谢燕辉 ，刘清堂 ，刘 梅 ，吴林静

（1.华中师范大学 信息技术系，湖北 武汉 430079；2.华中师范大学 国家数字化学习工程技术研究中心，湖北 武汉 430079）

面向3G的互动英语学习系统设计与实现*

谢燕辉1，刘清堂1，刘 梅1，吴林静2

（1.华中师范大学 信息技术系，湖北 武汉 430079；2.华中师范大学 国家数字化学习工程技术研究中心，湖北 武汉 430079）

当前，移动学习的研究已经成为教育技术领域的新热点，然而受移动设备的限制，当前面向连接的移动学习存在页面布局不易、内容自适应困难、媒体形式单调等问题。本文在分析国内外移动学习研究现状及存在问题的基础上，设计出基于WAP的互动英语学习系统，并讨论了系统实现过程中涉及的关键技术问题。

WAP；移动学习；关键技术；体系结构

一、引言

2009年1月，3G牌照正始发放，中国就此进入了3G的新时代。无线网络的数据传输速率大辐提升，性能不断提高，3G终端设备对媒体支持和计算存储能力不断增强，这些为在线浏览的移动学习应用提供了极大的发展空间。当前，移动学习已经成为远程教育与数字化学习领域中的一个研究热点，在国内外得到广泛的应用。[1]

在国外，移动学习的研究主要集中在欧洲和北美的部分经济发达国家。[2]研究项目有欧盟的达·芬奇研究计划的From E-learning to M-learning项目、欧盟《数字化欧洲行动研究计划》MOBIlearn、斯坦福大学学习实验室的研究、爱立信等商业公司开展的移动学习项目等，它们提出了移动学习的模型，开发出了基于设备的原型产品。

然而，移动学习在国内的研究还处于起步状态，研究力量主要在大学机构中。[3]如2001年北京大学承担的教育部高教司试点项目“移动教育理论与实践”和2002年北京大学、清华大学和北京师范大学参与的教育部“移动教育”项目，移动网络为2G或2.5G，移动设备面向GPRS手机、PDA，通过短信或GPRS在线浏览的方式，向学习者提供学习资源和信息服务。

当前，常见的移动学习系统开发有基于短消息的移动学习、基于连接浏览移动学习、基于校园无线网络的准移动学习三种模式。[4]而在线浏览的移动学习，存在以下三个方面的问题：（1）移动终端设备类型多，屏幕小，普适终端上的页面布局困难；（2）设备屏幕分辨率各异，各种WAP浏览器上动态内容自适应困难；（3）媒体形式单调，不够丰富。

本论文面向3G，采用目前先进的支持WAP CSS的XHTML MP标记语言，实现基于WAP浏览器英语互动学习，学习内容涵盖英语学习听、说、读、写、译五个方面，进行模块化组织，充分体现移动学习情景性、交互性、实时性、移动性、多媒体性的特点。

二、系统设计

1.系统功能需求

本系统定位为WAP在线浏览方式，学习设备为支持Flash lite3.0的3G手机。结合移动学习理论和英语学习的特点，笔者认为互动英语学习系统要以学习者为中心，学习者可以根据学习需要选择学习内容进行自主学习，学习者之间、学习者与教师之间可以进行实时或非实时的交流讨论，学习资源要有情景性、交互性和个性化，内容的呈现要根据不同终端设备屏幕的大小和浏览器自适应。一般的学习系统包括学习系统、系统管理和交流讨论系统，但互动英语学习系统还应该包含学习信息统计与分析模块，包括以下的功能：

（1）具有交互功能的课程学习内容，媒体形式丰富

系统能包含小学、初中、高中、大学英语方面的课程内容，每个阶段的学习内容要根据学习者的特点进行设计，学习内容涵盖英语听、说、读、写、译五个方面，包含文本、图片、音频、视频和动画等媒体，内容组织微型化、情景化和具有交互性。

（2）具有形成性练习和测试评价功能

系统要为学生提供一个形成性练习测试与评价平台，通过练习强化学习者所学习的知识，又能通过测试测评学习的质量，进行强化训练，以提高学习的效果和效率。

（3）具有及时和非及时的提问和答疑功能

系统能为学习者和教师之间提供一个及时或非及时提问和答疑的空间，学习者可以以短信或者邮件的方式把问题发送给在线答疑的教师，在线教师会通过平台将学生问题的答案发送到学生的移动设备上。

（4）具有及时的互动交流讨论功能

学习者可以通过互动的交流工具进行交互式讨论，讨论学习过程中遇到的疑难问题，进行协作式的在线学习。

（5）具有学习资源的管理和操作功能

实现对各种文本、图片、音频、视频、动画等学习资源的分类组织和管理，包括各种资源的解析、入库和呈现，并能对库中资源及时添加、修改、删除和更新。

（6）具有统计和分析功能

系统能统计和分析学习者在学习过程中的各种信息资源，并根据分析的结果及时地调整和更新学习内容，进行个性化的学习内容推荐，便于管理者统一管理和维护系统。

2.系统体系结构

综合考虑移动设备的特点和学习者特征，系统采用分层的模块化设计，分为表示层、网络接口层、业务逻辑层、数据库层四层，其结构模型如图1：

（1）表示层：是用户与系统界面交互的接口，移动设备通过网络接口层与业务逻辑层进行数据通讯。学习者可以通过3G手机访问系统进行在线学习，教师登录系统后可以与学习者进行互动交流，管理者则通过Web进入后台进行系统管理和维护。

