摘 要： 設(shè)計(jì)了一款基于Android的翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括四個(gè)主要模塊：微課學(xué)習(xí)、課堂互動(dòng)、錯(cuò)題本、學(xué)情分析。客戶端用到了多線程交互、afinal加載圖片以及gson解析數(shù)據(jù)等主要技術(shù)；服務(wù)端運(yùn)用了MVC模式，通過(guò)Dao類來(lái)控制數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。軟件適用于Android平板，可以廣泛應(yīng)用于各大中小學(xué)的課堂教學(xué)中。使學(xué)生有更多的自主學(xué)習(xí)時(shí)間，提高學(xué)生學(xué)習(xí)樂(lè)趣；老師可以系統(tǒng)、直觀地記錄每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和自己教學(xué)情況。
關(guān)鍵詞： Android；翻轉(zhuǎn)課堂；在線教育；移動(dòng)開發(fā)
0 引言
當(dāng)今社會(huì)極高的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和智能設(shè)備的使用率必定會(huì)影響到現(xiàn)在的教育模式，因此翻轉(zhuǎn)課堂這種新興的教育類型就應(yīng)運(yùn)而生。在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用優(yōu)質(zhì)的教育資源，不再是單單地從課堂上獲取知識(shí)。老師的角色也發(fā)生了變化，其責(zé)任則是從主導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)[1-2]。
國(guó)外很早就嘗試了這種翻轉(zhuǎn)式的課堂教學(xué)，起源可以追溯到20世紀(jì)90年代初美國(guó)哈佛大學(xué)物理學(xué)教授埃里克·馬祖爾創(chuàng)立的“同伴教學(xué)法”[3]，其本質(zhì)就是要求學(xué)生課下自學(xué)課程內(nèi)容，課上則是以“提問(wèn)-思考-回答”的互動(dòng)方式為主進(jìn)行教學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂在今后會(huì)成為一種教育趨勢(shì)。
本文介紹了如何開發(fā)基于Android的翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)APP軟件。該軟件服務(wù)器端使用Java開發(fā)，靈活運(yùn)用了MVC模式[4-5]（模型Model、視圖View、控制器Controller），如圖1所示。使用HTTP通信協(xié)議，可以為前端提供API。接口開發(fā)采用DAO模式，一個(gè)DAO類關(guān)聯(lián)著相關(guān)的實(shí)體類，并且對(duì)應(yīng)一個(gè)DAO實(shí)現(xiàn)類。通過(guò)這種方式可以方便快捷地通過(guò)接口查詢到數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。如果需要對(duì)某模塊進(jìn)行增、刪、改、查操作，則可以直接調(diào)用該DAO類來(lái)實(shí)現(xiàn)[6]。
1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要包含四個(gè)模塊：微課學(xué)習(xí)、課堂互動(dòng)、錯(cuò)題集、學(xué)情分析。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，所有表均滿足第二范式。共設(shè)計(jì)有51張數(shù)據(jù)表，如圖2所示，每張表的每一項(xiàng)數(shù)據(jù)都有唯一的ID，這樣可以方便以后的操作，不會(huì)因?yàn)槟骋涣杏兄貜?fù)數(shù)據(jù)導(dǎo)致缺失主鍵。
1.1 微課學(xué)習(xí)模塊
