移动学习的系统支持环境研究
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【摘要】文章基于移动学习的系统环境路线图对移动学习支持环境作内部和外部的分析，对移动学习资源的形式、设计开发流程以及开发工具进行了概括，对移动学习平台的分类和设计流程进行了总结，并借助移动学习中国内外的典型案例对现有的移动学习支持环境的类别和特点进行了说明，以期对移动学习系统环境的研究提供参考。
【关键词】移动学习支持环境；移动学习资源；移动学习平台；移动学习案例
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097（2011）03―0015―06
一 引言
随着移动通信技术、普适计算技术、多媒体网络技术等信息技术逐渐应用于教育领域[1]，移动学习（Mobile learning）成为一种全新的学习方式。移动学习是一种在移动计算设备帮助下的能够在任何时间、任何地点发生的学习，移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效的呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流[2]。移动学习凭借其高效性、便捷性、教学个性化、广泛性等诸多特性[3]，使得学习者可以“随时、随地、随身”，“短、平、快”地进行学习[4]。
移动学习的系统环境由装备环境、支持环境和服务环境三部分组成，其中支持环境是移动学习系统环境的数字化核心组成部分。国内有学者以网络学习机为例对移动学习支持环境进行了不同方式的描述，认为移动学习支持环境应包括资源网、课题网、下发的资料、互联网络、移动学习课室和专家[5]。实际上，现有针对移动学习支持环境的研究与实践主要集中在结合关键技术或网络所开展的移动学习平台的构建、结合不同移动终端的移动学习资源的设计与开发、结合移动学习资源与平台开发工具的对比研究上[6]。
本研究旨在对现有的移动学习支持环境中所涉及主要问题和关键因素作系统分析，为移动学习的系统研究和分层次应用提供参考。
二 移动学习支持环境
根据《移动学习的系统环境路线图》（见本刊2011年第1期）的研究，移动学习的系统环境包含终端、网络、平台、资源、内容、活动六个要素。其中，移动学习平台和移动学习资源统一定义为移动学习支持环境，即移动学习系统环境的第二个层次。图1所示为移动学习支持环境在系统环境图的具体内容与定位，将位于中间的移动学习支持环境作为一个整体，从外部来看，其在整个移动学习系统环境中起到承前启后的作用：移动学习支持环境通过在移动学习装备环境上运行移动学习平台，使得移动学习资源通过平台为学习者提供优质的移动学习服务。
从内部来看，移动学习的支持环境主要包括移动学习资源建设和移动学习平台开发。移动学习资源是基于便携的移动设备能够帮助学习者有效学习的信息和支持服务[7]。它是对现有学习资源的一种补充，是开展一切移动学习活动的基础[8]。移动学习平台是指通过无线通信技术或无线网络技术提供移动学习信息与学习服务支持的软件系统[9]。它是承载移动学习资源并支持移动学习活动的主要载体。接口是移动学习支持环境中连接移动学习平台和移动学习资源的重要通道，它由一系列相关的协议和通信标准组成。从学习资源的媒体角度来看，有支持移动视频的MVI接口标准，有由国际数位出版论坛（IDPF）提出的EPUB电子书标准；从数据传输的角度来看，有基于USB传输的USB2.0国际标准、基于移动通信的YD/T系列标准[10]；从资源的跨平台应用来看，基于SCORM标准的应用最为广泛。从服务角度来看，接口主要包括目录服务接口、交换服务接口和认证服务接口，它主要应用于实现用户的注册、检索，数据和文件的呼叫和交换[11]。只有移动学习资源的建设和移动学习平台的开发都遵循相同的接口标准，才能实现资源在平台上的有效呈现，最终确保移动学习活动的有效开展。
三 移动学习资源的设计与开发
移动学习在支持学习者进行随时随地学习的时候同时也带来了一个突出的问题：学习者的“移动性”是和注意力的“分散性”相关联的，因此导致了移动学习者无法进行连贯、系统的学习[12]。为了更好的开展移动学习，移动学习资源应具备资源内容片状化、资源形式特殊化、内容呈现简洁化等特性[13]。在移动学习资源的设计和开发上，移动学习资源的形式、设计开发流程、所采用的开发工具等因素都直接影响移动学习实施效果的好坏。
1 移动学习资源的形式
文本、图片、音频、视频和动画是5种核心的媒体元素，针对其不同的组合和呈现方式，目前常见的移动学习资源形式可以概括为8种，如表1所示：（1）短信/彩信：以有限的文本和图片传递学习内容或者有关学习的讨论等，资源形势单一，内容比较简洁。（2）电子书：该形式的学习资源以文本为主，可用于多种移动设备。（3）网页：该形式的移动学习资源类似于网络学习资源，就是以浏览内容页面的方式访问学习资源[14]。（4）微课程：主要包含的媒体元素涵盖文本、图片、音频和少量的视频和动画，它有完整的学习模块（如诺基亚行学一族），可以运行在手机/智能/PDA手机等终端上。（5）网络课程：基于Web的课程，具有交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等主要特征。（6）学习机教程：与中小学课程紧密结合的学习资源，所包含的媒体元素丰富，以音视频为主，一般内置在学习机中，不可跨平台使用。（7）智能交互课程：此课程主要用于户外的探究式和体验式学习，具备良好的查询、检索、存储和交互功能，主要运行在PDA和平板电脑上。例如台湾中央大学蝴蝶观察学习系统BWL就是采用的此类学习资源。（8）教育游戏：该学习资源以游戏形式呈现，目前在移动学习领域应用的较少，能支持多种移动学习终端。
