基于微信的大學物理實驗移動學習系統研究

崔連敏+陸劍

摘 要：微信是當前移動互聯網的一個重要入口，對人們的工作、學習和生活都具有極大的影響。通過微信公眾平臺和移動學習的功能和特點的研究和探討，設計了基于微信公眾平臺的大學物理實驗課程移動學習系統架構，研究了大學物理實驗移動學習系統的技術方案，介紹了該系統實現的主要功能。利用微信公眾平臺為基礎搭建大學物理實驗移動學習系統，為增加移動學習的場景和途徑，激發學生的學習熱情，促進移動互聯網技術與高等教育相互融合提供了新思路。

關鍵詞：計算機軟件；微信公眾平臺；大學物理實驗；移動學習

中圖分類號：TP31

文獻標識碼：A

DOI： 10.3969/j.is sn.1003-6970.2015.06.002

本文著錄格式：崔連敏，陸劍，基于微信的大學物理實驗移動學習系統研究[J].軟件，2015，36 （6）： 7-11

Research on Mobile Learning System of College Physics Experiment Based on WeChatCUI Lian-min， LU Jian IAbstract ] ： As an important entrance of the mobile Intemet， WeChat has a great influence on people's work， study and life. Based on a study and discussion of the function and advantages of WeChat and mobile leaming， this paper proposes the design and system architecture of the mobile learning system of college physics experiment based on WeChat. Then a technology scheme of this mobilelearning system is considered， and the main function of this system is induced. The mobile leaming system of college university physics experiment based on WeChat increases the scene and the way of mobile learning， arouses the enthusiasm of students， and provides a new way to promote the integration of mobile Internet technology and higher education.

[ Key words] ： Computing software； WeChat public platform； College physical experiment； Mobile learning

0 引言

大學物理實驗課程覆蓋面廣，具有豐富的實驗思想、方法和手段，能為學生提供綜合性很強的基礎實驗技能訓練，是培養學生科學實驗能力、提高學生科學素養的專業基礎性重點課程。隨著教育信息化的發展，新的教學理念和學習方法不斷涌現，傳統教學方法在固定教室中依靠教師灌輸已經不能滿足新時代教學的需要。移動學習是指通過使用移動終端設備及配套的移動通信技術來進行的具有空間、時間自由性的學習活動，是一種全新的學習體驗[1]。移動學習具有學習動機的白發性、學習內容的片斷性、學習地點的跨越性和學習目的白我調節性等特點[2]。

微信是騰訊公司推出的一個即時通訊服務應用軟件，支持跨通信運營商、跨操作系統通過網絡快速發送免費語音、視頻、圖片和文字，也可以使用通過共享流媒體內容的資料。微信功能強大、操作便捷、設計友好、支持當前主流移動操作系統Android、IOS、WP、BlackBerry、S60、Mac的終端設備，用戶群體覆蓋面廣，尤其是當代的大學生作受新鮮事物能力強，是微信軟件使用的一個重要人群。將微信運用于移動學習領域，不僅具備具有良好的使用體驗，而且能夠利用微信龐大的用戶群體和功能強大開發平臺，為移動學習者提供了更多的學習選擇和更加豐富的交流方法[3-5]。因此選擇使用微信為大學物理實驗移動學習系統的基礎搭建一個移動互聯網環境下移動學習系統。

1 微信公眾平臺與移動學習

微信公眾平臺是在微信的基礎上新增的功能模塊，個人和企業都能夠申請一個微信公眾賬號，實現和特定群體的文字、圖片、語音的全方位溝通。微信公眾平臺能夠實現便捷的消息分享，具備豐富的媒體展示形式，同時為了彌補本身功能上的不足，微信公眾平臺還提供第三方外部接口，通過引入第三方服務器響應用戶消息，來實現功能的拓展[6-8]。