微課學(xué)習(xí)模塊如圖3所示，主要包含了該學(xué)校提供的微課程，用戶可以根據(jù)年級(jí)、科目以及教課老師等分類進(jìn)行篩選查詢。學(xué)生可以為每門課程進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分高的課程將會(huì)出現(xiàn)在“推薦課程”欄目中。學(xué)生也可以對(duì)每門課程進(jìn)行評(píng)論，用來(lái)發(fā)表觀后感。在觀看微課后，學(xué)生可以在視頻下面的筆記模塊記錄學(xué)習(xí)心得。該條記錄會(huì)在該學(xué)生每次打開這個(gè)視頻的時(shí)候顯示在下方。學(xué)生也可以在視頻下方的答疑模塊提出觀看視頻后存在的疑問(wèn)，該疑問(wèn)會(huì)出現(xiàn)在老師的個(gè)人中心，老師可以對(duì)其進(jìn)行記錄并回復(fù)。每個(gè)微課視頻后都有老師布置的該科作業(yè)，學(xué)生的做題記錄會(huì)反饋到老師端，這樣老師就可以及時(shí)了解到學(xué)生的知識(shí)薄弱點(diǎn)，并且對(duì)上課的講述重點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
1.2 課堂互動(dòng)模塊
課堂互動(dòng)模塊如圖4所示，主要用于活躍課堂氣氛，增加老師與學(xué)生的交流。老師進(jìn)入該模塊后首先選擇其正在上課的班級(jí)，再選擇其正在上課的科目（老師可能教多門課），最后選擇其之前上傳的題組。老師可以對(duì)題組中的題目進(jìn)行選擇，選擇完畢后發(fā)送給學(xué)生進(jìn)行搶答（選擇和判斷題）。進(jìn)入搶答界面后，若老師點(diǎn)擊了開始搶答，則計(jì)時(shí)器會(huì)啟動(dòng)，在這段時(shí)間內(nèi)，該班級(jí)在線的學(xué)生將會(huì)收到老師開啟搶答的題目，并且可以進(jìn)行作答。學(xué)生作答的實(shí)時(shí)結(jié)果會(huì)通過(guò)柱狀圖反應(yīng)給教師，老師點(diǎn)擊選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的柱狀圖后會(huì)顯示選擇該選項(xiàng)的所有學(xué)生。當(dāng)老師點(diǎn)擊了停止搶答或者搶答時(shí)間到了之后，學(xué)生端也會(huì)顯示出全班的作答情況，并且顯示出正確答案。做錯(cuò)的題目會(huì)通過(guò)后臺(tái)自動(dòng)加入到該生的錯(cuò)題集。老師也可以根據(jù)該題目的對(duì)錯(cuò)人數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的講解。
1.3 錯(cuò)題集模塊
錯(cuò)題集多數(shù)情況由后臺(tái)操作，學(xué)生在課堂上或者課后做錯(cuò)的題目都會(huì)自動(dòng)加入該科目所在的錯(cuò)題集，學(xué)生點(diǎn)擊后可以查看到該題目的正確答案和詳細(xì)解答過(guò)程，如圖5所示。
1.4 學(xué)情分析模塊
學(xué)情分析模塊主要是幫助老師和學(xué)生更加直觀地了解到班級(jí)以及自己的學(xué)習(xí)情況，如圖6所示。通過(guò)對(duì)比班級(jí)的歷次成績(jī)以及自身的成績(jī)，就可以讓學(xué)生了解到自己在這段時(shí)間的學(xué)習(xí)情況。老師也可以查看到年級(jí)中所有班級(jí)的平均分來(lái)分析自己在這段時(shí)間的教學(xué)成果。
2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)
2.1 視頻播放手勢(shì)控制
觀看微課時(shí)，用戶可以通過(guò)左右滑動(dòng)來(lái)控制快進(jìn)和后退、上下滑動(dòng)來(lái)調(diào)整音量以及雙擊進(jìn)入全屏和退出全屏。因?yàn)橐曨l播放本身是在一個(gè)scrollview中，需要先在視頻控件中避免父控件攔截觸摸事件，使用requestDisallowInterceptTouchEvent（true）來(lái)實(shí)現(xiàn)。
滑動(dòng)的監(jiān)聽事件主要是通過(guò)GestureDetector類來(lái)識(shí)別手勢(shì)。滑動(dòng)快進(jìn)時(shí)需要同時(shí)調(diào)整進(jìn)度條和當(dāng)前播放時(shí)間以及判斷是否播放完畢。雙擊全屏則是通過(guò)判斷兩次點(diǎn)擊的間隔時(shí)間來(lái)做操作。因視頻播放本身是一個(gè)fragment，所以全屏?xí)r需要修改側(cè)邊欄的屬性為GONE。
如下代碼可以實(shí)現(xiàn)視頻的手勢(shì)快進(jìn)：
if（Math.abs（distanceX）>Math.abs（distanceY））{
//橫向移動(dòng)大于縱向移動(dòng)
if（distanceX>=DpPxConvert.dip2px（（（Activity）context），STEP_PROGRESS））{ //快退，用步長(zhǎng)控制改變速度，可微調(diào)
