基于Android的移动在线学习系统的设计与实现资料下载.pdf

1、提交日期：2014 年 12 月 Design and Implementation of Mobile Online Learning System Based on Android A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Computer Science and Technology By Zhao Lin Supervisor:Huang Jianbin Nie Yanlong December 2014 西

2、安电子科技大学西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日 期：西安电子科技大学西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本

3、人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在 年解密后适用本授权书。导师签名：摘要 I 摘要摘要 近年来，随着互联网的流行与发展，人们的生活方式产生了巨大的改变，在线学习系统也成为人们日常学习的一种重要方式。另一方面，移动互联网的发展，使人们对互联网的使用习惯产生了重大的改变，移动互联网的使

4、用率不断提高。本文针对已有的在线学习平台进行的深入的研究，在分析了现有在线学习平台的基础上，主要研究了在 Android 平台上构建一个移动的在线学习系统，在传统课程学习网站的基础上建立起一个基于无线移动设备的在线学习系统，该系统依托于社区，将在线学习和社区结合起来，这可以加强学生与老师之间的联系，建立起学生与学生之间的联系，加强在线学习的互动性。用户可以浏览课程，查看课程的详细信息，并选择关注的课程和进行学习的课程。在选择课程之后，用户可以针对一门课程进行打分与评价，并分享自己的评论。该系统提供问答功能，用户与用户之间可以进行交流与讨论，以达到更好的学习效果。文中首先从在线移动学习系统中学生

5、用户和教师用户的实际需求出发，结合移动社交网络的特点，提出了对该系统具体的需求分析。之后，根据需求和该系统的特点采用 C/S 结构对系统进行构建，客户端采用 MVC 的设计模式，分别介绍和分析了服务器和客户端中各个模块之间的功能和关系，并对数据库进行了设计。然后重点介绍了客户端中各个模块与功能的设计与实现。最后，对系统进行了测试，确保了系统的稳定性、安全性和可行性。本文采用软件工程的思想对系统进行研究设计，最终实现了稳定、高效、可靠的移动在线学习系统。关键词关键词:移动互联网，在线学习，社区，Android，C/S，MVC 论文类型：论文类型：应用软件技术 西安电子科技大学硕士学位论文 II

6、ABSTRUCT III ABSTRUCT In recent years,with the development of Internet,it makes a big different to the life for people,and studying online becomes an important mean to learn for people.On the other hand,as the mobile Internet becoming popular,it makes the style of using Internet for people change,an

7、d the use rates of mobile Internet improves continually.This paper makes a deep research on existing online learning platform.Based on analyzing the online learning platform,this paper researches on building a mobile online learning system for Android.It builds an online learning system for wireless

8、 devices based on classical ones for web site.The system is based on community,and makes online learning socialization.It can enhance the relation between students and teachers.It also enhance the relation between student and student,which can improve interactivity in online learning.The user can ex

9、plore all the courses,views the detail information of courses,chooses courses,follows interest courses and learns courses.After the user chooses one course,he can rate and commit a comment for the course.The user can also share the comment to others.The system provides the function of question and a

10、nswer.The user can communicate with others,which can achieve better results.Firstly we discuss the requirement of online learning system for the users of student and teachers.Then combined with the characteristics of social network,we propose the requirements of the mobile online learning system.The

11、n according to the requirement and characteristic of the system,we build this system with C/S architecture,and the client is built with MVC design pattern.Then we introduce and analyze each module and function of the server and client,and we design the database.Then we focus on the server and the cl

12、ient in the design and implementation of the each modules and features.At last,we test this system,including server and client,for ensuring the security and stability of the system and the feasibility.This paper adopts the thought of the system software engineering to make a research and design.Fina

13、lly we realize a stable,efficient and reliable mobile online learning system.Key Words:Mobile Network,Mobile Learning,Communicate,Android,C/S,MVC Type of Dissertation:Application Software Technology 西安电子科技大学硕士学位论文 IV 插图索引 V 插图索引插图索引 图 2.1 Android 软件层次结构.5 图 2.2 Android 传统应用程序框架.6 图 2.3 HTTP 请求和返回数据的

