移動學習技術開發實踐的研究

【摘要】普適計算的思想體現的是用戶在任何時間任何地點都能夠獲取目標信息，移動學習恰恰是普適計算的產物，它實現了無縫連接，極大的豐富了遠程學習支持的手段。移動學習大致有五種方式:移動式存儲，基于SMS短信的方式，基于連接瀏覽的方式和J2ME方式以及基于特定手持設備的課堂反饋系統。文章分別對五種學習方式和技術實現給予了理論和實踐的解釋。我校的移動學習也在SMS平臺，Pocket PC遠程學習支持系統和WAP移動學習信息系統上做了開發和實踐，并在實踐中總結出了我校下一步的移動學習開發設想。

【關鍵詞】普適計算;移動學習;WAP;學習支持

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097(2010)01—0115—05

引言

上世紀90年代計算機領域中涌現出一個新概念，叫做普適計算(Ubiquitous computing或者Pervasive computing)，Ubiquitous意思是“無處不在的，隨時可得到的”，它的核心意思是將技術融入到人們的生活中，人民隨時隨地都可以獲取目標信息而不必擔心技術的困惑。就像我們使用鉛筆一樣，只管握著鉛筆構建自己的思路，而不需要考慮鉛筆的用法，它強調的是技術不會成為我們生活學習的障礙[1]。教育界引入了這個理念后，提出了一個教育新名詞——泛在學習，其實泛在學習的英文是Ubiquitous Learning，與普適計算一樣都有一個核心詞Ubiquitous，都強調Anytime，Anywhere(無處不在，無時不在)[2][3]。移動學習(Mobile Learning)體現的也是一種無縫連接方式(Seamless Connection)，因此移動學習是泛在學習概念的一個雛形。

移動學習總體來說是指學習者利用移動設備能夠在任何時間，任何地方根據自己需要進行學習的一種學習方式。但目前移動學習的發展狀況還不能在任何時間任何地點滿足學習者的需要，它還不是一種成熟的學習方式，只是網絡教育下的一種學習支持服務[4]。

一 移動學習技術的實現方式

1 移動學習方式的介紹

縱觀整個移動教育的領域大致有這么幾種方式，一是移動式存儲，或者叫播客形式[5](Podcasting)，移動式存儲是指學習者預先將學習資源存儲到移動設備里，然后在移動中對移動資源進行正式或非正式學習的方式。應用此種方式的如上海交大繼續教育學院在移動學習模塊[6]中開發了很多基礎科目的微型語音文件，以供學習者下載學習。

二是基于SMS短信的方式。此種方式主要是基于文本交流的方式，用途是由學生向教學服務器發送問題，然后服務器從數據庫搜查此類問題給予解答，如果搜索不到，則把此問題轉發給相應的學科教師。或者是用短信Push功能群發學生相關的通知和教學信息。此種方式在移動學習領域應用較多。如英國Kingston大學進行了評價短信息服務應用于教育教學有效性的實驗。根據實驗需求他們開發了一套短信息服務系統，可用于向學習者發送課程安排、考試安排和考試成績等信息[7]。

三是基于連接瀏覽的方式。此種方式是學習者用移動設備通過電信的WAP網關接入Internet，然后通過WAP協議和網關轉換為手機瀏覽器所支持的WML格式，經手機微型瀏覽器顯示出來。Wap1.0 協議支持純WML格式，wap2.0協議支持WML和XHTML格式。由于受網絡帶寬，手機功能限制和資費的影響，此種方式在網絡教育中應用的不是較為普遍，但隨著3G網絡的試行和手機功能的升級，一些繼續教育機構也開發了一些WAP站點，如西南科技大學網絡教育學院的Pocket Pc學習支持系統[8](如圖一)。

四是J2ME方式，這是一種基于WAP的B/S結構的軟件系統開發方式，它針對具體的手機或手持設備型號以及設備的功能進行開發，并需要手持設備安裝后方能使用。應用此種方式的有諾基亞開發的行學一族(MobileEdu)，此平臺在2007年5月在中國推出，它整合了眾多教育和出版機構的學習內容，學習資源主要以英語為主[9]。若要應用此行學一族軟件，需要在客戶端安裝與手機品牌和型號相匹配的“行學一族”軟件，目前此平臺只支持Nokia品牌的手機(如圖二所示)。

