摘 要

随着现代科学技术的蓬勃发展，以及互联网智能手机的迅速普及，微信作为一个通讯工具对社会生活产生了极大的冲击力。它除了自身庞大的用户体量，还拥有一个完善的公众平台，可以通过微信进行信息的分发、收集。根据微信公众平台自身的功能及优势，本文探索了它在教育领域中应用的可能性和现实性，分析了它作为一个辅助手段帮助老师与学生进行沟通交流的方法和途径，以期促进微信公众平台在教育领域的深入探索。

本文设计并实现了一个基于微信公众平台的课堂教学辅助系统的小程序。系统将用户区分老师和学生两个角色：老师可以创建班级，对班级进行管理，同时也可以在小程序内发布公告，创建作业，修改作业内容，查看答题情况，对答题情况进行评价评分；学生可以加入班级，查看班级公告，查看班级作业，完成作业以及查看老师的评价。本系统还支持对学习数据进行采集，为以后的教学分析奠定基础。本文所设计的系统基于LAMP（Linux-Apache-MySQL-PHP）架构，经过系统的功能测试和性能测试，各项指标均达到预期目标。

关键词：课堂教学；微信公众平台；小程序

Abstract

With the rapid development of modern science and technology, and the rapid spread of Internet smart phones, WeChat as a communication tool has had a tremendous impact on social life. In addition to its huge user volume, it also has a complete public platform that can distribute and collect information through WeChat. Based on the functions and advantages of the WeChat public platform, this paper explores the possibilities and realities of its application in the field of education, and analyzes the methods and approaches it uses as an aid to help teachers and students communicate and communicate, in order to promote the WeChat public platform. In-depth exploration in the field of education.

This paper designs and implements a small program of the classroom teaching assistant system based on the WeChat public platform. The system distinguishes between the teacher and the student. The teacher can create classes and manage the class. At the same time, the teacher can also publish announcements, create assignments, modify the assignments, view the answer, and evaluate the scores of the students. You can join classes, view class announcements, view class assignments, complete assignments, and view teacher evaluations. The system also supports the collection of learning data to lay the foundation for future teaching analysis. The system designed in this paper is based on the LAMP (Linux-Apache-MySQL-PHP) architecture. After the system's functional testing and performance testing, all indicators have reached the expected goals.

