基于云計(jì)算+訂閱號(hào)的程序教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)

羅春花

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基于云計(jì)算+訂閱號(hào)的程序教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)

羅春花

（云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院，云南 昆明 650500）

基于計(jì)算資源無限伸縮的云計(jì)算作后臺(tái)，依托用戶體驗(yàn)優(yōu)良的微信訂閱號(hào)作前端，運(yùn)用Webstorm、PHP、JavaScript、MySQL等技術(shù)開發(fā)了程序教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持在線閱覽、在線點(diǎn)播視頻、上傳下載文檔、查詢成績(jī)、實(shí)時(shí)評(píng)論等功能，并應(yīng)用于云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的學(xué)生，為該專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)程序課程提供了方便快捷的平臺(tái)，解決了老師在教學(xué)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)不夠輔導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作的問題，以及通過不受時(shí)空地域的限制進(jìn)行學(xué)習(xí)，潛移默化中提升了高職學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)也可應(yīng)用在一些行業(yè)作為開發(fā)模板。

云計(jì)算；微信訂閱號(hào)；程序教學(xué)系統(tǒng)；開發(fā)；應(yīng)用

0 引言

在許多高等院校里，程序設(shè)計(jì)類課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)必修和許多其他非計(jì)算機(jī)專業(yè)選修的一門核心課程。不同院校不同專業(yè)開設(shè)的程序設(shè)計(jì)課都不盡相同，可能是Visual Basic、C語言、JAVA、Python等其中之一，但無論開設(shè)哪一門程序語言都存在一個(gè)相似的問題：即教學(xué)要求學(xué)生達(dá)到融會(huì)貫通熟練編程的能力與教學(xué)時(shí)長(zhǎng)不夠輔導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作之間的矛盾。

隨著智能移動(dòng)終端的不斷普及和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，越來越多的青年學(xué)生習(xí)慣通過各種移動(dòng)通信設(shè)備獲取資源信息，利用碎片時(shí)間在智能手機(jī)上學(xué)習(xí)閱讀已經(jīng)成為這代青年群體的一種生活方式[6-9]。微信憑借其省流量、互動(dòng)性強(qiáng)、隱私性高、公眾號(hào)內(nèi)容豐富、可選性好等優(yōu)勢(shì)，一度成為最受歡迎的移動(dòng)通訊應(yīng)用，據(jù)《2017微信數(shù)據(jù)報(bào)告》中數(shù)據(jù)顯示，2017年9月平均每天有9.02億人登陸微信[1]。為了能讓老師即使不在課堂教學(xué)中，也能及時(shí)幫助到學(xué)生解決編程疑問，以及更好地培養(yǎng)學(xué)生自主編程的能力，以服務(wù)學(xué)生在課堂教學(xué)外的時(shí)間中隨時(shí)隨地獲得教學(xué)資源為宗旨，依據(jù)云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的學(xué)生情況，基于云計(jì)算平臺(tái)作為后臺(tái)服務(wù)器和微信訂閱號(hào)作為用戶前端，運(yùn)用Webstorm、PHP、MySQL等開發(fā)工具設(shè)計(jì)了一款程序教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持學(xué)生在線閱讀和播放視頻，具有上傳下載功能，支持實(shí)時(shí)評(píng)論等各種教學(xué)服務(wù)事項(xiàng)，現(xiàn)在學(xué)生僅需一臺(tái)智能手機(jī)就能完成程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中預(yù)習(xí)、聽課、作業(yè)提交等一整套教學(xué)實(shí)施流程，解決了學(xué)生在課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)不能充分學(xué)習(xí)、實(shí)踐和詢問的教學(xué)矛盾。

1 云計(jì)算和微信訂閱號(hào)介紹

1.1 云計(jì)算

最近十年，云計(jì)算相比于集群計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)更快，但是云計(jì)算并不是一個(gè)孤立體，它其實(shí)是分布式處理、并行處理、網(wǎng)格計(jì)算和效用計(jì)算的綜合體，或者可以說是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)?！恫死朴?jì)算白皮書》中提出云計(jì)算的概念為：云計(jì)算就是SaaS和效用計(jì)算。云計(jì)算包含互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用服務(wù)及在數(shù)據(jù)中心提供這些服務(wù)的軟硬件設(shè)施，其中應(yīng)用服務(wù)被稱為軟件即服務(wù)（Software as a Service,SaaS），數(shù)據(jù)中的軟硬件設(shè)施就是我們稱作的云（Cloud），當(dāng)云以即用即付的方式提供給用戶的時(shí)候，這里出售的就是效用計(jì)算。[3]

