基于微信小程序的自測系統設計與實踐

崔良玉，王燦芳

（天津職業技術師范大學機械工程學院，天津 300222）

隨著移動互聯網的興起與發展，基于移動終端的移動學習平臺已成為移動互聯網時代重要的方法與手段。現今手機成為了大學生獲取知識與輸出信息的重要手段，因此為適應新時代獲取知識的新需求，市場已開發出多種不同功能、面向不同群體的移動網絡學習平臺。微信是我國裝機量最大的社交類應用軟件，而微信開放的小程序開發系統為用戶開發應用提供了平臺，其即用即走的理念可使用戶方便快捷地選擇應用小程序。基于微信小程序的輕型學習系統有著多種優勢，已成為課外教學輔助的重要方式與手段。移動互聯網與智能手機及社交軟件的興起為移動學習提供了更多的技術途徑[1]，微信可用于構建移動學習的翻轉課堂方案，實驗證明其可有效提高學習成績[2]；利用微信的交互功能可以搭建在線答題系統[3]，如可以在課堂上將考試內容推送到學生手機端，讓學生在限定的時間內完成并提交，這樣一方面可及時檢測學生的學習效果，另一方面教師也可以通過后端數據及時發現學生知識的薄弱點，及時進行輔導[4-5]；將教學過程信息化，有利于實現面向過程的考核[6]，還能充分利用用戶交互生成的大數據對教學過程進行量化，便于統計分析[7-8]。國內對微信小程序在教學考核方面的應用已進行了初步的探索，如陳柳紅[9]提出了一種利用微信小程序實現在線考試的設想，分析了微信小程序的優勢；牛琳等[10]針對高校在實施翻轉課堂、PBL（problem-based learning）教學等新型教學模式時，缺少具有實時性、互動性、趣味性、用戶體驗好的移動學習平臺的問題，提出了基于微信小程序的移動學習平臺的設計方案；云南大學通過對微信小程序的研究現狀和理論依據分析，指出了其對高校學生在自主學習方面的益處、支撐作用和學習效果[11]。張迪等[12]提出了基于小程序的第二課堂學分系統，具有在線活動報名、第二課堂學分查看、學分明細查看、學分申請進度查看、活動簽到簽退、活動審核等功能，便于學生、教務處以及二級學院對學分的各項管理，提高學分認定的效率。上海大學王萍[13]提出了基于微信移動學習應用平臺的設計框架，基于所開發的《程序設計C語言》課程微信平臺，進行了實踐教學應用與分析。上海交通大學山峰等[14]依托微信公眾平臺，創建了“數據結構”課程學習公眾號，研究表明：微信公眾平臺在吸引學習者、傳播微內容、推進個性化學習與實時效果評估等方面具有積極的促進作用。南京大學王玉洋[15]通過整合微信小程序和WordPress，開發了一款操作簡便、使用友好的移動學習平臺，為學習者提供一種新的學習工具，并為微信小程序這一新穎的應用形式在教育領域的應用進行嘗試和探索。可見，將智能手機與微信應用于教學過程，可方便快捷地將知識傳播到學生端，精準地傳遞豐富的內容，而且實現手段具有可擴展性，形式多樣，可滿足不同學生群體的需求。

本文基于微信應用于輔助教學的特點與現狀，采用交互性更強的小程序開發功能，設計開發面向大學生的自測自學系統，充分利用學生的碎片化時間，探索新的教學輔助方法與手段，并將此系統應用于日常教學與過程考核中，這樣一方面可以幫助學生提高學習效果，另一方面可以協助教師實現過程考核與評價，以及教學過程的數據化。

1 系統架構

此系統包括小程序終端界面系統、后臺題庫系統、后臺邏輯處理系統、后臺數據分析系統，系統架構如圖1所示。微信用戶可通過掃描二維碼或搜索小程序名稱直接查找訪問該系統，該系統利用微信小程序編輯器編輯的代碼，在微信云端服務器上運行，執行邏輯及事件響應；另外，采用網絡云端數據庫作為題庫等周圍數據的數據庫，可進行用戶信息、題目查找、添加、刪除等操作。系統流程如圖2所示。

