移动教师培训平台开发技术研究

2011-06-07李俊华

通化师范学院学报 2011年12期

李俊华

(闽江学院现代教育技术中心,福建福州 350108)

师资队伍建设与教师专业发展是制约新建本科院校发展的重要瓶颈，急需在短时间内提高教师的教学水平和学术科研能力，虽然大量引进高层次专业技术人才对高校师资队伍的建设起到了一定的促进作用，但这种方式不仅投入较多，而且由于广大在职教师的专业素质没有得到提高，活跃的教学环境、浓厚的学术研究等文化氛围还没有形成，新引进的高层次人才的作用往往不能得到充分发挥，学校的整体教学质量和科研竞争力没有明显提升[1].要实现新建本科院校师资队伍建设的跨越式发展，首先需要创新广大在职教师的培训模式与培训策略，切实提高广大在职教师的教学水平和科研能力.移动互联网技术、无线宽带通信技术、云计算技术等高新科技在教师教育领域的广泛应用，促进了移动学习在教师培训中的应用以及教师培训模式的革新，使广大在职教师不受时间和地点的限制、随时随地参与在线教师培训学习[2].然而，当前的移动学习平台主要以课程教学的方式为广大在职教师提供信息技术培训、优质教学案例、某一门课程的教学等某一种学习服务，其直接应用于高校教师培训无法满足高校教师专业知识学习、教学技能提升、学术科研能力培养等综合性专业发展需求.为此，针对新建本科院校广大在职教师专业发展的实际需求，研究一种移动教师网络培训平台，提高高校教师在职培训的效果和效率.

1 移动教师培训平台

1.1平台概述

传统的高校教师培训以专业理论知识的讲授为主，有时许多培训被安排在教师的业余时间，不仅占用了教师大量的休息时间，而且缺乏有针对性的帮助高校教师适应知识快速更新与发展，严重阻碍了教师专业发展的自主性和创新性[3].作为具有较高学历、较强专业知识水平的高校教师更希望通过自主学习，以及对新知识、新技术的探究不断提高自己的专业教学水平和学术科研能力.

移动学习是以无线通信网和移动互联网为基础，学习者使用智能手机、便携式笔记本电脑、Pocket PC为代表的移动通信终端设备，随时随地开展学习及知识经验交流的移动新型个性化自主学习，具有灵活性、开放性、自主性、便捷性、交互性、实时性等特点[4].利用移动学习开展高校在职教师培训活动，能够充分激发高校教师的自主专业发展意识，充分调动其提高自身教学实践水平、提升学术科研能力的积极性，满足高校教师终身知识学习、学术科研培训、教学技能提升等需求[5].

1.2体系架构

以新建本科院校在职教师的培训学习为基础，针对当前我国新建本科院校在职教师自主专业发展的实际需求，设计了一个集高校教师专业技能学习、教学水平提升、学术科研素养培养为一体的移动教师培训平台，其体系架构如图1所示.

图1 移动教师培训平台的体系架构

如图1所示，移动教师培训平台由服务器端、无线移动通信网、客户端构成.服务器端是移动教师培训平台的核心组成部分，主要为高校教师提供各种移动培训学习服务.其中，应用服务器上部署移动教师培训平台的相关应用程序，可完成平台用户的访问控制与相关数据信息的交换服务，即根据用户的访问请求在相应的服务器上查询相应的资源和数据，并将结果反馈给相应的平台用户；流媒体服务器主要用来响应来自平台用户的流媒体点播请求，即根据平台用户的流媒体点播请求在数据库中查找相应的流媒体内容数据，并将查找到的流媒体内容进行适当的编码转换，以便根据用户终端设备性能要求实时提供高质量的流媒体数据内容[6]；资源服务器主要以文件形式存储移动教师培训平台上共享的科技文献、常用工具软件、电子书、教学PPT等教师学习资源；电子邮件服务器主要用于为平台用户提供电子邮件接收与发送服务，满足平台用户之间的异步信息通信和异步数据资源传输需求；即时通信服务器主要用于为平台用户提供即时消息接收与发送服务，满足平台用户之间的实时信息通信和数据资源传输需求.为保障移动教师平台关键数据的安全，对平台用户信息和流媒体数据内容进行自动增量备份，当主数据库的数据发生损坏、丢失等安全事故时，根据备份数据库中的备份数据快速恢复相应的数据信息.微博作为当前最流行的一种新型的移动互联网信息发布与共享媒介，用户不仅可在利用各种智能移动终端通过无线移动通信网络随时随地发布和管理自己的微博，而且还能方便地订阅与自己专业方向相同、发展兴趣相近的微博，通过高校教师之间的网络交流与互动形成一个良好的高校在职教师自主专业发展氛围.

