移动环境下大学生自主学习系统设计与研究

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摘 要：自主学习能力是大学生的基本能力之一，当前网络自主学习系统不能较好地满足大学生随时随地的学习需求。随着3G通信技术的发展和移动终端技术性能的提升，学习者在移动终端上开展自主学习成为了可能。文章针对大学生的自主学习需求，在自主学习思想和移动学习系统环境路线图的指导下，从学习活动设计、学习内容及学习资源设计、学习平台设计、移动终端与无线网络以及系统实现等方面详细阐述了移动环境下大学生自主学习系统的设计与研究，以期更好地满足广大大学生的自主学习需求，同时也为移动学习系统在其他领域应用提供借鉴。

关键词：移动学习；自主学习系统；系统设计

中图分类号：G434 文献标识码：B 文章编号：1673-8454(2012)07-0038-04

一、引言

在当今这个知识爆炸的时代，知识的更新速度越来越快，对高素质人才的要求也越来越高。对于大学生而言，不仅要掌握过硬的专业知识，而且要具备不断更新自身知识的能力。然而，当前我国高校教育在大学生自主学习能力培养上略显不足，大学生自主学习意识薄弱，缺乏正确的学习策略的选择能力，自我监控与评估技能不足，自主学习能力较差，培养大学生自主学习能力是社会发展的必然要求。[1]《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》指出，“加快解决经济社会发展对高质量多样化人才需要与教育培养能力不足的矛盾”。[2]因此，各高校不断增强大学生自主学习能力的培养，同时也加强了大学生自主学习平台的建设。

随着3G通讯技术的发展、移动终端技术的提升和移动设备的普及，移动学习应运而生。移动学习作为一种新型的学习方式，以其学习过程的便捷性、社会交互性、情境敏感性、个性化等特点[3]，吸引了很多研究人员和学习者的关注。与传统的自主学习平台相比，移动环境下大学生自主学习系统具有以下优势：其一，大学生手机的普及率已经远远超过个人电脑的普及率，可以为更多的学习者提供学习支持服务；其二，移动学习可以满足大学生随时随地的学习需求，这是其他学习方式无法做到的；其三，移动学习以其服务个性化、学习情境化的特点，真正做到了以学习者为中心的学习，有利于大学生的自主学习能力的培养。因此，针对大学生自主学习，探讨移动技术支持下的自主学习环境研究，设计移动环境下的大学生自主学习系统，研究具有一定的理论价值和应用意义。

二、系统设计思想

1.自主学习理论

与传统的接受式学习截然相反，自主学习是一种主动的、建构性的学习过程。齐莫曼认为，应该从学习动机、内容、方法、时间、过程、环境、结果等七个维度界定自主学习。他认为自主学习应该是这样的：学习者自我激发学习动机，选择学习内容和学习方法，独自安排学习时间，学习时能够对学习过程作出自我监控，能够主动营造有利于学习的物质和社会环境，最终能够对学习结果做出自我总结和评价。[5]

移动技术为大学生提供了良好的自主学习环境。在自主学习过程中，教师和学习者处于相对分离的状态，学习者处于主导地位，教师起到的是助学者的作用，学习活动很大程度上是由学习者独自组织并完成的。自主学习理论则在如何有效地组织学习活动提供了方法指导。移动技术则提供了网络、设备、平台、资源和内容支持，为学习者传递知识内容、创设学习情境、学习协作会话，有效地促进了学习者的学习。

2.移动学习的系统环境路线图

与网络学习系统的设计不同，移动学习系统的设计要充分考虑到软硬件条件、学习资源及学习活动等多个因素的影响。在分析国内外大量移动学习实践研究的基础上，方海光教授提出了移动学习的系统环境路线图，为移动学习系统的设计提供了指导思想。如图1所示，该路线图分成了三个层次：移动学习装备环境、移动学习支持环境、移动学习服务环境。其中，每一层次包含两个要素，共计六个要素：移动学习终端设备、移动学习网络接入、移动学习平台、移动学习资源、移动学习内容和移动学习活动。[4]根据设计过程中优先考虑学习因素还是技术因素的情况，路线图又分成学习驱动的移动学习系统环境路线、技术驱动的移动学习系统环境路线。

本系统采用学习驱动的移动学习系统环境路线：根据移动学习的特点和自主学习理论，设计移动自主学习活动过程；详细分析大学生自主学习的需求，设计移动学习内容和片段式移动学习资源；最终根据以上条件，设计移动学习平台，根据学习者使用的移动终端和无线网络环境状况，采用一定的开发技术进行系统的实现。

三、学习活动设计

在自主学习理论、移动学习的系统环境路线图等思想的指导下，文章设计了移动环境下大学生的自主学习活动。在移动网络和设备的支持下，学习者制定学习计划（明确学习目标，选择学习内容，安排学习时间），选择合适的学习策略，实施在线学习活动，学习者结合具体的生活、社会场景，积极地创设学习情境，并通过协作互动、在线测试，完成知识的学习。学习活动完成之后，根据学习过程中的自我学习监控状况和对学习效果进行自我评估。最后，根据评估结果，对先前制定的学习计划和学习过程进行修改和调整，其具体学习活动如图2所示。

