基于iOS平台的《动物生理学》课程的设计与实现

李韫珂,魏 瑞,张汤杰(扬州大学 兽医学院，江苏 扬州 225009)

移动学习是利用无线通信网络技术，在移动终端设备的帮助下实现的一种自主学习方式，其最大优点在于所受时空约束少，可随时随地进行自主性学习。近年来，随着移动技术的发展、移动设备的普及，移动学习正成为教育领域的研究热点[1]。就当代大学生而言，随着搭载着iOS系统的苹果手机的持有量不断攀升，iOS系统平台在未来有着良好的发展预期。然而，由于开发成本较高、官方审核严格等原因，根据调查，国内iOS平台在动物医学教育方面的教育资源相当匮乏，高品质软件数量接近于零。因此，在当今信息化、数字化背景下，基于iOS平台的移动端学习软件具有非常大的市场[2]。毫无疑问，开发出一系列适合当代大学生课程专业学习的iOS平台教学类软件是当今教育资源信息化、数字化改革和建设的当务之急，其潜在价值不可估量。

《动物生理学》是动物医学、动物科学等专业的主干课程，属于学科基础课。动物生理学是研究动物(主要为家畜、家禽)正常生命活动及其规律的科学。本课程旨在使学生系统掌握动物各种正常生命现象、活动规律、生理功能，以及内外环境因素对这些活动的影响及其机制。为使动物医学、动物科学等相关专业的学生能够更好地学习并掌握动物生理学各个章节的基本知识，同时也为了探讨适合高等兽医教育形态与机能课程的移动学习模式，采用基于OS X系统的Xcode软件自主开发了iOS平台的“动物生理学APP软件”，将动物生理学这门学科中的课程内容、选择题和思考题集成到软件中，并在我校2016级本科生中进行了试用，对移动学习这种教学模式进行了有益的探索。

1 移动端手机APP介绍

该移动端手机APP是基于iOS系统的一款手机教学类软件，具有简明生理学、选择题、应用题和知识共享平台等多个功能模块。利用这些模块，学生可以在学习生理学知识的同时，对掌握的知识点进行测验，并与其他学生进行知识资源的共享；教师可以从后台获取学生的测验数据以更深入地了解学生对于课堂知识点的掌握程度。

根据软件模块化思想，软件的课程内容部分分成了为八个部分，包括细胞生理、血液与循环、呼吸、消化、排泄、神经系统、内分泌和关于我们。软件遵循了科学性的原则，将每个章节的课程内容通过文字、图片，特别是动画来展示，有利于学生的形象思维和加深理解。

动物生理学选择题共集成了300道选择题，学生可以任意选择包含10题的随机小测验；包含30题的随机小测验或是包含300题的总题库。在进行随机测验时，每次获得的题目均为题库中随机抽样所得，在完成随机测验后可获得错误数据统计，并可以回到测验中获得正确的答案以及解答。

思考题将动物生理学的重点和难点问题集成到题内，进入该模块，可以看到全部思考题，点击相应思考题，可以看到该问题的答案。还可以对试题库进行删除、添加和更新等操作。该模块主要分三个部分，其中包括：“动物生理学思考题”和“搜索”两部分。动物生理学思考题和搜索查询功能为此软件的核心功能。使用索引完成对数据层的访问及执行，点击动物生理学思考题将访问思考题题库，通过上滑可显示试题库中余下的所有试题。用户使用这款软件主要目的是为了课程的学习，那在学习过程中难免会遇到一些问题，这个时候就需要使用本软件进行查询关键词条或者短句，这个功能同样大大节省了用户去翻阅大量书籍文献的时间，可以帮助学生在短时间内找寻到自己想要的内容。

“动物生理学APP软件”自2017年8月31日登陆苹果官方App Store至今，已经历了多次版本更替。截止2018年6月，累计展示次数及下载量总和已经超过400次，由于软件内容丰富、使用简单方便、功能新颖等优点，深受师生欢迎(登陆苹果官方App Store,输入“扬大生理”可免费获取或使用苹果官方Testflight应用软件，获取授权签名后，下载安装即可使用)。

2 动物生理学移动端手机APP的构建

2.1 移动端手机APP软件教学功能的实现

iOS版移动端手机动物生理学APP功能全面，具有简明生理学、选择题、应用题、知识共享平台等多个功能模块(图1)。学生在学习动物生理学课程内容后，可以通过系列习题对自身的学习情况进行测评，教师也可以通过此软件获取到学生当前的学习情况。此外，由于知识共享平台的设立，学生可以分享最新掌握的知识点，有助于学生在学习方面的交流和沟通。

图1 动物生理学手机APP功能示意图Fig.1 Schematic diagram of mobile application for Veterinary Physiology

动物生理学模块，学生们可以图文并茂地学习生理学知识重点，以激发他们的学习兴趣。动物生理学模块插入了大量动画，以动画的形式，向学生展示生理学中例如“细胞膜的物质转运机制”、“生物电现象”等知识点。由于苹果开发工具Xcode对于gif动态图片不友好，故采用原生UIImageview的动图功能实现与gif动态图片类似效果。

关键代码如下：

UIImage *image=[UIImageimageNamed:imageName];

[imagesArray1addObject:image];

self.imageview2.animationDuration = 10;//设置一次循环时间

self.imageview2.animationRepeatCount = 0;//设置为无限循环

self.imageview2.animationImages = imagesArray1;

[self.imageview2startAnimating];

选择题模块，学生们可以对自己已经掌握的知识点进行固定数量(10题或30题)的快速测验，测验结束后错误的题号会被显示，以便于学生发现自己的学习漏洞。同时，在网络允许的情况下，测验的成绩会自动同步到平台后台，作为受教学生知识掌握情况回馈给任课教师。