移动教师培训平台通过移动互联网和各种无线通信网络为高校在职教师提供移动培训学习服务，高校教师可通过智能手机、Pocket PC、个人笔记本电脑等智能移动终端访问移动教师培训平台上的各种资源和服务.可将移动教师培训平台提供的资源和服务分为以下几个模块：

(1)平台首页.平台首页主要提供平台简介、用户管理、新闻公告、微博、意见反馈等功能，用户不仅能根据平台简介中的相关信息了解该平台的设计思想、系统架构、数据信息存储方式、详细功能及其使用方法等，而且可以完成新用户注册、用户登录、查看相关科技新闻和教育新闻、发布和管理自己的微博.用户管理主要提供新用户注册、用户信息编辑与修改、用户登录验证等功能，以便为移动教师培训平台提供统一的身份认证体系.移动教师培训平台管理者将收到的最新科技新闻、教育新闻，本平台维护升级信息发布在新闻公告模块，以便教师随时随地了解高等教育领域的最新研究成果、相关领域的国内外最新科技动态、本平台的完善进度等，而且教师也可将自己对本平台的改进建议以及使用过程中发现的Bug通过意见反馈功能提交给平台维护者，为平台功能的改进和性能的提升提供帮助.

(2)精品课程.提高在职教师的专业知识技能和专业教学水平是当前新建本科院校师资队伍优化的首要任务，而精品课程是许多具有丰富教学实践经验、在本课程教学方面具有一定影响的教学名师团队建设的优质教学资源，在职教师通过对与自己所教课程相关的精品课程进行学习和观摩，有助于革新自己的教学理念、深入理解相关课程知识难点、优化专业教学方法与策略，快速提高自己的专业教学水平[7].此外，高校信息化建设步伐的加快对高校教师教育技术能力提出了更高的要求，教师不仅要能够掌握信息化教学方法与技巧，还要能够熟练、规范地使用各种信息化教学设施.为此，可就学校的信息化教学设备使用方法、使用规范、管理制度、教育技术理论、教育教学方法等按照精品课程的形式制作成相应的教师信息素养培训课程，让高校在职教师利用自己的空余时间随时随地进行学习，通过规范教师的信息化设备使用减少对信息化教学设备的人为损坏和维护成本.

(3)学科前沿.对于新建本科院校的在职教师来说，由于自身学科知识视野有限，开展教学研究与学术科研时往往很难发现学科前沿的相关学术问题.移动学习平台维护方组织相关学科领域的专家定期就学科前沿开展学术讲座或就某个前沿问题发表自己的认识，并将这些视音频资料以流媒体点播的方式提供给高校在职教师，以此帮助高校在职教师及时了解相关学科前沿问题，并根据自己的研究方向和兴趣就某些学术问题开展研究和探讨.当教师发现了自己感兴趣的、且值得研究的某一学科前沿问题，便能充分调动其开展学术研究的积极性和主动性，使其在开展学术研究的实践过程中不断提升其科研水平，促进学校整体科研实力的增强.

(4)学术互动.腾讯公司的QQ、中国移动的飞信、各种电子邮件等通讯工具在人们日常生活中的广泛应用，使人们形成了使用实时通讯工具交流思想、传输文件等习惯.学术互动模块能为高校教师提供移动即时通讯、移动电子邮件、移动交互式电子白板等功能，以满足高校教师日常同步和异步的信息交流与数据资源传输需求，促使高校教师经常使用该平台、关注该平台的发展与完善，以充分发挥该平台在高校教师自主专业发展中的作用.此外，对于参与完成同一个科研课题的高校教师可以利用本平台的移动即时通信和移动电子邮件功能与项目组其他成员随时随地进行交流与互动；移动交互式电子白板支持协同共享式浏览文档和图像、文字编辑等，参与科研课题的高校教师可就某一个具体的研究问题利用移动电子白板随时随地与其他在线项目组成员进行学术问题探讨，提高高校教师的教学科研能力和学术科研水平.

