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基于android的中天模拟键盘APP的设计与实现（初稿）

news 2025/10/13 19:52:46

摘要
众所周知，在现如今的教学中，随着学生人数的增加，学生群体之间的差异性增大，简单的说教式教学很难调动所有学生的积极性，学生在课堂上不能完全理解老师所传授的知识，导致教学质量下滑，不能达到预期的教学目标，这就使得互动式教学处于越发重要的位置。为了及时有效的获取学生对于本次课堂教学的认知程度、改善教学质量和优化教学过程，中天(SunVote)公司生产了一款基于无线射频(RF)的教学互动答题器。但随着智能终端的快速发展，学生对于智能手机的依赖性变得越来越强，因此实现中天键盘android客户端变得很有现实意义。
本文首先介绍了中天键盘和互动式教学的研究背景和意义，介绍了教学互动系统的几种模型并根据课堂互动系统模型介绍了课堂互动系统的基本结构，并给出该课题所属领域的发展和研究状况。然后，通过分析该系统的需求，从教学互动这一具体目标出发，根据当下android智能机的普及程度以及android用户体验，提出了android客户端和PC服务器互通互联组建成教学互动系统的解决方案，将该系统分为教师服务端和学生客户端两大模块，模块之间通过WIFI进行通信。最后，总结了自己对于本次毕业设计的收获以及可以进一步提高的地方。

关键词教学互动系统，课堂反馈系统，中天键盘，Android

ABSTRACT
With the fast development of information technology, the phrase “mobile learning”(hereinafter referred to as “M-learning”) is playing a more and more important role as the growing concern in our life. M-learning is a learning method that breaks the limitation of time and space and makes full use of mobile technology. M-learning means differently in various social groups, as relative to E-learning, the main differences are active learning and convenient mobile devices. In the meantime, the development of communication technology brings a whole innovation in mobile phone industry, with the rising of various smartphones of which Android takes the lead based on its open soucre advantage and becomes a most favorite smartphone operating system in the world. The main task of the graduation design is to design and achieve the access of the studying source of Tsinghua University’s basic computer lesson society, reaching the goal of student M-learning. The article first analyses the basic concept of M-learning, although there’s no unified conception home and abroad, but some of them reach certain agreements which are the main basic elements and features introduced in the article. Then the article briefly introduces the most popular mobile operating system Android and analyzes its basic features and advantages. Afterwards the article present in detail the structuring of the studying source platform based on Android and its module division, function design, etc. At last, the article refers to the expanding of the studying resources access platform.
KEY WORDS: Mobile Learning, studying resources, study platform, mobile technology, Android

目录
摘要 I
ABSTRACT II
第一章绪论 1
1.1教学互动系统的背景及意义 1
1.2教学互动系统的研究与发展 2
1.2.1教学互动系统模型 2
1.2.2教学互动系统基本结构 2
1.2.3教学互动系统发展与现状 4
1.4论文的研究内容与特点 4
1.5论文的组织结构 4
第二章 android中天模拟键盘的关键技术 5
2.1 UDP组播 5
2.2 Socket通信 5
2.3中间件 5
2.4 RBAC 5
2.5 MVC 5
第三章需求分析与技术选型 6
3.1需求分析 6
3.1.1 服务端需求 6
3.1.2 客户端需求 6
3.2技术选型 6
3.2.1短距离无线通信技术选型 6
3.2.2网络互联选型 6
3.2.3网络传播方式选型 6
3.2.4 数据存储方式选型 6
3.2.5 大量用户模式下技术选型 6
第四章 android中天模拟键盘系统架构设计 7
4.1 android中天模拟键盘系统总体设计 7
4.2 android中天模拟键盘功能设计 7
4.2.1 android中天模拟键盘服务器端设计 7
4.2.2 android中天模拟键盘客户端设计 7
4.2.3 android中天模拟键盘数据库设计 7
第五章 android中天模拟键盘系统实现 8
5.1 android中天模拟键盘系统UI的实现 8
5.1.1 服务端UI 8
5.1.2 客户端UI 8
5.2 android中天模拟键盘服务器端的实现 8
5.3android中天模拟键盘客户端APP的实现 8
第六章 android中天模拟键盘系统测试 9
6.1测试目的 9
6.2测试环境 9
6.3测试内容 9
6.4测试结果与分析 9
结论与展望 10
参考文献 11
致谢 12
附录 13

