基于微信公众号和云服务的辅助教学系统设计

陈思维

（湖南电气职业技术学院，湖南 湘潭 411101）

1 引言

随着《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》以及《教育信息化“十三五”规划》的提出，教学方法和教学理念正在发生空前的改变，改变单一的课堂教学模式，升级多元化的学习方式已经成为当前的主流。国内虽然开发了“课堂派”和“雨课堂”等众多用于学习的教学“云平台”[1,2]，但是紧密联系课程资源的平台相对较少。本文借助开放的微信公众号和云服务建立辅助教学系统，利用该教学系统，学生的学习过程变得自主化、趣味化、多样化，让学习从被动变为主动，增加教师与学生的沟通与多元互动，达到提升教学质量的目的。

2 辅助教学系统的特点

（1）实现师生互动、方便拓展课堂平台。智能手机已经成为学生必备的通信工具，微信又是智能手机的通用软件。基于微信的辅助教学系统为学生提供了方便快捷的学习环境，使学习能够不受时间、地点的限制，用手机能完成课前预习、课后复习、查阅问题的答案、作业提交等教学流程。如果在学习过程中产生疑问，学生可随时把问题发送给教师，教师可以不定时地利用辅导教学系统进行解答，从而提高了学习效率。

（2）系统功能灵活、定制简单、费用低。系统在云平台上搭建一个Web服务器，将Web服务以及复杂计算部署到Web服务器中，不需要新购硬件设备、软件及存储空间，降低了开发费用和运维成本，而且安全可靠，具有功能灵活、定制简单和费用低等优点。

3 辅导教学系统实现原理

辅助教学系统由微信用户、微信服务器、云服务器和数据库构成，系统框图如图1所示[3]。用户使用申请到的微信公众服务账号，将信息封装为XML（扩展标记语言）格式、运用超文本传输协议把信息发送到微信服务器上，微信服务器接收请求，然后把请求转发给云服务器，云服务器解析信息并处理后，将需回复的信息重新封装为XML格式后发送给微信服务器，最终将响应返回给微信用户。用户在微信服务器上可以群发消息、请求上传图文消息、上传下载多媒体文件以及实现自定义菜单的创建等，从而与用户实现友好的交互。

图1 系统框图

4 实现辅导教学系统的关键技术

4.1 申请账号并完成配置

（1）在微信公众平台网站申请服务号，申请审核通过后，登录公众号平台，填写URL（服务器地址）和Token（令牌）等参数完成微信公众平台接口配置[4]。配置成功后，方可用微信公众号实现微信服务器与云服务器的绑定，绑定成功以后，微信用户才能与云服务器进行通信。本文利用微信公众号的开发模式编写程序，实现微信关注用户与云台服务器的交互，实现所需功能。

（2）云服务器的搭建：在选定的（阿里云、腾讯云、百度云）官网上注册一个账号，搭建一个Web服务站点（云服务器），并解析到购买的域名。在云服务器上部署Web项目开发环境，包含挂载数据盘，安装网页设计语言PHP，配置和连接数据库管理软件MySQL、服务器Apache或Nginx和文件传输FTP等。

4.2 数据库设计与连接

将数据保存在数据库的数据表中，可长期保存和方便随时调用。本系统使用开源的关系型数据库MYSQL，它的市场占有率高，一直被认为是PHP的最佳组合，PHP也具有强大的数据库支持能力。本文直接使用PHP通过域名或IP地址，账号、密码和数据库名来连接数据库，PHP连接数据库的关键代码如下所示：

其中servername取值为域名或者IP地址，username取值为账号、password取值为密码，dbname取值为数据库名。

要使用数据表必须先确定数据表的结构，表的结构由表名（组成表的字段名、数据类型、是否为主键、是否为空）等组成，本设计中有多个数据表，下面介绍用户信息表、课程微课表、学生提问表的定义。

用户信息表要求是已关注了本微信公众号的微信用户，用户信息表user包括的字段有us_Id（用户账号）、us_WeChatId（用户微信号）、us_Authority（用户权限）、Time_attention（关注时间）、us_Name（用户姓名）和us_Pw（密码），所有字段均不为空。用户信息表的MySQL的定义语句为：Create Table user(us_id bigint,us_WeChatId varchare(255),us_Authority varchare(255)not null,Time_attention varchare(255)not null,us_Name varchare(255)not null,us_Pw varchare(255)not null,Primary Key(Course_id,Mlecture_id))。

课程微课表Mlecture包括的字段有Course_id（课程编号）、Mlecture_id（微课编号）、Mlecture_path（存储微课的路径）、Mlecture_name（微课名称）、Mlecture_descri（微课简述）、Mlecture_title（微课标题）。课程微课表MySQL定义语句为：Create Table Mlecture(Course_id bigint,Mlecture_id bigint,Mlecture_path varchare(255),Mlecture_name varchare(255),Mlecture_descri text,Mlecture_title varchare(255),Primary Key(Course_id,Mlecture_id))。

学生提问表studqus包括的字段有qus_id（问题编号）、name（学生姓名）、quid（所提问题）、qdate_time（提问时间）、answer（问题解答）。学生提问表的MySQL定义语句为：Create Table studqus(qus_id bigint,name varchar(10),quid text,qdate_timedatetime,answertext,Primary Key (qus_id,name))。

