基于情境感知的移動英語學習軟件設計與應用

李曉東　張虹

[摘要]隨著智能手機的普及，移動學習成為常規學習方式的有效補充，而情境感知技術的興起則有效地解決了移動環境下時間碎片化的問題。在對移動學習和情境感知進行現狀分析的基礎上，設計并實現了基于情境感知的移動英語學習軟件。對比試驗表明，基于該軟件的英語學習具有良好的效果，不僅能夠切實幫助學生提高口語水平，同時也可以在日常生活中幫助使用者更好地使用英語交流。

[關鍵詞]移動學習；英語學習；情境感知

[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）05-0060-04 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.05.012

隨著全球化進程的不斷推進，英語成為中國與世界溝通的重要橋梁，學習和使用英語成為中國社會的一大風潮。要想使用英語作為溝通媒介，英語口語的掌握至關重要。然而傳統的英語口語學習方式以“課堂”為中心展開，學習形式單一，缺少語境信息，難以學以致用。語境信息的缺失影響了學習的熱情、動力以及學習的效果。傳統課堂無法滿足日益增長且不斷變化的英語學習需求，經常造成“學的時候不知道怎么用，而用的時候才發現沒有學會”的局面，導致英語口語學習難，效果差。

情境教學法的本質特征是通過創設典型情境，激起學生的學習興趣，從而用情感活動加強認知活動，是教育界廣泛接受的教學方法。情境教學法特別適用于語言的學習，尤其是口語的學習。然而由于受到時間、地理位置、技術手段等條件的限制，長期以來，教師們只能讓學生在課堂上借助簡單的道具或者僅僅借助想象力構建虛擬情境，而不能讓學生在真實的情境中學習，這在很大程度上制約了情境教學的效果。

近年來，隨著手機、平板、筆記本電腦等移動設備的普及以及GPS等傳感器的廣泛應用，移動學習和情境感知技術開始走入人們的生活。兩者的結合有助于解決情境教學法的核心問題，使得學生隨時隨地在真實的情境中學習成為可能。為此，本文開展基于情景感知的移動英語學習研究，設計并實現了相應軟件供學生使用。

一、移動學習研究現狀

移動學習概念的提出可以追溯到美國加州伯克利分校人機交互研究室于2000年啟動的“Mobile Education”項目。此后，國內外學者從多個角度對移動學習開展了大量研究。一種較為公認的定義是：“移動學習是指利用無線移動通信網絡技術以及無線移動通信設備、個人數字助理等獲取教育信息、教育資源和教育服務的一種新型學習形式”。郭紹青等人指出，移動學習應該具備五個方面的內涵：一是學習形式移動便捷，二是學習內容和活動互動有效，三是實現方式是數字化的，四是學習活動是情境相關的，五是學習是因時、因地、隨需要而發生變化的。簡單來說，移動學習是指能夠在任何時間、任何地點，以任何方式開展學習的方法及設備。目前，各領域的學者均將移動學習視為本領域學習的革命性工具。

王偉等人于2009年運用體驗研究法、問卷調查法等實證研究方法對40名在校學生進行了訪談和研究。其結論指出，大學生對移動學習這種新型學習方式十分認可，而且有較為強烈的需求。這說明移動學習在大學校園中具備較為堅實的用戶基礎。文章指出當時移動學習的最大制約因素為硬件設備。時隔三年，智能手機在大學校園中已經基本普及，因此可以說目前移動學習的硬件基礎已經具備，只是在軟件方面還十分欠缺。

王凌燕等人將移動學習運用到英語口語學習中，設計并實現了一款基于Android系統的英語口語移動學習平臺。平臺的核心功能是口語自學模塊，該模塊為用戶提供以情境為單位的對話學習功能。軟件一邊展示情境對話的文本，一邊播放語音，以方便用戶跟讀。龐大的口語對話資源往往讓用戶不知所措，使得用戶在移動設備面前望而卻步。

二、情境感知及其在教學中的應用

情境感知（Context Awareness）是指通過傳感器等設備或技術使得計算機能夠對使用者當前所處的環境有所“認識”，并根據環境的不同做出不同響應的技術。一個最簡單的情境感知的例子是：計算機能夠根據時間的不同向使用者發出不同的問候語。而較為復雜的情境感知則可能包括對使用者自身情況的感知、對使用者周邊環境的感知等。一股來說，一個完整的情境感知系統應該具備如下能力：一是能夠準確獲取情境信息，二是能夠準確識別所處情境，三是能夠針對所識別到的特定情境按照設計好的模型返回結果。

情境感知技術在誕生之后很快就被廣泛地與其他技術結合起來。周莉等將情境感知運用到電子商務的個性化商品信息服務中，較好地實現了個性化推薦服務，提升了所推薦的效率和準確性。張琪等則將情境感知運用到科技文獻推薦中，提出了基于情境感知的科技文獻協同過濾方法，利用科技工作者在訪問科技文獻過程中的情境相似性進行協同過濾，提高了科技工作者檢索文獻的效率。