五是基于特定手持設備的課堂反饋系統。基于手持式的課堂即時反饋應用是移動設備在教室中成功運用的一種系統，是基于無線網絡支持交互性的探究性學習系統。此課堂反饋系統既能夠將教學置于網絡教學環境中進行，還能夠用于手持式設備式的探究性學習。在課堂上，學員每人手持一個手持式設備(如PDA，學習機等)和與計算機聯機的接收器，進行課堂任務驅動的探究性學習，然后提交作業。該系統會利用學員反饋回來的狀況，給予教員及時準確的教學反饋信息，同時教員也能馬上診斷學員學習的成效，及時補救教學，收集到各種反饋數據用于以后對學員知識結構的分析研究。基于此項研究的有新加坡的MobiSkoolz系統和日本的BSUL學習環境系統[11]。

2 移動學習技術的幾種實現方式

(1)移動式存儲(播客)實現方式

對于移動式存儲的移動學習方式的實現主要是微型學習資源的開發。微型學習資源可以是一個微型課件，一個幾分鐘的音頻和視頻，也可以是一些課程筆記。微型課件的制作要考慮到用戶手機的功能，屏幕大小和用戶慣性操作等因素，因此微型課件的制作常常是一些純文本的學習材料和一些基礎科目的學習內容。如行學一族的記單詞。音頻和視頻的微型學習資源是最常用的，如美國的普渡大學，斯坦福大學等，老師們通過Ipod或錄音筆將上課全過程錄制下來，課后用音頻和視頻軟件編輯成適合非正式學習的微型學習音視頻文件上傳到網絡上，以供學生下載。[12]

(2)基于SMS短信的移動學習的技術實現

SMS短信的移動學習方式，對于學習者來說，有三個主要用途，一是能夠接收到自己定制的學習短消息;二是能夠向服務器發送問題，希望服務器能夠給予學習指導;三是直接通過手機短信與老師和學習伙伴交流。

對于教學服務器來說，要實現三方面的功能，一是根據學生的專業和所學的課程從數據庫中搜索信息發送到學習者手機或者是發送問題到學生手機檢驗學習者的學習情況;二是能夠接收學生的請求并做相應的處理，如從數據庫中搜索解決問題的信息，獲知是將學生的請求發送到相應教師的手機上，由教師給以答復;三是服務器能夠查詢學習者的歷史答疑情況，并將答復信息發送給主管老師。

因此對于教學服務器來說，要由一種語言開發工具和SMS短信API借口以及數據庫來完成。語言開發工具如JSP，ASP，C#等鏈接數據庫開發出整個系統框架，然后通過對接SMS API接口或者短消息網關等來實現短消息接收功能。數據庫根據關鍵詞匹配來找到合適信息，反饋給學習者，同時數據庫中也會存儲學生和教師的基本信息，教學資料庫，以及教師和學生短信的歷史信息等。

如今很多SMS移動學習平臺并不是單純由PUSH和PULL的響應來實現的，更多的是與web平臺的答疑系統相結合來給予學生指導，更多的是web平臺答疑系統的補充。如華南師范大學的基于web的短信答疑平臺[13]:學生在web通過BBS提出問題，如果相關科目的教師兩天內未給予回復，則把此問題轉發至答疑老師的手機上，教師作答后會將相關的資源鏈接或解決思路直接發送到學生手機上。同時教師可以把此學生的問題添加到教學資料數據庫以備其他學生檢索。

(3)基于WAP連接方式的技術實現

所謂WAP(wireless application protocol)，就是無線應用協議，WAP網絡架構由三部分組成，即WAP移動設備，WAP網關和WAP服務器。它的功能就是任何一種支持WAP協議的移動設備通過WAP協議和WAP網關，使其能夠訪問到WAP服務器上的Internet資源。同時配有WAP微型模擬瀏覽器(WAP Emulator)的PC也可以直接訪問WAP資源。WAP連接Internet的概略圖如下:

教學網絡服務器配置好WAP參數以后也就成為了WAP服務器，從網絡架構中因此開發WAP網站的方式與開發WAP相仿。一是直接用WML或XHTML語言編寫，用純無線標記語言編寫的WAP網頁只是靜態的，純文本的，只能顯示些簡單的功能。用純WML編寫的WAP代碼如下(效果圖如圖4所示):

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請輸入關鍵詞:>

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西南科技大學>

網絡教育學院

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另一種方式是動態編程方式。用動態編程語言如ASP，JSP，J2ME，C#等編寫，在WML代碼中嵌入動態編程中的函數以及腳本語言。如北京大學移動教育平臺搭建采用的是JSP+WML的方式，華南師大的移動答疑平臺采取的是C#+WML的方式等。

