随着移动互联网的快速普及、教育信息化的持续发展以及移动终端设备处理能力的显著提高，移动学习作为一种新型的学习模式逐渐深入到人们日常的工作、学习和生活中。移动学习使学习者摆脱时间和空间的束缚，实现真正意义上的自主学习，这不仅满足了个性化的学习方式，同时也为实现终身学习做出了贡献。

根据中国互联网中心(CNNIC)发布的第43次《中国互联网络发展状况统计报告》得知，截至2018年12月底，我国网民规模达8.29亿，互联网普及率为59.6%，其中我国手机网民规模达8。17亿，网民通过手机接入互联网的比例高达98.6%[1]。根据GartnerGroup公司(全球最具权威的IT研究与顾问咨询公司)分享的数据，2017年全球销售的智能手机中，99.9%基于Android或IOS平台，其中Android市场占有率为85.9%[2]。由此可见，手机现已成为人们最主要的移动上网工具，尤其是对大学生而言，手机更加不可或缺。因此，建设基于Android系统的移动学习平台具有很高的价值和可行性。

大学物理课程是高等院校理工科各专业学生的基础必修课，其课程内容丰富，知识覆盖面广[3]。通过对大学物理课程的学习，可以使学生对物理学的基本概念、规律和理论有较全面、系统、深入的认识和理解，而且对于增强学生分析与解决问题的能力，培养学生的创新意识、探索精神等方面具有不可替代的作用[4]。然而，在实际的大学物理课程教学中存在一些问题:一方面，大学物理课程学时数较少、教学时间有限，且学生人数较多，致使许多学生对知识内容的理解和掌握不够深入;另一方面，学生学习大学物理的主动性不足，物理基础差异较大，致使部分学生对大学物理存有畏难情绪。因此，引入信息技术并结合教育教学原理研究大学物理移动学习平台，力图为学生提供良好的学习空间，辅助和促进学生更好地学习大学物理课程，逐步解决这些问题。

1、基本概念与相关技术

1.1移动学习

移动学习也被称为“M-Learning”、“M-Education”，关于移动学习的研究已有20多年。AlexzanderDye认为移动学习是一种在移动计算设备帮助下的能够在任何时间、任何地点开展的学习，移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效呈现学习内容并提供教师与学习者之间的双向交流[5]。移动学习有机地结合了移动互联技术与移动终端设备，与其它学习形式相比，移动学习的特点主要表现在:学习形式的移动性、学习内容的即时性、学习过程的自主性和学习活动的情境性。

1.2Android系统

Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。Android系统架构采用了分层的架构，共分为四层，从高到低分别是:应用程序层(Applications)、应用程序框架层、系统运行库层、Linux内核层[6]。Android开发的四大组件分别是:活动、服务、广播接收器、内容提供商[7]。Activity:用于表现功能;Service:后台运行服务，不提供界面呈现;Broadcast Receiver:用于接收广播;Content Provider:支持在多个应用中存储和读取数据，相当于数据库。此外，Android平台具有成本低、开放性强、交互性好、性能优良等特点，所以能够让更多拥有Android系统手机的用户参与移动学习。

2、大学物理移动学习平台的设计与实现

2.1需求分析

目前，国内现有的各类移动学习平台上的内容大多为技能考试学习资源、英语学习资源等，严重缺乏高等教育各类课程内容的学习资源。因此，开发适合学习者的大学物理移动学习平台十分必要。

在问卷星进行名为《大学生智能手机学习类App使用情况与使用期望调查问卷》的调查中，对于问题“使用智能手机学习的意愿”，超过八成的学生表示“愿意”和“非常愿意”;对于“是否有必要设计一款大学物理移动学习App”和“如果有开发好的大学物理移动学习App，是否愿意尝试”，有84。66%的学生表示“有必要”和“非常有必要”，85。27%的学生表示“愿意”和“非常愿意”。由此可见，大学生对于使用大学物理移动学习平台的需求相当高。

2.2系统总体设计

2.2.1架构设计

大学物理移动学习平台采用C/S(Client/Server，客户端/服务器)架构模式，平台由客户端和服务器端两部分组成，平台总体架构如图1所示。另外，平台采用MVC(模型-视图-控制器)设计模式，这种设计模式具有耦合性低、重用性高、部署快等优点。

图1平台架构图

2.2.2功能模块设计

根据之前的需求分析，基于Android系统的大学物理移动学习平台客户端主要由系统登录模块、学习资源模块、在线讨论模块、个人中心模块共4个模块组成，功能模块设计如图2所示。

系统登录模块主要是实现用户登录平台的功能。学习者通过使用Android系统的智能手机运行客户端程序，然后根据大学物理移动学习平台登录界面中的提示框，输入自己的姓名和学号，填写正确，开始使用，否则禁入。

