基于移動流媒體技術的移動學習系統的研究與設計

謝淑麗

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基于移動流媒體技術的移動學習系統的研究與設計

謝淑麗

(漳州職業技術學院 計算機工程系，福建 漳州 363000)

本文對移動學習及移動流媒體技術的發展現狀進行研究，并對移動流媒體環境下的移動學習模型進行探索，完成對移動學習系統的體系結構及主要模塊功能的設計，最后對移動學習的發展前景進行了展望。

移動學習；移動流媒體；流媒體；移動終端

近年來，隨著計算機技術、網絡通信技術和移動計算技術的快速發展，尤其伴隨著3G網絡技術的發展與成熟，以及無線電話和無線通訊終端設備功能的日益強大，移動學習作為一種新型的學習模式引起了人們的廣泛關注，并成為教育技術及相關領域研究的新熱點。所謂移動學習(Mobile Learning，簡稱M-Learning)，是利用移動通信設備借助現有的無線通信網絡技術來獲取教育信息、教育資源和教育服務的一種新型學習形式。這里，移動通信設備包括手機、個人數字助理PDA、筆記本電腦等具有無線通信功能的便攜式設備。移動學習具有學習便捷性、教學個性化、交互豐富性、情境相關性、可攜帶性等特點。它不僅帶來了一個以“低碳閱讀”為顯著標識的電紙書等電子書刊、電子書包的新時代，更帶來了“教育無處不在，內容時刻更新”的學習新境地。當前，如何合理地借助移動通信技術及其開發成果來設計一個實用的有特色的適合移動學習的學習系統，為學習者創設一個真正意義上的“隨時、隨地、在任何情況下學習任何內容”的學習平臺，是一個亟待研究的問題。

1 移動學習的發展現狀、模式和特點

1.1 移動學習的發展現狀

移動學習是一種非正式的學習方式，屬于泛在學習。它將是人們未來生活不可或缺而又極富潛力的全新學習模式。互聯網技術、移動通信技術的發展和手機、PDA等大眾化便攜移動設備的逐漸普及為移動學習創造了成熟的發展環境。

第三代移動通信技術（3G）是無線通信與國際互聯網等多媒體通信相結合的新一代移動通信系統。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多媒體信息，提供網頁瀏覽、視頻會議、網絡教育、電子商務等多種信息服務。同時通信技術的發展帶給了移動終端更大的發展空間。目前3G智能手機設備的CPU主頻已經高達1G以上，并且具有藍牙、Wi-Fi、RFID、GPS、CMMB電視接收、集群對講和高達1200萬像素的攝像頭等，功能非常強大；此外智能手機為用戶提供了足夠的屏幕尺寸和帶寬，而且因為具有開放性的操作系統，可以安裝更多的應用程序，從而使智能手機的功能可以得到無限的擴充，為軟件安裝運行和內容服務提供了足夠的資源。像3G智能手機這樣的移動終端設備非常符合泛在學習對終端設備的分散性、多樣性、連通性和簡單性四個方面的要求。

據中國信息產業部統計顯示，2010年已達6.35億，手機普及率近50% ，而且中國互聯網網民數近兩億。據深圳山脊公司對大學生、中學生及學生家長、部分都市白領的調查數據，對學習型手機持喜歡態度的超過調查總人數的1/3，而選擇一般的人占到了43%以上，持不喜歡態度的人不到總數的1/5。可見，基于手機等移動終端的學習方式已經被廣泛接受，并作為一種新的學習方式悄然融入人們的日常學習中。

1.2 移動學習的模式

目前國內外移動學習主要有兩種模式：一種是基于MMS 短信服務的模式。這種模式借助短信服務，學生與老師之間互相交流討論，學習者可以隨意自主地發送信息，進行學習；另一種是基于WAP的網站服務的模式。這種模式下，學生可以通過手機內嵌的瀏覽器，訪問服務器站點上的教學資源，進行學習。

1.3 移動學習的特點

與其他形式的學習相比較，移動學習具有以下特點：

（1）靈活性

手機、PDA等便攜式移動終端突破了有線連接所帶來的束縛，可以不受時間、空間的限制來進行語音、視頻、圖像等信息的交流，從而為學習者創造靈活的學習條件。

（2）高效性

移動教育使學習者擺脫固定時間、固定地點的束縛，學習者可以隨時獲取網上的學習信息，進行學習交流。同時在移動學習中學習者可以利用自己的零碎時間(例如乘車、等車的時間)進行學習，從而提高學習效率。

（3）個性化

在現代社會中，傳統的固定學習很難滿足學習者學習的需要。而移動學習可以根據學習者的特點和要求進行專有的、個性化的教育服務，更好地實現自主服務。學習者可以根據自己的需要選擇學習的時間、地點及學習內容，還可以自定步調，自主決定學習進度，從而實現個性化學習。