Key Words：classroom teaching; WeChat public platform; mini program

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研发背景 1

1.2 课题研发意义 2

1.3 研究目的及意义 2

第2章 核心开发技术相关知识 4

2.1 系统开发模型 4

2.2 微信小程序实现常用的技术 5

2.2.1 微信小程序的视图层 6

2.2.2 微信小程序的逻辑层 6

2.3 服务器端实现用到的技术 7

2.3.1 Web服务器Apache 7

2.3.2 PHP脚本语言 8

2.3.3 MySQL数据库技术 8

第3章 系统分析与总体设计 9

3.1 需求分析与工作流程 9

3.1.1 需求分析 9

3.1.2 系统工作流程 10

3.2 系统功能模块设计 10

3.3 系统数据库设计 11

3.3.1 用户信息表 12

3.3.2 班级信息表 12

3.3.3 班级教师关联表 12

3.3.4 班级学生关联表 13

3.3.5 公告信息表 13

3.3.5 作业信息表 13

3.3.5 回答信息表 14

第4章 系统功能实现 15

4.1 登陆、注册功能 15

4.2 班级管理功能 17

4.3 公告管理功能 19

4.4 作业管理功能 20

4.5 评分、评价功能 22

第5章 总结与展望 23

致谢 24

参考文献 25

绪论

本章主要从研究背景、研究目的、研究意义、国内外研究现状、课题研究内容及预期目标几个方面进行相关的阐述。

1.1课题研发背景

伴随着互联网深入应用以及“互联网 ”的政策导向，特别是以移动技术为代表的普适计算、泛在网络的发展与向生产生活、经济社会发展各方面的渗透，信息技术推动的面向知识社会的创新形态形成日益受到关注^[1]。“互联网 教育”把信息技术手段有效应用于教育领域（教育管理、教育教学和教育科研），通过对教育信息资源的开发和利用，全面深入地促进教育改革与发展^[2]。以互联网教育促进教育现代化，用信息技术改变传统模式，相较于传统模式，互联网教育具有信息传递优势、信息质量优势、信息成本优势和信息交流优势^[3]。在过去的数年里互联网教育正对传统教育行业产生了很大的冲击，目前业内主要聚集在以下四个方面：视频课程、在线题库、预约家教、在线答疑。几乎所有的团队都在不同程度的整合资源，通过图像处理、自然语言处理、数据挖掘、人工智能等形式将资源合理的分配利用来获取相应细分领域的市场份额。

移动网络的迅速发展，各种移动智能终端设备的快速迭代更新，以智能手机为代表的各种移动只能终端设备已经有相当高的覆盖率。微信作为移动互联网时代下最大的即时通讯软件，截至2018年3月，微信于全球拥有超过约10亿活跃用户的超大用户体量，自从2011年发布以来，微信发展迅猛，在中国大陆的市场渗透率达93%。微信公众平台是腾讯面向个人、政府、媒体、企业等机构推出的合作推广业务。通过微信公众平台提供的服务号、订阅号、企业号、小程序等方式通过微信渠道将服务推广给上亿的微信用户，减少宣传成本，提高品牌知名度，打造更具影响力的品牌形象。借助微信公众平台开发的小程序，我们可以利用微信本身，降低开发和推广宣传的门槛，方便快捷的为高校师生提供服务。

传统条件下高校教师与学生的交流途径除了课上讲述、课间沟通、课下邮件三种途径外还可以通过课代表向参加课程的同学在QQ群进行作业的发布和答疑。这些途径对于高校教师来说时间成本特别大，尤其是对于同时担负科研任务的高校老师来说，与同学们较高的沟通成本导致了沟通频率下降，保证授课质量的重任只能通过短短的课堂时间，如何能够找到一个方便快捷的途径降低学生与老师之间的沟通成本，减少老师与学生之间沟通的传达环节，使得老师与学生能够一对一的直接沟通，成为了当前条件下亟待解决的问题。

1.2 课题研发意义

现代大学生是敢于颠覆、敢于创新、追求个性的群体，他们是一切新技术的体验者和推广者，是社会科技进步的见证者。微信公众平台因其沟通的实时性、操作的简便性、内容的丰富性，受到了当代大学生的追捧。高校教师的文化水平和善于接受新鲜事物的态度也让微信公众平台在教师中有很广泛的应用场景。这两个前提条件的完美契合是微信公众平台在高校教育领域能够推广的群众基础。

课堂教学辅助系统的存在，加强了师生之间的沟通。在高校的流动教室之外，每个教师可以根据所教授课程的班级，面向自己的学生创建班级。教师不再仅仅出现在课堂上，学生可以在条件允许的情况下实时的与教师进行互动。教师可以将文本、音频、视频等多种途径结合移动学习的特点，随时随地的发送和接受信息。利用碎片化的时间，在特定的等待场合可以随时进行学习，不再需要专门安排自己完整的一段时间^[4]。从这个角度来讲，学习便是无处不在的。数据统计与分析可以很大程度上对教师的教学质量提升产生帮助。教师可以通过与学生之间的沟通反馈，作业的完成情况等多个途径了解学生对知识的掌握程度，不再仅仅局限于考试的结果上，可以更加合理的分析问题，帮助学生解决困难。即时的消息分享，也能有利于教师之间的相互沟通交流，基于微信平台教师也可以建立相应的学科教师小组，将教授同一门课程的老师集合在一起，相互之间增加讨论，形成一个专家组，更好的提高每个教师的教学水平，打造学校品牌课程。公告推送也可以将校园生活咨询整合在一起，打造学校的品牌形象。

