基于云開發的智能教輔小程序設計與實現

李佳，馬睿遙，劉麗，張麗欣，張婭培

（天津師范大學教育學部，天津 300387）

1 背景及問題提出

當下互聯網技術深入融入各個領域，推動“互聯網+”的發展是現代社會信息化的必由之路，而教育作為國之重計，積極響應國家“互聯網+教育”的號召，提出教育信息化2.0 計劃，進一步促進智能教育的引入和落地，提高教學信息化水平，構建全新的高質量教育生態。《中國教育現代化2035》指出，在信息時代要加速教育改革，堅持以教育信息化為先導，大力發展新的教育科技，構建并完善數字教學系統，探索新的教學模式、新的教學手段，加強數字教學資源的共建與共享，推動現代信息技術與教育的深度融合，推動教育服務模式的革新[1]。

我國智能教育的發展目前還處于起步階段，雖然當前的教育市場具有大量的資源、工具和平臺等能為教師、學生的信息化教與學提供支持服務，但由于當前“技術黑盒子”和“方案空盒子”現象的存在，教育產品難以有效支持教育教學的開展，更難以在具體的教育環境中應用[2]。胡玲在《惠陽區中學教師教育技術運用現狀的研究》一文中，提出對教師教育技術培訓重視不夠的問題，調查中有65%的教師有使用并學習的意愿，但是卻有將近30%的教師并沒有接觸過相關培訓學習。因此，解決大多教師群體在教育信息化潮流中難以落地智能教育的困境，成為必要課題。

微信小程序是搭載在微信平臺的一種“口袋式”應用，自從上線以來發展迅猛，從初期的幾百個激增至百萬量級。微信小程序具有許多優點，首先微信小程序無須安裝，用完即走，不需要消耗流量和內存空間進行下載，減輕了用戶手機上由于應用軟件過多造成的運行負擔，縮短用戶的操作時間。其次由于小程序的前端代碼是存儲在騰訊云端的，在執行的時候不用加載，直接響應，提高用戶的使用體驗。第三，開發成本較低且功能豐富，由于小程序可以依托手機系統進行二次開發，大大提高了小程序的“性價比”，比如常見的定位功能、錄音錄像以及拍照識別功能等。最后，小程序還具備較高的安全性，由于小程序的發布需要通過審核，在通信層面上采用HTTPS 訪問，SSL加密通信，樣式和代碼都需要進行封裝處理[3]。基于微信小程序開發智能教育輔助平臺符合新媒體時代用戶使用習慣，同時開發效率較高、運維相對輕松，具有廣闊的應用前景。

因此，本文選取小程序進行設計開發，通過搜集篩選優質的智能教育資源并進行標簽化處理，方便用戶快速匹配到所需資源，并提供教學案例優化模塊，教師用戶可通過平臺的上傳功能，將自己的教案傳到平臺，實現案例的打磨優化，有助于提高教師教育信息化教學水平，高質量落地智能教育，早日形成成熟的智能教育應用生態系統。

2 系統需求分析

2.1 系統總體分析

“云助教”是一個功能完善的智能教育輔助平臺。用戶可以直接使用微信綁定個人信息進行登錄。可以先填寫并完善個人信息，并在后續對個人信息進行修改。本平臺用戶分為專家用戶和普通用戶。專家用戶可以上傳教學軟件攻略、教學資源及優秀案例，并對普通用戶的案例進行點評和優化修改。在軟件云，所有用戶都可以通過檢索科目、教學進程、具體使用階段來進行教學軟件的選取和學習。通過同樣的檢索方式，所有用戶可以在資源云進行教學資源的檢索，并對感興趣的軟件和資源進行收藏。普通用戶可以在案例云輸入教學案例或上傳附件，等待專家用戶的審核和優化結果，查看個人案例評價。

2.2 具體功能分析

1）注冊登錄：用戶需在登錄界面通過微信綁定個人信息進行授權登錄。

2）個人信息管理：用戶在個人中心對個人信息進行完善和修改，包括姓名、性別、年齡、聯系方式、學歷、教學科目、教育從業資歷等，系統將根據教學資歷等個人信息判斷專家用戶和普通用戶，認證完成后再次登錄會自動跳轉到對應角色的應用界面。

