基于安卓手机平台的化学实验软件的设计与实现硕士学位论文.docx
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1、浙江大学硕士学位论文 Error! No text of specified style in document.基于安卓手机平台的化学实验软件的设计与实现随着Windows Phone商店,App store,Android Marketing三大主要应用市场陆续开放教育类别应用下载服务,标志着教育类应用新业务时代即将到来。针对目前电子市场上化学教育软件数量少,形式单一的问题,本文提出了新的内容和模式。本文的研究内容包括了化学教育类应用软件的新模式的提出以及在Android平台上进行应用开发,本文介绍的应用名为化学对对碰,这是一款以化学实验为核心的应用,在应用中,用户可以自己选择需要的化学物
2、品,进行化学实验,并观察化学反应的现象。同时,“化学对对碰”还辅助以化学物品查询和化学贴士功能,让应用变得更加丰富,也更加利于用户对于化学的学习。实现阶段,本文从系统设计的角度,对系统的整体结构做了详细的介绍。本应用使用了两层结构,在表现层的设计中,本文采用了MVC设计模式,使得整个系统层次分明,条理清楚。然后对数据持久层,和数据库的设计分别进行描述。本章使用了设计图,设计表相结合的方式,使系统的整体框架和设计能让读者一目了然。该课题的关键点在于如何设计化学类教育应用使之更具趣味性和易用性,能够让用户对化学学习产生兴趣。主要业务难点在于化学反应规则的制定,以及化学反应动画演示的设计。最后,本文
3、通过上传应用后的数据及曲线图证明文中提出的新化学教育应用的模式具有一定的现实意义。关键词:Android,手机应用,动画,教育,化学i浙江大学硕士学位论文 AbstractAbstractWith the opening of the Education Applications in Windows store, app store and Android Marketing, the era of education application is coming. Because of the problem that the kinds and the quantity of the Ch
4、emical education are very limited, in this article I will raise a new model.This article mainly concludes the raising of a new model for Chemical education application and the process of developing on Android. The applications name in this article is “The Chemicals” which is a Chemical experience ex
5、periment. In this application, users can choose the chemicals they want, do experiments and observe the phenomenon. On the other hand, “The Chemicals” also provides the functions that users can query the chemicals they want to know and read some chemical tips, this makes the application more complet
6、e and also makes users benefit from it.During the implement period, this article introduces the whole architecture of the application. The Chemical uses the two-tier architecture. In the presentationlayer, this application uses the MVC designpattern, making the application more methodical. Then this
7、 article introduces the datapersistence layer and the database in turn. This article uses some design drawings and tables in order to be more easily understood.This subjects keys are how to design the playable and ease of use of Chemical education application, and that can make users be interested i
8、n chemical study. The main business difficulties are the design of the chemical reaction roles and animated demonstrations. At last, this article presents the data and diagram to turn out that the new chemical education application model manifests its practical significance.Key Words:Android, mobile