（4）廣泛性

隨著3G等移動通訊技術的發展和應用，各種移動設備將會越來越普及，這將會極大的拓寬受教育的范圍，促進學習型社會、終身教育的發展。

2 移動流媒體技術簡介及系統組成

2.1 移動流媒體技術簡介

移動流媒體技術是網絡音、視頻技術和移動通信技術發展到一定階段的產物，它是在固定網絡流媒體的基礎上，融合移動網絡通信技術之后所產生的新的流媒體技術。它作為流媒體在無線設備終端上的一種運用，包含了流媒體的一般特點和性能，即以流媒體的形式進行多媒體數據的傳輸。客戶端只需預先下載多媒體內容的一部分放置于緩存。當客戶端瀏覽器在播放緩存中的這部分內容的同時，該媒體內容的剩余部分將在后臺系統從服務器繼續下載送到客戶端播放器上。這樣用戶可以不必等到整個多媒體內容全都下載到本地終端，就能播放該多媒體內容了。這種“邊下載邊播放”的流技術大大縮短了下載等待的時間，也降低了對存儲空間的需求。

移動流媒體業務類型根據數據內容的播放方式可以分為三種：①流媒體點播。終端用戶可以通過門戶網站，發現由內容提供商提供的流媒體內容中自己感興趣的內容，有選擇地進行播放。②流媒體直播。終端用戶接收實時的流媒體信號。③下載播放。終端用戶將流媒體內容下載并存儲到本地終端中，然后可以選在任意時間進行播放。

2.2 移動流媒體技術的系統組成及功能

移動流媒體業務系統如圖1所示，通常由移動流媒體門戶網站、移動終端、傳送網及后臺流媒體業務系統幾個部分組成。

其中門戶網站主要用來實現用戶認證并為用戶提供個性化的內容發現，以及內容搜索功能；用戶通過移動終端實現內容發現的功能后，通過終端上的流媒體播放器實現流媒體內容的再現；國際互聯網和移動通信網構成傳送網，負責完成流媒體服務信息的傳輸，既包括了控制命令信息，也包括數據內容信息；流媒體內容創建子系統、流媒體播放子系統（包括流媒體服務器）和后臺管理子系統等共同構成了移動流媒體的后臺業務系統，分別負責流媒體信息的編碼、創建和生成，以及媒體流的傳輸、用戶管理、計費及綜合管理等。

從業務使用的角度出發，一個移動流媒體系統應該向用戶提供內容發現和業務使用兩大功能。流媒體內容發現是指用戶使用支持流媒體業務的手機或其他移動終端，訪問流媒體業務平臺門戶網站，通過頁面瀏覽、分類查找或直接搜索等功能發現流媒體內容的過程；流媒體業務的使用則是指用戶發現指定流媒體內容后進一步使用流媒體業務的過程，包括流媒體內容的在線播放、流媒體內容下載播放以及收看實時流媒體廣播服務等，此外還必須具備與其他服務或應用的接口能力。

圖1 移動流媒體系統組成

3 基于移動流媒體技術的移動學習系統的設計

3.1 系統的設計思想

一個優秀的移動學習系統是在移動學習的理論基礎和原則的支持下，發揮移動終端設備的特性，使用合理的移動流媒體開發技術，設計出具有移動學習特色的功能，為學習者打造一個良好的實用而有效的移動學習平臺。

在移動學習系統中應該創設好的學習情境，能夠激發學習者的興趣；提供豐富的學習資源；提供資源搜索的功能；滿足學習者在線學習和離線學習等多種學習模式；界面設計要友好、簡明、美觀；導航設計要快速、準確、簡潔；尤其要注重交互設計，達到學生與資源、學生與學生、學生與老師、學生與流媒體之間的及時有效的交互。

盡管如前所述，手機等終端設備的性能已有很大提升，但考慮到手機等終端設備的存儲空間相對文件量較大的多媒體資源——圖片、音頻、視頻等還是很有限。另一方面，移動學習需求中最重要的就是系統與學習者的互動，這樣才能達到好的學習體驗與效果。因此本學習系統各模塊功能的實現主要采用客戶端/服務器的形式進行連接。由于手機的硬件設備運算能力有限，為了客戶端軟件能更加流暢的運行，采用“瘦”客戶端的方式來設計，即把大量的運算處理邏輯都放在服務器端，客戶端只負責最終的數據顯示和與用戶的交互行為。

3.2 系統的體系結構設計

本系統的體系結構如圖2所示，主要分為四層：移動終端應用層、網絡層、業務邏輯層、數據服務層。移動終端應用層是用戶和系統交互的界面，學生、教師或者管理員通過帶有WAP2.0瀏覽器的手機或者PDA等移動終端來訪問服務器，并進行與服務器的數據通信。網絡層主要指數據通信的通道，用戶通過移動終端發出的無線信號，然后通過移動通信網傳到WAP網關處，然后經過WAP網關的優化再進入有線網絡。

業務邏輯層主要封裝學習系統的業務服務。它負責分析處理來自應用層的服務請求，然后根據請求調用相應的數據庫數據信息，并將結果反饋給應用層。本系統的業務邏輯層包括用戶驗證、學生空間、教師空間、管理員空間四大模塊。

