（教育技术学专业论文）基于移动终端设备的移动学习系统的研究与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 在全世界范围内看来，没有任何一项技术能够像移动通信技术这样被应用于人类 社会的每一个角落。可以说，“移动”已经成为了未来人类社会技术发展与革新的主旋 律，在这样的背景之下，将移动与教育结合在一起的移动学习自然也就成为了现代教 育学领域的一个重要研究方向。 在我国，移动学习的理论与应用研究有着一定的基础，越来越多的人开始关注移 动学习。但是与移动技术在其他领域所取得的成就相比，教育领域仍然是一块相对薄 弱的环节。针对移动学习的概念、移动学习的主要相关技术、移动学习系统的设计与 实现这个几个方面的内容，本文在详细整理并分析移动学习的研究经验与应用现状的 基础上，将移动终端设备技术与移动学习理论结合起来，对如何在移动终端设备上设 计并实现移动学习系统进行了研究。 本文所完成的主要工作如下： 1 通过文献分析、调查问卷等研究方法，对移动学习的相关理论知识与技术方法 进行了研究，在结合实际情况的基础上提出了基于移动终端设备的移动学习系统解决 方案。 2 在上述解决方案的环境下对移动学习的角色行为与活动内容进行了剖析，有针 对性的构建了移动学习系统的总体架构并设计了功能模型。 3 运用软件技术对基于移动终端设备的移动学习系统进行开发工作，系统采用了 服务器端与客户端相结合的方式来实现。 关键词：移动学习；移动终端设备；移动通信技术；移动学习系统；a n d r o i d 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h e r eh a sn e v e ra p p e a r e dat e c h n o l o g ys u c ha sm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yt h a t h a sb e e nu s e di ne v e r yc o m e ro fh u m a ns o c i e t yw o r l dw i d e l y i tc a nb es a i dt h a tt h e ”m o b i l e ”h a sb e c o m et h em a i nt h e m eo fh u m a ns o c i e t y st e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n ta n d i n n o v a t i o ni nt h ef u t u r e ，i nt h i sc o n t e x t ；m o b i l el e a r n i n gw h i c hm a k e se d u c a t i o na n dm o b i l e t o g e t h e rw i l ln a t u r a l l yb e c o m ea ni m p o r t a n tr e s e a r c hf i e l do fm o d e m p e d a g o g y i nc h i n a ，m o b i l el e a r n i n gt h e o r ya n da p p l i e dr e s e a r c hh a sa f o u n d a t i o n ，m o r ea n dm o r e p e o p l eb e g a nt of o c u so nm o b i l el e a r n i n g ，b u tc o m p a r e d 、衍mt h ea c h i e v e m e n t so ft h e m o b i l et e c h n o l o g yi no t h e rf i e l d s ，t h ef i e l do fe d u c a t i o ni ss t i l lar e l a t i v e l yw e a kl i n k f o c u s o nt h ec o n c e p t so fm o b i l el e a r n i n g ，t h et e c h n o l o g yw h i c hm o b i l el e a r n i n gr e s e a r c hi n c l u d e s ， t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fm o b i l e l e a r n i n gs y s t e m sa n db a s e do nt h ed e t a i l e d c o l l a t i o na n da n a l y s i so nt h eb a s i so f e x p e r i e n c ew i t ht h ea p p l i c a t i o no fm o b i l el e a r n i n g ，t h i s p a p e rc o m b i n e dm o b i l ed e v i c et e c h n o l o g ya n dm o b i l el e a r n i n