移动学习相关技术简介2.doc

M-learning 相关技术简介远 秋一、移动学习工具及其特点（一）移动学习工具1、手机移动电话，通常称为手机，是可以在较广范围内使用的便携式电话终端。目前在全球范围内使用最广是所谓的第二代手机（2G），以GSM制式和CDMA为主。它们都是数字制式的，除了可以进行语音通信以外，还具备可以收发短信（短消息、SMS）、MMS（彩信、多媒体短信）、无线应用协议（WAP）等功能。在中国大陆及台湾以GSM最为普及，CDMA和小灵通（PHS）手机也很流行。目前整个行业正在向第三代手机（3G）迁移过程中。2、PDAPDA就是个人数字助理（ Personal Digital Assistant ）的意思。顾名思义就是辅助个人工作的数字工具。主要提供记事、通讯录、名片交换及行程安排等功能。PDA 其实应该细分为电子词典、掌上电脑、手持电脑设备和个人通讯助理机四大类。而后两者由于技术和市场的发展，已经慢慢融合在一起了。（1）电子词典在所有的PDA类产品中，这是最简单的一款。它主要的功能就是提供了中英文互译、电话号码存储、英语单词朗读等功能，它的特点就是其所有的程序都是固化在存储器上，因而存储能力有限，功能也比较单一且不具有扩充性。但这些产品也有其不可比拟的优势：（1）针对性比较强，提供了所需的功能，如游戏、计算、记事等；（2）有体积小，操作简单等。此类电子词典的代表有快译通、名人、文曲星等。现在一些新型的电子词典也提供了通讯的功能。通过附加的连接套件，可以和电脑以及同类产品之间交换数据。另外，市面还有些电子记事本，这类将重点放在了记事和日常的商务管理上。这些产品往往存储容量比较大，但其本质还是和电子词典一样，其程序都是固化在存储芯片上的，同样不具备扩展能力。这类产品的典型代表就是商务通。（2）掌上电脑数码世界将掌上电脑称为是PDA，也正代表了 PDA 的真正含义，因为它几乎有一般家用电脑的所有功能。掌上电脑部按操作系统的不同，分为 Palm 和 PocketPC。 Palm 采用 Palm OS系统，由 Palm 公司开发；而 PocketPC 采用 WinCE 的系统，由微软开发。掌上电脑一般没有键盘，采用手写和软键盘输入方式，同时配备有标准的串口、红外线接入方式并内置有MODEM，以便于个人电脑连接和上网。掌上电脑和电子词典产品最大的区别，就是它的应用程序的扩展能力，用户可以在掌上电脑上任意安装和卸载应用软件。（3）手持电脑设备手持电脑设备的英文名称叫 HPC，即 Hand held PC 的意思。这是一种介于笔记本电脑和掌上电脑之间的产品。它的外型则类似于传统的笔记本电脑，配有小型键盘，因此功能要比掌上电脑来的强大，体积和重量也要大，所以在便携性能上较之掌上电脑为差。（3）个人通讯助理机个人通讯助理机是最时尚的一种。它的概念就是将掌上电脑的一些功效和手机、寻呼机相结合而产生的。目前基于 WinCE系统和 Palm 开发的产品，统称 SmartPhone ，其功能与掌上电脑持平或更高，还拥有通讯功能和无线数据交换，更代表将来掌上电脑的发展方向。3、PDA手机PDA 手机，就是集 PDA 功能和手机功能为一体，同时具备访问互联网的功能的产品，或者说是带PDA功能的手机，也叫智能手机。PDA手机和普通手机的区别是他有自己的操作系统(palm，Windows Mobile，Linux， UIQ等等)，一般都有独立的CPU，内存，大屏幕触摸屏，外插扩展卡等等，好处是和电脑一样可以安装各种各样的应用软件来扩充自身的功能，也可以外接硬件如GPS模块实现GPS功能，外接扫描头扫描条形码等等，扩充性比较强，这是普通手机无法做到的。（二）移动学习工具的特点相比于传统的台式电脑、笔记本等，移动学习工具有以下特点：1、可携带性（portability），即设备形状小、重量轻，便于随身携带；2、无线性（wireless），即设备无需连线，直接通过无线传输技术进行数据交换；3、移动性（mobility），前两个属性使得移动学习工具具有可移动性，使用者在移动中也可以很好的使用。二、无线传输技术（一）1G频分多址第一代手机，即“1G”，被称为模拟式手机。这种手机使用的是频分多址技术(Frequency Division Multiple Access， 简称FDMA)。