基于iOS平臺(tái)的《動(dòng)物生理學(xué)》課程的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李韞珂,魏 瑞,張湯杰(揚(yáng)州大學(xué) 獸醫(yī)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

移動(dòng)學(xué)習(xí)是利用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在移動(dòng)終端設(shè)備的幫助下實(shí)現(xiàn)的一種自主學(xué)習(xí)方式，其最大優(yōu)點(diǎn)在于所受時(shí)空約束少，可隨時(shí)隨地進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)。近年來(lái)，隨著移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展、移動(dòng)設(shè)備的普及，移動(dòng)學(xué)習(xí)正成為教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1]。就當(dāng)代大學(xué)生而言，隨著搭載著iOS系統(tǒng)的蘋果手機(jī)的持有量不斷攀升，iOS系統(tǒng)平臺(tái)在未來(lái)有著良好的發(fā)展預(yù)期。然而，由于開發(fā)成本較高、官方審核嚴(yán)格等原因，根據(jù)調(diào)查，國(guó)內(nèi)iOS平臺(tái)在動(dòng)物醫(yī)學(xué)教育方面的教育資源相當(dāng)匱乏，高品質(zhì)軟件數(shù)量接近于零。因此，在當(dāng)今信息化、數(shù)字化背景下，基于iOS平臺(tái)的移動(dòng)端學(xué)習(xí)軟件具有非常大的市場(chǎng)[2]。毫無(wú)疑問，開發(fā)出一系列適合當(dāng)代大學(xué)生課程專業(yè)學(xué)習(xí)的iOS平臺(tái)教學(xué)類軟件是當(dāng)今教育資源信息化、數(shù)字化改革和建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急，其潛在價(jià)值不可估量。

《動(dòng)物生理學(xué)》是動(dòng)物醫(yī)學(xué)、動(dòng)物科學(xué)等專業(yè)的主干課程，屬于學(xué)科基礎(chǔ)課。動(dòng)物生理學(xué)是研究動(dòng)物(主要為家畜、家禽)正常生命活動(dòng)及其規(guī)律的科學(xué)。本課程旨在使學(xué)生系統(tǒng)掌握動(dòng)物各種正常生命現(xiàn)象、活動(dòng)規(guī)律、生理功能，以及內(nèi)外環(huán)境因素對(duì)這些活動(dòng)的影響及其機(jī)制。為使動(dòng)物醫(yī)學(xué)、動(dòng)物科學(xué)等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)并掌握動(dòng)物生理學(xué)各個(gè)章節(jié)的基本知識(shí)，同時(shí)也為了探討適合高等獸醫(yī)教育形態(tài)與機(jī)能課程的移動(dòng)學(xué)習(xí)模式，采用基于OS X系統(tǒng)的Xcode軟件自主開發(fā)了iOS平臺(tái)的“動(dòng)物生理學(xué)APP軟件”，將動(dòng)物生理學(xué)這門學(xué)科中的課程內(nèi)容、選擇題和思考題集成到軟件中，并在我校2016級(jí)本科生中進(jìn)行了試用，對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)這種教學(xué)模式進(jìn)行了有益的探索。

1 移動(dòng)端手機(jī)APP介紹

該移動(dòng)端手機(jī)APP是基于iOS系統(tǒng)的一款手機(jī)教學(xué)類軟件，具有簡(jiǎn)明生理學(xué)、選擇題、應(yīng)用題和知識(shí)共享平臺(tái)等多個(gè)功能模塊。利用這些模塊，學(xué)生可以在學(xué)習(xí)生理學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，并與其他學(xué)生進(jìn)行知識(shí)資源的共享；教師可以從后臺(tái)獲取學(xué)生的測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)以更深入地了解學(xué)生對(duì)于課堂知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。

根據(jù)軟件模塊化思想，軟件的課程內(nèi)容部分分成了為八個(gè)部分，包括細(xì)胞生理、血液與循環(huán)、呼吸、消化、排泄、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌和關(guān)于我們。軟件遵循了科學(xué)性的原則，將每個(gè)章節(jié)的課程內(nèi)容通過(guò)文字、圖片，特別是動(dòng)畫來(lái)展示，有利于學(xué)生的形象思維和加深理解。

