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基于移动网络的现代教育教学平台设计与实现

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  摘 要: 为了利用最小代价创造优质的教学资源,设计基于移动网络的现代教育教学平台,基于MVC框架,利用应用层与信息管理层对教学信息进行处理,将学生所需教学内容传递到人机交互层进行显示,形成对移动终端操作指令的闭环控制。采用LPC2000微处理器控制移动网络联系移动终端发出操作指令,将操作指令传输到信息管理层数据库,通过SQL语言访问完整的数据库E?R图,并以移动4G网络为核心实现教学信息的传输与显示。测试结果表明,所设计的平台吞吐量大、响应效果好、数据通过率高。
中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-8559400.htm
  关键词: 移动网络; 现代教育; 教学平台; 数据库设计
  中图分类号: TN911?34; TP311.52 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2017)11?0159?04
  Design and implementation of modern education and teaching platform
  based on mobile network
  ZHOU Lin1, CHEN Xu2
  (1. Innovation and Entrepreneurship Teaching and Research Section, Jilin Medical University, Jilin 132013, China;
  2. Admissions and Employment Office, Jilin Medical University, Jilin 132013, China)
  Abstract: In order to provide the superior teaching resource with the minimum cost, a modern education and teaching platform based on mobile network was designed. On the basis of MVC framework, the application layer and information management layer are used to process the teaching information, and the teaching content needed by students is transferred to the human?computer interaction layer for display, which can form a closed?loop control for the mobile terminal operating instructions. The LPC2000 microcomputer is used to control the mobile network to connect with mobile terminal and send the operating instruction. The operating instruction is transmitted to the database of the information management layer. The complete database E?R diagram is accessed with SQL language. The mobile 4G network is taken as the core to transmit and display the teaching information. The test results show that the platform has the advantages of high throughput, perfect response effect and high data pass rate.
  Keywords: mobile network; modern education; teaching platform; database design
  0 引 言
  现代教育教学平台以远程教育为主,在开放式的网络部署下进行教学数据管理,提高学生学习能力和教师教学能力。随着网络技术的不断发展壮大,现代教育教学平台的管理能力得到提升,为教育事业做出了不少贡献,平台的完善离不开网络的支持和数据库逻辑的建设,为了积极应对网络运转、保证师生能够得到良好的教学体验,设计完整的现代教育教学平台是十分必要的,其通过主动整合网络资源和学生需求,为远程教育提供一个良好的沟通与服务平台。
  1 移动网络的现代教育教学平台
  移动网络指的是通过手机、笔记本、平板电脑等非固定式的便携设备连接公共网络,从而实现网络数据访问的方法。移动网络在人们日常生活中的使用频率很高,其便捷、廉价的特点受到了大众的欢迎,设计基于移动网络的现代教育教学平台是与时俱进的,具有非常明显的发展优势。
  1.1 移动网络的现代教育教学平台框架设计
  基于移动网络的现代教育教学平台是面向我国教育信息进行教学服务与信息操作的一体化智能信息平台,是对传统书本教育的信息集成与网络表述,能够简短、精要地提炼学生需求,公正、透明地对教学进行改革,从而达到提高学生对知识接受能力的最终目的。在基于移动网络的现代教育教学平台框架的设计上,需要将众多跨学科的信息凝结成知识网,利用最小代价提供最多教学资源[1],对此,将平台框架分为三层:顶层与中间层的信息经过口令转换,将学生所需教学内容传递到底层进行显示。最顶层是用于安置信息接口、进行信息集成与资源整合的应用层,负责将不同架构、不同源头的信息引入平台,供学生进行个性化选择;中间层是信息管理层,该层对应用层引入平台的信息进行统一访问、管理与授权。信息管理层的主要构件是数据库,数据库负责访问、存储信息,并为信息提供管理与授权标准;平台底层安置的是人机交互层,负责将教学内容展示给学生,将教师的教学资料与视频、音频上传到教学页面。学生通过人机交互层登录到服务器查看教学页面,此过程需要移动网络的支持。   整个平台框架是一种MVC架构,MVC指Model View Controller,即“模型?视图?控制器”架构。MVC架构兼具信息接入、处理与显示能力,拥有独立的视图逻辑架构,各层之间的数据能够及时进行互换[2],无需准备高容量存储设备,在信息管理过程中表现出色,能够实时编辑URL(Uniform/Universal Resource Locator,统一资源定位符),对学生发出的教学页面点选请求进行快速响应。基于移动网络的现代教育教学平台的MVP架构如图1所示,理论上讲,模型位于平台中间层,与数据库进行数据存取与逻辑判断等信息交互,控制器和视图位于底层,将人机交互层连接到信息管理层的数据库中,实现平台服务器与学生之间的信息交互[3]。但实际上,在平台最顶层进行资源整合时,MVP架构就已经开始进行全员行动,帮助平台整合到最全面、最有利的教学资源。