学习资源模块是整个大学物理移动学习平台的核心部分，其中包含课件库、试题库、视频库、知识点、在线测试、课外延伸六大功能。

1)课件库:

学习者可以根据自身的需求，选择不同章节的大学物理课程的课件来学习。课件一般以PPT格式提供，每个课件均支持收藏和下载。

2)试题库:

大学物理课程各个章节的习题，习题类型一般为计算题。学习者可自行查看每个习题及其参考答案，习题可收藏。

3)视频库:

对应各个章节的课程视频。学习者可根据自身的需求选择学习，更好地理解和掌握课程知识内容。

4)知识点:

学习者能够以图片的形式查看各个章节的重点知识点，课程教学大纲等。这样可以快速了解、掌握各个章节的基本内容和基本公式。

5)在线测试:

每个章节都包含一定数量的测试题，一般为选择题。学习者在学习章节知识之后通过自测方式，迅速直观地检查学习效果。当学习者选择某道题的选项后，系统会自动给出正确选项及解答过程;若回答错误，这道题目将会自动收藏至“我的错题”。

6)课外延伸:

包含物理学家传记、物理学史料和推荐阅读文献三部分内容。物理学发展中蕴含的物理思想、物理学家的科学精神等具有重要的思想教育价值。因此，学习者在掌握课程知识内容的基础上，可选择性阅读这些内容，丰富知识、激励兴趣、开拓视野。

在线讨论模块主要是实现师生、生生之间的互动交流，学习者可以充分发表自己的问题与见解，相互间讨论课程知识内容，加强巩固课程知识。教师和学习者点击“发布问题”即可输入并发布提出的问题与观点，在讨论区可查看所有用户发布的内容、评论及对应的日期和时间，进行相应地点赞、评论和收藏，已收藏的讨论可在“我的收藏”中查看。

个人中心模块主要包括基本信息、“我的收藏”、“我的错题”三部分内容。基本信息包含学习者姓名、学号、专业班级、学校和头像。为了方便学习，平台提供了收藏功能，学习者可以将自己需要的课件、试题库中的题目和讨论区中发布的问题讨论添加至“我的收藏”。“我的错题”包含的是学习者进行在线测试时做错的题目，学习者可以随时查看，及时复习。

图2客户端功能模块图

大学物理移动学习平台服务器端采用MVC架构模型，这主要是为了能把应用的输入、输出等按照模型-视图-控制器三个层来分开实现。Model层实现系统中的业务逻辑;View层用于与用户的交互;Controller层起到一个调度控制的作用，当用户发生请求，它可以调用相应的模型、模块处理业务逻辑并调用相应的视图显示给用户[8]。此外，本系统服务器端设计基于SSM框架。

2.2.3数据库设计

大学物理移动学习平台采用MySQL数据库。MySQL是一个关系型数据库管理系统，而且开放源码，具有体积小、速度快、总体拥有成本低等特点[9]。

1)实体-联系图设计

“实体-联系方法”(Entity-RelationshipApproach)简称E-R方法，是数据库设计概念中的有效方法[10]。进行E-R设计主要为了是建立实体联系图(Entity-RelationshipDiagram)，它包括实体、属性、实体间联系3个基本要素。大学物理移动学习平台数据库主要E-R图设计如图3所示。

图3系统主要E-R图

2)数据库表设计

根据系统主要E-R图的设计，确定系统需要建立的数据库表。数据库表包含用户表、试题表、在线题目表、讨论表、评论表、收藏表、点赞表。本文以用户表和试题表为例进行详细介绍。

a.用户表:保存用户基本信息，主要包含用户ID、用户名、学号、专业、头像和学校，详细字段如表1所示。

b.试题表:保存试题库中的内容，主要包含试题ID、题目、解答过程图片和章节ID，详细字段如表2所示。

表1用户表导出到EXCEL

2.3主要功能模块的实现

本平台的客户端和服务器端均使用Java语言编码实现，选取AndroidStudio作为客户端开发工具，同时使用IntelliJIDEA集成开发环境开发服务器端程序，平台主要功能展示如图4所示。

图4平台主要功能示例图

个人中心界面

本文以系统登录模块为例进行详细介绍。学习者在第一次启动大学物理移动学习平台之后首先会进入到登录界面，当输入正确的姓名和学号，点击登录即能成功进入平台。在未退出登录的情况下，学习者不用输入姓名和学号可再次进入平台。

具体实现方法是首先使用框架绑定id，实现代码如下所示。

@ViewInject(R.id.login_btn)

ButtonloginBtn;

@ViewInject(R.id.login_textnumber)

TextViewnumber;

@ViewInject(R.id.login_name)

TextViewname;

然后验证是否登录过，实现代码如下所示。

if(UserUtil.checkLogin()){

startActivity(newIntent(LoginActivity。

this，MainActivity.class));

