新一代無線技術、移動終端在移動學習中的應用研究
——以教育部直屬機關干部網絡學院為例

陳灝

（國家教育行政學院圖書信息技術部，北京102600）

新一代無線技術、移動終端在移動學習中的應用研究
——以教育部直屬機關干部網絡學院為例

陳灝

（國家教育行政學院圖書信息技術部，北京102600）

移動學習這一新興教育學習形式伴隨著新一代無線技術、移動終端的不斷發展而發展，本文介紹了何謂移動學習，并以教育部直屬機關干部網絡學院為例，介紹了其在移動學習方面的應用，并簡單展望了移動學習未來的發展前景。

無線技術；移動終端；移動學習

移動學習，根據全國高等學校教育技術協會委員會的定義，是指依托目前比較成熟的無線移動網絡、國際互聯網以及多媒體技術，學生和教師通過利用目前較為普遍使用的無線設備（如手機、PDA、筆記本電腦等）來更為方便靈活地實現交互式教學活動，以及教育、科技方面的信息交流。[1]移動學習可以在任何時間、任何地點展開，并且具有真實性、交互性、個性化、情境智能等新特點，[2]隨著新一代無線技術、移動終端的不斷發展、普及，學員對于移動學習的需求也日益增加，教育部直屬機關干部網絡學院針對上述情況特別設計了跨平臺、跨系統的視頻點播系統，以滿足在不同的網絡環境下通過不同終端進行網絡在線學習，同時，提供互動交流功能，以滿足學員答疑需求。

一、學員學習系統功能分析

教育部直屬機關干部網絡學院學員學習系統主要包括 “學員登錄模塊”、“自主選學模塊”、“視頻點播模塊”、“在線學習模塊”、“培訓項目模塊”、“課程資源模塊”、“新聞模塊”、“互動交流模塊”、“用戶管理模塊”以及“搜索模塊”共10個主要模塊。其中涉及到學員移動學習比較重要的便是 “學員登錄模塊”、“視頻點播模塊”、“在線學習模塊”以及“互動交流模塊”，而其中的核心則是“視頻點播模塊”。

“視頻點播模塊”主要包含以下幾部分：流媒體點播、流媒體格式、學時記錄以及記憶播放。在PC、ISO和Android終端，能進行視頻的跨平臺播放。學員使用手機端登錄系統進行視頻的觀看時，系統能夠從之前中斷的地方繼續進行播放和記時。視頻在播放、暫停、停止等狀態的情況下，能夠根據播放器的操作進行學時的自動記錄。學員也可以手動的點擊“記錄學時”進行學時的保存。如果課程學習進度已經達到100%，系統將不再對其有效學時進行累加。

二、流媒體點播方案

教育部直屬機關干部網絡學院在視頻點播系統上的研究很久，期間也經歷了幾次換代更新，從最初的wms+drm模式到后來的apache和iis的http模式、P2P模式，效果都不是很理想，最終采用P2P+http（tcp）+cdn模式進行流媒體點播。

1.P2P流媒體

P2P（Peer to Peer）做為中國較為流行的技術，在下載和直播領域均有著很廣泛的使用。P2P點播系統我們采用專業的（北京原力公司）包括點播系統+資源分發系統，該系統具有節省網絡帶寬流量和服務器資源、增加用戶的訪問流暢度（系統可根據網絡情況自動分配服務器）、智能資源分發管理系統、安全的視頻資源訪問機制及高效的服務器和用戶監控系統 （可實時監測系統、服務器、網絡使用情況、用戶點播的情況）等優點。

2.http（tcp）點播

P2P使用udp協議進行數據傳輸，而對于教育系統，因帶寬資源問題，很多地區對udp使用有所限制，這就是為什么要采用http+P2P點播，這樣以P2P優先，如udp協議檢測未開放則采用tcp協議進行視頻播放，來保證學員不會因網絡限制而導致視頻無法觀看。現有流行的點播服務如收費的flash meida server以及免費的red5，或者是nginx+流點播（即實現實時拖放功能）都采用tcp來處理視頻視頻播放。但這個播放模式對于網絡帶寬和服務器都存在很大壓力，對視頻源的安全性也存在很大隱患，還需要有足夠的資源才能夠更完好地為大量用戶提供更好的服務。