gt h e o r ya n de x p l a i n sh o wt o d e s i g na n di m p l e m e n tm o b i l el e a r n i n gs y s t e m si nt h em o b i l et e r m i n a ld e v i c e t h em a i nw o r k sa c c o m p l i s h e di nt h i sp a p e ra r ea sf o l l o w s ： 1 u s el i t e r a t u r ea n a l y s i s ，q u e s t i o n n a i r e sa n do t h e rr e s e a r c hm e t h o d st or e s e a r c ht h e r e l e v a n tt h e o r e t i c a lk n o w l e d g ea n dt e c h n i q u e sf o rm o b i l el e a r n i n g ，a n dp o i n to u tam o b i l e l e a r n i n gs y s t e mb a s e do nt h em o b i l ed e v i c es o l u t i o n so nt h eb a s i so ft h ea c t u a ls i t u a t i o n 2 t h ea n a l y s i so ft h er o l eo fb e h a v i o ri nt h em o b i l el e a r n i n ge n v i r o n m e n to ft h ea b o v e s o l u t i o n sw i t ha c t i v i t i e st a r g e t e dt ob u i l dt h eo v e r a l la r c h i t e c t u r eo ft h em o b i l el e a r n i n g s y s t e ma n dt od e s i g naf u n c t i o n a lm o d e l 3 u s es o f t w a r et e c h n o l o g yt o d e v e l o pm o b i l el e a r n i n gs y s t e mb a s e do nm o b i l e t e r m i n a ld e v i c e s ，t h es y s t e mu s e st h ec o m b i n a t i o no fs e r v e rs i d ea n dc l i e n ts i d et oa c h i e v e ， a n dt e s t e d k e y w o r d s ：m o b i l el e a r n i n g ；m o b i l ed e v i c e ；m o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y ；m o b i l e l e a r n i n gs y s t e m ；a n d r o i d 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 iii 一一一一 一 ii ；i i 皇曼曼曼曼曼曼量皇 第1 章绪论 1 1 研究背景 自二十世纪以来，随着国际互联网( w o r l dw i d ew 曲) 在全球范围内的不断普及， 一股巨大的数字信息化浪潮以令人眼花缭乱的速度席卷了人类社会的诸多方面，对人 们的工作，学习，娱乐等社会性行为的变化起到了十分强大的助力作用。从古至今， 任何一种学科的变革必然伴随着技术的进步，而教育学也不例外。当今社会，教育学 正面临着一场改革，而信息化教育技术正是这场改革的中心之所在。在1 9 7 2 年，联合 国教科文组织所作的一份题为l e a r n i n gt ob e t h e w o r l do fe d u c t i o nt o d a ya n d t o m o r r o w ) ) 的报告当中，人们首次探讨了诸多新颖而先进的教育学概念，例如“终身 学习”，“学习型社区 等i lj 。这些理论与既存的教育学理论相辅相成，为教育学改革提 供了必要的理论基础。 现代人类社会是一个高度信息化的社会，各种科学知识相对时间以指数级别的速 度呈现出爆发式的增长，知识的更新换代也因此日新月异，这从客观上对人们的学习 带来了更大的压力，单纯的依赖于传统教育方法进行学习已经无法与对知识的海量需 求保持一致。在这样的环境之下，远程学习，尤其是以计算机互联网络为主要传输载 体的现代远程学习应运而生。它的出现为人们在自由获取专业领域内的前沿知识信息 提供了一种快捷而有效的手段。在二十一世纪之后，无线通信技术正逐步取代有线通 信技术成为业界的主流，这也促使了远程学习发生革新与进步，移动学习( m o b i l e l e a m i n g ) 正是在这样环境下诞生的，它代表了下一代远程学习的主要研究方向。