基于智能手機的移動互動學習與成果展示平臺設計與實現

劉曉林　牛德雄

摘 要：隨著4G網絡服務與智能手機的迅速普及，全民進入移動互聯網時代，教育培訓市場規模的擴大，互動學習需求也不斷提高。在國內，這方面做得比較大的就是校訊通，特點還是以短信作為溝通方式為主，缺少互動豐富性，缺少成果展示。開發基于智能手機的移動互動學習與成果展示平臺，實現在互動學習智能手機上，用戶自己產生內容、互動與分享，可以明顯提高互動學習效果，讓用戶、教師和培訓機構多方受益。

關鍵詞：H5；互動學習；SAAS；基于智能手機

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A

Abstract：With the rapid popularization of 4G network service and smart phones，people enter an era of mobile Internet.While the scale of education and training market expands，the demand for interactive learning has been increasing.In China，one of the most successful platforms in this area is School Communication，which is characterized by text messages as the main means of communication，in lack of interaction，richness，and results display.The paper develops a mobile interactive learning and achievement exhibition platform based on smart phones，on which users can produce their own contents，interact and share with each other.The new platform can significantly improve the interactive learning effect，highly beneficial to users，teachers and training institutions together.

Keywords：H5；interactive learning；SAAS；smart phone

1 引言（Introduction）

智能手機迅速普及，中國的智能手機普及率已達到90%，連內陸地區的山區和農村也都如此。手機性能也得到提升，手機應用非常豐富。同時更快的4G網絡服務迅速普及，全民進入移動互聯網時代，移動流量大幅增長，據工信部公布的《2017年通信運營業統計公報》統計，22017年數據流量呈爆炸式增長。移動互聯網接入流量消費達246億GB，比上年增長162.7%，增速較上年提高38.7個百分點，全年月戶均移動互聯網接入流量是上年的2.3倍。

教育培訓市場規模的擴大。教育培訓市場火爆，無論是大人還是小孩都是需求個體，組成了一個龐大的教育培訓市場也不足為奇?！敖逃嘤枠I是21世紀最朝陽產業之一”的觀點，已成為越來越多人的共識。截至目前，全國大中型培訓機構2萬余家，中國教育培訓的潛在市場規模巨大，并保持著迅猛的發展態勢。目前，我國教育培訓市場消費規模達到5000億元，其中不包括潛在消費的數量，照這樣的態勢發展下去，到2020年，加上素質教育的深入，中小學教育市場的課外培訓輔導將更受青睞，潛力大，市場規模突破1萬億！

所以，建設基于智能手機的移動學習與互動展示平臺，有著巨大的市場需求?？梢赃B接學員、學員家長、教師、培訓機構，以及潛在的培訓用戶。

2 需求分析（Requirement analysis）

通過對多家培訓機構的調研，按系統相關的學員家長、教師、培訓機構、平臺管理員四種角色進行分析，基于智能手機的移動學習與互動展示平臺學員家長、教師、培訓機構、平臺管理員四個角色的色用例如圖1—圖4所示。

基于智能手機的互動學習學習[1，2]與成果展示平臺，面向教育培訓行業打造一款基于智能手機的學校、教師與學員家長（學員）互動、營銷、分析的SAAS平臺。支持用戶自己產生內容，支持豐富的互動形式，社交分享，并且以時間軸方式展示學生成長的歷程。提高學生校長對教育服務的參與度、滿意度，幫助學校進行宣傳與展示，利用大數據分析提升教育服務與銷售。平臺分為學生、教師、機構各自主要用戶場景如下：

（1）學生（家長）端功能：注冊登錄、首頁、學校及課程介紹、學習動態圈、時間軸展示、分享、報名、師生互動、教師信息、個人中心。

（2）教師端功能：注冊登錄、首頁、學校及課程介紹、動態圈、師生互動、個人中心、我的學員。

（3）機構管理端功能：報名管理、資訊管理、教學信息管理、用戶管理、系統管理端：報名管理、資訊管理、教學信息管理、用戶管理、學習大數據分析、營銷管理。

3 系統架構（System architecture）

3.1 體系架構

設計智能手機基于微信公眾號的互動學習與展果展示平臺的主要目的之一就是要方便教師與學生家長交流與互動，平臺軟件架構模式的選擇顯得尤為重要。系統軟件架構模式既要安全、穩定、可靠又要簡單、易用、易于配置和管理，根據需求分析研究，決定都采用移動B/S體系架構法，通過SAAS服務向多個培訓機構提供服務。平臺的架構設計如圖5所示。

