基于移動(dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

夏渝彧，姜來(lái)為，鄒嘉旭，許俊宜，孫霽萌，侯振宇，孫宇捷

（中國(guó)民航大學(xué)，天津 300300）

近年來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，越來(lái)越多地應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中各種場(chǎng)景并取得了良好的應(yīng)用效果。Android系統(tǒng)作為目前最為普及的智能終端操作系統(tǒng)之一，具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，在市場(chǎng)中擁有巨大的影響力。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，傳統(tǒng)的線下課堂授課管理模式急需改變，如何將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和Android智能終端應(yīng)用到教學(xué)中，改變傳統(tǒng)課堂管理模式并優(yōu)化日常教學(xué)活動(dòng)管理，是人們不斷探索和研究的熱點(diǎn)[1]。目前市場(chǎng)上主流的課堂管理軟件有的功能不全面、有的頁(yè)面設(shè)計(jì)復(fù)雜不易操作，如果能設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)更完善的教學(xué)管理平臺(tái)可以對(duì)高校教學(xué)水平和人才質(zhì)量培養(yǎng)的提升起到重要作用[2-3]。本文從實(shí)際需求出發(fā)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于Android移動(dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)供授課教師、學(xué)生和管理人員使用。

1 基于移動(dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

為了在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下更好地實(shí)現(xiàn)混合式教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量、優(yōu)化課堂管理效率并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于移動(dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)具備學(xué)生、教師與管理人員3種不同的權(quán)限，系統(tǒng)具備視頻流播放、上課提醒、定位簽到、文件共享和課堂測(cè)試等主要功能。

1.2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

1.2.1 學(xué)生模塊設(shè)計(jì)

課堂管理系統(tǒng)的學(xué)生模塊主要實(shí)現(xiàn)上課提醒、定位簽到、完成測(cè)試與問(wèn)卷和參與翻轉(zhuǎn)課堂功能，學(xué)生模塊功能設(shè)計(jì)如圖1所示。系統(tǒng)會(huì)發(fā)出上課提醒顯示臨近課程具體情況通知學(xué)生，學(xué)生通過(guò)定位簽到提供自身定位數(shù)據(jù)并且完成簽到任務(wù)；課堂測(cè)試與調(diào)查問(wèn)卷是學(xué)生需要在系統(tǒng)內(nèi)填寫的任務(wù)信息；翻轉(zhuǎn)課堂主要包括參與小組活動(dòng)與教學(xué)視頻，學(xué)生可以下載完成觀看教師發(fā)布的教學(xué)視頻，通過(guò)系統(tǒng)查看同學(xué)參與活動(dòng)情況并協(xié)助教師完成教學(xué)活動(dòng)。此外，學(xué)生可以通過(guò)個(gè)人信息管理對(duì)賬號(hào)信息進(jìn)行修改，并查看課程信息。

圖1 學(xué)生模塊功能設(shè)計(jì)

1.2.2 教師模塊設(shè)計(jì)

課堂管理系統(tǒng)中的教師模塊主要實(shí)現(xiàn)發(fā)起定位簽到、課堂測(cè)試管理、調(diào)查問(wèn)卷管理和翻轉(zhuǎn)課堂管理等多項(xiàng)功能，如圖2所示。教師登陸賬號(hào)后可以通過(guò)簽到管理功能發(fā)起簽到請(qǐng)求，并在簽到結(jié)束后查看學(xué)生簽到情況；調(diào)查問(wèn)卷功能可以讓教師創(chuàng)建調(diào)查問(wèn)卷并查看調(diào)查問(wèn)卷填寫情況；課堂測(cè)試功能可以讓教師實(shí)時(shí)創(chuàng)建課堂測(cè)試并發(fā)送給學(xué)生進(jìn)行課堂小測(cè)，并查看學(xué)生測(cè)試情況；翻轉(zhuǎn)課堂功能可以讓教師上傳教學(xué)視頻并查看學(xué)生完成進(jìn)度，創(chuàng)建小組活動(dòng)并對(duì)小組完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外，教師可以通過(guò)個(gè)人信息管理部分修改賬號(hào)信息，并查看自己的課表信息。

圖2 教師模塊功能設(shè)計(jì)

1.2.3 管理員模塊設(shè)計(jì)

管理員模塊功能設(shè)計(jì)如圖3所示，課堂管理系統(tǒng)提供人員管理、課堂教學(xué)數(shù)據(jù)管理和課程信息管理功能。管理人員可以通過(guò)人員管理功能對(duì)教師賬號(hào)信息、學(xué)生賬號(hào)信息進(jìn)行修改，對(duì)教師課程信息、學(xué)生課程信息進(jìn)行管理。管理系統(tǒng)還提供課堂教學(xué)數(shù)據(jù)管理對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂信息、課堂測(cè)試信息、調(diào)查問(wèn)卷信息和學(xué)生出勤情況進(jìn)行管理。此外，系統(tǒng)提供教學(xué)計(jì)劃管理功能，對(duì)所有課程信息進(jìn)行管理。

