基于大數(shù)據(jù)的題庫微信小程序的設(shè)計(jì)與開發(fā)

陳欣蘋　趙子瀟　程文莉

關(guān)鍵詞：微信小程序；文本分類；教育可持續(xù)發(fā)展；大數(shù)據(jù)；學(xué)習(xí)資源管理

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）03-0065-04

0 概述

教育培訓(xùn)一直以來都是我國的重點(diǎn)發(fā)展行業(yè)之一，但傳統(tǒng)的教育培訓(xùn)方式模式單一、生源不穩(wěn)定、受到機(jī)構(gòu)信譽(yù)及能力等影響，教學(xué)資源不互通也是其一大“痛點(diǎn)”[1-2]?；A(chǔ)教育階段（簡稱 K12） 是創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維培養(yǎng)的關(guān)鍵階段，也是大部分教育培訓(xùn)行業(yè)所注重發(fā)展的方向[3]。隨著“大數(shù)據(jù)”時代的到來和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的快速發(fā)展，為了適應(yīng)培訓(xùn)市場新需求、提高行業(yè)競爭力，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與教育培訓(xùn)融合，更全面、更豐富的線上K12 教育培訓(xùn)模式應(yīng)運(yùn)而生[4-5]。

隨著信息技術(shù)的不斷更新和升級，微信小程序相結(jié)合受到越來越多用戶的青睞。它是一種新的開放能力[6]。對用戶來說，微信小程序無需下載是其最大的特點(diǎn)和優(yōu)勢，同時具有操作簡便、所需數(shù)據(jù)流量少、使用門檻低等特點(diǎn)；對開發(fā)者來說，則有開發(fā)成本小、推廣成本低等特性[7-8]。總的來說，“觸手可及”“唾手可得”是小程序尤為重要的兩方面優(yōu)勢[9]。這樣的優(yōu)勢使得微信小程序逐漸深入各個領(lǐng)域且結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”在社會各領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用市場趨于飽和的背景下，搭建微信小程序平臺實(shí)現(xiàn)教育培訓(xùn)服務(wù)具有很好的應(yīng)用前景[10]?；谖⑿判〕绦虻腒12教育培訓(xùn)服務(wù)不僅具有傳統(tǒng)教育軟件打破時間和空間的雙重限制、即時性高、傳播范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，同時還具有微信小程序特有的輕量級、“即用即走”以及安全性高等優(yōu)勢[11-12]。同時結(jié)合大數(shù)據(jù)時代快速發(fā)展的數(shù)據(jù)收集及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，以用戶需求為先導(dǎo)，更高效的學(xué)習(xí)提升，實(shí)現(xiàn)用戶多點(diǎn)定向的可持續(xù)發(fā)展[13]。

當(dāng)下時代信息快速發(fā)展，微信小程序和教育培訓(xùn)服務(wù)相結(jié)合帶來了便捷性等優(yōu)勢，但也出現(xiàn)了教育資源數(shù)據(jù)量急劇增加，價值密度隨之大大降低的問題，因此幫助用戶快速高效地辨別學(xué)習(xí)資源的價值并進(jìn)行有效分類是一個重要功能[14]。文本分類指用計(jì)算機(jī)對文本（或其他實(shí)體）按照一定的分類體系或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動分類標(biāo)記，同時所標(biāo)注的數(shù)據(jù)具有一致性、高質(zhì)量等特點(diǎn)[15]。因而本文將利用文本分類算法及學(xué)習(xí)模型實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的有效分類，試圖通過利用數(shù)據(jù)科學(xué)與爬蟲技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘來解決這一問題，將冗雜的數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)化為價值更高的、可利用信息服務(wù)于我們的教育培訓(xùn)小程序。本文將搭建一個以用戶需求為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)資源有效管理且服務(wù)多樣化的“專享智學(xué)”微信小程序教育培訓(xùn)平臺，并試圖解決傳統(tǒng)教育培訓(xùn)模式的諸多問題。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 需求分析

本系統(tǒng)涉及家教老師、學(xué)員兩類用戶群體之間的交互，需要根據(jù)不同用戶的需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊，同時為各主體分別賦予不同的適用權(quán)限、用戶的應(yīng)用模板和操作頁面，并需要根據(jù)不同年級學(xué)生的需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的模塊。