3.2 技術架構

用戶產生內容的高IO并發問題，技術架構使用MEAN（MongoDB、ExpressJS、AngularJS和Node.js[3]）架構[4]，更好地支持高IO的并發移動web應用，并且利用其開發的靈活性和易用性提高開發效率，如圖6所示。

4 系統功能（System function）

4.1 功能設計

基于智能手機的互動學習與成果展示云平臺，面向教育培訓行業打造一款基于智能手機的學校、教師與學員家長（學員）互動、營銷、分析的云平臺。支持用戶自己產生內容，支持豐富的互動形式，社交分享，并且以時間軸方式展示學生成長的歷程。提高學生校長對教育服務的參與度、滿意度，幫助學校進行宣傳與展示，利用大數據分析提升教育服務與銷售。本平臺分為學生（家長）端、教師端、家長端、平臺管理端，如圖7所示。

平臺分為學生（家長）端、教師端、機構端和系統管理端。

（1）學生（家長）端功能：注冊登錄、首頁、學校及課程介紹、學習動態圈、時間軸展示、分享、報名、師生互動、教師信息、個人中心。

（2）教師端功能：注冊登錄、首頁、學校及課程介紹、動態圈、師生互動、個人中心、我的學員。

（3）機構管理端功能：報名管理、資訊管理、教學信息管理、用戶管理。

（4）系統管理端：報名管理、資訊管理、教學信息管理、用戶管理、學習大數據分析、營銷管理。

4.2 處理流程設計

培訓機構可以借助平臺招生，學校先發布教師與課程信息，發起報名活動，學生家長，可以在平臺上直接報名，并且可以分享給更多家長報名，如果接收報名，就會通知手機微信公眾號服務通知，通知報名者。成為學員后，學員家長會去分享內容進行展示與傳播。如圖8所示。

4.3 數據存儲設計

結合實際需求，本移動微課學習平臺需要存儲的數據主要有兩類：一類是服務器端網站管理系統采用MySql進行數據存儲；另一類是手機端H5緩存機制，緩存常用數據，提高用戶體驗。

H5，即HTML5，是新一代的HTML標準，加入很多新的特性。離線存儲（也可稱為緩存機制）是其中一個非常重要的特性。H5引入的離線存儲，這意味著web應用可進行緩存，并可在沒有因特網連接時進行訪問。H5應用程序緩存為應用帶來三個優勢：

（1）離線瀏覽用戶可在應用離線時使用它們。

（2）速度已緩存資源加載得更快。

（3）減少服務器負載瀏覽器將只從服務器下載更新過或更改過的資源。

MySql是一款開源的關系型數據庫管理系統。MySql使用C和C++語言編寫，支持所有的主流操作系統，例如Windows、Linux、Mac OS等。MySql支持多線程編程，提供多種數據庫連接途徑。

5 系統實現（System implementation）

5.1 手機端UI實現

移動端通過手機客戶端實現注冊登錄、查看學校與課程介紹、發動態圈、評論、分享、報名等操作。

學校與課程介紹如圖9所示。

發布動態到圈子—藝術培訓的專業朋友圈如圖10所示。

詳情頁、報名如圖11（a）和圖11（b）所示。

5.2 關鍵技術實現

為了提高移動端用戶體驗，使用簡潔高效的適用于高IO并發的系統架構。移動手機端使用簡潔高效的適用于高IO并發的web app開發架構，MEAN[5]（MongoDB[6]、ExpressJS、AngularJS和Node.js）架構，更好地支持高IO的并發應用，其開發的靈活性和易用性可加快開發效率。SAAS[7，8]方面的技術。

