基于微信小程序的自测系统设计与实践

崔良玉，王灿芳

（天津职业技术师范大学机械工程学院，天津 300222）

随着移动互联网的兴起与发展，基于移动终端的移动学习平台已成为移动互联网时代重要的方法与手段。现今手机成为了大学生获取知识与输出信息的重要手段，因此为适应新时代获取知识的新需求，市场已开发出多种不同功能、面向不同群体的移动网络学习平台。微信是我国装机量最大的社交类应用软件，而微信开放的小程序开发系统为用户开发应用提供了平台，其即用即走的理念可使用户方便快捷地选择应用小程序。基于微信小程序的轻型学习系统有着多种优势，已成为课外教学辅助的重要方式与手段。移动互联网与智能手机及社交软件的兴起为移动学习提供了更多的技术途径[1]，微信可用于构建移动学习的翻转课堂方案，实验证明其可有效提高学习成绩[2]；利用微信的交互功能可以搭建在线答题系统[3]，如可以在课堂上将考试内容推送到学生手机端，让学生在限定的时间内完成并提交，这样一方面可及时检测学生的学习效果，另一方面教师也可以通过后端数据及时发现学生知识的薄弱点，及时进行辅导[4-5]；将教学过程信息化，有利于实现面向过程的考核[6]，还能充分利用用户交互生成的大数据对教学过程进行量化，便于统计分析[7-8]。国内对微信小程序在教学考核方面的应用已进行了初步的探索，如陈柳红[9]提出了一种利用微信小程序实现在线考试的设想，分析了微信小程序的优势；牛琳等[10]针对高校在实施翻转课堂、PBL（problem-based learning）教学等新型教学模式时，缺少具有实时性、互动性、趣味性、用户体验好的移动学习平台的问题，提出了基于微信小程序的移动学习平台的设计方案；云南大学通过对微信小程序的研究现状和理论依据分析，指出了其对高校学生在自主学习方面的益处、支撑作用和学习效果[11]。张迪等[12]提出了基于小程序的第二课堂学分系统，具有在线活动报名、第二课堂学分查看、学分明细查看、学分申请进度查看、活动签到签退、活动审核等功能，便于学生、教务处以及二级学院对学分的各项管理，提高学分认定的效率。上海大学王萍[13]提出了基于微信移动学习应用平台的设计框架，基于所开发的《程序设计C语言》课程微信平台，进行了实践教学应用与分析。上海交通大学山峰等[14]依托微信公众平台，创建了“数据结构”课程学习公众号，研究表明：微信公众平台在吸引学习者、传播微内容、推进个性化学习与实时效果评估等方面具有积极的促进作用。南京大学王玉洋[15]通过整合微信小程序和WordPress，开发了一款操作简便、使用友好的移动学习平台，为学习者提供一种新的学习工具，并为微信小程序这一新颖的应用形式在教育领域的应用进行尝试和探索。可见，将智能手机与微信应用于教学过程，可方便快捷地将知识传播到学生端，精准地传递丰富的内容，而且实现手段具有可扩展性，形式多样，可满足不同学生群体的需求。

本文基于微信应用于辅助教学的特点与现状，采用交互性更强的小程序开发功能，设计开发面向大学生的自测自学系统，充分利用学生的碎片化时间，探索新的教学辅助方法与手段，并将此系统应用于日常教学与过程考核中，这样一方面可以帮助学生提高学习效果，另一方面可以协助教师实现过程考核与评价，以及教学过程的数据化。

1 系统架构

此系统包括小程序终端界面系统、后台题库系统、后台逻辑处理系统、后台数据分析系统，系统架构如图1所示。微信用户可通过扫描二维码或搜索小程序名称直接查找访问该系统，该系统利用微信小程序编辑器编辑的代码，在微信云端服务器上运行，执行逻辑及事件响应；另外，采用网络云端数据库作为题库等周围数据的数据库，可进行用户信息、题目查找、添加、删除等操作。系统流程如图2所示。

图1 系统架构

图2 系统流程

学生通过扫描该小程序的二维码或名称可直接访问该系统。首次访问时需使用微信账号进行注册登录，并填写“姓名”“班级”“专业”等信息，便于后台数据统计。登录系统后，有“答题”“学习”“排名”“错题”4个模块可选择。选择答题后，微信后端程序从题库数据库中随机出题组成一套测试题，待学生答题结束后，显示分数及题目对错，并将错题提交至个人的错题数据库；学生也可以选择学习功能，或查看个人的错题集，或查看个人的分数排名。教师作为管理员可登录微信后台程序查看学生的注册、访问信息，包括登录时间、访问频次等，也可登录数据库后台查看学生的答题记录，包括每个学生的错题记录，由此分析学生未掌握的知识点；学生的平时答题成绩可与教务数据库连接，将平时答题成绩作为综合评价参数，以便实现更全面、更科学的过程考核与评价。

微信小程序框架包含2部分：View视图层、App Service逻辑层。View视图层用来渲染页面结构，App Service逻辑层用来逻辑处理、数据请求、接口调用，它们分别在2个线程里运行，视图层使用WebView渲染，逻辑层使用JSCore运行。视图层和逻辑层通过系统层的JSBridage进行通信，逻辑层将数据变化通知给视图层，触发视图层页面更新，视图层把触发的事件通知到逻辑层进行业务处理。