gesture_iv_progress.setImageResource
（R.drawable.class_souhu_player_backward）；
if（playerCurrentPosition>3*1000）{//避免為負(fù)
playerCurrentPosition-=3*1000；
//scroll方法執(zhí)行一次快退3 s
mediaPlayer.seekTo（（int）playerCurrentPosition）；
}else{
playerCurrentPosition=3*1000；
mediaPlayer.seekTo（（int）playerCurrentPosition）；
}
}else if（distanceX<=
-DpPxConvert.dip2px（（（Activity）context），
STEP_PROGRESS））{//快進(jìn)
gesture_iv_progress.setImageResource
（R.drawable.class_souhu_player_forward）；
if（playerCurrentPosition<playerDuration-16*1000）{
//避免超過(guò)總時(shí)長(zhǎng)
playerCurrentPosition+=3*1000；
//scroll執(zhí)行一次快進(jìn)3 s
mediaPlayer.seekTo（（int）playerCurrentPosition）；
}else{
playerCurrentPosition=playerDuration-10*1000；
mediaPlayer.seekTo（（int）playerCurrentPosition）；
}
}
}
2.2 多線程交互
課堂互動(dòng)的搶答功能是使用定時(shí)輪詢來(lái)請(qǐng)求數(shù)據(jù)。主線程無(wú)法訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，所以需要開辟新線程來(lái)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)資源。線程中需要請(qǐng)求：老師總共開啟的題目數(shù)、當(dāng)前為第幾道題目、每個(gè)選項(xiàng)選擇的人數(shù)、題目?jī)?nèi)容和答案解析、班級(jí)的人數(shù)、當(dāng)前提交的人數(shù)等。因?yàn)椴煌瑫r(shí)期需要請(qǐng)求不同的數(shù)據(jù)也就是開啟不同的線程，這就需要使用flag來(lái)控制線程的開和閉。
2.3 自定義Imageview
很多圖片因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備尺寸限制導(dǎo)致圖片尺寸不夠大，這時(shí)就需要放大。放大就要通過(guò)自定義的imageview來(lái)實(shí)現(xiàn)原先沒有的功能，如手勢(shì)放大和拖拽移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)這些功能需要獲取屏幕大小、圖片大小、放大縮小的極限值、縮放手勢(shì)時(shí)兩指的距離、觸摸的位置等。根據(jù)觸摸點(diǎn)為一點(diǎn)或兩點(diǎn)（getPointerCount）來(lái)判斷是拖拽還是縮放；再根據(jù)兩指的移動(dòng)距離來(lái)判斷縮放的比例。
如下代碼可以實(shí)現(xiàn)圖片拖拽縮放：
if（scale>1&& this.getWidth（）<=MAX_W）{
current_Left=this.getLeft（）-disX；
current_Top=this.getTop（）-disY；
current_Right=this.getRight（）+disX；
current_Bottom=this.getBottom（）+disY；
this.setFrame（current_Left，current_Top，current_Right，current_Bottom）；
/****此時(shí)考慮到對(duì)稱，只做一遍判斷就可以*/
if（current_Top<=0 && current_Bottom>=screen_H）{
isControl_V=true；//開啟垂直監(jiān)控
}else{
isControl_V=false；
}
if（current_Left<=0&& current_Right>=screen_W）{
isControl_H=true；//開啟水平監(jiān)控
}else{
isControl_H=false；
}
}
2.4 Afinal加載圖片