第一章绪论
1.1教学互动系统的背景及意义
对于一对一和小班教学模式，大多数教师都能问出发人深省的问题，这能促进学生之间的交流，鼓励他们仔细思考并表达出他们的想法，不断探究他们的需求、所遇到的困惑、所取得的进步和现有的知识水平，老师可以根据需要调整教学方式。然而，这在大班教学中变得不切实际，甚至最有才华的老师采取边讲边演示的教学方式，也只有少部分学生会去提问问题，其结果就是课堂实践和我们所声称的教学目标之间的不匹配。一方面是由于在上课的时候，学生更关注的是信息点、标准答案和单纯的记忆，而不是概念的理解、对问题分析的过程和对结果的论证过程。另一方面是由于受传统的应试教育的影响，老师注重于“苦读+考试”、“计算+逻辑”的教学思路，课堂上满堂灌，学生处于被动地位，在不同程度上压抑和阻碍了学生的个性发展。但随着国家对教育事业的重视，为了培养学生的自主意识和创新能力，国家进行了一系列的教育体制改革，摒弃传统的灌输型教育模式，更加提倡互动式教学模式，强调在教学过程中学生的主动参与,尊重学生的主体地位,力争做到教师与学生、学生与学生之间在教学过程中的互动,从而实现培养创新型人才的终极教育目标。
教学互动系统就是这么一种科技产品，它结合软件和硬件，可设计出支持课堂的沟通和互动的功能。通过使用该产品，大班教学可以看起来更像是一堂讨论课。在市场经济的大背景下，象牙塔式大学教育面临越来越大的来自远程教育和自学课程的竞争，学校应该认真看待这个问题。教室互动系统可以帮助他们做到这一点。采用教学互动系统进行教学将给高等教育带来的显著效益，而且给老师，管理人员，支持人员和学生以一种新颖的方式表现出来。它也可以数十年来从课堂教学经验中所总结出的建议分享出来。此外，随着移动终端的普及，人们对于移动终端的依赖也越发的明显，人们可以从中获取很多资讯和知识。Android系统已经占据了移动终端系统的大半个江山，当今android技术发展的如火如荼。而且，Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，目前，开发者比较，形成了许多开放社区、源码代理网站。因此，将android技术融入到教学当中形成的教学互动系统，显得顺应潮流，同时操作起来也比较方便，使得学习更加智能化。

1.2教学互动系统的研究与发展
1.2.1教学互动系统模型
根据教学目的的不同，教学互动系统分为以下几种模型：
1、精选案例模型
运用多媒体等手法呈现精选个案，请学员利用已有知识尝试提出解决方案，勘校正误，设置悬念，然后抓住重点、热点作深入分析，最后上升为理论知识。一般程序为案例解说——尝试解决——设置悬念——理论学习——剖析方案。这种方法直观具体，生动形象，环环相扣，对错分明，印象深刻，气氛活跃。缺点是理论性学习不够系统深刻，典型个案选择难度较大，课堂知识容量较小。
2、主题探讨模型
主题是互动教学的“导火线”，围绕主题展开教学双方互动，有利于达成教学目的。其方法一般为抛出主题——提出主题中的问题——思考讨论问题——寻找答案——归纳总结。这种方法主题明确，条理清楚，探讨深入，能充分调动学员的积极性、创造性。但缺点是组织难度大，学员所提问题的深度和广度具有不可控制性，往往会影响教学进程。
3、多维思辨模型
把现有定论和解决问题的经验方法提供给学员，让学员指出优劣加以完善，还可以有意设置正反两方，在争论中寻找最优答案。一般方法为解说原理——分析优劣——发展理论。这种方法课堂气氛热烈，分析问题深刻，自由度较大，但要求教员必须充分掌握学员基础知识和理论水平，并对新情况、新问题、新思路具有较高的分析把握能力。
4、归纳问题模型
就是课前针对教学目的、教学重难点问题，归纳互动问题。教学开始，由教员一一向学员抛出，学员广泛思辨、争论，最后达到了解熟悉所学内容的目的，同时开阔思路。这种方法，能充分调动学员的积极性、创造性，但要求教员必须充分备课。

