【摘要】普适计算的思想体现的是用户在任何时间任何地点都能够获取目标信息,移动学习恰恰是普适计算的产物,它实现了无缝连接,极大的丰富了远程学习支持的手段。移动学习大致有五种方式:移动式存储,基于SMS短信的方式,基于连接浏览的方式和J2ME方式以及基于特定手持设备的课堂反馈系统。文章分别对五种学习方式和技术实现给予了理论和实践的解释。我校的移动学习也在SMS平台,Pocket PC远程学习支持系统和WAP移动学习信息系统上做了开发和实践,并在实践中总结出了我校下一步的移动学习开发设想。
【关键词】普适计算;移动学习;WAP;学习支持
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)01―0115―05
引言
上世纪90年代计算机领域中涌现出一个新概念,叫做普适计算(Ubiquitous computing或者Pervasive computing),Ubiquitous意思是“无处不在的,随时可得到的”,它的核心意思是将技术融入到人们的生活中,人民随时随地都可以获取目标信息而不必担心技术的困惑。就像我们使用铅笔一样,只管握着铅笔构建自己的思路,而不需要考虑铅笔的用法,它强调的是技术不会成为我们生活学习的障碍[1]。教育界引入了这个理念后,提出了一个教育新名词――泛在学习,其实泛在学习的英文是Ubiquitous Learning,与普适计算一样都有一个核心词Ubiquitous,都强调Anytime,Anywhere(无处不在,无时不在)[2][3]。移动学习(Mobile Learning)体现的也是一种无缝连接方式(Seamless Connection),因此移动学习是泛在学习概念的一个雏形。
移动学习总体来说是指学习者利用移动设备能够在任何时间,任何地方根据自己需要进行学习的一种学习方式。但目前移动学习的发展状况还不能在任何时间任何地点满足学习者的需要,它还不是一种成熟的学习方式,只是网络教育下的一种学习支持服务[4]。
一 移动学习技术的实现方式
1 移动学习方式的介绍
纵观整个移动教育的领域大致有这么几种方式,一是移动式存储,或者叫播客形式[5](Podcasting),移动式存储是指学习者预先将学习资源存储到移动设备里,然后在移动中对移动资源进行正式或非正式学习的方式。应用此种方式的如上海交大继续教育学院在移动学习模块[6]中开发了很多基础科目的微型语音文件,以供学习者下载学习。
二是基于SMS短信的方式。此种方式主要是基于文本交流的方式,用途是由学生向教学服务器发送问题,然后服务器从数据库搜查此类问题给予解答,如果搜索不到,则把此问题转发给相应的学科教师。或者是用短信Push功能群发学生相关的通知和教学信息。此种方式在移动学习领域应用较多。如英国Kingston大学进行了评价短信息服务应用于教育教学有效性的实验。根据实验需求他们开发了一套短信息服务系统,可用于向学习者发送课程安排、考试安排和考试成绩等信息[7]。
三是基于连接浏览的方式。此种方式是学习者用移动设备通过电信的WAP网关接入Internet,然后通过WAP协议和网关转换为手机浏览器所支持的WML格式,经手机微型浏览器显示出来。Wap1.0 协议支持纯WML格式,wap2.0协议支持WML和XHTML格式。由于受网络带宽,手机功能限制和资费的影响,此种方式在网络教育中应用的不是较为普遍,但随着3G网络的试行和手机功能的升级,一些继续教育机构也开发了一些WAP站点,如西南科技大学网络教育学院的Pocket Pc学习支持系统[8](如图一)。
四是J2ME方式,这是一种基于WAP的B/S结构的软件系统开发方式,它针对具体的手机或手持设备型号以及设备的功能进行开发,并需要手持设备安装后方能使用。应用此种方式的有诺基亚开发的行学一族(MobileEdu),此平台在2007年5月在中国推出,它整合了众多教育和出版机构的学习内容,学习资源主要以英语为主[9]。若要应用此行学一族软件,需要在客户端安装与手机品牌和型号相匹配的“行学一族”软件,目前此平台只支持Nokia品牌的手机(如图二所示)。
五是基于特定手持设备的课堂反馈系统。基于手持式的课堂即时反馈应用是移动设备在教室中成功运用的一种系统,是基于无线网络支持交互性的探究性学习系统。此课堂反馈系统既能够将教学置于网络教学环境中进行,还能够用于手持式设备式的探究性学习。在课堂上,学员每人手持一个手持式设备(如PDA,学习机等)和与计算机联机的接收器,进行课堂任务驱动的探究性学习,然后提交作业。该系统会利用学员反馈回来的状况,给予教员及时准确的教学反馈信息,同时教员也能马上诊断学员学习的成效,及时补救教学,收集到各种反馈数据用于以后对学员知识结构的分析研究。基于此项研究的有新加坡的MobiSkoolz系统和日本的BSUL学习环境系统[11]。