圖1 系統架構

圖2 系統流程

學生通過掃描該小程序的二維碼或名稱可直接訪問該系統。首次訪問時需使用微信賬號進行注冊登錄，并填寫“姓名”“班級”“專業”等信息，便于后臺數據統計。登錄系統后，有“答題”“學習”“排名”“錯題”4個模塊可選擇。選擇答題后，微信后端程序從題庫數據庫中隨機出題組成一套測試題，待學生答題結束后，顯示分數及題目對錯，并將錯題提交至個人的錯題數據庫；學生也可以選擇學習功能，或查看個人的錯題集，或查看個人的分數排名。教師作為管理員可登錄微信后臺程序查看學生的注冊、訪問信息，包括登錄時間、訪問頻次等，也可登錄數據庫后臺查看學生的答題記錄，包括每個學生的錯題記錄，由此分析學生未掌握的知識點；學生的平時答題成績可與教務數據庫連接，將平時答題成績作為綜合評價參數，以便實現更全面、更科學的過程考核與評價。

微信小程序框架包含2部分：View視圖層、App Service邏輯層。View視圖層用來渲染頁面結構，App Service邏輯層用來邏輯處理、數據請求、接口調用，它們分別在2個線程里運行，視圖層使用WebView渲染，邏輯層使用JSCore運行。視圖層和邏輯層通過系統層的JSBridage進行通信，邏輯層將數據變化通知給視圖層，觸發視圖層頁面更新，視圖層把觸發的事件通知到邏輯層進行業務處理。

該系統采用云數據庫，云數據庫是部署和虛擬化在云計算環境中的數據庫，用來存儲用戶信息、題庫、錯題題庫及排名信息等。云數據庫是在云計算的大背景下發展起來的一種新興的共享基礎架構的方法，它極大地增強了數據庫的存儲能力，消除了人員、硬件、軟件的重復配置，讓軟、硬件升級變得更加容易。云數據庫具有高可擴展性、高可用性、采用多種形式和支持資源有效分發等特點。

2 系統設計與開發

2.1 開發語言

微信小程序開發采用騰訊官方發布的開發者工具，這是集模擬器、編輯器與調試器于一體的開發環境。安裝完成后，微信掃描登錄即可，在這個開發者工具中，可以編寫代碼、實時看到界面圖、調試代碼，打印錯誤等。

在程序開發過程中主要應用的開發語言包括WXML（weixin markup language），WXSS（weixin style sheets），JS以及JSON格式的配置文件。WXML是一種標簽語言，類似于HTML語言，用來表示小程序頁面結構布局的語言。WXSS的功能與基本語法CSS類似，是一種樣式語言，用來修飾WXML的樣式。JS是一種腳本語言，是小程序交互功能實現的主要工具，使用方法與JavaScript類似。JSON是配置文件，包括項目配置、工具配置和頁面配置，包含的配置信息有：頁面的路徑、名稱，整體的風格等。

除了客戶端所看到的頁面、交互等功能外，該系統另一個重要的組成部分是數據庫，包括題庫、用戶信息數據庫、錯題數據庫等。為方便編程與調用，系統采用網絡上免費的云端數據庫Bmob。Bmob為小程序開發提供一體化的后端云服務，免去了服務器維護、證書配置、數據存儲互通等繁瑣的工作，只需關注前端的邏輯功能設計與實現，這樣可以大幅度提高開發效率，縮短研發時間，降低成本。

2.2 功能模塊

系統的主要功能模塊如圖3所示，主要包括注冊/個人信息模塊、答題模塊、學習模塊、錯題集模塊與排名5個模塊，答題與學習模塊又包含：選擇題、填空題、判斷題和簡答題模塊。

