课程助手APP

梁 娟，邢婷婷，颜伟烽

(福州工商学院，福建 福州 350715)

0 引言

随着无线移动网络技术不断发展，移动终端设备的成熟，以及大数据时代的到来，信息智能化已经普及并深度融合到经济、医疗与社会生活中的各个部门，但在高校教育中的扩散与应用还是稍显滞后。近年来，教育部在发布多个关于推进高校教学改革的文件中，明确了将建立健全的教育信息化可持续发展的机制，构建网络化、数字化、智能化、个性化、终身化的教育体系，以及“互联网+”条件下人才培养的新模式[1]。

在国内，课堂管理的现状是主要以传统的人工管理为主，在移动学习方面，国内的相关文献大多聚焦于慕课在教学方面的应用，在人机交互的便利性方面还有待改进，功能也不够完善，局限性比较大。在国外，特别是美英等发达国家的移动教育研究目前相对领先于国内，主要方式是通过传统的互联网模式，以及通过手机短信为学生提供课程安排信息，实现管理者与师生间的无线高速连接，但缺陷是软件或系统的功能很单一[2]。

移动智能课程管理终端是未来高校信息化课程管理的发展方向。本文以Android技术为基础，采用C/S结构，以本校课程管理情况为立足点，设计一款灵活度高，可扩展性、实用性强，人性化的课程管理手机软件——课程助手APP，能够整合考勤、课程管理、课后学习测评等强大的功能。设计目标立足于节约时间、实用智能化、信息便捷化，为使用该APP的老师与学生提供在课程方面管理的便利，并最终提高课程教学质量与学生素质。

1 APP分析

1.1 需求分析

基于对本校师生课程的调查，从本校师生的实际需求为出发点，以提高教师工作效率和培养学生学习习惯为目标，确定以下几方面的需求：

1) 课堂考勤功能方面的设计，以方便、快捷、可靠性为设计原则，避免考勤作弊现象。

2) 建立规范的课程学习样本，方便教师端教师创建课程，增加课程信息。

3) 采用信息化对课程学习记录数据即时录入数据库，由后台服务器完成原本由人力完成的统计，形成课程平时成绩的依据。

4) 设置学习模式，更好杜绝课堂“低头”现象。

5) 建立师生交流通道，让学生能随时随地就课程问题与老师进行探讨。

6) 着重于提升APP的服务个性化，以人为本，注重用户需求。

1.2 APP功能分析

课程助手APP是基于本校课程管理现状，针对高校师生和高校实际课程的情况所设计，对于使用者的身份不同，在用户界面分别设置了学生端与教师端；学生通过学生端完成各项课程任务，教师通过教师端对所教课程进行相应的安排，如上传课程资料、发布课程任务、答疑解惑等。另外，在功能上，将本APP划分为线上课堂模块与课后学习模块，并根据不同的用户界面，分别设置不同的功能项。

在线上课堂模块，学生端设计了课堂打卡、课程表与课堂回答这三个功能，课堂打卡是通过手机面部识别功能在课前课后完成课堂签到与签退；课程表根据具体上课安排，课前通过手机消息推送系统，提示课程名称、上课时间与教室位置；课堂回答这个功能是与教师端的课堂互动提问功能相对应。教师端设计了课堂互动提问、考勤统计、平时成绩管理与课程安排四个功能。例如，课堂互动提问功能，老师通过这个功能提问，学生应答，可以方便教师在后台统计数据，作为学生的平时分考核依据；考勤统计通过实时反馈本堂课学生的课堂打卡情况，方便老师了解本班出勤情况；平时成绩管理功能，是整合学生课堂回答、出勤情况、作业完成情况等多个分析依据，根据老师设置的比例，自动计算各位学生平时成绩等相关数据；课程安排功能，老师可提前在本功能内发布本次课程的教学计划或进行调课、停课、考试通知等情况，学生用户将收到学生端发出的课程表相关提示的消息[3]。

在课后学习模块中，学生端具备课后学习打卡、课程测评、课程学习资料、答疑解惑区、学习计划和番茄钟功能。例如，学生通过上传学生课后学习的笔记作为打卡评定，完成课后学习打卡；课程评测功能，是完成老师在APP上所布置的作业测评，学生提交后给出成绩，作为平时成绩依据之一；课程学习资料功能，是实现预览或下载老师上传的PPT或学习补充资料等；答疑解惑区是其中一个创新功能，通过与教师端的答疑解惑区建立TCP通信协议，进行交流，弥补了大学课程中师生平时交流不足等问题；学习计划功能是便利学生，学生通过这个功能记录自己的学习安排，当某一日期有学习计划，软件会提前推送提示当天的计划；番茄钟功能是本模块的另一个创新功能，本功能是将“番茄工作法”应用到学习中，开启番茄钟功能，一个番茄时间内手机娱乐聊天功能就会被禁止，对学习时间分解，提高短时间的注意力，进而提高整个学习的效率，目的是培养学生的自觉性。然后教师端完成教师对于课程测评和课程学习资料的上传、查看与修改，还有在答疑解惑区对学生的问题进行解答等[4]。