3.視頻分發

在CDN上，我們采用自己DNS智能解析系統，將服務器部署與我們需要的網絡環境中，使用智能DNS為用戶分配合適的網絡。網絡的選擇會更具PING的質量及服務器的壓力進行判斷。

對于教育部機關干部網絡學院，預留了P2P的點播系統的接口，因為培訓規模等相關問題，暫時只使用http（tcp）+智能DNS，來完成視頻點播點播，同時通過相應的模塊，來增加防盜鏈和防下載，進一步保證視頻的安全。點播模式可以根據需要任意的切換和組合。

三、流媒體格式方案

為達到跨平臺、移動式網絡視頻學習，教育部直屬機關干部網絡學院在視頻格式上先后采用WMV、ASF等格式，通過實際檢測，最終采用編碼為目前比較成熟的H.263，格式為FLV及MP4格式視頻作為網絡視頻學習視頻。

H.263編碼是由ITU-T制定的用于視頻會議的低碼率視頻編碼標準，其屬于視頻編解碼器。FLV是目前比較流行的視頻格式。

教育部直屬機關干部網絡學院于2011年開始著手研究以此視頻格式用于視頻學習，FLV是FLASH VIDEO的縮寫簡稱，是流媒體格式的一種全新的視頻格式。它具有形成文件極小、加載速度極快等優勢，從而使得網絡觀看視頻文件成為可能。FLV的出現還有效的解決了視頻文件在導入FLASH之后，使得導出的SWF文件體積過于龐大，不能很好的在網絡上使用等缺點。而MP4格式則應用于新一代移動設備（如IOS系統等），在HTML5的支持下，通過HTML5的Video標簽語法可以快速的在網頁中嵌入影片。直接通過HTML5的開放式標簽，就會自動依照不同瀏覽器播放不同的影音格式。自然，MP4格式也在其中，因為HTML5的這般特性，系統無需播放器支持，即可完成網絡視頻的學習。

在教育部直屬機關干部網絡學院中，同一視頻有著兩種視頻格式（FLV、MP4），系統可根據學員登錄終端不同選擇不同格式進行視頻播放，從而使得跨平臺網絡視頻學習成為可能并最終實現。

四、視頻播放

系統自動選擇視頻格式，由于IOS系統支持HTML5，系統直接區分Windows系統及IOS系統即可滿足區別PC及平板電腦、智能手機的需求。

Android等系統均可使用FLV格式視頻，所以FLV、MP4兩種視頻格式即可滿足絕大部分主流操作系統間跨平臺網絡視頻學習需求。

如圖1所示，通過調用不同的函數，傳遞不同的參數來實現跨平臺的播放，主要是平臺的判斷、參數傳遞、JS調用的過程。

圖1 學員學習平臺跨平臺視頻播放流程圖

play.htm是視頻播放的頁面，通過JS函數進行平臺的判斷。JS的固有函數navigator.userAgent.toLowerCase對系統進行判斷，分為ipad、iphone和windows。然后根據不同的系統選擇播放函數playFlv和playMp4。

playFlv為 FLV播放函數，調用player.js的 create_p2p_time_flash_player_5m函數進行參數的傳遞，包括自動計時的時間設置，完成視頻的播放。

playMp4為MP4播放函數，添加標簽到播放頁面，設置視頻的播放路徑MP_Video.src、視頻的基本屬性MP_Video.setAttribute之后，調用MP_Video的函數play()進行視頻的播放。

五、學時記錄

教育部直屬機關干部網絡學院先后采用學員點擊指定按鈕記錄學時、系統自動記錄學時的方式，各有利弊。通過研究，最終采用學員自主記錄學時和系統自動記錄學時相結合的方式，以確保大部分學員在各種網絡環境下均可準確便捷地記錄學習情況。

