基于(At)微信小程序的(of)數據結構學習平台設計

1緒論

随着4G和(and)WIFI技術發展，智能手機用(use)戶不(No)斷增加，高校學生(born)利用(use)手機進行移動學習需求不(No)斷增加。相應的(of)，高校也在(exist)不(No)斷改革教學模式，很多老師對翻轉課堂、慕課、微課等新的(of)教學模式進行了(Got it)探索和(and)實踐。

數據結構是(yes)物聯網工程專業的(of)專業基礎必修課，在(exist)物聯網工程課程體系中具有舉足輕重的(of)地(land)位。然而由于(At)該課程涉及的(of)算法有些比較抽象，實驗操作(do)又要(want)求學生(born)具備較強的(of)動手能力，學生(born)在(exist)學習過程中容易遇到(arrive)困難和(and)問題，導緻學生(born)自信心受挫，學習興趣下降，學習主動性不(No)足。再一(one)個(indivual)就是(yes)傳統的(of)課堂教學模式中，學生(born)是(yes)被動接受，且一(one)節課容量較多，學生(born)不(No)容易消化，時(hour)間一(one)長也會導緻學生(born)興趣下降，因此導緻教學效果不(No)理想。基于(At)以(by)上(superior)事實，決定采用(use)線上(superior)線下混合教學模式，将相關知識點分散，制作(do)成微課、動畫、習題等各種豐富資源，學生(born)可以(by)根據自身需要(want)通過線上(superior)随時(hour)随地(land)學習，老師提供多種方式與學生(born)互動，及時(hour)答疑解惑，從而提高學生(born)學習效果。

微信小程序是(yes)一(one)種基于(At)微信平台開發應用(use)APP的(of)新技術，具有無需安裝、即開即用(use)、不(No)占内存、交互速度快等優點。它提供一(one)種新的(of)開放能力，開發者可以(by)快速地(land)開發一(one)個(indivual)小程序。小程序可以(by)在(exist)微信内被便捷地(land)獲取和(and)傳播，同時(hour)具有出(out)色的(of)使用(use)體驗。而微信是(yes)一(one)款日登陸用(use)戶超過8億的(of)手機應用(use)，微信小程序的(of)易推廣性顯而易見。

基于(At)微信用(use)戶多、微信小程序開發快體驗好的(of)特點，采用(use)微信小程序開發數據結構移動學習平台，可以(by)滿足教師應用(use)、推廣新的(of)教學模式，也可以(by)滿足學生(born)利用(use)智能手機和(and)碎片時(hour)間随時(hour)随地(land)學習。

2需求分析

該移動學習平台用(use)戶是(yes)教師和(and)學生(born)，因此需要(want)分别對教師和(and)學生(born)的(of)需求進行收集整理。需求調查主要(want)采用(use)問卷和(and)訪談的(of)方式進行，最後将調查結果進行彙總整理。教師需求主要(want)爲(for):(1)無需安裝，使用(use)方便;(2)界面簡潔，功能齊全;(3)即時(hour)交流，交互方便;(4)數據分析，實時(hour)監控。學生(born)需求主要(want)爲(for):(1)少内存，少流量;(2)界面美觀，學習方便;(3)交互方便;(4)有趣味。

教師和(and)學生(born)需求的(of)共同部分主要(want)是(yes)關于(At)數據結構學習平台能提供的(of)資源共享、師生(born)交流和(and)數據分析部分。資源共享與數據結構課程内容相關，應根據課程特點來(Come)設計課程内容和(and)對應的(of)資源。師生(born)交流是(yes)移動學習平台非常重要(want)的(of)功能，它是(yes)課程學習不(No)可缺少的(of)手段，使得爲(for)學生(born)提供個(indivual)性化學習更加便利。考慮到(arrive)經常有不(No)同學生(born)求教相同問題，爲(for)減少教師工作(do)量，避免重複回答，可考慮論壇的(of)形式。這(this)樣教師就可根據具體情況，發起問題讨論、或将問題置頂或将問題删除，從而更方便的(of)管理論壇，引導學生(born)參與讨論、分享經驗、保持學習興趣。數據分析是(yes)教師掌控整個(indivual)教學過程的(of)必備工具，通過它可以(by)對教學數據進行采集，對學生(born)的(of)線上(superior)學習進行監控，量化學生(born)學習情況，分析課程數據，從而幫助教師更精準地(land)教學。

