張新超　贠文豪　溫衛(wèi)

摘要：為了讓教師每次上課都能獲得學(xué)生對(duì)教學(xué)效果的反饋信息，及時(shí)地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動(dòng)性，設(shè)計(jì)一種基于Android的課堂教學(xué)效果即時(shí)反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)Android客戶端與Java服務(wù)器的交互，解決了教師上課的多種問題，如：費(fèi)時(shí)的點(diǎn)名、信息滯后的評(píng)教、無法統(tǒng)計(jì)的隨堂考試等，使教學(xué)效果反饋更加智能化、高效化和便捷化。

關(guān)鍵詞：教學(xué)效果；Android；數(shù)據(jù)庫(kù)；websocket

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）15-0165-02

Design of Real-time Feedback System of Classroom Teaching Effect

ZHANG Xin-chao， YUN Wen-Hao， WEN Wei

（Jiangxi University of science and Technology school of Information Engineering， Ganzhou341000， China）

Abstract：The teacher can get the feedback information of the student to the teaching effect in each class， adjust the teaching content and the teaching method in time， exert the subjective initiative of the teacher and the student， and design an instant feedback system of the classroom teaching effect based on Android. The interaction between Android client and Java server can solve many problems of teachers in class， such as time-consuming roll-call， information-lag evaluation， non-statistical examination in class， etc.， so that the feedback of teaching effect is more intelligent， efficient and convenient.

Key words： teaching effect； Android； Database； Websocket

1背景

目前已有的互動(dòng)教學(xué)反饋系統(tǒng)，是一種在班級(jí)教學(xué)環(huán)境下用于實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生之間交流與溝通的電子管理工具，一般由常規(guī)的多媒體教室、學(xué)生遙控發(fā)射器、接收器和相應(yīng)的管理軟件構(gòu)成，教師利用計(jì)算機(jī)和投影儀在課堂上呈現(xiàn)所討論的問題及選項(xiàng)，每一名學(xué)生則可按動(dòng)手中無線遙控器上的數(shù)字按鈕，來回答并發(fā)送答案，當(dāng)全體學(xué)生回答完畢后，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)自動(dòng)收集和統(tǒng)計(jì)反饋數(shù)據(jù)，并以圖表等形式在投影幕上呈現(xiàn)。

互動(dòng)教學(xué)反饋系統(tǒng)在實(shí)際使用該系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，它具有接收信號(hào)差、設(shè)備不便于保管、保留在教師機(jī)上的信息不能及時(shí)統(tǒng)計(jì)分析等缺點(diǎn)?，F(xiàn)今的智能手機(jī)的應(yīng)用結(jié)合后臺(tái)相關(guān)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信來即時(shí)的獲取到反饋信息，結(jié)合現(xiàn)在智能手機(jī)的普及程度，可以方便地實(shí)現(xiàn)學(xué)生和教師之間的交互，所以可以設(shè)計(jì)一種基于Android課堂教學(xué)效果即時(shí)反饋系統(tǒng)。

2需求分析

2.1綜合要求

課堂教學(xué)效果反饋包含兩方面內(nèi)容，首先教師通過充分的教學(xué)效果測(cè)查、評(píng)價(jià)與調(diào)控，做到摸著石頭過河，另一方面針對(duì)學(xué)生實(shí)際開展教學(xué)，盡量減少無效或低效環(huán)節(jié)。學(xué)生學(xué)習(xí)過程的反饋，主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)后的隨堂提問、隨堂測(cè)試以及課堂的評(píng)教，教師借以了解學(xué)生掌握知識(shí)的情況，從而針對(duì)每個(gè)學(xué)生和教學(xué)中存在的問題，對(duì)癥下藥，因材施教。如圖1所示，前端系統(tǒng)需要具有用戶登錄、課程管理以及其他有關(guān)功能，以及簽到、點(diǎn)名、隨堂測(cè)驗(yàn)、即時(shí)反饋以及對(duì)測(cè)驗(yàn)結(jié)果和反饋結(jié)果顯示的功能；后端系統(tǒng)需要用戶驗(yàn)證、管理，課程獲取、管理等功能，以及測(cè)驗(yàn)的下發(fā)、結(jié)果的總結(jié)，反饋消息的發(fā)送、反饋結(jié)果的總結(jié)功能。針對(duì)存在一些上課人數(shù)較多的大課，后端系統(tǒng)需要具備至少四個(gè)班級(jí)大約200人的并發(fā)訪問，并能對(duì)請(qǐng)求做到即時(shí)的響應(yīng)。在簽到子功能中，需要實(shí)現(xiàn)至少精度在30米之內(nèi)的定位，以確保學(xué)生在教室中完成簽到。