1.2.2教学互动系统基本结构
教学互动系统一般由以下四个阶段组成：启动阶段、联动阶段、能动阶段和关闭阶段。每个阶段完成不同的人物，由不同的角色扮演主角。比如在前期，问题提出是老师的任务，在系统执行过程中，解决问题，就轮到学生作为主体，而且每个阶段都相互联系、相互作用，缺一不可。如下图1-1所示：
在这里插入图片描述

图1-1 教学互动系统结构
1、创设问题情境、引发认知冲突，启动阶段
教师首先必须根据教材内容设计一些新颖的实际问题，让学生积极主动地思考并在此基础上提出相关的待解决的问题，激发学生学习探索的欲望。
2、引导小组合作、收集答案、联动阶段
在引导学生探索过程中，教师可以铺设若干符合学生认知规律的子问题，首先，放手让学生自己动手、动脑，独立寻求解决问题的办法，操作时要注意保证学生有足够的时间进行探索，然后，由学生自发的组成小组对探索过程的不同见解、疑难问题，在讨论交流中各抒己见、互帮互助、共同提高，暴露了学生的思维过程，培养了学生的数学语言的表达能力、合作精神和团体意识。
3、直方图显示，全班讨论，能动阶段
老师将讨论的结果以直方图的形式显示在屏幕上，老师并没有公布正确答案，而是让全班同学对这个结果进行讨论，由学生自己对自己的答案，进行分析，说明原因。这么做可以让学生从他人的分析中获得更多信息，有利于他们对于问题的理解。
4、教师答疑点拨、收集问题，关闭阶段
这一环节的核心是通过教师当场答疑，将解决问题中失败的思路暴露出来，让学生从中领悟成功之路，看到思维的全过程，并启发他们对已经解决的数学问题加以引伸、变化。鼓励并引导学生提出问题，让学生提出问题是整个教学环节的难点，并非是轻而易举的事。
1.2.3教学互动系统发展与现状
教学互动系统的发展经历了以下几个阶段：
第一个阶段：Classtalk是第一个流行的教学互动系统，开始于1985年而且在1992年到1999年商业化。它是由美国航空航天局的工程师研发的，受到了美国国家科学基金会的赞助，并且和多个重点大学的专家学者合作。Classtalk使用传统的图形计算器作为学生输入设备(每台设备最多提供给四个人使用)，一台Mac计算机作为老师的命令控制台，并且有特定的有线网络连接起来。该设备拥有一套健全的教学法和丰富的设计，它保留了其它CCS的标准。然而，它造价昂贵，并且在每个使用该系统的教室里，都需要安装特殊的网络。
第二个阶段：从1999年开始，Classtalk被更简单、更方便、更可靠的系统淘汰出了市场，尽管这些系统教学方式有限，比如EduCue PRS和CPS。这一代的工具采用了专门的表决器，类似一个电视机遥控器发送红外信号到教室前面的接收器，IR系统已经广泛渗透到大学和K-12课堂。
第三个阶段：现如今，新的教学互动系统已经开始出现了，这些系统内置了网络股票的硬件、软件和协议。它们使用笔记本电脑和平板电脑和掌上电脑作为学生的输入设备，以太网和802.11 WIFI无线网络连接方式，以及Web浏览器，HTTP，Java，Microsoft.NET作为软件库。
虽然教学互动系统经历了这么多年的发展，但现如今的教学互动系统，大部分还处于试验阶段，存在或多或少的问题，而且由于各种原因，真正应用到实际当中的很少。但我相信在未来，我们可以看到这些系统与其它学习管理和课程管理软件完美的结合在一起。我们也期待他们建立应答系统的界限，为新的探索提供规范。

1.4论文的研究内容与特点

1.5论文的组织结构

第二章 android中天模拟键盘的关键技术
2.1 UDP组播

2.2 Socket通信

2.3中间件

2.4 RBAC

2.5 MVC

第三章需求分析与技术选型
3.1需求分析
3.1.1 服务端需求

3.1.2 客户端需求

3.2技术选型
3.2.1短距离无线通信技术选型

3.2.2网络互联选型

3.2.3网络传播方式选型