圖3 管理員模塊功能設(shè)計(jì)

1.3 系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)

基于移動(dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)需要考慮用戶安全性問(wèn)題。當(dāng)用戶首次登陸創(chuàng)建自己的新賬戶時(shí)，系統(tǒng)要求其設(shè)置的初始密碼復(fù)雜度不可以過(guò)低，否則無(wú)法成功注冊(cè)。此外，為了防止個(gè)人信息泄露，數(shù)據(jù)安全方面也進(jìn)行了特別考慮，即課堂管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同用戶所具備的不同權(quán)限，提供不同的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)權(quán)限。

2 基于移動(dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建

Android操作系統(tǒng)是由Google公司領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)、目前世界上移動(dòng)設(shè)備使用范圍最廣泛的操作系統(tǒng)。由于其具備統(tǒng)一的Android開(kāi)發(fā)規(guī)范、軟件可以免費(fèi)獲得、開(kāi)發(fā)成本小，因此本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)選擇Android 11并采用JAVA語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)[4]。本系統(tǒng)選擇使用免費(fèi)開(kāi)源、易于配置的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL。客戶端使用開(kāi)發(fā)軟件Android Studio、IDEA，移動(dòng)端與服務(wù)器端交互通過(guò)http協(xié)議。后臺(tái)管理系統(tǒng)用Linux云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，使用MVC和SSH方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)根據(jù)需求分析及前面對(duì)學(xué)生模塊、教師模塊和管理員模塊設(shè)計(jì)可知，有必要在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)教師信息、學(xué)生信息和授課信息等相關(guān)資料以供系統(tǒng)使用者進(jìn)行相關(guān)信息查詢?；谏鲜隹紤]本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖，如圖4所示。最終數(shù)據(jù)庫(kù)中主要包括教師備課信息表、教學(xué)素材表、課堂記錄表、學(xué)習(xí)資料表等多個(gè)表。

圖4 數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖

2.3 系統(tǒng)測(cè)試

對(duì)基于移動(dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)的測(cè)試主要包含2方面內(nèi)容：一方面是系統(tǒng)功能測(cè)試，即分別對(duì)本系統(tǒng)涉及的教學(xué)活動(dòng)管理、多媒體教學(xué)管理和課堂資源管理的實(shí)現(xiàn)情況進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證每個(gè)模塊是否可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)期的功能，從而滿足高校教師、學(xué)生和管理員對(duì)系統(tǒng)的需求；另一方面是系統(tǒng)性能測(cè)試，為了實(shí)現(xiàn)這部分測(cè)試需要模擬環(huán)境從而進(jìn)行驗(yàn)證。下面將對(duì)2部分測(cè)試進(jìn)行展開(kāi)說(shuō)明。

2.3.1 系統(tǒng)功能測(cè)試

系統(tǒng)功能測(cè)試具體內(nèi)容包括：①教學(xué)流程管理測(cè)試，分別對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行課堂簽到、隨堂測(cè)試等操作進(jìn)行測(cè)試；②教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控測(cè)試，對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行答題操作進(jìn)行測(cè)試；③活動(dòng)評(píng)價(jià)管理測(cè)試，對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行教師評(píng)價(jià)的操作進(jìn)行測(cè)試；④課堂管理測(cè)試，分別對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行文件分享、定位簽到和上課提醒等操作進(jìn)行測(cè)試?；谝苿?dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)界面展示如圖5、圖6所示，其中圖5為APP端登陸界面，圖6為教師端教學(xué)中心界面。

圖5 APP端登陸界面

圖6 教師端教學(xué)中心界面

2.3.2 系統(tǒng)性能測(cè)試

基于移動(dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)性能測(cè)試包括可靠性和易用性2個(gè)方面測(cè)試。前者是通過(guò)真實(shí)環(huán)境運(yùn)行情況和工具搭建模擬環(huán)境系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行比較，測(cè)試相關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示正確；后者是在開(kāi)展系統(tǒng)易用性測(cè)試時(shí)，分別讓本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員和志愿者對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行Alpha測(cè)試和Beta測(cè)試，測(cè)試過(guò)程中主要關(guān)注系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)是否合理、使用者操作是否方便等。測(cè)試結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的基于移動(dòng)平臺(tái)課堂管理系統(tǒng)具備良好的易用性和可靠性，可以滿足日常教學(xué)活動(dòng)要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下對(duì)高校教學(xué)活動(dòng)管理功能開(kāi)展需求分析，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于Android移動(dòng)平臺(tái)的課堂管理系統(tǒng)作為輔助教學(xué)工具，提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，進(jìn)一步推進(jìn)教育教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合。