基于教育可持續(xù)理念的充分調(diào)研，參照學(xué)業(yè)等級評測所需的具體技能來綜合考量主體需求。針對學(xué)員主要實(shí)現(xiàn)課程講解、題庫訓(xùn)練、查看學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)等功能，針對教師主要實(shí)現(xiàn)資質(zhì)核驗(yàn)、發(fā)布學(xué)習(xí)課程資源、直播講解等功能。

1.2 功能模塊

本系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)包含后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和前端客戶端系統(tǒng)，其中前端客戶端系統(tǒng)又分為學(xué)員客戶端、家教老師客戶端（如圖1） 。

1） 首頁模塊

用戶可實(shí)時觀看直播內(nèi)容并以此作為挑選心儀老師的依據(jù)之一，同時通過家教教師輸出優(yōu)質(zhì)的視頻內(nèi)容，可以積累更多的用戶和生源。如果用戶想了解直播課程的全部或進(jìn)階內(nèi)容，需要開通會員或者對單一課程進(jìn)行付費(fèi)，一定程度上增加了家教老師的收入來源。同時，針對用戶的直播分享點(diǎn)擊率對用戶群體進(jìn)行學(xué)科偏好和興趣點(diǎn)等不同層次的分類，從而更好地為用戶提供個性化的推薦。

2） 題庫訓(xùn)練模塊

用戶可以查詢不同學(xué)科，不同類型對應(yīng)的考試資源及試題解析，通過“題庫訓(xùn)練”功能，學(xué)員還可以及時查看測試情況及考試題型、試題信息。為調(diào)動學(xué)員自主學(xué)習(xí)積極性，還增設(shè)了每部分題目的作答情況排行榜，從而激勵用戶進(jìn)行不斷地提升。為使輔導(dǎo)更具針對性，設(shè)計(jì)時可考慮增設(shè)“模擬練習(xí)”板塊，指導(dǎo)學(xué)員開展實(shí)戰(zhàn)演練，以便對薄弱知識點(diǎn)、低分板塊開展進(jìn)一步個性化指導(dǎo)。

3） 學(xué)習(xí)模塊

學(xué)習(xí)模塊保存用戶觀看的學(xué)習(xí)視頻、參與的課程活動以及學(xué)習(xí)的進(jìn)度，用戶再次登錄時，不必查詢歷史記錄來查找所觀看課程視頻，即可直接通過學(xué)習(xí)頁面直接開始繼續(xù)完成下一部分的學(xué)習(xí)，為用戶提供了便利。同時，在課程學(xué)習(xí)模塊添加“查看學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)”功能，并結(jié)合大數(shù)據(jù)采集及分析技術(shù)，便捷及時地開展學(xué)員評價及課程推薦功能應(yīng)用，從而階段性生成個人學(xué)習(xí)電子報(bào)表及學(xué)習(xí)行為畫像，為后續(xù)推薦相應(yīng)學(xué)習(xí)策略、推送有效培訓(xùn)資源及服務(wù)訊息提供參考。

4） 課程模塊

課程模塊根據(jù)不同的用戶群體賦予不同的適應(yīng)權(quán)限，共計(jì)分為6個一級分組，包括初中的3個年級與高中的3個年級。每個一級分組下有包括語文、數(shù)學(xué)等9個科目選項(xiàng)。學(xué)員可以通過分類查詢查看對應(yīng)的試聽課課程。同時每個課程內(nèi)添加“教師簡介”功能，可為用戶在選擇時提供一定幫助。

