移動學習資源的開發初探

東南大學教育技術中心 江蘇南京 210096

【摘要】移動學習是繼數字化學習后出現的一種新的學習模式，移動學習資源的開發是影響移動學習發展的一個重要因素。本文介紹了目前主流的移動開發技術，并通過兩個實例探討了移動學習資源的設計與開發方法。

【關鍵詞】移動學習，移動學習資源，移動開發，WAP，J2ME

【中圖分類號】G436【文獻標識碼】B【論文編號】1009—8097（2007）07—0055—06

一、引言

隨著無線通訊技術和移動計算技術的迅猛發展，手機、PDA（個人掌上電腦）等便攜的移動設備開始普及，一種新的學習模式——移動學習，已成為教育技術領域研究的新熱點。

移動學習是一種利用便攜的移動設備所進行的隨時隨地的學習，移動學習資源是移動學習系統的重要組成部分，它是教師組織教學的工具，是學習者獲得信息的途徑。具體的說，移動學習資源是基于便攜的移動設備能夠幫助學習者有效學習的信息和支持服務，如通過手機瀏覽的教學課程，具有交流互動功能的通訊工具軟件，輔助教學的移動答疑系統等。

移動學習資源的開發是目前移動學習研究的方向之一，是移動學習的基礎。本文主要介紹利用目前主流的移動開發技術設計開發移動學習資源的方法。

二、移動學習資源的開發技術

目前的移動開發技術都可以用來開發移動學習資源，但是由于移動設備開發廠商較多，產品之間的差異較大，且移動學習資源的開發又與移動設備相關，同時移動開發平臺和工具眾多，因此我們要根據不同的開發要求選擇合適的技術和工具。下面具體介紹一些移動開發方面的技術。

1、WAP 無線應用協議

WAP（Wireless Application Protoco1，無線應用協議）是由愛立信、摩托羅拉、諾基亞等通信巨頭在1997年成立的無線應用協議論壇上提出的，其主要目的是為用戶提供一種通過移動終端直接訪問互聯網的手段。通過WAP，人們可以利用手機或PDA等移動設備方便安全的訪問Internet，并且還可以得到消息通知與呼叫管理、電子郵件、新聞、體育信息等多項服務。WAP協議是一個開放的標準，能保證不同廠家的產品之間互相兼容，并允許不斷引入新技術，其獨立于底層的承載網絡，可以運行于所有網絡之上，包括現在的GSM、GPRS、CDMA，以及將來的3G無線網絡。

WAP網頁采用WML（Wireless Makeup language，無線標記語言）和WML Script編寫，使用帶有WAP瀏覽器的移動設備訪問WAP服務器，就可以在網絡中遨游。但是WAP不是直接訪問Internet，需要使用WAP網關過濾，把HTML的形式轉換成WML。在WAP應用模型中，WAP手機、WAP網關和WAP內容服務器三者缺一不可，其核心是WAP網關，主要用來連接無線網絡與互聯網，實現WAP協議棧與互聯網協議棧之間的相互轉化。

2、J2ME

J2ME（Java 2 Micro Edition）是SUN公司推出的針對嵌入式消費類電子產品的開發平臺，與J2SE和J2EE共同組成Java技術的三個重要的分支。它針對屏幕、電能和內存等資源有限的移動設備進行了優化和定義，為移動互聯引入了一種新的模型，即允許移動設備從互聯網下載各種應用程序，并在移動設備中創造可執行環境，離線運行這些程序。為了解決無線設備多樣化的矛盾，SUN公司依照各種設備的資源特性將J2ME技術架構分為配置（configuration）和簡表（profile）兩層。每一種配置和簡表的有效組合針對的是一種特定的設備，配置提供了最基本和一般性的語言功能，簡表在配置之上，它支持更高級的API，如圖形用戶界面、安全和網絡連接等。

J2ME配置現有兩種類型，連接設備配置CDC（connected device configuration）和連接有限設備配置CLDC（connected limited device configuration）。CLDC針對低端的無線設備，內存大于等于160KB，低速的16/32位處理器。CLDC的虛擬機稱為KVM，只支持J2SE核心庫的一小部分。MIDP是J2ME最重要和最成功的簡表，它基于CLDC，針對最小的設備[1]。因此對于手機和PDA這樣的小型設備的移動開發，我們需要KVM、CLDC和MIDP的支持。在配置開發環境時，我們首先需要安裝JDK（JavaDevelopment Kit，Java開發工具包），它是一切JAVA應用程序的基礎，是在JAVA平臺上構建應用程序、applet 和組件的開發環境；其次需要安裝配置與簡表的環境，推薦使用SUN公司的J2ME Wireless Toolkit（簡稱WTK）。

