基于Android系统的移动学习环境开发与应用

胡晓燕 谭跃生 李海荣 方中纯

内蒙古科技大学工程训练中心 内蒙古包头 014010



基于Android系统的移动学习环境开发与应用

胡晓燕 谭跃生 李海荣 方中纯

内蒙古科技大学工程训练中心 内蒙古包头 014010

摘 要：以C语言作为改革示范课程，研究移动学习平台的相关内容，设计一个基于Android系统的移动学习平台。介绍了这一学习平台的设计原则、系统构架、功能分析以及数据库设计，学生可以借助这一平台获取课程资料、章节练习和模拟测试等，为传统课堂教学提供互补。

关键词：C语言；移动学习；Android

随着计算机科学技术的迅速发展和智能手机的普及，移动学习在高校教育领域正进行如火如荼的应用和推广。移动学习是利用无线移动通信网络技术以及无线移动设备获取课程信息、课程服务、课程资源的一种新型学习方式［1］。移动学习使学习者可以在任何时间、任何地点获取自己想要的课程资源。实现真正意义上的自主学习；实现学生和教师之间无障碍及时沟通。结合目前我中心C语言教学的实际情况：讲解的教学内容比较多，但教学学时数少，课堂上没有足够的时间把教学活动展现给学生，拟将移动学习技术引入C语言课程教学中，应用HBuilder开发工具开发一个基于Android平台的手机移动学习系统，精心设计适合于移动学习的课程资源，从而为学生提供一种新的学习方式，将单一的课堂交流方式转变为双向和多项交流方式，提高学生的学习兴趣，将有限的课堂转变为没有时空限制的移动学习，最终提升学生的自主学习能力和编程能力。教师可以根据课程的需要自主设计和管理课程，发布课堂资料，布置课后作业，公布课程消息等，与学习者实现互动交流，解惑答疑。学习者也可以进行教学内容浏览、互动答疑、学习交流、接收公告等，从而实现协作式、自主学习。

1 移动平台总体设计

移动平台基于Android系统，采用C/S模式结构。C/S模式结构充分利用了两端硬件环境的技术优势，将任务合理的分配到客户端与服务器。降低了系统通讯开销。C语言移动学习系统主要遵循以下3项设计原则。

1.1 学习资源的微型化

在移动学习过程中，学习者可能会处于一个嘈杂的环境之中，所以学习过程难免会受外界干扰，注意力集中的时间也相对较短。因此，在移动学习系统的开发过程中，一定要遵循“短小精悍”的原则，尽量开发一些较简短的学习模块。学习单元的时间一般控制在10分钟左右，同时每个学习单元之间的关联性不要太强，也就是说这一单元的学习不会影响下一单元的学习效果［2］。

1.2 操作的简易性

当今的大学生使用最多的移动学习终端还是智能手机，但智能手机存在屏幕小，键盘小的缺点，所以系统的功能性操作尽量的简单明了，界面设计简单大方。这样学习者在使用移动学习系统时会更方便、快捷。

1.3 可扩展性和兼容性

移动学习系统的设计必须能够满足系统以后的内容扩展，功能扩展和开放接口扩展等；系统不仅要适应高端的手机，也要尽量兼容低端的手机，保证这些手机用户在学校主页下载园地上能够下载移动学习系统客户端实现移动学习。

2 系统架构

图1为移动学习系统的系统构架，由图1可以看出，客户端基于HTTP协议访问通过Web服务并获取课程学习资源，章节练习和模拟测试等信息。Web服务接收客户端要求，访问数据库和资源库获取客户端需要的资源和信息，并将处理结果返回给客户端。

图1 系统的构架图

移动学习系统采用MCV三层架构开发，分别是用户层、业务逻辑层、数据操作层。第一层，用户层主要进行平台界面的设计，为用户提供欢迎界面；第二层，业务逻辑层，采用开源Tomcat搭建Web服务器层；第三层，数据操作层，主要负责存储获取数据，服务器数据库采用MySQL搭建，用于存储用户信息，学习资源等。

Android客户端采用自带的一款轻型数据库SQLite3，SQLite3数据库可以保存客户端储存数据量较少的需求。客户端与服务器端两者之间通过HTTP协议进行通信，数据通信格式使用的是XML或JOSN格式，数据库采用MySQL5.4关系数据库管理系统，此关系数据库不是将所有数据统一存放在一个大仓库内，而是将数据分别保存在不同的表中，这样做的目的就是增加了处理速度和灵活性［3］。

3 功能分析与实现

平台采用HBuilder为开发工具。HBuilder是DCloud推出的一款支持HTML5的Web开发IDE。通过完整的语法提示和代码输入法，代码块等，大幅度提升HTML，JS，CSS的开发效率。同时，它还包括最全面的语法库和浏览器兼容性数据。HBuilder是当前最快的HTML开发工具，强大的代码助手帮你快速完成开发，最全的语法库和浏览器兼容性数据让浏览器碎片化不再头痛。

客户端为运行Android的移动学习系统，通过Socket HTTP协议访问Web服务器，Web服务器通过访问MYSQL数据库获取相应的资源和信息来响应客户端的请求，最后服务器将处理数据以JSON文本返回给客户端。Web服务器采用Tomcat7.0，客户端使用Android4.0.3版本。

