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摘 要： 传统的课堂教育模式已不能满足大学生对于知识的需求。虽然许多高校都陆续推出了网络教育平台，但依旧不能有效帮助大学生对于碎片时间的利用。针对计算机专业的离散数学课程，研究了移动端辅助教学系统的设计与实现，包括：对基于Bmob云服务平台的系统开发、对Android的文件系统和数据储存系统的设计、对智能手机上离散数学教学辅助系统的设计与实现。
关键词： 移动端； Android系统； Bmob云服务平台； 离散数学； 辅助教学系统
中图分类号：TP399 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）10-21-03
Abstract： Traditional education mode is no longer sufficient to meet the needs of college students for knowledge. Although many colleges and universities have launched network education platforms， but still cannot effectively help the students to use fragments of time. In this paper， the design and implementation of a mobile device aided teaching system is studied for the discrete mathematics course of computer specialty. The studies include the system development based on Bmob cloud services platform， the file system and data storage system on Android， and the design and implementation of mobile device aided teaching system for discrete mathematics course.
Key words： mobile device； Android system； Bmob cloud services platform； discrete mathematics； auxiliary teaching system
0 引言
嵌入式硬件技术的不断发展以及Android等新一代智能操作系统的推广[1]，让智能手机成为了大众消费性产品并仍在不断的普及中。随着社会的不断进步，人们对大学生的要求也日益增加，传统课堂教育模式已经不能满足大学生对于知识的渴求[2]。虽然目前许多高校都在陆续推出网络教育平台，但却不能实时实现大学生对于碎片时间的利用。另外，离散数学课程对于计算机专业的大学生而言具有十分重要的学习意义，通过离散数学的学习，不但可以掌握处理离散结构的描述工具和方法，为后续课程的学习创造条件，还可以提高抽象思维和严格的逻辑推理能力，为将来参与创新性的研究和开发打下坚实的基础。鉴于此，本文对于离散数学这门基础核心课程开展移动端辅助教学系统的设计与实现研究。通过移动端离散数学辅助教学系统的开发，提高学习离散数学的效率，提升学习兴趣，这不仅具有现实意义也具有推广意义。
我们研究的主要内容包括：对基于Bmob移动后端云服务平台的软件开发、对Android文件系统和数据储存系统的研究、对智能手机上离散数学教学辅助系统的设计与实现。
1 基于Bmob移动后端云服务平台的设计
1.1 Bmob移动后端云服务平台
Bmob是国内第一家专注于移动应用云存储的平台。在Bmob平台上只需注册一个账号，利用官方提供的SDK在App中进行调用，就可以方便地为开发移动应用软件添加一个安全灵活的后台管理系统[3]。在该后台管理系统上可以方便地浏览到终端所保留的任何信息，以及所上传的各种文件。对于个人开发者或者小型开发团队来说，使用简单、投入少的Bmob云平台是很好的开发平台[4]。
1.2 现状调查与可行性分析
在信息高速发达的今天，手机网以其特有的便捷性、即时性和交互性成为网络应用的重要手段。调查数据显示，截止2011年，18-24岁的用户就以49.2%的比例位居手机上网用户的第一位[5]。至此之后，手机上网用户的学历水平不断提高。因此，与一般群体相比，大学生群体更易接受新知识和新平台。大学生作为接受新技术、新思想的前沿群体，传统的课本教学模式已无法满足时代对他们的需求，在探求知识的道路上，大学生需要更多的积极性与主动性，而这些都是传统教学模式所不能培养的。如今国内许多高校都已基本实现WiFi全覆盖，而这种现状助推了大学生对手机使用习惯的依赖性。因此，开发移动端离散数学辅助教学软件，不仅于有利于培养大学生自主学习能力和创新思维，还可以方便地与教师进行反馈交流，方便对知识的加深和巩固。
