基于微信公众平台的课堂互动系统

王 震，李晓东，张文静，刘成涛

（西安工程大学电子信息学院，西安710048）

基于微信公众平台的课堂互动系统

王 震，李晓东，张文静，刘成涛

（西安工程大学电子信息学院，西安710048）

针对当今大学课堂教学中的互动式教学模式存在简单化、形式化、教条化等不足，设计出一种全新的师生互动教学平台。系统利用服务器、数据库、微信公众平台、网站、上位机等模块将教师计算机和学生智能手机连接在一起，可实现课前签到、课堂答题，布置作业，答疑，资源共享等六大功能。平台改进了传统课堂教学过程中存在的多种缺点，在减轻教师工作压力、提高大学教学质量与教学效率、激发大学生课堂兴趣等方面都具有重大的应用意义。

互动教学；服务器；微信公众平台；课堂答题

1 引 言

随着大学扩招在校人数增加，老师与学生比例存在着不协调的问题，老师很难在保证教学的进度与质量下，能够照顾到每一个学生。同时学生逃课现象很普遍，教学与管理中不断出现“力不从心”的情况，这使老师面临很大的教学压力与负担[1]。且目前教学仍采用比较传统的教师在讲台上讲，学生在下面听的这种“填塞”式的教学方法，使大学课堂效率难以提高[2]。

针对教学过程中教师一对多效率低、不全面的问题，本系统利用局域网网站技术，将教室电脑与学生的智能手机连在一起，构成一个实现课堂互动的平台，包括教师端，通讯中枢端，学生端部分，能够实现快速签到、答题测验、课堂反馈等功能。对于学生端的硬件要求较低，只需一台支持802.11协议的智能设备即可，对于教师端利用高校教室已有的多媒体电脑能在很大程度上降低成本。可以帮助教师轻松地的当堂了解学生的知识吸收情况，及时的调整教学进度与重点，有效的减轻教师教学负担，提高学生吸收知识的效率。

2 系统方案设计

本系统主要由五部分构成：数据库、服务器、微信公众平台、网站、上位机。数据库采用MYSQL数据库，主要用于保存一些用户信息，提供增、删、查、改的功能[3]。服务器端采用的是Windows server操作系统，具有可靠性、可用性、可伸缩性和安全性等特点，是高度可靠的操作平台，功能是为网站、微信公众平台、上位机提供后台管理[4]。网站采用PHP作为开发语言，主要为教师提供服务，实现编辑随堂测验、查看考勤、上传课堂资料等功能。微信公众平台主要面向学生，为学生提供扫码签到、课堂答题、参考资料保存、以及课堂答疑等服务。上位机采用C#作为开发语言，主要面向学生，学生上课前通过手机扫码，在所坐的座位上签到后，上位机界面相应的座次会有已签到的提示；同时教师通过上位机可在上课中展示所讲内容的PPT。本开发平台的整个系统架构如图1所示。

图1 系统整体架构

2.1 服务器

本开发平台的服务器采用腾讯云服务器。该云服务器（Cloud Virtual Machine）的CPU为单核、内存为1G、带宽为1M，是一种高性能、高稳定、弹性伸缩的计算服务系统。具有完善的API体系以及成熟的网络虚拟化技术和网卡绑定技术，从而保证网络性能可靠，能够搭载稳定的网络架构，作为管理控制台。云服务器可分为链接层、路由器层、业务逻辑层和数据层。如图2所示。链接层是表示创建HTTP和TCP服务器，监听客户端的事件转发到路由层来处理。业务逻辑层主要是实现服务器的功能逻辑运算，表示层是前端web页面层，数据层是云服务的用户（手机和设备）数据关系层。由于各个层次是松散地耦合，因此维护、变更较为方便[5]。

2.2 数据库

图2 云服务器的组成

数据库是一个数据集合，也是一个计算机软件系统。它使用一定的数据结构将数据存储到计算机内，让这些数据变得可组织、可共享、更利于管理。本平台采用Microsoft公司开发的MySQL数据库，是一种开放源代码的关系型数据库管理系统[6]，能够在不同操作系统下运行，同时拥有快速且稳定的基于线程的内存分配系统，使客户可以搭建和管理高性能的数据应用程序，其结构体系如图3所示。MySQL数据库拥有强大的查询功能，支持查询SELECT和WHERE语句的全部运算符和函数，且可在同一查询中混用来自不同数据库的表，从而使得查询变得方便和快捷。PHP拥有一整套的MySQL函数，为MySQL提供了全方位的支持。

