基于云开发的智能教辅小程序设计与实现

李佳，马睿遥，刘丽，张丽欣，张娅培

（天津师范大学教育学部，天津 300387）

1 背景及问题提出

当下互联网技术深入融入各个领域，推动“互联网+”的发展是现代社会信息化的必由之路，而教育作为国之重计，积极响应国家“互联网+教育”的号召，提出教育信息化2.0 计划，进一步促进智能教育的引入和落地，提高教学信息化水平，构建全新的高质量教育生态。《中国教育现代化2035》指出，在信息时代要加速教育改革，坚持以教育信息化为先导，大力发展新的教育科技，构建并完善数字教学系统，探索新的教学模式、新的教学手段，加强数字教学资源的共建与共享，推动现代信息技术与教育的深度融合，推动教育服务模式的革新[1]。

我国智能教育的发展目前还处于起步阶段，虽然当前的教育市场具有大量的资源、工具和平台等能为教师、学生的信息化教与学提供支持服务，但由于当前“技术黑盒子”和“方案空盒子”现象的存在，教育产品难以有效支持教育教学的开展，更难以在具体的教育环境中应用[2]。胡玲在《惠阳区中学教师教育技术运用现状的研究》一文中，提出对教师教育技术培训重视不够的问题，调查中有65%的教师有使用并学习的意愿，但是却有将近30%的教师并没有接触过相关培训学习。因此，解决大多教师群体在教育信息化潮流中难以落地智能教育的困境，成为必要课题。

微信小程序是搭载在微信平台的一种“口袋式”应用，自从上线以来发展迅猛，从初期的几百个激增至百万量级。微信小程序具有许多优点，首先微信小程序无须安装，用完即走，不需要消耗流量和内存空间进行下载，减轻了用户手机上由于应用软件过多造成的运行负担，缩短用户的操作时间。其次由于小程序的前端代码是存储在腾讯云端的，在执行的时候不用加载，直接响应，提高用户的使用体验。第三，开发成本较低且功能丰富，由于小程序可以依托手机系统进行二次开发，大大提高了小程序的“性价比”，比如常见的定位功能、录音录像以及拍照识别功能等。最后，小程序还具备较高的安全性，由于小程序的发布需要通过审核，在通信层面上采用HTTPS 访问，SSL加密通信，样式和代码都需要进行封装处理[3]。基于微信小程序开发智能教育辅助平台符合新媒体时代用户使用习惯，同时开发效率较高、运维相对轻松，具有广阔的应用前景。

因此，本文选取小程序进行设计开发，通过搜集筛选优质的智能教育资源并进行标签化处理，方便用户快速匹配到所需资源，并提供教学案例优化模块，教师用户可通过平台的上传功能，将自己的教案传到平台，实现案例的打磨优化，有助于提高教师教育信息化教学水平，高质量落地智能教育，早日形成成熟的智能教育应用生态系统。

2 系统需求分析

2.1 系统总体分析

“云助教”是一个功能完善的智能教育辅助平台。用户可以直接使用微信绑定个人信息进行登录。可以先填写并完善个人信息，并在后续对个人信息进行修改。本平台用户分为专家用户和普通用户。专家用户可以上传教学软件攻略、教学资源及优秀案例，并对普通用户的案例进行点评和优化修改。在软件云，所有用户都可以通过检索科目、教学进程、具体使用阶段来进行教学软件的选取和学习。通过同样的检索方式，所有用户可以在资源云进行教学资源的检索，并对感兴趣的软件和资源进行收藏。普通用户可以在案例云输入教学案例或上传附件，等待专家用户的审核和优化结果，查看个人案例评价。

2.2 具体功能分析

1）注册登录：用户需在登录界面通过微信绑定个人信息进行授权登录。

2）个人信息管理：用户在个人中心对个人信息进行完善和修改，包括姓名、性别、年龄、联系方式、学历、教学科目、教育从业资历等，系统将根据教学资历等个人信息判断专家用户和普通用户，认证完成后再次登录会自动跳转到对应角色的应用界面。