“多址”的意思很直接明了，就是许多人使用同一项资源，而这项资源就是无线电频谱。“频分”的意思是：按照用户对分配的波段进行频率或频道划分，这意味着需要极大的频宽来满足每一位用户。（二）2G时分多址/码分多址2G手机按照频率分配技术标准分成了两大阵营，其中一种名为全球移动通讯系统(Global System for Mobile communications， 简称GSM)的技术标准采用了时分多址(Time Division Multiple Access， 简称TDMA)技术。TDMA技术将数字化的通话数据流分割成数据块，每个数据块都分到一个时间块，而每位用户都分到一个时间段，这样就不必进行频道的分割。而美国则在使用另一种名为码分多址(Code Division Multiple Access， 简称CDMA)的技术。这里面的“码“，指的是一种将数据加入识别码并进行传输的方式，这样就只有接收端能感知到数据。CDMA技术还被应用在诸如全球定位系统(Global Positioning System， 简称GPS)之类的蜂巢式网络中，也成为使用该技术的蜂巢式系统的代名词。比如高通公司(Qualcomm Inc.) 1996年推出的CDMAOne，该系统能同时处理64个通话。（三）2.5G无线分组到了九十年代中晚期，手机不但需要能提供通话服务，还要能传输数据的趋势越来越明显，而无论是GSM还是CDMAOne在这方面都不是太理想。原因很简单，这两种系统在设计时就不具备此功能。GPRS和CDMA2000被称为2.5代技术，是Gerneral Packer Radio Service的英文缩写，中文译为通用无线分组业务，这种技术介于第二代技术和第三代技术之间，运营商无需进行设备升级换代。此后GSM标准在GPRS基础上又发展出全球演进式数据速率增强技术(Enhanced Data for Global Evolution， 简称EDGE)，其理论速度是GPRS的3倍。EDGE被称为2.75代技术，并得到广泛应用，其中包括中国，此外苹果公司(Apple Inc.)新推出的iPhone手机也使用此技术。GPRS具体来讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，即以分组的“形式”把数据传送到用户手上。因此，GPRS技术可以令手机上网省时、省力、省花费。据介绍，联通的GPRS网络已在全国70个城市开通，2007年6月18日在25个省的129个城市开通，年底全国开通。届时全国4.5亿移动用户无论身处何地，都可尽情享受跨网络的文本、图像、声音、视频片段等多媒体信息通信。（四）3G数据分割最早实现商用化的3G网络于2001年在日本出现。原来的GSM和CDMA两大阵营均以码分技术开发出3G技术标准，其中GSM阵营开发出W-CDMA（其中的W代表宽频），而高通公司则对现有技术进行改进后开发出CDMA20001x。两种技术都是将数据分割成字符串，从而最大限度的利用频谱，只是两者之间互不兼容。但对于用户而言，终于可以不必再以令人痛苦的低速度下载电子邮件和浏览网页了。目前3G技术有三个标准TD-SCAMA、WCDMA、CDMA2000，在国内分别被中国移动、中国联通、中国电信获得运营牌照。其中，中国联通使用的WCDMA是技术最成熟、网络最广、速率最快、终端最丰富的制式：中国移动TD- SCAMA，速率：上行2.8M 下行0.5M 中国联通WCDMA，速率：上行14.4M 下行5.76M 中国电信CDMA2000，速率：上行3.1M 下行1.8M 如今我们许多人已经用上了3.5G产品，W-CDMA的升级版正是HSDPA（HSDPA（High Speed Down link Packet Access）技术是WCDMA基于R5的增强型技术，通过各种核心技术可使下行速率达到14.4Mbps，是WCDMA移动运营商进行大流量移动多媒体服务的首选技术），而CDMA阵营则推出演进资料最佳化技术（Evolution Data Optimized， 简称EV-DO），两者的传输速度都高达300至700kbps，有时甚至更快。现在手机上网的速度可以赶上在家使用宽频上网的速度。