论文研究-基于微信小程序的智能学习平台的设计与实现 .pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.37M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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5 10 15 20 25 30 35 40 中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 基于微信小程序的智能学习平台的设计与实现# 徐斌1，诸葛斌2，陈伟昌2，陶媛2，柴馨雨2，赵嘉树2，马奔2，郑雨婷3** （1. 浙江工商大学计算机与信息工程学院，杭州 310018； 2. 浙江工商大学信息与电子工程学院，杭州 310018； 3. 浙江工商大学经济学院，杭州 310018）摘要：在互联网在线教育迅速发展的社会背景下，微信在各大校园中获得了庞大的用户群体，而微信小程序所具备操作方便和用完即走的优势凸显了其是在线学习平台建设的不二之选。本文所介绍的基于微信小程序的智能学习平台其前端采用微信官方提供的微信 web 开发者工具进行开发，后台代码采用 PHP 编写，并使用 thinkphp 框架，架设在新浪云上，设计模型使用控制器-模型-视图三位一体的设计模型，智能推荐算法采用基于多维特征分析的习题精准推荐方法，在最大程度上优化用户操作，提高用户体验，智能又方便地为教师和学生提供在线服务。关键词：微信小程序；在线教育；智能推荐中图分类号：TP393.09 Design and implementation of intelligent learning platform baced on wechat applet Xu Bin1, Zhuge Bin2, Chen Weichang2, Tao Yuan2, Chai Xinyu2, Zhao Jiashu2, Ma (1. School of computer and information engineering,Zhejiang Gongshang university,Hangzhou 2. School of information and electronic engineering,Zhejiang Gongshang universtity,Hangzhou Ben2, Zheng Yuting3 310018; 310018; 3. School of economics,Zhejiang Gongshang university,Hangzhou 310018) Abstract: Under the social background of the rapid development of online education on the Internet, WeChat has gained a large group of users in all major campuses, and its advantages of easy operation and quick-to-use highlight that it is the only choice for the construction of online learning platform. The learning platform based on WeChat applet introduced in this paper, intelligent campus platform, is developed by using WeChat Web developer tool provided by WeChat official at the front end, and its background code is written in PHP and set up on sina cloud using Thinkphp framework. The design model uses "Controller-model-view"three-in-one design model,and the intelligent recommendation algorithm adopts the problem accurate recommendation method based on multi-dimensional feature analysis to the maximum extent,improve