3）获取软件和资源：用户在下方导航栏选择“软件云”或“资源云”，通过检索科目、教学进程（课前/中/后）、具体技术使用阶段，筛选得到目标软件或教学资源，点击查看合适软件的使用说明以及教学攻略，或对教学资源进行下载。

4）收藏、点赞和评论：用户在检索的过程中如果遇到感兴趣的软件和资源，可以点击软件或资源详情页进行查看、点赞、收藏和评论，用户收藏的软件和资源可以在个人中心进行查看。

5）上传案例：用户可以在“案例云”页面输入教学案例或上传附件并点击提交，等待专家用户的审核和优化结果，在三个工作日内可在个人中心“我的案例”处查看优化结果并对优化结果进行打分和评价。

6）上传软件和资源：专家用户在个人中心进行上传操作，进入上传页面后，选择上传软件介绍或教学资源，依次填写名称、简介、使用说明等并进行标签分类，提交即可上传。经后台管理员审核通过后，上传的软件及资源可以被所有用户查看或下载。

7）审核和优化案例：专家用户在“案例云”页面进入“案例打磨”模块，点击“待审核”或“待优化”即可进行案例的审核与优化。专家用户可进入“待审核”部分筛选用户案例进行查看、审核，审核通过后该案例将进入案例库和专家用户个人的“待优化”列表；“待优化”部分列出了该专家用户审核通过但尚未进行优化修改的教学案例，点击案例进入即可进行优化；“优化完成”部分列出该专家用户已经完成优化的教学案例，可以点击进入案例详情查看案例优化结果及案例作者的优化评价。

3 系统前端的设计与实现

3.1 微信小程序的架构

微信小程序的架构如图1所示，分为视图层和逻辑层，视图层用来进行页面渲染，将画面呈现给用户，逻辑层运行JS脚本，从而处理数据请求、调用，这两层的业务分别在两条线程处理[4]。在视图层线程中，wxml语言经过编译产生JS，然后执行JS产生函数，从而建立一个虚拟DOM。逻辑层通过JSCore来保持运行，它是由JS 执行引擎线程来实现的。系统中的JSBridge 作为视图层和逻辑层的通信桥梁，支持二者的相互响应，当数据发生改变时，逻辑层会将改变传送到视图层，启动视图层的触发器，并对页面进行更新，而视图层又会将这些改变反馈到逻辑层进行业务处理[5]。

图1 “云助教”功能框架图

图2 微信小程序架构图

3.2 角色设计

本文设计开发的智能教辅系统以帮助教师群体更好地将智能教育资源落地课堂为目的，由于教师课业繁忙、培训时间有限，所以此时该智能教辅小程序就体现出其优势性，教师用户无须下载，随开随用，随时随地辅助教师解决教学难题。该小程序针对教师在智能教育浪潮下资源筛选难、使用难和实践难的难题，设计开发了软件云、资源云和案例云三大核心功能。该平台根据科学的分类标准层层检索，并配备对应的实用攻略，有效帮助教师筛选合适的资源。案例云模块针对上传的教案会有对应学科专家提出意见，可实现与经验丰富的教师共同打磨案例，助力教师群体不断提高专业技能。该小程序用户角色分为两个：普通教师和专家，在用户完善信息后，系统会根据提交的信息认证角色。

1）普通教师角色

普通教师是该小程序的主要用户群体，普通教师首次授权登录后需要完善个人信息，包括姓名、性别、学历、学科、联系方式以及从业资历等，完成后点击提交，系统认证完成后会存储用户信息，在下次进入小程序时能够自动加载并跳转进入相对应的角色页面。

