基于碎片化资源的手机课程交互设计

高振清

（苏州健雄职业技术学院，江苏 太仓 215411）

1 引言

随着移动智能手机和移动网络应用的普及，学生通过手机搜索学习资源进行片段化的学习已经成为一种普遍的现象。对碎片化的学习资源进行整合，为学生提供学习课件，并通过内容交互设计、功能交互设计、界面交互设计，使碎片化资源能够更加灵活地被学生所应用。

1.1 碎片化资源

碎片化资源是由人类活动所产生的各类资源所组成，其中包括信息资源、时间资源、空间资源。随着教学信息化的发展，各类知识以小节、单元、案例等电子形式存在于网络中，形成了庞大的碎片化学习信息资源，它不仅能够帮助学生解决针对性的问题，而且能够成为微课设计的主要素材。学生在日常的生活中，将一些碎片化的时间和空间进行利用，构建符合自身条件与环境的碎片化时间与空间资源，通过智能手机进行学习，而不受时间和空间的限制。

1.2 交互设计

交互设计是人与人之间、人与设备之间、设备与设备之间等能够基于某种环境下进行互动与配合，使其能达成某种目的。在软件设计中，交互设计以人的使用行为为目标导向，以用户习惯的使用方式规划软件操作流程，增进用户的交互体验。交互设计原则是要具有可视性，能够反馈活动信息，以流程化表达防止操作失误，能够准确表达控制和效果之间的映射关系，保持功能与操作的表现的一致性，并具有准确的启发性。在进行交互设计时，划分出分析阶段、设计阶段、配合阶段和验证阶段，必须明确交互设计规范，以保证产品设计的一致性。

1.3 个性化推荐

网络中存在着海量的信息资源，用户通过搜索引擎系统搜索所需要的资源费时又费力，而系统推荐技术则能够根据用户网络使用痕迹、对资源类型的兴趣等主动向用户推荐，以节约用户获取信息的时间，提高系统与用户之间的交互。个性化推荐主要由用户模型、推荐对象模型和推荐算法所构成，通过对用户的特征分析将网络中的资源与用户需求相匹配，利用相应的推荐算法进行计算，为用户推荐合适的信息。主要的推荐方法有基于内容推荐、协同过滤推荐、基于关联规则推荐和组合推荐等。

2 基于碎片化资源的手机课程系统设计

基于碎片化资源的收集课程系统不仅要对系统功能进行设计，满足应用上的需求，还要进行交互设计，实现教师与学生之间、学生与学生之间、用户与系统之间、系统内部流程之间的无缝衔接，增强系统的可操作性，满足用户个性化需求。

2.1 关键技术

2.1.1 Hadoop架构

Hadoop架构是基于Google集群系统实现的可扩展开源软件框架，其采用分布式存储与计算的方式进行数据处理，相比单节点数据处理具有较高的可靠性、高效性、伸缩性。HDFS是Hadoop分布式文件系统，通过多台联网计算机集群上运行HDFS处理海量的文件，采用Map/Reduce并行编程模式对大规模数据集进行并行计算，由Map任务对数据集进行分块，Reduce操作进行分布处理，帮助用户进行数据的分类与调用。

2.1.2 分布式数据库系统

分布式数据库系统是由不同地理位置的多台计算机联合组成的计算机网络，每台计算机都可以视为一个存储节点，通过资源池对数据进行集中管理。每个节点的数据库不仅可以独立支持本地应用，而且能提供数据共享。分布式数据库系统采用了4层结构，即：全局外层、全局概念层、局部内层和局部概念层。全局外层提供全局视图服务，全局概念层通过全局概念模式、分片模式、分配模式同局部概念层局部概念模式进行映射，局部内层通过局部内模式映射局部数据库，层间通过映射关系进行模式转换。

