基于移动学习的网络学堂系统研究

2012-11-28王艳芳

河北北方学院学报（自然科学版） 2012年5期

王艳芳

（泉州师范学院，福建泉州362000）

2011年是3G在中国的大发展年，用户数达到约1.3亿户，用户普及率约14%。据摩根斯坦利移动互联网报告（2009），渗透率达15%时是3G用户的发展拐点。从国外发展经验来看，拐点后一年的渗透率将发展到19%至31%。同时，专业机构预测，2012年中国3G将进入快速增长期，用户普及率将超过20%[1]。美国、西欧和日本的3G用户普及率已超过30%，据摩根士丹利预测，2013年全球3G用户普及率将超过40%。3G移动互联网技术的快速发展，及智能手机的大范围普及，给人们的生活带来很大的便利，人们对借助手机等移动设备随时、随地进行信息获取或学习的需求也迅速增长，从而催生了 “移动学习”这种新型的学习方式，并逐渐成为国内外教育研究的一个重要领域。

1 移动学习及其特点

移动学习，有些学者又称其为移动教育。1994年美国卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）开展了一个研究项目 Wireless Andrew，该项目被视为开创了移动学习的研究先河[2]。2001年，Alexzander Dye等人在《Mobile Education－aglance at the future》的研究中率先对m－learning作了一个较具体的定义[3]。此后，这一新型学习方式开始受到了世界范围内的关注。近年来伴随着中国3G网络的飞速发展，移动学习逐渐为国内所重视，相关机构专家和学者做了不少的研究与尝试。

目前移动学习还没有形成一个被广泛认可的定义，相关机构专家和学者们各抒己见，从不同的角度去理解和诠释移动学习。

Clark Quinn从技术的角度揭示移动学习是通过IA设备实现的数字化学习，这些IA设备包括Palms、Windows CE设备和数字蜂窝电话等。[2]

Alexzander Dye等人认为移动学习是一种借助移动设备能够随时、随地发生的学习，移动学习所使用的移动设备必须能够有效的呈现学习内容，并支撑教师与学习者之间的双向交流。[3]

北京师范大学教授余胜泉认为移动学习是指学习者在自己需要学习的任何时间、任何地点通过无线移动设备（如手机）和无线通信网络提供的学习资源，与他人进行交流和学习。[4]

西北师范大学教授郭绍青认为移动学习是指学习者利用无线移动通信网络技术以及无线移动通信设备获取教育信息、教育资源和教育服务，并在适当的情境下通过移动技术实现教与学的丰富交互，随时随地进行的数字化学习形式。[5]

综合上述，移动学习应该包含以下三个特点：首先，从学习方式来看，移动学习是数字化学习的扩展，具有如师生分离、以学习者为中心等数字化学习特点，其实现方式的技术基础是移动互联网技术，学习媒介是如手机等移动设备；其次，从学习过程来看，具有移动性和碎片性，这是与传统数字学习的最大区别，学习者不必在特定的时间、地点上进行完整的学习，可以随时、随地进行灵活的片段学习；最后，从学习组织来看，移动学习更具有情境性，因其过程的可移动打破了传统学习受时空限制的局限性，将学习者嵌入真实的、自然的社会情境中，与学习环境、学习资源之间建立起应景、丰富的联系，达到更好的学习效果。

2 网络学堂系统架构和功能

网络学堂是高速发展的互联网技术带来的重要教育信息化成果，它把网络技术应用在传统的教学活动中，学生可以通过互联网在网络学堂中与教师进行充分的互动，如教师可以发布课程公告、推荐参考文献或课程资源、布置作业、点评作业、网络答疑等，学生可以进行选课、查询成绩、查询课程公告、作业要求或发布疑问、分享课程资源、在线讨论等。

网络学堂一般包括四个系统：课程开发系统、教学支持系统、教务管理系统和教学资源管理系统。它们分别完成网络课程开发、网络教学实施、网络教务管理和网络教学资源管理的功能。[6]网络学堂系统有四类使用者，分别为学生、教师、教务人员和系统管理员，分别对应不同的使用流程。

3 基于移动学习的网络学堂系统研究

3.1 移动学习模式

从技术实现的角度，可以把移动学习模式分为两大类，三种学习模式。一类是基于短、彩信应用技术的，即基于短消息服务或多媒体消息服务的移动学习模式；另一类是基于GPRS技术，根据其对移动设备的依赖性，还可以分为两种：一种是基于WAP技术的，只是利用移动设备连接互联网，所有的操作都依赖于互联网，不要求对设备自身的开发，即基于WAP浏览、下载和交互的移动学习模式；另一种是基于JAVA技术的，基于移动设备自身的特点进行相适配的移动客户端开发，扩充和增强移动设备的应用和交互能力，即基于移动设备安装客户端的移动学习模式。