该系统采用云数据库，云数据库是部署和虚拟化在云计算环境中的数据库，用来存储用户信息、题库、错题题库及排名信息等。云数据库是在云计算的大背景下发展起来的一种新兴的共享基础架构的方法，它极大地增强了数据库的存储能力，消除了人员、硬件、软件的重复配置，让软、硬件升级变得更加容易。云数据库具有高可扩展性、高可用性、采用多种形式和支持资源有效分发等特点。

2 系统设计与开发

2.1 开发语言

微信小程序开发采用腾讯官方发布的开发者工具，这是集模拟器、编辑器与调试器于一体的开发环境。安装完成后，微信扫描登录即可，在这个开发者工具中，可以编写代码、实时看到界面图、调试代码，打印错误等。

在程序开发过程中主要应用的开发语言包括WXML（weixin markup language），WXSS（weixin style sheets），JS以及JSON格式的配置文件。WXML是一种标签语言，类似于HTML语言，用来表示小程序页面结构布局的语言。WXSS的功能与基本语法CSS类似，是一种样式语言，用来修饰WXML的样式。JS是一种脚本语言，是小程序交互功能实现的主要工具，使用方法与JavaScript类似。JSON是配置文件，包括项目配置、工具配置和页面配置，包含的配置信息有：页面的路径、名称，整体的风格等。

除了客户端所看到的页面、交互等功能外，该系统另一个重要的组成部分是数据库，包括题库、用户信息数据库、错题数据库等。为方便编程与调用，系统采用网络上免费的云端数据库Bmob。Bmob为小程序开发提供一体化的后端云服务，免去了服务器维护、证书配置、数据存储互通等繁琐的工作，只需关注前端的逻辑功能设计与实现，这样可以大幅度提高开发效率，缩短研发时间，降低成本。

2.2 功能模块

系统的主要功能模块如图3所示，主要包括注册/个人信息模块、答题模块、学习模块、错题集模块与排名5个模块，答题与学习模块又包含：选择题、填空题、判断题和简答题模块。

图3 主要功能模块

注册模块，通过微信搜索小程序名称或扫描二维码即可通过微信账号访问该系统，头像采用微信头像，此时姓名及班级为空，需进行注册才能显示。在登录模块点击头像处进入注册模块，此时需要填写“姓名”“班级”和“学号”，点击“确定”按钮后返回登录页面。

在主页面（登录页面）点击“答题”按钮，进行课程及章节选择，选择题库页面如图4所示。点击“确定”按钮后，系统给出随机试卷，包括10道选择题和10道判断题，随机试卷页面如图5所示。答题完毕后或答题中间点击“交卷”按钮，系统进入分数页面，分数页面如图6所示。红色代表答题错误，错题进入错题本，蓝色代表答题正确，点击页面上的题号数字，进入答题回顾页面，显示题目和选项，答题回顾页面如图7所示。

图4 选择题库页面

图5 随机试卷页面

图6 分数页面

图7 答题回顾页面

在主页面上点击“学习”按钮，系统进入学习页面，系统默认出现的是“单选”题页面，点击顶部的“判断”“填空”或“简答”按钮，页面会切换到相应的题型页面；点击“＞”或“＜”，系统会向前或向后显示一道题，点击“＞＞”或“＜＜”，系统以 10道题为单位向前或向后显示题目；点击底部的“显示答案”，在下部显示本题答案。错题同理。

在主页面上点击“排名”按钮，根据选择的题库，系统进入排名页面，页面从左到右分别显示头像、姓名、总分数及答题次数。

在主页面上点击“头像”按钮，系统进入个人信息页面，分别显示“姓名”“班级”“学号”“登录次数”“分数”以及“上次答题时间”。点击“问题反馈”按钮，系统给出问题反馈页面。

3 数据分析与评测

微信小程序记录、分析登入数据及答题记录，后台统计数据可用于学生的学习过程分析。可对访问人数进行统计分析，还可进行深度分析，如每个页面的访问频次、不同访问时长、打开次数分布、不同访问时长、打开人数分布等，小程序访问数据分析如表1所示。这些记录为分析与评价学生的学习过程提供了数据支撑。

表1 小程序访问数据分析

云数据库后台可查看每个学生用户的个人学习记录，如访问次数、访问时间、学习时长、错题集、答题记录等，这些数据经过挖掘与分析，都可成为对学生的学习过程评价与考核的依据，学生综合评价显示页面如图8所示。

通过两学期的实践对比，可以看出学生对知识的掌握程度明显提高，期末考试成绩也明显提升，学生利用碎片化时间在手机端学习，增加了学习时间，另外也通过考试模块的训练，加强了对课本知识的思考，强化了考试能力。

图8 学生综合评价显示页面

4 结语

针对移动互联网时代信息获取与实践反馈的特点，本文设计开发了一套基于微信小程序的自测自学系统。一方面可帮助学生充分利用碎片化时间学习，随时随地进行自学自测；另一方面依托数据库技术，充分利用学生访问小程序的数据，协助教师分析教学过程，辅助完成教学的过程考核。后台访问数据显示学生多数利用碎片化时间进行短时间的自学自测，针对错题集可进行有针对性的重点学习，而且程序设计的排名可有效激发学生的学习动力。实践证明，该系统可调动学生学习的积极性，提高学习效果。这套系统可方便地移植到其他课程的线上教学系统中，尤其是针对主要考核方式为选择题和判断题等客观题的课程，只需整理出相应课程题库便可使用。