摘 要

近年来，随着社会科技的不断发展，人们的生活方方面面都进入了信息化时代。在教育方面，传统的纸质教材已经越来越不能满足人们的需求，与多媒体资源相结合的立体化教材也因此应运而生。

论文详细论述了《数字电子技术基础》立体化教材的建设以及与立体化教材相配套的立体教学APP的设计和实现过程，采用Android平台完成相应的开发，该系统具有界面简洁、稳定性强、灵活性好等特点，能满足教师和学生的学习需求，为教师和学生提供了一个可以相互交流的平台，让教学不止局限于课堂之上。

本文对《数字电子技术基础》立体化教材的建设进行了介绍，并在此基础上提出了与之相配套的立体教学APP的开发和应用。在立体教学APP中，用户可以利用该系统进行登陆、教学任务查看、教学资源上传下载、记录笔记、师生问答、退出等操作。

关键词：立体化教材；立体教学APP；JSP技术；MYSQL数据库；Android平台

Abstract

In recent years, with the continuous development of social science and technology, all aspects of people's lives have entered the information age. In the field of education, the traditional paper textbooks have been unable to meet people's needs more and more, and three-dimensional textbooks combined with multimedia resources have emerged as the times require.

This paper discusses in detail the construction of the three-dimensional teaching material of Digital Electronic Technology Foundation and the design and implementation process of the three-dimensional teaching APP matched with the three-dimensional teaching material. The corresponding development is completed by using Android platform. The system has the characteristics of simple interface, strong stability and good flexibility. It can meet the learning needs of Teachers and students, and provides a facility for teachers and students. Platform for mutual communication, so that teaching is not confined to the classroom.

This paper introduces the construction of three-dimensional textbook of Digital Electronic Technology Foundation, and puts forward the development and application of three-dimensional teaching APP matching with it. In the three-dimensional teaching APP, users can use the system to login, view teaching tasks, upload and download teaching resources, record notes, teachers and students question and answer, exit and other operations.

Key words: Three-dimensional textbooks;Three-dimensional Teaching APP;JSP Technology; MYSQL Database; Android platform

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 主要研究内容 2

第2章 系统总体方案设计 3

2.1 需求与理论基础 3

2.2 设计方案论证 3

2.2.1 教学内容的多学科 3

2.2.2 教学对象的多层次 3

2.2.3 表现形式的多媒体 4

2.2.4 确定方案 4

2.3 开发平台以及开发工具 4

2.3.1 移动开发平台 4

2.3.2 Android介绍 4

2.3.3 JSP技术 5

2.3.4 JavaScript 5

2.3.5 MySQL数据库 5

2.4 系统开发流程 6

第3章 系统软件设计 7

3.1 系统概述 7

3.2 系统结构设计 7

3.3 系统用例分析 8

3.3.1 学生用例 8

3.3.3 教师用例 9

3.4 客户端具体功能设计 9

3.4.1 欢迎界面 9

3.4.2 登录注册界面 10

3.4.3 导航栏 11

3.4.3 学习任务界面 11

3.4.4 教学资源界面 13

3.4.5 问答专区界面 15

3.4.6 个人中心界面 16

3.5 数据库设计 18

3.5.1 数据库设计过程 18

3.5.2 数据库实体 18

3.5.3 数据库表设计 20

第4章 系统测试 22

4.1 系统测试目的及意义 22

4.2 系统测试方法 22

4.3 数字电子技术基础立体化教材测试 22

4.3.1测试点分析 22

4.3.2 测试结果 23

4.3.3 常见问题 24

4.4 测试结论 24

第5章 总结与展望 25

参考文献 26

致 谢 27

附 录 28

第1章 绪论

随着信息化时代的快速发展，各大高校越来越关注创新型人才的培养，而纸质教材已经不能满足这一需求。因此在2002年，“立体化教材”的概念首次在国内被提出^[1]。立体化教材通过整合多种教学资源，运用多种教学手段，更好的发掘学生的潜力，培养学生的独立思考能力和创新精神。

1.1 研究目的和意义

立体化教材具有创新性能够有效突破过往纸质形式教材的局限，进而拓宽介质载体作用，科技的不断提升，为立体化教材的形成提供了便利条件，在过去的教材体系当中，更多都是知识系统的不断升级优化，是学科基础知识的结构体系，教材能够有效满足于教学的现实需要，但是无法有效引导和帮助学生提升自主创新、实践等多方面能力，而立体化教材系统的形成则能够有针对性化解这一现实问题。依据这一原因，立体化教材会综合考虑到多方面内容，构建跨学科、多对象，具有多元化、针对性的多媒体层面教材形式^[2]，其更加注重于媒体融合，使得资源得到充分挖掘和利用，进而能够激发学生学习热情和兴趣，使得学生能够主动投入其中。结合不同学科的现实要求，针对不同群体的自身特点，要围绕现实展开教材体系的优化调整，通过不断优化，立体教材体系有助于促进信息化建设，提升人才的素质能力水平，为自主学习提供更多选择^[3]。此类教材的兴起和不断调整完善成为教材领域的一大特征和趋势。随着公众普遍的计算机应用能力的提升，立体化教材形式越发丰富。

