基于手機的Ｍ－Ｌｅａｒｎｉｎｇ系統研究與設計

【摘要】日趨強大的手機功能和日益發展的移動通信技術為學習者實現移動學習提供了便利。文章研究了以大學英語課程為學習內容、手機為移動終端的學習系統，探討了適用于手機的移動學習模式，并在此基礎上提出了實現學習監控的兩個方法，給出了相應的設計思路。

【關鍵詞】移動學習；學習模式；過程監控；J2ME

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B【論文編號】1009—8097 (2008) 08—0093—04

引言

移動學習（Mobile Learning ，簡稱M-learning）是指“利用無線移動通信網絡技術以及無線移動通信設備（如移動電話)、個人數字助理（PDA 、Pocket PC ）等獲取教育信息、教育資源和教育服務的一種新型學習形式”[1]，具有知識獲取的主動性、學習設備的移動性、學習過程互動性和教學活動情景性等特征。無線移動技術、藍牙、WAP 和GPRS 等技術的日趨成熟以及3G 的到來，使智能手機作為一種特殊的學習終端，催化了移動學習的發展。基于手機的移動學習環境是一種動態的、開放的虛擬學習場景；它具有多媒體信息處理、動態學習控制和多重交互與協作的特點。“目前對學習模式的研究已經得到了國內外教育界專家和學者的關注，進行了許多相關研究，但仍然處于探索階段”[2]；而在學習過程的設計中過分依靠學習者的自主學習，忽略了對學習過程的監控環節。本文以適用于手機的移動學習模式的研究為基礎，提出手機移動環境下學習監控的兩種方法。

一 國內外M-learning的研究現狀

隨著移動和通信技術的日益發展，手機的功能逐漸由單一的通話變得多元化，系統的計算能力和處理能力也有明顯增強，而這為打破時間和空間限制的移動學習提供了很好的硬件支持。利用手機自主學習是目前移動學習的發展趨勢之一。

1 國內M-learning的研究現狀

目前國內基于手機的移動學習應用主要是通過短信息服務和WAP網站服務等方式。上海電視大學的“移動校園”計劃使教師在正常課堂教學之外利用手機無線網絡和學生保持聯系。據統計，已有8萬大學生加入這一計劃并從中受益”[3]；北京碟中碟無限科技發展有限公司基于手機開發的移動英語通，使用戶可以進行外語的“聽、說、讀、譯、考、背”學習，并在網站中為手機用戶提供各種學習內容下載，目前已有300多萬預裝用戶；諾基亞為手機平臺開發了名為“行學一族”的學習軟件，借助手機的移動性、實時性，互動性，讓學習變得無處不在，創造了一種全新的移動學習方式。

2 國外M-learning的研究現狀

移動學習作為一種新型的學習模式，從2001年開始在世界范圍內已經備受關注。挪威奧斯陸大學的KNOWNOBILE項目“支持醫學專業學生在實習過程中通過WAP手機查詢遠程服務器上的相關資料”[4]；芬蘭赫爾辛基大學的移動學習項目中，“研究者試圖將WAP技術應用于高等教育中，使學習者和教師能夠通過WAP手機或smart phone隨時隨地訪問教學和學習資源”[5]，該項目還涉及到了課程模塊的開發、測試和評價；日本在2007年開辦網絡大學，其中面向手機用戶提供PowerPoint、圖片和流媒體等形式的課程。

3 國內外M-Learning 研究現狀小結

從目前世界范圍內對移動學習的研究項目可以看出，利用移動設備自主學習這種方式極大的調動了學習者的學習興趣，使青少年可以在一段時間內持續學習；移動設備更多的是成為了學習者交流通信的工具，學習效率并不顯著；有目標有計劃的針對某一門課程來設計移動學習系統的研究并不多見。因此，結合移動設備的特性和學習環境的特點，開發以自主學習為主、學習監控為輔的移動學習系統就顯得尤為重要了。

二 移動學習模式研究

“‘模式’一般指被研究對象在理論上的邏輯框架，是經驗與理論之間的一種可操作性的知識系統，是再現現實的一種理論性的簡化結構。”[6]現有的基于手機的學習模式主要分為在線學習模式和離線學習模式兩種。前者是通過移動網絡進行在線學習，后者是借助移動設備的存儲功能進行自主學習。結合手機移動環境的特點，根據交互與協作的時效性，本文提出將現有移動學習模式按以下方式劃分。