使用微信公眾平臺搭建大學物理實驗課程移動學習平臺有很多優勢。除了能夠使用微信群和普通微信消息外，教師還能夠使用微信公眾平臺的短信群發功能，主動推送學習資料給所有關注微信公眾號的學生，同時微信公眾平臺還具有自動回復功能，學生能夠根據關鍵詞主動獲取感興趣的學習信息，豐富了師生交流互動的途徑。微信公眾平臺打破了時間與空間的限制，學生能夠利用碎片時間隨時隨地的學習，而且能與教師實時互動。微信公眾平臺無需考慮用戶終端的操作系統、型號、分辨率等，只要其支持微信就能夠使用該移動學習系統，相比開發APP的方式變得更加簡單，另外，微信公眾平臺還繼承了微信龐大的用戶群體，選擇使用微信公眾平臺搭建移動學習系統，能夠更加便捷地推廠移動學習的理念。

2 大學物理實驗移動學習系統架構設計

微信公眾平臺高級模式中有兩種模式：編輯模式和開發模式。微信公眾平臺在開通編輯模式的情況下，可以實現文字、語音、圖片、圖文消息的自動回復和關鍵詞自動回復。微信公眾平臺開發模式除了具有編輯模式的幾乎所有功能外，還提供了API接口，開發者可以根據需要在自身的服務器上開發和接人相關應用。對于大學物理實驗移動學習系統來說，為了給用戶提供更多的使用功能和更好的使用體驗，選擇了開發模式。

系統的體系結構設計運用分層設計的思想，將系統功能進行有序的分層，各個邏輯層相互獨立，某一層的變化不會影響到其他層，使系統以更松散的方式耦合，從而更易于維護。根據大學物理實驗移動學習系統的功能和特點，如圖l所示的將整個系統分成三層：接入展現層、業務邏輯層、數據訪問層。

接入展現層主要包含用戶接入模塊和應用展現模塊，分別負責接收用戶發送的請求及最終展現數據的封裝。微信公眾平臺是連接用戶與系統的基礎，用戶所有的操作通過微信第三方接口向系統后臺發出請求，按照通訊規范的定義統一解析處理，并分發給各個業務流程，由各業務流程進行各類邏輯處理后得到的數據返回客戶端接入模塊，再由接人模塊統一封裝，最后將封裝后的數據返還給用戶。系統使用JSON作為通訊內容載體，將用戶和服務節點的通訊請求或應答集合到一起，降低用戶與服務節點的網絡通訊次數，能使得最終頁面展現速度較大幅度的提高。

業務邏輯層主要用于用戶操作業務的邏輯處理，實現用戶全部業務邏輯的處理過程。業務邏輯層主要負責處理用戶權限綁定、移動學習課程播放處理、移動作業發布和上傳、以及學習資料的管理等。同時業務邏輯層作為系統業務邏輯處理核心，需要處理用戶的會話session的創建和銷毀、對用戶隱私數據的安全加密、獲取數據庫數據、用戶操作日志和系統運行日志的管理等。

數據訪問層主要用來實現數據庫的訪問，對數據進行保存和讀取操作。系統的數據主要由用戶信息、移動學習的課程信息和其他一些關鍵數據信息組成。

3 大學物理實驗移動學習系統技術方案

接入微信公眾平臺開發，開發者首先需要登錄微信公眾平臺官網，填寫服務器配置：服務器地址（ URL）、Token和EncodingAESKey，其中URL是開發者用來接收微信消息和事件的接口URL。Token可由開發者可以任意填寫，用作生成簽名。EncodingAESKey由開發者手動填寫或隨機生成，將用作消息體加解密密鑰。用戶通過移動終端訪問基于微信的大學物理實驗移動學習系統的消息處理過程是：用戶每次向微信公眾號發送消息、或者產生白定義菜單點擊事件時，微信服務器將收到請求封裝成請求XML通過HTTP的方式轉發給實際的后臺系統服務器。后臺系統服務器解析微信服務器轉發的請求XML并做相應的業務處理，生成響應XML發送至微信服務器。微信服務器再解析收到的響應XML轉發至用戶終端。微信服務器相當于一個轉發服務器的功能，開發者需要實現的內容就是針對接收到的HTTP請求報文，依據自身業務邏輯進行分發至相應的處理模塊，生成對應的HTTP響應報文。系統工作流程如圖2所示。