LoginActivity.this.finish();}

若没有，则联网登录，主要实现代码如图5所示。

图5登录功能主要代码展示图

另外，对平台进行功能测试和兼容性测试的结果表明:大学物理移动学习平台的各项功能基本达到预期要求，对Android智能手机终端有很好的兼容性。在操作过程中，各界面切换速度较快，响应时间较短，操作也很方便。总的来说，整个系统各项性能均正常，满足最初设计的基本要求。

3、大学物理移动学习平台的应用

为了解基于Android系统的大学物理移动学习平台内容设计的实用性以及对学生学习的有效性，本研究在湖南大学2018级学生中选取两个班级作为平台应用的对象，最终选取班级为机械类1807和1808班。

为保障学习资源的有效性和实际应用效果，本研究采取对照实验的方式进行，其中将机械类1807和1808班级中使用平台的学生作为实验组，共49人;将这两个班级中不使用平台的学生(非安卓手机用户，16人)和机械类1811班(33人)共49人作为对照组。实验组与对照组的授课教师相同，且接受相同的传统教学模式授课。实验组的学生可根据自身的需求使用大学物理移动学习平台自主学习;对照组的学生不使用本平台。

教学实践时间为2019年2月28日至2019年4月3日。为使案例典型化且具有指导意义，本次教学实践内容选取《普通物理A(1)》中质点力学和刚体力学两个章节，内容主要包括:1)质点力学:质点运动学、质点动力学、冲量与动量、功和能量;2)刚体力学:刚体运动学、刚体动力学、冲量矩和角动量、力矩功与能。

实验组的学生通过Android系统的智能手机下载、安装教师提供的软件安装包后即可使用。在成功登入平台后系统自动进入学习界面，学生点击平台中任一功能模块的图标则能进入此功能区自主选择学习资源进行学习。在展开课堂教学之前，会提前在大学物理移动学习平台上添加质点力学和刚体力学两个章节的学习资源。此外，还会以助教的身份根据课程进度在讨论区发布与各知识点内容相关的思考题并进行讨论，积极解答学生提出的问题。

为了解学生对质点力学和刚体力学两个章节知识的掌握程度，在这两章课程结束后，组织实验组和对照组的学生进行一次小测试。测试题目共15道，其中8道选择题，4道填空题，3道计算题，测试时长为60分钟。表3和表4分别是实验组和对照组学生的测试分数分布表。

表3实验组学生测试分数分布表

由表可知，实验组学生的平均分要比对照组学生的平均分稍高一些。实验组学生的成绩主要分布在80-89分和70-79分区间，对照组学生的成绩区间分布较均匀。此外，对照组在60-69分区间的人数比实验组的要多，在80-89分区间的人数比实验组的要少。这说明使用大学物理移动学习平台可能对于成绩优秀的学生影响不大，对于成绩一般且徘徊在及格线附近的学生帮助较大。

为了解学生对大学物理移动学习平台的使用效果和感受，本文设计了《大学物理移动学习App使用情况调查问卷》。当被问及“对于App中的学习内容、学习内容的呈现方式、功能模块设计和界面布局的满意程度”时，分别有83.67%、83.67%、79.89%和83.67%的学生表示“满意”和“非常满意”。在被问及“在之后的大学物理课程学习中继续使用此App的意愿”时，有超过8成的学生表示“愿意”和“非常愿意”。总的来说，学生对于大学物理移动学习平台的认可度较高，使用平台进行学习的态度较积极，使用后产生的学习效果也较明显。

在今后的研究，应根据学习者的需求，不断完善平台的功能，提供完整的大学物理课程学习资源，开发出适配IOS系统的平台，建立起一个科学、专业、系统的大学物理移动学习平台，从而达到推动高校移动学习研究、促进大学物理课程深度融合的目的。

参考文献：

[1]CNNIC.中国互联网络发展状况统计报告[M].北京:中国互联网络信息中心,2019｡

[3]秦吉红,梁颖.在大学物理教学中应加强科学素养的案例剖析——纪念黄祖洽先生[J].大学物理,2015,34(2):15-18｡

[4]赵凯华.物理教育与科学素质培养[J].大学物理,1995,14(8):2-6.

[6]李宁.Android应用开发实践[M].北京:机械工业出版社,2012:2-10.

[8]杨开英,刘榭.MVC设计模式在J2EE平台上的研究与实现[J].微机发展,2004,14(11):114-116.

[9]曾泽.基于移动互联网的移动教育平台的研究和设计[D].广州:华南理工大学,2013.

[10]方静.基于Android系统的移动学习平台的设计和实现[D].武汉:华中师范大学,2014.

童宇轩,田泽安,邓辉球.基于Android的大学物理移动学习平台设计及应用研究[J].大学物理,2020,39(04):48-52+72.