2.1.3 并行计算

并行计算是利用多核CPU进行计算，能够将一个问题分解成为若干个离散任务交由不同的处理器进行处理。并行计算由并行计算程序支持，其编程环境包括消息传递并行编程、共享存储并行编程和数据并行编程。其中消息传递并行编程具有较好的可扩展性，采用显式数据分配方式，分布式数据存储模式；共享存储并行编程可扩展性较差，采用隐式数据分配方式，共享数据存储模式；数据并行编程可扩展性一般，采用半隐式数据分配方式，共享数据存储模式。

2.2 系统功能设计数据分配方式

手机课程系统采用了三层结构模式，用户层使用手机客户端访问系统，用户包括学生、教师和管理员，功能层主要包括在线课堂模块、课程管理模块、视频课件模块和用户管理模块，数据层采用分布式数据管理，包括用户信息数据库、学习资源数据库和知识结构数据库等。系统架构如图1所示。

用户层通过手机客户端访问系统，根据使用系统的目的不同对系统使用权限进行设置，教师负责对教学资源进行整理，提供在线教学、发布视频课件、对课程进行管理、发布测试题、对学生问题进行答疑等操作，学生登录系统进行课件的学习、观看学习课程视频、与教师进行互动等操作，管理员登录系统对系统进行维护与更新。功能层为用户提供系统各项功能的应用，数据层对系统应用数据进行存储和分类。

图1手机课程系统架构

2.3 系统交互设计

系统交互设计包括了师生之间、学生之间通过系统进行交互，教师通过在线答疑帮助学生解决学习过程中遇到的问题；用户与系统之间的交互，通过个性化推荐分析学生的学习需求，将学生感兴趣和所需的课程资源推荐给学生；系统之间的交互，如手机客户端与服务器之间的交互。

答疑交互设计是教师与学生之间进行提问并解答的交互功能，其中包括学生提问模块和教师答疑模块，答疑交互设计在课程视频浏览的下方，便于学生能够快速提出问题。同时，学生提出的问题会被系统存储在问题记录中，便于再遇到同类问题时系统可以自动给予解答。教师答疑可以在教师在线的情况下进行实时回复，也可以在某一个时间进行统一回复。

推荐交互设计包括三个部分，一是生成用户特征数据，二是对用户信息与碎片化资源进行匹配，三是给出推荐的结果到用户客户端。推荐引擎基于用户特征向量，分析并提取用户个性化的特征，将其转换为数据，按照学生浏览课程的内容、搜索的问题等依据聚类算法进行聚类分析，同时对网络中的碎片化资源进行筛选和排序，最终给出用户个性化的推荐课程。在推荐交互设计中推荐算法采用基于内容的推荐算法：词频-逆向文档频率方法（Term frequency-Inverse document frequency，TF-IDF），设文档集为d1，d2，…，dn，关键词为k1，k2，…，kn，算法可以定义为：

其中，TFij为词频，IDFi为逆向文档频率。fij为关键词出现的次数，maxzfzj为文档中关键词出现次数的最大值，N为文档数量，ni表示出现关键词的文档。一个文档dj用向量表示，m为关键词的个数，那么用户a配置文件和课程s配置文件的匹配度夹角余弦方法可以作为计算用户a关键字说明文件和课程s关键字说明文件的相似度，计算公式表示为：

手机客户端与服务器端交互设计是实现客户端与服务器之间的数据定向存储与调用，在设计中，可以采用Flex所提供的Mate架构，基于标签和事件驱动，通过事件总线EventBus监听客户端信息，并将信息通过事件处理器进行处理，对应服务器数据，提供数据服务。同时服务器通过事件分发器将信息转交给事件总线进行处理，实现客户端与服务器端的数据交互。

3 结语

本文设计了基于碎片化资源的手机课程交互系统，根据系统用户类型将系统功能划分为在线课堂、课程管理、视频课件和用户管理四项功能，并根据交互设计思想设计答疑交互，推荐交互和手机客户端与服务器端交互。构建满足学生与教师进行实时或者延时互动的答疑板块，实现师生互动。利用大数据技术将碎片化资源进行整理，根据用户特征将关联资源推荐给用户，实现人机的个性化交互。采用Mate架构设计手机客户端与服务器端的数据交互，保证客户端信息与数据库服务一一对应。