2 移动教师培训平台的开发技术

笔者基于Android智能手机操作系统平台，利用Java高级编程语言开发了一个移动教师培训平台的原型系统，这里主要分析移动即时通信、移动流媒体点播、移动交互式电子白板、移动电子邮件等核心功能的开发技术.

2.1移动即时通信

可扩展消息处理现场协议XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol)是一种基于可扩展标记语言XML的即时消息通信协议，不仅能够在不同的操作系统和浏览器之间实现多用户的消息传输与数据信息传输，而且通过相应的插件即可与IRC、ICQ、AIM、MSN等即时消息通讯进行消息互通[8].Openfire是一款功能完善、性能稳定的开源XMPP即时通讯服务器，支持通过插件形式扩展其功能[9]；Jabbim是一款性能优秀的XMPP客户端，支持Windows、Linux、Mac OS、Android等操作系统平台，通过对其源代码进行适当修改和重新编译即可实现满足移动教师培训平台移动即时通信需求的功能模块开发，有利于降低平台的开发成本[10].

基于XMPP协议的移动即时通信可支持HTTP和Socket两种连接方式，当默认的Socket连接不能被个别品牌和型号的手机或移动通信网络支持时系统就会自动切换到HTTP连接方式.

2.2移动流媒体点播

移动流媒体技术把连续的多媒体数据经过压缩编码之后，存储在流媒体内容服务器上，然后采用相应的实时流式传输协议将经过编码处理的流媒体数据传送到移动终端设备，并保证流媒体数据传输所需带宽与网络带宽相匹配[11].这样，当用户点播移动教师培训平台上的精品课程或学校信息化教学设备使用规范等内容的视频时，就能够让用户边播放边下载，而无须将所有的视频内容下载成功之后再播放.

Flumotion是一个采用了模块化分布式设计理念的免费开源流媒体服务器，能够提供稳定、高质量的流媒体服务与灵活的自适应流媒体转码，支持3GP、MPEG-4、MP3、RM、FLV等流媒体数据格式，支持Android、iPhone、Windows Mobile等移动操作系统平台，而且能够根据网络带宽动态调整流媒体内容的压缩比，以保证实时、流畅的流媒体传输与播放[12].Flash Player是计算机操作系统平台和智能移动终端设备上常用的一种流媒体播放软件，为此采用Flumotion做移动教师培训平台的流媒体服务器，客户端采用基于Adobe Flash平台的开源富网络应用程序开发框架Flex实现视音频流媒体播放的点播.Flex应用开发框架由MXML、AcitonScript及Flex类库三部分组成，利用JavaScript、Web Services、远程对象在安装有Adobe Flash的客户端与流媒体服务器端进行实时通信与数据传输，基于其矢量图绘制技术可实现图形界面友好、交互丰富的流媒体点播功能[13].

2.3移动交互式电子白板

移动交互式电子白板主要用于高校教师在参与科研课题的过程中，就某一个具体的问题通过共享PDF文档和图片，并在编辑区进行协同式绘图、标画、文字编辑等，采用基于XMPP协议的开源工具包Hemlock、开源网络数学公式编辑插件DragMath和开源PDF文档操作类库Apache PDFBox来实现.Hemlock开源工具包是一个多用户实时应用程序开发框架，支持多用户协同式绘画和文字编辑等，能够很方便地实现移动交互式电子白板的基本功能[14].为方便用户在线协同编辑数学公式、提高移动交互式电子白板的实用性，利用开源DragMath网络数学公式编辑插件实现复杂数学公式的编辑功能[15].Apache PDFBox是一款支持PDF文档内容读写、文档合并、打印等功能的类库，采用它来读取PDF文档的核心代码如[16]：

InputStream inputPDF = new FileInputStream("E:基于云计算的流媒体点播技术.pdf");

//以文件输入流的形式读取PDF文件

PDFParser pdfCon = new PDFParser(inputPDF);

pdfCon.parse();

COSDocument pdfDoc = pdfCon.getDocument();

PDFTextStripper stripPdf = new PDFTextStripper();

String scontent = stripPdf.getText(new PDDocument(pdfDoc));

//提取PDF文档的文本内容

pdfDoc.close();