Afinal是一個(gè)orm、ioc框架，遵循約定大于配置原則，無(wú)需任何配置即可完成所有工作，但也可以通過(guò)配置去滿足個(gè)人的個(gè)性化需求。Afinal提倡代碼快速簡(jiǎn)潔。在Android開發(fā)中，圖片的顯示必不可少，由于Android運(yùn)行平臺(tái)的特點(diǎn)，在加載圖片，特別是加載網(wǎng)絡(luò)圖片時(shí)，一般都會(huì)完成圖片的緩存，從而減少Android系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。而完成圖片的緩存，又分為兩種，一種是完成圖片的本地緩存，即把網(wǎng)絡(luò)加載過(guò)的圖片放在本地，這樣當(dāng)下次再次加載相同圖片時(shí)，就可以直接從本地的硬盤中獲取圖片，從而提高圖片的加載速度，更重要的是減少流量和手機(jī)電量的損耗。另一種就是緩存在內(nèi)存的機(jī)制。使用afinal，當(dāng)listview滑動(dòng)加載圖片時(shí)就會(huì)從內(nèi)存中獲取圖片資源。
如下代碼可以實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)獲取圖片：
private FinalBitmap fb；
fb=FinalBitmap.create（context）；
fb.display（View imageView，String uri，int imageWidth，int imageHeight）；//分別傳入顯示圖片的imageview控件，
圖片的url，圖片的寬度，圖片的高度
2.5 后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢封裝JDBC
本項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)共有51張表，因?yàn)闋可娴酱罅康臄?shù)據(jù)處理與查詢，所以需要健壯的方法來(lái)完成數(shù)據(jù)的處理，包括異常的捕捉、sql語(yǔ)句的執(zhí)行以及查詢結(jié)果的轉(zhuǎn)換等。
3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
微課學(xué)習(xí)包括了學(xué)校提供的視頻課程、學(xué)生可以觀看老師安排的課程和自己感興趣的課程，并且對(duì)視頻進(jìn)行評(píng)價(jià)以及提出疑問(wèn)。如圖7所示。
錯(cuò)題集模塊用于記錄學(xué)生在本系統(tǒng)中課堂和課后做錯(cuò)的題目；學(xué)生也可以上傳自己在線下的錯(cuò)題。每道錯(cuò)題都包含了正確答案和詳細(xì)的解析，便于學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，如圖8所示。
學(xué)情分析是教學(xué)效果的體現(xiàn)，用于分析學(xué)生某階段的學(xué)習(xí)情況。師生可以查詢到每次考試的班級(jí)平均分以及個(gè)人在班級(jí)中所處的情況，這些數(shù)據(jù)都是通過(guò)折線圖的形式表現(xiàn)出來(lái)，如圖9所示。
通過(guò)長(zhǎng)時(shí)、多次的數(shù)據(jù)分析可以得出每位學(xué)生的雷達(dá)圖，雷達(dá)圖中顯示學(xué)生的強(qiáng)項(xiàng)和弱項(xiàng)，讓學(xué)生可以更加了解自身的情況，如圖10所示。
4 結(jié)論
當(dāng)今的教育要求學(xué)生有較強(qiáng)的自學(xué)能力，有自己的思想，會(huì)合理安排自己的時(shí)間，翻轉(zhuǎn)課堂使學(xué)生可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)去使用優(yōu)質(zhì)的教育資源，不再是單單地從課堂上獲取知識(shí)。基于Android的翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)APP軟件，包含了微課學(xué)習(xí)、課堂互動(dòng)、錯(cuò)題集和學(xué)情分析等功能，適應(yīng)了現(xiàn)代教學(xué)的需求，老師根據(jù)學(xué)生課后作業(yè)的情況提前對(duì)講課重點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)該軟件能很好地將翻轉(zhuǎn)課堂運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中，為課堂教學(xué)改革提供新的可能。
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