3）獲取軟件和資源：用戶在下方導航欄選擇“軟件云”或“資源云”，通過檢索科目、教學進程（課前/中/后）、具體技術使用階段，篩選得到目標軟件或教學資源，點擊查看合適軟件的使用說明以及教學攻略，或對教學資源進行下載。

4）收藏、點贊和評論：用戶在檢索的過程中如果遇到感興趣的軟件和資源，可以點擊軟件或資源詳情頁進行查看、點贊、收藏和評論，用戶收藏的軟件和資源可以在個人中心進行查看。

5）上傳案例：用戶可以在“案例云”頁面輸入教學案例或上傳附件并點擊提交，等待專家用戶的審核和優化結果，在三個工作日內可在個人中心“我的案例”處查看優化結果并對優化結果進行打分和評價。

6）上傳軟件和資源：專家用戶在個人中心進行上傳操作，進入上傳頁面后，選擇上傳軟件介紹或教學資源，依次填寫名稱、簡介、使用說明等并進行標簽分類，提交即可上傳。經后臺管理員審核通過后，上傳的軟件及資源可以被所有用戶查看或下載。

7）審核和優化案例：專家用戶在“案例云”頁面進入“案例打磨”模塊，點擊“待審核”或“待優化”即可進行案例的審核與優化。專家用戶可進入“待審核”部分篩選用戶案例進行查看、審核，審核通過后該案例將進入案例庫和專家用戶個人的“待優化”列表；“待優化”部分列出了該專家用戶審核通過但尚未進行優化修改的教學案例，點擊案例進入即可進行優化；“優化完成”部分列出該專家用戶已經完成優化的教學案例，可以點擊進入案例詳情查看案例優化結果及案例作者的優化評價。

3 系統前端的設計與實現

3.1 微信小程序的架構

微信小程序的架構如圖1所示，分為視圖層和邏輯層，視圖層用來進行頁面渲染，將畫面呈現給用戶，邏輯層運行JS腳本，從而處理數據請求、調用，這兩層的業務分別在兩條線程處理[4]。在視圖層線程中，wxml語言經過編譯產生JS，然后執行JS產生函數，從而建立一個虛擬DOM。邏輯層通過JSCore來保持運行，它是由JS 執行引擎線程來實現的。系統中的JSBridge 作為視圖層和邏輯層的通信橋梁，支持二者的相互響應，當數據發生改變時，邏輯層會將改變傳送到視圖層，啟動視圖層的觸發器，并對頁面進行更新，而視圖層又會將這些改變反饋到邏輯層進行業務處理[5]。

圖1 “云助教”功能框架圖

圖2 微信小程序架構圖

3.2 角色設計

本文設計開發的智能教輔系統以幫助教師群體更好地將智能教育資源落地課堂為目的，由于教師課業繁忙、培訓時間有限，所以此時該智能教輔小程序就體現出其優勢性，教師用戶無須下載，隨開隨用，隨時隨地輔助教師解決教學難題。該小程序針對教師在智能教育浪潮下資源篩選難、使用難和實踐難的難題，設計開發了軟件云、資源云和案例云三大核心功能。該平臺根據科學的分類標準層層檢索，并配備對應的實用攻略，有效幫助教師篩選合適的資源。案例云模塊針對上傳的教案會有對應學科專家提出意見，可實現與經驗豐富的教師共同打磨案例，助力教師群體不斷提高專業技能。該小程序用戶角色分為兩個：普通教師和專家，在用戶完善信息后，系統會根據提交的信息認證角色。

1）普通教師角色

普通教師是該小程序的主要用戶群體，普通教師首次授權登錄后需要完善個人信息，包括姓名、性別、學歷、學科、聯系方式以及從業資歷等，完成后點擊提交，系統認證完成后會存儲用戶信息，在下次進入小程序時能夠自動加載并跳轉進入相對應的角色頁面。