5） 個人中心模塊

對于學(xué)員群體，小程序設(shè)置了“積分商城”功能，學(xué)員每完成一項(xiàng)任務(wù)就可以領(lǐng)取積分，積分可以在積分商城中折現(xiàn)或者兌換心儀物品，以通過采用激勵機(jī)制來增加用戶黏性，同時添加“投訴處理和意見反饋”的功能。針對小程序使用過程中出現(xiàn)的意外情況，如家教老師態(tài)度敷衍、教學(xué)質(zhì)量差等問題，小程序設(shè)置統(tǒng)一投訴按鈕，點(diǎn)擊即可留言或致電人工客服進(jìn)行投訴，屆時將會有相關(guān)管理人員進(jìn)行及時回復(fù)。該小程序的投訴處理和意見反饋功能的設(shè)計(jì)致力于將管理人員的管理和家教老師的工作透明公開化，在保證廣大師生的利益的同時改善現(xiàn)階段小程序管理的一些不足。對于家教老師群體設(shè)置了“資質(zhì)核驗(yàn)”功能，以確保信息的真實(shí)性。

1.3 系統(tǒng)核心技術(shù)

1） 小程序開發(fā)框架

微信小程序采用由WXML、WXSS、JS和JSON等文件構(gòu)成的Mina開發(fā)框架，開發(fā)前端通過主要包括對小程序的頁面布局進(jìn)行開發(fā)，設(shè)計(jì)出首頁、題庫頁面等小程序頁面，以及利用JS文件對小程序各頁面之間的切換等功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。小程序開發(fā)后端通過API 接口實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中的題目數(shù)據(jù)、教師信息等數(shù)據(jù)的操作（如圖2） 。

2） UI界面設(shè)計(jì)

小程序主體選用數(shù)位薰衣草紫渲染，由于淡雅的顏色會給人帶來放松平靜感，在當(dāng)今快速發(fā)展的時代背景下，人們更加關(guān)注心理健康和幸福指數(shù)，因此Pantone的2023年度代表色被定為數(shù)位薰衣草紫[16]，其波長較短，能夠帶給人更多穩(wěn)定、平衡的感覺（如圖3） 。題目資料來源于百度文庫、知網(wǎng)等，力求做到嚴(yán)謹(jǐn)、詳盡、清晰。題目信息以分學(xué)科、分主題的方式劃分，同時以文字和圖片相結(jié)合的方式呈現(xiàn)，同時會總結(jié)用戶答題情況與答題積分排名，讓用戶可以在使用小程序增進(jìn)知識的過程中，充滿興趣地學(xué)習(xí)知識，不斷提升。

3） 文本分類

文本是信息傳遞的載體，NLP（Natural LanguageProcessing） ，也即自然語言處理技術(shù)，是研究如何讓計(jì)算機(jī)讀懂人類語言，即將人的自然語言轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以閱讀的指令。隨著信息數(shù)據(jù)的大幅增長，人工標(biāo)記數(shù)據(jù)表現(xiàn)出的耗費(fèi)時間長、質(zhì)量低、受標(biāo)注主體的主觀意識影響大等問題使人工標(biāo)記數(shù)據(jù)不再可行。因此，利用機(jī)器實(shí)現(xiàn)自動化對文本數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注、實(shí)現(xiàn)文本的分類在“大數(shù)據(jù)”時代下備受關(guān)注，并且機(jī)器學(xué)習(xí)將文本分類變得更加高效，其標(biāo)注的數(shù)據(jù)具有一致性、高質(zhì)量等特點(diǎn)。

本文在使用Python語言對題目數(shù)據(jù)進(jìn)行文本分類時，利用爬蟲爬取網(wǎng)絡(luò)上大量的題目數(shù)據(jù)，采用Tgrocery及Pandas宏包處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如圖4） 。

2 功能實(shí)現(xiàn)

2.1 題庫功能實(shí)現(xiàn)

利用Python 爬蟲獲取大量題目數(shù)據(jù)信息，使用Tgrocery宏包中含有的Tgrocety函數(shù)對爬取到的題目數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練得到文本分類模型，并利用此文本分類模型進(jìn)行題目數(shù)據(jù)類別的預(yù)測（如圖5） ，最終得到對題目類型分類的準(zhǔn)確率達(dá)到93%以上的題目分類模型并將分類好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫并實(shí)現(xiàn)分類調(diào)取的目的。

將分類完成的題目數(shù)據(jù)全部導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫之后，通過SQL查詢語句實(shí)現(xiàn)用戶查詢不同學(xué)科、不同類型對應(yīng)的相關(guān)考試資源以及試題解析的功能。同時，本文通過在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫下建立用戶表和積分表對用戶信息以及實(shí)時更新的總積分進(jìn)行存儲以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)積分的排行榜實(shí)時更新功能（如圖6） 。