三、WAP与WAP网站开发技术（一）WAP协议WAP(Wireless Application Protocol)是无线应用协议的缩写，一种实现移动电话与互联网结合的应用协议标准。WAP是全球统一且开放的标准，最新的WAP版本是WAP论坛于1999年12月发布的。WAP论坛是由爱立信、诺基亚、摩托罗拉和P等4个业内厂商于1997年6月发起成立的一个工业组织。WAP手机可以通过标准的协议接入互联网，手机上网，可以获取适用于手机浏览的网上信息，以及基于互联网的丰富应用。如新闻浏览、搜索、邮件、访问、查询、无线电子商务等，使人们体验无线互联网的丰富应用。（二）WAP网站开发语言WAP网站的开发使用一种类似于HTML的标记式语言WML（Wireless Markup Language无线标记语言），相当于国际互联网上的HTML（超文件标记语言）并可通过WAP Gateway直接访问一般的网页。 WML是以XML为基础的标记语言，用在规范窄频设备，如手机、呼叫器等如何显示内容和使用者接口的语言。因为窄频使得WML受到部分限制，如较小型的显示器、有限的使用者输入设备、窄频网络联机、有限的内存和资源等。WML支持文字和图片显示，内容组织上，一个页面为一个Card，而一组Card则构成一个Deck。当使用者向服务器提出浏览要求后，WML会将整个Deck发送至客户端的浏览器，使用者就可以浏览Deck里面所有Card的内容，而不需要从网络上单独下载每个Card。为了开发WAP应用程序，需要一个WAP网关（注意：这里的网关可能是指支持WML的服务器。可以通过配置WWW服务器达到这个目的）和WAP工具包。工具包应当包括模拟器和能让开发者浏览WML网页。WML页面的开发和HTML页面的开发一样，可以使用Notepad或者其他文本编辑器来进行编辑。（三）WAP开发工具目前，支持WML的开发工具有众多，下文选取三个具有代表性的做简要介绍：1、Ericsson的 WapIDEEricsson WapIDE工具包是由一系列支持设计及测试WAP应用的工具构成。WapIDE的SDK目前只能在Windows NT 4.0和Windows 95/98环境下使用，针对Windows 2000环境的WapIDE开发工具包，相信不久即会面世。WapIDE还同时提供了用于测试服务器应用的程序，如Perl 5.0、Tcl/Tk以及Xitami Web Server等。安装WapIDE时需要首先安装IDE，然后安装SDK，并同时选择安装Xitami Web Server等全部组件。WapIDE开发工具包启动后的窗口界面包含有用于测试应用程序的浏览器(Browser)，用于编写应用程序的应用设计器(App Designer)和一系列服务器端工具集(Server Toolset)，比如WML、WMLScript编译器及语义分析器等。其中，浏览器可以模拟Ericsson多种型号的WAP手机界面（包括界面大小和内容），默认情况下模拟的是R320s手机的界面。通过该浏览器，开发者可以测试工具包中自带的网页样例，或测试自己编写的网页及应用，测试时需输入它们的URL地址。App Designer窗口则是我们经常使用的窗口，大部分开发工作将通过这一窗口完成。2、Nokia的 Nokia Toolkit与Ericsson的WapIDE工具包类似，Nokia的WAP工具包也拥有图形开发环境、浏览器和WML、WMLScript的编译器。Nokia的工具包目前只能在Windows NT 4.0环境中运行，而且必须先运行Java 2 runtime才能运行和使用Nokia WAP Toolkit。因此，用户必须先到美国Sun公司的Java网站(/)去下载Java 2 SDK或者Java 2 Runtime Environment(JRE)，并正确安装到所用计算机的Windows NT 4.0环境中，然后才可以安装Nokia WAP Toolkit。Nokia WAP工具包启动后的床后是一个集成化的窗口，开发者从中可以进行WML、WMLScript文件的编辑、修改和测试等工作，也可通过输入WAP网页或应用的URL地址来浏览它们的效果。Nokia还提供了一个独立的基于WAP Server的Java Servlet，集成了应用服务器和WAP网关两种功能。对于WAP服务提供商来说，该产品更为实用，而且维护更为系统、简练。