基于微信的大学物理实验移动学习系统研究

崔连敏+陆剑

摘 要：微信是当前移动互联网的一个重要入口，对人们的工作、学习和生活都具有极大的影响。通过微信公众平台和移动学习的功能和特点的研究和探讨，设计了基于微信公众平台的大学物理实验课程移动学习系统架构，研究了大学物理实验移动学习系统的技术方案，介绍了该系统实现的主要功能。利用微信公众平台为基础搭建大学物理实验移动学习系统，为增加移动学习的场景和途径，激发学生的学习热情，促进移动互联网技术与高等教育相互融合提供了新思路。

关键词：计算机软件；微信公众平台；大学物理实验；移动学习

中图分类号：TP31

文献标识码：A

DOI： 10.3969/j.is sn.1003-6970.2015.06.002

本文著录格式：崔连敏，陆剑，基于微信的大学物理实验移动学习系统研究[J].软件，2015，36 （6）： 7-11

Research on Mobile Learning System of College Physics Experiment Based on WeChatCUI Lian-min， LU Jian IAbstract ] ： As an important entrance of the mobile Intemet， WeChat has a great influence on people's work， study and life. Based on a study and discussion of the function and advantages of WeChat and mobile leaming， this paper proposes the design and system architecture of the mobile learning system of college physics experiment based on WeChat. Then a technology scheme of this mobilelearning system is considered， and the main function of this system is induced. The mobile leaming system of college university physics experiment based on WeChat increases the scene and the way of mobile learning， arouses the enthusiasm of students， and provides a new way to promote the integration of mobile Internet technology and higher education.

[ Key words] ： Computing software； WeChat public platform； College physical experiment； Mobile learning

0 引言

大学物理实验课程覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法和手段，能为学生提供综合性很强的基础实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高学生科学素养的专业基础性重点课程。随着教育信息化的发展，新的教学理念和学习方法不断涌现，传统教学方法在固定教室中依靠教师灌输已经不能满足新时代教学的需要。移动学习是指通过使用移动终端设备及配套的移动通信技术来进行的具有空间、时间自由性的学习活动，是一种全新的学习体验[1]。移动学习具有学习动机的白发性、学习内容的片断性、学习地点的跨越性和学习目的白我调节性等特点[2]。

微信是腾讯公司推出的一个即时通讯服务应用软件，支持跨通信运营商、跨操作系统通过网络快速发送免费语音、视频、图片和文字，也可以使用通过共享流媒体内容的资料。微信功能强大、操作便捷、设计友好、支持当前主流移动操作系统Android、IOS、WP、BlackBerry、S60、Mac的终端设备，用户群体覆盖面广，尤其是当代的大学生作受新鲜事物能力强，是微信软件使用的一个重要人群。将微信运用于移动学习领域，不仅具备具有良好的使用体验，而且能够利用微信庞大的用户群体和功能强大开发平台，为移动学习者提供了更多的学习选择和更加丰富的交流方法[3-5]。因此选择使用微信为大学物理实验移动学习系统的基础搭建一个移动互联网环境下移动学习系统。

1 微信公众平台与移动学习

微信公众平台是在微信的基础上新增的功能模块，个人和企业都能够申请一个微信公众账号，实现和特定群体的文字、图片、语音的全方位沟通。微信公众平台能够实现便捷的消息分享，具备丰富的媒体展示形式，同时为了弥补本身功能上的不足，微信公众平台还提供第三方外部接口，通过引入第三方服务器响应用户消息，来实现功能的拓展[6-8]。

使用微信公众平台搭建大学物理实验课程移动学习平台有很多优势。除了能够使用微信群和普通微信消息外，教师还能够使用微信公众平台的短信群发功能，主动推送学习资料给所有关注微信公众号的学生，同时微信公众平台还具有自动回复功能，学生能够根据关键词主动获取感兴趣的学习信息，丰富了师生交流互动的途径。微信公众平台打破了时间与空间的限制，学生能够利用碎片时间随时随地的学习，而且能与教师实时互动。微信公众平台无需考虑用户终端的操作系统、型号、分辨率等，只要其支持微信就能够使用该移动学习系统，相比开发APP的方式变得更加简单，另外，微信公众平台还继承了微信庞大的用户群体，选择使用微信公众平台搭建移动学习系统，能够更加便捷地推厂移动学习的理念。

2 大学物理实验移动学习系统架构设计

微信公众平台高级模式中有两种模式：编辑模式和开发模式。微信公众平台在开通编辑模式的情况下，可以实现文字、语音、图片、图文消息的自动回复和关键词自动回复。微信公众平台开发模式除了具有编辑模式的几乎所有功能外，还提供了API接口，开发者可以根据需要在自身的服务器上开发和接人相关应用。对于大学物理实验移动学习系统来说，为了给用户提供更多的使用功能和更好的使用体验，选择了开发模式。

系统的体系结构设计运用分层设计的思想，将系统功能进行有序的分层，各个逻辑层相互独立，某一层的变化不会影响到其他层，使系统以更松散的方式耦合，从而更易于维护。根据大学物理实验移动学习系统的功能和特点，如图l所示的将整个系统分成三层：接入展现层、业务逻辑层、数据访问层。

接入展现层主要包含用户接入模块和应用展现模块，分别负责接收用户发送的请求及最终展现数据的封装。微信公众平台是连接用户与系统的基础，用户所有的操作通过微信第三方接口向系统后台发出请求，按照通讯规范的定义统一解析处理，并分发给各个业务流程，由各业务流程进行各类逻辑处理后得到的数据返回客户端接入模块，再由接人模块统一封装，最后将封装后的数据返还给用户。系统使用JSON作为通讯内容载体，将用户和服务节点的通讯请求或应答集合到一起，降低用户与服务节点的网络通讯次数，能使得最终页面展现速度较大幅度的提高。

