安麗霞 張锏予 李媛 王靜文 謝樂(lè)斌 劉猛

摘 要：本論文研究的是基于Android的移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，針對(duì)大學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和移動(dòng)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款關(guān)于趣味學(xué)高數(shù)的移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在適度為大學(xué)生增負(fù)的同時(shí)，也增加了學(xué)生對(duì)高數(shù)的學(xué)習(xí)興趣。因此本課題的研究在理論和實(shí)踐上都具有重大意義。

關(guān)鍵詞： Android Studio; 移動(dòng)學(xué)習(xí); 高等數(shù)學(xué); 教學(xué)改革

文章編號(hào)： 2095-2163（2019）03-0291-04 中圖分類(lèi)號(hào)： TP311.56 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

0 引 言

目前是互聯(lián)網(wǎng)信息化的時(shí)代，在此潮流推動(dòng)下教育行業(yè)也在逐漸與互聯(lián)網(wǎng)相融合，由此移動(dòng)化的學(xué)習(xí)模式即應(yīng)運(yùn)而生，并呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)[1-2]，而智能設(shè)備也已然成為大學(xué)生的一種新式學(xué)習(xí)工具。數(shù)學(xué)作為高等教育的基礎(chǔ)科目之一，在高科技時(shí)代也依然有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和非常重要的實(shí)用價(jià)值[3]。相應(yīng)地，高等數(shù)學(xué)作為高校“通識(shí)教育”的核心課程之一[4]， 其與計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代教育技術(shù)的結(jié)合是時(shí)代的必然選擇。本文探討了基于Android Studio平臺(tái)，通過(guò)與服務(wù)端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交互，開(kāi)發(fā)出的趣味高數(shù)移動(dòng)學(xué)習(xí)應(yīng)用，并從答題模塊、游戲模塊、排行榜模塊、個(gè)人中心四大功能模塊加以分析和闡述。

1 相關(guān)技術(shù)與理論基礎(chǔ)

1.1 Android-優(yōu)質(zhì)的智能手機(jī)操作系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步，作為人們必備的移動(dòng)通信工具，手機(jī)已演變成一個(gè)移動(dòng)的個(gè)人信息收集和處理平臺(tái)。借助操作系統(tǒng)和豐富的應(yīng)用軟件，當(dāng)代的智能手機(jī)成為了一臺(tái)移動(dòng)終端[5]。

Android OS，由Google研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)發(fā)布，其良好的用戶(hù)體驗(yàn)和開(kāi)放性的設(shè)計(jì)，使Android OS迅速進(jìn)入了智能手機(jī)市場(chǎng)。據(jù)艾媒咨詢(xún)（iiMedia Research） 數(shù)據(jù)顯示，2012年中國(guó)智能手機(jī)市場(chǎng)中Android OS 份額達(dá)到68.6%，占據(jù)絕對(duì)主流地位。

1.2 主流智能手機(jī)操作系統(tǒng)對(duì)比

作為一類(lèi)開(kāi)源系統(tǒng)，Android在軟件整合度、方便使用等層面更加人性化。而且考慮到操作系統(tǒng)的開(kāi)源性，用戶(hù)可更改系統(tǒng)的各種設(shè)置，下載豐富的第三方軟件。Android操作系統(tǒng)無(wú)需輔助軟件即可以與電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出，操作起來(lái)簡(jiǎn)單快捷。

研究可知iPhone系列手機(jī)采用的是iOS系統(tǒng)，雖界面簡(jiǎn)潔，但卻無(wú)法如Android一樣使用戶(hù)能夠?qū)ο到y(tǒng)設(shè)置做出更改。且蘋(píng)果離不開(kāi)iTunes等軟件的幫助，會(huì)使用戶(hù)在操作上感覺(jué)繁瑣，用戶(hù)體驗(yàn)不高[6]。