動(dòng)物生理學(xué)選擇題共集成了300道選擇題，學(xué)生可以任意選擇包含10題的隨機(jī)小測(cè)驗(yàn)；包含30題的隨機(jī)小測(cè)驗(yàn)或是包含300題的總題庫(kù)。在進(jìn)行隨機(jī)測(cè)驗(yàn)時(shí)，每次獲得的題目均為題庫(kù)中隨機(jī)抽樣所得，在完成隨機(jī)測(cè)驗(yàn)后可獲得錯(cuò)誤數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并可以回到測(cè)驗(yàn)中獲得正確的答案以及解答。

思考題將動(dòng)物生理學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題集成到題內(nèi)，進(jìn)入該模塊，可以看到全部思考題，點(diǎn)擊相應(yīng)思考題，可以看到該問題的答案。還可以對(duì)試題庫(kù)進(jìn)行刪除、添加和更新等操作。該模塊主要分三個(gè)部分，其中包括：“動(dòng)物生理學(xué)思考題”和“搜索”兩部分。動(dòng)物生理學(xué)思考題和搜索查詢功能為此軟件的核心功能。使用索引完成對(duì)數(shù)據(jù)層的訪問及執(zhí)行，點(diǎn)擊動(dòng)物生理學(xué)思考題將訪問思考題題庫(kù)，通過(guò)上滑可顯示試題庫(kù)中余下的所有試題。用戶使用這款軟件主要目的是為了課程的學(xué)習(xí)，那在學(xué)習(xí)過(guò)程中難免會(huì)遇到一些問題，這個(gè)時(shí)候就需要使用本軟件進(jìn)行查詢關(guān)鍵詞條或者短句，這個(gè)功能同樣大大節(jié)省了用戶去翻閱大量書籍文獻(xiàn)的時(shí)間，可以幫助學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)找尋到自己想要的內(nèi)容。

“動(dòng)物生理學(xué)APP軟件”自2017年8月31日登陸蘋果官方App Store至今，已經(jīng)歷了多次版本更替。截止2018年6月，累計(jì)展示次數(shù)及下載量總和已經(jīng)超過(guò)400次，由于軟件內(nèi)容豐富、使用簡(jiǎn)單方便、功能新穎等優(yōu)點(diǎn)，深受師生歡迎(登陸蘋果官方App Store,輸入“揚(yáng)大生理”可免費(fèi)獲取或使用蘋果官方Testflight應(yīng)用軟件，獲取授權(quán)簽名后，下載安裝即可使用)。

2 動(dòng)物生理學(xué)移動(dòng)端手機(jī)APP的構(gòu)建

2.1 移動(dòng)端手機(jī)APP軟件教學(xué)功能的實(shí)現(xiàn)

iOS版移動(dòng)端手機(jī)動(dòng)物生理學(xué)APP功能全面，具有簡(jiǎn)明生理學(xué)、選擇題、應(yīng)用題、知識(shí)共享平臺(tái)等多個(gè)功能模塊(圖1)。學(xué)生在學(xué)習(xí)動(dòng)物生理學(xué)課程內(nèi)容后，可以通過(guò)系列習(xí)題對(duì)自身的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行測(cè)評(píng)，教師也可以通過(guò)此軟件獲取到學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)情況。此外，由于知識(shí)共享平臺(tái)的設(shè)立，學(xué)生可以分享最新掌握的知識(shí)點(diǎn)，有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)方面的交流和溝通。

圖1 動(dòng)物生理學(xué)手機(jī)APP功能示意圖Fig.1 Schematic diagram of mobile application for Veterinary Physiology

動(dòng)物生理學(xué)模塊，學(xué)生們可以圖文并茂地學(xué)習(xí)生理學(xué)知識(shí)重點(diǎn)，以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。動(dòng)物生理學(xué)模塊插入了大量動(dòng)畫，以動(dòng)畫的形式，向?qū)W生展示生理學(xué)中例如“細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制”、“生物電現(xiàn)象”等知識(shí)點(diǎn)。由于蘋果開發(fā)工具Xcode對(duì)于gif動(dòng)態(tài)圖片不友好，故采用原生UIImageview的動(dòng)圖功能實(shí)現(xiàn)與gif動(dòng)態(tài)圖片類似效果。

關(guān)鍵代碼如下：

UIImage *image=[UIImageimageNamed:imageName];

[imagesArray1addObject:image];

self.imageview2.animationDuration = 10;//設(shè)置一次循環(huán)時(shí)間

self.imageview2.animationRepeatCount = 0;//設(shè)置為無(wú)限循環(huán)

self.imageview2.animationImages = imagesArray1;

