Android手机下儿童趣味教学孵蛋器系统开发（Linux+MVC ）

摘 要

　　2017 年 2 月教育部印发《义务教育小学科学课程标准》中明确指出将小学科学课程起始年级调整至一年级，同时强调小学科学教育是以科学课为核心的跨学科学习课程。

　　这一举措旨在切实加强小学科学教育，使广大教育工作者、学生和家长充分认识到科学教育的重要性。

　　本文针对目前国家教育部高度重视的小学科学课程建设，结合国内儿童趣味智能硬件发展现状，开发一款基于 Android 智能手机的儿童趣味教学孵蛋器管理系统。该系统通过管理连接孵蛋器硬件设备，实时获取孵蛋器设备内孵蛋数据，将小鸡生命诞生过程的科学知识系统呈现。实现生命科学知识辅助教学和优化课程资源，同时促进国家小学科学课程建设。

　　本文详细分析了当前新标准中生命科学知识学段目标，对趣味教学孵蛋器硬件方案进行简明阐述，对儿童趣味教学孵蛋器管理系统的软件开发涉及内容进行详细介绍，并全面测试系统软硬件。论文主要工作内容如下：

　　（1）介绍我国小学科学课程实施现状，结合小学生年龄特点和认知规律分析小学生命科学课程学段目标，提出有效学习生命科学知识的方案，即儿童趣味教学孵蛋器管理系统。

　　（2）对趣味教学孵蛋器管理系统的整体方案进行设计，包括硬件方案选择和软件方案设计。

　　（3）进行系统软件功能模块设计，确定了系统软件的基本功能和界面。并根据设计开发了趣味教学孵蛋器管理系统的软件。

　　（4）全面测试系统软硬件，包括模块测试和系统测试。通过第三方平台进行界面流畅度测试和性能测试，分析本系统性能优缺点。

　　本论文的创新点如下：

　　（1）设计了一款融合生命科学，物联网和云计算的趣味科学教学系统，让复杂的生命科学实验轻松进入了小学课堂甚至家庭。

　　（2）将 BaaS（Backend as a Service，后端即服务）思想应用于该系统的软件开发，

　　关键词：Android；趣味教学孵蛋器；智能硬件；

Abstract

　　In February 2017, "The Science Curriculum Standards of Compulsory Education for Primary Schools" was issued by Chinese Ministry of Education, it clearly pointed out that the science curriculum should be adjusted to the first grade, meanwhile emphasizing science education is the core of science courses as interdisciplinary learning in primary schools.This initiative aims to strengthen primary school science education, so that the majority of educators, students and parents can be fully aware of the importance of science education.

　　In this paper, we aim at the construction of science curriculum in primary school to which the current national ministry of education attaches great importance, and combining the development status of domestic children's intelligent hardware, then developing a management system of the interesting teaching incubator based on Android smart phones.

　　This system collecting can collect data and graphically display in real time through managing and connecting the incubator hardware equipment, then shows the scientific knowledge of the chicks birth completely. That achieved the auxiliary teaching of life science knowledge and optimizing the curriculum resources, while promoted the construction of the national primary school science curriculum.

　　This paper analyzes the current goals of life science knowledge details in the new standard, concisely elaborates the hardware scheme of the fun teaching incubator, and makes a detailed introduction to the software development of the management system for interesting teaching incubator, then makes a comprehensive testing on the hardware and software of the system. The main contents of this paper are as follows:

　　（1）Introduce the present situation of primary school science curriculum, combining the age characteristics of students and cognitive law to analyze the goal of life science curriculum in primary schools. Proposed a valid scheme for learning life science knowledge program,that is incubator management system.

　　（2）Research and design the incubator management system for Interesting teaching,including hardware selection and software design.

　　（3）Design the function module of the system software, determine the function and UI of the system software, then according to the design to develop the software of incubator management system.

　　（4）Make comprehensive testing of system hardware and software including module test and system test. The fluency of software and performance of system will be tested by the third platform tools, and then analyze the advantages and of the incubator management system.