3、基于Symbian 操作系統的開發

Symbian是Symbian公司開發的先進的開放式標準化手機操作系統。Symbian公司在1998年6月，由愛立信、松下、摩托羅拉、諾基亞等幾家大型無線通訊設備制造商共同出資籌建。目前Symbian是市場占有率最高的移動設備操作系統，它集合了網絡、電子郵件、名片薄、個人信息助理、WAP瀏覽器等功能，并且支持運行第三方基于C++和J2ME開發的程序。

然而要為某型號裝有Symbian操作系統的手機開發應用程序，首先需要了解與手機相關的UI Platform，因為Symbian操作系統本身不包括用戶界面系統；其次需要了解手機所使用的Symbian操作系統的版本。有了這兩方面的信息，就可以確定所需的SDK（開發包）的版本，在大多數情況下，依靠這個SDK就可以開發一個單一版本的應用程序，能夠在所有的基于相同版本的UI Platform和Symbian操作系統的手機上運行。

4、基于Windows Mobile 操作系統的開發

Windows Mobile是微軟用于PDA和智能手機的軟件平臺，將熟悉的Windows桌面擴展到便攜移動設備中。憑借微軟在視窗領域內的壟斷地位，Windows Mobile從一誕生起就占據了很大優勢，眾多的Windows開發者可以在熟悉的環境下進行各種應用程序的開發。

Windows Mobile針對不同的硬件設備分為Pocket PC、Smartphone以及Media Centers三大平臺體系，因此開發Windows Mobile應用程序也需要搭建相應的開發環境。如要開發針對智能手機的應用程序，可以到微軟的網站下載免費的Microsoft eMbedded Visual C++ 4.0和SmartPhone 2003 SDK以及模擬器。

目前便攜移動設備操作系統主要有Symbian OS、Windows Mobile、Plam OS和Linux OS四種，上文介紹了其中應用最廣的兩種，可以看出針對移動操作系統的應用程序開發，難度較大，而且程序的針對性很強，開發的某個程序只能在一類移動設備中使用，所以程序的兼容性很差，推廣度不高，開發成本也相對較高。因此對于移動學習資源的開發，不建議使用這類技術。然而，WAP和J2ME技術卻有與平臺無關的優點，而且目前的移動設備如手機都帶有WAP瀏覽器和對JAVA的支持，所以對于移動學習資源的開發建議采用這兩種技術，并且它們的開發工具都是免費的，利于學習和應用，對于有一定網絡編程和JAVA編程基礎的教師和開發設計人員優勢就更大了。

三、移動學習資源的設計與開發

移動學習資源的開發是一個系統工程，涉及到多種教育教學原理和開發技術，并且還要根據移動學習的學習環境、學習工具及學習過程的特殊性，進行設計開發。首先，移動學習是個性化的自主學習，移動學習資源應能滿足不同學習者的需求，如讓學習者自主制定學習計劃，選擇學習方式等。其次，便攜的移動設備是移動學習的工具和媒介，它具有體積小、攜帶方便、功能豐富等優點，但同時也有一些局限性，如屏幕小、操作不方便、無線網絡帶寬有限等，因此開發的移動學習資源必需適合在移動設備上使用，應盡量減少復雜的操作，文字說明要簡潔。另外，移動學習地點、環境不僅限于安靜的教室，更多是在嘈雜的候車室中，旅行的大巴里，學習過程無疑會受到干擾；而且移動學習者大多是利用零散的學習時間來學習，造成學習過程的不連貫，因此根據斯坦福大學實驗室（SLL）的研究，移動學習資源設計應注重開發最適合零碎時間，易受外界干擾的學習資源。最后，設計開發移動學習資源同樣需要教學設計，教學設計是教學過程科學化，教學效果最優化的重要手段。要有明確的教學目標，能夠指導學習者的學習方法和技巧，幫助學習者有效的自學和協作學習；同時還應提供支持服務，如答疑系統、自測系統、互動討論系統等。