[self.imageview2startAnimating];

選擇題模塊，學(xué)生們可以對(duì)自己已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行固定數(shù)量(10題或30題)的快速測(cè)驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)結(jié)束后錯(cuò)誤的題號(hào)會(huì)被顯示，以便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)漏洞。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)允許的情況下，測(cè)驗(yàn)的成績(jī)會(huì)自動(dòng)同步到平臺(tái)后臺(tái)，作為受教學(xué)生知識(shí)掌握情況回饋給任課教師。

簡(jiǎn)答題模塊的設(shè)計(jì)旨在為學(xué)生提供一個(gè)可進(jìn)行更新的名詞解釋以及應(yīng)用題記錄本。本模塊自帶27道名詞解釋以及應(yīng)用題的問題及答案。同學(xué)在學(xué)習(xí)或復(fù)習(xí)途中，可自行添加并修改題目。利用Xcode內(nèi)的原生類NSuserdefaults，學(xué)生所添加的題目將作為緩存儲(chǔ)存于手機(jī)內(nèi)，無(wú)需依賴網(wǎng)絡(luò)即可讀取。

知識(shí)共享平臺(tái)使學(xué)生可以將自己覺得重要的知識(shí)點(diǎn)向每一個(gè)動(dòng)物生理學(xué)APP移動(dòng)端手機(jī)的用戶展示，其他用戶可以根據(jù)自身需求將知識(shí)共享平臺(tái)所展示的信息一鍵添入應(yīng)用題模塊。這極大地方便了學(xué)生相互傳遞各自掌握的知識(shí)信息，有助于學(xué)生進(jìn)一步掌握動(dòng)物生理學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

2.2 非數(shù)據(jù)庫(kù)資源的構(gòu)建

在編制教育類移動(dòng)端軟件時(shí)涉及到課程眾多知識(shí)點(diǎn)，另外選擇題和思考題更是需要數(shù)據(jù)庫(kù)，這就要求開發(fā)者在編制過(guò)程中能夠建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)并能準(zhǔn)確地調(diào)用，通常采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)。 iOS版動(dòng)物生理學(xué)移動(dòng)端手機(jī)APP是基于objective-c語(yǔ)言，具備面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想(oop)[3]。通過(guò)設(shè)計(jì)，軟件可直接讀取txt文件，無(wú)需使用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，并利用txt文件中的換行符、空格或其他符號(hào)等標(biāo)識(shí)對(duì)文件中的題目進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，獲取題目的各個(gè)選項(xiàng)、答案、解釋等信息，為每一道題目產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象，并以屬性的形式將相關(guān)信息附加到對(duì)象上[4]。這樣的設(shè)計(jì)降低了開發(fā)者的開發(fā)成本和后期的維護(hù)成本，使擁有教學(xué)資源但不具備軟件編程能力、SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)使用經(jīng)驗(yàn)的教師僅需對(duì)txt文件進(jìn)行相關(guān)設(shè)置也能輕松地對(duì)本軟件的題庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵代碼如下：

NSString *filePath=[NSBundlemainBundle]pathForResource:@“題庫(kù)” ofType:@“txt”;//獲取txt文件

……

NSMutableArray *array=[NSMutableArrayalloc]initWithArray:[TikuStringcomponentsSeparatedByString:@“ n”];//按照換行符號(hào)構(gòu)建題目數(shù)組

……

for (inti = 0; i

NSString *str=[TikuDataobjectAtIndex:i];

NSMutableArray *oneStock=[NSMutableArrayalloc]initWithArray:[strcomponentsSeparatedByString:@" "];//遍歷數(shù)組，以三個(gè)空格將題目分割為題號(hào)、問題、選項(xiàng)、答案等

NSMutableString *questionNumber=[oneStock objectAtIndex:0];

……

NSString *because=[oneStock objectAtIndex:7];

Tiku *item=[Tikualloc〗init];//為每一道題目構(gòu)建對(duì)象

item.questionNumber=questionNumber;

……

item.because=because;//以屬性的方式為對(duì)象賦值

return TikuArray2;}

需要特別指出的是，對(duì)應(yīng)較大的資源庫(kù)依然需要通過(guò)SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)行管理、讀取和操作。