1 在線學習模式

（1） IM即時通信

IM（Instant Messaging）即時通訊是一種為使用者識別在線用戶并與他們實時交換消息的技術，可用于學習者之間、學習者和教師間的實時討論。在基于手機的英語課程移動學習中，即時通訊可以用于課外討論、答疑等學習活動。學習者通過系統軟件選擇是否登陸服務器。服務器端接收到用戶的登陸消息后，記錄該用戶的相關信息，并把當前在線用戶的情況發送到用戶手機上，并更新用戶列表。學習者之間的交流信息都由服務器接收、處理和轉發。IM即時通信考慮實現好友列表，群設置，會話記錄等功能。

（2） 基于連接類型的學習模式

基于連接類型的學習模式是指學習者通過WAP 及移動互聯網業務，通過服務器實現的實時交互學習。同時，學習者可以從本地上傳與課程相關的課件、圖片、音頻和視頻等學習資料。另外，系統可根據學習者的登陸信息、在線時間等記錄學習者在服務器上的學習活動，建立相關的學習檔案。

2 離線學習模式

（1） SMS/MMS模式

SMS（Short Messaging Service）和MMS（Multimedia Messaging Service）分別是基于短消息服務和多媒體消息服務的移動學習模式。前者主要應用于通信數據少，簡單文字描述的學習活動，是目前較普遍的一種移動學習途徑，技術也相對成熟，費用較低，用戶數量也最多；后者是基于多媒體的移動學習模式，主要應用于豐富信息的表達、需要使用圖像、聲音、動畫等多媒體信息的學習活動。將SMS 嵌入到學習系統中，使學習者無需打斷學習進程就可以實現交流；MMS的應用可以考慮結合目前手機強大的多媒體功能（攝像功能、錄音功能等），實現類型豐富的英語學習資料的交互和共享。

（2） 自主學習模式

自主學習模式是一種非正式學習模式，是利用學習者工作休息之外的時間片斷進行學習的方式。將電子書、多媒體課件、圖文課件等數字化內容存儲在手機上，學習者可以在任何時間和地點自主學習。另外，學習者還可以根據課程進度和自身情況制定相應的學習計劃，學習系統則根據計劃對學習者的學習活動進行記錄，形成個人學習記錄庫。

三 學習監控研究

從某種意義上說，移動學習是自我控制學習的一種，學習活動由學習者自己控制。“在建構主義學習中，學習監控或者自我監控成為自主學習必討論的內容之一。”[7]本文提出從以下兩個方面分別進行學習監控。

1 在課件學習方面的監控

對于M-Learning來說，課件學習仍然是不可或缺的一個教學形式，很多知識點還是要依附于課件。大多數課件都不同程度的利用了多媒體資源和互動的優勢，但基本上都忽視了對學習監控的能力，未能為教師的教學活動提供足夠的反饋和支持。因此，需要對課件學習監控進行研究，為學習者自我評價和教師評價形成依據。

在課件學習方面，可以通過設置階段小測驗的方式對課件本身進行學習進度控制。在學習者完成部分或者全部課件學習后，對其進行相關知識點的簡單測驗，達到一定標準后才能繼續學習，從而達到對學習監控的目的。另外，對學習者的學習進度進行記錄和統計，形成學習情況記錄表和測驗情況記錄表，幫助學習者發現和掌握相關知識點。

2 在學習效果評價方面的監控

“評價與反饋是教學中不可或缺的環節。”[8]“傳統教學中，學習評價主要是由教師作出的。這種自上而下的單項評價，不能全面、綜合的反映學生的發展程度，不利于學生自我評價能力的發展，也不利于學生主體意識的培養和發展”。[9]所以，在學習效果評價的設計方面，除了教師評價，還需要考慮到學習者的自我評價和學習者互評。

在實現學習評價時，主要通過相關的試題檢驗學生對英語課程的掌握，可以選擇題為主，涉及新單詞記憶、詞組辨析和閱讀理解等內容。學習者在課程學習結束后就可以進行測試，并立即得到反饋結果。這種測試的特點是內容范圍小，針對性強，主要是課程內容掌握和學習進度測試。測試系統定期從學習平臺更新題庫，同時，定期收集學習者一段時間以來做錯的題，提示學習者對其進行復習和重新測試。

四 移動學習系統設計

1 系統架構

移動學習系統的設計取決于終端設備的特點與移動學習應用技術。結合基于手機的學習模式和學習監控分析，論文提出了移動學習系統的構架以及流程設計。

移動學習系統架構框架如圖1所示，由以下三層組成：

第一層用戶界面層，提供簡單友好的人機界面，方便用戶使用；運行符合J2ME MIDP規范的MIDlet程序；接收用戶在手機上輸入的信息，處理用戶的輸入請求，并將處理后的結果顯示在界面上。