2.2數(shù)據(jù)要求

根據(jù)模塊劃分，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需要教師表和學(xué)生表來方便進(jìn)行用戶的分別管理，表中存儲(chǔ)教師和學(xué)生的個(gè)人信息；需要一個(gè)課程表存儲(chǔ)所有的課程信息，并設(shè)置教師外鍵；需要用一個(gè)題庫(kù)的表來存儲(chǔ)所有課程的試題信息；需要一個(gè)評(píng)教表來存儲(chǔ)學(xué)生對(duì)教師的評(píng)教信息。

3總體設(shè)計(jì)

簽到子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用百度地圖進(jìn)行定位，在教師端，教師設(shè)定簽到時(shí)間段，將位置信息和時(shí)間信息傳入后臺(tái)，后臺(tái)運(yùn)行簽到線程在教師指定的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)學(xué)生的簽到信息；在學(xué)生端，學(xué)生在教師設(shè)定時(shí)間內(nèi)將自己的坐標(biāo)上傳到后臺(tái)；在后臺(tái)，簽到線程中，對(duì)每一個(gè)學(xué)生的位置和教師的位置進(jìn)行比對(duì)，將與教師之間的距離小于30米的學(xué)生視為簽到成功；提問子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在上課時(shí)，教師向后臺(tái)發(fā)送提問信息，后臺(tái)在學(xué)生中隨機(jī)選擇一位并向其發(fā)送消息，教師對(duì)其進(jìn)行提問，并對(duì)回答效果進(jìn)行評(píng)分；隨堂測(cè)試子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在上課時(shí)，教師向后臺(tái)發(fā)送隨堂測(cè)驗(yàn)信息，后臺(tái)向所有的學(xué)生發(fā)送消息，學(xué)生響應(yīng)后向?qū)W生下發(fā)本課時(shí)的習(xí)題，學(xué)生做完后前端將學(xué)生成績(jī)提交到后臺(tái)，后臺(tái)對(duì)學(xué)生答案進(jìn)行評(píng)分并統(tǒng)計(jì)；隨堂教學(xué)效果反饋?zhàn)酉到y(tǒng)的設(shè)計(jì)，課時(shí)結(jié)束后，后臺(tái)向?qū)W生發(fā)送反饋消息，學(xué)生對(duì)教師在本次課的教學(xué)效果分8個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，將評(píng)價(jià)結(jié)果返回后臺(tái)，后臺(tái)對(duì)所有學(xué)生的反饋情況進(jìn)行整理并反饋給學(xué)生。

4詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1后臺(tái)設(shè)計(jì)

為了后臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行，使用Apache 軟件基金會(huì)中的Tomcat項(xiàng)目進(jìn)行服務(wù)器搭建，使用Java語言為開發(fā)語言，結(jié)合成熟的SSH框架進(jìn)行后端邏輯開發(fā)。

1）長(zhǎng)連接的實(shí)現(xiàn)。前后端之間需要有消息的傳遞，為了實(shí)現(xiàn)即時(shí)的消息交互，使用WebSocket技術(shù)來維持前后端的長(zhǎng)連接通信，每一個(gè)連接實(shí)例為一個(gè)Java對(duì)象，后臺(tái)將這些連接保存在List對(duì)象中。前端每2.5秒向后端發(fā)送一個(gè)心跳包消息，該消息為一個(gè)對(duì)象的JSON字符串。消息對(duì)象中包含著建立連接的用戶的id以及用戶對(duì)象的hash值，使后端可以唯一的確定一個(gè)用戶；此外還包含著消息的類型、消息的內(nèi)容、連接的用戶類型（學(xué)生或教師）等信息。針對(duì)不同的消息，后臺(tái)在保存用戶的List中找到指定的用戶（提問子系統(tǒng)）或者一類用戶（評(píng)測(cè)子系統(tǒng)和反饋?zhàn)酉到y(tǒng)）對(duì)應(yīng)的WebSocket對(duì)象，向前端發(fā)送指定的消息。