  1.2 移动网络设计
  移动网络在人机交互层的作用是联系学生移动终端发出指令,调动应用层和信息管理层将相应教学内容显示在人机交互层中。移动网络的硬件支持如图2所示,主要包括电源、LPC2000微处理器、联合测试工作组、通用异步收发传输器、音频麦克风、耳机、音频插口和SIM卡(Subscriber Identification Module,客户识别模块)。LPC2000微处理器采用5 V外接电源,移动网络需要24 V电源。联合测试工作组是一种四线接口,用来进行LPC2000微处理器内部调试。SIM卡位于移动终端,是移动网络的承载者,通用异步收发传输器则是人机交互层中的移动网络承载者。
  LPC2000微处理器是一种嵌入式的低耗ARM7处理器,可进行零响应高速闪存访问,拥有片上代码保护机制和串行通信接口,极其适合应用其进行通信增强和复杂控制[4]。如图3所示,LPC2000微处理器控制移动网络进行双向通信,正向通信时向学生的移动网络终端发送教学内容,反向通信时从终端提取操作指令传向现代教育教学平台的服务器。
  1.3 数据库设计
  基于移动网络的现代教育教学平台的核心是信息处理,教学资源包含的一般是应用型信息,数据库能够对应用型信息进行规则处理与分类存储。信息的输入与输出是数据库基本职能,数据库以学生需求为主导进行信息处理,其中拥有的E?R图以及表单是存储学生所需教学信息的功能选项[5],根据功能选项,信息管理层能够将信息整合成视图进行展示,保证平台有序、科学地帮助学生解决学习难题。数据库使用SQL语言(Structured Query Language,结构化查询语言)进行信息编译,在信息管理层与人机交互层之间设置一个访问接口,以便在平台执行学生操作指令时减少服务器出错的几率,优化移动网络通信速率,减少平台的扩展与维修难度。图4对数据库中的教学信息基本E?R图进行了设计,通过SQL语言访问完整的数据库E?R图[6],访问方式采用开放数据库连接方式,介绍了平台中学生与教学课程的实体联系,数据库将学生的数据标识、个人档案、个人编号、登录账号与联系方式保存起来,记录下存储位置,根据学生操作指令对应到相应的课程数据标识,将课程档案、相关教师以及可选的听课方式提供给学生。如果学生选择听这个课程,可在平台教学页面点选“是”选项,选择进入播放页面或者收藏待听。如果是在线实时听讲的课程,基于移动网络的现代教育教学平台还提供了智能提醒功能,在课程开始之前利用手机短信、邮件等形式提醒学生前来听讲。
  1.4 移动网络的现代教育教学平台实现
  目前,移动网络已经发展至4G网络, 4G网络在人们生活中被普遍使用,其技术参数如表1所示,速度快、覆盖范围广、调制与编码技术能够惠及广大移动终端是移动网络的主要优势。移动网络的部署与管理是现代教育教学平台在具体实现过程中的最大难点。
  如图5所示的平台网络架构将移动网络部署在核心区域,以公共交换电话网络和3G网络为备用,让学生可以在偏远区域、电梯、列车等移动4G网络信号不好的区域登录平台服务器。平台通过移动通信系统地面无线接入网保证学生在移动终端中发出的操作指令不在传输过程中被恶意修改,同时保证学生所需教学内容能够被传输到正确位置,实现教学信息的传输与显示。
  2 仿真测试
  2.1 测试环境
  针对本文基于移动网络的现代教育教学平台性能进行测试的环境如表2所示,采用最新、功能最全的Windows 8操作系统,平台中使用的网络服务器带宽为100M,测试人员使用的移动网络终端带宽为20M,处理器均选用因特尔奔腾品牌。测试人员在移动网络终端点选基于移动网络的现代教育教学平台中的感兴趣内容,要求在单人点选过程中,本文系统需要保证页面响应时间低于5 s,100人以上点选过程中,保证页面响应时间[7]低于10 s。点选内容后产生的数据通过率应高于60%,响应出错率低于5%。
  2.2 结果与分析
  根据上述测试标准设计测试内容,构建出318个虚拟用户,点选次数为41 238次,本文平台总吞吐量为138.175 kMB。每2 s向本文系�y中加入1个虚拟用户,到达用户上限后持续进行3 min满载测试,此后每2 s移除1个虚拟用户。实验测试内容包括本文系统的吞吐量、响应情况以及数据通过率,测试结果如图6~图8所示。
  从图6~图8中能够看出移动网络在现代教育教学平台中的应用优势,其在处理用户点选内容的过程中,服务器吞吐量与服务器正确响应数量的发展趋势具有一致性,很少存在服务器响应出错的情况。随着虚拟用户的不断加入,平台的响应情况能够在波动过程中逐渐变得稳定,响应出错情况很少,数据通过率也呈稳步上升趋势,服务器错误通过率低于9%。
  表3对3个图中的测试结果进行了统计,其中所有统计数据均能通过测试,测试误差在测试标准的容忍范围内,表明本文平台能够发挥不错的吞吐与响应效果,数据通过率高。
  3 结 论
  本文设计了基于移动网络的现代教育教学平台,研究了MVC架构在平台上的应用,对移动网络硬件支持情况与实现架构进行介绍,探讨了数据库工作模式,并在实验中采用Windows 8操作系统对本文系统进行性能测试,结果表明,本文系统的吞吐、响应效果好,数据通过率高,测试误差在测试标准的容忍范围内。
  参考文献
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  [3] 钱真坤.基于移动终端的高校多媒体教室管理系统设计与实现[J].电脑知识与技术,2016,12(18):83?85.
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  [6] 刘叶红.基于移动网络的大学英语微课自主学习引导研究[J].当代教育理论与实践,2016,8(7):120?122.
  [7] 曾鸣,何均健.高校移动学习系统设计[J].软件导刊,2015,14(9):87?89.
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  [9] 谭锋,董灿,傅强.物联网应用技术专业课的微课程设计要点分析[J].物联网技术,2015,5(4):106.
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