从目前资源建设的情况来看，网络课程、短信/彩信、智能交互课程是目前所开展的移动学习研究中主要涉及的学习资源，电子书、微课程、学习机教程和教育游戏相对较少。此外，部分移动学习研究项目开展了多种移动学习资源的建设，例如“教育部高教司试点项目――移动教育理论与实践”中所开发的学习资源包含短信/彩信和网络课程两种。
2 移动学习资源的设计开发流程
移动学习资源的设计是在明确移动学习的教学目标和学习者的一般特征的基础上展开的，它主要包括三个部分：移动学习内容的设计、移动学习媒体的设计和移动学习交互设计[15]。移动学习的内容设计要注重知识单元短小简洁，呈现松散的知识关系、封装性要好，课程内容上要能持续激发和维持学习者的学习动机和兴趣[15]。移动学习的媒体设计涵盖文本设计、图片设计、音频设计、视频设计、动画设计五大元素，本环节中应注重对媒体的格式、文件大小、分辨率、时长以及与移动设备的兼容相联系的多方面的考虑。交互设计中针对学习内容较为简单的交互可以采用短信形式，内容丰富的交互则多采用基于浏览、连接的内容交互形式。移动学习资源的设计方案将最终应用于移动学习资源开发工具的选择以及实际的开发环节中去，下图3即为移动学习资源设计开发的一般过程。在完成开发工作后，对开发出来的移动学习资源将进行测评，测评的结果可用于对前期的移动学习前端分析和资源设计的情况进行修正，及时调整资源的建设方案。
3 移动学习资源的开发平台和工具
由于移动设备开发厂商较多，产品之间的差异较大，且移动学习资源的开发又与移动设备直接相关，因此我们要根据不同的开发要求选择合适的技术和工具[7]。就目前实践的情况来看，移动学习资源的开发平台和工具主要有J2ME， Symbian，Windows Mobile，Palm OS，Android, iPhone OS，MeeGo等，其中Symbian、Windows Mobile、Android和iPhone OS是最具代表性的四种：
（1）Symbian操作系统提供了一系列个人信息管理（PIM）功能，包括联系人和日程管理等，还有众多的第三方应用软件可供选择。它是目前市场占有率较高的移动设备OS，比较适合综合类移动学习资源的开发。
（2）Windows Mobile是微软为手持设备推出的“移动版Windows”，是基于Windows CE内核的嵌入式操作系统。Windows Mobile平台支持安全邮件、可与桌面电脑方便地同步协作，并且拥有大量的商业程序可以选择，比较适合用于办公类移动学习资源的开发。
（3）Android是Google基于Linux的开源操作系统。它包括操作系统、中间件、用户界面和应用软件。它具有开放度高，对网络友好，无缝结合的Google应用等特点，比较适合网络应用类自动学习资源的开发[16]。
（4）iPhone OS 或 OS XiPhone是由苹果公司为iPhone开发的操作系统。iPhone的主界面包括包括以下自带的应用程序：SMS、日历、照片、相机、YouTube、股市、地图、天气、时间、计算机、备忘录、系统设定、iTunes、AppStore以及联络资讯。其强大的娱乐功能和友好的UI设计都使其非常适合教育游戏类移动学习资源的开发。
四 移动学习平台的构建
1移动学习平台的形式
根据移动学习平台开发所基于的协议的不同，常见的移动学习平台形式可以划分为四种：基于SMS/MMS的移动学习平台、基于WAP的移动教育网站[9]、基于WIFI的移动学习系统和基于Bluetooth/IRDA/USB2.0移动学习系统。如表2所示，不同的移动学习平台在终端设备、网络接入、学习资源、教学功能和所能支持的学习活动等方面会有所不同。
基于SMS/MMS的移动学习平台对移动设备的要求较低，用户普及面较大。以非洲农村地区的移动学习项目为例，比勒陀利亚大学利用手机将印刷教材应用于远程教育课程，帮助农村学生完成学历教育。基于WAP的移动教育网站所支持的学习内容和学习活动比SMS/MMS移动学习平台要丰富。在芬兰赫尔辛基大学进行Uniwap移动学习项目中，研究者试图将WAP技术应用于高等教育中，为学习者和教师创建一个可操作的移动学习环境，从而使学习者和教师能够通过手机随时随地访问教学资源[17]。在基于WIFI的移动学习系统中，用户使用具有WIFI功能的手机、笔记本，PDA等移动设备访问教学服务器，进行浏览、查询、交互，类似于普通的网络学习。卡内基梅隆大学的无线网络局域网Andrew试验项目项目开发出了移动教育中最常见的三种应用方式：无线电子邮件、日历管理和事件通知[18]。基于Bluetooth/IRDA/USB2.0的移动学习系统主要是指利用蓝牙/红外/USB进行数据传输的移动学习平台。美国纽约Cohoes中学组织学生在社会学科课上用装有Classroom Wizard 软件的Palm手持电脑做课堂测验，测试的结果借助红外传输到教师机。
2 移动学习平台的设计流程