下面將通過兩個設計開發的實例，介紹利用WAP和J2ME技術設計開發移動學習資源的方法。

（一）基于WAP技術的移動學習課程設計與開發

本例是針對遠程教育的學習者而開發的移動學習課程。學習者可以利用零碎、閑散的時間進行學習，多了一種遠程學習的方式。

1、功能模塊設計

該移動學習課程是輔助已有的網絡課程，具有快捷的信息公告和實時交流的優點，主要目的是提供與課程相關的信息，簡短的課程內容和一些支持服務。因此設計了五個功能模塊（如圖1）：

（1）“課程信息公告”：給學習者提供最及時的課程相關信息，如講座的通知、網絡課程內容變化更新的情況、作業提交或考試安排等；

（2）“知識點選講”：這是呈現教學信息的模塊，主要選擇課程中適合利用零碎時間學習的內容，有明確的教學目的，以簡單的文字和圖片的形式呈現，供學習者瀏覽學習或復習；

（3）“教師答疑”：提供給學習者隨時向教師提問的功能，并且能通過一些技術策略即時給予答復；

（4）“討論版”：這個模塊的功能與網絡討論版相同，它的優勢在于學習者之間可以利用更多的零碎時間來交流互動；

（5）“成績查詢”：提供查詢考試成績的服務。

2、關鍵技術

使用WAP技術來實現這個移動學習課程，采用基于客戶端/服務器的模式，即數據庫加動態網頁生成技術。

（1） WAP硬件環境配置方案。架構WAP移動學習環境需要三個環節，即WAP內容服務器、WAP網關和帶有WAP瀏覽器的移動設備。建議采用WAP內容服務器+公共網關的模式，因為這種方案投入較少，維護費用較低[2]。將WAP網站寄存在WEB服務器上，WAP網關選用開放公共網關，如“中國移動”或者“中國聯通”的WAP網關。目前主流的WEB服務器在經過簡單調整后都可以提供WAP服務，以微軟IIS 4.0為例，只要在移動學習課程站點的Http頭屬性中，添加MIME映射就可以了，具體設置如表1。

（2） WAP頁面的開發與測試工具。 WAP頁面通過使用WML無線標記語言編寫，WML是XML的子集，它可以顯示各種文字、圖像等數據。它的語法與HTML相似，且延續了XML語法規則，編碼比較嚴格，無論是標簽元素還是屬性內容都要區分大小寫。利用簡單的文本編輯軟件就可以編寫WML代碼。WAP的測試需要移動設備模擬器，手機生產商提供了相應的產品模擬器，可以從網站下載。另外還需要圖形制作轉換工具（用來制作WAP格式的圖形文件）和字符轉換器（將漢字編碼轉換為手機可以識別的編碼）。

（3） 動態WAP網站的實現，僅僅依靠WML和WMLScript是不夠的，必須采用如ASP、PHP或JSP配合數據庫開發才能實現動態的、個性化的、能夠交互的WAP課程。下文給出了以ASP＋SQL Server實現的成績查詢模塊的原型。

ASP是我們最為熟悉且最容易開發的服務器端腳本語言，它包含在Windows的IIS服務內，可以與WML結合成一個擴展名為asp的文件。學生課程成績查詢程序分為兩個頁面。

學習者點擊查詢后，seek.asp將學習者的學號傳送給result.asp，result.asp將查詢數據庫表中符合的數據，將這個數據以WML網頁形式顯示給查詢者。

（4）WAP的PUSH技術，這是一種主動向用戶發送信息的技術，可以根據不同的用戶群或學習者事先提交的預定表，定時將課程信息主動的發送給學習者，從而節省了學習者上網查找的時間，保證了信息的實時性。

通過這個移動學習課程，無論學習者身處何地都可以利用手機瀏覽WAP課程，獲得課程的最新消息，預習復習，向教師提問與同學交流。借助WAP移動學習課程，教師與學習者之間有了新的接觸方式，有助于建立良好的互動溝通渠道。

（二）基于J2ME的移動學習《移動小測驗》課件的設計與開發

相對于WAP技術，J2ME擁有更多的優勢，它支持HTTP、TCP等互聯網協議，可以直接訪問互聯網，支持對本地存儲的訪問和進行數據計算，并具有更高的安全性能。但與WAP相比，其開發應用的難度較大。

