基于智能手機(jī)Android系統(tǒng)的移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件關(guān)鍵技術(shù)研究

全江濤+汪敏

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)學(xué)習(xí)逐漸成為一種新的學(xué)習(xí)模式，智能手機(jī)則是這種模式的重要載體之一。那基于智能手機(jī)Android系統(tǒng)的移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件有哪些關(guān)鍵性技術(shù)呢？筆者將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行具體闡述。

● Android開發(fā)概述

1.Android系統(tǒng)框架

Android采用了軟件分層和模塊化架構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)非常精巧而富有彈性。作為一個(gè)專門為移動(dòng)設(shè)備打造的真正開放和完整的移動(dòng)軟件操作系統(tǒng)，它由Linux內(nèi)核、資源庫、應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境、框架和應(yīng)用軟件等部分組成（如圖1）。

（1）Linux Kernel（Linux內(nèi)核）

作為一種操作系統(tǒng)內(nèi)核，同時(shí)也作為硬件和軟件之間的抽象層，Linux Kernel可以為應(yīng)用程序隱藏具體硬件細(xì)節(jié)。這種層次化結(jié)構(gòu)的好處是使用下層提供的服務(wù)能為上層提供統(tǒng)一服務(wù)，即當(dāng)本層及其以下層發(fā)生了變化后，不會(huì)影響到上層。這樣能保證在層次內(nèi)有高內(nèi)聚性，在層次間有低耦合性。

（2）Android Runtime（Android運(yùn)行環(huán)境）

Android的應(yīng)用程序和中間層都以Java實(shí)現(xiàn)，因此，和Java系統(tǒng)類似，Android運(yùn)行環(huán)境也為Java應(yīng)用程序的執(zhí)行提供了Java運(yùn)行環(huán)境，通常就是Java虛擬機(jī)。

（3）Library（資源庫）

Android包含一個(gè)系統(tǒng)庫的集合，基于執(zhí)行效能的考慮，它們通常由C/C++語言編寫，供Android系統(tǒng)的各個(gè)組件使用。

（4）Application（應(yīng)用程序）

作為一個(gè)“開箱即用”的操作系統(tǒng)，它建造了許多流行的應(yīng)用程序，包括電子郵件客戶端、SMS程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人、系統(tǒng)設(shè)置等。這些應(yīng)用程序都是使用Java編程語言寫的，唯一的區(qū)別就是它們是谷歌自己開發(fā)的。更加豐富的應(yīng)用程序和功能還有待開發(fā)者進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

2.Android應(yīng)用程序四大組件

Android系統(tǒng)的四大組件包括Activity、Service、Content Provider和Broadcast Receiver，它們是整個(gè)Android程序開發(fā)中最核心的部分。無論何時(shí)，Android系統(tǒng)中的一個(gè)請(qǐng)求都應(yīng)由一個(gè)特定的組件來處理，系統(tǒng)會(huì)確保這個(gè)組件的應(yīng)用程序正常運(yùn)行。

（1）Activity

Activity是四大組件之首，是Android應(yīng)用的視圖層。一個(gè)Activity是一個(gè)可見的、可以與用戶進(jìn)行交互的界面。一般地，應(yīng)用中的一個(gè)Activity應(yīng)被標(biāo)記為應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)第一個(gè)呈獻(xiàn)給用戶的額，就是所謂的“main”Activity。從某個(gè)Activity到另一個(gè)Activity是通過當(dāng)前的Activity啟動(dòng)另一個(gè)Activity來實(shí)現(xiàn)的。

（2）Service

Service，用戶是不可見的，它在系統(tǒng)的后臺(tái)運(yùn)行，每個(gè)Service都繼承自Service類。例如，一個(gè)服務(wù)可以在后臺(tái)播放音樂，也可以連接或者綁定到一個(gè)正在運(yùn)行的Service，對(duì)于音樂service來說，其接口允許用戶暫停、后退、停止和重新播放音樂。

（3）Broadcast Receiver

一個(gè)應(yīng)用可以有任意多個(gè)Broadcast Receiver來對(duì)它所關(guān)心的廣播進(jìn)行監(jiān)聽并做出反應(yīng)。Broadcast Receiver不顯示在用戶界面上，但它可以啟動(dòng)一個(gè)Activity來作為接收到信息的一種反應(yīng)。Notification可以通過不同的方式獲得用戶的注意，如點(diǎn)亮閃光燈、震動(dòng)、播放一個(gè)聲音等。

（4）Content provider

Content provider是一個(gè)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的組合，以方便其他應(yīng)用訪問其中的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。一個(gè)Content Resolver可以和任何Content provider交流，雖然其中存在進(jìn)程間通信的問題，但我們不用擔(dān)心這些底層的細(xì)節(jié)，因?yàn)樗鼈兡芎芎玫靥幚頂?shù)據(jù)。