在国 际上，许多学者对什么是移动学习都提出了自己的独到的解释，从广义的角度来说， 移动学习是一种跨越地理区域限制，充分利用移动终端设备与无线网络通信技术的学 习方式，它与远程学习的不同之处在于全面性的学习以及使用移动终端设备进行学习。 近几年来，移动通信技术发展迅速，已历经了三代技术标准，目前主流的标准是 第三代移动通信技术( 3 r d g e n e r a t i o n ) ，3 g 是一种支持高速数据传输的蜂窝式移动通 信技术，其速率可达几百k b p s 到几十m b p s 不等，已经可以与传统的有线网络和无线 网络的速率相媲美，可以用于同步传输图像，音频，视频等内容【2 1 。得益于先进的移动 通信技术的支持，移动终端设备也已经从以功能型移动终端设备为主流转变成了以智 能型移动终端设备为主流，其处理能力，储存容量等均大大提高。2 0 0 9 年1 月7 日， 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 中华人民共和国工业和信息化部正式为中国移动，中国电信，中国联通这三家不同的 移动通信运营商同时发放了3 g 运营牌照，此举标志着中国大陆正式迈入了3 g 商用时 代【3 j 。中国移动取得了我国自主研制的t d s c d m a 技术制式，中国电信取得了 c d m a 2 0 0 0 技术制式，中国联通取得了w c d m a 技术制式。截止2 0 1 2 年1 月，我国 3 g 用户超过了1 3 亿，预计在2 0 1 2 年内，用户数量仍将持续高速增长，显示出了良好 的发展势头。在不久的将来，第四代移动通信技术也即将投入使用。4 g 技术将会是3 g 技术的延伸，其速率标准预计可以达到1 0 0 m b p s 之上，并且能够与现有的网络设备兼 容，为用户提供更高的数据吞吐量、更低的通信延时、更强的安全性能等。从信息产 业融合的角度来看，4 g 并不仅仅是一种新型技术，而是将局域网、互联网、电信网、 广播网、卫星网等融合为一体组成一个通信网络，无论用户使用何种终端设备，都可 以享受到高品质的信息服务，向宽带无线化和无线宽带化方面演进，最终使4 g 渗透到 人们生活的方方面面。 1 2 国内外研究现状 国际社会上对于移动学习的相关研究活动开展较早，其研究成果也比较丰富。在 1 9 7 0 到1 9 8 0 年间，美国的计算机学家a l a nk a y 和他的同事所在的一个学习研究小组 于p a r c ( p a l oa l t or e s e a r c hc e n t e r ) 研究中心提出了d y n a b o o k 的概念1 4 】。d y n a b o o k 是 一种便携式的计算机，内置了电池以及对应的软件，主要为青少年人群访问数字媒体 资源提供便利。虽然当时的科技水平尚不足以制造出真正的d y n a b o o k 产品，但 d y n a b o o k 却为移动学习提供了一种发展方向。1 9 9 0 年后，国外的许多大学为了推广移 动学习，为学生提供更好的学习服务，联合p a l m 公司开展了一项名为p a l me d u c a t i o n p i o n e e r sp r o j e c t 的计划，为教师和学生提供p a l m 公司旗下的计算机以及掌上电脑产品。 这项计划在为教师，研究人员，软件开发人员对于如何有效的在教学中使用p a l m 设备 提供了宝贵的经验。2 0 0 0 年，欧盟委员会通过了一项决议，为跨国界的移动学习研究 提供必要的资金援助，这吸引了诸多的机构与公司参与到移动学习领域的研究中，其 中包含了m l e a r n i n g ，w m u t e ，i a d i s 等国际性的移动学习组织和n o k i a ，m i c r o s o f t 这样的知名企业。主要的成果包括了约旦的i c m l ，马来西亚的m o b i l el e a r n i n g ，伦敦 的h a n d h e l dl e a m i n g ，美国的s a l tm o b i l e 等。根据时代的不同以及技术的差异，可 将国外的基于移动终端设备的移动学习研究分为以下两大类。 1 基于第二代移动通信技术与功能型移动终端设备的研究项目 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 此类项目主要有基于信息服务与基于w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l ，无线应用 协议) 这两种。信息服务是一种极为常见的手机服务，在2 g 时代风靡全球，当时的语 音通话费用相对而言还比较昂贵，因此价格低廉的信息服务获得了广大用户的青睐。 通过信息服务，用户可以发送一定长度的字符或是简单的图片内容，这为移动学习的 开展带来了可能。基于信息服务，教学者可向学习者发送和学习相关的信息，例如课 程安排，作业内容，考试通知，成绩公布等。这种方式为教学者与学习者之间提供了 一种全新的沟通模式，显得更为人性化且方便快捷。具体的研究项目有芬兰的赫尔辛 基大学的多媒体信息服务平台，英国的金斯顿大学的短信息服务系统和南非的比利陀 利亚大学的短信息课程平台等【5 j 。信息服务作为一种应用于移动学习的支持技术可带来 一定的作用，但由于信息服务自身条件的限制，只能用于简短内容的传送，制约了其 应用范围。