14、过程.7 图 3.1 学生用户用例图.12 图 3.2 教师用户用例图.18 图 4.1 系统体系结构图.23 图 4.2 数据库 E-R 图.24 图 4.3 服务器主要模块结构图.31 图 4.4 MVC 结构图.32 图 4.5 客户端类图.33 图 5.1 Activity 与 Fragment 关系图.37 图 5.2 ViewPager 示意图.39 图 5.3 注册流程图.40 图 5.4 登录流程图.41 图 5.5 MainActivity 与各个 Fragment 的关系图.42 图 5.6 查看课程排名的流程图.42 图 5.7 查看课程信息流程图.43 图 5.8 查看

15、关注课程流程图.43 图 5.9 查看关注课程流程图.44 图 5.10 查看课程排名的流程图.45 图 5.11 查看消息的流程图.45 图 5.12 搜索课程的流程图.46 图 6.1 系统注册界面.48 图 6.2 系统登录界面.48 图 6.3 主界面图.49 图 6.4 课程排行界面.49 图 6.5 课程信息界面.50 图 6.6 关注课程界面.50 图 6.7 我的课程界面.51 图 6.8 社区界面.51 图 6.9 消息界面.52 西安电子科技大学硕士学位论文 VI 图 6.10 搜索结果界面.52 图 6.11 服务器性能测试结果.54 表格索引 VII 表格索引表格索引

16、表 3.1 注册用例详细描述.13 表 3.2 登录用例详细描述.13 表 3.3 查看课程用例详细描述.14 表 3.4 查看推荐课程的用例描述.14 表 3.5 查看课程的用例描述.14 表 3.6 查看课程评论的用例描述.15 表 3.7 添加课程的用例描述.15 表 3.8 关注课程的用例描述.15 表 3.9 删除课程的用例描述.16 表 3.10 删除关注课程的用例描述.16 表 3.11 查看消息的用例描述.16 表 3.12 查找课程的用例描述.17 表 3.13 评论课程的用例描述.17 表 3.14 提问的用例描述.17 表 3.15 回答问题的用例描述.18 表 3.16

17、 注册新用户的用例描述.19 表 3.17 教师用户登录用例描述.19 表 3.18 教师用户新建课程用例描述.19 表 3.19 教师用户查看课程信息用例描述.20 表 3.20 教师用户查看选课学生用例描述.20 表 3.21 教师用户评论的用例描述.20 表 3.22 教师用户回答问题的用例描述.21 表 4.1 学生信息表.25 表 4.2 选课计划表.25 表 4.3 日程信息表.26 表 4.4 教师和学生关系表.26 表 4.5 学院信息表.26 表 4.6 学生关注课程表.26 表 4.7 教师信息表.27 表 4.8 开课信息表.27 表 4.9 课程信息表.28 西安电子科

18、技大学硕士学位论文 VIII 表 4.10 课程得分表.28 表 4.11 消息表.28 表 4.12 课程打分表.29 表 4.13 课程评论表.29 表 4.14 问题表.29 表 4.15 回答问题表.30 表 4.16 学期信息表.30 表 4.17 教材信息表.30 表 6.1 登录功能的等价类.53 表 6.2 登录功能的测试用例.53 表 6.3 注册功能的等价类.53 表 6.4 注册功能的测试用例.53 缩略语对照表 IX 缩略语对照缩略语对照 缩略语 英文全称 中文对照 MOOC Massive,Open,Online,Course 大规模网络开放课程 VM Virtual

19、 Machine 虚拟机 ART Android Runtime Android 运行时 XML Extensible Markup Language 可扩展标记语言 ADT Android Development Toolkit Android 开发工具 MVC Model View Controller 模型、视图和控制器 JDBC Java Data Base Connectivity Java 数据库连接器 西安电子科技大学硕士学位论文 X 目录 XI 目录目录 摘要摘要.I ABSTRUCT.III 插图索引插图索引.V 表格索引表格索引.VII 缩略语对照缩略语对照.IX 第一章第

20、一章 绪论绪论.1 1.1 项目背景.1 1.2 国内外研究现状.2 1.3 项目研究目标.3 1.4 项目研究内容.3 第二章第二章 相关理论与工具相关理论与工具.5 2.1 Android 介绍.5 2.1.1 Android 简介.5 2.1.2 Android 程序解析.6 2.2 数据请求与响应.7 2.2.1 HTTP GET 和 POST 请求.7 2.2.2 XML 数据格式.7 2.3 其它技术.8 2.3.1 数据传输安全.8 2.3.2 数据压缩.8 2.4 开发平台介绍.8 2.5 本章小结.9 第三章第三章 需求分析需求分析.11 3.1 功能需求.11 3.1.1