● 搭建和配置Android系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)環(huán)境

1.下載并安裝Java SDK

首先需要安裝Java運(yùn)行環(huán)境，也就是Java SDK。我們可以在Oracle的Java SE的下載頁面上找到一個(gè)可執(zhí)行的安裝文件。為了避免麻煩，安裝時(shí)可以完全采用默認(rèn)的配置，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)的配置。安裝完成后需要校驗(yàn)一下Java環(huán)境是否配置正確，這時(shí)可以在Windows下運(yùn)行Java version命令。如果一切正常，系統(tǒng)會(huì)顯示當(dāng)前安裝java的版本號(hào)。

2.下載并安裝Android SDK

有了JDK之后，就可以安裝Android SDK了。在Android開發(fā)的官方網(wǎng)頁（http：//developer.android.com）可以下載到最新的SDK。下載完成后，我們可以將壓縮包解壓到前面規(guī)劃好的c：＼develop這個(gè)文件夾中，這樣，解壓后的android-sdk-windows文件夾將成為Android SDK的根目錄（Home）。

3.下載并安裝Eclipse

Eclipse是Java中最流行的開發(fā)工具，常被廣泛應(yīng)用于Java項(xiàng)目開發(fā)。現(xiàn)在，由于其對(duì)Android開發(fā)環(huán)境良好的支持和跨平臺(tái)的特性，Eclipse已經(jīng)成為Android開發(fā)環(huán)境的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

下載Eclipse后，我們會(huì)得到一個(gè)壓縮文件，將其解壓到Android開發(fā)目錄中，生成一個(gè)Eclipse文件夾，然后打開此文件夾，運(yùn)行其中的Eclipse.exe可執(zhí)行文件。

4.配置和運(yùn)行Eclipse

Eclipse是一個(gè)可以高度定制化的開發(fā)平臺(tái)，每個(gè)開發(fā)者都可以按照自己的需求打造適合自己使用的Eclipse軟件。所以我們建議在安裝Eclipse后進(jìn)行一些系統(tǒng)設(shè)置的工作。當(dāng)然，用戶也可以按照自己的需求來對(duì)Eclipse進(jìn)行配置，如編輯器、快捷鍵等，這是一種個(gè)性化的配置，完全取決于開發(fā)者的喜好，這里不再贅述。

5.配置虛擬設(shè)備

運(yùn)行Eclipse，點(diǎn)擊Window-Android SDK and AVD Manager菜單項(xiàng)目，在出現(xiàn)Android SDK and AVD Manager對(duì)話框左側(cè)，選擇Virtual Devices，對(duì)話框會(huì)列出當(dāng)前已配置好的虛擬設(shè)備。點(diǎn)擊“new”可以增加一個(gè)虛擬設(shè)備。

6.應(yīng)用測(cè)試

最后，我們可以創(chuàng)建一個(gè)Android應(yīng)用程序來驗(yàn)證開發(fā)環(huán)境是否配置完成。這個(gè)測(cè)試的主要目的是看看整個(gè)Android運(yùn)行環(huán)境是否工作正常，所以這一過程不需要編寫或理解任何一行代碼，按照流程操作就可以了。雖然模擬器啟動(dòng)的時(shí)間比較長，但在實(shí)際開發(fā)調(diào)試過程中我們不需要頻繁地重新啟動(dòng)虛擬機(jī)，程序重新編譯部署和運(yùn)行也都可以在已經(jīng)打開的模擬器上執(zhí)行（如圖2、圖3）。

● 客戶端設(shè)計(jì)

1.功能模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)用戶需求，Android系統(tǒng)客戶端可分為五個(gè)功能模塊，分別是課程學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)計(jì)劃、課程測(cè)試、休閑一刻和問題解析。

（1）課程學(xué)習(xí)模塊設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的需要，在這個(gè)模塊中選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)既可以下載相關(guān)資料，也可以對(duì)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)度有所記錄和提醒。

（2）學(xué)習(xí)計(jì)劃模塊設(shè)計(jì)

這一模塊可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)，它依據(jù)學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定，按照個(gè)人學(xué)習(xí)風(fēng)格和速度自定步調(diào)，并能針對(duì)不同內(nèi)容使學(xué)習(xí)者有不同的學(xué)習(xí)方式。

（3）課程測(cè)試模塊設(shè)計(jì)

課程測(cè)試也是Android客戶端上的重要模塊，它不僅能對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果有一個(gè)直觀的了解，還能監(jiān)測(cè)學(xué)習(xí)者的薄弱環(huán)節(jié)，讓其強(qiáng)化學(xué)習(xí)。