图3 数据库结构体系

2.3 网站

本平台采用PHP作为网站的开发语言，其是一种通用开源脚本语言，几乎支持所有的操作系统平台及数据库系统，使用PHP可以自由地选择操作系统和WEB服务器，同时在开发时选择面向过程和面向对象，或者两者混合的方式来开发[7]。网站前台的内容主要是从MySQL数据库查询出来的，优点是好管理，管理员可以很简单的在后台添加内容，前台查询更新。网站主要面向对象为教师，分为布置作业、上传资料、设置随堂测验题目、查看签到四个部分。此四部分在每个网页中都有固定的模块，点击即可进入相应网页。WEB网站的组成如图4所示。

2.4 微信公众平台

利用当今使用率较高的微信公众平台作为互联网的入口，一方面学生与教师不需要安装额外的APP，另一方面其提供的二维码扫码功能也为课堂签到提供了方便[8]。微信公众平台分为订阅号、服务号、企业号，不同模块功能各有差异，根据本平台的需求，使用服务号[9]。微信公众平台的对话菜单结构如图5所示。每一个选项卡的功能如下：(1)资源共享：打开链接后，跳转到资源界面，学生可查看由教师上传的参考资料，ppt等文件；(2)班级作业：查看教师布置的课后作业。(3)答疑：学生通过拍图片或者文字的方式上传答疑内容，教师会收到学生提出疑问的通知，可通过语音或图片的方式帮助学生答疑解惑；(4)答题：上课时点击答题按钮，则跳转到答题问卷界面，选择相应的选项后教师即可通过后台查收到学生答案并附有答题情况统计表；(5)账户：学生绑定学号用于答疑、答题、签到。

图4 WEB网站的组成

图5 微信对话菜单框结构图

2.5 上位机

本平台的上位机采用C#作为开发语言，其是一种由C和C++衍生出来面向对象设计方法的编程语言，与其他语言比，具有安全、稳定、在window平台下操作简单等特点。在继承C和C++强大功能的同时去除了一些复杂特性。此外，C#综合了VB简单的可视化操作和C++的高运行效率，以其强大的操作能力、创新的语言特性和便捷的面向组件编程过程，成为NET开发的首选语言[10]。

3 系统功能

系统主要功能由以下四部分构成：

（1）课堂考勤

教师课前打开上位机选择签到功能，系统后会弹出两个窗口，签到二维码与实时座位表窗口，为实现杜绝代签的功能，本系统在数据库中建立一张以当前时间命名的数据表用于存储签到信息。二维码的网址链接中携带当前时间的信息，学生利用微信客户端扫描二维码之后，跳转的签到的界面。学生在实时座位表中依次填写本人姓名、所坐位置后，再点击签到按钮，系统会解析链接内的时间信息，若签到时间与当前时间在一定范围之内代表签到成功，否则代表失败。签到成功，则系统往已建好的表中写入签到数据，此时实时座位窗口中对应位置将变成绿色并显示该生姓名。

（2）随堂测试

随堂测试作为课堂教学反馈的重要环节，可为教师提供课堂教学效果的参考。根据测试结果，不仅可以掌握每个学生对知识的吸收情况，同时又可作为教师及时调整授课进度的依据。传统随堂测试一般采用上交纸质版的形式，浪费时间、效率低下，且效果不佳。为解决这一问题，本平台进行了设计与开发。通过采用在线问卷调查的方式，教师无需注册直接打开问题编辑界面，编辑完成后，即可发布；学生扫码即可打开链接，提交服务器，同时系统采集数据模块具有可收集API接口，当堂即可完成批阅与成绩统计，极大地发挥了随堂测试的效果。

（3）布置作业

课后作业为教学任务的必要环节，起到巩固知识的作用。传统的布置作业形式主要有以下不足：第一，布置作业目的是增强教师与学生之间的沟通效率，教师口头布置作业在信息传递的过程中会出差错，且对于学生来讲往期作业如不能及时归纳整理，在复习时不能起到良好的指导作用。第二，随着教学改革与网络技术的推进，有时需要电子版的作业，比如计算机程序、结课论文、平面设计、机械图纸等等，传统的邮箱方式在整理与评阅上效率相对较低。本平台开发出传输效率高且能够保存于后台的在线布置作业模块，能够便于后期查看之前所布置的作业内容。同时设计有电子版文件上传接口，教师在后台可随时下载评阅，节省了时间，提高了效率。

（4）课后答疑

在实际教学过程中教师往往面临课程任务重、教学时间紧等问题，对于学生提出的问题在课堂有限时间内不能较好的完成答疑解惑，从而会严重影响学生对知识的吸收效果。为此，本平台设计了答疑在线接口，学生上传的问题会面向全班同学，教师可在非课堂时间内利用碎片话的时间解答问题，不但对于提问同学有帮助，而且对全体同学都有参考价值。在解决了学生共性问题的同时也节省了教师一对一答疑的时间与精力，提高了师生间的沟通效率与学生吸收知识的质量。