w a p 是在1 9 9 7 年由e r i c s s o n ，n o k i a ，m o t o r o l a 等通信业巨头共同制定的 一项全球性的网络通信协议，它为移动设备使用互联网的信息和服务提供了一个开放 性的规范与标准，其主要目标是使无线终端设备能够获得类似计算机上浏览器的功能 j 。w a p 使用w m l ( w i r e l e s sm a r k u pl a n g u a g e ) 语言将互联网上的信息进行转换后提供 给移动终端设备显示，可以广泛的应用在不同通信协议( g s m ，c d m a 等) 下的各种移 动终端设备上【7 】。由于在2 g 网络中数据通信带宽有限，同时移动终端设备普遍屏幕较 小且处理能力不高，原有的互联网协议无法带来良好的用户体验，因此w a p 的出现及 时的解决了这样的问题，它对传输数据进行了最大程度的压缩，同时针对2 g 网络低带 宽与高延迟的特性进行了优化，使其同时具备了高度的适应性和灵活性这两大特点。 在相当长的一段时间内，w a p 都是移动终端设备访问互联网的主要协议，目前已经发 展到了2 0 版本。欧洲的诺基亚与爱立信等企业都开展了使用w a p 的移动学习研究， 学习者通过使用支持w a p 的移动电话访问基于w a p 标准的移动学习课程网站来进行 学习，反馈与评价。大量的研究结果显示出基于w a p 技术支持下的移动学习是对传统 学习的一个非常好的辅助手段，学习者只要在有无线通信网络的场所均可以进行学习， 便于及时巩固和复习，不足之处主要在于受技术条件的限制，不适合用于复杂课程的 学习，但对于语言类的学习活动能够获得较为可观的效果。 2 基于第三代移动通信技术与智能型移动终端设备的研究项目 智能型移动终端设备是相对功能型移动终端设备而来的一个概念，它运行一个开 放式的操作系统，拥有完善的用户界面，具有强大的扩展性，可以方便的安装和卸载 应用软件，而功能型移动终端设备多采用厂商自主开发的封闭式系统，仅可通过j a v a 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 平台来获得一定的扩展，可以实现的功能相当有限。由于智能型移动终端设备的出现 与3 g 网络带来的高速无线通信，针对运行移动终端设备上的移动学习程序开始不断涌 现，其实例包括挪威科技大学的p a l l a s 系统；美国的俄亥俄州立大学的i p o d 移动学 习系统等。3 g 和智能型移动终端设备引领移动学习进入了一个全新的时代，过去所无 法实现的丰富多媒体内容教学目前已经成为了现实，其重要性不言而喻。 1 3 国内研究现状 国内对于移动学习的相关研究工作的开展时间并不是很长，目前尚处于探索阶段 之中，多数的研究集中在移动学习相关理论方面，包括移动学习的定义，移动学习的 教学设计，移动学习的资源建设等。2 0 0 1 年，教育部批准北京大学现代教育中心教育 实验室作为我国的移动学习理论与实践项目的第一个试点移动学习实验室，自此关于 移动学习应用方向的研究开始逐渐的开展起来，清华大学，北京师范大学也相继在教 育部的扶持下开展了移动学习应用研究项目，开发出了相关的移动学习平台【8 1 。但总体 而言，这些平台显然无法满3 g 环境下用户对移动学习的巨大需求，在目前技术背景与 社会客观条件都具备的情况下，大力开展基于移动终端设备的移动学习系统研究是十 分必要的。 1 4 研究意义及研究内容 在过去的几十年间，移动学习经历了漫长的发展过程，从一开始的只能完成简单 的教学辅助到现在的可以实现完整的教学流程，移动学习已经从一种单纯的概念转变 为可以实现的教学手段。我国是一个人口数量庞大的发展中国家，教育资源的建设工 作还有待完善，传统的课堂教学并不能充分满足人们的学习需求。在如今我国3 g 发 展趋势良好，智能型移动终端设备拥有比例不断上升的情况下，推广并实施基于移动 终端设备的移动学习的客观条件已经非常成熟。由于移动学习本身具有高度的空间和 时间自由性，所以它可以很好的填补传统学习方式遗留的空白，缓解教育资源供不应 求的紧张状况。要想成功的开展移动学习，必然需要优质的学习资源和高效的学习系 统的支持，这表明开展基于移动终端设备上的移动学习系统的研究有着十分重要的意 义与价值。 本文从移动学习的相关理论基础入手，研究移动学习设计的各类主要方法，结合 实际情况分析移动学习系统的可行性与需求，以移动学习的学习活动流程为核心构建 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 移动学习系统的基本模型，完成基于移动终端设备的系统学习系统的实现过程，最后 进行总结与展望。具体的研究内容如下： 1 对移动学习的相关理论知识进行研究。要开展基于移动终端设备的移动学习系 统的研究，离不开移动学习的相关理论基础的支持，因此必须对移动学习概念，特点， 相关技术等进行充分的分析与探讨。 2 设计关于移动学习的调查问卷，发放给研究对象，收集数据并进行分析论证， 主要集中在对移动学习的认知，应用及期望方面，对调查结果进行归纳和总结，从而 得出基于移动终端设备的移动学习系统的可行方案，结合实际情况选取合适的系统研 究平台与技术实现方案。 3 通过对移动学习的应用模式与教学设计方法进行深入研究，得出典型的移动学 习进行的主要流程，了解其中的关键环节，然后构建移动学习系统的功能结构模型。 