2 移动学习技术的几种实现方式
(1)移动式存储(播客)实现方式
对于移动式存储的移动学习方式的实现主要是微型学习资源的开发。微型学习资源可以是一个微型课件,一个几分钟的音频和视频,也可以是一些课程笔记。微型课件的制作要考虑到用户手机的功能,屏幕大小和用户惯性操作等因素,因此微型课件的制作常常是一些纯文本的学习材料和一些基础科目的学习内容。如行学一族的记单词。音频和视频的微型学习资源是最常用的,如美国的普渡大学,斯坦福大学等,老师们通过Ipod或录音笔将上课全过程录制下来,课后用音频和视频软件编辑成适合非正式学习的微型学习音视频文件上传到网络上,以供学生下载。[12]
(2)基于SMS短信的移动学习的技术实现
SMS短信的移动学习方式,对于学习者来说,有三个主要用途,一是能够接收到自己定制的学习短消息;二是能够向服务器发送问题,希望服务器能够给予学习指导;三是直接通过手机短信与老师和学习伙伴交流。
对于教学服务器来说,要实现三方面的功能,一是根据学生的专业和所学的课程从数据库中搜索信息发送到学习者手机或者是发送问题到学生手机检验学习者的学习情况;二是能够接收学生的请求并做相应的处理,如从数据库中搜索解决问题的信息,获知是将学生的请求发送到相应教师的手机上,由教师给以答复;三是服务器能够查询学习者的历史答疑情况,并将答复信息发送给主管老师。
因此对于教学服务器来说,要由一种语言开发工具和SMS短信API借口以及数据库来完成。语言开发工具如JSP,ASP,C#等链接数据库开发出整个系统框架,然后通过对接SMS API接口或者短消息网关等来实现短消息接收功能。数据库根据关键词匹配来找到合适信息,反馈给学习者,同时数据库中也会存储学生和教师的基本信息,教学资料库,以及教师和学生短信的历史信息等。
如今很多SMS移动学习平台并不是单纯由PUSH和PULL的响应来实现的,更多的是与web平台的答疑系统相结合来给予学生指导,更多的是web平台答疑系统的补充。如华南师范大学的基于web的短信答疑平台[13]:学生在web通过BBS提出问题,如果相关科目的教师两天内未给予回复,则把此问题转发至答疑老师的手机上,教师作答后会将相关的资源链接或解决思路直接发送到学生手机上。同时教师可以把此学生的问题添加到教学资料数据库以备其他学生检索。
(3)基于WAP连接方式的技术实现
所谓WAP(wireless application protocol),就是无线应用协议,WAP网络架构由三部分组成,即WAP移动设备,WAP网关和WAP服务器。它的功能就是任何一种支持WAP协议的移动设备通过WAP协议和WAP网关,使其能够访问到WAP服务器上的Internet资源。同时配有WAP微型模拟浏览器(WAP Emulator)的PC也可以直接访问WAP资源。WAP连接Internet的概略图如下:
教学网络服务器配置好WAP参数以后也就成为了WAP服务器,从网络架构中因此开发WAP网站的方式与开发WAP相仿。一是直接用WML或XHTML语言编写,用纯无线标记语言编写的WAP网页只是静态的,纯文本的,只能显示些简单的功能。用纯WML编写的WAP代码如下(效果图如图4所示):
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>搜索>
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西南科技大学
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网络教育学院
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另一种方式是动态编程方式。用动态编程语言如ASP,JSP,J2ME,C#等编写,在WML代码中嵌入动态编程中的函数以及脚本语言。如北京大学移动教育平台搭建采用的是JSP+WML的方式,华南师大的移动答疑平台采取的是C#+WML的方式等。
同时,文件类型要以相应的网络编程语言的文件格式命名,如用在WML嵌入ASP的脚本语言,则要以.asp文件格式保存。以ASP编写为例,代码和效果图(图5)如下:
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用户名
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密码:
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>登录
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西南科技大学网络教育>
>移动搜索网>
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(4) J2ME方式的实现
J2ME是SUN的JAVA2平台微型版,采用3层结构设计,分别是Configuration(配置层),Profile(简表层)、Optional Packages(可选包),J2ME的技术构架如图所示。
J2ME提供有两个配置:资源相对无限的设备配置(CDC)和资源有限连接设备配置(CLDC),CLDC主要面对的是内存和处理器能力有限的手持设备,如手机,PDA等,CLDC之上则主要提供有移动信息设备简表(MIDP),即用于手机、PDA等移动终端的设备简表,提供API以支持无线应用的开发。最上层规范为Optional Packages(可选包),是一组和其他规范或API没有任何依存性的本身具有独立价值的类库,程序员根据厂商提供的这些功能开发出相应功能的应用程序。
系统需要安装JDK,WTK和WTK模拟器,还有一些集成开发环境等,目前J2ME主要的开发集成软件主要有:Eclipse,JBuilder,NetBeans等。
(5) 其他的方式
I-MODE方式
I-Mode和WAP一样,都是无线应用的协议,用于支持移动设备接入Internet。欧美采用的主要是WAP协议,而在日本用的最多的是I-Mode。I-Mode可用于计算机、PDA及其它I-Mode蜂窝电话收发电子邮件。
两者的主要区别是所使用的标记语言不同。I-Mode使用cHTML(Compact HTML),而WAP使用Wireless Markup Language(WML,不遵守HTML标准)。
FlashLite软件开发方式
FLASHLite的全称是Macromedia FlashLite,它是Macromedia公司专为移动电话设计的全新MacromediaFlashPlayer配置文件。它是在服务器端用flash和Actionscript语言编写,在客户端采用flashLite播放器显示出来。用FLASHLite开发出的移动学习系统,既可以很好的支持视频,动画和图片的显示,也可以较好的与动态数据库连接,交互性比较好。
二 我校移动学习实践
1 移动教学系统的设计
图7是我校现代远程教育教学支持平台[15]。由学生信息数据库、教学资源数据库及网络教学系统、电子邮件系统、多媒体网上辅导系统等组成。学生与教师可以通过这一平台进行远程教学活动。由于学生的流动性,他们平时并不清楚具体的学习和辅导时间安排,这样就会经常造成老师在网络的这一端进行远程辅导答疑时,另一端并没有学生在线提问的尴尬场面发生。为此,我们设计了如图8的移动教学系统[4]。
这一系统是在图7的基础上,增加了教学计划数据库,短信发布系统和知识数据库。对于学生将学习的课程,我们把它发布在教学计划数据库中,短信发布系统将按计划的学习阶段自动地向学生和教师发送相关的导学信息。由于我们在教学资源数据库中对这门课程,已经加入了这些导学内容,这样就保证了他们在要求的时段内通过多媒体网上辅导系统进行远程辅导答疑。
2我校移动学习实践
(1)基于SMS的移动学习的实践
为了检验这一系统的可行性,我们将针对《计算机文化基础》进行实践。实验的对象是我校08级春季入学的网络教育学生,他们分布在全国14个省的77个学习中心,大约8000人。根据学生的注册情况,统计出学生拥有手机和小灵通等移动通讯工具的有90%以上。
《计算机文化基础》是网络教育中的一门全国统考课程,学生对这门课程的学习也比较重视。我们把教学内容分成两大板块:一部分是用于通知学生的教学管理内容;另一部分是针对课程的学习导航内容。教学管理内容主要是告诉学生开学的时间,登陆网络学习平台查看自己本学期要求学习的课程,以及国家几次统考时间的安排等内容;学习导航则是根据课程的学习进度,及时告诉他们相应单元的知识点,以及网上辅导答疑的时间及虚拟教室的房间等内容。
