一种基于MQTT协议的移动端试题分发与作答的方法

摘要

本发明公开的一种基于MQTT协议的移动端试题分发与作答的方法，教师通过移动设备中的教师端以JSON格式发送试题信息，通过MQTT服务器分发至移动设备中的学生端，学生端收到试题以后，进行作答并把结果再次通过MQTT服务器发送至教师端，教师收到学生作答结果后进行评分。本发明的方法，试题分发和作答过程中，若试题或者作答结果为图片格式，则需要上传至专门的文件服务器，或者从文件服务器下载；试题分发，试题作答以及试题评价的过程中产生的相关数据，都上传至专门的数据统计服务器中，其中的全部的统计数据，都符合xAPI教育大数据标准。

说明书

技术领域

本发明涉及课堂教学领域，特别涉及一种基于MQTT协议的移动端试题分发与作答的方法。

背景技术

随着移动端以及移动互联网的快速发展，学校课堂的数字化随之普及，相对于传统的教学方法，在课堂上使用移动端作为教学工具，能够大大提高许多教学环节的效率，其中非常具有代表性的就是试题分发与作答环节。教师只需要在移动端上设置好题目，分发给学生，学生即可即时作答，把结果回馈给老师，并记录下答题结，供分析和统计。

目前这只是一种人们所期望达到的理想状态，在实际应用中并没有一种很成熟的做法来满足人们的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于MQTT协议的移动端试题分发与作答的方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于MQTT协议的移动端试题分发与作答的方法，包括以下步骤：

S1、教师登录移动端中的教师端应用，登录MQTT服务器，并使用MQTT协议封装库，订阅“全体学生”主题；

S2、学生登录移动端中的学生端应用，登录MQTT服务器，使用MQTT协议封装库，订阅“教师”主题；

S3、教师选择题目，将题目信息封装为JSON格式，将JSON文本发布至“全体学生”主题(即发布给所有学生)，同时将分发试题环节所产生的数据(包括主题者，出题内容，出题时间等数据)，以xAPI标准格式上传至数据采集服务器；

S4、学生接收到JSON格式的题目后，进行解析，还原为原题目，展现至学生端界面，供学生回答；

S5、学生回答完毕后，一方面将结果信息封装为JSON格式发布至“教师”主题(即反馈给老师)，另一方面将作答环节所产生的数据(包括回答者，回答结果，作答时长等数据)以xAPI标准格式上传至数据采集服务器；

S6、教师端收到学生的作答结果的JSON文本后，进行解析，还原为学生作答的结果，展现至教师端界面，供教师观察学生作答情况，并进行评分；

S7、数据采集服务器的数据库中，以xAPI标准保存的所有数据，根据不同需求，开发各种接口，供学生端或教师端查看所有出题信息、作答信息、评分信息或者其他更加复杂的数据。

步骤S1和S2中，所述登录MQTT服务器，需使用MQTT在各移动端的封装库，同时设置参数，所述参数包括服务器IP、端口号、用户名、密码、心跳时间、超时时间；登陆成功后，需建立后台消息监听机制，等待响应MQTT服务器送达的消息。

步骤S3中，所述题目有两种生成方式：一种是使用Office相关插件或其他第三方试题编辑工具而生成的关于题目的文本数据，另外一种是使用移动端截屏功能或者拍照功能所形成的图片格式。

所述题目若是文本格式，将其直接封装为JSON格式发送；所述题目若是图片格式，则需另外搭建一个文件服务器，先将文件上传至服务器，并获得图片在服务器的URL后，将URL封装到JSON中发送。

所述文本数据的格式为XML或JSON。

步骤S4中，所述题目若为图片格式，则需先根据收到的图片URL，将图片从文件服务器中下载下来。

步骤S5中，所述题目若为客观题(包括判断题，选择题)直接在学生作答完毕以后，直接在学生端显示作答结果；若学生作答结果为图片格式，则需先将文件上传至服务器，并获得图片在服务器的URL后，将URL封装到JSON中发送。