白皮書上認(rèn)為，云計(jì)算可能是由于以下三方面對(duì)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)造成變革的：

（1）云計(jì)算通過資源復(fù)用和共享技術(shù)實(shí)現(xiàn)無限的計(jì)算資源效果，并能隨需應(yīng)變提供，用戶按需取用無需再為計(jì)算力準(zhǔn)備計(jì)劃或預(yù)算；

（2）SaaS服務(wù)供應(yīng)商不需要預(yù)先給出計(jì)劃預(yù)算，無論何時(shí)都可以增減硬件資源。

（3）用戶可以根據(jù)自己的需求時(shí)長(zhǎng)按時(shí)間單位購買云計(jì)算資源，當(dāng)不再使用這些資源時(shí)，云計(jì)算就回收重新分配這些資源。

從以上三點(diǎn)可以看出，云計(jì)算對(duì)用戶的優(yōu)點(diǎn)：即用戶不必再花費(fèi)巨資購買硬件、軟件、存儲(chǔ)空間，只需在“云”上搭建我們需要的一切，不僅省時(shí)省錢省力，“云”還可以無限伸縮擴(kuò)展。例如開發(fā)一個(gè)網(wǎng)站，以前必須購買服務(wù)器，搭建軟件和數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)在只需把網(wǎng)站上傳到云計(jì)算中，利用其計(jì)算資源即可快速運(yùn)行。

1.2 微信訂閱號(hào)

在2012年8月，微信公眾平臺(tái)正式上線。微信訂閱號(hào)是微信公眾平臺(tái)上新增的一種業(yè)務(wù)，與服務(wù)號(hào)和企業(yè)號(hào)同屬公眾號(hào)。訂閱號(hào)雖然開放的功能接口有限，但是支持發(fā)送圖片、語音、視頻、圖文等豐富信息，并且可通過歷史消息頁和圖文素材跳轉(zhuǎn)頁面，以及支持自定義菜單和自動(dòng)回復(fù)功能。再者申請(qǐng)服務(wù)號(hào)和企業(yè)號(hào)都需要企業(yè)資質(zhì)和企業(yè)法定代表人或運(yùn)營(yíng)者身份證件等信息，而訂閱號(hào)支持任何一個(gè)持有身份證的公民免費(fèi)申請(qǐng)。微信公眾訂閱號(hào)兼容Android、iOS、Windows等操作系統(tǒng)，其跨平臺(tái)運(yùn)行效果良好，微信已覆蓋90%以上的智能手機(jī)[2]。

沒有企業(yè)資質(zhì)等材料的普通開發(fā)者只能申請(qǐng)微信訂閱號(hào)，但通過二次開發(fā)后依然會(huì)有很多意想不到的功能效果。微信訂閱號(hào)分為編輯模式和開發(fā)模式，編輯模式不需要編寫代碼，功能單一，僅需借助微信提供的功能來管理微信公眾號(hào)即可；開發(fā)模式可以通過后臺(tái)服務(wù)器與微信關(guān)注用戶實(shí)現(xiàn)更多的交互作用，需編寫代碼，功能強(qiáng)大。開發(fā)者模式，需在微信訂閱號(hào)的首頁，點(diǎn)擊“基本配置”項(xiàng)，并正確配置URL（服務(wù)器地址）和Token（令牌），方可在服務(wù)器中進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。

2 程序教學(xué)系統(tǒng)體系架構(gòu)

