基于Android的“云类识别”虚拟仿真实验系统设计与开发

 2022-01-17 11:01

论文总字数:31856字

目 录

1.绪论 1

1.1系统开发的背景 1

1.2系统研究现状 1

1.3 研究内容 1

1.4系统研究的意义 2

2.相关技术 2

2.1开发环境的配置 2

2.1.1开发环境 2

2.1.2主要技术 4

3. 需求分析 6

3.1功能需求 7

3.1.1学功能需求分析 7

3.1.2考功能需求分析 8

3.1.3资源管理需求分析 10

3.2性能需求 12

3.3可用性及可靠性需求 12

3.4 业务流程分析 12

3.4.1 移动终端在线考试业务分析 12

3.4.2 服务器端在线考试业务分析 14

4. 系统设计 15

4.1技术架构设计 15

4.1.1服务端技术架构设计 15

4.1.2客户端技术架构设计 17

4.2系统功能架构 18

4.2.1 web服务功能架构 18

4.2.2客户端功能架构 20

4.3数据库设计 21

5. 系统实现 25

5.1系统规格说明 25

5.2 webService实现、发布和部署 25

5.2.1 webService实现 25

5.2.2 webService发布 28

5.2.3 webService部署 30

5.3客户端功能实现 30

5.3.1 模拟测试 33

5.3.2学习要点 35

5.3.2.1普通法分类学习 37

5.3.2.2国际法分类学习 37

5.3.3更新数据库 38

5.3.4 顺序练习 40

5.3.5章节练习 41

5.3.6随机练习 41

5.3.7错题练习 42

5.3.8收藏夹 43

6. 总结 43

参考文献: 44

致谢 45

1.绪论

1.1系统开发的背景

随着科学技术的不断提高,计算机科学日渐成熟,其强大的功能已为人们深刻认识。它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。作为计算机应用的一部分,使用计算机对云类信息进行管理学习,具有着纸质教学管理所无法比拟的优点。例如:学习方便、生动形象、存储信息全面、可靠性高、成本低等特点[1]

目前在我国由于网上教育起步较晚,大探实习仍旧普遍采用纸质教学的方式。而在教材或试卷中,对云识别的教学和考核,也仅通过单一的文字描述。即便有图片,也由于印刷成本等原因,是黑白模糊的,不能充分体现云的外形特征。并且在传统教学方式中,考试要用纸质印刷试卷,安排考试,监考以及评改试卷,期间过程复杂并且浪费了大量的纸质资源以及花费了多余的时间成本。 在如今快节奏的现代生活、学习节奏的状态下,传统教育不能满足现代教育的需要[7]

1.2系统研究现状

现在,开发基于网络的训练与测试系统已经成为广大学习群众的心声。而目前开发模式目前的技术架构主要有B/S架构和C/S架构。B/S架构即浏览器和服务器架构, C/S架构即客户端和服务器架构。客户端一般指的是我们的手机终端,PC终端等,一般是以应用程序的方式呈现的。

 Android应用软件的开发技术,不仅要掌握Android三层框架,也必须融合Java层框架内的通信机制、 Java与C/C 整合开发的技术、核心服务框架的关键机制、HAL驱动框架及其API、云服务(Cloud Service)框架及其API等技术[5]

1.3 研究内容

该系统要求设计并开发一个基于Android的"云类识别"虚拟仿真实验系统。该系统包括“学”与“考”两大模块。云学堂模块,要求页面友好美观[1],可以支持以文字、图片、背景音、动画视频等多种媒体方式展示“云类识别”知识,方便学生学习。

云考场模块,主要包括同步练习模式,和收藏展示。同步练习模式具有章节练习、顺序练习、随机练习、错题练习、模拟考试五大大功能。题库以选择、判断为主,根据在线已有题库对学生进行测试。

该系统还要求具有用户登陆功能。用户角色主要面向学生。教师在web服务器上传题库。学生可进行专属的学习经历。教师用户进行学生用户信息的增加,删除和修改,同时管理员具有对用户重置密码的功能。考虑学校安全性,教师用户和学生用户只能由管理员直接创建。

1.4系统研究的意义

大气探测实验实习(以下简称大探实习)是大气科学本科生的主干课,该门课程具有内容丰富,知识面广,实践性强的特点。而在大探实习中有大部分内容是“云的观测”,该部分内容是大探实习中的重难点,目前该部分的实习只局限于课堂图片介绍,和学习了解实习当天当时的云状云星及云高。且由于地域特征,有部分种类的云在本地区极少出现。这么重要的教学内容,目前教学方式却仅仅停留在纸质教学上,单调、缺乏灵活性、云资料不全等传统教学的缺点日益突出,已经不能满足现今大学本科生的学习需求,一个全新先进、追随时代潮流的教学方式迫切要求实现。

随着计算机科学技术的日益成熟,通过计算机已经可以动态的显示云的外形结构以及演变过程,不仅视图能够直观清晰,对云的识别也是充分全面的。随着网络上对云的案列的逐渐积累,将大大扩充云的资料库,为课程设计积累丰富资源。如果有一个在线的关于云的分类知识的虚拟仿真系统,让学生通过在客户端中的学习,直观生动的掌握“云类识别”的知识,将大大的提高学生对“云类识别”的学习热情,降低该部分内容在教学上的难度。