3課程資源設計

數據結構主要(want)學習線性結構、樹形結構和(and)網狀結構的(of)邏輯結構特性、存儲結構定義及其基本運算的(of)實現。但數據結構課程學習并不(No)是(yes)件輕松的(of)事，其中有些知識内容較抽象，算法實現對學生(born)的(of)編程能力有較高要(want)求。因此在(exist)設計數據結構移動學習平台時(hour)，需要(want)重新設計教學内容和(and)形式，将教學知識點分散化，呈現形式多樣化，應用(use)案例豐富化，從而方便學生(born)利用(use)手機和(and)零碎時(hour)間随時(hour)随地(land)學習，并保持較持久的(of)學習興趣。

采用(use)模塊化思路，将數據結構知識點進行分塊整理和(and)細化。考慮到(arrive)有些學生(born)的(of)C語言基礎薄弱，将數據結構中經常用(use)到(arrive)的(of)結構體、指針、函數以(by)及實驗環境VC++6．0中新建工程、文件和(and)調試的(of)方法也添加進去。最後整理出(out)10塊共74個(indivual)知識點，如下表所示。每個(indivual)知識點根據需要(want)可提供多種形式的(of)學習資源，如順序表的(of)插入算法，提供有微課視頻、課件、動畫以(by)及随堂測試，學生(born)可根據需要(want)靈活選取自己學習的(of)形式。考慮到(arrive)學生(born)要(want)求的(of)趣味性，測試題設計成打擂台的(of)形式，将參與學習的(of)學生(born)進行評比排序，以(by)激勵學生(born)相互監督，共同進步。

數據結構内容分塊及知識點彙總表 

4學習平台設計

基于(At)前面的(of)需求分析，決定采用(use)微信小程序進行數據結構移動學習平台開發，可以(by)滿足師生(born)即開即用(use)、無需下載、使用(use)方便的(of)要(want)求，同時(hour)設計了(Got it)面向學生(born)的(of)前台模塊和(and)面向教師及管理員的(of)後台模塊，前後台分别又劃分爲(for)滿足功能需求的(of)若幹小模塊。通過頁面上(superior)的(of)“我(I)是(yes)老師”和(and)“我(I)是(yes)學生(born)”的(of)導航欄，可以(by)進入不(No)同的(of)頁面。下面介紹具體設計。

4．1系統架構設計

該平台是(yes)基于(At)微信小程序的(of)框架，面向開發用(use)戶的(of)是(yes)兩層，即:視圖層(View)和(and)邏輯層(AppService)，其實背後還有一(one)個(indivual)隐層，即系統層，該層被微信小程序的(of)MINA框架封裝起來(Come)了(Got it)，其中包括客戶端的(of)文件系統、任務管理、數據安全以(by)及網絡通信等功能，對于(At)上(superior)層提供了(Got it)一(one)套完整的(of)JavaScriptAPI，方便開發者快速構建起一(one)個(indivual)應用(use)。系統架構如圖1所示。

視圖層由一(one)系列頁面組成，可以(by)通過WXML标簽語言來(Come)構建頁面的(of)視圖結構，通過WXSS樣式文件來(Come)控制頁面的(of)樣式。邏輯層主要(want)進行事務邏輯處理，使用(use)JavaScript來(Come)實現頁面交互處理、網絡請求等操作(do)。框架的(of)核心是(yes)一(one)個(indivual)響應的(of)數據綁定系統，讓數據和(and)視圖保持同步，在(exist)修改數據時(hour)隻需要(want)在(exist)邏輯層修改，視圖層就會做出(out)對應的(of)更新。

4．2功能模塊設計

該平台功能主要(want)分爲(for)前台和(and)後台，其中前台功能有:個(indivual)人(people)中心、課程課件、微課視頻、動畫演示、實訓案例、試題擂台、實訓練習、通知公告、社區論壇、資源共享;後台功能有:賬号管理、資源管理、公告管理、論壇管理、統計分析。前台功能模塊圖如圖2所示，後台功能模塊圖如圖3所示。

