3G时代基于专家系统的移动学习新构想

1、G时代基于专家系统的移动学习新构想李 婷收稿日期：2009-11-9作者简介：李 婷 (1983-),女,硕士研究生,liting-190；，傅钢善傅钢善 (1955-),男,教授,研究方向为网络与远程教育、智能技术教育应用等。（陕西师范大学 新闻与传播学院教育技术系，陕西 西安 710054）摘 要：移动学习是当前教育技术研究的热点领域，3G的发展给移动学习带来了新的契机。当前基于短信的移动学习及基于浏览连接的移动学习模式存在资源形式单一、功能简单、交互性差等不足。基于专家系统的移动学习模式依赖于3G技术，采用SOA架构，构建专家系统服务，整合当前已有的网络学习资源，发挥专家系统启发性、透明

2、性、灵活性的特点，能够实现“一种模式，两种交互”的移动学习，具有灵活准确、资源丰富、交互性强、智能化等优点，是3G时代一种全新的移动学习实现模式。关键字：移动学习；3G；专家系统随着现代科技革命的持续深入，仅仅通过学校教育获取知识和技能是远远不够的，人们必须在日常的工作和生活中不断地学习，终身学习的理念日益受到重视，移动学习将会成为人们进行终身学习的必然选择。移动学习能够摆脱时间和空间的束缚，根据需要随时随地进行，其应用及实现模式备受教育技术研究者的关注。当前移动学习的实现主要是下载到本地及手机软件在线互动学习，并通过短信、窄带网络进行补充，即“在线更新、离线学习”的方式。然而随着信息化的不断

3、发展，这一方式越来越不能满足学习者的需求，亟需开发出新的移动学习模式。一、移动学习与远程教育移动学习（M-learning）是指学习者在非固定和非预先设定的位置下发生的任何类型的学习，或者是学习者利用移动技术提供的优势所进行的学习，其特点是实现“Anyone、Anytime、Anywhere、Any style（4A）”下所进行的更自由的学习。著名移动学习专家德斯蒙德 基更说:“由远程学习和移动通信技术相结合产生的移动学习将为我们展现学习的未来；移动学习是继远程学习、电子学习之后的第三种学习方式；移动学习的发展将使学生在远程学习上更自由；下一代的远程学习将是移动的学习。1”李玉斌在移动学习的内

4、涵、方式、及其对远程教育的意义研究一文中探讨了移动学习对远程教育的理论价值，指出移动学习方式的出现给我们提出了对远程教育形态理论重新认识的新课题；使远程教育结构和过程理论进一步清晰；并在加拿大伽里森、丁兴富等人的三代信息技术和三代远程教育理论的基础上提出了以移动学习为特点的第四代远程教育观，结合基更的观点把第一代和第二代学习方式定义为远程学习(d-learning)，展现了四代远程教育发展历程2，如图1所示。 以澳大利亚詹姆斯.泰勒为代表的学者还提出五代信息技术和五代远程教育理论，分别是函授模式、多种媒体模式、远程学习模式、灵活学习模式和智能灵活模式。移动学习在学习形式上是移动的、在学习实现方

5、式上是数字的、在学习内容上是互动的，属于灵活学习模式。移动学习是远程学习新的发展阶段，远程学习的一切特性都适合于移动学习，它除了具有e-Learning的多媒体性、交互性、自主性以外，还具有提供随时随地的学习环境、学习活动更具情境性、给学习者强烈的拥有感、实用性、个性化等特性，移动学习可以借鉴远程学习的应用及实现模式，在此基础上开发更多适合于移动学习的模式。结合人工智能和3G技术的基于专家系统的移动学习，是智能灵活模式最突出的体现。二、移动学习的应用模式以强化自主学习为突出特征的远程学习关注应用模式的研究，移动学习更是如此，合适的应用模式对移动学习的开展非常重要。基于问题的情境学习,是远程学习

6、一种有效的应用模式，它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，通过让学习者合作解决真实性问题，来学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能，并形成自主学习的能力。这种方式有利于学生学习动机的激发和保持，学习资源能够得到充分利用。移动学习通常是人们在生活或工作场景中进行的片段学习和零散学习，主要用来解决当前所遇到的真实问题，查询、学习和练习是其核心功能需求。移动学习使即时问题解决的学习更加便利，学习者可以使用移动设备和移动通信技术实现信息检索、数据收集、专家咨询、文本记录、协作交流、信息共享等。黄荣怀等学者强调移动学习通过渗透、关联、混合传统的学习模式，促进情境学习、非正式学习、协作学

