基于Android平台的执行功能评测系统设计

吴向禹等

摘 要： 执行功能是儿童发展的重要指标之一。为实现大样本量执行功能评测，方便执行功能评测数据采集，采用Java以及Java Web技术设计了基于Android平台的便携式测评系统，并且将客户端评测所得的数据通过无线网络实时上传到服务器进行管理。系统使用电子问卷代替传统的纸质问卷，不仅节约纸张，而且在数据回收和处理上更加智能化。通过测试和运行系统，并对沈阳某小学280名学生进行评测，结果显示系统具有可行性和实用性。实验数据分析表明该系统可以用于儿童执行功能的研究，为更广泛地采集执行功能数据提供了有力的支持。

关键词： 执行功能； 儿童发展； Android； Java Web

中图分类号： TN919?34； TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）08?0089?04

Design of executive function evaluation system based on Android platform

WU Xiang?yu1， 2， YU Dong?chuan1， 2

（1. Research Center for Learning Science， Southeast University， Nanjing 210096， China；

2. DOE Key Laboratory of Child Development and Learning Science， Southeast University， Nanjing 210096， China）

Abstract： Executive function is one of the important indexes of children development. In order to achieve the executive function evaluation of large sample size， and make data acquisition for executive function assessment convenient， the Java and Java Web technologies are used to design a portable assessment system based on Android platform， which can upload the assessment data acquired by Android clients to the server in real time through wireless network. This system adopts electronic questionnaires instead of paper questionnaires， which not only can save paper， but also gather and process data more intelligently. After testing and running the system， 280 children from a primary school in Shenyang were evaluated. The results indicate that the system possesses feasibility and validity. The analysis result of the experimental data shows that the system， which provides a strong support for wide data collection of executive function， can be used to study the executive function of children.

Keywords： executive function； children development； Android； Java Web

0 引 言

执行功能（Executive Function，EF）是指个体对思想和行为进行有意识控制的心理过程[1]。执行功能是儿童发展的重要指标[2]，因此对儿童的执行功能进行评测具有重要意义[3?4]。目前执行功能评测主要是纸笔评测（量表形式）、辅助工具评测（玩具、卡片等）、计算机评测等，这些都需要大量工作人员辅助和占用大量工作场地。由于Android系统的开源、低费用等标准，目前大量移动互联网应用都倾向于在Android平台上做开发。本文选取国际上知名的BRIEF（Behavior Rating Inventory of Executive Function，BRIEF）量表[5]作为执行功能评测工具，开发了基于Android平台的执行功能评测软件，并选择沈阳某小学进行评测应用，证明了本系统可用于儿童发展研究。

1 系统总体架构设计

本系统总体架构如图1所示。C/S模式[6]主要优势是交互性强、存取安全、响应速度快、数据处理迅速，因此BRIEF量表使用C/S模式来设计。硬件主要包括三星Android系统手机和惠普服务器。系统可划分为客户端和服务器2部分，并且通过Internet进行相互通信和数据交换。客户端主要功能有：用户信息采集、执行功能评测、数据上传、评测结果查询等。服务器的功能有：登入系统、用户验证、统计数据、重置数据等。用户通过Android客户端进行基本数据采集和执行功能评测，并且可以在客户端上查询自己的评测结果和历史信息。

本系统主要特点：

（1） 对于用户录入的资料，不仅包括基本的姓名、性别和出生日期，还包括其父母的文化水平，是否隔代抚养等信息，这样后期可以从更多维度来全面分析数据；

（2） 答题期间根据个体差异进行不同程度提醒，保持在合理时间内完成评测；

（3） 量表中添加测谎项来判断用户是否认真评测；

（4） 通过数据库服务器来汇总客户端评测数据，方便数据回收和后续分析。

2 系统实现

2.1 客户端实现

Android客户端在此系统中主要用于采集交互产生的数据，并通过网络访问进行数据上传和数据查询。客户端的操作如图2所示。

主要包括信息的采集、传输和查询功能。

（1） 信息采集。每次登陆系统之前，要获取被试基本信息，包括年龄、性别、生日等。然后选择相应的项目进行评测。在评测中，一方面要记录交互时的数据；另一方面，在后台要对采集的数据进行有效性处理，不合格的需要提示重新评测。

（2） 信息传输。评测结束以后，通过先前采集的个人信息以及评测的数据，整合成JSON[7]格式数据发送给服务器中进行数据汇总，为后续的数据处理和分析做准备。JSON（JavaScript Object Notation）是基于JavaScript实现的一种轻量级别的数据交换格式，类型完全独立，是一种理想的数据交换语言。而且Android平台包含处理和解析JSON格式数据的API，方便开发使用。

（3） 信息查询。登陆的用户，可以在客户端查询历史评测数据。通过对用户信息的确认并提交数据请求，把服务器响应返回的查询结果在客户端显示和排版。主要用到TableLayout[8]表格布局作为页面布局文件，使数据以表格形式显示。