user experience and provide online services for teachers and students intelligently and conveniently. Key words: wechat applet; online education; intelligent recommendation 基金项目：浙江省级重点研发计划项目（2017C03058）；浙江省教育科学规划研究课（2018SCG234）；国家教育部创业训练计划基金（201710353022）；浙江省大学生科技创新活动基金（2017R408017）；浙江工商大学高等教育研究重点课题（Xgy17062,Xgy17011）作者简介：徐斌（1999-），男，在校本科生，主要研究方向：移动互联通信联系人：诸葛斌（1976-），男，博士，教授，主要研究方向为网络与通信技术、互联网技术和网络安全. E-mail: zhugebin@zjgsu.edu.cn - 1 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 0 引言 45 50 55 60 65 在党的“十九大”报告中指出，中国特色社会主义社会进入了新时代，教育信息化建设也进入了新时代，“办好网络教育”不再只停留在口头，而应该实打实地做出成绩，智慧教育也应该在校园学习中普及。我国在线教育未来发展空间巨大，中国产业调研网发布的 2018 年中国在线教育行业现状研究分析与发展趋势预测报告认为，在线教育的认可度不断提升，全球在线教育市场将进入新的发展阶段。随着亚马逊、谷歌等互联网巨头相继进入在线教育市场，对该市场的发展所产生的巨大推动作用势必相继“发酵”。在线教育行业未来结合在线增值服务和网络广告等新模式，加上新技术的应用，其盈利能力将十分突出。在线教育持续发力，潜力无限，在中国火爆将会是一个必然的趋势[1]。大学生作为互联网最广大的用户群体，学习自然也受到互联网带来的重大影响。教与学双边活动在“互联网+教育”的模式下产生了重大变革[2]，数字化，智能化，网络化作为“互联网+教育”的基本特征[3]，让教育不再受限于时间与空间，学习者随时随地都可以获取教育者共享的教育资源进行自我教育。移动终端连接的多样化网络平台丰富了教与学的生动性和提高了知识的传播性，微信作为一款为智能终端提供服务的免费应用软件[4]，其小程序具有小型、便捷、个性化等特点[5]，凭借着不用安装，随时随用，操作简单编辑，开发成本低等优势必将占领一大块市场份额，和满足小规模、特殊需求人群的需要[6]。为推动课堂教学模式改革和在线教学平台的发展[7]，创新教学方式，突破传统教育的局限性，本文将详细地介绍一款基于微信小程序的智能学习平台。智能学习平台微信小程序是一款针对高校学生课前预习、课堂学习、课后复习及考前练习而设计的在线教学与考试小程序。 1 智能学习平台微信小程序简介智能学习平台微信小程序是一款以移动终端为依托，以微信小程序为窗口，以新浪云计算为后台的方便实用的在线学习平台。小程序实现了课堂教学一体化的服务，学生端可以进行在线签到、提交作业、自由练习、随堂测试、错题回顾等功能。此小程序需与教师端配合使用，教师端在具备学生端所有功能的同时还增加了创建课程、发布签到、学生使用数据等功能，为教师提供了一套完善的移动教学形成性评价的解决方案。智能学习平台帮助学生学习时间碎片化、学习过程趣味化、自主化学习，辅助教师教学管理自动化、智能化，并且还能根据教师不同的需求定制出独特的课程内容，开拓了新颖的教学模式，实现了服务课前、掌握课中、跟随课后的功能，带来独特有趣的课堂体验。智能学习平台微信小程序学生端功能框架如图 1： 70 - 2 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图 1 智能学习平台微信小程序学生端功能框架 75 2 智能学习平台微信小程序的设计方案小程序的设计方案分为前端和后台，前端用以处理用户的交互、显示内容等，后台用以接受处理前端所发送的相关数据请求。 2.1 智能学习平台小程序前端 80 小程序的前端采用微信官方提供的微信 web 开发者工具进行开发，使用小程序开发框架。框架提供了自己的视图层描述语言 WXML 和 WXSS，以及基于 JavaScript 的逻辑层框架，并在视图层与逻辑层间提供了数据传输和事件系统，方便开发者聚焦于数据与逻辑上。基础组件采用微信官方提供的基础组件，这些组建自带微信风格的样式以及特殊的逻辑，可以通过组合基础组建，创建出强大的微信小程序。