（4）休閑一刻模塊設(shè)計(jì)

此模塊通過引入游戲來激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)，它也能暫時(shí)緩解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)壓力，使其更有效地進(jìn)入下一階段的學(xué)習(xí)。

（5）問題解析模塊設(shè)計(jì)

在這一模塊中，學(xué)習(xí)者如果在學(xué)習(xí)的過程中遇到問題，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行咨詢，或通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搜索，以便及時(shí)解決問題。

在實(shí)現(xiàn)以上模塊時(shí)，有些時(shí)候Android應(yīng)用有一些初始化的配置信息、應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)資源需要保存，一般使用XML文件來保存它們，這些資源被稱為原始XML資源。為了在Java程序中獲取實(shí)際的XML文檔，我們可以通過Resources的兩個(gè)方法來獲取：①XmlResourceParser getXml（int id）。獲取XML文檔，并使用一個(gè)XmlPullParser來解析該XML文檔。②InputStream openRawResource（int id）。獲取XML文檔對(duì)應(yīng)的輸入流。

2.操作流程設(shè)計(jì)

我們以大學(xué)英語學(xué)習(xí)為例，具體了解一下Android系統(tǒng)客戶端詞匯學(xué)習(xí)的操作流程設(shè)計(jì)（如上頁圖4）。

（1）客戶端學(xué)習(xí)主頁界面

首先學(xué)習(xí)者要打開學(xué)習(xí)軟件，進(jìn)入詞匯學(xué)習(xí)主頁，對(duì)所要學(xué)習(xí)的模塊進(jìn)行選擇，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和個(gè)人需求進(jìn)行自由選擇。

（2）客戶端登錄界面

學(xué)習(xí)者在開始學(xué)習(xí)之前，要注冊(cè)自己的信息，只有注冊(cè)成功之后才可以進(jìn)入詞匯學(xué)習(xí)模塊。

（3）學(xué)習(xí)模塊界面

在學(xué)習(xí)模塊界面，學(xué)習(xí)者可以選擇自己想學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣就進(jìn)入到詞匯課程選擇步驟，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)個(gè)人愛好選擇學(xué)習(xí)模塊和不同的交互方式。

（4）詞匯課程選擇界面

在詞匯課程選擇界面，學(xué)習(xí)者可以選擇語言種類，以便更好地進(jìn)行詞匯學(xué)習(xí)。

（5）學(xué)習(xí)計(jì)劃界面

學(xué)習(xí)計(jì)劃模塊不僅可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自定步調(diào)按照計(jì)劃進(jìn)行學(xué)習(xí)，還可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間提醒設(shè)置，由于詞匯學(xué)習(xí)是一種偏于記憶類的學(xué)習(xí)，且人的記憶會(huì)遵循一定的規(guī)律，只有按照合理的記憶規(guī)律進(jìn)行學(xué)習(xí)，才會(huì)起到事半功倍的效果。因此，這一模塊能及時(shí)提醒學(xué)習(xí)者在合理的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行有效復(fù)習(xí)。

（6）學(xué)習(xí)狀態(tài)界面

此模塊可以幫助學(xué)習(xí)者記錄哪些內(nèi)容已經(jīng)學(xué)過，學(xué)了多少，這樣有助于學(xué)習(xí)者更清楚地了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度，節(jié)省學(xué)習(xí)時(shí)間，提高學(xué)習(xí)效率。

（7）內(nèi)容測(cè)試界面

此模塊針對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行測(cè)試，這樣便于學(xué)習(xí)者更及時(shí)地了解學(xué)習(xí)效果，把握學(xué)習(xí)狀況。

（8）測(cè)試結(jié)果界面

測(cè)試結(jié)果界面既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)的功能，還可以對(duì)其尚未掌握的內(nèi)容有一個(gè)更詳細(xì)的反饋。

（9）問題解析界面

在這個(gè)界面中，學(xué)習(xí)者如果在學(xué)習(xí)的過程中遇到難以解決的問題，可以進(jìn)行咨詢，也可以在線查閱資料，以便在第一時(shí)間解決問題。

（10）論壇界面

此界面通過Android客戶端直接調(diào)用外部瀏覽器顯示，學(xué)習(xí)者之間可以進(jìn)行交流和討論，分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，交流學(xué)習(xí)體會(huì)。

（11）休閑一刻界面

此界面中的導(dǎo)入游戲軟件，能讓學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)之余有更多的選擇余地，更好地調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)氛圍，以便學(xué)習(xí)者更輕松地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

● 智能手機(jī)移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計(jì)原則

為了更好地發(fā)揮智能手機(jī)移動(dòng)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，筆者通過對(duì)以上內(nèi)容的分析，總結(jié)出了智能手機(jī)移動(dòng)學(xué)習(xí)的幾個(gè)設(shè)計(jì)原則，具體如下。