4 对上述模型，设计并实现了基于移动终端设备的移动学习系统，对开发过程中 的人机界面设计，数据格式设计，通信接口设计，后台服务设计等重点部分予以说明， 给出了关键部分的代码，最终实现移动学习系统并提供相应的学习资源。 1 5 本文的组织结构 本文一共由六章内容组成，每一章的主要内容如下： 第一章为绪论。本章简单扼要的叙述了移动学习的相关背景知识与国内外关于移 动学习相关研究的开展情况，随后指出了本文在当前环境下的研究意义，并说明了本 文所研究的主要内容，最后对本人的具体组织和结构进行了介绍。 第二章为移动学习理论与技术研究。本章主要对移动学习的基础理论与相关技术 等内容进行了阐述，在对移动学习的概念与特点进行深入分析的基础上，分别对目前 移动学习中的主要技术进行了介绍。 第三章为移动学习应用调查与分析。本章使用问卷调查的方法编写了移动学习调 查，对移动学习的情况进行调查，在调查问卷回收后进行数据统计及结果分析，为移 动学习系统的设计过程与实现阶段提供必要的参考依据，最后提出了系统平台方案。 第四章为移动学习系统的设计。本章首先分析了基于移动终端设备的移动学习系 统中的主要用户角色及其行为和主要学习活动，并根据问卷调查的结果归纳了系统设 计准则。在此基础上提出了移动学习系统的总体架构和功能模块设计。 第五章为移动学习系统的实现。本章主要介绍了基于移动终端设备的移动学习系 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 统的具体实现方法和重要技术细节，最终完成了移动学习系统的实现工作。 第六章为总结与展望。本章主要介绍了本文的主要工作及完成情况，在总结经验 的同时对下一步的研究做出了展望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 曼曼曼曼曼曼i l li i 曼曼鼍曼皇曼曼曼皇曼曼曼曼皇曼曼皇量曼曼曼曼皇曼皇曼皇曼曼曼量曼曼皇! ! 曼曼曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼詈舅! 曼曼曼苎皇曼曼 第2 章移动学习理论与技术研究 2 1 移动学习的概念 移动学习作为现代教育学中的一个新生研究领域，经过几十年的发展，已经被越 来越多的人所熟悉和了解。但是到目前为止，移动学习还尚未存在一个严格统一的定 义，业内的专家学者们对移动学习有着许多独到的认识与见解。技术研究人员主要侧 重于强调移动终端设备在移动学习中的重要性，一些教育学家则更多的注重学习者本 身在移动学习过程中所发挥的作用。本文将对移动学习的定义大致划分为以下两种类 型： 1 技术应用观点下的移动学习的定义 这类定义一般在研究文献占据主导地位，它将移动学习看作一种使用移动终端设 备进行的学习活动，要求移动设备使用无线通信功能来传输教学内容及支持学习者彼 此之间与学习者同助学者之间进行通信。 以p a u lh a r r i s ，c l a r kq u i n n 等为代表的研究者认为移动学习是一种通过使用移动 终端设备及配套的移动通信技术来进行的具有空间，时间自由性的学习活动，他们认 为移动学习带来了一种全新的学习体验，学习者不必在课堂中就能通过移动终端设备 享受到高质量的教学内科9 1 。 在欧洲开展的l e a m i n 9 2 g o 项目中，移动学习被定义为“学习者使用某些特定的 移动终端设备，例如p d a ，移动电话，笔记本电脑等，并在自主选择的时间和地点在 这些设备上( 使用设备所提供的通信能力，程序和内容) 所发生的学习活动”【10 1 。 a l e x a n d e rd y e 等人对移动学习的定义是：在移动终端设备的辅助之下，可在任意 场所，任意时间发生的学习活动称之为移动学习，且该移动终端设备同时具备呈现教 学内容和为学习者与教学者提供双向通信这两大功能【1 1 】。 2 学习者中心论观点下的移动学习定义 这种观点一般将移动学习看作是远程学习在发展与演变过程中的一个全新阶段， 因此移动学习也具有远程学习的诸多相关特性。一些学者发现对移动学习的研究如果 只是停留在关注移动终端设备的水平上是不足够的，应当更多的关注学习者本身所体 现出来的特征，从学习者为中心出发来探索移动学习，从而出现了以下几种基于学习 者角度出发的移动学习定义。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 以c h a b r a ，f i g u e i r e d o ，f r a n z l e h n e r 和h o l g e r n o s e k a h e l 为代表的研究者提出的定 义中着重强调了移动学习的随时随地的特性，没有特别声明所使用的设备种类以及设 备是否能提供无线通信能力，认为“移动学习是学习者在非固定化的场所进行的任何 形式的学习活动，或是学习者在移动技术所提供的辅助下进行的学习活动”【1 2 1 。 v a v o u l a 与s h a r p i e s 在研究中指出应当以学习者为对象出发考虑三个方面的移动 性：即时间移动性，空间移动性，以及学习者所具有的个体活动所具有的移动性【l3 1 。 基于学习者角度出发的移动学习研究专注于探索在社会环境下移动学习的概念， 将学习过程看作是特性情景之下的通信，e l l e nd w a n g e r 提出“有效的移动学习应当具 备新的无线通信能力，新的教育学原理和新的实践方法 【1 4 】。 