移動端IPv6 教師教學支持系統的設計與應用

文/劉禹 黃洛穎 劉星晨 李坤

下一代互聯網教師教育創新支持系統（簡稱IPv6 教師教育創新支持系統）于幾年前正式推出，現已經在師范生、教育碩士培養、信息技術公共課教學、學前教師教育等領域進行了重點應用，對推進下一代互聯網應用、支撐教育改革創新起到了重要的作用。隨著智能終端的普及，原有PC 端已經無法滿足移動學習的需求，難以更好地支持學習模式的創新。因此，開發IPv6 教師教育創新支持系統的移動學習客戶端，是本項目的主要目標。

功能框架

需求分析

通過調研，以及結合IPv6 教師教育創新支持系統在運行過程中用戶提供的各種反饋信息，確定了移動端的核心需求包括教學資源、課程學習與交流互動三大部分。此外，還需要在原有PC 版系統基礎上，提升視頻系統功能，增加視頻同步課堂支持實時遠程教學，增強視頻標注評論功能，開發基于P2P的視頻點播功能。

設計框架

一個良好的設計框架是移動端程序穩定高效運行的底層保障，本項目移動端采用B/S 模式進行架構，移動端的體系架構從高到低依次為服務層、網絡層、業務邏輯層和數據服務層，如圖1 所示。

服務層是輸入操作與輸出操作的平臺，是移動應用的最頂層，主要面向智能移動終端（包括智能手機、平板電腦等）展示信息，用戶通過智能終端設備下載客戶端程序進行資源瀏覽、參與互動社區活動等。網絡層是支撐移動學習的重要介質，主要有無線通信網、Web 協議等，通過網絡層的信息傳輸，使得用戶的學習可以不受時間、地點的限制。業務邏輯層通過各個業務邏輯接口完成有效性驗證的工作，以保證程序能夠正常順利地運行，其主要功能有：完成數據添加、修改和查詢業務；用戶權限合法性判斷等。數據服務層位于服務器端，是各類資源和數據的來源，提供給教師和學生各類信息。

圖1 移動端體系架構

基于上述體系架構，移動端可以完成對用戶學習的全面支持，其主要業務流程是：智能移動終端用戶通過無線通信網絡向Web 服務器發送請求；Web 服務器接收到用戶請求后，把請求提交到數據庫服務器；數據庫服務器響應提交上來的請求，進而將相應結果反饋給Web 服務器；Web 根據客戶端的請求，將響應內容在用戶客戶端上呈現出來。

功能描述

移動端的建設內容主要分為兩大部分：移動客戶端的后臺部分、移動客戶端。其中移動客戶端分為四大模塊，即教學資源查找與瀏覽、課程學習、個人中心和互動社區，其中每個大模塊中又細分為若干小模塊，如圖2 所示。

圖2 移動端功能框架

關鍵技術

視頻轉碼與播放

由于移動端的視頻資源來自于PC 端IPv6 教師教育創新支持系統，因此需要進行視頻轉碼。FFmpeg項目是一個開源的多媒體播放及轉碼系統，提供了視音頻采集、格式轉換、音/視頻編碼解碼等功能，支持AC3、DV、FLV、MPEG、DivX、MP4 等40 多種編碼。在本研究中，我們采用以下核心代碼進行視頻文件的轉碼：“ffmpeg.exe -i input -vcodec lib264 -y output.mp4”。

在視頻播放方面，采用HTML5 技術。HTML5 的video 標簽僅僅支持以下三種格式視頻，Ogg、MPEG4和WebM。在本研究中，我們采用基于H264 編碼的MP4 文件為播放文件。

前端框架

前端框架UI 部分采用FrozenUI 和HUI 相結合的方式進行開發。Frozen UI 是一個開源的、簡單易用、輕量快捷的移動端UI框架。HUI移動UI框架，包含了23種主題樣式，可以滿足各種App 對色彩的需求，只需要簡單操作就可以通過通用類組裝成豐富的組件和布局效果。

后端服務程序

移動端應用程序需要與PC 端系統的后端服務進行資源和數據的通信交互，以獲取和同步相應信息，因此需要對IPv6 教師教育創新支持系統的后端服務程序進行升級，升級后的后臺程序Webservice 應該具備如下功能：

一是登錄和權限設置，包括編寫后臺服務程序，實現與PC 端教師教育創新支持系統通信，獲得控制用戶登錄和權限的各種設置數據和信息；二是獲取和設置用戶信息，包括個人信息獲取和設置，如用戶的學校和班級信息，用戶相關信息獲取，如微博、新聞、通知等；三是獲取課程信息類，如課程基本信息、課程視頻資源、課程作業等，教案信息設置，課堂教學效果獲取和設置，作業獲取和設置等；四是獲取資源信息類，如資源信息（視頻數據）等。

本研究基于IPv6 教師教育創新支持系統對移動端進行了設計，使其實現了教學資源、課程學習、互動社區以及個人中心等功能，解決了學習平臺從Web 端到移動端的資源轉接問題，能夠很好地支持移動學習。