（2）网络接口层：为移动设备接入无线网络和有线网络提供接口支持，是数据通信的通道，确保移动环境下的数据传输与学习支持服务业务。

（3）业务逻辑层：用于封装系统的业务逻辑服务，是整个系统的核心部分，负责处理表示层的应用请求，进行业务处理和应答，调用数据库层的数据与内容，并将处理的结果返回给表示层。本系统包括管理系统模块、学习系统模块、信息统计模块、交流讨论模块四个方面的业务。管理系统模块为管理者提供系统管理和维护功能；学习系统模块为学习者提供英语学习方面的资源服务；信息统计模块主要是对学习过程中的信息进行统计和分析，方便管理者进行系统维护和管理；交流讨论模块为学习者提供学习支持服务。

（4）数据库层：负责存储和提供数据，为业务逻辑层提供数据服务。系统可以根据不同的业务逻辑提取不同的数据，并将数据请求发送给移动终端设备。本系统包括用户信息库、学习资源库、信息统计库、讨论信息库，存储各种与学习相关的信息。

3.功能模块设计

根据互动英语学习系统的功能需求，我们将平台分为学习系统、管理系统和信息统计与分析系统三个子系统。学习系统为学习者提供自主学习的环境，是系统的核心，包括以情景式媒体为主个性化媒体学习、以英语听说读为学习活动单元的专项训练、以评价和反馈为目的练习测试、以互动交流学习的工具交流和帮助五个功能模块。管理系统包括学习资源的注册和管理、用户信息的管理、系统的管理和维护。信息统计与分析系统用来记录学习者的学习，对学习者的学习信息进行统计和分析，以便进行学习资源推荐。系统功能模块如图2。

三、系统开发与实现

本系统采用B/S模式，技术上使用J2EE与Flash Lite技术相结合的方式，开发环境配置为：操作系统Windows XP，开发工具为Eclipse3.2和MyEclipse7.0，WAP应用服务器为Tomcat5.5，数据库服务器为SQL Server 2005，测试软件为Nokia S60模拟器和Opera PC版，测试设备为支持Flash lite3.0的3G手机。本系统研究了栏目导航树的生成、页面布局技术及内容自适应、多媒体应用处理技术、资源组织与管理四个方面的关键技术，并介绍了系统实现的部分功能及测试的效果。

1.关键技术

（1）栏目导航树

良好的导航可以帮助学习者有效地学习，本系统采用导航树进行导航。为方便生成导航树，本系统专门为导航创建一个目录导航表，即目录层次结构表Category。每级目录三位，子目录为父目录号再加三位。后台可以添加和修改目录，并对目录进行动态排序。前台栏目导航树实现代码如下：

（2）页面布局技术及内容自适应

相对电脑，移动手机屏幕偏小，呈现内容有限，呈现大量信息内容需要翻页，这给页面布局造成非常大的困难。而且手机型号多，性能差异大，屏幕分辨率也各不相同，浏览器种类繁杂，显示效果千差万别，要使学习内容自适应各种手机非常复杂。本系统在实现的过程中，充分考虑到手机屏幕的这些特性，按学习者的学习习惯，将学习页面按功能分工具栏、功能导航栏、内容栏三个部分，页面导航明确，让屏幕呈现更多的学习内容，减少了学习者点击进行页面跳转。如图4效果图，工具栏左边为Logo标志，右边为工具导航（包括首页、词典、帮助和返回）。功能导航栏左边是栏目导航，可以在课程中的小的活动单元之间切换，采用DIV布局，单击可以显示和隐藏；中间为与内容相关的辅助功能菜单，如重做、校正、答案、视频、动画；右边为上下翻页。内容栏呈现学习内容主体。页面布局采用DIV+TABLE+CSS，以目前常见的屏幕分辨率240×320、浏览器以流行的 Opera、IE和SkyFire的移动手机为蓝本进行学习内容设计，通过CSS样式表来对学习内容进行排版，适应不同浏览器和分辨率的3G手机显示效果的兼容性，做到内容的自适应。页面布局代码如下：

（3）多媒体应用处理技术

移动英语学习具有很强的情景性和交互性，媒体元素是必不可少的条件。本系统包括文本、图片、动画、视频、音频等丰富的媒体资源，各种媒体交互使用，为学习者创造良好的学习情景，以适应3G时代移动学习的需要。对于在线的互动英语学习，对媒体的处理比较困难，特别是音频的在线交互播放，系统采用专门开发的Flash音频播放器，通过