综合以上所述的几类观点，本文认为对移动学习的完整定义中应当包括以下几项 基本内容：移动学习是同时具有采用移动终端设备作为辅助工具与发生在特定学习情 境之下这两种性质的学习；移动学习并非是一种独立的学习方式，它与其他学习方式 之间存在着或多或少的关系；移动学习并非仅用于简单的呈现教学内容，它同样关注 如何使学习过程更加有效的进行。 通过对这些移动学习概念的深入理解，本文认为“移动学习是一种学习者在自定 义的时间与空间环境中，利用移动技术的支持进行的学习活动”。 一2 2 移动学习的特点 移动学习是远程学习与现代移动通信技术相互结合，相互作用下的产物。移动学 习所使用的移动终端设备正是远程学习技术的进步体现，同时由于移动学习引入的个 性化，情景交互，无线通信，时间空间随意性等全新的特征，它与传统的依靠有线网 络和非便携式终端设备进行的远程学习有着许多不同之处。 移动学习作为远程学习的一个全新分支，与传统的远程学习存在着密切的联系， 这两种学习有着许多相似之处： 1 教育资源的数字信息化 随着人类科学技术的进步，知识的更新换代速度也在增加，如果仅仅依靠传统的 教学模式和教学方法来学习书本上的知识，那当学习过程结束时，学习者所学习知识 可能早已失效，这无疑是一种莫大的讽刺，同时也是对原本就处于供不应求状态下的 教育资源的一种不必要的浪费。通过应用数字信息化技术对知识进行处理，使其可以 在各类学习设备上传递与共享，学习者可以不受课堂与书本的束缚，利用互联网访问 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 各个大学，图书馆，教育机构提供的教育资源，这样就最大程度的发挥了知识的教育 应用价值。 数字信息化技术的应用，不单提升了教育资源的分享率和利用率，同时也引发了 教学理念的转变。众所周知“科技是第一生产力”，生产力的提高意味着社会对于高素 质人才的需求也在同步提升，过去单一型的人才培养模式在竞争激烈的今天已经明显 落伍了，只有知识全面，技能熟练，学习能力强，有创新思维的人才方能经受住考验， 成为社会中的佼佼者。近年来，教育学专家们指出将传统的以教师为学习活动中心的 教育方式向以学习者为学习活动中心的新型教育方式转变是大势所趋，而教育资源数 字信息化则为这些新型教育方式的实践提供了足够坚实的技术支持。 2 学习中的交互 交互是学习者利用技术的便利在学习活动中所体现出的一项特征行为，大体上来 说可将交互分为学习者同助学者之间的交互、学习者们彼此之间的交互、学习者同学 习资源之间的交互。对于远程学习之中的各类交互，许多专家已经进行了深入的研究。 1 9 8 9 年，m o o r e 提出了在远程学习中常见的三种类型的交互，分别是：学习者与教学 内容之间的交互、学习者与教学者之间的交互、学习者与学习者之间的交互。随后在 1 9 9 4 年，h i l l m a n 等人给出了另外一种类型的交互，即学习者与界面之间的交互，在这 种理论下，学习者在整个学习活动中的交互对象可以是教学内容，教学者，其它学习 者以及界面中的任意组合。交互的存在使得学习者在学习活动之中的身份发生了转变， 教学者不再起主导作用，学习者可以指定更加符合自身特点的学习计划。这种学习方 式重在锻炼学生自主学习的能力，通过提供丰富的学习内容，快捷的信息反馈机制实 现了人性化的教学体系。对于移动学习和远程学习在交互方面的特点对比可参见表2 1 所示。 表2 1 远程学习和移动学习环境下交互特性的比较 远程学习移动学习 学习者与助学者之间的交互 非实时性，异步交互实时性，同步交互 被动，预定的主动，自发的 学习者与学习者之间的交互 需要有线网络连接 成员间交互性弱 只需要有无线网络连接 成员间交互性强 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 3 学习者是学习活动的中心 在移动学习和远程学习中，学习者掌握着学习主动权，对学习活动中的进度安排、 学习时间、学习场所、学习内容都可以自我调控，这正切合了当今主流的个性化学习 理念。在获取学习内容时，学习者可以不再拘泥于书本而是依靠技术手段获取到最新 的内容，并将这些内容储存在终端设备上。有别于传统学习，学习者可以在终端设备 上多次学习某段特定内容，以求达到更加令人满意的学习效果。在检验学习成果方面， 移动学习和远程学习也提供了多种测试手段，帮助学习者从多元化的角度了解自己的 学习情况，及时的将检验结果与教学者进行交流以获得建议和帮助。 移动学习有别于远程学习的特质主要有以下几点： 1 学习时间与学习场所的随意性 在远程学习出现之前，传统的教学活动以在学习者在学校中与教学者共同进行课 堂学习为主。通过引入互联网与计算机技术，学习者的学习场所范围得到了一定程度 的拓展，但仍然离不开具有有线网络接入的环境，局限性较大。而移动学习则从根本 上解决了这个问题，使学习者从固定化的学习场所中解放出来。 应用于移动学习的终端设备应当是便携式、具有无线通信能力、可以用于呈现学 习内容的。在科技发达的今天，满足上述条件的移动终端设备种类繁多，学习者有着 很大的选择余地。学习者可以选择适合自己的时间段，使用移动终端设备获取文字、 语音、视频、数据等类型的学习内容。对于很多已经走上工作岗位的人来说，平时没 有太多的时间可以用于学习，而移动学习的这种随意性为他们带来了福音，帮助他们 利用零散的时间( 上下班途中、工作间隙、休息时间等) 进行学习，在工作与学习两 者之间取得平衡。 