1.適合原則

移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計(jì)要明確針對(duì)的服務(wù)群體是誰，他們有什么樣的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，又有什么樣的學(xué)習(xí)需求，需要為他們提供什么樣的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這些都是在設(shè)計(jì)移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件之前所要解決的問題。只有對(duì)這些方面進(jìn)行徹底的了解后，才能針對(duì)不同學(xué)習(xí)者的需求設(shè)計(jì)出適合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的軟件。對(duì)于使用智能手機(jī)進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者來說，學(xué)習(xí)時(shí)間的不確定性、學(xué)習(xí)地點(diǎn)的移動(dòng)性，都會(huì)使他們的學(xué)習(xí)過程受到外界環(huán)境的干擾。因此，在智能手機(jī)移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，一定要兼顧學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，堅(jiān)持適合的原則進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。

2.開放性原則

智能手機(jī)移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計(jì)要采用開放性的思維方式，對(duì)教學(xué)媒體的使用、學(xué)習(xí)內(nèi)容的組織、學(xué)習(xí)模塊的設(shè)計(jì)等都要注重開放性，使學(xué)生突破定向思維的限制，不再局限于書本上的知識(shí)。在當(dāng)今知識(shí)大爆炸的時(shí)代，知識(shí)的來源非常廣泛，僅僅掌握書本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有通過不同的學(xué)習(xí)方式、不同的學(xué)習(xí)渠道以及更豐富的知識(shí)來源來拓寬學(xué)習(xí)內(nèi)容，本著開放性的原則進(jìn)行學(xué)習(xí)才會(huì)取得事半功倍的學(xué)習(xí)效果。另外，學(xué)習(xí)者可以通過采用交互學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式，擴(kuò)寬思路，實(shí)現(xiàn)開放性思維的互相碰撞，由此激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，不斷提高創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)。

3.模塊單元短小精悍原則

在移動(dòng)學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)習(xí)者處于一個(gè)相對(duì)不是那么安靜的環(huán)境中，學(xué)習(xí)過程很容易被周圍的嘈雜因素所打斷；同時(shí)，周圍環(huán)境的光線、溫度也會(huì)給學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)心理造成不同程度的影響，使他們注意力集中的時(shí)間也相對(duì)較短。因此，在智能手機(jī)移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件的開發(fā)過程中，一定要遵循短小精悍的原則，盡量開發(fā)一些較簡短的學(xué)習(xí)模塊。具體表現(xiàn)在：學(xué)習(xí)單元的時(shí)間一般控制在15分鐘左右，這樣學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)一個(gè)單元時(shí)，所用的時(shí)間就比較短，并且注意力也比較集中。時(shí)間一長，學(xué)習(xí)者的注意力就會(huì)下降，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，每個(gè)學(xué)習(xí)單元之間的關(guān)聯(lián)性不要太強(qiáng)，即這一單元的學(xué)習(xí)不會(huì)影響下一單元的學(xué)習(xí)效果。

4.教學(xué)目標(biāo)量化原則

在學(xué)習(xí)者開始學(xué)習(xí)或正在發(fā)生學(xué)習(xí)的過程中，教師的控制因素較少，學(xué)習(xí)者完全依靠自覺來進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，每個(gè)學(xué)習(xí)單元的教學(xué)目標(biāo)一定要明確、合理，遵循“量化”原則。具體表現(xiàn)在：多使用一些具有針對(duì)性的小練習(xí)和小測(cè)試將目標(biāo)量化，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，讓學(xué)習(xí)者明確每個(gè)小單元所要掌握的內(nèi)容是什么，應(yīng)掌握到何種程度，其中需要重點(diǎn)掌握的又有哪些，并通過及時(shí)的測(cè)試，讓學(xué)習(xí)者更清楚地認(rèn)識(shí)到對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握的程度，以便進(jìn)行更合理、有效的學(xué)習(xí)。

5.人性化設(shè)計(jì)原則

智能手機(jī)移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計(jì)要遵循學(xué)習(xí)者自身的特點(diǎn)，并依據(jù)他們的學(xué)習(xí)規(guī)律進(jìn)行人性化的設(shè)計(jì)。具體表現(xiàn)在：遵循記憶規(guī)律，自行設(shè)定提醒時(shí)間，這樣能達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。另外，在設(shè)計(jì)的過程中，我們可以結(jié)合智能手機(jī)的特點(diǎn)，增加一些休閑娛樂的模塊，使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)之余能得到適當(dāng)?shù)男菹ⅲ@種勞逸結(jié)合的學(xué)習(xí)方式更能體現(xiàn)出移動(dòng)學(xué)習(xí)的有效性和趣味性。

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