《移動小測驗》課件的主要功能與一般的考試系統功能類似，給學習者提供一個自我測試的環境，并能給出評價。在設計時結合移動學習的特點綜合考慮，為了滿足學習者的不同的需求，在測試之前學習者可以自主地選擇測試的內容范圍，試題的難度等級，預計能完成測試的時間等。由于便攜的移動設備操作不便，試題采用選擇題的形式，以利于學習者作答。同時課件還能對完成的試題做即時的判斷并給出成績，使學習者能及時鞏固知識。

1、《移動小測驗》課件系統設計

當學習者利用移動設備登陸服務器，提出小測驗的請求時，由服務器生成一個符合要求的試卷，發送給客戶端，這時學習者就可以在移動設備上做小測驗，系統框架如圖2所示。由于這個小測驗已經下載到移動設備的本地存儲器中，在學習者完成測驗時，可以直接給出得分，而不需要再次提交給服務器做判斷，同時如果學習者沒有充足的時間來完成測驗，那么也可以保存進度，等有時間的時候再繼續完成。在學習者完成試卷后可以將成績上傳到服務器中作為學習情況的紀錄。

客戶端應用程序MIDlet通過無線網絡，利用MIDP提供的網絡連接API向WEB服務器發出HTTP請求，服務器使用中間層Servlet 容器來處理客戶端的連接和請求，Servlet調用相應的EJB，由EJB處理身份驗證和組卷，并通過JDBC訪問數據庫系統，進行查詢形成一個數據集，再返回給EJB，EJB將收集處理好的數據提交到服務器，服務器再通過HTTP將信息傳送給客戶端。

中間層Servlet是使用Java Servlet 應用程序設計接口（API）及相關類和方法編寫的Java程序。Servlet運行在Web服務器上，擴展服務器的功能，相當于運行在Web瀏覽器中的Java applet。Servlet通過doGet( )和doPost ( )方法管理多線程、處理客戶請求以及提供安全保障等功能。

2、客戶端的開發實現

為了有效地提高代碼的復用程度，我們采用MVC模式來設計客戶端，MVC（Model-View-Controller）“模式－視圖－控制器”的優點是一個應用被分離成三層，有利于代碼的編寫分工、維護和修改，也有利于軟件工程化管理。系統定義了一個抽象類MVCComponent，每個功能單元都從此抽象類派生。圖3是實現的客戶端界面截圖。

通過《移動小測驗》課件，學習者可以充分利用零碎的時間，只需要一次聯網將試題下載到移動設備上，就可以隨時檢測和復習，而不需要像訪問WAP課程那樣，只在聯網狀態才能學習，因此采用J2ME制作的移動學習課件，對于學習者來說更加經濟和便捷。

四、結語

移動開發技術眾多，本文只涉及了其中易于初學者掌握和使用的一些技術。對于移動學習資源的開發，關鍵在精巧的教學設計，能充分發揮移動設備和無線網絡的潛力；在開發技術方面，可以通過研究移動商業應用的成功案例，借鑒其開發模式和方法；最后還要大膽嘗試，勇于實踐，開發移動學習課程，構建移動學習系統平臺，應用新的移動開發技術，設計開發出更多的移動學習資源，通過教師與學習者的共同實踐來推動移動學習的發展。

參考文獻

[1]梁超，王延華編譯. J2ME移動應用程序開發[M].北京：清華大學出版社 2004

[2]張憲樂，張云. 基于WAP的移動校園網設計[J].計算機系統應用，2006，4：9-12

[3]李觀華，范輝. J2ME在移動通信程序中的應用[J].計算機應用，2003，3：124-126

[4]瞿英，陳軍霞等. 基于WAP的學生信息查詢系統的設計與實現[J]. 河北工業科技，2006，7：197-199

[5]蔡宏洲. 基于J2ME移動學習平臺的構建與研究[D]. 天津師范大學，2005：19-23

Primary Study on the Development of Mobile Learning Resource

Fang JingChen Zhangqi

Educational Technology Center in Southeast University， Nanjing Jiangsu， 210096

Abstract: Mobile Learning is a new learning model following e-learning. The Development of Mobile Learning resource is an important factor influencing the Mobile-learning. This report introduces the main development technology， and probes into the way of Mobile Learning Resource Development by two examples.

Keywords: Mobile Learning， M-learning Resource， Mobile Development， WAP， J2ME