9、 application, animation, education, chemical ii浙江大学硕士学位论文 目录目录摘要iAbstractii图目录III表目录IV第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 移动应用程序的意义11.1.2 教育类移动应用程序的现状及面临的问题11.1.3 教育类应用程序改进要求的提出21.1.4 化学实验在化学教学中的作用及存在的问题31.2 课题任务31.3 论文结构3第2章 Android移动平台概述52.1 Android平台的应用框架52.2 Android平台的体系架构52.3 Android应用程序构成62.4 Android平台应用开发流
10、程92.5 本章小结11第3章 化学对对碰需求分析与设计123.1 应用概述123.1.1 应用简介123.1.2 应用特点123.1.3 应用设计理念133.2 应用概要设计133.2.1 业务流程133.2.2 系统设计143.2.3 化学实验室设计153.2.4 化学反应设计153.2.5 界面设计193.3 本章小结22第4章 化学对对碰系统设计234.1 项目的框架设计234.2 表现层模式设计234.2.1 视图设计244.2.2 模型设计324.2.3 控制器设计344.2.4 系统对象间的交互374.3 数据持久层设计384.4 数据库设计394.5 本章小结41第5章 化学对
11、对碰的实现425.1 项目开发软硬件平台425.2 项目创建425.2.1 Windows开发环境搭建425.2.2 创建Android工程435.2.3 运行和调试程序455.3 项目主要功能的实现465.3.1 主界面465.3.2 化学字典475.3.3 化学实验495.3.4 化学贴士515.4 项目成果展示525.5 本章小结55第6章 论文工作总结576.1 论文总结576.2 展望57参考文献59作者简历61致谢62II浙江大学硕士学位论文 表目录图目录图 2.1 Android的构成和工作流程7图 2.2 Android应用程序的生命周期8图 3.1 业务流程图14图 3.2
12、试验台业务流程图15图 3.3 无现象反应业务流程图16图 3.4 产生气泡反应业务流程图17图 3.5 产生沉淀反应业务流程图18图 3.6 发生变色反应业务流程图19图 3.7 化学字典界面20图 3.8 化学物品选择界面21图 3.9 实验台界面21图 4.1 应用的框架设计23图 4.2 化学对对碰框架图24图 4.3 树型页面结构图27图 4.4 启动程序的流程31图 4.5 化学对对碰页面结构35图 4.6 页面跳转事件触发机制流程图36图 4.7 化学字典序列图37图 4.8 化学实验序列图38图 4.9 化学贴士序列图38图 4.10 数据持久层实现类图39图 4.11 数据库
13、工作逻辑40图 5.1 项目目录结构图44图 5.2 应用主界面47图 5.3 化学物品搜索页面示例48图 5.4 化学物品信息页面示例49图 5.5 选中化学物品显示图50图 5.6 钠与盐酸的反应过程51图 5.7 化学贴士52图 5.8 国内知名第三方市场53图 5.9 “化学对对碰”信息中心53图 5.10 “化学对对碰”上线第一周数据曲线54图 5.11 应用汇化学类教育软件下载量展示55表目录表 4.1 本应用中视图XML列表25表 4.2 View提供可供重载的方法26表 4.3 Chemicals类设计33表 4.4 ChemicalsTip类设计34IV浙江大学硕士学位论文第
14、1章 Error! No text of specified style in document.第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 移动应用程序的意义智能手机不断融合MP3、MP4、数码相机、GPS、上网等功能,应用功能丰富程度正逐渐赶超电脑及其它电子终端。在第二季度全球智能机销售统计报告中,全球智能手机的销量得到了13.4%的同比增长。伴随着智能手机的爆炸式增长,各大国际巨头都陆续推出自己的应用商城,尝试用种类繁多的应用程序来吸引更多的用户。因此,移动应用程序对于移动智能设备来说就变得异常重要,没有应用程序,智能手机将不再智能。据国外媒体报道,市场研究公司IDC预测,在智能手机推动下,
15、到2013年年底,全球将有11亿台以上的移动设备能够访问互联网。移动设备还将表现出对这个行业的强大的转变作用,越来越多地作为主要的客户端平台与PC争夺开发人员和用户。移动设备的增加将引起移动应用程序的爆炸式增长。Android应用程序正在以五倍以上的速度增长。根据业内在2013年3月份对安卓应用市场和苹果App Store的统计,目前它们的应用总量都已经超过了80万。其中的应用程序包罗万象,正在从方方面面改变人们的生活,为人们带来便捷。1.1.2 教育类移动应用程序的现状及面临的问题随着教育信息化的发展,以及移动智能设备的普及,应用开发者将视野投向教育类应用, 一款好的教育应用,可以让用户在轻