普通用戶信息完善后可進入功能模塊，主要分為軟件云、資源云和案例云。在軟件云模塊，教師可以點擊左側分類欄的科目，選擇授課的階段和技術方式后頁面會自動跳轉到推薦的軟件列表頁，用戶挑選感興趣的點擊軟件圖標可查看軟件的詳情，包括軟件上市時間、功能簡介以及實用的圖文教學攻略。資源云模塊教師同樣可以依據頁面呈現的學科、教學階段和呈現形式分類來進行精確檢索，如果用戶無法一次性觀看完，可以對感興趣的資源點擊收藏和評論，下次進入系統后可在個人中心查看收藏列表。案例云模塊用來打磨教師案例，教師群體往往需要根據學習的資源結合教學實際設計自己的案例，而大多教師缺乏打磨案例的途徑和機會。在本模塊教師群體可以點擊上傳案例，系統跳轉到上傳案例的詳情信息頁,教師需要填寫案例對應的學科、學段等信息，系統會依據這些信息將待打磨案例實時更新到專家頁面進行審核。最后普通教師也可以在個人中心頁面點擊“我的教案”實時查看教案打磨情況，給予案例優化的反饋。

2）專家角色

專家用戶按照同樣的方式完善信息，待系統認證成功后即可重新加載進入專家頁面，專家主要具有上傳資源、優化案例、分享經驗和點評互動功能，專家點擊上傳資源后填寫詳細的資源信息和附件，點擊提交系統審核完成后會加載更新到資源云界面。在打磨案例過程中，系統會根據普通教師上傳的案例信息與專家的教學信息匹配推薦，專家能夠在案例云模塊看到系統推薦的待打磨教學案例列表。在經驗分享區，專家還可以實時與其他教師在評論區開展學術探討。在個人中心模塊，專家也可以查看上傳過的資源列表和打磨案例的最新進展。

3.3 界面設計

1）首頁界面

左上方放置logo圖標,下方依次是軟件推薦、名校資源推薦，底部是導航欄，對應該小程序的核心功能：軟件云、資源云、案例云和個人中心。

2）主要功能界面—以普通教師用戶界面為例說明

系統有普通教師和專家兩種角色。啟動時，系統讀取本地緩存，獲取用戶信息（userInfo）里的角色，根據角色顯示對應的主頁。如果本地緩存讀取失敗，則向服務器發起請求拉取用戶信息。

①當用戶需要尋找合適的教學軟件時：點擊軟件云——檢索科目——檢索教學進程（課前/中/后）——檢索具體技術使用階段——查看合適軟件的使用說明。

②當用戶需要尋找合適的教學資源時：點擊資源云——檢索科目——檢索課程進程——依據推薦點擊查看合適資源。

③當用戶需要進行教學案例優化時，點擊“案例云”——輸入教學案例或上傳附件——提交——等待審核和優化結果——查看優化結果——對優化結果打分及評價——課堂教學效果反饋。

圖3—圖5展示在該小程序運行過程中的幾個主要頁面：

圖4 資源云

圖5 案例云

4 系統后端架構設計

4.1 云開發

系統采用小程序云開發平臺模式，云開發模式是原生的Serverless 云服務，繼承于小程序控制臺，這種開發模式為開發者提供微信服務支持和原生的云端支持，大大降低了搭建后端和維護的難度，就是說開發者不用自行搭建服務器，使用平臺自帶的API接口實現核心功能，可達到快速上線和更新迭代。同時，云開發與已經投入使用的云服務能夠很好地兼容，使開發者的工作更加簡潔高效。

4.2 數據庫設計

該小程序運行過程中的數據信息都存儲在云數據庫中，主要包括用戶表、軟件列表、軟件攻略詳情表、用戶收藏表、審核表以及發布資源表等，表1以幾個主要的數據表為例詳細列舉表結構。

表1 數據庫設計

5 關鍵代碼

5.1 上傳資源功能

5.2 評論留言功能

6 結束語

本文基于云開發設計實現了一個智能教學輔助小程序，功能全面，操作便捷，有助于破解教育信息化時代大多教師面對智能教育的海量資源無從下手的困境，提供與專家教師交流互動的平臺，有效緩解教育資源迭代快和教師群體實戰經驗不足之間的矛盾，但本文設計的小程序還存在待優化的地方，比如資源更新速度，教師成長路徑記錄以及數據庫安全，希望未來不斷完善該小程序的功能，幫助更多的教師群體實施智能教學。