趙海燕等將情境感知技術運用到E-Learning系統中，其結果表明融合的新系統能夠實現學習資源服務的自適應，從而提高學習者的學習興趣和學習效率。然而，相對于移動學習軟件而言，E-Learning系統存在建設成本較高、應用場合受限、可采集的情境信息較少等問題。因此本文設計的軟件將情境感知運用到移動學習中，從而真正實現隨時隨地的情境教學。

三、基于情境感知的移動英語學習軟件的設計與實現

在移動學習和情境感知相關研究的基礎上，本文設計并實現了一款基于情境感知的移動英語學習軟件并已取得計算機軟件著作權。在本軟件中，用戶地理位置、用戶口語水平和當前時間三種情境信息被用于提供個性化的情境語料。系統使用移動設備搭載的GPS芯片實現地理定位，允許使用者在初始化個人信息時選擇其口語水平，并且該值會隨著用戶的不斷使用而提升。

1.軟件的功能設計

本軟件分為客戶端和服務器端兩部分，客戶端是一款基于情境感知的iOS應用程序，其功能可以分為“本地情境”和“周邊位置”兩部分，其中“本地情境”功能展示存儲在本地的情境語句，以便在用戶離線時或者情境感知功能失效時仍然能夠為用戶提供服務；“周邊位置”功能則首先通過GPS確定用戶所在的位置，然后通過地圖服務商提供的API搜尋附件的建筑、場所，以提供周邊場景列表。在用戶確定所在情境后，從服務器端讀取最新的情境數據，結合本地存儲的情境英語一起推送給用戶。圖1是本軟件客戶端的功能流程圖。

2.軟件的系統結構

本軟件采用C/S模式，分為客戶端和服務器端兩部分，如圖2所示。客戶端安裝在iOS設備上（如iPhone、iTouch、iPad等），是用戶直接接觸的部分。服務器端則部署在云計算平臺上的虛擬機中，負責提供數據存儲、查詢和管理功能。其中數據存儲功能主要是指存儲場景和坐標的對應數據以及場景的情境語句；查詢功能能夠幫助教師清晰地掌握學生們的學習進度；管理功能則實現了對地理信息、情境語句和系統用戶的管理。同時，服務器端還能夠接收客戶端返回的用戶使用記錄，進而有針對性地推送情境語句。服務器端和客戶端之間通過發送和接收XML格式的數據文件進行通信。

3.軟件的實現

在軟件功能設計和軟件系統結構的指導下，本文實現了設計的基于情境感知的移動英語學習軟件。其情境感知模塊如圖3（a）所示，情境語句模塊如圖3（b）所示，

四、基于情境感知的移動英語學習軟件的應用研究

1.實驗設計

為了驗證該軟件的實用性和有效性，本節設計了一個對比實驗。通過一個月的親身體驗軟件、填寫調查問卷、開展專題訪談三個環節，了解實驗組對軟件所代表的基于情境感知的移動英語學習的需求、認可程度；對照組則在這一個月內使用屏蔽了情境感知功能的該軟件學習情境英語。然后讓實驗組和對照組都參加由兩名事先并不知道此實驗的外教主持的情境口語考評，并據此評價軟件的使用效果。

本實驗在北京科技大學外國語學院進行，共隨機選取了60名受訪者作為實驗組，其中包括即將出國訪問的某單位培訓學員20名、非英語專業大二學生20名、英語專業大二學生20名。培訓學員與在校學生有較大的差異，主要表現在：①英語基礎較為薄弱，未經過系統的學習，也沒有時間接受系統的學習；②經濟基礎較好，普遍擁有超過一臺iOS設備；③對英語會話能力有較強的學習動力。這些特征正是移動學習的目標用戶所需的特征，因此本實驗也將他們作為一類典型的實驗對象。

同時，實驗還從上文所述的培訓班、英語專業班和非英語專業班分別選取了另外20名同學作為對照組。這60名同學與受訪的60名同學在這一個月時間內接受相同的日常課程，教師幫助他們安裝了幾乎相同的軟件，只是屏蔽了情境感知功能，同時沒有要求他們在特定情境下學習相應的情境英語。兩組學生均被告知一個月后將進行一場針對情境英語的考試，考試成績計入期末總分。

2.實施過程

接下來，讓所有受訪者在各自的iOS設備上安裝本軟件，組織受訪者集體學習如何使用本軟件，并向他們簡單介紹本次實驗的目的、移動學習和情境感知的基本概念。在接下來的一個月中，受訪者被要求盡可能多地使用本軟件。期間，教師根據上傳到服務器的軟件使用記錄及時督促使用頻率過低的受訪者增加使用次數和使用時長。實驗結束后，實驗對象根據自身體驗感受完成調查問卷以及訪談。