小程序前端开发如图 2： - 3 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 85 图 2 智能学习平台微信小程序前端开发智能学习平台小程序其学生端和教师端的前端具体效果如图 3：图 3 平台小程序学生端实现界面 2.2 智能学习平台小程序后台接口 api 90 小程序后台在具体设计开发框架时候，参考了上海联想公司 ThinkPHP 团队提出的 OneThink，并在其基础中融入了在线教学平台的相关模块，除去了与教学平台无关的内容，最终设计成了适应于在线教学行业可定制的课堂教学平台框架。小程序采用的是 ThinkPHP 的框架，ThinkPHP 是一个快速、兼容而且简单的轻量级国产 PHP 开发框架[8]，简化了大型应用和 WEB 应用的开发。其本身包含了很多常用组件，比 - 4 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 95 100 105 如底层架构、兼容处理、基类库、数据库访问层、模块引擎、缓存机制、插件机制、角色认证和表单处理等，开发中的大多数要求 ThinkPHP 都能直接满足。ThinkPHP 跨版本、跨平台和跨数据库移植都比较方便。架设在新浪云上。新浪云平台（SAE，Sina APP Engine）是由新浪公司自主搭建[9]，面向广大程序开发者地一个云平台，并向该平台上的应用程序免费提供空间以及二级域名。相比于访问 GAE 等位于国外地服务器平台，常出现速度不稳定的情况，而 SAE 采用电信联通双线出口，所以无论通过哪家运营商访问应用，速度都是稳定可靠，并且 SAE 上有多种内置的程序供开发者安装使用，例如对新手来讲颇有难度的环境配置，SAE 已经自动替开发人员配置好了，使得程序开发时更加方便高效。在数据库方面，SAE 主要使用的是 MySQL，适合程序开发。平台还提供主从库的访问方式，应用利用读写分离，灵活快捷地设计存取策略，提高访问地效率。下表展示了智能学习平台小程序利用 GPS 定位的在线智能签到的表和字段设计： 1.1 字段 1.2 类型 1.3 备注表 1 签到详情表字段设计 id uid cid title start_time end_time address latitude longitude radius count status gmt_create gmt_modified int(10) int(10) int(10) varchar(20) bigint(15) bigint(15) varchar(60) decimal(10,7) decimal(10,7) int(10) int(10) tinyint(2) biginit(15) biginit(15) 自增 id 教师 id 课程 id 签到名称开始时间戳结束时间戳签到地址签到纬度签到经度签到半径签到人数状态，1 有效 0 失效创建时间戳修改时间戳平台小程序的设计模型使用 MVC（Model-View-Controller）设计模型，MVC 设计模型以一种集业务逻辑、数据、界面显示分离的方法组织代码，移动端设备将用户请求传送 110 至控制器，通过其调用数据逻辑处理接口并返回对应数据，最终回到用户的移动端设备上将交互信息展示出来，这样将业务逻辑聚集到一个部件里面，避免了在改进和个性化定制界面的同时重新编写业务逻辑，更加方便所需功能的实现。 3 智能学习平台小程序的功能创新为了解决学生考前无法有针对性地练习、课堂上的知识点得不到及时巩固和 115 教师无法直观地了解学生学习情况，小程序通过不断修改和完善功能，使其能为更多的人服务。平台将学生用户地使用需求分为信息管理、资料上传下载、课后作业、在线签到、随堂测试、自由练习、平台互动等功能模块，教师用户需求分为信息管理、发布作业、发布签到、发布测试、平台互动等功能模块。后台管理员地需求分为微信后台管理、教师用户地审核、功能模块地增删查看等功能模块。 - 5 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 120 后台管理员还可以对注册定制教学互动平台的教师进行审核，并根据教师用户的实际情况对相应的教师端、学生端的功能模块进行裁剪、设置。智能学习平台小程序主要有以下几点创新功能： 1.GPS 定位点名，省时省力省心平台与其他同类产品相比，开创性地将 GPS 定位引入到点名模式中。开课前教师通过小程序教师端发布签到，设置开始时间、截止时间和签到范围，省略了拿着长长的点名册一个一个点名的繁琐过程，节约了时间，节省了精力，让学生和教师更好地投入学习状态，让宝贵地时间留给学习。 2.