3、Unwired Planet（P）的UpPhone SDKP公司推出的UP.SDK产品与Nokia和Ericsson的产品有较大的区别，虽然它可以运行于Windows 95/98/NT和Solaris操作系统环境，但它没有提供编辑和测试WML、WMLScript程序的集成环境。但UP.SDK提供了一系列可由WML、Perl、C、C+、VB等不同语言重复使用的代码库，同时提供Perl和C语言使用的库函数，并可用来生成WML文件及控制HTTP请求等，而且UP.SDK还提供了SSL证书的安全性工具。因此，使用UP.SDK开发，能够大大提高用户的开发效率。P还提供有自己的微浏览器UP.Simulator，该模拟浏览器只能在Windows环境中运行。由于UP.Simulator是动态地与P开发者网站相连接的，所以必须在用户计算机一直与Internet连接的状态下才可以使用，这样为用户随时下载程序的样例应用或直接访问Internet上的WAP站点提供了方便。比较而言，P的工具包比Nokia和Ericsson的工具包拥有更多的开发功能，但其开发工具的操作界面不太“友好”，使用起来不太方便。Ericsson WapIDE工具包操作界面的处理上有些地方用起来不是非常方便，Nokia的工具包提供有较好的图形开发环境。因此，对于拟采用WAP工具包进行开发的用户而言，不妨选择Nokia WAP Toolkit作为开发工具。当然，为了开发适用于P和Ericsson手机的网页及应用，用户还有必要熟悉它们的工具包。以下是常见WAP开发工具包及其基本情况列表：表1：常见WAP开发工具包及其基本情况提供商软件开发工具包模拟器编辑器调试工具例程帮助文档NokiaNokia WAP Toolkit是是是是是EricssonWAPIDE SDK 2.1是是是PUP.SDK 4.0是是是MotorolaMobile Application Development Kit (ADK)是是是是是WAPMineWAPPage 1.0是是是WAPObjectsWAPObjects是是是是PWOTPWOT WML-Tools是是是Dynamical Systems ResearchWAP Developer Toolkit 1.0 是是是是是Perfect SolutionsCardONE是是（四）小结从移动学习资源来看，移动设备的浏览器可以将Web 网站的页面形式转换成适合小屏幕的移动设备，但是仅仅局限于文字，虽然也可以转换图片，但是非常吃力，严重影响浏览网页的速度，更不用说其他多媒体资源了。所以，直接借用Web 的资源库是行不通的，必须专门为WAP 建设自己的资源库。从教育移动学习资源来看，目前的WAP 网站大多专注于手机铃声、图片、游戏、彩信等娱乐信息的下载，部分以各类新闻为主，众多的WAP 网站中致力于教育学习的专业网站凤毛麟角。WAP 网站内容形式过于单一，具有特色的网站太少，WAP 资源库的建设任重道远，特别是教育类的WAP 网站。四、移动学习系统对比目前，国外已经开发出很多种支持移动学习的系统，系统功能各不相同，Evgeniya Georgieva（2006）对12个典型移动学习系统进行了对比分析，对这些商业或非商业的移动学习系统的特点进行了归纳。表1： 6个高校开发的移动学习系统对比移动学习系统移动设备类型移动学习类型信息类型支持学习管理系统e-learning标准程序语言内容自适应技术线上线下Mobile ELDITPDAWeb部分（代理）学习内容ELDIT否未知XML和XSLT语言，Cocoon框架WELCOMEPDA和手机Web不支持学习内容，短信VUR否未知XML和XSLT语言，Pocket UniversityPDA不确定线下练习测试不支持否未知未知University Mobile PortalPDA和手机Web不支持新闻公告，短信不支持否JavaXML和XSLT语言，Cocoon框架MVClassPDA和手机Web不支持学习内容不支持否未知XML和XSLT语言，Cocoon框架MobilPPDAWeb不支持学习内容，聊天不支持否JavaXML和XSLT语言表2： 6个商业机构开发的移动学习系统对比移动学习系统移动设备类型移动学习类型信息类型支持学习管理系统e-learning标准程序语言内容自适应技术