1.2 国内外研究现状

通过在知网以及SCI等网站中输入“教材”、“立体化”等关键词，获取相关的文献，从搜索结果中，根据公开的时间和论文数量，我们不难看出，随着计算机的普及应用和人们整体计算机应用能力的不断提升，国外大多数高校教材都朝着数字化、立体化方向发展^[4]，这类教材的应用率保持年两位数增长。国内主要情况是高校电子教科书的整体发展也保持较高速度，部分高校已经开始开发自己的立体化教材，并取得了一定的成绩，立体化教材的开发设计和应用体系逐渐完善，这类教材质量、数量方面都有明显提升，但是开发过程中依然有一些现实问题需要思考和研究，具体问题表现在几个方面^[5]：

(一)对立体化教材的开发工作不够重视

一些高校管理者和教师依然没有打破思想的束缚，其思想观念等依然停留在传统阶段，其拒绝现代化教学思想的融入，认为教学媒体的广泛应用，突出立体化教材作用属于无用功，而立体化教学设计开发需要教师、技术人员共同参与，教师如果欠缺主动性积极性，自然就影响到教材开发的质量和效能，无法取得预期效果。 深入分析原因，归根结底还是教师群体对于立体化教材是不是能够发挥应有作用持有质疑态度。

(二)资金的投入不足

欠缺足够的经费长期都是难以推进高等教育走向更高质量的束缚，教材开发往往需要一定资金作为补贴，立体化教材开发的成本往往高于传统纸质教材，同时需要多方面参与其中，需要一个协调过程，属于综合性工程，其需要软硬件多方面的较大投入^[6]。许多高校都设置了计算机、教育技术等相关专业，同时也拥有计算机网络中心等相关部门，拥有一批专业性教师和技术人员，这些人都具备了开发立体教材的基本素质能力。但是限于资金投入不足，往往导致立体化教材的设计开发无法完全按照预期设想展开。

(三)立体化教材的覆盖面较小，教材资源缺乏

立体化教材这一概念被提出到现阶段，立体化教材的整体范围更多局限于部分专业当中，在生物工程等领域应用更加普遍^[7]，而此类教材缺乏应用的普遍性，没有能够切实提升现代教育技术的普适性，没有带给高等教育改革新的动力，大多数教师更习惯使用传统纸质教材进行授课教学，立体化教材体系不完善使得教师没有更多选择，教学依然存在一些现实局限性。

(四)缺乏立体化教材开发和管理理论的指导，产品质量参差不齐

立体化教材体系当中可见一部分优秀的成品，其中包括国外的一些课程教材，如美国的经管类教材当中的《国际商务》等，都突出了立体化的基本特征，具有一定实用性。教材开发当中，因为没有突出立体化教材的价值作用，同时欠缺相应理论指导，导致多数的立体化教材存在技术应用更多，复杂性突出，还有就是不切合教学规律等现象。还有就是部分教材重开发速度，轻视质量，成为传统教材的信息化，违背了立体化教材开发初衷^[8]。

1.3 主要研究内容

本文主要研究的是《数字电子技术基础》立体化教材的建设思路和具体内容与形式，并挑选其中的某一章节为例进行立体化设计与实现。首先对立体化教材的建设进行需求分析，确定在教材建设过程中需要用到的技术手段，然后再针对书中的某一章节，进行相应的立体化建设。

第2章 系统总体方案设计

2.1 需求与理论基础

《数字电子技术基础》是本校内设的信息工程类专业的基础课程，其主要培养目标是使得学生能够掌握电子技术的基本知识和相应技能。切实有效掌握这一课程内容和模拟电子技术等课程内容才能为学生专业化发展提供保障。在此课程的立体化教材开发当中，要突出教学资源立体化这些现实要求，通过多元化呈现方式，提高学生主动学习意识，提升效率。视频、互动动画等方式能够使教材内容更加丰富，通过立体化教材与传统纸质教材的融合，使得教育资源能够被深度开发和利用，完善和丰富教材体系，积极推进学生的自助学习和创新

于此，初步列出以下需求和功能点：

1. 内置一本教材《电子技术基础 数字部分》，抛开课本的束缚。即使在无网络情况下，可以打开APP查看课本内容。教师可以直接选择手机投屏上课，学生可以直接打开APP进行学习
2. 教师可以在APP上发布学习任务，课后作业，学生打开即可查看
3. 教师在后台服务器（PC上）上存放教学课程，视频课件等，可供学生下载学习
4. 设置问答专区菜单，供学生与老师之间进行互动交流
5. 学生用户在个人中心中多设置一个【我的笔记】菜单，用户学习的时候记录笔记

2.2 设计方案论证

针对立体化教材的概念，对于《数字电子技术基础》的立体化教材建设可以从教学内容、教学对象、表现形式等多方面进行讨论。

2.2.1 教学内容的多学科

《数字电子技术基础》作为信息工程专业的基础课程，是一门必修课程，它主要是为了培养学生在电子技术方面的基本知识和技能^[9]。它与《模拟电子技术基础》一起构成了信息专业的基础核心课程，为后续的专业学习奠定了坚实的基础。它基于《电路分析基础》，并为后续课程提供理论支持，如《传感器原理及应用》和《光电子技术》。掌握了数电中的各器件功能以及不同的组合、时序逻辑电路的分析和设计，后续的科目学习会更佳的得心应手。除此之外，在数电的立体化教材建设中，应该考虑各个学科之间的交叉联系，使教材的内容更加丰富。