3.實驗結果及分析

主要從受訪者對移動學習、情境感知的認識，受訪者的使用感受和受訪者成績對照三個方面進行了研究和分析。

（1）對移動學習、情境感知的認識

訪談結果表明，在參加本實驗之前，絕大多數實驗組的受訪者并沒有聽說過移動學習和情境感知的概念。但是實驗組的40名在校學生中有32人表示他們曾經在手機上使用一些軟件記憶單詞。在談及為什么會使用手機記憶單詞時，32人中有29人明確表示用手機可以隨時隨地學習單詞，能夠充分利用零散的時間碎片。實驗組的20名培訓學員則表示他們幾乎從來沒有在手機上學習過。實驗組共有52名受訪者表示情境感知技術非常有趣，認為這種自動感知的方法能夠幫助他們更好地學習英語。

可見，受訪者對移動學習和情境感知的興趣較高，需求主要在于利用閑散、零碎時間進行有效學習。在校學生使用手機進行學習的可能性要遠遠高于在職人員。

（2）使用感受

表1為本實驗調查問卷結果統計表。實驗組的受訪者被要求根據一個月來的體驗對軟件做出評價。題目中的每一項都是對軟件的描述，受訪者可以使用1至5來表達其心目中本軟件與該描述的匹配程度，1表示最低，5表示最高。

其中，培訓學員和非英語專業學生對情景類別、語句的豐富程度和準確程度都有較高的評價，英語專業的學生則對此評價一般。在“通常能夠準確定位”這一問題上，培訓學員的評價較低。其原因是培訓學員出入的場合較多，而在校學生的活動場合較少。在“軟件有助于英語學習”和“我愿意繼續使用本軟件”兩個核心問題上，三類受訪者都給出了較高的評分。在訪談中受訪者均高度贊揚了軟件的便攜性和便捷性，可以使他們隨時隨地地學習英語。軟件的定位功能實現了真正自動的情境學習，激發了他們的學習興趣，使其更加愿意張嘴練習口語，提高了學習效率，體現了本軟件甚至移動學習的核心價值——充分利用日常生活中的碎片化時間開展學習。受訪者還表示軟件可以幫助他們實現使用英語溝通的目的。在某些場合，他們不知道如何用英語準確地表達自己的意圖，本軟件可以幫助他們盡可能使用地道的英語進行對話和溝通，避免造成由于語言不通而形成的困局。

（3）成績對照

為了客觀評價本軟件對口語的促進作用，實驗請來兩位事先并不知道本實驗的外籍口語教師對全部120名受訪者進行情境口語考評。情境地點包括餐廳、機場、馬路、旅行社、辦公室等十余個，情境事件包括預定房間、點餐、商務或者旅行咨詢、問路以及寒暄等等。受訪者每人隨機抽取情境地點以及相應事件，與外教進行對話。外教根據學生使用語句的準確情況、流利程度以及溝通效果進行評分。實驗組和對照組成員打亂順序進行考評，考評結束后再按組統計其口語成績。結果如表2所示。從實驗整體結果來看，實驗組三類學生平均成績均高于對照組學生平均成績，實驗組比對照組平均有6.1%的提升，這說明該軟件確實能夠有效幫助使用者進行口語學習。其中，培訓班的口語成績提高最大，為7.7%，這印證了之前的分析，培訓班的學員因實際工作的需要具有較強的學習動力，而本軟件能夠根據特定的場景提供實時的、恰當的學習材料，幫助培訓班學生更好、更快地進行口語學習。英語專業和非英語專業的在校學生提高幅度相對低一些，分別為5.9%和4.7%。這可能是因為學生有更為豐富的課外學習環境，淡化了本軟件的效果；另外，他們在這一個月中所經歷的情境類別較少，尚未充分利用本軟件的優勢。但是，與英語專業班相比非英語專業班的提高幅度較大，這說明該軟件對于非英語專業的學生提高口語水平效果更加明顯。值得注意的是，外教在與教師溝通時表示，部分學生所使用的語句十分地道，讓他感到驚訝。

五、結束語

隨著移動設備的普及，移動學習，特別是融合了情境感知技術的移動學習軟件將成為未來人們利用碎片化時間學習的主要工具。本文在前人對移動學習研究的基礎上，設計并實現了一款基于情境感知的移動英語學習軟件。對比試驗表明，在特定情境中學習相應情境中的語句能夠增強學生對于語句的理解，從而深化學生對情境語句的記憶，提高其口語水平。該軟件安裝在手機等移動設備中，不僅攜帶方便。而且能夠隨時定位，在日常生活中使用，可以幫助使用者順利實現英語溝通的目的，實用價值較高。