學員如果自己點擊記錄學時，則以學員自主記錄的學時為準，如沒有學員自主記錄學時操作，則以系統自動記錄的學時為準。

此方式保證學員在任何情況下，只要進行視頻學習，即可準確記錄學習進度，最大程度上保證學時記錄的準確性，同時解決了部分學員忘記進行學時記錄操作而產生的學時記錄不準確等問題。在數據庫設計的時候，也使用user_tmptime視頻自動計時校驗表來實現自動計時的實現。

計時是一個交互性數據進行計算存儲的過程，下面從前端的播放頁面和后臺的學時計算算法兩方面進行詳細描述。

1.學員點擊記錄學時

學員可以點擊“記錄學時”進行學時的手動記錄，為了實現手動和自動記錄學時相結合，記錄學時的函數，需要每一次對user_tmptime視頻自動計時校驗表進行掃描。通過自動計時的間隔和時間記錄點，比較學員點擊時間和自動時間記錄點，來計算實際需要記錄的時間。

學員的學時記錄成功后，需要更新學員總的培訓時間，實時地反應學員的學習動態；同時，為了自動計時的準確性，需要更新user_tmptime的用戶刷新時間為學員點擊自動記錄學時的時間。

學員手動點擊“記錄學時”的程序流程如圖2所示。

圖2 手動點擊記錄學時程序流程圖

Program類是視頻處理類，包括視頻的播放、視頻的手動計時、自動計時、添加選修課等方法。其中手動記錄學時的函數為saveTime()。

saveTime()函數，調用usertmptimeManager自動記錄學時類中的方法getByRow($arrCond,$fileds="refreshtime")來得到學員視頻觀看信息的數組，通過返回值中refreshtime的值進行計算刷新時間、觀看的有效時間和總時間，如果觀看時間屬于有效數據，調用usertimeManager中的add和updateProListTime函數進行學員視頻觀看時間、總學時的更新，同時調用usertmptimeManager函數中的update函數對自動計時的刷新時間和最新時間進行數據的更新。

2.自動記錄學時

通過設置系統的計時間隔，全局靜態變量，每個指定的時間，異步刷新頁面，將刷新時間記錄到user_tmptime視頻自動計時校驗表中。

在自動記錄學時的函數中，只通過比較刷新時間和視頻的剩余時間，便可以計算出自動計時的有效時間和總時間。當視頻的剩余時間小于全局計時間隔的時候，傳遞參數給頁面修改其刷新的時間間隔，來確保學時準確的記錄。

自動計時成功后，同樣需要更新學員總的培訓時間和user_tmptime的用戶刷新時間。

其自動計時的程序流程如圖3所示，系統最終只要返回給JSON數據便可，規定不同狀態值的含義，前臺根據不同的狀態去調整參數。

圖3 自動記錄學時流程圖

Program類中的doFlush()是系統自動記錄學時的函數，采用通過調用視頻自動計時類usertmptimeManager中的getByRow($arrCond,$fileds="refreshtime")來得到學員視頻觀看信息的數組，通過返回值中refreshtime的值進行計算刷新時間、觀看的有效時間和總時間。同時檢查視頻是否已經觀看完畢，調用Program類的私有函數watchedOver($userid,$programid,$fileid=null)來進行每一集的判斷。觀看完畢，對數據進行標記；未觀看完畢，進行學時以及自動更新時間的計算、記錄、更新，返回前臺的JSON數據包括本集和本課程是否觀看完畢以及更新時間段。

[1]葉成林,徐福蔭,許駿.移動學習研究綜述[J].電化教育研究,2004(3):12-19.

[2]鄭潔瓊,陳澤宇等.3G網絡下移動學習的探索與實踐[J].開放教育研究,2012(2):159-162.

（編輯：王曉明）

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1673-8454（2015）13-0076-03