　　The Innovations of this paper are as follows:

　　（1）A science teaching system that fusion of life sciences, IOT and cloud computing is designed, so that complex life science experiments can easily spread into the primary school class, or even family.

　　（ 2 ） The thought of Backend as a Service is applied to the management system development, integrated fragmented backend services by using third-party platforms such as Mob and LeanCloud, and finally improved the management efficiency.

　　Key words: Android; Interesting Teaching Incubator; Intelligent hardware; BaaS

　　根据全国第六次人口普查，我国 0-14 岁儿童数量已超过 2.2 亿，而自我国全面实施“二孩”政策，预估每年新增 250 万新生儿[4]。其中儿童消费占家庭总支出的 33%，并以每年 8.5%的幅度增长[5]。“二孩”政策的到来，儿童智能产品的丰富，以及物联网的发展，将造就巨大规模的儿童智能硬件市场。

　　由于互联网与各行各业深度融合的成熟模式，目前儿童安全、教育、沟通、娱乐等方面都能通过智能硬件的方式来解决。在儿童智能硬件领域，由于人口红利和儿童市场消费能力的崛起，国内技术和市场发展速度遥遥领先于国外[6]。据统计，在全球共公开的 5800 多件儿童智能硬件专利中，66%的专利申请来源于中国，20%来源于美国[7]。其中包括智能玩具、智能空气净化器、智能手环、智能故事扣、儿童安全座椅、图灵机器人、智能童鞋和智能牙刷等。这些智能硬件产品涉及技术主要集中在系统平台构建、移动应用开发、大数据相关服务以及底层嵌入式软件开发等方面。

　　根据目前国内市场调查研究，儿童领域智能硬件主要分为健康类、安全类和早教类。

　　各个类别代表性产品有智能体温计、儿童定位器和智能故事机。同时以手表、手环和玩具等形式表现其产品形态，其中主要以儿童智能手表为主导。根据调研，儿童智能手表主要功能集中在实时定位、双向通话和语音对讲等，同时辅助心率检测、运动追踪以及娱乐休闲等功能。而在硬件定位的精度、材质、辐射、产品的安全性等方面有待完善。

　　因此需继续加强技术方面的投入，在保证儿童健康安全和学习成长的同时，逐步提高用户粘性。

　　根据国家加强小学科学课程建设和制定小学科学课程标准要求，本文提出小学阶段有效学习生命科学知识的方案，即以智能硬件和趣味学习相结合的方式，使生命科学内容付诸实践。为实现预期目标，提出基于 Android 智能手机的儿童趣味教学孵蛋器管理系统的设计，并实现该管理系统的开发。硬件主要包括孵蛋设备电路设计，由公司相关硬件技术人员完成。而本文的重点在于系统软件的设计与开阿发。其中设计与开发模块包括界面管理，用户管理，数据处理，数据存储等。

　　本文基于 Android 智能手机和智能硬件设备，实现了儿童趣味教学孵蛋器管理系统的设计与开发，论文组织结构如下：

　　第 1 章：绪论。介绍本课题背景和来源。结合国内外儿童智能硬件发展状况，对本文研究内容进行确定。

　　第 2 章：儿童趣味教学孵蛋器管理系统方案设计。对用户进行调查研究分析，为硬件设计方案和软件设计方案提供参考依据。并对本次开发涉及的相关技术和 Android 操作系统进行简要介绍。