2 情境式的学习 顾名思义，情境式学习就是在环境中直接观察并在交互中进行知识的学习，可见 情境对于增强学习效果有着重要的意义。移动学习要求学习者不仅仅是通过移动终端 设备接收知识，而是掌握知识的本质，并学会在情景中加以实践。情境式学习关注情 境在学习过程中所起到的巨大作用，有意义的情境可以让学习者更加深入，透彻的完 成知识建构的过程，从根本上掌握所学的知识。根据s h a r p i e s 与t a y l o r 在2 0 0 7 年所作 的一项研究结果显示，在参与移动学习的人群中，接近半数( 4 9 ) 的学习发生在家 中，在工作场所发生的学习约占五分之一( 2 1 ) ，剩余部分( 3 0 ) 的学习发生在户 外、餐厅、商场等公共场所，由此可见移动学习与情境之间存在着密切的联系。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 在移动终端设备上进行的移动学习让学习者走出课堂，在各种不同的环境中进行 学习，带来了全新的情境体验。n a i s m i t h 等人认为这是移动学习中的种崭新的交互 方式，即学习者与情境之间的交互，在这种交互中，情境可以是虚拟的，也可以是真 实的，互动的过程随着情境的变化而创造出有意义的学习内容，学习者能够实现“活 学活用 的学习效果【1 5j 。 3 非正式的学习 在教育学理论中将传统的课堂学习称为正式学习，相对应的发生在生活、工作、 娱乐等非正式学习场合的学习就称为非正式学习。b i s c h o f f 在他关于非正式学习的一篇 论文中指出非正式学习在人们的工作场合发生的学习中占到了相当大的比重( 7 0 ) ， 即非正式学习与实践能力密切相关，在提高学习者的工作技能上能够发挥关键作用， 对提高生产率，增加经济效益有着显著的效果【1 6 j 。非正式学习是一种无法提前预知的 学习形式，无法确定它会在什么时间什么场合产生，它的主要驱动因素是现实需求， 一些专家形象的称之为“j u s ti nt i m e ”的学习，它在学习者产生迫切需求的时候为他们 提供必要的知识信息。移动学习中的典型例子是学习者使用移动终端设备访问互联网 搜索其需要的内容，这种即时性学习要求不间断的网络访问能力，同时耗时应当尽量 短暂，避免学习者等待太久而造成不必要的损失。 4 独占式的学习体验 在传统的学习模式之下，学习者通常在一个公共的教学场所与其他学习者共享有 限的学习资源，教学者无法做到同时辅导所有学习者，一些教学设备也不能同时供太 多学习者使用。在2 0 0 2 年召开的i e e ew m t e ( w i r e l e s sm o b i l et e c h n o l o g yi ne d u c a t i o n ) 学术会议上，e l l i o ts o l o w a y 和c a t h i en o r r i s 提出：移动学习在未来的发展能够为学习 者提供更多的可能性。当学习者能够拥有自己专属的移动终端设备时，学习者的学习 方式和学习体验将会发生改变，意味着他们可以不再为获得使用学习资源的权利而等 待。在今天，移动终端设备的价格已经平易近人，大多数学习者可以负担这笔费用， 购买属于自己的专有学习工具。同样无线通信网络的资费也在不断降低，许多公共场 所( 学校、图书馆、机场等) 还提供免费的w i f i 接入，这样的情况下学习者使用移 动终端设备开展移动学习活动几乎是一种必然的趋势，能够享受到传统学习环境所不 能给予的独占式学习体验，这对于强化学习效果，提高学习效率都很有意义。 5 面临诸多挑战 移动学习在不断发展壮大的同时，也遇到了许多问题，这些问题都有待解决，通 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 常这些问题有以下两大类：技术实现类问题与实践应用累问题。 技术实现类问题主要与移动终端设备相关。首先是设备续航能力的问题，通常为 了让设备小巧、轻薄、便于携带，在设计时内置的电池容量比较有限，一些典型的移 动终端设备如手机，平板电脑的持续使用时间通常不超过5 小时，当环境不能提供有 效的电源支持时学习者就可能会面临学习活动尚未结束而电池已经提前耗尽的尴尬情 况；其次移动设备主要依靠无线通信技术来实现教学内容的呈现及支持交互活动，其 稳定性和带宽都容易受环境的影响，目前主要通过无线通信网络与无线局域网络结合 互补的方式来保证移动终端设备的网络访问能力。此外移动终端设备样式繁多，这对 移动学习资源的设计带来了诸多困难，不同种类的设备的处理能力、屏幕尺寸、存储 容量等关键指标往往存在着较大差异，所运行的系统平台也是五花八门。教学者和开 发人员在设计学习资源和学习系统时不得不花费大量的时间来处理兼容性问题，这大 大增加了移动学习教学设计与系统开发的复杂性。 实践应用类问题主要围绕学习者而产生，其中关键的一点是如何有效的对移动学 习的效果进行评价。由于移动学习自身的特性所致，学习者通常是单独的分布在许多 不同的地理位置，学习过程时断时续，同时移动学习的运用形式十分灵活，常常会与 传统学习，远程学习等学习方式结合起来，因此很难使用常规的评价手段来对移动学 习的效果进行分析和评价，这要求研究人员设计一个能够在运行在移动学习环境下的 反馈和评价机制来及时的收集，分析学习者的学习状况。