21、需求描述.11 3.1.2 用例描述.12 3.2 性能需求.21 3.2.1 响应时间需求.21 3.2.2 稳定性需求.21 3.3 系统开发原则.21 3.4 本章小结.22 西安电子科技大学硕士学位论文 XII 第四章第四章 系统设计系统设计.23 4.1 系统总体设计.23 4.2 数据库设计.23 4.2.1 数据库结构设计.23 4.2.2 数据库设计.24 4.3 服务器设计.30 4.4 客户端设计.32 4.5 本章小结.33 第五章第五章 系统实现系统实现.35 5.1 服务器实现.35 5.2 客户端实现.35 5.2.1 客户端中用到的技术和方法.35 5.2.2 客

22、户端具体实现.40 5.3 本章小结.46 第六章第六章 系统测试系统测试.47 6.1 测试环境.47 6.1.1 硬件环境.47 6.1.2 软件环境.47 6.2 系统界面测试.47 6.2.1 系统界面测试.47 6.2.1 黑盒测试.52 6.3 性能测试.54 6.3.1 客户端性能测试.54 6.3.2 服务器性能测试.54 6.4 本章小结.55 第七章第七章 总结与展望总结与展望.57 7.1 本文总结.57 7.2 系统不足与改进方案.57 7.2.1 系统存在的不足.57 7.2.2 系统的改进方案.58 参考文献参考文献.59 致谢致谢.63 作者简介作者简介.65 第

23、一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 项目背景 近年来，随着智能手机的不断发展，移动互联网1的使用率不断提升。人们可以通过移动终端快速、方便的在虚拟世界中进行交流沟通，即时的分享状态、图片或者视频，用户可以通过移动互联网完成传统互联的所实现的功能，把每个用户连结在一个无形的移动互联网中。随着互联网的发展，在互联网上出现了在线学习，在线学习的出现推动了MOOC2的诞生。MOOC 是 Massive（大规模的）、Open（开放的）、Online（在线的）和 Course（课程）四个单词首字母的组合，意思是大规模的网络开放课程，MOOC 是由许多学习者分享的学习资料组合建立起来的3。MOO

24、C 逐渐成为在职用户或非全日制学生的一种学习方式，这些用户可以利用业余时间进行在线学习。MOOC 是一个新兴的学习形式，它可以给非学生用户带来学习的机会。MOOC 的课程与学校中的类似，开设 MOOC 的学校对用户的学分一般没有强制的要求，当用户完成一定限度的学分之后，一些学校也会给用户颁发结业证书4。MOOC 起源于开放教育资源运动和学习连接主义的思潮5，近年来，已有大量MOOC 或与之类似的项目上线，例如斯坦福大学的 Coursera、安德森-霍洛维茨投资的 Udacity，和网易公开课等。MOOC 有两大特点6：第一是开放共享，MOOC的用户不一定是在校的学生，对学分和学位没有硬性要求，

25、用户也不必缴纳学费，对于每一个学生都是平等开放的，让大家共享；第二是可扩展性，一般的传统课程是由教师带领有限数量的学生进行学习，有时由于学生众多，导致每个学生分配的学习资源非常有限。但在 MOOC 里的课堂是针对的是不确定的参与者，每个学生都可以自主的选择学习科目，并利用资源达到高效利用教学资源的目的7。同时，移动设备的发展也在推动移动互联网的发展，而移动互联网的发展推动了另一个新兴事物移动学习（Mobile Learning）8。移动学习可以让用户移动设备进行学习，没有时间和地点的限制，让用户获取想要获得内容，并且提供了学习者和授课者之间的交流的功能，除此之外移动学习包含以下几个特点9。第一

26、是普遍适用性，随着智能移动设备快速发展和迅速普及，加上移动带宽的飞速提升，用户可以通过移动终端随时随地的接入互联网10；第二是易用性，和电脑相比，使用移动设备更加方便用户操作，比如触摸式的输入，这比电脑上的键盘输入容易学习得多，移动设备的语音交互功能也可以为在线学习提供一个新的方式，提升学习效率11。同时手机上应用程序启动方便，通过几个简单的操作就可以完成用户所需要的功能；第三是便携性，在很多场合，移动终端成了惟一的选择，用户可以在卧室、西安电子科技大学硕士学位论文 2 地铁或图书馆等地方，通过移动终端接入互联网，将这些地方变为课堂，随时随地都可以学习12。正是因为以上几个特点，网络移动化学习