所述教师端允许教师强制所有学生提交作答结果；同时若题目为客观题则直接显示已提交学生的作答结果和分数；若为主观题，则允许教师进行即时评分，并把评分结果发送至响应学生；最终无论主观题还是客观题，都需要把得分结果以xAPI标准格式上传至服务器；同时，若学生作答的结果为图片格式，则需先根据收到的图片URL，将图片从文件服务器中下载下来。

步骤S7中，所述数据采集服务器使用非关系型数据库存储数据(包括Redis、MongoDB)。

所述移动端包括Android设备、WP设备或者iOS设备。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明所采用的MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)协议，是IBM所开发的一种基于发布/订阅模型的即时通讯协议，该协议具有以下特点：

传输十分轻量，其固定头部的长度只有两个字节，相对更加省电，省流量。

本身支持一对多的发送模型。

其头部的Qos字段，可以保证消息传递的次数，以及其Testament，Last Will特性可以通知客户端的异常中断，这都使其相对可靠。

由此可见，MQTT协议特别适合工作于设备数量较多，设备计算能力较低，网络环境较不稳定的一对多场景下。故使用该协议作为课堂中教师向学生分发试题的基础协议是非常理想的。

2、xAPI(Experience API)是由美国“高级分布式学习”组织发布的针对教育大数据所制定的一系列的数据格式标准。这个标准针对教育行业，旨在解决教育行业大数据的数据互操作性，数据格式标准化，数据服务扩展等问题。本发明试题统计和分析部分中所有采集的数据，完全遵从xAPI标准。

3、由于使用MQTT协议作为通讯协议，本方案具有MQTT协议的所有优点，例如节省流量，节省电量，简单，易扩展等。

4、使用xAPI标准，该标准针对教育行业，解决了教育大数据的诸多问题，也便于与其他使用了该标准的系统快速对接。

5、支持多种试题格式，不仅支持以XML或JSON为格式的文本类试题，同时也支持图片格式的试题。

6、后台统计信息使用非关系型数据库，一方面，对于这类海量数据，非关系型数据库执行效率更高，而且便于使用Hadoop等进行大数据计算。另一方面xAPI标准本身可以基于JSON，很适合使用非关系型数据库。

附图说明

图1为本发明所述一种基于MQTT协议的移动端试题分发与作答的方法的流程图。

图2为实施图1所述方法的硬件架构图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、2，一种基于MQTT协议的移动端试题分发与作答的方法，包含以下步骤：

S1、教师端应用登录MQTT服务器，订阅“教师”话题，并开始监听来自MQTT服务器的消息。

S2、学生端应用登录MQTT服务器，订阅“全部学生”话题，并开始监听来自MQTT服务器的消息。

S3、若教师发送的试题为图片格式，需首先将试题图片上传至文件服务器。否则跳至S5。

S4、教师端接收到图片服务器返回的试题图片的URL路径。

S5、教师端以JSON格式将试题信息发布至“全部学生”话题。

S6、学生端收到JSON格式的试题，并进行解析和试题展现。

S7、若教师端分发的试题为图片格式，学生端则向文件服务器发起下载图图片请求。否则跳至S9。

S8、学生端接收到图片服务器返回的试题图片的URL路径。

S9、学生作答。

S10、教师端将试题分发信息上传至数据统计服务器。

S11、若学生作答的结果为图片格式，则上传学生作答图片至文件服务器，否则跳至S12。

S12、学生端收到图片服务器返回的学生作答图片的URL路径。

S13、学生端将作答作答信息发布至“教师”话题。

S14、教师收到学生作答结果。

S15、若教师端收到的学生作答结果为图片格式，则向文件服务器发起下载学生作答图片图片的请求，否则跳至S16。

S16、教师端收到图片服务器返回的学生作答图片的URL路径。

S17、学生端将学生的作答信息上传至数据统计服务器。

S18、教师观察学生作答结果，并评分。

S19、将教师评分信息上传至数据统计服务器。

S20、学生端向数据统计服务器发起请求，查看各类统计结果。

S21、学生端收到数据统计服务器进行统计后的结果。

S22、教师端向数据统计服务器发起请求，查看各类统计结果。

S23、教师端收到数据统计服务器进行统计后的结果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。