7、习等学习理念的创新性实践。并从知识传递情境认知、个人学习协作学习及正式学习非正式学习三个不同的维度对移动学习的应用模式进行详细的分析，在实践中没有必要明确区分各种应用模式，可以综合三个维度进行。移动设备和情景很好的结合性，移动技术对社会关系网络的增强，移动设备的普适性，使移动技术在支持情境学习、社会性学习、非正式学习等方面更具有独特的优势3。 三、当前移动学习的实现模式（一）当前的实现模式由于移动学习理论的不断完善及移动学习技术的不断发展，有关移动学习实现模式的研究还处在发展期。目前的模式主要有两种：一种是基于短信的移动学习，另一种是基于连接浏览的移动学习。 1基于短信的移动学习模式短信包括短

8、消息（SMS）和多媒体短信（MMS）。短消息是移动用户之间通过移动电话来发送和接收信息的一种形式,通过短消息可在用户之间实现有限字符的通信,进而实现对移动学习服务器的访问。多媒体短信支持多媒体功能实现即时的移动电话端到端、移动电话终端到互联网或者互联网到移动电话终端的多媒体信息传送。用户通过手机,将短信息发送到移动学习服务器,服务器分析用户的短信息,转化成数据请求,进行数据分析、处理,再发送给用户的手机4。在该模式中，学生和学生之间、学生和教师之间、学生和学习服务器之间以及教师和服务器之间通过短信进行通信，不受时间、地点和场所的限制，完成一定的学习活动。这一方式适用的移动终端范围广，只要具有短

9、信收发功能的移动终端均可以，具有简单经济等特点。2. 基于WAP连接浏览的移动学习模式WAP（无线应用协议）是一个全球性的开放式标准协议，是移动通信与互联相网结合的第一阶段性产物。该协议实现面向WAP服务器和Web服务器的资源访问控制，为用户提供一种通过手机直接访问互联网的途径。学习者利用移动学习终端经过电信的网关后接入互联网,通过WAP协议访问教学服务器, 并将Internet上HTML语言的信息转换成用WML无线标识语言描述的信息，显示在移动终端显示屏上，如图3所示。学习者使用小型屏幕遨游在各个网站之间，实现浏览查询、文本和图像显示，小文件的低速下载等功能，丰富了移动学习的资源，但这一方式

10、要求移动终端必须具备WAP无线上网功能。（二）当前移动学习系统的不足基于短信的移动学习系统简单易用，但是数据通信是间断的，移动电话的存储能力十分有限。基于浏览连接的移动学习系统能够将Internet上的学习资源带到移动领域，但受限于网络速度仅局限于浏览、查询等访问学习。现有模式最大的不足在于交互性差、功能简单、不能充分调动学习者的积极性等。主要体现在以下几个方面：1. 简单的信息推送学习者接收短信只能是简单的文本信息，用来告知学习内容和教学信息或利用下载的资源库学习，内容表现单一。网页上有大量的学习资源，很多内容都不是学习者想要的，系统仅提供搜索和浏览的方式，学习者要自己进行了解选择，浏览查询

11、容易迷航，在带宽和用户时间都有限的情况下，必然导致用户查找信息犹如大海捞针。2. 不能得到有效的指导和验证在远程学习中，学习者处于主体地位，教师的角色转变为指导者、帮助者，要为学习者提供咨询、支持和鼓励，并对学习效果进行验证评价，而移动学习系统只是简单的知识存储和检索库，缺少优质资源，不能很好进行答疑、指导和评价功能，进而很难调动学习者的积极性。3人机交互效率低信息社会效率是永恒的话题，但是移动终端设备使用时糟糕的网络连接、昂贵的网络通信费用和复杂的人机交互界面, 造成传输质量差、登陆网络速度慢等问题，降低了学习者的学习效果。学习者要搜索一点内容，或者找不到，或者针对性不强，花了时间和精力而收