移动学习平台的设计主要涉及移动学习前端分析、平台功能模块设计和平台技术架构设计三个板块。如图4所示，移动学习前端分析主要有两部分组成：移动学习需求分析和平台设计需求分析。在此环节中，移动学习平台中学习者的一般特性，移动学习的目标以及与之相应的平台需求被确定。它直接决定了对移动学习终端设备以及网络接入方式的选择。在学习平台功能模块的设计中，依据前端的分析结果，可利用层次图、思维导图、用例图等逐步分析出移动学习平台所需具备的主要功能模块。最后进行的平台架构分析，可以参考意大利的Anna Trifonova 和 Marco Ronchetti提供的通用的移动学习系统体系结构，它包括存储层、业务逻辑层、网络层和表示层[19]。表示层涉及移动设备和学习内容，移动学习内容需要具备良好的适配性使其在移动设备上正常表现。网络层是支持该移动学习的网络接入方式。表示层和网络层的选择和应用都可以从前端分析的结果中得到依据。业务逻辑层是移动学习平台的功能模块以及相应的标准接口，存储层则是整个平台的数据库。
五 移动学习支持环境分析
移动学习平台和移动学习资源是移动学习支持环境中所涉及的两个重要元素，要对移动学习支持环境做细致的分析，必须从研究移动学习平台和移动学习资源之间的联系着手。
一种移动学习平台可能会对应多种移动学习资源，一种移动学习资源也可以适用于多种移动学习平台上。根据第三、四部分的分析，8种学习资源和4种学习平台可以组成32种移动学习支持环境的类别（如图5所示），但不是所有的组合方式都可以被应用于移动学习。其中可用的组合方式已用深色背景标记出。从开发难易程度来看，以SMS/MMS移动学习支持环境和基于Bluetooth/IRDA/USB2.0移动学习支持环境在构建上难度最小，基于WAP和WIFI的移动学习支持环境构建难度较大。从移动学习资源传输的稳定性来看，基于SMS/MMS和Bluetooth/IRDA/USB2.0的移动学习环境对设备的要求和网络环境的依赖性不大。从学习活动的开展来看，基于SMS/MMS和Bluetooth/IRDA/USB2.0模式的学习活动主要以接受、反馈式为主，学习活动单一，而基于WAP和WIFI的学习支持环境能开展协作学习、探究学习等丰富的学习活动。
六 基于移动学习支持环境的案例分析
从移动学习支持环境的角度对以下案例做具体分析，可以从其所属的移动学习支持环境的类别、所具体使用的移动学习资源以及所构建的移动学习平台等方面进行研究（如表3）。以诺基亚“行学一族”为例，它所选用的移动学习资源包括记忆通、英语通、翻译助手、百科市场、动漫英语、远程讲座等微课程，所采用的移动设备是智能手机，它所开发的行学一族的学习支持平台能够帮助学习者随时随地进行学习。在资源更新和同步交流时，该系统构建了基于WAP的移动学习支持环境，但大多数时候，学习者是离线学习的，此时所提供支持的是基于微课程的USB2.0移动学习支持环境。从总体上来看，这11个案例涵盖了移动学习支持环境中的主要类别，所选用的学习资源主要集中在短信、微课程和网络课程上，而移动学习平台的构建也以基于SMS/MMS的移动学习平台和基于WAP的移动教育网站为主。
七 结论
移动学习支持环境是移动学习所研究的主要内容，其所涉及的移动学习平台的构建、移动学习资源的开发设计都直接决定到移动学习支持环境是否能够较好的支撑移动学习活动，满足学习者移动学习的需求。不同形式的移动学习资源与移动学习平台的组合，极大的丰富了移动学习的支持环境的类别，为学习者提供了多种学习方式的支持。然而，现有的移动学习支持环境的研究还急需很大的突破，例如如何实现基于WAP的移动学习平台与广泛的网络学习平台的兼容、如何有效的进行移动学习资源的建设和开发都将是未来移动学习支持环境研究的重点。只有构建良好的移动学习支持环境，才能在移动学习的系统环境中有效利用移动学习装备用于支持移动学习服务，确保移动学习的有效实施。
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Research of System Support Environment of Mobile Learning
FANG Hai-guangMAO YingLIU JunWANG Hong-yun
(Department of Educational Technology, Capital Normal University, Beijing 100048, China)
Abstract: This paper analyzes the mobile learning environment for internal and external support based on the roadmap of system environment of mobile learning. And it summarizes the form, the process of design and development and the development tools of mobile learning resources as well as the classification and the design flow of mobile learning platform. Also the typical cases of mobile learning at home and abroad are provided to explain the existing types and characteristics of mobile learning support environment in order to support some references for the research.
Keywords: mobile learning support environment; mobile learning resources; mobile learning platform; mobile learning case