4.3 设置菜单

本文搭建的辅助教学系统，主要用自定义菜单来完成用户与系统的互动。微信支持的主菜单个数限定在3个，每个主菜单对应一个模块，本系统将主菜单设计为教学资源、师生交流、学生服务3个模块。教学资源模块用于发布与课程有关教学课件、微课、课后作业。师生交流模块用于解答学生课堂中提出的问题。学生服务模块为学生提供与学习相关的服务。

4.4 上传视频文件的技巧

在微信公众平台的素材库直接上传视频文件有大小的限制，只支持20M以下视频的上传。可用以下方法实现：微信公众平台支持使用腾讯视频网站上的视频，用QQ账号在腾讯视频网站登录，把要上传的视频先上传到腾讯视频网站，再把存放视频的地址直接复制链接过来，在使用该视频的时候，用复制链接的网址代替，此方法解决了视频大小限制的问题，而且减少了网络流量。

5 系统的功能模块及实现方法

辅助教学系统的框架如图2所示。本系统主要分为服务器PC端与微信端，教师的工作主要在服务器PC端进行，可以进行课程资源的整理发布、关键词回复设置、数据统计分析和平台维护。微信端则由学生和教师共同运用。

图2 辅助教学系统的框架

5.1 PC端用户权限识别模块

用户使用本辅助教学系统必须先进行登录，系统将用户权限分为管理员、教师和学生3种不同的角色，角色不同赋予的权限和使用功能模块也不同。管理员通过管理员账号和密码进行登录，权限最大，负责整个系统的维护、用户权限的设置、新建数据表等。教师用户可以用已有的账号进行登录，可以发送通知、发布预习内容、上传课件、作业布置等。学生用户需先注册再登录，可使用课程资源、上交作业、查看课表、发表评论，还可以使用师生交流模块进行提问等。用户权限识别模是根据用户信息表user中的字段us_Authority来判断用户类别[5]，用户权限识别流程如图3所示。

图3 用户权限识别流程

5.2 PC端课程资源模块

该模块为本门课程的所有教学资源，是上课教师上传的教学资料，包括课程微课、课程PPT课件、典型题型案例分析、知识点小视频、与本课程有关的网络资源链接、作业管理等。学生通过该模块，可以获取更多有关本课程的知识内容。课程微课是指针对某个知识点而设计的长度不超过10分钟的视频。课程课件是教师上课时要讲授的教学内容，根据教学大纲的要求和教学的需要，经过教学设计，一般用幻灯片软件制作的PPT文件。作业管理是对每个教学单元所需的作业题目和作业题目答案的管理，教师按教学顺序先发布作业，后发布题目答案。上传课程微课mp4格式或avi格式的关键代码如下：

5.3 PC端学生服务模块

学生服务模块主要是为学生提供与学习相关的服务。可以与学校教学管理系统相连，使学生能方便查询与学习有关的资料，进行课表查询：包括课程名称、授课教师、上课教室、上课时间等；考试与成绩查询；作业查询；课程进度查询等。

5.4 PC端师生交流模块

师生交流模块用于管理教师与学生进行问答，学生学习有疑问时，可提交问题，系统将这些问题保存在云服务器的数据库的学生提问数据表studqus中，系统自动找到学生的姓名存入Name字段，quid字段保存学生提出的问题，系统截取学生提问的日期和时间存入qdate-time字段，将数据存入学生提问数据表studqus的主要SQL语句是insert into studqus(qus_id,name,quid,qdate_time,answer)values(“问题编号”，“提问学生姓名”，“学生所提问题”，“提问时间”，“解答”)。教师可以对学生提问数据表进行有效识别和归纳整理，了解学生对知识的掌握程度，对有代表性的问题进行解答，答案存入answer字段，其他学生也可以查阅所有同学提交的问题和解答。该模块下设：（1）问题提交——学生可发送问题；（2）已提交问题——学生可查阅本人提交的历史问题和答案记录。

5.5 微信端的功能

根据不同的用户身份，微信端显示的内容也不一样。根据用户信息数据表的用户us_Authority字段来判断用户身份是教师还是学生，如果用户身份是学生，则显示课程资源内容。如果为身份为教师，则根据系统提供的上传教学资源的端口，可以添加课程教学资源。

微信端又可分为学生微信端和教师微信端。学生的学习主要在微信端进行，执行注册登录、加入课堂、查询信息、查看相关知识点讲解、观看微课视频，向教师提问、提交作业，查看课堂列表等操作。选择主菜单下相应的子菜单，就可以进行相关的教学活动。

教师微信端可向学生分发各类通知、课前预习内容、知识点推文、分享课件、微课短视频、展示教学成果、组织讨论、解答学生提问、查看课堂、查看题目、布置作业等。

6 结语

在大数据与会计专业2021级中的Excel在财务中的运用课程利用该教学辅助系统进行测试，学生学习的积极性很高，教师用辅助教学系统发布课前课程学习内容后，学生用教学系统的手机端微信向教师提问，互动效果非常好。使用教学系统进行预习的学生也较多，教学效果有明显的提高，该门课程期终考试的成绩也比较理想。实践结果表明，该系统使学生学习方式多元化，变被动学习为主动学习。对于如何利用好本系统，教师起关键作用，需要准备丰富的教学素材，不断提升学习内容的数量与质量，与学生频繁互动，这样才能更好地发挥系统的作用，取得良好的教学效果。