12、获甚微。移动学习系统虽然支持资源的浏览和一定程度的交互，但是交互效率非常低，启发性不好，学习者不能及时得到反馈，不能使学习者真正受益于移动学习带来的便利。4人人之间的交互困难移动学习也强调协作学习，大家共同探讨，虽然学习者和教师及学习者之间可以在当前的移动学习应用框架下依靠短信、QQ、论坛等通讯工具进行交互，但是却不能真正实现根据所需随时随地进行实时交流学习，内容仅限于文本和语音，很难消除学习过程中的“孤岛效应”，讨论的信息不能有效的组织和整合，使用者常常需要从大量的讨论的结果中进行甄别和进一步验证。 综上所述，现有移动学习受带宽、传输速度和输入输出的限制，其互动系统多基于文本和语音交互，并以

13、个人信息或知识的分享为重点，交互程度非常低，并不能充分发挥移动学习对于情景学习、社会化学习及非正式学习的优势。随着智能手机和3G技术的发展，移动学习逐渐从“在线更新、离线学习”为主体的方式走向网络化，移动学习实现模式将更加多样、灵活、高效。四、3G时代基于专家系统的移动学习模式（一）3G在移动学习中的应用3G是第三代移动通信技术的简称，指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术，面向高速、宽带数据传输，能够快速处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，并提供包括网页浏览、视音频电话、电子商务、高速下载等多种服务。3G时代移动通信网和互联网可以更好的结合，使互联网中的学习资源得以优化，从广度和深度上增加了

14、基于短信的移动学习的信息量，通过视音频提高交互效果，提高了基于WAP连接浏览的移动学习的访问速度。可以实现基于视频点播的移动学习，基于多媒体邮件服务的移动学习。3G还可以和云计算技术相结合，3G 为学习者访问云端提供速度和质量的保障，云端为3G 用户提供可利用的程序、资源等，实现资源共享，优化学习过程。基于专家系统的移动学习模式是一种新的构想，受网络速度和手机移动计算能力等问题的限制，通过手机进行这种应用在以前是不可想象的，3G为开发新的移动学习实现模式提供强大的技术支持，扩展了移动学习的实现方式，给移动学习的发展提供了一个新的舞台。（二）专家系统概述专家系统（史忠植，人工智能）是一类具有专门

15、知识和经验的程序系统，通过对人类专家的问题求解能力的建模，采用人工智能中的知识表示和知识推理技术来模拟通常由专家才能解决的复杂问题，达到具有与专家同等解决问题能力的水平。专家系统是人工智能应用研究最活跃和最广泛的课题之一。一般来说，一个专家系统应该具备三个要素：具备领域专家级知识；能模拟专家思维；能达到专家级的水平。专家系统通常由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取等6个部分构成。其基本结构如图3所示，其中箭头方向为信息流动的方向。（三）基于专家系统的移动学习专家系统具有启发性，能运用专家的知识与经验进行推理、判断和决策；具有透明性，能解释本身的推理过程和回答用户提出的问

16、题；具有灵活性，能不断更新增长知识，结合专家系统和3G的移动学习模式可能使学习者成为领域专家，系统架构如图4所示。首先，创建系统服务。把所有的学习资源看为服务，使任何人在任何时间都可以访问。利用SOA架构的思想将当前已开发的系统与课程资源进行整合，作为移动学习的课程学习资源库。依据各学科特点，建立语义逻辑和知识库，开发一系列专家系统服务，通过Web Services提供数据访问接口和系统交互接口。其次，搭建基于系统服务的网络应用。向Internet发布所创建的系统服务，对外公布与系统访问的服务接口，基于3G技术，开发智能设备客户端应用程序，通过WAP协议访问专家系统服务，为移动学习者与专家系统

17、，移动学习者之间的交互提供界面，建立移动学习者与专家系统的交互渠道。基于J2EE、ASP.NET、AJAX等技术开发WEB应用程序，为PC学习者与系统及PC学习者之间的交互提供界面。移动学习者与PC学习者共享系统服务访问接口，因此移动学习者与PC学习者之间可以直接进行交互，其学习效果在系统的组织下有效地整合，消除两者之间学习资源的分散和浪费，实现移动学习者与PC学习者及系统之间两种不同交互的有机结合。（四）基于专家系统的移动学习系统的优点构建合理的移动学习系统是实施移动学习的重要环节。教育就是生活，学习就是对话与通信交流，优秀的学习系统应该能够充分调动学习者的积极性，能够准确而高效的向学习者传