　　第 3 章：趣味教学孵蛋器管理系统的硬件实现。对开发中使用的趣味教学孵蛋器设备以及相关调试机型进行简要介绍。

　　第 4 章：趣味教学孵蛋器管理系统的软件设计。分析定义系统软件功能模块，完成界面和相关功能模块开发。

　　第 5 章：趣味教学孵蛋器管理系统的测试。确定软件测试基本内容，完成模块测试和系统测试。通过第三方平台进行界面流畅度测试和性能测试，分析本系统性能优缺点。

　　第 6 章：总结与展望。对本文主要工作与内容进行总结，指出本次设计与开发中不足和改进方向，针对后续研究方向进行展望。

测试机型二连接测试时间

蓝牙连接时间测试数据折线图

测试机型一与孵蛋器设备连接断开记录

测试机型二与孵蛋器设备连接断开记录

测试 APK 信息和部分终端概况

测试概况

测试性能报告

目 录

　　摘要
　　Abstract
　　第 1 章 绪论
　    　1.1 课题背景与来源
　    　    1.1.1 我国小学科学课程实施与趣味教学模式
　    　    1.1.2 课题来源及意义
　    　1.2 国内外儿童智能硬件发展
　    　1.3 论文研究内容
　    　1.4 论文组织及结构
　    　1.5 本章小结
　　第 2 章 儿童趣味教学孵蛋器管理系统的方案设计
　    　2.1 用户调查研究分析
　    　2.2 儿童趣味教学孵蛋管理系统硬件设计方案
　    　    2.2.1 孵蛋器硬件设备方案选择
　    　    2.2.2 硬件通信方案选择
　    　2.3 儿童趣味教学孵蛋管理系统设计方案
　    　    2.3.1 总体设计方案
　    　    2.3.2 软件设计方案
　    　2.4 Android 操作系统
　    　    2.4.1 Android 系统体系结构
　    　    2.4.2 Android 系统优势
　    　2.5 Android 开发相关技术
　    　    2.5.1 Android 常用组件
　    　    2.5.2 消息处理机制
　    　    2.5.3 第三方库
　    　2.6 本章小结
　　第 3 章 趣味教学孵蛋器管理系统的硬件实现
　    　3.1 硬件系统组成
　    　    3.1.1Android 智能手机
　    　    3.1.2 趣味教学孵蛋器设备功能需求分析
　    　3.2 趣味教学孵蛋器电路设计
　    　    3.2.1 孵蛋器设计方案
　    　    3.2.2 孵蛋器电路图
　    　3.3 本章小结
　　第 4 章 趣味教学孵蛋器管理系统的软件设计
　    　4.1 软件开发平台
　    　    4.1.1Android 开发环境简介
　    　    4.1.2Android 应用程序工程组成
　    　4.2 系统软件模块设计
　    　4.3 软件界面分析与设计
　    　    4.3.1 界面与情感化分析
　    　    4.3.2 界面设计风格
　    　    4.3.3 界面流畅度分析
　    　    4.3.4 界面布局分析
　    　    4.3.5 孵蛋器应用软件界面设计
　    　4.4 蓝牙操作
　    　    4.4.1 BroadcastReceiver 中 action 介绍
　    　    4.4.2 蓝牙数据格式
　    　    4.4.3 智能硬件与应用程序蓝牙连接流程
　    　4.5 界面组件通信
　    　    4.5.1 EventBus 事件发布/订阅机制
　    　    4.5.2Activity 与 Fragment 通信
　    　4.6 本地存储
　    　    4.6.1Android 存储技术
　    　    4.6.2 本地数据存储
　    　4.7 云端数据存储
　    　    4.7.1 BaaS 与 LeanCloud 平台简介
　    　    4.7.2 LeanCloud 平台数据存储
　    　    4.7.3 LeanCloud 平台软件实现
　    　4.8 本章小结
　　第 5 章 趣味教学孵蛋器管理系统的测试
　    　5.1Android 软件测试内容与测试环境
　    　5.2 趣味教学孵蛋器管理系统单元测试
　    　5.3 趣味教学孵蛋器管理系统系统测试
　    　5.4 第三方平台测试
　    　    5.4.1 界面流畅度测试
　    　    5.4.2 性能测试
　    　5.5 本章小结
　　第 6 章 总结与展望
　    　6.1 论文总结
　    　6.2 工作展望
　　参考文献
　　致谢

（如您需要查看本篇毕业设计全文，请您联系客服索取）