基于微信平台的课堂教学辅助系统致力于减轻高校教师的工作难度，减少老师与学生之间的沟通成本，实现了课堂在线管理以及课后作业的数据采集。与传统的课堂在线管理系统不同，它整合在手机微信中，大大的降低了使用成本，用户不再需要单独打开电脑软件或者网站，在微信内就可以完成操作，方便快捷。通过服务器的数据存储，学生与老师之间的交互可以实现持续、稳定的沟通，老师也可以对学生的数据进行统计分析，减轻了老师的工作量，提升了老师的教学质量。

1.3 研究目的及意义

鉴于信息通信技术^[5](Information Communications Technology)日新月异迅速变化的特点，强调教育目的的核心课程设计应具有通用性，侧重于广泛接触技术，旨在提高学习者的创造力和想象力。培养具备ICT素养、批判性思维和创造能力，从而能够有效参与社会的受教育者，成为目前全球教育改革面临的关键难题，发展创新能力亦被教育先进国家列为创建未来教育的起点和目标^[6]。

以卢森堡大学为例，自2003年以来卢森堡大学开始了ICT网络信息教育，经过十五年的发展，其ICT教育模式逐渐成熟^[7]。它在办学上始终坚持基于ICT网络信息的国际化教育理念，从一开始就提出了网络技术手段对学生跨学科能力的培养和课堂教学的有效应用问题。在应用ICT技术的时候提出了若干步骤：ICT的应用要改变课堂教学实践环境，教学科研要实现学生和指导教师的ICT交互环境，ICT网络信息教学是一种基于ICT的师生和生生交互环境，ICT能力的应用要有效改变课堂教学结构。

在国内有很多基于PC或者移动平台的教学辅助平台，比如通过QQ群视频聊天等形式在线授课，互联网在线MOOC网站^[8]，基于微信公众号的资源成果共享，移动端教学辅助app。尤其是最后一类，近几年有了长足的发展，视频课程如网易公开课、腾讯课堂；在线题库如猿题库；预约家教如壹家教；在线答疑如作业帮。除了针对不同领域的各种软件有自己精确定位的这几款软件，还有很多教育研究机构尝试教学辅助app，综合二维码考勤、课件资源、作业管理、互联网考勤、学生过程性学习管理等功能，集教学和学习过程为一体，赋予教学生命，从客观上对教师和学生都进行管理和控制，比如课程派和雨课堂等^[9]。综合国内外研究现状来看，上述软件都需要专职人员进行资料收集、整理维护，而且基本都需要教师使用电脑进行后台数据操作，这很大程度上导致了用户在使用的过程中的时间成本较高，而且也不都不能对高校学生的状态进行实时的追踪，因此基于微信小程序的课堂教学辅助系统的提出具有重要意义。

第2章 核心开发技术相关知识

本章主要从系统开发模型、小程序设计实现用到的技术、服务器设计实现用到的技术几个方面进行相关的阐述。

2.1 系统开发模型

计算机软件程序开发发展到现在经历了几个阶段：单机应用模型、双层客户/服务器（C/S）模型^[10]或浏览器/服务器（B/S）模型^[11]，三层（多层）服务模型^[12]以及分布式系统等。在系统设计的第一阶段，我们首先要确定一个良好、稳定的系统体系结构，数据的存储过程以及各客户端与服务器之间的交互设计对于系统的稳定性和可维护性有很大的影响。因为需要数据的在线维护以及学生端和教师端之间的通信交互，所以我们此次开发不能采用单机应用模型，而对于传统的C/S架构来说将将数据库服务器与客户端分离，用户数据都保存在服务器，对于数据的具体处理过程可以放在客户端也可以放在服务器进行，为了保证数据的安全性，一般放在服务器端。C/S开发模式有良好的系统稳定性、同时效率比较高，而且数据存储在服务器保证了数据的完整性和稳定性。但是同时也可能导致服务器负载较大，所以如果服务器出现单点故障时可靠性不能保证，而且所有功能聚集在服务器上系统的可伸缩性差，安全性和可移植性也比较差。