BRIEF量表评测主要对问题的描述给出不同的选项，要求用户选择最符合实际选项，答题结束后会对全部题目进行赋分和计算，最后算出评测成绩。图3为实现的主要界面。

在界面实现上，主要用LinearLayout布局。标题使用自定义标题栏，通过在Activity的onCreat方法和AndroidMainfest.xml[9]布局文件中设置实现，这里添加了文本控件显示量表名称；时间进度控制主要包括时间Chronometer和进度条ProgressBar控件，用来提示评测中已经花费的时间和总体答题进度，有利于用户控制好答题速度，并在答题时间上对速度较慢者进行定时提醒，要求在合理的时间内结束答题；题目和选项由TextView和RadioGroup组成，统一添加到ScrollLayout多界面控件上，实现自动滑动切换题目，点击选项后出现下一个问题，方便用户操作，而且不会遗漏问题。

在量表处理上，为了保证评测的有效性，在BRIEF量表的86个条目中，设置了19个测谎项，只有在相同率达到80%以上，该评测才是合格的，不合格的则直接提示重新评测。这样可以让用户真正投入的去评测，确保提交的数据都是真实有效的。

由于BRIEF量表包括儿童和成人，并且对不同年龄段有不同的评分标准，所以在这里设计量表Scale类的时候，考虑了后续功能扩展性，运用到了策略设计模式，并将每一个计算分数的算法进行封装，而且使它们相互独立，可以动态替换。由于BRIEF量表赋分标准和钱英的文章中一致[5]，这里未给出具体算法实现过程。Scale类如下：

}

}

2.2 服务器实现

服务器基于Java Web实现，用Tomcat作为服务器容器以及MySQL作为系统数据库[10]。为了增强扩展性，采用MVC的开发模式来实现，主要分为控制层、业务逻辑层、数据持久层三部分。控制层用Servlet充当控制器角色，不同的用户请求调用对应的模型，从而调用对应的业务逻辑。业务逻辑层负责处理系统的逻辑关系，采用接口编程的方式，可以提高代码复用度。数据持久层用自定义Java操作类，封装对数据库的各种操作，如增加、删除、修改、查询、更新等，实现Java对象与关系型数据库之间的转换，这里采用JDBC[11]实现。服务器系统架构如图4所示。

当Android客户端向服务器发起HTTP请求的时候，会从web.xml[12]文件中查找映射对应的Servlet类，并触发该类的Service方法。通过不同的请求方式（通常为post或get），Service方法会自动调用doPost或者doGet方法，把用户请求包装成HttpServletRequest对象，处理结束后把响应包装成HttpServletResponse反馈给用户，实现一次响应和请求。服务器业务逻辑主要在doPost和doGet中实现，这里统一跳转到doPost方法中实现，可以处理不同请求和减少代码量。

服务器主要功能：

（1） 用户验证：已注册并且有权限的评测用户才能上传数据和查看个人评测结果报告。Servlet类通过实现Filter接口，在doFilter方法中直接验证用户是否有效。如果用户有效则继续原来的请求和响应操作；用户无效则直接反馈用户无权限操作，请求终止，从而可以直接过滤掉无效用户。考虑到系统的安全性，过滤器可以直接排除无效的用户访问，避免收集的数据被污染。

（2） 集中数据：对有效用户上传的数据进行解析，通过JDBC把数据对象插入到MySQL对应的信息表中保存，可以统一集中不同客户端中的评测数据。

（3） 结果反馈：根据用户的请求，获取数据库中用户的个人评测信息，并且封装数据返回给客户端，方便用户在客户端操作反馈信息。

（4） 管理员模块：在每次评测前，系统管理员只给指定用户开启评测权限，从而收集特定的样本数据。数据全部上传后，通过导出功能，把收集的数据导入到Excel表格中。这个模块只有管理员能看到。

3 应 用

对系统的主要模块进行了相应的功能测试，首先对于屏幕点击事件，要做到能排除连续点击和错误点击。其次对显示界面，要求显示友好并且符合设计要求，方便交互。最后对数据处理过程，要求保证数据处理和实际情况相符。为验证本系统的可靠性和实用性，以及了解儿童执行功能发展情况，本文以沈阳某小学一、二年级学生共280名进行执行功能评测。通过测试，现场数据上传成功率100%，验证了系统的可靠性和可行性。

用SPSS数据处理软件对280个样本所获得的评测数据进行分析，获得如下结果：

（1） 在抑制因子上，男生分数显著高于女生，二年级学生的分数显著高于一年级学生；

（2） 在工作记忆上，男生和女生差异不显著，二年级学生的分数显著高于一年级。这些研究结果对儿童教育具有一定的参考价值，表明本系统可以用于儿童发展的研究。

4 结 语

执行功能是儿童发展和学生教育的重要指标之一，对它进行评测有重要意义。本文研制了面向儿童的执行功能评测系统，并将其运用到沈阳某小学获得了儿童执行功能评测数据，这些数据对儿童发展研究具有一定参考价值。后续可以把评测系统推广到对不同年龄大样本人群进行执行功能评测和分析。

参考文献

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[12] 樊振宇.深入理解SERVLET和JSP原理[J].电脑知识与技术，2011（11）：2570?2572.