27、正在逐步的进入每一个人的生活之中。1.2 国内外研究现状 随着互联网的发展和普及，国内外出现了网络化学习平台，为用户提供了网络学习环境。很多高校将学习视频和资料共享在网络上，供用户自由观看和下载，进一步推动了网络学习。又加之移动网络的发展和普及，人们可以通过移动网络或者WIFI 轻松的接入互联网，并利用空闲时间进行学习，移动的网络学习也在潜移默化的改变人们对学习的方法13。2001 年，美国大学麻省理工学院（MIT）推出了开放课程系统14，学校提供的基于网络的免费教学资源，这样做不仅可以提升自身的教学质量，还可以供所有的用户免费使用。到目前为止，MIT 已有五百多门免费的课程，包括 MIT 的

28、三十三个学科和全部五个学院，相关课程提供课件给用户，这样可以给双语教学的教师提供较好的参考资料，使学校能够站在一个更高的起点上进行课程建设，提高教学水平。MIT 提供了所有课程的教程大纲、课程安排和讲课记录等内容，同时还提供许多课程的视频、音频和课件等资源的链接，供用户免费下载。斯坦福大学也推出了开放课程系统 Coursera15，它是由斯坦福大学的计算机科学教授吴恩达和达芙妮科勒简历的在线学习网站。Coursera 与多家大学合作，给用户提供免费的在线课程。Coursera 与其它几所大学建立合作关系，有来自 196国家的超过 190 万人用户，其中有超过一半来自海外。Coursera 的首

29、批合作院校包括了美国众多名校，包括密歇根大学、斯坦福大学、普林斯顿大学和宾夕法尼亚大学等。2007 年，三名斯坦福大学学生创办选课网站 CourseRank16，该网站帮助在校学生挑选课程。在该网站中，学生可以获取往年选课的信息，可以自由的对某个已选课程进行评价和打分，还可以提出问题。此外学生可以通过该系统选课，系统会生成相应的课程表。另一方面，老师可以轻松的管理自己所带的课程，并回答学生的提问。目前有超过 95%的斯坦福大学学生都用 CourseRank 进行选课。除此之外，一些美国和加拿大的其它学校也在使用 CourseRank，杜克大学、如伯克利大学和康奈尔大学等。2010 年 11 月

30、，网易推出公开课平台网易公开课，第一批上线的课程有一千多集，其中约有五分之一的学习视频配有中文字幕。用户可以在线免费观看世界名校带来的公开课课程，内容涵盖人文、社会、艺术和金融等众多领域，为用户提供了一个在线学习外国名校课程的平台。随着互联网的日益发展，学习和网络也必将成为学习的一种新的趋势17，加第一章 绪论 3 之移动平台的不断发展，移动平台的网络化学习也将进一步走进人们的生活。各大网络化学习平台为用户提供了大量免费的学习资料，用户也可以很轻松的获得希望得到的知识，并得到可以和在世界著名高校中得到同样的授课内容，并且有着不受时间空间的限制、学习内容个性化和学习费用低等诸多优点，移动网络化学

31、习也将会成为一种重要的课堂学习外的学习方式18。1.3 项目研究目标 本项目的研究目标是建立一个基于 Android 的移动学习系统。在分析现有的在线学习平台的基础上，建立一个可以选课、评价、学习一体的，依托社区建立的移动在线学习平台。该项目将网络移动化学习与社区相结合，将选课、课程评价、课程统计和课程学习进行了进一步的整合，将几个独立的部分融合在一起，给课程评价、打分以及对课程进行提问，建立一个以用户评论为核心的移动在线学习辅助平台。用户可以通过手机客户端在任意时间、任意地点进行在线的课程学习，充分利用零碎的时间，没有时间和空间的限制。学生可以对每门课程进行评价和打分，并且支持在线提问，可以提高学生的学习效率。1.4 项目研究内容 本文主要研究基于 Android 的选课评价系统，通过对已有的在线学习系统的分析，建立一个移动的在线学习系统，用户可以对课程进行评价和打分，还可以进行讨论，依托于社区，完善在线学习的功能。本文主要分为以下几个章节。第一章主要叙述了研究背景、研究目标及研究内容。第二章主要介绍了 Android 应用的结构，讨论了客户端与服务器见的通信协议和方法，最后介绍本系统的开发平台和开发环境。第三章提出了该系统的需求分析，描述该系统的功能需求、性能需求和系统开发的原则。第四章在需求分