基于Android的“云类识别”虚拟仿真实验系统,使得传统的学习与考试流程电子化,大大的简化了考试流程,提高了考试的效率,减少了浪费的人力资源和物力资源。同时,该系统可以更加有效的管理学校的考试流程以及资源,节省开支,避免一些不必要的错误。通过对考试结果的图形化展示,教师用户可以据测试结果进行深度挖掘,摸清学生对知识点的掌握情况,从而减少教学的盲区,制定下一步的教学计划。学生更是可以便捷的通过该系统随时进行学习和考试,实现高效学习。

2.相关技术

2.1开发环境的配置

2.1.1开发环境

1)Eclipse

表1.1展示了该系统开发所需的开发环境,和测试环境。

软件开发环境需要手动配置,下面就从开发环境搭建及模拟器配置简单叙述一下其过程。

我们可以分为以下几步来完成[8]

第一、配置开发环境,注意安装JDK。目前最稳定的JDK为7.0。

第二、安装Eclipse:作为本系统开发的环境以及工具。

第三、添加ADT:由于在线安装ADT网址环境有问题,所以选择离线下载ADT的安装包,并安装配置。

第四、获取SDK:需要下载相关API版本SDK,并创建AVD。

第五、安装Genymotion:由于eclipse自带的AVD缺乏一定的稳定和真实性,而genymotion以迅速和完美仿真为名。下载genymorion安装包,需要注册登录账号,下载完成后,进行默认安装。

第六、创建genymotion:在工具栏里,选择合适的API和分辨率,创建虚拟机。运行虚拟机,设置Android sdk,再次运行。eclipse安装genymotion插件:在install里输入网址(http://plugins.genymotion.com/eclipse),在线安装完成后,重启eclipse。点击gemynotion图标,配置genymotion安装目录。

表1.1 基于Android的“云类识别”虚拟仿真实验系统开发环境

软件环境

操作系统

Win 7 旗舰版

开发环境(工具)

Eclipse-ADT

Android SDK for Windows

测试环境

1.Android Virtual Device(ADT)-Galaxy Nexus(基于Android 4.4.2)

2.Android Virtual Device (ADT)–Google Nexus (基于Android 4.4.4)

3.MX5(魅族5)

Android应用程序从搭建开发环境开始。创建相应的模拟器,在真机测试前进行测试,方便修改BUG。但模拟器并不能完全代表真机,所以为确保本系统的鲁棒性以及实用性,还需在真机上测试。

2)Microsoft SQL Server 2008

安装Microsoft SQL Server 2008,是为了创建所用的关于云类知识以及考试所需的相关数据库。

安装 MicroSoft SQL Server 的步骤如下:

第一、下载安装包。

第二、用 Administrator账户进行安装,一路next,直到完成。

第三、创建数据库:创建所需云类数据库,并创建相关表格,设置字段,填充数据。

3)Microsoft Visual Studio 2010

安装Microsoft Visual Studio 2010,是为了编写上文所需的webService,并且发布。表1.2展示了相关数据库和web服务的测试环境,是 Microsoft Visual studio 2010自带的对于web服务的测试环境。共需要如下几个步骤:

第一、安装 Microsoft Visual Studio 2010;

第二、连接数据库:打开数据库连接,连接刚刚创建的数据库。连接以后,点击该数据库,会在右边属性栏里,观察到数据库连接字符串,这个字符串有很大用处。

第三、WebService创建:

第四、webService发布:

第五、webService部署:使用iis发布服务。

软件环境

操作系统

Win 7 旗舰版

开发环境(工具)

Microsoft Visual studio 2010

Microsoft SQL Server 2008

测试环境

1. Microsoft Visual studio 2010

表1.2 基于Android的“云类识别”虚拟仿真实验系统开发环境

2.1.2主要技术

本节讨论开发该软件过程中用到相关开发方法及技术,将从三个方面展开论述。首先介绍存储数据使用到的数据库SQLite及其操作。接着介绍使用网络数据库的httpClient请求。

1)数据库SQLite及其操作:

基于Android的“云类识别”虚拟仿真实验系统实验系统的开发,是为了让学生更好的学习云类知识,以及参与在线考试。因此本地数据库和网络数据库的实时交互就显得尤为重要。我们主要采取在打开软件时候,更新数据库到本地的操作。数据库的设计和操作就是本软件开发的关键之一。由于Android系统自带数据库SQLite,并且SQLite是一个轻量级的开源数据库[10],执行效率快所以受到开发者的青睐。

在Android中,如果要使用SQLite来存取数据,首先要声明一个SQLiteOpenHelper类或其子类,用于创建数据库和表。当需要对数据库操作时,还需要先实例化该数据库,并调用getReadableDatabase()方法获取数据库的可读性。然后调用getwriteableDatabase()获得数据库的可读可写行,然后,才能进行相关的数据库操作。如果数据库已经存在,可以使用openOrCreateDatabase ()打开该数据库。也可以把相关数据库放到raw文件夹下,使用openRawResource()打开该文件获得一个InputStream输入流,并创建一个FileOutputStream输出流,写入文件。对表进行操作,首先要打开一个表,使用openOrCreateDatabase(),返回一个SQLiteDatabase对象,以后的数据库操作,都是使用该对象的方法,如:

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