2.2 視頻直播功能實(shí)現(xiàn)

本文通過WebRTC 實(shí)現(xiàn)媒體流的獲取、建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、編解碼以及數(shù)據(jù)展示，使小程序支持視頻直播功能，還可以將視頻數(shù)據(jù)壓縮成較小的文件，以便將視頻數(shù)據(jù)推送至服務(wù)器（如圖6） 。同時，利用ICE框架進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)探測和NAT穿透，保證學(xué)員和家教老師的相互通信。

2.3 學(xué)習(xí)模塊實(shí)現(xiàn)

利用UI設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)頁面，分為“我參與的”“學(xué)習(xí)進(jìn)度”和“學(xué)習(xí)報(bào)表”三個小程序界面板塊。其中“我參與的”展示用戶已參與的課程和活動，“學(xué)習(xí)進(jìn)度”頁面展示用戶參與課程和考試的進(jìn)度，“學(xué)習(xí)報(bào)表”頁面則結(jié)合大數(shù)據(jù)采集及分析技術(shù)，便捷及時地開展學(xué)員評價及課程推薦功能應(yīng)用，從而階段性生成個人學(xué)習(xí)電子報(bào)表及學(xué)習(xí)行為畫像，為方便用戶需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了客服反饋功能（如圖7） 。

2.4 課程模塊實(shí)現(xiàn)

利用Java中的jar庫實(shí)現(xiàn)小程序頁面的分類查詢功能。對于前端，用戶輸入查詢內(nèi)容后點(diǎn)擊“查詢”按鈕就會向服務(wù)器發(fā)送請求查詢數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并響應(yīng)到前端頁面。對于后端，通過使用limit關(guān)鍵字限制查詢的位置和數(shù)量從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的查詢并將查詢的數(shù)據(jù)響應(yīng)給前端實(shí)現(xiàn)分頁。并利用UI技術(shù)以及簡單的數(shù)據(jù)庫技術(shù)將表分為不同的年級和科目，實(shí)現(xiàn)結(jié)果如圖7所示。

2.5 分類查詢功能實(shí)現(xiàn)

利用Java中的jar庫實(shí)現(xiàn)小程序頁面的分類查詢功能。對于前端，用戶輸入查詢內(nèi)容后點(diǎn)擊“查詢”按鈕就會向服務(wù)器發(fā)送請求以查詢數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，然后響應(yīng)到前端頁面。對于后端，通過使用limit關(guān)鍵字限制查詢的位置和數(shù)量從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的查詢并將查詢的數(shù)據(jù)響應(yīng)給前端實(shí)現(xiàn)分頁功能。

2.6 個人中心模塊

為了方便客戶的使用與溝通，本文在個人中心模塊中實(shí)現(xiàn)了客服反饋功能，客戶反饋的信息與意見將實(shí)時傳送至后臺，使后臺客服可以及時查看到客戶發(fā)送的信息，同時個人中心模塊中還實(shí)現(xiàn)了查看所購買的課程、已完成的課程、用戶收藏的課程以及用戶正在學(xué)習(xí)的課程。

3 結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，開展在線培訓(xùn)教育已然是大勢所趨，本文所搭建的專享智學(xué)微信小程序，使用準(zhǔn)確率達(dá)到93%以上NLP文本分類模型解決題目信息復(fù)雜難以分類的問題，為用戶提供了更專業(yè)題目，并使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)將其錄入題庫，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的有效分類。同時還實(shí)現(xiàn)了直播授課、在線答題、錯題收錄、線上家教等人性化、多樣化功能，滿足“多點(diǎn)定向”的教育培訓(xùn)可持續(xù)發(fā)展。在接下來的研究過程中，本文小程序?qū)⒗^續(xù)完善NLP文本分類模型以實(shí)現(xiàn)更長更復(fù)雜的題目分類和增加其他功能模塊提升系統(tǒng)功能，根據(jù)用戶體驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化迭代。

【通聯(lián)編輯：王力】