16、松愉快的环境学习所需的知识,更重要的是,用户可以以随时随地拿出自己的移动设备进行学习1,使得生活中诸如等车或者上班路上这种碎片时间得以充分利用。纵观目前世界上最为流行的三大智能设备操作系统, IOS,Android,Windows,它们都陆续在应用商店中增加了教育类软件,可见,教育类软件有着广阔的前景。但是目前教育类软件还存在着很多不足和问题,主要表现在以下几个方面: 第一,早期的应用都是以游戏和日常工具为主,教育类应用程序并没有受到多少重视。Google也是在2011年刚刚增加了教育类别,所以总的来说,目前的教育类软件还相对较少。第二,由于目前应用软件开发的主要盈利都是来自于游戏类应用和一些
17、日常工具应用,这使得开发者纷纷转向这些有利可图的应用程序中来,于是教育类软件的开发群体就属于较小的群体。这就导致了教育类软件不仅仅在数量上处于劣势,种类和质量上也都不能使用户满意。第三,经过对Android Market,App Store和Windows Store上教育类应用的分析与对比,很容易发现,目前教育类应用大多集中在语言学习和幼儿教育(幼儿有声读物,早教知识等)方面,而这些软件的受众范围都比较小,所以,当前的教育类软件并不能满足各个年龄段,各种职业背景用户的需求。第四,当前的教育类应用程序形式太过简单,单一。多数应用程序仍以图文显示作为主要方式,使得用户只是浏览其中内容,过程比较枯
18、燥,并没有发挥智能设备所拥有的强大功能1.1.3 教育类应用程序改进要求的提出针对当前教育类软件类别少,形式单一等问题,可以从以下两个方面进行改进。1 从不同学科,不同形式等方面着手,增加教育类软件的形式,丰富教育软件的类别。首先,教育类软件不应该集中在语言学习上,随着智能手机在中小学生中的推广,可以针对各个年龄层设计应用程序。以中学生为例,智能手机在他们当中已经有了一定的普及,那么,设计一款好的教育类应用程序,既可以激发他们对现代科技的兴趣,也能够使他们在使用应用程序的同时轻松地掌握课程知识。例如,物理类应用可以帮助同学们利用碎片时间轻松复习常用物理公式,数学类应用可以帮助同学们熟悉定理,化
19、学应用可以帮助同学们快捷的查找元素周期表,化学反应等。其次,教育类软件不应该以简单的图文或者有声读物的形式出现,更多的形式才能充分调动用户的使用热情。当前的教育软件普遍以图文的形式展现给用户,用户只是进行阅读,并不能身临其境的感受教学过程。所以,增加用户与应用程序之间的交互是极其必要的。2 教育类应用程序应该根据受众的不同来选择界面风格,同时也需要把画面色彩尽量做到丰富以从视角上吸引用户。仍以中学生群体为例,用商务风格的界面来设计一款面向中学生的应用这显然是不合适的。所以,如果在设计一款针对中学生的手机应用程序时,使用卡通风格的界面,并配以色泽明快的背景,那么可能会更容易被中学生所接受。1.1
20、.4 化学实验在化学教学中的作用及存在的问题中学阶段的化学学习与考试主要围绕着化学物质的性质以及化学反应现象这个关键点进行考察。由于很多的化学药剂生活中并不常见,所以导致传统的书本教育使学生并没有一个直观的感受,单纯依靠死记硬背的方法对化学物品的性质及化学反应现象进行记忆,这种方法很容易导致学生降低学习兴趣,同时也不利于对知识的理解和记忆。所以,化学实验在化学教育中就尤为重要。化学实验本身是神奇的,有趣的,能够吸引学生主动去学习的,这样学生在动手实验的同时,既不会觉得枯燥,也能很好的把亲眼所见的化学反应记住。但是,大部分的化学药剂存在腐蚀性,危险性,另外,由于学校学生众多,学校很难让每一个学生
21、都有足够的机会自己动手进行实验。“化学对对碰”以此为契机,将化学实验迁移到一个虚拟的环境中,这样既能够让学生有足够的机会进行实验,又没有任何的危险性。本文中介绍的“化学对对碰”是由我们“Smart Education”团队开发的一款基于Android手机终端的移动化学教育软件实现的业务,它提出了一种新的化学教育模式,用户通过“化学对对碰可以:1. 查物品。包括中学阶段全部化学物品。2. 做实验。可以自己动手做实验,观察现象,记忆深刻。3. 小贴士。将生活跟化学联系起来。1.2 课题任务本课题旨在向读者介绍Android手机平台下“化学对对碰”软件的设计与实现,首先从理论上分别介绍Android
22、开发环境的搭建,Android平台的整体架构,包括用到的工具及相关开发技术。然后对Android平台上的化学教育应用“化学对对碰”进行逐一详细的介绍,包括应用程序的框架,表现层,数据持久层的设计,帧动画的应用。最后上传应用,观察数据,并得出结论。同时总结应用目前仍然存在的不足,并对化学教育的未来发展进行展望。1.3 论文结构本论文共分六章,以下是各章节的内容介绍:第一章 引言:本章作为本文的开头部分,主要是简要介绍了本课题的课题背景、课题内容以及本文的论文结构。第二章 Android概述:本章详细分析了Android的架构,并介绍了Android平台的特征、应用程序的构成和工作机制、Andro
23、id应用的开发流程等。第三章 化学对对碰的需求分析与设计:本章首先对应用进行概述,然后介绍了应用的概要设计,包括业务,系统,核心功能及界面的设计。第四章 化学对对碰系统设计:根据对应用的需求分析,首先介绍应用的框架设计,然后对框架中的表现层,数据持久层和数据库分别进行了设计。其中,着重介绍了本应用在表现层中采用的MVC设计模式。第五章 化学对对碰的实现:在这一章中对项目的实现进行了详细的介绍。首先介绍了本项目开发使用的软硬件平台。接着介绍项目开发的环境配置、工程的创建、运行与调试,接着分析了项目应用程序的实现,并对项目主要功能的实现做了详细分析。最后展示了项目上线以后的信息中心和数据表现。第六
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