同時，文件類型要以相應的網絡編程語言的文件格式命名，如用在WML嵌入ASP的腳本語言，則要以.asp文件格式保存。以ASP編寫為例，代碼和效果圖(圖5)如下:

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用戶名

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密碼:

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>登錄

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西南科技大學網絡教育

>移動搜索網

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(4) J2ME方式的實現

J2ME是SUN的JAVA2平臺微型版，采用3層結構設計，分別是Configuration(配置層)，Profile(簡表層)、Optional Packages(可選包)，J2ME的技術構架如圖所示。

J2ME提供有兩個配置:資源相對無限的設備配置(CDC)和資源有限連接設備配置(CLDC)，CLDC主要面對的是內存和處理器能力有限的手持設備，如手機，PDA等，CLDC之上則主要提供有移動信息設備簡表(MIDP)，即用于手機、PDA等移動終端的設備簡表，提供API以支持無線應用的開發。最上層規范為Optional Packages(可選包)，是一組和其他規范或API沒有任何依存性的本身具有獨立價值的類庫，程序員根據廠商提供的這些功能開發出相應功能的應用程序。

系統需要安裝JDK，WTK和WTK模擬器，還有一些集成開發環境等，目前J2ME主要的開發集成軟件主要有:Eclipse，JBuilder，NetBeans等。

(5) 其他的方式

I-MODE方式

I-Mode和WAP一樣，都是無線應用的協議，用于支持移動設備接入Internet。歐美采用的主要是WAP協議，而在日本用的最多的是I-Mode。I-Mode可用于計算機、PDA及其它I-Mode蜂窩電話收發電子郵件。

兩者的主要區別是所使用的標記語言不同。I-Mode使用cHTML(Compact HTML)，而WAP使用Wireless Markup Language(WML，不遵守HTML標準)。

FlashLite軟件開發方式

FLASHLite的全稱是Macromedia FlashLite，它是Macromedia公司專為移動電話設計的全新MacromediaFlashPlayer配置文件。它是在服務器端用flash和Actionscript語言編寫，在客戶端采用flashLite播放器顯示出來。用FLASHLite開發出的移動學習系統，既可以很好的支持視頻，動畫和圖片的顯示，也可以較好的與動態數據庫連接，交互性比較好。

二 我校移動學習實踐

1 移動教學系統的設計

圖7是我校現代遠程教育教學支持平臺[15]。由學生信息數據庫、教學資源數據庫及網絡教學系統、電子郵件系統、多媒體網上輔導系統等組成。學生與教師可以通過這一平臺進行遠程教學活動。由于學生的流動性，他們平時并不清楚具體的學習和輔導時間安排，這樣就會經常造成老師在網絡的這一端進行遠程輔導答疑時，另一端并沒有學生在線提問的尷尬場面發生。為此，我們設計了如圖8的移動教學系統[4]。

這一系統是在圖7的基礎上，增加了教學計劃數據庫，短信發布系統和知識數據庫。對于學生將學習的課程，我們把它發布在教學計劃數據庫中，短信發布系統將按計劃的學習階段自動地向學生和教師發送相關的導學信息。由于我們在教學資源數據庫中對這門課程，已經加入了這些導學內容，這樣就保證了他們在要求的時段內通過多媒體網上輔導系統進行遠程輔導答疑。

2我校移動學習實踐

(1)基于SMS的移動學習的實踐

為了檢驗這一系統的可行性，我們將針對《計算機文化基礎》進行實踐。實驗的對象是我校08級春季入學的網絡教育學生，他們分布在全國14個省的77個學習中心，大約8000人。根據學生的注冊情況，統計出學生擁有手機和小靈通等移動通訊工具的有90%以上。

《計算機文化基礎》是網絡教育中的一門全國統考課程，學生對這門課程的學習也比較重視。我們把教學內容分成兩大板塊:一部分是用于通知學生的教學管理內容;另一部分是針對課程的學習導航內容。教學管理內容主要是告訴學生開學的時間，登陸網絡學習平臺查看自己本學期要求學習的課程，以及國家幾次統考時間的安排等內容;學習導航則是根據課程的學習進度，及時告訴他們相應單元的知識點，以及網上輔導答疑的時間及虛擬教室的房間等內容。

我們為這兩大板塊分別做了數據如下:

考慮到學生費用等問題，本次實踐中暫不啟用交互功能，即學生通過手機短信查詢問題及提問這一功能。我們想通過這一個學期的實驗，總結經驗，分析問題，為下一步的應用奠定基礎。