（1）數據透明隔離

SaaS系統說起來很簡單，任何系統似乎加個tenant_id（租戶id）就變成SaaS系統了，但非常容易出錯。比較好做法是在數據庫訪問層對SQL進行改寫。在連接池根據TenatnContext改寫Sql.這樣做好處是，一來程序員最多把系統搞down了，也不至于信息串了互相泄露。二來將來做分表分庫也很方便，上層應用不用修改。

（2）租戶識別

比較好做法是通過url識別租戶。系統是給租戶生成一個隨機的三級域名，比如yh.xieyuexiu.com。如果客戶想使用自己的域名，可以在cname到我們生成的三級域名，并在管理系統里面做綁定。

（3）滿足個性化需求

SaaS的優勢在于一套系統多人使用，似乎和定制化開發有沖突。比如A客戶想要A功能，B客戶不想要。但定制化開發是無法避免的，比如這樣復雜的系統，不可能一套系統滿足所有公司的要求。定制化開發盡可能分系統，分模塊去做。然后通過控制臺中配置不同租戶訂購不同模塊，那些模塊可以在前端頁面上顯示。不同的子系統需要分開部署。前端通過nginx根據url分發，比如abc.crm.baidu.com/bi/xxx/xx這個地址，就分發到BI子系統。

（4）灰度升級

SaaS付費企業客戶對系統問題都特別敏感。為了減少升級可能出現問題的影響范圍，一般都采用灰度升級策略。如果使用了url來區分不同租戶，灰度升級配置就會很方便。可以配置nginx來根據域名做分發，比如租戶A（aaa.com）到實例1（版本1.0），租戶B（bbb.com）到實例2（版本）。當需要域名配置非常多的時候，nginx配置文檔會亂。這塊時候可以使用nignx_lua來寫一些擴展模塊。

6 結論（Conclusion）

基于智能手機移動互動學習與成果展示平臺。對于學校，可以讓家長參與教學互動過程來看，提高參與感；能將學習成果以時間軸的方式顯示給家長，提升學校的形象，提高學生家長對教育培訓機構教學的認可，家長的分享也有助于學校的宣傳的，提升銷售。對于學生的家長，除了可以了解學校，教師的基本信息，以及課程信息，還查看學生學習成績與評價，以及時間軸的方式查看學生的成長歷程；也可以參與到學生的學習展示過程中，家長在帶小孩培訓過程中，可以實時發布自己拍的照片，視頻發布平臺與家長們交流，并且學習情況與成果以分享傳播。

平臺前期針對兒童藝術類培訓為主，之后可擴展到廣泛用于為廣大學校，培訓機構提高一站式云服務。后續根據累積運營數據，開發大數據應用服務，幫助培訓機構優化教育服務，提升銷售。

參考文獻（References）

[1] 黃黎，程鴻芳，黃金晶.基于Android的移動學習平臺的設計與實現[J].江蘇開放大學學報，2014（5）：37-39；85.

[2] 王萍.微信移動學習平臺建設與應用[J].現代教育技術，2014（5）：88-95.

[3] 陳瑤.基于Node.js高并發web系統的研究與應用[D].電子科技大學，2014：97-99.

[4] Douglas K.Barry and David Dick.Web Services，Service-Oriented Architectures，and Cloud Computing 2nd Edition[M].Elsevier Inc，2013：47-54.

[5] 哈維夫[以].陳世帝.MEAN Web開發[M].北京：人民郵電出版社，2015：61-62.

[6] 王光磊.MongoDB數據庫的應用研究和方案優化[J].中國科技信息，2011（20）：93-94.

[7] 管樂.SaaS實踐指南——基于800APP案例教程[M].北京：清華大學出版社，2010：55-58.

[8] dxmcu.saas系統架構經驗總結[EB/OL].CSDN論壇，2017-02-07.

作者簡介：

劉曉林（1978-），男，碩士，高級工程師.研究領域：移動應用開發，軟件工程，IT項目管理.

牛德雄（1965-），男，碩士，副教授.研究領域：Web開發，軟件工程，需求工程.