//关闭PDF文档

System.out.println(scontent);

//打印输出提取的PDF文档内容

2.4移动电子邮件

Apache James是Apache组织开发的一款纯Java实现的轻量级安全电子邮件服务器，支持SMTP、POP3、IMAP等标准电子邮件协议，同时以松耦合的方式提供即时消息传输服务[17]；JavaMail是由Sun公司(现已被Oracle公司收购)开发的一款电子邮件客户端开发包，通过SMTP、POP3、IMAP等协议支持具有附件的电子邮件接收和发送，支持Windows Mobile、Linux、Andriod等智能手机操作系统平台[18].利用Apache James电子邮件服务器和JavaMail电子邮件开发包实现具有附件的电子邮件接收与发送功能.

3 平台开发实例及其性能分析

3.1平台开发实例

除上述核心开发技术之外，笔者还采用了MySQL免费数据库、Eclipse集成开发平台作为基础开发环境，基于Android平台开发的移动教师培训平台可运行在具有Android 2.2及其以上版本的Nokia N900智能手机上，图2和图3分别演示了高校教师使用该移动教师培训平台学习学科前沿知识、就学术科研中的某一个具体问题开展在线交流互动的过程.

图2 高校教师利用Nokia N900学习学科前沿知识

图3 高校教师利用Nokia N900探讨某一个具体的学术问题

3.2平台性能分析

笔者基于Android平台开发的移动教师培训平台实例采用了Openfire、Apache James、Flumotion等免费应用服务器、MySQL免费数据库以及Jabbim、Flex、JavaMail、Hemlock、DragMath、PDFBox等开源应用开发包，大大提高了平台开发效率，有效降低了平台的开发和维护成本.该平台部署完成之后，用户只要下载相应的应用程序并安装在自己的Android系统中，就可登录到移动教师培训平台上查阅最新微博信息和科技新闻、观摩其他优秀教师的精品课程、学习学校信息化设备使用方法与规范、观看学科前沿讲座、随时随地开展学术问题探究等，可充分调动广大高校在职教师的自主专业发展积极性.经过内部测试，该系统能够满足新建本科院校教师自主专业发展的实际需求，并且没有出现因系统不稳定或BUG等问题影响用户的正常使用，达到了应用推广的要求.

4 结束语

移动教师培训平台是为广大高校教师提供自主专业发展服务的移动学习服务平台，其应用可促进高校教师教学水平和科研能力的提升，为新建本科院校师资队伍的优化与发展奠定坚实的基础.然而，笔者仅基于Android智能手机操作系统平台实现了一个系统实例，要使该系统大范围应用于高校教师的自主专业发展，不仅需要其在Windows Mobile、Linux、iPhone等平台上的实现，而且需要学校现代教育技术中心等相关部门通过该平台上传发布优秀的各类教育教学资源，并为该平台提供良好及时的维护与管理.

参考文献：

[1] 寇尚乾，史仕新，苏兴仁.论新建本科院校教师培训模式的转型[J].中国成人教育，2010(4):77-78.

[2] 季长清，宋林.新互联网模式下教师专业成长研究[J].中国科技信息，2010(20):256-257.

[3] 艾红梅.远程教育：高校教师培训的新视角[J].继续教育研究，2010(12):51-52.

[4] Aleksander Dye et al.Mobile Education - A Glance at the Future[DB/OL]. http://www.dy-e.no/articles/a_glance_at_the_future/introduction.html

[5] 段前佳.移动学习在企业培训中的应用初探[J].理论导刊，2010(5):56.

[6] 高晓红，杨烨.一种新型的面向3G网络的移动流媒体教学平台设计[J].中国电化教育，2010(4):112-116.

[7] 张艳超，李益明，姚渺波，等.依托高校网络教学平台构建教师教育技术培训新模式[J].继续教育，2010, 24(5):32-34.

[8] 杨斌.XMPP协议分析与应用探讨[J].微型机与应用，2005(8):32-34.

[9] 潘凤，王华军，苗放，等.基于XMPP协议和Openfire的即时通信系统的开发[J].计算机时代，2008(3):15-17.

[10] SuperHosting.cz. Jabbim[EB/OL].2011-2-27.http://www.jabbim.com/

[11] 张恒.移动流媒体关键技术及其平台实现[J].信息技术，2008(10):91-94.