这次我们采用了三层服务器开发模型，它是从C/S结构上发展而来，它主要是在客户端和数据库服务器之间加入了一个应用服务器作为中间层，进行HTTP请求的捕获与分发，包括一定程度的数据处理。所以系统由客户端、应用服务器、数据库服务器三部分组成。由于将服务器的功能分成了两个部分，使得每个服务器的压力变小，降低了单点故障的可能性，同时也一定程度提高了数据库的稳定性。客户端程序分成两个部分，一部分是学生端的微信小程序，另一部分是教师端的微信小程序。因为这两个功能相互之间存在较大的差异，教师主要是管理员的角色，有较高的权限，学生主要是查看和回答的权限，所以两者之间的交集较小，因此两者之间独立开发。下图是系统开发的模型设计。

图2.1 系统架构

2.2 微信小程序实现常用的技术

微信小程序^[13]是2017年腾讯推出的一个新功能，相比手机APP需要同时开发Android和iOS两个版本而言，微信小程序只需在微信提供的框架内开发，硬件平台的内容完全不需要处理，具有良好的通用性和兼容性，而且在移动设备上不需要再单独下载安装包，可以直接扫码加载，降低了用户使用门槛^[14]。海量的用户已经证明了微信安全机制的可靠性，同时也为小程序提供了一个较好的推广渠道。

微信小程序的开发主要是运用微信官方提供的渲染结构，主要分为逻辑层和视图层两部分，逻辑层主要是使用JavaScript^[15]来进行后台逻辑处理，视图层是使用WXML和WXSS来进行页面设计，通过事件绑定等方法来与逻辑层进行交互。WXML和WXSS其实对应着传统网页前端开发的HTML与CSS，语法结构基本一致，对于不同的标签微信有自己的设计定义，但是整体结构都是相同的，因为这样的特点，使得微信小程序开发的门槛较低。而且后端的JavaScript采用了类似Vue.js框架^[16]的组织结构，整个微信小程序的设计几乎与网页前端开发并没有很大的区别，但是又拥有了可以跨越iOS和Android双平台的能力，所以吸引了很多开发者的涌入。本次开发使用微信官方提供的微信web开发者工具，可以方便的编译预览，并对小程序的权限进行限制。

2.2.1 微信小程序的视图层

微信小程序的视图层与HTML5界面开发类似，视图容器内除了WXML和WXSS之外，还可以自定义module模块，使得页面可以重复利用。同时还支持了条件渲染等对于微信小程序开发很有帮助的特色功能，而且借用微信接口的便利性，提供了一系列的open-data开放接口。同时其推崇的设计风格比如button、input、picker等都与微信自身设计风格保持一致，保证了应用程序的整体风格一致性，保证了在Android和iOS上有同样的风格。

图2.2 视图层结构

2.2.2 微信小程序的逻辑层

微信小程序的逻辑层与视图层进行了绑定，它能够接收视图层的响应事件，同时在进行一定运算后在视图层做出响应。微信在原生JavaScript的基础上为小程序的运行做出了一定的修改，保证小程序能够正常运行：

• 使用 App方法对整个程序注册，使用Page方法对每个页面进行注册
• 增加 getApp方法获取App的全局变量，使用getCurrentPages 方法获取当前页面栈
• 提供丰富的 API接口，使得小程序有能力获得更加丰富的信息
• 每个页面模块化设计，页面之间相互独立
• 通过官方给出的文档可以按照设计的url进行页面之间的数据传参，保证页面之间的交互逻辑

系统会将所有代码打包整合，在小程序启动时将逻辑层运行为App Service，它伴随着小程序的每一步操作，直到小程序被销毁，它掌管了整个小程序的数据栈以及代码调用。微信提供的一系列接口以及针对微信做出的特殊设计优化使得小程序的逻辑层设计变得清晰简单，根据官方提供的开发手册可以较快的完成逻辑层设计。

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