4 系统测试

本平台经过多次的各模块测试、联合测试、整体测试等测试环节，结果表明系统总体能实现预定的功能，包括资源共享、课前签到、堂课练习、答疑等，且各模块之间也实现了正确的连接。同时在测试过程中也发现了一些不足，如进入相关页面等待时间过长等，经过后期的调试这些问题得以解决。最后该平台选用大小为30个人的班级作为使用对象，在西安工程大学课堂上进行了实际应用，各功能符合预期效果。上位机页面各组成部分如图6所示，其中(a)为上位机登陆系统页面，(b)为功能选择界面，(c)为签到所生成二维码页面，(d)为学生座次分布页面；微信公众平台页面如图7所示，其中(a)为课堂助手整体页面，(b)为课堂签到助手(c)为资源共享页面，(d)为班级作业页面。

图6 上位机页面

图7 微信公众平台页面

5 结束语

本系统利用当今较为盛行的微信公众号，以改进大学课堂的互动教学为目的，搭建了基于微信公众号的大学互动教学平台。该系统的独特优势显而易见，不仅能够实现课前签到、课堂答题，资源共享等功能，而且还可进行布置课后作业、课下答疑等环节。若本平台在教学中得到广泛应用，将对课堂教学改革产生重大的影响。

[1]张建兴.大学生逃课现象的调查与反思[J].淮南师范学院学报,2006,05:97-98.Zhang Jianxing.Investigation and Reflection on Phenomenon of College Students Skipping Class[J].Journal of Huainan Normal University,2006,05:97-98.

[2]邓蕾蕾,王怀仙,刘佳慧.“翻转课堂”互联网教学资源在高等教育共享模式中的应用研究 [J].黑龙江畜牧兽医,2017,（09）:273-275.Deng Leilei,Wang Huaixian,Liu Jiahui.Application of Internet Teaching Resources in"Flipped Classroom"in the High Education Sharing Model[J].Heilongjiang Animal Husbandry and Veterinary Medicine,2017,(09):273-275.

[3]杨炜林.基于系统的安全应用支撑平台的设计与实现[D].西华大学,2014.Yang Weilin.Design and Implementation of System Based on Safety Application Support Platform[D].Xihua University,2014.

[4]贾洪鉴.基于网络的教务管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,2011.Jia Hongjian.Design and Implementation of Web-based Teaching Management System[D].University of Electronic Science and Technology,2011.

[5]吴川环.基于微信控制物联网设备的服务器系统[D].广东工业大学,2015.Wu Chuanhuan.Server System Based on WeChat Control of Internet of Things Devices[D].Guangdong University of Technology,2015.

[6]陈云芳,潘利华,陈瑞,等.基于PHP语言访问MySQL数据库的实现[J].中国新通信,2015,(19):103.Chen Yunfang,Pan Lihua,Chen Rui,etc..Access to MySQL Database Based on PHP Language[J].China New Communication,2015,(19):103.

[7]赵越.基于PHP技术的汉语学习网站的设计与实现[D].华东师范大学,2010.Zhao Yue,Design and Implementation of Chinese Learning Website Based on PHP Technology[D].East China Normal University,2010.

[8]李多.二维码应用，隧道前方的光明[J].中国包装，2013，(01):45-50.Li Duo.QRCode Application,Light in Front of the Tunnel[J].China Packaging,2013,(01):45-50.

[9]刘成涛,王震.基于微信公众平台的智能型环境监测系统[J].国外电子测量技术，2017，(02):49-53.Liu Chengtao,Wang Zhen.Intelligent Environmental Monitoring System Based on WeChat Public Platform[J].Foreign Electronic Measurement Technology,2017,(02):49-53.

[10]何伟，陈永强.C#的文件处理研究与实例分析[J].电脑知识与技术，2009，(21):6046-6047.He Wei,Chen Yongqiang.Paper Processing and Case Analysis of c#[J].Computer Knowledge and Technology,2009,(21):6046-6047.

Classroom Interaction System Based on WeChat Public Platform

Wang Zhen,Li Xiaodong,Zhang Wenjing,Liu Chengtao
（College of Electronic Information,Xi'an Polytechnic University,Xi'an 710048,China）

Aiming at change the shortcomings of the interactive teaching mode in the university classroom,this paper designs a new interactive teaching platform for teachers and students.This system uses server,database,c website,PC computer modules,to make teacher's computer and student's smartphone together,which can realize the school attendance,classroom answer,arrangement work,question answering,resource sharing and so on six big function.It has improved the shortcomings of traditional classroom teaching process,which has significant application significance in alleviating the pressure of teachers'work,improving the quality of teaching and efficiency,stimulating college students'classroom interest.

Interactive teaching platform；Server；WeChat public platform；Classroom answering

10.3969/j.issn.1002-2279.2017.05.022

TP 308

A

1002-2279-（2017）05-0084-05

王震（1997—），男，山东省德州市人，本科生，主研方向：嵌入式与机器学习。