基于微信的大學物理實驗移動學習系統后臺系統采用PHP+MySQL+WeiPHP技術實現。WeiPHP是一個基于oneThink的內容管理框架實現開源、高效、簡潔的微信開發平臺，利用它可以輕松搭建一個屬于自己的微信公眾賬號運營平臺。用戶與微信進行交互動作，例如回復公眾號，掃描與公眾號有關的二微碼，關注/取消關注公眾號，在公眾號里點擊白定義菜單等，都由WeiPHP輔助負責接收來自微信的請求報文，并將請求xml報文轉成數組形式提供后續功能使用。Application/Home/C ontrolle r/WeixinController.class.php文件是負責與微信交互的唯一接口。WeiPHP判斷請求的數據類型進行相應的業務處理，例如請求的數據類型是回復公眾號，通過查詢關鍵詞表找出相應的插件名及具體的業務數據ID。通過插件名加載相應的插件，并把微信請求的數據和上一步通過關鍵詞查出來的數據一并傳遞給到插件里。由插件根據上面的請求數據處理具體的業務并組裝返回數據。WeiPHP根據返回的數據再次封裝成微信需要的格式并返回到微信里。微信根據返回的數據排版好顯示給用戶，如果返回的數據是帶鏈接可點擊的，進入下一步，否則到此為止。用戶點擊內容進入插件提供的地址對應的微網站的HMTL頁面。用戶可在微網站HTML頁面繼續完成相應的操作。

4 大學物理實驗移動學習系統實現功能

基于微信的大學物理實驗移動學習系統實現的主要功能由如圖3所示的四個核心模塊組成，其中微查詢、微學習和微互動模塊為學生和教師微信端使用，微管理模塊為后臺管理功能模塊。每個模塊的功能是：

（1）微查詢模塊主要實現的功能是課程查詢、作業查詢和成績查詢。課程查詢主要功能是學生可以查詢課程表信息，以及大學物理實驗課程的課程介紹、教師信息、實驗儀器以及課前預習資料等信息。作業查詢的主要功能是課后作業的題目、實驗報告的要求、作業最晚提交時間提醒等信息。成績查詢主要提供查詢各科實驗成績的單項成績、平均成績、總成績等信息。

（2）微學習模塊主要實現的功能有課前預習、創新實驗介紹和微教學視頻功能。課前預習主要提供實驗目的、實驗原理和實驗儀器介紹，實驗預習題目等功能。創新實驗主要通過創新實驗設計、創新實驗介紹和創新實驗視頻，分別給學生展示創新實驗。微實驗教學視頻主要提供實驗課程的教學視頻，學生可以選擇隨時隨地的瀏覽觀看。

（3）微討論模塊主要提供用戶注冊綁定、教學評價和師生互動功能。用戶注冊綁定是通過綁定學生用戶的學號或教師用戶的T號與微信號綁定，只有通過綁定的用戶才能查詢類似成績查詢等涉及隱私的信息。教學評價主要通過調查問卷功能，收集學生或教師對于教學、移動學習系統的意見和建議等信息。師生互動主要是通過論壇的形式搭建師生對話的平臺。

（4）微管理模塊主要為管理員及教師用戶提供的，主要包括用戶管理、教學管理和資源管理功能。用戶管理主要是管理基于微信的大學物理實驗移動學習系統的用戶資料、用戶綁定等。教學管理可以推送相關教學視頻、教學資料和相關信息給學生用戶。資源管理主要管理平臺素材資料、學習資料等相關信息。

系統主要功能示例如圖4所示。

5 結論

利用微信公眾平臺搭建大學物理實驗移動學習系統，充分發揮了微信和移動學習的優勢，對于培養學生學習興趣，加強師生互動交流，融合信息技術與高等教育都有重要的意義。然而我們應該清醒的認識到，微信移動學習只是傳統學習方式的補充，還無法完全取代傳統的教與學的過程，但是隨著移動互聯網的蓬勃發展[9-11]，微信等社交軟件在移動學習和高等教育中必將發揮越來越重要的作用。

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