四、学习内容和学习资源设计

移动学习内容的设计要考虑到大学生自身的学习需求。大学是由学校教育向社会生活过渡的重要阶段，大学生需要在此阶段做好进入社会的知识准备。根据大学生自身的未来职业发展需要，加强自身的外语能力、社交能力、专业能力的培养。因此，大学生自主学习内容包括外语学习、社交礼仪、管理艺术、汽车驾驶等内容。

移动学习资源的设计要充分考虑到移动学习自身的特点。移动学习可以帮助学习者进行随时随地的学习，但学习者的学习过程也不可避免地受到外界的干扰，并被分割成一个一个的学习片段。因此，根据移动环境下学习者的注意力时间为5~10分钟，研究人员提出了片段式移动学习资源设计思想，以适应这种由时间和空间上的灵活性形成的片段化的学习体验。片段式移动学习资源的设计要求是：呈现方式简洁且概括性强；信息承载量小而精；要考虑到学习者的心理特点和个性化特点。[6]

在资源开发过程中，教师提供学习材料，管理员在充分掌握这些学习材料的学习内容和学习目标的基础上，制作移动学习资源，并按照“类别――主题――知识点”的三层级别来对移动学习资源进行管理和导航。类别是最高的级别，其作用范围与学科科目相似，下设若干个主题；主题是由反映相同主题的知识点构成；知识点是最小的知识组织单元，在此基础上管理不同的移动学习资源。

五、学习平台的设计

1.需求分析

需求分析是软件开发中最重要的一步，并在整个系统设计过程中起到决策性、方向性、策略性的作用。本系统设计的主要目标是培养大学生的自主学习能力，满足大学生多样的移动学习需求，是高校自主学习的有益补充。系统平台分成学习平台和管理平台，用户角色包括管理员、教师、学生。管理员通过管理平台进行用户管理、资源管理，教师通过管理平台实施策略管理、在线答疑。学生通过学习平台进行各种自主学习活动。

2.系统体系结构

移动环境下大学生自主学习系统采用了模块化系统设计，分成表示层、网络层、业务逻辑层、存储层四层。如图3所示，这样的设计体系结构清晰、软件耦合度低、便于管理和维护。

（1）表示层。该层为用户提供了不同的界面与系统交互，并依赖于网络层和业务逻辑层提供数据通讯。学习者通过手机、PDA等移动终端，利用GPRS、3G或Wifi无线网络，与学习系统进行交互。教师和管理员通过PC终端，利用有线网络或Wifi手段，进行系统管理与维护。

（2）网络层。该层是为各类设备接入本系统提供网络支持，接入的方式可以通过GPRS、3G、Wifi等无线网络进行数据通信，也可以通过有线网络进行数据通信。

（3）业务逻辑层。该层用来封装系统的具体业务逻辑服务，是整个系统的核心。它处理表示层的应用请求，进行业务判断和数据处理，将结果返回给表示层。本系统的业务逻辑层包括在线学习模块、在线测试模块、学习管理模块、学习管理模块、信息交流模块和管理系统模块。

（4）存储层。该层负责为系统具体应用提供数据来源，并存储系统交互过程中的各类数据。本系统的存储层主要包括学习资源库、学习管理库（学习计划、学习策略、学习监督等）、信息交流库（在线论坛、在线答疑）、用户管理库。

3.功能模块设计

根据移动学习系统设计的特点，结合自主学习理论，并对大学生自主学习的需求分析，本系统可以分成学习系统、管理系统两个部分，其功能模块如图4所示。学习系统为移动学习者良好的自主学习环境，为学习者提供了学习管理、在线学习、信息交流、在线测试、使用帮助服务。管理系统由教师和管理员共同维护，管理员负责用户管理、资源管理，教师负责策略管理和信息交流等。

（1）学习管理

学习管理模块是本系统的核心模块，它包括学习计划、学习策略，学习监控和自我评价等功能。

学习计划主要包括长期学习计划和短期学习计划两种。长期学习计划是学习者根据自己的职业规划需要，选择某几个学习类别的内容，进行长期的自主学习。短期学习计划是学习者选择一定的学习主题，并设置计划开始时间和计划截止时间。

学习策略主要包括策略名称、使用方法、使用范围、具体案例几个方面的内容。在线学习者在学习过程中，可以随时进行查看，并选择合适的学习策略，运用于自主学习活动中。

学习监控模块的目标是实时监控学习者的在线学习、信息交流和在线测试情况，并将监控结果反馈给学习者，辅助其进行自我学习监控和自评，对自己的自主学习过程进行优化和调整。本系统针所有知识点学习情况进行监控，监控的主要指标有学习内容、学习时间统计、平均学习成绩、在线讨论次数、提问/答疑数、自我评价结果。而对于主题和类别单元的监控，可由其包含的知识点学习情况叠加而得到。