2）后臺(tái)主體邏輯的實(shí)現(xiàn)。后端根據(jù)接收到的前端發(fā)送的Parameter信息（主要為用戶的id、課程id信息），從數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)表中查找所需要的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后發(fā)送給前端。

簽到子系統(tǒng)中，教師將自己的位置信息和課程id，以及簽到時(shí)間限制上傳到后臺(tái)，后臺(tái)根據(jù)簽到時(shí)間限制開啟簽到線程，在限制時(shí)間內(nèi)，會(huì)收到當(dāng)前課程的學(xué)生的簽到請(qǐng)求。學(xué)生端在簽到時(shí)，將位置信息和課程id上傳到后臺(tái)，后臺(tái)簽到線程判斷學(xué)生和教師之間的位置，當(dāng)在教師的30米范圍內(nèi)即視為簽到成功，并將簽到成功信息寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。

提問子系統(tǒng)中，由教師在前端向后臺(tái)發(fā)送一個(gè)提問請(qǐng)求，后臺(tái)使用隨機(jī)函數(shù)，在當(dāng)前課程中的所有學(xué)生中隨機(jī)選擇一個(gè)，在WebSocket連接中找到指定的學(xué)生并向其發(fā)送消息接收到消息的學(xué)生接受教師的提問，教師根據(jù)回答的效果進(jìn)行0～4分之間的評(píng)分，將評(píng)價(jià)結(jié)果上傳后臺(tái)，后臺(tái)將評(píng)測(cè)成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

隨堂測(cè)試系統(tǒng)中，由教師在前端向后臺(tái)發(fā)送一個(gè)測(cè)試請(qǐng)求，后臺(tái)在所有的WebSocket連接中尋找當(dāng)前課程的學(xué)生，向其發(fā)送提問消息，在消息中攜帶課程id和當(dāng)前的課時(shí)數(shù)，學(xué)生接收到消息后，將課程id和課時(shí)數(shù)返回給后臺(tái)，后臺(tái)根據(jù)請(qǐng)求下發(fā)指定的題目展示在前端。學(xué)生答完題后，前端將答題結(jié)果上傳后臺(tái)，后臺(tái)將答題成績(jī)添加到成績(jī)表中保存。

隨堂教學(xué)效果反饋?zhàn)酉到y(tǒng)中，采用和隨堂測(cè)試子系統(tǒng)相同的方式向前端發(fā)送消息，前端獲取到消息后打開評(píng)測(cè)界面，根據(jù)教師教學(xué)效果的八個(gè)方面分別進(jìn)行評(píng)分。前端將評(píng)分返回后臺(tái)，后臺(tái)將每個(gè)學(xué)生的各項(xiàng)評(píng)分分別進(jìn)行相加，并記錄參與評(píng)分的人數(shù)，將數(shù)據(jù)整合保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，為教師查看自己的評(píng)分情況做準(zhǔn)備。

4.2前端邏輯的實(shí)現(xiàn)

如圖2所示，前端使用Java語言開發(fā)，使用Android系統(tǒng)作為應(yīng)用運(yùn)行載體。根據(jù)子系統(tǒng)的劃分設(shè)計(jì)功能模塊。為了提高運(yùn)行速度，系統(tǒng)大量使用“精簡(jiǎn)版”的Activity：Fragment做界面設(shè)計(jì)。訪問后臺(tái)使用開源的異步網(wǎng)絡(luò)框架OkHttp，數(shù)據(jù)傳送使用POST方式。登錄系統(tǒng)后系統(tǒng)會(huì)運(yùn)行一個(gè)Service，在后臺(tái)運(yùn)行WebSocket連接，維持長(zhǎng)連接，每2.5秒向后臺(tái)發(fā)送一個(gè)心跳包，并接收后臺(tái)發(fā)送回來的消息。對(duì)后臺(tái)發(fā)送的消息，Service內(nèi)部過濾掉心跳包，將其他的消息傳遞給Binder對(duì)象中的onMessage方法，由開啟Service的對(duì)象做具體的消息響應(yīng)。