18、递知识，并进入学习者的生活中，成为学习者生活的一部分。基于专家系统的移动学习系统具有以下优点：1. 智能化的信息推送系统采用C/S模式，提供泛在的、智能的学习资源推送能力。学习者信息的获取可以由服务器推送，当数据发生变化，出现增加、删除、修改操作时，由触发器启动信息推送过程；也可以由客户数据操作启动信息推送，当某客户对数据进行操作时，把修改后的新数据存人数据库后，即启动信息推送过程，将新数据推送给其他客户。2. 高效的学习和反馈手机中的知识库只能供用户查询，而专家系统自身有学习的能力，具有知识间的逻辑交互性，能自动增长解决问题所需的知识生成学习资源，这样的学习系统能和学习者一同成长，前人的学习

19、经验可以积累下来，准确解答后面学习者的疑问，准确、迅速、不知疲倦地指导和验证用户的学习。解决问题时不受时间空间的限制和周围环境的影响，也不可能遗漏忘记，还能汇集多领域专家的知识和经验以及他们协作解决重大问题的能力。 3. 实时交互能力强移动学习最大的优势不是可以移动，而在于方便进行人人，人机交互。专家系统具有专门的人机界面设计，还具备对话式、互动式、竞技式等交互方式，交互能力极强，系统能够积极响应学习者的需求，调动学习者的积极性。由于该系统是在3G支持下的应用，能够保障学习者与教师及学习者之间的实时交互。还支持个性化学习，在了解学习者相关特征后，呈现不同的学习资源，追踪学习记录或进程，自动搜集

20、、分析学习者移动学习行为的特点，建立起学习者个性化学习发展模型，并基于该模型实施个性化指导。4. 促进情境学习、社会性学习和非正式学习的综合应用学习者在真实的问题情境或工作情境中进行学习，基于专家系统的智能手机作为知识建构和情境认知工具，根据情境为学习者提供学习资源。极强的交互能力有利于形成移动学习共同体，使学习越来越具有社会性。系统能够为学习者提供立即应用到实践中去的知识和技能，不仅能辅助课堂教学，而且支持户外学习，促进非正式学习的发展。五、总结移动学习代表着一种新的趋势，作为传统教育一种有效的辅助形式，这种新的学习形态符合当今终身学习和建设学习型社会的需求。现阶段移动学习还处于实践摸索中，

21、基于专家系统的移动学习模式灵活、高效，但是开发成本较高。随着移动通信技术的不断发展，智能手机的性能提升、价格下降，该模式将为移动学习带来广阔的发展前景，还需进行系统的开发和后续实证研究，以促成自由化、个性化、智能化的移动学习的真正实现。参考文献：1桂清扬.从数字学习到移动学习J.开放教育研究，2003（2）2李玉斌等.移动学习的定义及对远程教育的意义研究J.现代远程教育研究，2005（1）3黄荣怀等.移动学习-理论.现状.趋势M.北京：科学出版社,2008.54熊志刚.移动学习及其资源设计研究D.上海:华东师范大学, 2005.5李巧丹,夏洪文.基于通讯技术的移动学习资源设计与实现模式J.现代

22、教育技术，2007（11）6叶成林,徐福荫,许骏.移动学习研究综述J.电化教育研究，2004（3）7朱世美,张志刚.移动学习研究初探J.中国医学教育技术，2007（10）8倪小鹏,张静然.移动学习的发展和趋势J.中国电化教育，2009（7）9刘建设.移动学习研究综述J.电化教育研究，2007（7）10傅健,杨雪.国内移动学习理论研究与实践十年瞰览J.中国电化教育，2009（7）11 Stetten G. Wireless network in educationEB/OL, http:/www.dcet.k12.de.us/teach/reynolds/wired1.htm12Tsvetoza

23、r Georgiev. M-learninga New Stage of E-learningJ.International Conference on Computer Systems and Technologies - CompSysTech2004The New Idea of M-learning Based on Expert System in the 3G EraLi Ting, Fu GangshanAbstract: M-learning is currently a hot research field of educational technology, the development of the 3G technology has brought new opportunities to M-learning. The existing m