主要的體系結(jié)構(gòu)有：?jiǎn)斡脩趔w系、客戶機(jī)/服務(wù)器C/S(Client/Server)結(jié)構(gòu)、瀏覽器/服務(wù)器B/S (Browser/Server）、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)P2P(P to P)結(jié)構(gòu),其中B/S和C/S是當(dāng)今世界開發(fā)模式技術(shù)架構(gòu)的兩大主流技術(shù)，B/S是對(duì)C/S結(jié)構(gòu)的一種變化和改進(jìn)，用戶通過Web瀏覽器實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在前端（Browser）實(shí)現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（Server）實(shí)現(xiàn)。程序教學(xué)系統(tǒng)是B/S和C/S兩種體系結(jié)構(gòu)的混合應(yīng)用，其中查詢成績(jī)和評(píng)論留言兩種功能模塊主要采用C/S結(jié)構(gòu)，通過微信公眾號(hào)信息查閱采用B/S結(jié)構(gòu)。程序教學(xué)系統(tǒng)中學(xué)生的基本信息、成績(jī)、評(píng)論內(nèi)容、留言都存儲(chǔ)在云計(jì)算數(shù)據(jù)庫（服務(wù)器程序）中，關(guān)注了程序教學(xué)系統(tǒng)（客戶程序）公眾號(hào)的學(xué)生通過智能終端中的瀏覽器發(fā)送請(qǐng)求，云計(jì)算根據(jù)預(yù)定的規(guī)則作出應(yīng)答，送回計(jì)算結(jié)果。

程序教學(xué)系統(tǒng)的體系架構(gòu)如圖1所示。其工作原理：微信用戶發(fā)起HTTP請(qǐng)求，微信后臺(tái)服務(wù)器接收請(qǐng)求然后把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給云計(jì)算服務(wù)器，云計(jì)算解析信息并處理后，并按相關(guān)協(xié)議作出應(yīng)答給微信后臺(tái)服務(wù)器，微信后臺(tái)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)最終返回給微信用戶。

圖1 程序教學(xué)系統(tǒng)體系架構(gòu)

3 系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)用戶權(quán)限識(shí)別功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在程序教學(xué)系統(tǒng)中的發(fā)表評(píng)論/留言/討論/提出意見、提交作業(yè)、發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容、上傳課堂視頻、布置作業(yè)五種功能模塊，無論用戶先操作哪一個(gè)模塊，都必須先進(jìn)行登錄。老師用戶用已有的賬號(hào)進(jìn)行登錄，學(xué)生用戶需先注冊(cè)再登錄。發(fā)表評(píng)論/留言/討論/提出意見、提交作業(yè)這兩種功能模塊任何用戶都可操作，但發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容、上傳課堂視頻、布置作業(yè)三個(gè)模塊只有老師用戶有權(quán)限操作。系統(tǒng)用戶權(quán)限識(shí)別功能部分用PHP語言編寫，主要代碼為：

session_start(); //記錄訪問用戶

require_once ("mysql_connect.php"); //連接數(shù)據(jù)庫

if(empty($_SESSION['name'])) //判斷是否已有用戶登錄

{

echo "老師，您還沒有登錄，";

}

else

{

$sql1 = "select lsname from lsuser where lsname='{$_SESSION['name']}'";

$query1 = mysql_query($sql1,$con);

$roww = mysql_fetch_array($query1);

if(($_SESSION['name'])!=(trim($roww['lsname']))) //判斷出不是老師用戶

{

echo""; }

else //是老師用戶，發(fā)布內(nèi)容并插入數(shù)據(jù)內(nèi)容到數(shù)據(jù)庫中

{

if($message == "")

{

echo"";

}

else

{

$sql="insert into yuximessage(name,message, date) values ('$_SESSION[name]','$_POST[me-ss-age]',now())"; $result=mysql_query($sql,$con);

echo"";

}

}

}

3.2 上傳視頻功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)中只有老師用戶有權(quán)限上傳視頻，當(dāng)選擇視頻文件后，點(diǎn)擊“上傳視頻”按鈕時(shí)會(huì)對(duì)當(dāng)前登錄的用戶進(jìn)行判斷，如果是學(xué)生用戶將不能實(shí)現(xiàn)上傳視頻功能。判斷登錄用戶是否有權(quán)限操作的代碼如前所示，上傳視頻到云計(jì)算中的代碼為：

if($_FILES['file']['name']=="") //判斷是否已選擇文件

{

echo"";

}

else{

$s2 = new SaeStorage();

$name =$_FILES['file']['name'];

$s2->upload('storage',$name,$_FILES['file']['tmp_name']);//把用戶傳到SAE的文件轉(zhuǎn)存到名為storage 中,$_FILES["file"]["tmp_name"] - 存儲(chǔ)在服務(wù)器的文件的臨時(shí)副本的名稱

echo "