在完成在线学习之后，针对该学习单元的知识进行相应的在线测试，学习者根据测试结果和学习监控结果完成自我评价。根据评价结果，学习者对整个学习过程进行反思，并对自己的学习计划和学习策略进行调整。

（2）在线学习

根据学习计划，系统会根据“类别――主题――知识点”动态生成树型学习导航，学习者根据该导航图并于时间安排对相应的知识点模块进行学习。在线学习过程中，学习者最好能根据周围环境和学习内容特点，积极创设学习情境，促进学习的有效发生。

（3）信息交流

在线协作是虚拟学习系统中不可获取的一部分，它可以帮助大学生在学习过程中对知识模块进行协作讨论，也对具体难题进行在线提问、答疑操作。

（4）在线测试

在线测试包括知识点测试和主题测试。学习者完成每一个知识点或主题的学习时，系统会提示学习者进行在线测试环节进行测试。学习者如果测试成绩较差，可以重新进行学习，然后再次返回测试模块进行测试，学习监控模块将把新的测试成绩替代之前的测试成绩。

（5）使用帮助

学习者初次进入本系统或使用过程中需要帮助时，系统会帮助学习者对系统的功能介绍、使用方法、学习过程进行详细介绍。

（6）用户管理

管理员对于用户信息的管理操作，具体操作包括用户信息的增、删、改、查。

（7）资源管理

管理员利用教师提供的学习材料，制作片段式移动学习资源，并对上传的学习资源进行管理，具体操作包括学习资源的增、删、改、查。其中，资源按照“类别――主题――知识点――资源”这样的树型目录进行资源维护和管理。

（8）策略管理

教师根据教育教学理论，针对不同学习内容提供不同的学习策略，为大学生实施自主学习活动提供策略参考。

（9）信息交流（在线答疑）

教师针对学习者提出的问题进行解答，帮助学习者解除学习疑惑，使学习者对知识有更好的掌握。

六、移动终端与无线网络以及系统实现

根据学习群体使用的移动终端和无线网络，开发人员需要选择合适的开发平台和开发技术，进行系统开发工作。当前大学生使用的手机终端不一，有使用基于Android、Symbian、iPhone OS、Windows Mobile等系统的智能手机，也有使用普通2G手机。当前移动网络大多数人使用的是GPRS或3G网络，部分学校支持校园Wifi。考虑到当前移动终端和网络情况，为了服务更多的学习者，本系统将采用开发效率较高的、适用性较广、支持多种网络模式的WAP2.0技术开发。

本系统将使用Windows 2000作为系统服务器，使用Tomcat6.0作为WAP服务器，后台采用SQL Server 2000数据库。开发中使用了Struts+Hibernate+Spring+WAP2.0开发框架，开发工具为MyEclipse 8.5，测试工具为Opera浏览器。考虑到学习内容在手机终端的自适应问题，本系统以目前常见的分辨率240×320，作为主要屏幕分辨率进行设计与开发，系统部分效果图如图5所示。其他手机可以通过UC Web手机浏览器进行访问，也可以较好地进行页面呈现。

七、结束语

文章根据大学生的自主学习需求，在自主学习理论的指导下，采用学习驱动的移动学习系统环境路线，对系统的学习活动设计、学习内容及学习资源设计、学习平台设计、移动终端、无线网络和系统实现进行了详细地阐述。目前本系统已经在本校教育技术学专业本科学生中进行试用，并得到了积极的反馈和好评。文章主要工作是将移动学习运用于大学生自主学习的实践研究，但在设备自适应、学习自适应、学习情境建模等方面还有待后续研究。

参考文献：

[1]谢东海,陈坤华.大学生自主学习能力的培养探讨[J].长沙铁道学院学报（社会科学版）.2010(9)：275-278.

[2]国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[DB/OL].www.省略/jrzg/2010-07/29/content_ 1667143.htm.

[3]Klopfer E,Squire k,Jenkins H. Environmental Detectives: PDAs as a window into a virtual simulated world [Z].Proceedings of IEEE International Workshop on Wireless and Mobile Technologies in Education. Vaxjo, Sweden:IEEE Computer Society,2002:95-98.

[4]方海光，王红云，黄荣怀.移动学习的系统环境路线图――国内外移动学习研究与应用案例研究专栏综述篇[J].现代教育技术.2011(1):14-20.

[5]周丽红，吴筱萌，尹欣.网络学习者自主学习状况的研究[J].中国电化教育.2010(6)：46-54.

[6]方海光，吴淑苹，李玉顺. 基于EML构建移动学习资源对象单元的研究[J]. 现代教育技术.2009(12):75-79.