此外，在用户界面设计中还设置了我的帐户，方便用户管理个人信息资料。课程助手APP所涉及的功能模块，如图1所示。

图1 功能分析图

2 APP主要模块的实现

2.1 课堂打卡功能的实现

课堂打卡的实现通过手机自带的面部识别功能在课前进行签到打卡，课后进行签退完成打卡。近年来，手机市场的不断发展，手机普及率越来越高，高校学生几乎都有手机，且手机的硬件功能越来越高级和完善。根据目前的市场调查，绝大多数智能手机都具有前置和后置等多个摄像头，并且配备百万级以上像素，部分品牌旗舰机配备数千万级像素，拍照清晰度可媲美专业数码相机。在手机功能方面，大部分手机都具有面部识别解锁功能。

本文设计的课程助手APP借用手机前置摄像头的功能，以面部识别的方式进行课堂打卡，可以有效地避免出现替签的情况，并可通过识别统计出每位学生的出勤率情况。

2.2 答疑解惑区的实现

答疑解惑区的功能实质为聊天功能，以本功能作为联系枢纽，为了解决大学师生缺乏沟通的现状，方便学生在课程上能与老师进行更充分的交流。

实现APP的答疑解惑区的功能有WebSocket和轮询两种方式。其中，通过轮询的方式实现该功能，需要始终保持HTTP链接的打开，或者通过不停的链接，整体效率低；另一种通过WebSocket实现该功能，可大大节约资源，由于其机制是只需要一次握手过程，就能有效实现链接的持久性。故本APP选择采用WebSocket，可以更好地维持客户端之间TCP链接的稳定性。

2.3 番茄钟功能的实现原理

本APP可实现番茄钟功能，其工作原理是采用番茄工作法，简易的实现方式就是将工作时间+休息时间设计好，然后一个番茄单元代表一个工作时间。如果能用短时间高度集中的精神来做一件事，是一个提升工作效率的有效方法，番茄工作法还暗含了戴明循环PDCA。

2.4 APP安全问题的解决方案

每一款APP的实现都要事先考虑好并且重视用户的个人信息及在客户端记录的保密性，确保在用户使用的过程中不会出现数据外泄。

课程助手APP服务器传输数据包采用的是端到端的加密算法，为了防止数据包被修改，数据始终以密文的形式存在于从源点到终点的整个传输过程中[5]。

采用端到端的加密系统，整体成本较低，且与链路加密、节点加密两种加密方法相比的话，端到端加密更容易实现，以及更便于后期的维护，同时能有效避免其他加密系统存在的同步问题，相对更为可靠[6]。

3 APP架构

3.1 整体架构

本文设计的课程助手APP，是基于以Linux作为底层的安卓系统，采用客户端/服务器模式，以MVC设计模型进行用户界面(UI)设计；在客户端、服务器与后端开发设计语言的选择上，遵循对不同的业务逻辑，使用不同的开发语言进行设计。

3.2 客户端设计

客户端设计采用开源移动开发框架Cordova框架，使用JavaScript与H5语言相结合作为客户端开发语言。在客户端前台对用户展示的是采取JavaScript脚本来解析数据；另外，使用H5可以解决跨系统开发的难题[7]。

3.3 服务器设计

服务器设计采用J2EE轻量级框架Struts2+Hibernate3+Spring3，将前台的控制层与实体bean的业务逻辑处理进行整合，并将与后端数据库构建交接。在媒体资源存储中使用了云对象。

3.4 后端设计

采用Tomcat服务器作为APP服务器对前端发送来的请求作出响应处理，并设计MY SQL数据库实现课程相关信息进行建表存储等功能。

4 结语

课程助手APP是基于移动智能终端的一种现代化教学技术手段，通过手机将教师、学生与课程联系在一起，做到对课程全方位的管理，完美实现学生自主学习，以及老师对课程监测的目的，更大程度地将智能手机有机结合到课程中，并服务于课程，最终通过智能手机的优势提高课程教学的效率，实现信息化、智能化、人性化的全面课程管理的一款APP。