1.3 系统功能性分析
本文通过分析确定离散数学移动端教学辅助系统的用户角色主要包括教师和学生这两大类。由于开发者可以通过Bmob云平台直接对用户进行角色管理（添加、修改、删除）和权限管理（添加、修改、删除），因此不需要添加系统管理员用户。在系统中，教师可根据自身权限通过系统进行文件上传、作业查看、通知推送等操作；而学生可通过系统完成资料下载查看、作业上传以及意见反馈等操作。图1为系统用户角色用例图。
1.3.1 教师用户功能需求
教师用户功能需求分析可以划分为两个子系统功能，分别是登录注册系统和功能系统。教师用户可以通过登录注册系统完成账号的注册、用户登录、忘记密码、修改密码、修改基本信息以及退出等操作。另外，教师用户还可以通过功能系统来完成文件的上传/下载、消息的推送获取功能。
教师用户的主要功能还包括静态文档查看、文件上传、文件下载等。其中，静态文档中的文档内容由开发者设定，内容包括：基本的课程介绍、名师信息、核心考点、备考试题以及常见问题；而文件上传则由教师独立选择上传，文件上传的类型有四类，分别是答案（图片）、资料（PDF）、视频（audio）和课件（PPT）。这四类文件覆盖了学习离散数学所需的课外所有文件，能够帮助学生进行有效的自主学习。另外，教师的文件下载功能主要是作业查看，这个功能的设定是为了避免上课收发作业的麻烦，这也是近年来大学中常用的作业查看方式。其他功能还有课程通知、历史反馈、应用推荐和缓存清理。
1.3.2 学生用户功能需求
与教师用户功能需求一样，学生用户功能需求分为登录注册系统和功能系统，不同的是功能系统。由于教师和学生扮演的角色不同，所以功能上存在一定的差异。学生用户功能系统中静态文档查看与教师用户相同，区别在于文件的上传、文件的下载以及其他功能中的课程通知和历史反馈。
学生的文件下载功能与教师的文件上传功能对应，而学生的上传功能与教师的下载功能对应。其实，在客户端的设计过程中，为了保持客户端界面的一致性，教师也具有视频下载、资料下载、课件下载的功能，只是这些功能不是教师用户所必须的，因此就不一一列举了。
1.3.3 系统非功能性需求分析
对于非功能性需求，在描述过程中需要强调人、业务场景、环境等方面的内容，强调的目的是要说明非功能需求不是无限度的，任何一项非功能性需求的实现通常会付出更大的研发成本和硬件网络成本[10]。
⑴ 系统的可用性
要求保证功能的正常使用，界面的操作方便以及逻辑合理。该系统大部分操作需要在网络连接的状态下运行，因此在进行部分操作前要判断网络是否连接，以及做连接超时处理，以确保良好的用户体验。
⑵ 系统安全性
要求前端和后端都提供一定级别的密码安全保护。系统要求使用有效的邮箱地址进行注册使用。
1.4 系统总体技术框架设计
本文研究的移动端离散数学教学辅助系统在体系结构上采用C/S模式。客户端完成数据处理、数据表示以及用户接口等功能；服务器端完成DBMS的核心功能。C/S的优点在于能充分发挥客户端的处理能力，很多工作能够在客户端处理后再提交给服务器，从而使应用服务器运行数据负荷减轻，对应的客户端响应速度加快。图2为C/S模式的体系结构图。
由于服务器采用的是Bmob云平台，服务器和数据库集合在一个平台上，因此无法看到服务器向后台数据库发送请求的过程，因而在整个过程中只能看到客户端发送请求，服务器响应请求的过程。
1.5 系统数据库设计
由于所有数据都放在Bmob云平台上，而Bmob云平台提供根据程序中的对象自动生成数据库的功能，因此不需要额外再对数据库进行创建。Bmob云平台提供了丰富的对象接口，当需要生成某一对象表时，只需要使创建的对象继承某一个对象接口，Bmob就会自动在原对象接口所具备的属性上添加新建对象的属性（属性名都是英文的），生成新的对象。本文要创建的表有三个，分别是文件表（用来保存上传的文件）、信息表（用于教师与学生的信息交流）和用户表。
2 系统实现
2.1 系统开发环境及运行环境
本文以Android为开发平台，使用Android智能手机作为离散数学教学辅助系统的移动端、Bmob移动后端云服务平台为后台数据库及服务器，并采用JAVA、ANDROID、Bmob等技术利用ADT、AVD、BmobSDK、BmobPush等开发环境及工具进行开发。
2.2 注册登录功能实现