针对上述要求，该平台由内容学习，反馈练习和学习交流三大模块构成。

3.1 内容学习模块

内容学习模块是3个模块的重中之重。内容学习模块包括3个功能子模块，分别是：课件学习、视频学习、消息查看；其中：课件学习主要是对教材的学习，按章节编排好，呈现给学生。材料有两部分构成：PPT及Word格式。这些教学资料存储在移动系统中，在没有网络的情况下，也可以进行移动学习，不需要从服务器端口重新下载。

视频学习的内容是视频教学，因为文件比较大，需要储存在服务器上。当学生进行视频资源学习时，学生客户端通过URL下载视频到系统中，采用Android自带的MediaPlayer播放器进行播放，对于已经播放过一次的视频，系统可以将其下载到系统缓存区中，下次播放时就可以直接观看，不需要再重新下载，这样就可以节省流量的开销。

消息查看模块显示教师向学生推送的信息，包括作业及各种提示信息等。

3.2 反馈练习模块

分为章节练习和模块测试两部分。章节练习是按章节向学生呈现各种类型的练习题（包括选择题，填空题，编程题），让学生可以跟着课程进度进行练习。帮助学习者更有针对性的练习，更适合初学者使用。模拟测试是向学生呈现总模拟题，让学生在期末进行总复习，查漏补缺。

3.3 学习交流模块

学习交流模块支持学生提出问题并浏览。学生和学生、学生和教师之间都可以进行交流学习。学生可以提出问题，点击提交按钮，服务端接收信息，由教师处理学生提出的问题。

4 主要界面的原型设计

4.1 主界面

进入C语言课程学习系统首页，就会出现如图2所示的欢迎界面。

图2 欢迎界面

图3 学生学习界面

4.2 学生学习界面

进入主界面后划动屏幕就可以进入到学生学习界面。

当用户选中“内容学习”后，在上方出现“课件学习”“视频学习”两个选择项目（如图3所示）。选择“课件学习”按钮，就会出现如图4所示界面。从中可以浏览教师上课讲课使用的教学资料，以便帮助学生巩固复习，加深记忆。选择“视频学习”按钮，就会出现如图5所示的界面。在服务器中存储大量的视频教程，有全国主讲C语言名师的视频，也有上课教师所讲的视频，供学生们查看。

图4 课程学习界面

图5 视频学习界面

如果进入到学生学习界面，选择的是“反馈练习”，就会出现如图6所示的界面。选择“章节练习”和“模拟练习”分别会出现如图7、图8所示的界面。

图6 反馈练面

图7 章节练习界面

如果进入到学生学习界面，选择的是“学习交流”按钮，就会出现如图9所示的界面。

图8 模拟练习界面

图9 学习交流界面

5 数据库设计

数据库是应用程序不可缺少的一个重要部分。在Android移动学习平台客户端中也需要进行数据的存储和交互，因此数据库的设计是客户端设计的关键之处。

Android系统中集成了一个轻量级的数据库——SQLite。SQLite数据库只是一个文件，并不需要安装和启动，相当于嵌入式的数据库搜索引擎。适合于小存储量的设备中的数据的存取，非常适合于移动终端这种便携设备。从本质上讲，SQLit的操作方式只是一种更为便捷的文件操作。在应用程序创建或打一个SQLite数据库，并非是针对真正的数据库进行操作，而只是对一个文件进行读写。由此可见，手机中存在的数据库要求数据量和计算复杂度都不能很大，只能对简单的、轻量级的数据进行存储和读取［4］。

6 结束语

本文针对我校计算机基础教学培养方案把移动学习引入到C语言课程当中，设计了基于Android移动学习平台。我们可以把移动学习应用到其他课程当中，将为其他课程教学开辟了一条新的道路。移动学习作为其他教学形式的有益补充，以满足学习者随时地学习的需要，也是高校改革的一个研究方向［5］。本文研究的移动学习平台有很多不足的地方，我们将会继续优化、完善移动学习系统的功能，为后期开发一个使用便捷，功能丰富、体验良好、开发简洁的轻量级的移动应用程序提供了一种方法和思路。

参考文献

［1］石雪飞，原艳霞.高等教育移动学习现状及未来发展［J］.中国教育网络，2015（4）:35.

［2］汪敏.基于Android系统的智能手机移动学习软件的设计与开发［D］.大连:辽宁师范大学，2014.

［3］吕伟.基于Android的移动学习平台的设计与实现［D］.南京:南京师范大学，2013.

［4］刘宾.基于Android的《计算机文化基础》移动学习系统的设计与开发［D］.济南:山东师范大学，2013.

［5］贾国祥.基于3G手机移动学习平台的研究［J］.中国教育信息化，2010（5）:54-56.

Development and Application of Mobile Learning Environment Based on Android System

Hu Xiaoyan， Tan Yuesheng ， Li Hairong， Fang Zhongchun
Engineering&Training Center， Inner Monolia University of Seicence and Teachnoligy， Baotou， 014010， China

Abstrcat:Taking "C language" as the reform demonstration courace， the research on the related content of the mobile learning platform，designing a mobile learning platform based on Android.This paper introduces the design principle， system structure， function analysis and database design of this platform. The students can obtain the course materials， the chapter exercises and the simulation test by using this platform.

Key word:C language； mobile learning； Android

收稿日期：2015-12-06

作者简介：胡晓燕，在读硕士研究生，讲师。谭跃生，本科，教授。李海荣，硕士，副教授。方中纯，博士，副教授。

基金项目：内蒙古科技大学教改项目（编号：JY2014120）。