2.3 對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)連接的低依賴性

iOS版動(dòng)物生理學(xué)移動(dòng)端手機(jī)APP在設(shè)計(jì)之初就對(duì)用戶的實(shí)際情況進(jìn)行了考慮，對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)連接依賴性不強(qiáng)。在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，除知識(shí)共享平臺(tái)無(wú)法使用以外，其它各學(xué)習(xí)模塊均能正常使用，選擇題模塊的測(cè)驗(yàn)成績(jī)將自動(dòng)儲(chǔ)存于手機(jī)緩存內(nèi)，在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后將自動(dòng)上傳至后臺(tái)，這給使用者的學(xué)習(xí)和測(cè)試帶來(lái)了極大的便利。

3 問卷調(diào)查

iOS“動(dòng)物生理學(xué)APP軟件”使用了一個(gè)學(xué)期，我們從動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)三個(gè)班級(jí)共93學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，結(jié)果顯示：95%的同學(xué)認(rèn)為這款手機(jī)APP可以幫助大家對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和備考，值得進(jìn)一步推廣；超過(guò)75%的同學(xué)認(rèn)為用手機(jī)APP進(jìn)行復(fù)習(xí)比用傳統(tǒng)的課堂筆記、老師授課PPT進(jìn)行復(fù)習(xí)更加方便、更加節(jié)省時(shí)間。同時(shí)，一部分學(xué)生也提出了這款手機(jī)APP資源雖然相當(dāng)豐富，功能也得到充分發(fā)揮，但還存在著某些不足之處，如推廣度不大、知名度不高，可喜的是“動(dòng)物生理學(xué)APP軟件”自從登陸蘋果官方網(wǎng)站后，下載量不斷地升高，反饋信息顯示，軟件不僅在本校相關(guān)專業(yè)被廣泛使用，而且也得到了其它學(xué)校師生的廣泛歡迎、使用以及教育行政主管部門的肯定。

4 展望與總結(jié)

在大數(shù)據(jù)的時(shí)代背景下網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化對(duì)教學(xué)模式、教學(xué)手段和方法正在產(chǎn)生巨大的沖擊作用[5-6]。高等院校都在不斷加強(qiáng)教育技術(shù)的數(shù)字化建設(shè)，隨著信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，多樣化的信息手段被逐步運(yùn)用到課堂教學(xué)，為教師開展混合式教學(xué)、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、微課、雨課堂等提供了多平臺(tái)與支持。

iOS“動(dòng)物生理學(xué)”完全由專業(yè)教師與具有編程能力的獸醫(yī)學(xué)院同學(xué)共同開發(fā)完成，經(jīng)過(guò)初步實(shí)踐，顯示在師生的共同參與下將豐富的動(dòng)物生理學(xué)移動(dòng)終端課程運(yùn)用于動(dòng)物生理學(xué)現(xiàn)代化教學(xué)是一種可行而且是十分有效的混合式教學(xué)模式，移動(dòng)學(xué)習(xí)工具與課堂教學(xué)相結(jié)合的模式既能提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，同時(shí)也有助于教師教育教學(xué)的現(xiàn)代化、信息化發(fā)展的建設(shè)與發(fā)展。這個(gè)教學(xué)模式其核心是豐富、科學(xué)、生動(dòng)的教學(xué)資源，而iOS“動(dòng)物生理學(xué)”恰好集合了多年自行制作的圖片和gif動(dòng)畫[7-8]，這些圖片和動(dòng)畫嚴(yán)格遵循了科學(xué)性的原則，做到了既形象生動(dòng)又嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)，避免了用純文字式的表現(xiàn)手段而使得課程軟件過(guò)分單調(diào)，而且不少動(dòng)物生理學(xué)課程的內(nèi)容本身是動(dòng)態(tài)的，用純文字式的也不利于學(xué)生的準(zhǔn)確和充分有效理解與掌握。本教學(xué)軟件達(dá)到了專業(yè)水平。雖然對(duì)于大部分專業(yè)教師來(lái)說(shuō)，完全自主開發(fā)用于教學(xué)實(shí)踐的APP較為困難，這對(duì)專業(yè)教師信息技術(shù)能力和水平提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但希望本研究能對(duì)日后教學(xué)的數(shù)字化、多終端建設(shè)的探索提供借鑒，同時(shí)為相關(guān)課程建設(shè)方面的其他研究者及教學(xué)工作者提供參考。