視頻上傳成功！

echo "";

echo '
';

echo $s2->errmsg(); //輸出storage的返回信息

}

3.3 云計(jì)算中的Storage和數(shù)據(jù)庫

以上所涉及的用戶評(píng)論內(nèi)容、留言內(nèi)容、討論內(nèi)容、意見、老師用戶發(fā)布的預(yù)習(xí)內(nèi)容、布置的作業(yè)信息都是在觸發(fā)提交事件后把數(shù)據(jù)插入到云計(jì)算數(shù)據(jù)庫表中存儲(chǔ)，而學(xué)生用戶提交的作業(yè)文件和老師用戶上傳的視頻文件將上傳到云計(jì)算的Storage中保存。Storage是SAE為開發(fā)者提供的分布式文件存儲(chǔ)服務(wù)，用來存放持久化存儲(chǔ)的文件，支持文本、多媒體、二進(jìn)制等任何類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)[4]。調(diào)用云計(jì)算Storage的代碼為：

$s2 = new SaeStorage();

之后就可以向Storage中上傳（Upload）文件、刪除（Delete）文件、寫入（Write）信息等許多操作。

程序教學(xué)系統(tǒng)中主要有兩種類型的數(shù)據(jù)庫表：用戶信息數(shù)據(jù)表和評(píng)論/留言/討論/意見/發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容/布置作業(yè)的各種信息數(shù)據(jù)表，分別如表1和表2所示。整個(gè)系統(tǒng)共有76張數(shù)據(jù)庫表。

表1 用戶信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

Tab.1 User information database structure

表2 評(píng)論/留言/討論/意見/發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容/布置作業(yè)信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

Tab.2 Comments/Messages/Discussion/Comments/ Posting preview content/Arrangement job information database structure

4 系統(tǒng)應(yīng)用

學(xué)生在微信中搜索公眾號(hào)“cxsjjx”，關(guān)注后進(jìn)入程序教學(xué)系統(tǒng)公眾號(hào)主頁，選擇主頁中菜單“進(jìn)入學(xué)習(xí)”—“進(jìn)入首頁”，將進(jìn)入整個(gè)系統(tǒng)正頁。正頁中包含有六個(gè)模塊：最新資訊、課程書庫、教學(xué)資源、課堂前后、點(diǎn)擊留言和學(xué)習(xí)反饋，如圖1所示。學(xué)生可在“最新資訊”模塊中獲得當(dāng)前最新的關(guān)于程序設(shè)計(jì)方面的新聞；在“課程書庫”中查閱最經(jīng)典的程序著作簡(jiǎn)介并下載其電子書；在“教學(xué)資源”中在線閱讀各個(gè)章節(jié)的課件并下載，在線點(diǎn)播各知識(shí)點(diǎn)視頻并參與評(píng)論，可通過點(diǎn)擊識(shí)別二維碼圖獲取知識(shí)點(diǎn)文字內(nèi)容，如圖2所示。學(xué)生進(jìn)入“課堂前后”將參與到整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中來，其中包括課前預(yù)習(xí)：老師在上課前把要預(yù)習(xí)的章節(jié)內(nèi)容發(fā)布出來，學(xué)生按照發(fā)布內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，并點(diǎn)擊回復(fù)進(jìn)行簽到；還包括課堂教學(xué)：老師有權(quán)限把已經(jīng)錄制好的課堂視頻上傳，學(xué)生只能在線播放并參與討論；以及包括課后作業(yè)：老師有權(quán)限發(fā)布課后作業(yè)，學(xué)生在相應(yīng)的作業(yè)題目下選擇作業(yè)文件并提交，如圖3所示。學(xué)生可通過“點(diǎn)擊留言”提出意見和建議。在“學(xué)習(xí)反饋”中進(jìn)行學(xué)前測(cè)試和期末測(cè)試，以及填寫問卷。

其中“教學(xué)資源”和“課堂前后”兩個(gè)功能模塊是在整個(gè)程序教學(xué)活動(dòng)中與學(xué)生最緊密相連的，能夠通過其中的評(píng)論、留言、簽到和提交作業(yè)充分了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并及時(shí)作出反饋。