(1)個(indivual)人(people)中心:包括注冊、登錄、修改個(indivual)人(people)信息以(by)及個(indivual)人(people)學習情況。

(2)課程課件:按内容模塊及相應知識點組織課件，支持PPT、PDF、WOＲD等文件格式。

(3)微課視頻:按知識點設計組織，一(one)般時(hour)長不(No)超過15分鍾。

(4)動畫演示:對某些操作(do)過程設計動畫進行演示。

(5)實訓案例:結合實際，提供從分析、抽象、設計到(arrive)實現的(of)全過程說明及代碼實現。

(6)試題擂台:爲(for)強化知識點掌握，提高學習興趣，将試題庫做成擂台賽形式，讓學生(born)間進行比賽排名，相互激勵。

(7)實訓練習:提供實訓題目，學生(born)可上(superior)傳實訓代碼。

(8)通知公告:通知更新的(of)學習内容、注意事項等，如上(superior)課時(hour)間和(and)地(land)點的(of)變更、考試安排等。

(9)社區論壇:學生(born)和(and)老師交互的(of)平台，學生(born)可以(by)發帖，也可以(by)回帖。

(10)資源共享:爲(for)學生(born)提供更多的(of)學習資源，如優秀的(of)慕課、學習技巧等。學生(born)也可以(by)上(superior)傳自己的(of)資源，通過管理員審核後，可發布。(11)賬号管理:對注冊用(use)戶的(of)管理。

(12)資源管理:對數據結構課程所有資源的(of)增、删、改等操作(do)，下面又可按不(No)同媒體分别管理。

(13)公告管理:對公告的(of)增、删、改、查操作(do)。

(14)論壇管理:對論壇的(of)審核及删除等操作(do)。

(15)統計分析:對知識點測試題、調查問卷的(of)發布與查看，以(by)及對學生(born)用(use)戶學習過程中産生(born)的(of)數據統計和(and)分析。

學生(born)端的(of)學習導航欄按學習内容模塊以(by)樹型結構呈現，不(No)同知識點提供不(No)同媒體呈現形式，如有多種方式，則并列提供。如赫夫曼樹的(of)構建，提供有微課視頻、課件、動畫以(by)及随堂測試，學生(born)可以(by)根據自身需求，靈活選擇學習方式。

4．3數據庫設計

将數據結構學習平台中涉及的(of)數據進行整理，設計了(Got it)用(use)戶表、課件表、微課表、動畫表、案例表、試題表、實訓練習表、公告表、發帖表、其他(he)資源表、擂台表、實訓代碼表、測試成績表共13個(indivual)數據表，并将這(this)些數據存放在(exist)學校的(of)服務器中，使得通過學校的(of)網絡課程和(and)移動學習平台均可訪問。

出(out)于(At)安全考慮，微信小程序不(No)能直接連接數據庫進行數據操作(do)。首先在(exist)服務器端寫一(one)個(indivual)web應用(use)程序，提供https接口讓小程序調用(use)。然後在(exist)小程序端通過wx．request向服務器發起請求，再由服務端程序來(Come)對數據庫進行數據操作(do)。在(exist)數據返回微信端顯示時(hour)，還要(want)轉換成微信能讀取的(of)json樣式。也就是(yes)微信小程序和(and)數據庫間的(of)交互都是(yes)通過JS腳本進行的(of)。

5結語

微信小程序提供了(Got it)一(one)種開放能力，利用(use)它用(use)戶可以(by)快速地(land)開發出(out)自己的(of)應用(use)，相比較傳統的(of)手機APP開發，更快捷便利。基于(At)微信小程序開發的(of)數據結構移動學習平台具備了(Got it)線上(superior)教學基本功能，滿足了(Got it)學生(born)和(and)教師的(of)需求，爲(for)我(I)校開展數據結構課程線上(superior)線下混合教學模式奠定了(Got it)基礎。在(exist)今後的(of)運行過程中，通過老師和(and)學生(born)反饋以(by)及采集的(of)數據分析，還可進一(one)步改進。