簽到子系統(tǒng)中，在教師端，可以設(shè)置簽到和查看簽到情況。設(shè)置簽到時(shí)，系統(tǒng)通過百度地圖提供的定位API，獲取到教師的經(jīng)緯度信息；使用系統(tǒng)的時(shí)間對(duì)話框進(jìn)行簽到時(shí)間限制的設(shè)置，將所有的數(shù)據(jù)使用框架將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)。獲取簽到信息時(shí)，使用RecyclerView展示后臺(tái)返回的數(shù)據(jù)信息。在學(xué)生端，同樣使用百度定位API獲取位置信息，并使用框架將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)，根據(jù)后臺(tái)返回的結(jié)果，判斷是否簽到成功。

提問子系統(tǒng)中，在教師端，教師向后臺(tái)發(fā)送提問信息，并接收后臺(tái)返回的被選擇的學(xué)生id，彈出一個(gè)只有填寫了成績(jī)并提交才能取消的對(duì)話框，以確保教師可以正常評(píng)分；在學(xué)生端，接收到后臺(tái)的消息后，在onMessage方法中響應(yīng)，彈出一個(gè)提示的通知來提醒學(xué)生被提問。

隨堂測(cè)驗(yàn)子系統(tǒng)中，教師端和提問子系統(tǒng)邏輯相同；在學(xué)生端，獲取到消息后，同樣彈出通知，學(xué)生點(diǎn)擊通知后跳轉(zhuǎn)到測(cè)驗(yàn)測(cè)驗(yàn)界面，如圖3所示，將后臺(tái)返回的測(cè)驗(yàn)題目展示出來，并在做完后將測(cè)試結(jié)果返回后臺(tái)。

隨堂教學(xué)效果反饋?zhàn)酉到y(tǒng)中，教師端和學(xué)生的運(yùn)行邏輯和隨堂測(cè)驗(yàn)子系統(tǒng)大致相同，在點(diǎn)擊通知后跳轉(zhuǎn)到評(píng)測(cè)界面，并將評(píng)測(cè)返回后臺(tái)。

4結(jié)束語

將課堂教學(xué)效果即時(shí)反饋系統(tǒng)引入我們現(xiàn)有的教學(xué)中，結(jié)合恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，對(duì)我們的教學(xué)有巨大的推動(dòng)作用：對(duì)于教師來說能協(xié)助教學(xué)診斷、改善師生互動(dòng)、增進(jìn)教學(xué)流暢、加強(qiáng)課堂訓(xùn)練、優(yōu)化學(xué)習(xí)過程、提高綜合能力；而對(duì)于學(xué)生來說能激活課堂學(xué)習(xí)的氣氛、學(xué)生覺得課堂生動(dòng)、有趣，精神集中、善于思考，從“被動(dòng)學(xué)習(xí)”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)”，既促進(jìn)了學(xué)習(xí)的深化也提高了學(xué)習(xí)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙國(guó)棟，伊江，李志剛.利用“學(xué)生反饋系統(tǒng)”來促進(jìn)課堂教學(xué)[R]. 北京大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心， 北京大學(xué)SRS應(yīng)用效果研究報(bào)告， 北京：2011.

[2] 潘克明.《基于互動(dòng)反饋技術(shù)的教學(xué)研究》課題開題報(bào)告[R]. 北京： 北京教育網(wǎng)絡(luò)和信息中心，2012.

[3] 傅騫，董艷，方海光.SRS教學(xué)應(yīng)用分析及未來趨勢(shì)探究 [J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2010（1）.

[4] 李蕾.基于互動(dòng)反饋技術(shù)下的教學(xué)策略[J]. 教育理論與實(shí)踐，2008（6）.

[5] 何松堅(jiān).基于互動(dòng)反饋系統(tǒng)的課堂教學(xué)質(zhì)量提升策略研究[J].教育信息技術(shù)，2011（6）：19-21.