圖3 主要功能模塊

注冊模塊，通過微信搜索小程序名稱或掃描二維碼即可通過微信賬號訪問該系統，頭像采用微信頭像，此時姓名及班級為空，需進行注冊才能顯示。在登錄模塊點擊頭像處進入注冊模塊，此時需要填寫“姓名”“班級”和“學號”，點擊“確定”按鈕后返回登錄頁面。

在主頁面（登錄頁面）點擊“答題”按鈕，進行課程及章節選擇，選擇題庫頁面如圖4所示。點擊“確定”按鈕后，系統給出隨機試卷，包括10道選擇題和10道判斷題，隨機試卷頁面如圖5所示。答題完畢后或答題中間點擊“交卷”按鈕，系統進入分數頁面，分數頁面如圖6所示。紅色代表答題錯誤，錯題進入錯題本，藍色代表答題正確，點擊頁面上的題號數字，進入答題回顧頁面，顯示題目和選項，答題回顧頁面如圖7所示。

圖4 選擇題庫頁面

圖5 隨機試卷頁面

圖6 分數頁面

圖7 答題回顧頁面

在主頁面上點擊“學習”按鈕，系統進入學習頁面，系統默認出現的是“單選”題頁面，點擊頂部的“判斷”“填空”或“簡答”按鈕，頁面會切換到相應的題型頁面；點擊“＞”或“＜”，系統會向前或向后顯示一道題，點擊“＞＞”或“＜＜”，系統以 10道題為單位向前或向后顯示題目；點擊底部的“顯示答案”，在下部顯示本題答案。錯題同理。

在主頁面上點擊“排名”按鈕，根據選擇的題庫，系統進入排名頁面，頁面從左到右分別顯示頭像、姓名、總分數及答題次數。

在主頁面上點擊“頭像”按鈕，系統進入個人信息頁面，分別顯示“姓名”“班級”“學號”“登錄次數”“分數”以及“上次答題時間”。點擊“問題反饋”按鈕，系統給出問題反饋頁面。

3 數據分析與評測

微信小程序記錄、分析登入數據及答題記錄，后臺統計數據可用于學生的學習過程分析。可對訪問人數進行統計分析，還可進行深度分析，如每個頁面的訪問頻次、不同訪問時長、打開次數分布、不同訪問時長、打開人數分布等，小程序訪問數據分析如表1所示。這些記錄為分析與評價學生的學習過程提供了數據支撐。

表1 小程序訪問數據分析

云數據庫后臺可查看每個學生用戶的個人學習記錄，如訪問次數、訪問時間、學習時長、錯題集、答題記錄等，這些數據經過挖掘與分析，都可成為對學生的學習過程評價與考核的依據，學生綜合評價顯示頁面如圖8所示。

通過兩學期的實踐對比，可以看出學生對知識的掌握程度明顯提高，期末考試成績也明顯提升，學生利用碎片化時間在手機端學習，增加了學習時間，另外也通過考試模塊的訓練，加強了對課本知識的思考，強化了考試能力。

圖8 學生綜合評價顯示頁面

4 結語

針對移動互聯網時代信息獲取與實踐反饋的特點，本文設計開發了一套基于微信小程序的自測自學系統。一方面可幫助學生充分利用碎片化時間學習，隨時隨地進行自學自測；另一方面依托數據庫技術，充分利用學生訪問小程序的數據，協助教師分析教學過程，輔助完成教學的過程考核。后臺訪問數據顯示學生多數利用碎片化時間進行短時間的自學自測，針對錯題集可進行有針對性的重點學習，而且程序設計的排名可有效激發學生的學習動力。實踐證明，該系統可調動學生學習的積極性，提高學習效果。這套系統可方便地移植到其他課程的線上教學系統中，尤其是針對主要考核方式為選擇題和判斷題等客觀題的課程，只需整理出相應課程題庫便可使用。