智能推送，个性化推荐题目智能学习平台小程序根据采集用户平时做题数据，了解其学习状态，通过数据量化将其模型化，在大数据挖掘和机器深度学习等技术的支持下，预测学生的学习行为，为其量身定制更好地学习题库，利用数据更加个性化的给用户推题，提高学生做题效率和效益，最大化做题价值。 3.课间随堂测试，提高课堂效率在课间教师可以通过教师端精选题目，通过小程序将题目推送给学生。小程序收集学生作答情况后，统计数据，向教师反馈学生作答情况。随堂练习的题目学生可以随时随地进行回顾复习，对个人学习情况有更加清晰的认识。 4.课后无纸化练习，智能化批改学生可以通过小程序完成教师布置的课后练习，上交作业。小程序后台针对每个学生实时统计出学生做题正确率、做题速度、每道题花费时间等数据，智能化反馈给教师，以便教师针对性点评问题，和以后更好地教学。无纸化的作业模式，相应保护环境的同时，也方便了教与学双方。 5.考前题库练习，全面查漏补缺小程序通过多年的数据积累和教师提供的题库数据，具有十几套题库练习，上千道题目数据供学生使用。学生可以在考前通过在题库的练习提升自己，将时间碎片后随时随地做题，巩固知识点，错误题目将自动进入错题库，方便使用者回顾自己的易错点，针对性地练习薄弱知识。 4 智能学习平台微信小程序实践效果 125 130 135 140 145 目前平台小程序智能学习平台已在浙江工商大学初步投入使用，关注教师已有 20 余人，关注学生达 3900 余人，答题数近 200 万题，得到了许多教师的赞赏和备受同学们所青睐。随着关注人数累计，平台将对所积累的数据进行分析从而对平台进行完善。 150 下图是平台部分时间段打开次数统计图，如图 4： - 6 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 图 4 平台部分时间段打开次数统计图通过上图统计可以发现，平台小程序目前每日人均使用量正在不断上升，适用人群也不 155 断扩大，在高峰期已经可以达到日均一万多的人次使用。这不仅表示了平台顺应了人们的需求，满足了学生们的日常使用，也表示了适用人群对小程序的肯定和满意，这给小程序稳定老用户的同时，不断吸收新的客户流量，如图 5：图 5 平台访问分布图 160 据调查统计，小程序访问时长超过 100s 的人群占访问量的绝大部分，说明了用户并不只是打开小程序后关闭，而是认值地了解了小程序地使用，并花费一定的时间来操作练习，单纯打开小程序浏览并不能提高学习能力，只能是浪费时间。户台的访问分布图显示了其打开次数多，意味着用户会频繁地打开小程序使用。大学生活，学生每天的行程都被安排得满满当当，可以有一两个小时抽出来做些课外的练习的时间更是少之又少，能通满足学生随时 165 随地学习，用完及走的学习平台才能深得用户满意。平台设计时将时间碎片化，使得用户可以在一些零散的时间打开小程序学习，随时随地都可以投入到学习中去，高效率的学习方式能帮助用户将每天的日常生活像海绵一样挤出时间，最大程度化地利用空闲时间。平台的低访问深度凸显了小程序的便捷和高效，用户不需要在偏僻的地方查找练习功能，直接在主界面上就可以选择，即开即用，节省了用户的时间成本，让更多的时间花在有价值的学习上，方便用户操作，提升用户体验。 170 - 7 -

中国科技论文在线 http://www.paper.edu.cn 小程序现在已经投入教学中使用，通过用户的使用使得智能学习平台也得到了许多有价值的数据和信息，下面展示了平台用户群体中具体某一个学院签到使用情况数据，如图 6 和图 7： 175 图 6 某学院某专业智能学习平台签到功能使用数据图 7 某学院某专业各班出勤率和旷课人数百分比 180 185 根据智能学习平台的大数据分析，汉语 1、2 和 4 班旷课较少，减去请假课时后总体偏低，属于正常现象，符合教师教学进程；而 3 班和五班的出勤率较低，旷过课的人数占班级总人数百分比竟都达到了 100%，由此表现出来这两个班教学较为松散，学生纪律性不高，学生学习积极性低。学校和教师可以根据这些统计数据合理地调整教学计划，加强学生出勤率管理。如果不加以调整，相信到最后地学生成绩也一定和出勤率、旷课率相差无几。通过豆平台小程序的使用，在方便了教师与学生双方的同时，也给我们提供了许多有价值的数据。例如，在随堂测试中学生成绩普遍偏低，是不是教师在一些知识点上未讲清楚；在课后作业提交中学生作答时间偏长的话，是不是题目难度略大？等等一下内容供去思考和挖掘。通过统计平台的统计，加上合理分析，不断优化小程序性能，优秀的操作体验，能让小程序牢牢抓住用户，提升自己的口碑，使之宣传范围不断扩大，才能在市场中独占鳌头。 - 8 -

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