普通用户信息完善后可进入功能模块，主要分为软件云、资源云和案例云。在软件云模块，教师可以点击左侧分类栏的科目，选择授课的阶段和技术方式后页面会自动跳转到推荐的软件列表页，用户挑选感兴趣的点击软件图标可查看软件的详情，包括软件上市时间、功能简介以及实用的图文教学攻略。资源云模块教师同样可以依据页面呈现的学科、教学阶段和呈现形式分类来进行精确检索，如果用户无法一次性观看完，可以对感兴趣的资源点击收藏和评论，下次进入系统后可在个人中心查看收藏列表。案例云模块用来打磨教师案例，教师群体往往需要根据学习的资源结合教学实际设计自己的案例，而大多教师缺乏打磨案例的途径和机会。在本模块教师群体可以点击上传案例，系统跳转到上传案例的详情信息页,教师需要填写案例对应的学科、学段等信息，系统会依据这些信息将待打磨案例实时更新到专家页面进行审核。最后普通教师也可以在个人中心页面点击“我的教案”实时查看教案打磨情况，给予案例优化的反馈。

2）专家角色

专家用户按照同样的方式完善信息，待系统认证成功后即可重新加载进入专家页面，专家主要具有上传资源、优化案例、分享经验和点评互动功能，专家点击上传资源后填写详细的资源信息和附件，点击提交系统审核完成后会加载更新到资源云界面。在打磨案例过程中，系统会根据普通教师上传的案例信息与专家的教学信息匹配推荐，专家能够在案例云模块看到系统推荐的待打磨教学案例列表。在经验分享区，专家还可以实时与其他教师在评论区开展学术探讨。在个人中心模块，专家也可以查看上传过的资源列表和打磨案例的最新进展。

3.3 界面设计

1）首页界面

左上方放置logo图标,下方依次是软件推荐、名校资源推荐，底部是导航栏，对应该小程序的核心功能：软件云、资源云、案例云和个人中心。

2）主要功能界面—以普通教师用户界面为例说明

系统有普通教师和专家两种角色。启动时，系统读取本地缓存，获取用户信息（userInfo）里的角色，根据角色显示对应的主页。如果本地缓存读取失败，则向服务器发起请求拉取用户信息。

①当用户需要寻找合适的教学软件时：点击软件云——检索科目——检索教学进程（课前/中/后）——检索具体技术使用阶段——查看合适软件的使用说明。

②当用户需要寻找合适的教学资源时：点击资源云——检索科目——检索课程进程——依据推荐点击查看合适资源。

③当用户需要进行教学案例优化时，点击“案例云”——输入教学案例或上传附件——提交——等待审核和优化结果——查看优化结果——对优化结果打分及评价——课堂教学效果反馈。

图3—图5展示在该小程序运行过程中的几个主要页面：

图4 资源云

图5 案例云

4 系统后端架构设计

4.1 云开发

系统采用小程序云开发平台模式，云开发模式是原生的Serverless 云服务，继承于小程序控制台，这种开发模式为开发者提供微信服务支持和原生的云端支持，大大降低了搭建后端和维护的难度，就是说开发者不用自行搭建服务器，使用平台自带的API接口实现核心功能，可达到快速上线和更新迭代。同时，云开发与已经投入使用的云服务能够很好地兼容，使开发者的工作更加简洁高效。

4.2 数据库设计

该小程序运行过程中的数据信息都存储在云数据库中，主要包括用户表、软件列表、软件攻略详情表、用户收藏表、审核表以及发布资源表等，表1以几个主要的数据表为例详细列举表结构。

表1 数据库设计

5 关键代码

5.1 上传资源功能

5.2 评论留言功能

6 结束语

本文基于云开发设计实现了一个智能教学辅助小程序，功能全面，操作便捷，有助于破解教育信息化时代大多教师面对智能教育的海量资源无从下手的困境，提供与专家教师交流互动的平台，有效缓解教育资源迭代快和教师群体实战经验不足之间的矛盾，但本文设计的小程序还存在待优化的地方，比如资源更新速度，教师成长路径记录以及数据库安全，希望未来不断完善该小程序的功能，帮助更多的教师群体实施智能教学。