圖2 程序教學(xué)系統(tǒng)首頁

圖3 教學(xué)資源模塊頁面

5 結(jié)語

隨著智能媒體應(yīng)用越來越輕量化以及云計(jì)算技術(shù)逐漸成熟，人們的生活方式不斷被刷新，大眾越來越挑剔用戶體驗(yàn)優(yōu)良的智能移動(dòng)終端上的應(yīng)用，青年學(xué)生更是新潮事物的引領(lǐng)群體，那么如何解決高職院校學(xué)生愛手機(jī)不愛學(xué)習(xí)的問題？基于云計(jì)算+訂閱號(hào)的程序教學(xué)系統(tǒng)吸引了學(xué)生的注意力，從課前預(yù)習(xí)的簽到、到課堂教學(xué)的討論、再到課后作業(yè)的提交，以及查詢成績(jī)、獲取學(xué)習(xí)資源都能在公眾號(hào)中完成，不僅方便了程序類課程教學(xué)實(shí)施，提高學(xué)生編程能力，而且這個(gè)系統(tǒng)本身也是用PHP、HTML5、JavaScript程序語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)，更有利于引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入程序世界。

圖4 課堂前后模塊頁面

[1] 微信官方發(fā)布《2017微信數(shù)據(jù)報(bào)告》[EB/OL].

[2] 郭宏昌. 基于新浪云計(jì)算與微信平臺(tái)的公交查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 軟件導(dǎo)刊, 2016. 3(3).

[3] 加州大學(xué)伯克利分校電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系. 《伯克利云計(jì)算白皮書》. 第4頁.

[4] 新浪云應(yīng)用首頁[EB/OL].

[5] 沈奎, 林邵波, 杜瑾. 基于新浪云計(jì)算平臺(tái)搭建CADAL 數(shù)字化項(xiàng)目管理平臺(tái)[J]. 新世紀(jì)圖書館. 2013年第1期.

[6] 朱立火, 黃塵, 卓之淮, 等. 基于微信公眾平臺(tái)的徐州工程學(xué)院火速請(qǐng)假助手[J]. 軟件, 2015, 36(4): 70-72.

[7] 倪禮豪. 微信公眾平臺(tái)在翻轉(zhuǎn)課堂中的應(yīng)用研究[J]. 軟件, 2015, 36(4): 114-118.

[8] 宮文天, 劉春曉, 林朗, 等. 基于微信平臺(tái)的學(xué)生管理系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)[J]. 軟件, 2015, 36(5): 16-19.

[9] 卓之淮, 朱立火, 黃塵, 等. 基于微信公眾平臺(tái)的“校園請(qǐng)假助手”數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 軟件, 2015, 36(5): 67-72.

[10] 龔讓聲, 李素桂, 林敏. 基于微信公眾平臺(tái)的慕課建設(shè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件, 2018, 39(2): 218-222.

[11] 陳恒, 李宏達(dá), 趙曉艷. 基于微信的大學(xué)課堂點(diǎn)名系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件, 2018, 39(3): 45-47.

Development and Implementation of Program Teaching System Based on Cloud Computing + Subscription Number

LUO Chun-Hua

(Information Engineering Institute, YUNNAN JIAOTONG College, Kunming, YunNan, China 650500)

Based on computing Resources Unlimited Scalable cloud computing for the background, relying on the user experience excellent micro-credit subscription number for the front-end, the use of Webstorm, PHP, JavaScript, MySQL and other technologies developed a program teaching system, the system to support online reading, online video-on-demand video, upload download documents, query results, Real-time comments and other functions, and applied to the Yunnan Jiaotong Vocational and Technical College network professional students, for the professional students to learn program curriculum provides a convenient and efficient platform to solve the teacher in the long period of teaching not enough to guide students to practice the problem, as well as through the limitations of space and time to learn, The ability of higher vocational students to learn independently is imperceptibly promoted, and can be applied in some industries as development templates.

Cloud computing; WeChat subscription number; Program teaching system; The development；Application

TP311.52

B

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.07.003

云南省教育廳科學(xué)研究基金資助性項(xiàng)目“基于微信公眾平臺(tái)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)用與開發(fā)研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2016ZZX247)

羅春花，講師，碩士，研究方向?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)、微信平臺(tái)開發(fā)。

本文著錄格式：羅春花. 基于云計(jì)算+訂閱號(hào)的程序教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件，2018，39（7）：12?-16