(2)Pocket PC的實踐

我校已經開發出基于Pocket PC的遠程學習支持系統，它是用JSP+Oracle的方式開發出的，它是web網頁模塊的Mini版本，開發技術和流程基本和web開發無異。Pocket PC平臺中涵蓋了課程學習和教務管理以及課程答疑相關的模塊，在某種程度上豐富了遠程教育的學習支持手段。但Pocket PC是基于微軟Windows Mobile操作系統的一種PDA掌上電腦，對于使用者來說就有諸多限制。但目前無線協議已經發展到wap2.0，wap2.0支持顯示wml，xhtml，html格式的網頁，所以目前的智能手機只要配有wap2.0版本的微型瀏覽器，就可以訪問Pocket Pc資源。

(3)基于WAP鏈接方式的實踐

我校開發了基于B/S結構的WAP網站，網址為wap.swust.net.cn。考慮到學生的易用性和手機的普遍功能，此平臺的開發是基于wap1.0協議的，用ASP+WML+Oracle的方式開發的(如圖7所示)。WAP首頁是一個登陸頁面和新聞公告，登陸類型分為學生，教師和管理員。學生登陸后將顯示公共資源，個人信息，成績查詢和課程學習以及在線提問等內容，極大的豐富了學習者的溝通方式和答疑方法，實現了無縫連接(Seamless Connection)，較好地彌補了有線學習支持的缺陷，真正實現了普適計算的思想:隨時隨地(Anywhere，Anytime)都能夠學習和獲取信息。

三 我校移動學習下一步開發方案設想

如今3G網絡已經試運行，手機用戶不斷增多，為移動學習提供了很好的外部條件，英國遠程教育專家基更曾經說過，不是技術本身具有適合學習的特性，而是技術普遍的被大眾擁有。

我校網絡教育學院經過調查和訪談部分中心校師生，我們打算從以下幾個功能來完善:

1 采用WAP中的PUSH技術，定期向學生提問，要求學生用短信回復，然后對照數據庫中的答案，判斷對錯然后給予評價反饋。如由教學服務器發送給學生“請回答高等數學書第112頁第四題，并將答案發送給教學服務器”等。

2 定期給學習者發送下階段的學習任務，以及提供一些學習資源，讓學習者提前瀏覽，為即將到來的學習做準備。

3 開發基于手機播放的多媒體課件，拷貝在手機存儲卡上用于學生在外出差、上下班路上進行學習。

4 除了基于短信平臺的移動學習外，我校還正致力于微格學習資源的開發，專門制作時間短，話題專，容量小，內容多樣的非正式學習資源。

筆者認為目前移動學習還不是一種獨立的學習方式，對于國內開展的移動學習平臺，用純移動學習的方式進行教與學在目前來看可行性不大，移動學習目前只是數字化學習的一種補充，是為了更好地對學習支持進行改善。現階段我校開展的網絡教育的思想是:以桌面平臺為主，以移動學習平臺窗口為輔;以學習指導書、網上資源為主，短信SMS信息發布為輔。

參考文獻

[1] Matthew Chalmers， Ian MacColl. Seamful and Seamless Design in Ubiquitous Computing.[EB/OL]. >

[2] 王民，顧小清，李雪 等. 支持泛在學習的資源、服務及其門戶設計[J].開放教育研究，2009，15(1):21-25.

[3] 李盧一，鄭燕林.泛在學習環境的概念模型[J].電化教育研究，2006，(12):9-12.

[4] Berlin Fang. Student Perception of Learning While Mobile in A Dual-Device Mobile Learning Environment[J].Open Education Research， 2009，15(4):62-68.

[5][12] 余勝泉.從知識傳遞到認知建構、再到情境認知[J].中國電化教育，2007，(6).

[6] 上交大繼續教育學院.移動學習網[EB/OL].>

[7] 劉豫均.移動學習--國外研究綜述[EB/OL].

< http://www.zbedu.net/jeast/000373.html/， 2009-10-12>>

[8] 西南科技大學網絡教育學院.遠程教育Pocket Pc平臺[EB/OL].>

[9][10] 諾基亞.行學一族移動學習平臺[EB/OL].

>

[11]劉俊峰.國外有影響的移動教育研究項目比較分析[EB/OL].>

[13] 劉海苑.基于Web的短信課程答疑系統的設計與開發[D].廣州:華南師范大學碩士論文，2007.

[14] 顧金星，李學軍，楊朝輝.WAP編程指南[M].北京:電子工業出版社，2001.

[15] 朱東鳴，宋京燕.移動教育系統的設計與實踐[C].第十屆全球華人計算機應用會議論文集，中國北京:清華大學出版社，2006.