在綜合分析這2種主流操作系統(tǒng)人機(jī)交互的特點(diǎn)后發(fā)現(xiàn)：在有效性方面，2種操作系統(tǒng)均為較高、且差異不顯著;在效率和系統(tǒng)滿(mǎn)意度方面，研究可知Android要?jiǎng)龠^(guò)iOS，且存在顯著性差異。

故而，本文主要基于Android平臺(tái)，對(duì)趣味高數(shù)這一寓教于樂(lè)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行可行性分析與研發(fā)設(shè)計(jì)。

1.3 Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)特色

（1）四大組件。Android系統(tǒng)的四大組件分別是：活動(dòng)（Activity）、服務(wù)（Service）、廣播接收器（Broadcast Receiver）和內(nèi)容提供器（Content Provider）。其中，活動(dòng)是所有應(yīng)用程序的門(mén)面。服務(wù)運(yùn)行于后臺(tái)。廣播接收器允許應(yīng)用接收和發(fā)出來(lái)自各處的廣播消息，內(nèi)容提供器為應(yīng)用程序間共享數(shù)據(jù)提供了可能[7]。

（2）豐富的系統(tǒng)控件。

（3）SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)。Android 系統(tǒng)自帶了一種輕量級(jí)、運(yùn)算速度極快的嵌入式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。不僅支持標(biāo)準(zhǔn)的SQL語(yǔ)法，還可以通過(guò)Android封裝好的API進(jìn)行操作。本項(xiàng)目的后續(xù)研發(fā)中便是使用此數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)題庫(kù)抽題。

（4）強(qiáng)大的多媒體。Android系統(tǒng)提供了豐富的多媒體服務(wù)，這一切都可以在程序中通過(guò)代碼進(jìn)行控制，使應(yīng)用更趨豐富，同時(shí)還可提高游戲的趣味性。

（5）地理位置定位。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 C/S模式三層架構(gòu)模型

本文采用C/S模式下的三層架構(gòu)模型，劃分為表示層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。模型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由圖1可以看到，表示層位于外層，是系統(tǒng)展現(xiàn)給用戶(hù)的界面，顯示用戶(hù)輸入和接收的數(shù)據(jù)，最貼近用戶(hù)。業(yè)務(wù)邏輯層，是表示層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)域之間的過(guò)渡，既要接收表示層輸入的信息請(qǐng)求，又要對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層進(jìn)行邏輯處理，在結(jié)構(gòu)中起著承上啟下的關(guān)鍵作用[8]。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層 服務(wù)于表示層和業(yè)務(wù)邏輯層的數(shù)據(jù)，可直接對(duì)接數(shù)據(jù)庫(kù)，并降低了結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同數(shù)據(jù)之間的耦合度。這樣區(qū)分層次，不但可以降低層與層之間的依賴(lài)，而且結(jié)構(gòu)也更加清晰，分工更為明確，有利于系統(tǒng)的后期開(kāi)發(fā)與維護(hù)。

2.2 功能設(shè)計(jì)

趣味高數(shù)學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要功能有：答題模塊、游戲模塊、排行榜、個(gè)人中心以及登錄管理等， 具體功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。對(duì)此可做闡釋分述如下。

（1）答題模塊：此模塊為本系統(tǒng)的核心內(nèi)容，基于高等數(shù)學(xué)教材共分為十二章節(jié)，每一章節(jié)需由用戶(hù)消耗答題幣解鎖（答題幣根據(jù)游戲得分獲?。怄i后從數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)題庫(kù)中隨機(jī)抽取一整套高數(shù)題。用戶(hù)可選擇某一章節(jié)做題，同時(shí)增加答案解析選項(xiàng)，作答完畢后可查看分?jǐn)?shù)和成績(jī)分析。

（2）游戲模塊：此模塊包含一系列益智類(lèi)游戲，如二十四點(diǎn)、數(shù)獨(dú)、棋類(lèi)博弈等，用戶(hù)可選擇游戲解鎖，解鎖游戲同樣需消耗一定數(shù)量積分，積分由答題得分兌換，游戲獲得分?jǐn)?shù)將保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（3）排行榜：此模塊包括答題，2個(gè)游戲排行榜，根據(jù)章節(jié)得分和游戲得分進(jìn)行單獨(dú)排名，實(shí)時(shí)顯示排行榜，目的在于激發(fā)學(xué)生興趣，寓學(xué)于樂(lè)。