用户下载软件后，需使用邮箱进行注册才能使用，并且在注册后，需要对邮箱激活才能登录。登录时如果忘记密码，可以使用注册邮箱进行密码重置。如果之前使用有效账号成功登录过并且没有进行退出操作，那么即使将系统关闭后再打开，用户的账号依旧被记录在手机软件上，点击开启后会根据之前的账号信息直接跳转到用户操作界面。
2.3 系统注册功能
系统的注册功能需判断网络连接情况、判断手机内存卡是否存在、使用证则表达判断邮箱格式以及对密码的确认，之后使用BmobSDK为BmobUser对象提供的signUp方法进行注册。注册成功后Bmob云平台会自动给注册邮箱发送邮件，让用户进行激活操作。用户激活后就可以使用该账号了。
2.4 系统登录功能
在成功激活后，用户可以进行登录操作。在网络连接正常的情况下，调用BmobUser对象的login方法进行登录。当登录成功时，系统会使用SharedPreferences数据存储方法将登录账号存储在系统中，方便后来调用。之后系统会跳到用户操作界面，此时用户便可以进行各种操作了。
2.5 系统找回密码功能
当用户忘记密码时，可以使用注册时使用的邮箱进行密码重置。为了保证密码的安全，不论是后台还是服务端，密码都是不可见的，用户无法通过任何方法获取原始密码，忘记密码后只能根据邮箱进行密码重置。
3 部分操作功能实现
用户成功登录后，根据需要进行相应的操作。操作界面由四个标签页组成，默认显示的是第一个标签页首页的内容。首页包含课程介绍、名师信息、推荐读物、离散数学核心考点以及离散数学精品资源等功能。其中课程介绍、名师信息是以静态界面的形式呈现，只需要实现一个activity的跳转即可。其他三个功能的实现介绍如下。
3.1 推荐读物与精品资源
在推荐读物功能中使用JAVA的多线程机制。在子线程中使用BmobQuery提供的findObjects方法从服务器端找到所需“PDF”格式文件后放入File list里面，然后向主线程发送消息，主线程接到消息后，将File list中的内容进行适配，最后将适配后的界面显示给用户。此外还需对list中的每个item编写点击事件，使得用户单击后可以对选定的文件进行下载，下载后可以通过Intent观看。
精品资源功能的主要过程与推荐读物类似，区别在于推荐读物显示的是“PDF”格式的资源，而精品资源显示的是“PPT”格式的文件。
3.2 推荐读物
推荐读物使用了Android中的资源共享知识。主要功能是在点击后可以将存放在assets中的word文件资源进行读取。使用的有Resource提供的getAssets方法来访问/assets/目录下资源的AssetManager对象，然后通过文件的输入输出流将文件读写到手机外部内存中，最后使用手机自带软件打开查看。
3.3 作业查看/答案查看
在作业查看/答案查看功能中，为使图片与背景能够很好地组合，使用自定义的ImageView方法使学号和学号对应的作业能拥有更好的显示效果。
3.4 文件上传
在文件上传过程中，需要解决两个问题。一是对于视频文件而言，需要生成相应的缩略图，方便在用户获取资源时在不用下载资源的情况下得到资源的显示，这对于用户体验是十分必要的；二是资源路径的获取，在上传文件前，要获得所选取文件的完整上传路径，因此需先创建一个Intent，然后使用startActivityForResult方法使用户进行文件选择后有个返回结果。
4 结论
随着移动网络的飞速发展，智能移动终端的应用已得到普及。利用移动技术大学生需改变现有的学习习惯，以自主的态度积极获取与更新知识。为此，根据大学生学习离散数学的实际状况，在需求分析的基础上，本文对离散数学移动端教学辅助系统的设计与实现进行了研究。本文所开发的系统可为用户提供良好的界面，方便用户随时随地学习离散数学的相关知识，提高用户自主学习的能力与学习积极性。我们相信，在不久的将来，学习将不再受人物、地点、时间、方式的限制，必将随着移动网络技术的发展变得越来越便捷和多样化。本系统还存在需要改进的地方，例如，现在所提倡的寓教于乐的学习方式没有得到很好的体现，我们将对此进行改进和完善。
参考文献：
[1] 申斐.以智能移动终端为探究对象的学习模式研究[J].新课程研究，2012.9：142-144
[2] 李玉斌，张爽.移动学习的内涵、方式及其对远程教育的意义研究[J].现代远程教育研究，2005.6（2）：30-34
[3] http：//baike.baidu.com/link？url=KCKY5SlJIPLIo7XtFRRDWGJeoJKshz6F-zGSPpZsgN4qQfzn6s6MH8--ceXe5Oh8R3celdC9Ao6CfoL2wPYIQK
[4] 周冉，高玉竹.Bmob云平台在Android App开发中的应用[J].微型机与应用，2015.34（2）：26-28
[5] 鲁汇.大学生使用手机互联网的行为和素养调查[J].科技经济市场，2013.11：118-120