3.1.1 基于短消息服务或彩信消息服务的移动学习模式

此模式是借助电信运营商的短、彩信网关技术实现[7]，其优点是覆盖面广，目前基本上所有的手机都支持短、彩信功能，且彩信能包含声音、文本、图片、动画和视频等多种多媒体格式；缺点是由于受短、彩信网关限制，仅能较好地支持100k以下的文件传输，且其数据的通信是间断的，不能实时连接。因此，该模式适用于对内容丰富度、实时性和交互性要求较低的简单移动学习。

3.1.2 基于WAP浏览、下载和交互的移动学习模式

早在芬兰赫尔辛基大学专家开展的UniWap移动学习研究项目中，已开始尝试探索通过应用WAP技术，为使学习者和教师能够通过手机随时、随地访问教学和学习资源搭建移动学习环境进行了有益的尝试[8]。此模式是学习者利用移动设备，借助电信运营商提供的无线网络（如GPRS、WLAN）接入互联网，通过WAP协议访问Internet上的资源，进行浏览、下载和实时交互，使用过程类似于普通的互联网用户，具体的效果可能因移动设备载体的不同而有所差异，可适用大部分的移动学习要求，但因移动载体内存、设备功能及无线网络带宽等的局限性，在客户的使用体验方面仍受到较大的限制。

3.1.3 基于移动客户端（如基于J2ME）的移动学习模式

此模式是基于移动设备自身的特点开发与移动设备相适配的客户端软件。学习者通过在移动设备上安装客户端软件来接入移动网络，访问后台服务器上的学习资源。学习者通过客户端软件，可以方便地检索、下载、上传学习资源或对学习资源使用书签等，比基于WAP的模式户有更好的客户体验，但对移动设备的要求也较高，如需智能手机才能较好地支撑该学习模式，若要在非智能手机上内嵌个性化的移动学习客户端软件则成本较高。

一般而言，在实践中，具体的应用也会综合使用几种移动学习模式。如，“家校通”是电信运营商针对中小学市场推出的，后台数据库系统通过GPRS实时采集学生信息，或者教师的录入信息，然后借助短、彩信网关、无线网络通路，通过短信或彩信、移动互联网等形式，为家长的移动设备提供其绑定的学生的相关信息，如到离校、作业要求、在校表现、课程或作业成绩等。

3.2 移动网络学堂系统

基于WAP和基于J2ME客户端的模式没有绝对的优劣，主要看应用的具体情况。开发基于J2ME的应用程序要比开发WAP应用复杂困难得多。J2ME对移动设备硬件的要求也要比WAP高，特别是在现在各种移动设备具有CPU运算速度慢、内存容量小等自然限制下，WAP仍是主流。但两者之间也不是截然分开的，它们之间可以通过各种方式进行交互互补不足。

由于WAP只是利用移动通信设备连接互联网，所有的操作都依赖于互联网，不要求对移动设备自身进行开发，移动设备只起到一个被动显示的作用，基于J2ME则可以针对移动设备自身的特点进行有特点的开发，扩充和增强移动设备的应用和交互能力，是本文重点探讨的内容。

3.2.1 需求分析

鉴于移动设备的局限性，移动网络学堂主要是对WEB网络学堂的教务管理系统、教学支持系统和资源管理系统进行移动信息服务功能的拓展，使教务管理、教学支持和资源管理实现移动服务功能，如教务管理系统中的课程管理、选课管理和成绩管理等功能模块，教学支持系统中的课程教学公告、课程答疑和群组讨论等功能模块，资源管理系统中的资源查询、浏览和下载等功能模块。

移动网络学堂与WEB网络学堂采用统一的身份认证体系，教师进入系统的帐号和密码是姓名和密码，学生进入系统的帐号和密码是学号和密码。网络学堂WEB界面功能模块和网络服务器端的技术已经比较成熟，本文着重分析J2ME移动网络学堂的主要功能部件J2ME手机客户端。其使用流程如图1：

图1 J2me网络学堂系统使用流程图

3.2.2 系统设计

基于移动学习的网络学堂系统总体框架模型如下图2所示。

此框架为主要应用于无线领域的底层数据通信，解决手机与企业级应用的交互。基于移动设备客户端的学习方式作为WAP或WEB学习方式的补充，使学习者可以随时、随地实现与网络学堂系统中具备移动信息服务功能的资源进行交互。

图2 J2me网络学堂系统总体模型

图3 J2ME移动网络学堂客户端的功能设计

基于移动学习的网络学堂客户端有三类功能模块：界面显示功能模块、网络访问功能模块和数据管理功能模块。分别实现界面显示、网络访问和数据管理功能。图3为客户端的功能设计流程图，矩形框代表用户界面，用户界面监听用户的命令输入，调用其他模块完成相应的功能，如登录验证界面，用户可以输入帐号和密码直接登录，也可以修改密码后登录；网络访问模块负责向服务器发起连接和接收数据，通过多线程技术实现，且在后台运行，前端用户不直接对其进行操作，如传递客户端每个界面接收到的请求给服务器端，并将请求查询的结果返回；数据管理模块负责将网络接收到的数据信息，根据模块功能分类存储在移动设备的本地存储区中，并支持索引管理和本地查询请求。