第二層系統服務層，對用戶的操作進行響應和處理；接收系統發送的數據以及返回處理結果給系統。

第三層信息交換層，提供移動學習系統和服務器間的接口，實現數據的發送和接收。

2 流程設計

登陸/登離：用戶可選擇登陸服務器后進行在線的學習；或者不登陸服務器進行本地的離線學習。用戶選擇登陸服務器后，服務器開始記錄學習者的學習活動，包括在線時間、資源下載統計、IM會話等。在本地的學習主要包括學習計劃的制定、查看自己的學習情況記錄和英語課程相關的單項練習，如課文聽力、單詞記憶、課件學習以及檢測學習情況的課后測試等。系統的基本功能如圖2所示。

五 系統軟件的開發思路

系統軟件開發需要解決的關鍵問題有：MIDP程序結構流程控制、用戶界面設計和部分數據的本地存儲。

目前有四種主流的手機應用軟件開發平臺，J2ME 作為當今手機軟件開發的主要方向之一，通用性強，使用Java 語言，開發速度快，周期短，有Nokia、Siemens 和Motorola 等眾多廠商支持。本系統基于J2ME 平臺，采用Eclipse作為開發工具，集成Sun提供的Wireless Toolkit提供的模擬器進行可視化調試和相關功能實現效果的檢驗。

1 MIDP程序結構流程控制

MIDP（Mobile Information Device Profile）繼承自javax.microedition.midlet包中的MIDlet類，包括了startApp()、pauseApp()和destroyApp()3個抽象方法，分別對應MIDlet程序的3種狀態：活動狀態、暫停狀態和銷毀狀態。

MIDP類庫另外實現了javax.microedition.lcdui包以進行用戶接口的開發。LCDUI包的類庫關系如圖3所示。可以看出，圖中的Displayable這個抽象類分為Canvas和Screen兩大類，它們分別屬于低級圖形用戶界面組件和高級圖形用戶組件。

在同一時間，只能有唯一一個Canvas類或者Screen類的子類出現在屏幕上。因此考慮將整個系統的流程控制通過一個統一的流程控制器完成，當需要用到MIDlet和Display實例時，以midlet變量來存放系統中唯一一個MIDlet實例（也就是主程序），以display變量存放唯一一個Display實例（屏幕對象），并將這兩個變量在MIDlet構造方法中初始化。

2 用戶界面設計

如圖3所示，Screen類有四個子類，分別為Alert、List、TextBox和Form，前三類只能單獨使用；而Form像一個容器，可以容納一組Item子類，包括文本、圖像、可編輯的數據與和文本域等。在MIDlet程序設計中，用戶界面通常繼承自Form類，然后通過append()方法向Form中添加各種Item子類，從而讓畫面豐富起來。

3 部分數據的本地存儲

在數據存儲方面，MIDP規范為MIDlet提供了一個持久存儲和檢索數據的機制，它模仿了一個簡單的面向記錄的數據庫，使得數據可以持久保存并可以在需要的時候進行讀取，即記錄管理系統（RMS）。RMS主要管理由一系列記錄組成的記錄存儲。記錄存儲類似于關系型數據庫中的表，它持久地保持了一個MIDlet的多個存取調用。

無線傳輸大量時間將耗費在連接的建立過程中，所以在設計時應考慮避免頻繁發送消息，將需要發送的消息積累起來，減少發送的次數以提高系統運行效率。

六 小結

現代教育理念和無線通信技術的發展催生了移動學習。它實現了Anytime、Anywhere和Anyone的學習方式，并將成為終身學習的有力支持。本文通過對移動學習特點及其發展現狀的分析，研究了基于手機的移動學習模式和實現學習監控的兩個方法，并探討了其可行性，提出了相應的設計方案，具有一定的應用價值。

參考文獻

[1] 劉建設，李青，劉金梅.移動學習研究現狀綜述[J].電化教育研究，2007，(7):21-25.

[2] 張晉，余勝泉.移動學習專欄課外移動學習的方法和策略[J].中國教育網絡，2007，(10):68-69.

[3] 張騫.上海電大推出“移動校園”手機成學習終端 [EB/OL].

[4] 劉豫鈞，鬲淑芳.移動學習——國外研究現狀之綜述[J].現代教育技術，2004，(3):12-16.

[5] 黃德群.移動學習研究對遠程教育的影響[J].中國遠程教育，2005，(12):48-51.

[6] 李曉麗，王曉軍.移動學習模式探討及系統架構設計[J].北京郵電大學學報(社會科學版)，2007，9(5):10-13.

[7] 曹梅.網絡學習監控初探[J].中國遠程教育，2002，(7):47-49.

[8] 林君芬，余勝泉.關于我國網絡課程現狀與問題的思考[J].現代教育技術，2001，(1):55-59.

[9] 肖月寧，馬秀峰.網絡課程的學習評價及實現方式[J].開放教育研究，2004，(3):37-39.