數據服務層主要是由作業信息管理數據庫、學習資料管理數據庫、新聞資料管理數據庫等多個數據庫組成。主要負責存儲和提供數據，并建立了一定的數據保護和安全機制。

圖2 移動學習系統的體系結構

3.3 業務邏輯層各模塊的主要功能設計

本系統的業務邏輯層包括四大模塊，分別是用戶驗證模塊、學生空間模塊、教師空間模塊和管理員空間模塊，它們各有特定的功能。

3.3.1 用戶驗證模塊的功能設計

用戶驗證模塊如圖3所示，主要功能是提供給用戶進行登錄，選擇用戶類型，然后驗證。若是學生則進入學生空間，享用學生空間里提供的功能；若是教師則進入教師空間，享用教師空間里提供的功能；若是管理員則進入管理員空間，享用管理員空間里提供的功能。

圖3 用戶驗證模塊功能

3.3.2 學生空間模塊的功能設計

學生可以通過兩種方式和系統進行交互。一種是通過移動終端(手機、PDA等)進行移動學習。一種是通過連接互聯網的計算機或筆記本等進行在線學習或離線學習。系統設計時要求學生在一個時間段內只能選擇一門課程進行學習。

學生空間功能模塊如圖4所示，有以下功能：

（1）注冊登錄。學生注冊登錄系統，查看和修改自己的注冊信息及注消。

（2）系統幫助。學生空間的使用說明。

（3）課程定制。學生選擇想要學習的課程，設定和修改學習方式（學習的頻度和強度）和學習模式。

（4）教務信息。查看由管理員發布的各類教務通知。

（5）自主學習。系統會根據學生的實際學習情況，選擇發送適合該生學習的新知識點、供復習用的舊知識點，或者是測試題等，供學生自主學習。

（6）課堂討論。與學習本門課程的其他所有同學進行討論交流。

（7）疑難解答。隨時向其它同學或者是授課教師直接請教問題。

（8）課程測試。對前面學習過的知識，或者學過的某一章的知識進行測試，查缺補漏。

圖4 學生空間模塊功能

3.3.3 教師空間模塊的功能設計

教師空間的功能模塊如圖5所示，有以下功能：

（1）注冊登錄。教師注冊登錄系統，查看和修改自己的注冊信息。

（2）系統幫助。教師空間的使用說明。

（3）開設新課。教師向管理員提出開設新課程申請。

（4）課程管理。瀏覽已開設的課程、發布和維護課程信息庫（課程章節知識點的添加、修改、刪除操作）、發布和維護課程試題庫（課程試題的添加、修改、刪除操作）。

（5）教務信息。查看由管理員發布的各類教務通知。

（6）學生指導。瀏覽學生學習記錄，瀏覽學生測試記錄，對學生進行個別指導或分組指導。

（7）課堂討論。瀏覽學生的討論內容，參加討論，給學生適度的引導和指導。

（8）疑難解答。解答學生的疑難問題。

圖5 教師空間模塊功能

3.3.4 管理員空間模塊的功能設計

管理員空間模塊功能如圖6所示，有以下功能：

（1）系統設置。為保證系統的順利運行和發展，管理員需要設置一些基本參數，如串口通信的基本參數等。

（2）系統幫助。管理員空間的使用說明。

（3）用戶管理。管理員根據需求對用戶信息庫進行添加、修改、刪除操作。

（4）開課管理。管理員負責審批教師的開課申請。

（5）教務管理。管理員在平臺上發布各種教務信息。

圖6 管理員空間模塊功能

4 結束語

移動學習是教育技術發展的前沿，是學習的未來，它必將為人類建立終身學習體系，促進教育的規模化和人性化作出貢獻。但也必須指出，移動學習并不能、也不會取代其它教育形式。它沒有改變學習的本質，只是改變了學習的實現方式，使得學習的方式向“隨時、隨地、在任何情況下學習任何內容”的理想目標邁出了一大步。移動學習系統也不能完全取代傳統的E-Learning系統，他們的差別源于技術。隨著技術的日益推進，移動學習系統和E-Learning系統的發展趨勢必然是走向融合。

移動學習系統的設計與實現是一項非常復雜的工作，到目前為止，還沒有出現完整的、專門用于移動學習的、商業化的移動學習系統。由于本系統的設計的定位是建立校園環境內的移動學習系統，因此在系統的服務對象、功能設計上有一定的局限性。但相信隨著眾多學者對移動學習實踐的不斷開展和相關技術的不斷進步，移動學習系統必將像E-Learning系統的發展一樣，成為廣泛普及的重要學習平臺。

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The Research and Design of M-Learning System Based on M-Streaming Media Technology

XIE Shu-li

(Department of Computer Engineering, Zhangzhou Institute of Technology, Zhangzhou 363000,China)

This paper firstly conducts a study of the development of M-learning and M-Streaming Media Technology, then has an analysis of the M-learning model at the background of M-Streaming Media Technology to completing the design of the architecture and the main functional modules of M-learning system. Finally, it gives a future prospect of the development of M-learning .

M-Learning; M-Streaming Media Technology; Streaming Media; Mobile Terminal

（責任編輯：季平）

2011－02－06

謝淑麗（1978－），女，福建龍巖人，講師，碩士。

TN 929.5

A

1673-1417（2011）01-0006-07