我们为这两大板块分别做了数据如下:
考虑到学生费用等问题,本次实践中暂不启用交互功能,即学生通过手机短信查询问题及提问这一功能。我们想通过这一个学期的实验,总结经验,分析问题,为下一步的应用奠定基础。
(2)Pocket PC的实践
我校已经开发出基于Pocket PC的远程学习支持系统,它是用JSP+Oracle的方式开发出的,它是web网页模块的Mini版本,开发技术和流程基本和web开发无异。Pocket PC平台中涵盖了课程学习和教务管理以及课程答疑相关的模块,在某种程度上丰富了远程教育的学习支持手段。但Pocket PC是基于微软Windows Mobile操作系统的一种PDA掌上电脑,对于使用者来说就有诸多限制。但目前无线协议已经发展到wap2.0,wap2.0支持显示wml,xhtml,html格式的网页,所以目前的智能手机只要配有wap2.0版本的微型浏览器,就可以访问Pocket Pc资源。
(3)基于WAP链接方式的实践
我校开发了基于B/S结构的WAP网站,网址为wap.省略。考虑到学生的易用性和手机的普遍功能,此平台的开发是基于wap1.0协议的,用ASP+WML+Oracle的方式开发的(如图7所示)。WAP首页是一个登陆页面和新闻公告,登陆类型分为学生,教师和管理员。学生登陆后将显示公共资源,个人信息,成绩查询和课程学习以及在线提问等内容,极大的丰富了学习者的沟通方式和答疑方法,实现了无缝连接(Seamless Connection),较好地弥补了有线学习支持的缺陷,真正实现了普适计算的思想:随时随地(Anywhere,Anytime)都能够学习和获取信息。
三 我校移动学习下一步开发方案设想
如今3G网络已经试运行,手机用户不断增多,为移动学习提供了很好的外部条件,英国远程教育专家基更曾经说过,不是技术本身具有适合学习的特性,而是技术普遍的被大众拥有。
我校网络教育学院经过调查和访谈部分中心校师生,我们打算从以下几个功能来完善:
1 采用WAP中的PUSH技术,定期向学生提问,要求学生用短信回复,然后对照数据库中的答案,判断对错然后给予评价反馈。如由教学服务器发送给学生“请回答高等数学书第112页第四题,并将答案发送给教学服务器”等。
2 定期给学习者发送下阶段的学习任务,以及提供一些学习资源,让学习者提前浏览,为即将到来的学习做准备。
3 开发基于手机播放的多媒体课件,拷贝在手机存储卡上用于学生在外出差、上下班路上进行学习。
4 除了基于短信平台的移动学习外,我校还正致力于微格学习资源的开发,专门制作时间短,话题专,容量小,内容多样的非正式学习资源。
笔者认为目前移动学习还不是一种独立的学习方式,对于国内开展的移动学习平台,用纯移动学习的方式进行教与学在目前来看可行性不大,移动学习目前只是数字化学习的一种补充,是为了更好地对学习支持进行改善。现阶段我校开展的网络教育的思想是:以桌面平台为主,以移动学习平台窗口为辅;以学习指导书、网上资源为主,短信SMS信息发布为辅。
参考文献
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[2] 王民,顾小清,李雪 等. 支持泛在学习的资源、服务及其门户设计[J].开放教育研究,2009,15(1):21-25.
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[6] 上交大继续教育学院.移动学习网[EB/OL].>
[7] 刘豫均.移动学习--国外研究综述[EB/OL].
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[8] 西南科技大学网络教育学院.远程教育Pocket Pc平台[EB/OL].>
[9][10] 诺基亚.行学一族移动学习平台[EB/OL].
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[11]刘俊峰.国外有影响的移动教育研究项目比较分析[EB/OL].>
[13] 刘海苑.基于Web的短信课程答疑系统的设计与开发[D].广州:华南师范大学硕士论文,2007.
[14] 顾金星,李学军,杨朝辉.WAP编程指南[M].北京:电子工业出版社,2001.
[15] 朱东鸣,宋京燕.移动教育系统的设计与实践[C].第十届全球华人计算机应用会议论文集,中国北京:清华大学出版社,2006.