另一个潜在问题在于移动学 习的费用支付方面，目前大多数移动学习辅助资源都是免费提供的，但要想获得高品 质的学习资源，一定程度的费用支出是必不可少的。如何界定移动学习资源的收费标 准，如何向学习者推广有偿学习的概念以及如何更好的设计学习资源以吸引学习者都 等待解决。 总体而言，移动学习在保留着远程学习的一些优势的同时也有着自己的特性，有 着很好的互补左右，拓展了教育学的应用范围，给学习者进行非正式学习与终身学习 带来了一种全新的选择。 2 3 移动学习的相关技术 从移动学习的体系结构角度来分析，可将移动学习的相关技术分为以下四类：移 动终端设备应用技术；无线网络通信支持技术；移动学习系统开发技术；移动学习资 源设计技术。这些技术相辅相成不断发展，推动了移动学习的广泛实践，图2 1 给出了 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 移动学习中的主要相关技术。 c 卜+ 终端设备类型 、终端设备人 、一i | ，一移动学习 相关技术 l ? u 。 ? ，一j | 传输协议y 图2 1 移动学习主要相关技术 2 3 1 移动终端设备 在过去，移动终端设备这个概念在大多数人的认识中是与移动电话等价的，即通 常所说的“手机”，这恰恰是从技术角度出发的移动学习定义中要求移动终端设备必须 支持无线网络通信能力的体现。然而在广义的移动学习定义中并未对移动终端设备做 出强制要求，例如p d a ，数码播放器，电子阅读器等不具备无线网络通信能力的设备 都可以用于进行移动学习，加之技术的进步使得更多类型的无线终端设备不断涌现， 其中的许多设备也具备了无线网络通信能力，所以本文中的移动终端设备是各类可用 于进行移动学习的便携式终端设备的总称。根据移动终端设备的特性与功能，大体上 可将其划分为移动电话，便携式电脑，多媒体终端这三大类。 1 移动电话 移动电话，通常称之为手机，是一种可以在广域范围内使用的便携式电话终端设 备，是人们必备的日常通信设备。根据统计数据显示，目前全世界共有超过5 0 亿部移 动电话，这个数字是1 9 9 0 年的3 7 0 倍，我国有大约七亿部移动电话，平均两个人中就 有一部。根据第一章的内容，显然可以把移动电话分为两大类：功能型移动电话与智 能型移动电话。 功能型移动电话以语音通信为主，采用生产厂商提供的封闭式系统，可提供有限 的扩展功能，价格相对低廉，主要针对中低端市场。由于其推广较早且有着巨大的保 有量，在移动学习中仍有其独到的优势，常见的应用技术主要有基于信息服务和基于 w a p 的移动学习支持，本文的第一章中已经进行了简单的介绍。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 智能型移动电话从严格意义上而言必须满足以下三个条件：首先智能型移动电话 应当具备功能型移动电话的全部功能，其次智能型移动电话应当具备无线网络访问能 力，最后也是最重要的一个条件，智能型移动电话应当运行开放式的操作系统，可以 通过安装应用程序的方式来获得几乎是无限制的功能扩展能力。相对于功能型移动电 话，智能型移动电话虽然有着一些不足，但是在应用于移动学习方面优势非常突出， 主要体现在以下几点： ( 1 ) 在互联网支持方面，面目前很多智能型移动电话都同时支持无线移动网络和无 线局域网这两种方式来访问互联网，适应性高，且支持w w w 和w a p 协议，能够提 供更好的网络访问体验。 ( 2 ) 在多媒体性能方面，由于配备了大尺寸，大分辨率的屏幕，立体声扬声器，视 频摄像头等部件，智能型移动电话可实现效果逼真的多媒体内容回放，这是功能型移 动电话所无法比拟的。此外大容量的存储空间也为保存多媒体内容提供了便利。 ( 3 ) 在功能扩展方面，智能型移动电话可以在开放式的操作系统下安装所需的应用 程序以获得新功能，功能型移动电话由于使用了封闭式的操作系统导致扩展能力不强。 综上所述，智能型移动电话是一种较好的移动学习终端设备，未来发展前景十分 广阔。 2 便携式电脑 便携式电脑，又称笔记本电脑或膝上型电脑，是一种体型小巧，携带方便的个人 电脑，可提供与台式计算机相差无几的运算能力，目前最流行的产品有追求极致便携 性的超便携式笔记本电脑( u l t r a b o o k ) 与采用全新触摸式控制方式的平板电脑( t a b l e t p c ) 这两大类产品。 超便携式笔记本电脑，简称超级本，是由英特尔公司所推出的一个全新笔记本电 脑产品，相对于一般的笔记本电脑而言，超便携式笔记本电脑具有体积更薄，重量更 轻，电池续航能力更长这三大特色，在价格上也采取高性价比的路线。英特尔所规划 的超便携式笔记本电脑主要具有以下几个特征： ( 1 ) 超薄，其机身厚度的最大值不超过2 0 毫米。 ( 2 ) 超轻，其机身重量的最大值不超过1 4 千克。 ( 3 ) 超长续航时间，其电池寿命的最小值不低于5 小时。 ( 4 ) 超高性能，以固态硬盘取代传统的机械硬盘，采用英特尔低电压处理器。 ( 5 ) 超高性价比，其标准售价约在1 0 0 0 美元左右。 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼! 曼曼曼曼曼! mi mi i 一 一a 皇 平板电脑是一种新式的便携式电脑，有别于传统的键盘和鼠标，它使用触控式屏 幕作为输入设备，用户可以使用触控笔或手指来进行各种操作，典型的例子有苹果公 司生产的i p a d 平板电脑，摩托罗拉公司生