（4）個(gè)人中心：點(diǎn)擊首頁(yè)左上角頭像或側(cè)滑App邊緣，打開(kāi)抽屜頁(yè)面，顯示用戶(hù)個(gè)人信息。此模塊的主要內(nèi)容是用戶(hù)個(gè)人信息的管理，實(shí)現(xiàn)了注冊(cè)登錄、修改個(gè)人資料（包括登錄密碼、頭像、昵稱(chēng)等）、查看目前積分、查看用戶(hù)等級(jí)、接受消息通知等基本功能。

此外，還補(bǔ)充增加了成績(jī)分析、筆記本等個(gè)性化功能，分別用于分析總結(jié)出錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)、添加筆記以進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)。由于面向用戶(hù)固定，且學(xué)號(hào)為實(shí)名制，本次研究中的初始用戶(hù)名固定為學(xué)號(hào)，再次登錄后可設(shè)置個(gè)性化用戶(hù)名，初始密碼與學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)密碼保持一致，登錄后可自行修改密碼。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是趣味高數(shù)學(xué)習(xí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)中的核心技術(shù)。本文主要討論在數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)階段中E-R圖向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換[9]。研究過(guò)程詳見(jiàn)如下。

2.3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的E-R圖

E-R圖，也稱(chēng)實(shí)體-聯(lián)系圖（Entity Relationship Diagram），是一種有關(guān)實(shí)體類(lèi)型、屬性和聯(lián)系的表示方法，用來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。對(duì)趣味高數(shù)學(xué)習(xí)系統(tǒng)所涉及的主要活動(dòng)進(jìn)行分析，以用戶(hù)、題目?jī)蓚€(gè)客觀對(duì)象作為實(shí)體建立聯(lián)系，具體的E-R圖，如圖3所示。

2.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)表設(shè)計(jì)

根據(jù)以上分析，數(shù)據(jù)庫(kù)主要數(shù)據(jù)表及結(jié)構(gòu)如下。

（1）用戶(hù)表（User）：屬性包括用戶(hù)名、用戶(hù)密碼、用戶(hù)等級(jí)、用戶(hù)頭像、用戶(hù)積分。詳情見(jiàn)表1。

（2）題目表（Question）：屬性包括題號(hào)、章節(jié)、題干、選項(xiàng)A、選項(xiàng)B、選項(xiàng)C、選項(xiàng)D、正確選項(xiàng)、答案解析、用戶(hù)選項(xiàng)。詳情見(jiàn)表2。

2.4 UI設(shè)計(jì)

用戶(hù)界面（User Interface，UI）設(shè)計(jì)是指對(duì)軟件的人機(jī)交互、操作邏輯、界面布局的整體部署研發(fā)。好的UI不僅使軟件的操作簡(jiǎn)單、流暢， 而且還能提升軟件的藝術(shù)審美性，充分體現(xiàn)軟件定位及其特點(diǎn) [10]。

Android應(yīng)用程序中UI界面的布局方式有2種，分別是：使用XML文件和在Java代碼中進(jìn)行控制。其中，XML布局簡(jiǎn)單、明了，將應(yīng)用的視圖控制邏輯從Java代碼中分離出來(lái)，做到了表現(xiàn)與處理的分離，更好地符合MVC原則[11]。

本文的趣味高數(shù)學(xué)習(xí)系統(tǒng)主要使用了XML布局方式，輔以Java代碼控制布局，實(shí)現(xiàn)了基本界面渲染。

3 結(jié)束語(yǔ)

趣味高數(shù)App的開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)新的高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)平臺(tái)，方便學(xué)生有效利用空閑時(shí)間，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的興趣，有助于提升高等數(shù)學(xué)的教學(xué)效果，促進(jìn)本科高校教育現(xiàn)代化改革。

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