ch？CURLOPTHEADER，0）；

$res=curl_exec（$ch）；curl_close（$ch）；

代碼中用到的兩個(gè)參數(shù)APPLD、APPSECRET，

在“微信公眾平臺(tái)--開發(fā)--基本配置”頁中獲取，同時(shí)，需要提前將服務(wù)器IP地址添加到IP白名單中。

調(diào)用獲取access_token成功時(shí)，微信公眾平臺(tái)

服務(wù)器會(huì)返回下述JSON包：

{ffaccesstoken"：ffACCESSTOKENn；fexpiresinM：7200}

access_token為獲取到的憑證，expires_in為憑證有效時(shí)間（單位：秒）；獲取失敗時(shí)則有相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼和錯(cuò)誤信息。

本系統(tǒng)按照微信公眾號(hào)的開發(fā)要求與建議，采用中控服務(wù)器統(tǒng)一獲取和刷新access_token，來避免各自的調(diào)用刷新，同時(shí)考慮到極少數(shù)由于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性問題而無法獲取到access_token的情況，加入了多次嘗試獲取與故障提醒，整體的代碼邏輯實(shí)現(xiàn)流程如圖7所示。

4.2 GPS定位考勤的實(shí)現(xiàn)

該功能需要通過微信公眾平臺(tái)的JS-SDK來實(shí)現(xiàn)，微信JS-SDK是微信公眾平臺(tái)面向WEB開發(fā)提供的基于微信的開發(fā)工具包。使用JS-SDK，需要按以下步驟進(jìn)行：1.綁定域名2.引入JS文件3.通過config接口注入權(quán)限驗(yàn)證配置。成功通過后，即可開始使用JS-SDK相應(yīng)的功能。

獲取地理位置與位置提交的前端代碼如下：

wx.getLocation（{type：wgs84，//默認(rèn)為wgs84的gps坐標(biāo)，如果要返

回直接給openLocation用的火星坐標(biāo)，可傳入gcj02success：function（res）{

varlatitude=res.latitude；//諱度，浮點(diǎn)數(shù)，范圍為90?-90

varlongitude=res.longitude；//經(jīng)度，浮點(diǎn)數(shù)，

范圍為180?-180。

varspeed=res.speed；//速度，以米/每秒計(jì)

varaccuracy=res.accuracy；//位置精度$.ajax（{

method：POSTurl：/index.php/locat/handle，data：{latitude：latitude，longitude：longitude，speed：speed？accuracy：accuracy}

}）；

}

}）；

代碼中的success函數(shù)中，加入JQUERYAJAX，

以提交前端獲取到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)到服務(wù)器。服務(wù)器端接收位置數(shù)據(jù)，并與相應(yīng)教師開啟的GPS考勤的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)緯度的對比驗(yàn)證，從而完成考勤驗(yàn)證。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)是基于微信公眾平臺(tái)和Moodle系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)端微課堂系統(tǒng)，利用Moodle系統(tǒng)在課程管理和教學(xué)管理中豐富完善的功能和微信公眾平臺(tái)強(qiáng)大的開放接口，為用戶在進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)時(shí)提供了便利化的方式。同時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于微信公眾平臺(tái)的消息推送收取和定位考勤等功能，擴(kuò)展了Moodle系統(tǒng)的功能，使得師生用戶能夠及時(shí)的接收相關(guān)的提醒、快捷的參與教學(xué)活動(dòng)，極大地提升了師生對學(xué)習(xí)系統(tǒng)的使用效果。該系統(tǒng)在某高校實(shí)施后，運(yùn)行良好，完成了項(xiàng)目初期的需求，未來以期加入對師生教與學(xué)的大數(shù)據(jù)分析預(yù)測、課程評(píng)價(jià)、人工智能教學(xué)等模塊功能，進(jìn)一步挖掘移動(dòng)端師生行為數(shù)據(jù)的價(jià)值。