2.2.2 教学对象的多层次

在教材的建设中，应该针对教学对象的不同，提供不同的教学方案。像基础入门的一些自学同学，在教学中应该更为详细地为他们讲解各个知识点，从最基础的开始学起，重难点逐步进行分析，循序渐进。而对于进阶学习的同学，可以选择未掌握的内容或者感兴趣的部分进行深入的学习。

2.2.3 表现形式的多媒体

伴随着人们生活水平的提高和科学技术的不断发展，在现如今这个信息化的时代，教材不应该只是局限于传统的纸质教科书，立体化教材应该包含多种媒介。如文本、图片、音频、视频、动图、动画、虚拟工作台、虚拟现实^[10]等，这些多媒体资源的相互配合，相互补充才形成了一个教学资源的有机整体，才更能够体现出教材的立体化。

2.2.4 确定方案

通过上述的讨论，对于《数字电子技术基础》立体化教材的建设，可以对教材中的知识点进行整理，然后整理出相关的案例讨论、配套习题及答案、教案、课件、教学视频、AR动画等资源，将这些资源整合在相配套的APP中。

在相关的APP中，应该不仅仅只是有教学资源的整合，还要注重师生间的互动，老师可以通过平台发布教学任务，上传教学资源，为学生答疑，而学生则可以在平台上获取学习资源，记录学习笔记，咨询教师问题。

2.3 开发平台以及开发工具

2.3.1 移动开发平台

现阶段，比较常见的移动开发平台有ios平台、Android平台、Symbian平台等，其中ios和Android占有相当大的市场份额。

对比ios平台，Android平台的开发有着其得天独厚的优势。首先，Android平台具有开放性，Android对第三方软件完全开放，并且由于Android系统是开源的，其很多开发软件都是免费供程序员使用的，大大节约了开发的成本；其次Android手机的价格普遍不是很高，这就使得Android设备更能够被人们所接受，用户基数也就更加的大。因此在开发平台的选择方面，选择Android作为APP的开发平台。

2.3.2 Android介绍

Android平台是一个基于Linux内核的开源操作系统。因为它的具有开放性和方便操作的特性而被广泛应用与智能手机、平板电脑等移动设备中^[12]。Android系统一共分为四层，每一层为它的向上一层提供服务，最底层为Linux操作系统和驱动，其上为本地框架和Android运行环境，第三层为应用程序框架，最上层为应用程序^[13]。Android的体系结构图如图2-1：

图2-1 Android体系结构图

2.3.3 JSP技术

JSP技术是一种动态网页技术，它在传统网页HTML文件中插入JAVA程序段和JSP标记，从而形成JSP文件。因为JSP技术是以JAVA作为基础的，所以它具有跨平台性，可以在所有平台的任意环境中开发^[14]。

JSP的工作方式是请求/应答模式，客户端发出HTTP请求，JSP收到请求后进行处理，并返回处理结果。每个JSP页面在第一次被访问时，web容器都会把请求交给JSP引擎去处理。JSP引擎现将JSP翻译成一个jspServlet，然后按照Servlet的调用方式进行调用。

2.3.4 JavaScript

随着动态网页制作技术需求的不断提升，JavaScript作为一种新的编程语言诞生了，JavaScript主要用来在HTML的页面中添加动态交互行为，它的出现实现了网页和用户之间的交互功能，使得网页中可以体现出更多丰富性的内容。作为一种脚本语言，JavaScript因为它基于对象、简单、动态性和跨平台性等特性而深受程序员的喜爱。

2.3.5 MySQL数据库

为了能够更好地管理大量的数据，关系型数据库管理系统诞生了。数据库可以理解为数据的仓库它主要用来组织、存储和管理数据。在主流的一些关系型数据库中MySQL因为其开源性而被广泛使用，它使用标准的SQL数据语言形式；可以运行于多个系统上，并且支持多种语言；可以作为大型的数据库，处理成千上万条的数据记录。简而言之，它是一个开放的、快速的、多线程的、多用户的SQL数据库服务器，为我们的数据管理提供技术支持。

2.4 系统开发流程

在立体教学APP开发的过程中，首先应该进行需求分析，进而对系统进行总体的设计规划，提出相应的设计方案，然后设计系统的功能模块，设计相关联的数据库等，本系统的开发流程如图2-2所示。

图2-2 系统开发流程图

第3章 系统软件设计

3.1 系统概述

本立体教学APP采用C/S结构，系统由客户端和服务器两个部分组成，用户通过在客户端进行操作，向服务器提出请求，服务器收到请求后，在数据库中进行信息的查询然后将查询到的信息返回给客户端。用户在使用客户端时，只要能够连接上互联网，便可以随时随地获取相关服务。系统工作原理图如图3-1所示：

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