业务逻辑层主要用于用户操作业务的逻辑处理，实现用户全部业务逻辑的处理过程。业务逻辑层主要负责处理用户权限绑定、移动学习课程播放处理、移动作业发布和上传、以及学习资料的管理等。同时业务逻辑层作为系统业务逻辑处理核心，需要处理用户的会话session的创建和销毁、对用户隐私数据的安全加密、获取数据库数据、用户操作日志和系统运行日志的管理等。

数据访问层主要用来实现数据库的访问，对数据进行保存和读取操作。系统的数据主要由用户信息、移动学习的课程信息和其他一些关键数据信息组成。

3 大学物理实验移动学习系统技术方案

接入微信公众平台开发，开发者首先需要登录微信公众平台官网，填写服务器配置：服务器地址（ URL）、Token和EncodingAESKey，其中URL是开发者用来接收微信消息和事件的接口URL。Token可由开发者可以任意填写，用作生成签名。EncodingAESKey由开发者手动填写或随机生成，将用作消息体加解密密钥。用户通过移动终端访问基于微信的大学物理实验移动学习系统的消息处理过程是：用户每次向微信公众号发送消息、或者产生白定义菜单点击事件时，微信服务器将收到请求封装成请求XML通过HTTP的方式转发给实际的后台系统服务器。后台系统服务器解析微信服务器转发的请求XML并做相应的业务处理，生成响应XML发送至微信服务器。微信服务器再解析收到的响应XML转发至用户终端。微信服务器相当于一个转发服务器的功能，开发者需要实现的内容就是针对接收到的HTTP请求报文，依据自身业务逻辑进行分发至相应的处理模块，生成对应的HTTP响应报文。系统工作流程如图2所示。

基于微信的大学物理实验移动学习系统后台系统采用PHP+MySQL+WeiPHP技术实现。WeiPHP是一个基于oneThink的内容管理框架实现开源、高效、简洁的微信开发平台，利用它可以轻松搭建一个属于自己的微信公众账号运营平台。用户与微信进行交互动作，例如回复公众号，扫描与公众号有关的二微码，关注/取消关注公众号，在公众号里点击白定义菜单等，都由WeiPHP辅助负责接收来自微信的请求报文，并将请求xml报文转成数组形式提供后续功能使用。Application/Home/C ontrolle r/WeixinController.class.php文件是负责与微信交互的唯一接口。WeiPHP判断请求的数据类型进行相应的业务处理，例如请求的数据类型是回复公众号，通过查询关键词表找出相应的插件名及具体的业务数据ID。通过插件名加载相应的插件，并把微信请求的数据和上一步通过关键词查出来的数据一并传递给到插件里。由插件根据上面的请求数据处理具体的业务并组装返回数据。WeiPHP根据返回的数据再次封装成微信需要的格式并返回到微信里。微信根据返回的数据排版好显示给用户，如果返回的数据是带链接可点击的，进入下一步，否则到此为止。用户点击内容进入插件提供的地址对应的微网站的HMTL页面。用户可在微网站HTML页面继续完成相应的操作。

4 大学物理实验移动学习系统实现功能

基于微信的大学物理实验移动学习系统实现的主要功能由如图3所示的四个核心模块组成，其中微查询、微学习和微互动模块为学生和教师微信端使用，微管理模块为后台管理功能模块。每个模块的功能是：

（1）微查询模块主要实现的功能是课程查询、作业查询和成绩查询。课程查询主要功能是学生可以查询课程表信息，以及大学物理实验课程的课程介绍、教师信息、实验仪器以及课前预习资料等信息。作业查询的主要功能是课后作业的题目、实验报告的要求、作业最晚提交时间提醒等信息。成绩查询主要提供查询各科实验成绩的单项成绩、平均成绩、总成绩等信息。

（2）微学习模块主要实现的功能有课前预习、创新实验介绍和微教学视频功能。课前预习主要提供实验目的、实验原理和实验仪器介绍，实验预习题目等功能。创新实验主要通过创新实验设计、创新实验介绍和创新实验视频，分别给学生展示创新实验。微实验教学视频主要提供实验课程的教学视频，学生可以选择随时随地的浏览观看。

（3）微讨论模块主要提供用户注册绑定、教学评价和师生互动功能。用户注册绑定是通过绑定学生用户的学号或教师用户的T号与微信号绑定，只有通过绑定的用户才能查询类似成绩查询等涉及隐私的信息。教学评价主要通过调查问卷功能，收集学生或教师对于教学、移动学习系统的意见和建议等信息。师生互动主要是通过论坛的形式搭建师生对话的平台。

（4）微管理模块主要为管理员及教师用户提供的，主要包括用户管理、教学管理和资源管理功能。用户管理主要是管理基于微信的大学物理实验移动学习系统的用户资料、用户绑定等。教学管理可以推送相关教学视频、教学资料和相关信息给学生用户。资源管理主要管理平台素材资料、学习资料等相关信息。

系统主要功能示例如图4所示。

5 结论

利用微信公众平台搭建大学物理实验移动学习系统，充分发挥了微信和移动学习的优势，对于培养学生学习兴趣，加强师生互动交流，融合信息技术与高等教育都有重要的意义。然而我们应该清醒的认识到，微信移动学习只是传统学习方式的补充，还无法完全取代传统的教与学的过程，但是随着移动互联网的蓬勃发展[9-11]，微信等社交软件在移动学习和高等教育中必将发挥越来越重要的作用。

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