简答题模块的设计旨在为学生提供一个可进行更新的名词解释以及应用题记录本。本模块自带27道名词解释以及应用题的问题及答案。同学在学习或复习途中，可自行添加并修改题目。利用Xcode内的原生类NSuserdefaults，学生所添加的题目将作为缓存储存于手机内，无需依赖网络即可读取。

知识共享平台使学生可以将自己觉得重要的知识点向每一个动物生理学APP移动端手机的用户展示，其他用户可以根据自身需求将知识共享平台所展示的信息一键添入应用题模块。这极大地方便了学生相互传递各自掌握的知识信息，有助于学生进一步掌握动物生理学的重要知识点和难点问题。

2.2 非数据库资源的构建

在编制教育类移动端软件时涉及到课程众多知识点，另外选择题和思考题更是需要数据库，这就要求开发者在编制过程中能够建立起相应的数据库并能准确地调用，通常采用SQLite数据库。 iOS版动物生理学移动端手机APP是基于objective-c语言，具备面向对象的程序设计思想(oop)[3]。通过设计，软件可直接读取txt文件，无需使用SQLite数据库，并利用txt文件中的换行符、空格或其他符号等标识对文件中的题目进行自动识别，获取题目的各个选项、答案、解释等信息，为每一道题目产生一个对象，并以属性的形式将相关信息附加到对象上[4]。这样的设计降低了开发者的开发成本和后期的维护成本，使拥有教学资源但不具备软件编程能力、SQLite数据库使用经验的教师仅需对txt文件进行相关设置也能轻松地对本软件的题库进行设计。

关键代码如下：

NSString *filePath=[NSBundlemainBundle]pathForResource:@“题库” ofType:@“txt”;//获取txt文件

……

NSMutableArray *array=[NSMutableArrayalloc]initWithArray:[TikuStringcomponentsSeparatedByString:@“ n”];//按照换行符号构建题目数组

……

for (inti = 0; i

NSString *str=[TikuDataobjectAtIndex:i];

NSMutableArray *oneStock=[NSMutableArrayalloc]initWithArray:[strcomponentsSeparatedByString:@" "];//遍历数组，以三个空格将题目分割为题号、问题、选项、答案等

NSMutableString *questionNumber=[oneStock objectAtIndex:0];

……

NSString *because=[oneStock objectAtIndex:7];

Tiku *item=[Tikualloc〗init];//为每一道题目构建对象

item.questionNumber=questionNumber;

……

item.because=because;//以属性的方式为对象赋值

return TikuArray2;}

需要特别指出的是，对应较大的资源库依然需要通过SQLite数据库来进行管理、读取和操作。

2.3 对于互联网连接的低依赖性

iOS版动物生理学移动端手机APP在设计之初就对用户的实际情况进行了考虑，对于互联网连接依赖性不强。在网络中断的情况下，除知识共享平台无法使用以外，其它各学习模块均能正常使用，选择题模块的测验成绩将自动储存于手机缓存内，在网络恢复后将自动上传至后台，这给使用者的学习和测试带来了极大的便利。

3 问卷调查

iOS“动物生理学APP软件”使用了一个学期，我们从动物医学专业三个班级共93学生进行了问卷调查，结果显示：95%的同学认为这款手机APP可以帮助大家对课程内容进行预习、复习和备考，值得进一步推广；超过75%的同学认为用手机APP进行复习比用传统的课堂笔记、老师授课PPT进行复习更加方便、更加节省时间。同时，一部分学生也提出了这款手机APP资源虽然相当丰富，功能也得到充分发挥，但还存在着某些不足之处，如推广度不大、知名度不高，可喜的是“动物生理学APP软件”自从登陆苹果官方网站后，下载量不断地升高，反馈信息显示，软件不仅在本校相关专业被广泛使用，而且也得到了其它学校师生的广泛欢迎、使用以及教育行政主管部门的肯定。

4 展望与总结

在大数据的时代背景下网络化、数字化对教学模式、教学手段和方法正在产生巨大的冲击作用[5-6]。高等院校都在不断加强教育技术的数字化建设，随着信息技术与教育教学的深度融合，多样化的信息手段被逐步运用到课堂教学，为教师开展混合式教学、慕课、翻转课堂、微课、雨课堂等提供了多平台与支持。

iOS“动物生理学”完全由专业教师与具有编程能力的兽医学院同学共同开发完成，经过初步实践，显示在师生的共同参与下将丰富的动物生理学移动终端课程运用于动物生理学现代化教学是一种可行而且是十分有效的混合式教学模式，移动学习工具与课堂教学相结合的模式既能提高学生学习效率，同时也有助于教师教育教学的现代化、信息化发展的建设与发展。这个教学模式其核心是丰富、科学、生动的教学资源，而iOS“动物生理学”恰好集合了多年自行制作的图片和gif动画[7-8]，这些图片和动画严格遵循了科学性的原则，做到了既形象生动又严谨科学，避免了用纯文字式的表现手段而使得课程软件过分单调，而且不少动物生理学课程的内容本身是动态的，用纯文字式的也不利于学生的准确和充分有效理解与掌握。本教学软件达到了专业水平。虽然对于大部分专业教师来说，完全自主开发用于教学实践的APP较为困难，这对专业教师信息技术能力和水平提出了严峻的挑战，但希望本研究能对日后教学的数字化、多终端建设的探索提供借鉴，同时为相关课程建设方面的其他研究者及教学工作者提供参考。