基于片段式资源协作构建的自适应移动学习系统设计*

李 晓 ，李浩君

（1.浙江树人学院 现代教育技术中心，浙江 杭州 310015；2.浙江工业大学 教育科学与技术学院，浙江 杭州 310014）

基于片段式资源协作构建的自适应移动学习系统设计*

李 晓1，李浩君2

（1.浙江树人学院 现代教育技术中心，浙江 杭州 310015；2.浙江工业大学 教育科学与技术学院，浙江 杭州 310014）

随着网络技术和通讯技术的迅速发展，移动学习已成为世界范围内教育研究热点，但目前移动学习使用者涉及面仍然比较窄、成熟应用系统比较少、移动学习模式应用持久性较低。本文从国内外研究现状、基于任务模型的移动学习系统框架设计理论、系统构架、系统关键技术等几个方面阐述了基于片段式资源协作构建的自适应移动学习系统设计。

移动学习系统；片段式资源；协作构建；自适应

一、引言

移动学习是伴随无线通信技术、移动计算技术、普适计算等新兴信息技术发展及其在教育教学中应用而形成的新型非正式学习方式，是学习者在非固定和非预先设定的位置下发生的学习，能够在任何时间、任何地点方便地开展学习，是未来远程学习和终身教育实施的主要形式。移动学习能帮助学习者适应当前服务个性化、学习情景化、需求多元化的教育新时代，通过创设符合学习者需要、兴趣和特点的学习环境，为不同学习者提供不同层次、不同类型的学习内容、学习媒体以及学习方式,真正实现以学习者为中心的学习已成为世界范围内教育研究热点。由于移动学习终端具有设备体积小、可随时随地开展学习的特点，适用于学生、在职人员学习以及企业员工移动式培训等领域，越来越被更多的人所接受和认可。

二、国内外相关研究

移动学习研究始于1994年美国卡耐基梅隆大学的Wireless Andrew研究项目，该项目使得学习者在校园环境中能够自由享受到无线通信技术支持下移动学习所带来的便利性，随后国内外研究人员对移动学习技术在教育教学中应用研究就此展开。

2000年爱尔兰基更博士将移动学习概念引入中国后，促进国内移动学习研究领域的快速发展，国内最早的移动学习项目始于2001年北京大学承担的教育部高教司项目“移动教育理论与实践”，对移动学习定义与本质、基础理论、资源建设、应用模式以及应用绩效等方面进行了深入研究与实践；北京大学承担的教育部移动教育实验项目、江西省高等学校教学研究课题 “移动学习在《C语言程序设计》课程教学改革中的研究与实践”等。近十年来所开展的移动学习实践应用领域涉及中小学领域、大学领域、职业培训、远程教育、大众教育等，如中国台湾开展户外移动学习实践项目，用于帮助学生在野外实践过程中获取学习信息、诺亚舟“掌上思维英语”、广东增城地区“手机学堂”、甘肃“农民移动学习和信息服务平台”、中国移动“农信通”、上海电视大学“移动校园”、中国台湾清华大学的“手机课程”、中国台湾博物馆的“基于移动学习的游客导航系统”等，取得了较多的实践成果，基本建立起移动学习研究及应用框架体系。国内关于移动学习的研究工作已经从早期的探索阶段，转入了如何使得移动学习进入人们主流学习方式、进而深刻影响人类教育模式及学习方式的阶段，重点关注如何使得移动学习能更便利、更广泛、更普适地支持学习。

在国外，美国加州大学伯克利分校2000年启动了“Mobile Education”项目，引发了全世界教育界与企业界对此的研究和实践；Standford大学教育学院于2007年与爱立信公司合作，为非洲数所大学提供远程移动学习服务；在澳大利亚，移动学习被用在职教领域开展对学习者的测评；在非洲，由南非Pretoria大学领导开展了非洲农村移动教育研究与实践项目；在亚洲，新加坡MobiSKoolz项目用以增强学生的学习环境：在欧洲，启动了许多不同研究内容的移动学习项目，涉及英国、德国、挪威、瑞典等十多个国家，如英国学习技能发展处承担的M-learning项目、维也纳技术大学承担的Pocket-WI项目、德国大学承担的Campus-Mobil项目以及欧洲数个国家联合开展研究的 “从数字化学习到移动学习”（From E-learning to M-learning）和“MOBILearn行动”的移动学习研究项目等，英国伯明翰大学、斯坦福大学以及爱立信、诺基亚等商业公司开展的移动学习研究，涉及移动学习中的交互技术、学习模式、与传统课堂教学整合的方式与方法。

虽然移动学习研究在某些方面已取得较丰硕的成果，但目前移动学习使用者涉及面仍然比较窄、利用手机或其他移动终端设备开展学习的成熟应用系统比较少；已有的移动学习模式应用持久性较低；此外，移动学习本身设备的局限性使资源开发难度较大，导致移动学习资源少、产品和服务单一；当前实际能使用的移动学习资源并不多且难于跟踪学习效果，主要集中于英语和小语种等外语类内容。为了拓展移动学习应用领域，以IT产品以及化妆品等企业销售人员为主要应用对象，提供移动式实时培训，降低企业培训费用，提高产品销售效率，本文进行了基于片段式资源协作构建的自适应移动学习系统的设计。

三、系统的整体设计

1.基于任务模型的移动学习系统框架设计理论应用

基于任务模型的移动学习系统框架设计理论主要由六要素组成：主体（学习者）、目标（通过学习可获得的信息、知识和技能）、资源（把学习目的传递给学习者的媒介，它可以是一本书、教师、教学录像、E-learning学习平台或者是一种学习环境）、控制（人机交互、社会规则）、学习情景、交流（交流渠道和途径、会话和分工以及协作）。由于移动设备主要特征在于它的便携性，也就是说移动设备可以被带到一个情景之中，在这个情景中有意义的学习才会发生；与传统的课堂教学相比，移动情景下的学习更难控制学习过程。无论是老师还是学生，他们都有可能在学习过程中迷航，因此，移动学习系统的设计过程中，我们必须以一种动态、灵活的方式来设计和处理控制的问题；再者，情境下的学习应该是要满足建构主义的基本要求 （情景、协作、自主建构），因此学习者之间必须存在交流与协作。从图1可以知道，每一个要素都是与其他要素相关联的，他们之间存在着典型的动态复杂的相互依赖关系。

2.情景学习设计

为了能更好地用该模型来指导移动学习系统设计，将移动学习中情景分为四类：独立情景、正式情景、物理情景、社会化情景，针对不同的移动学习内容和学习环境可设计不同的情景学习；控制体现在学习指导者或者学习者在正确的学习目标和有意义的学习过程中承担的责任，实际移动学习系统设计过程中应根据学习内容和学习要求，分别有针对性地设计包括完全由指导者控制、主要由指导者控制、指导者与学习者共同控制、主要由学习者控制、完全由学习者控制等多种控制模式；学习不仅仅是单独的个体过程，它经常涉及到社会层面，学习过程经常受到与学习小组中其他学习者之间交互和交流的影响，如果学习情景鼓励学习者之间的交流和交互，那么更深层次的知识就能得到构建。因此，移动学习系统设计过程中一定要重视互动交流功能设计，让学习者在互动交流过程中获取新信息、构建新知识，图2给出了本系统框架设计思路。

3.系统的结构

基于片段式资源协作构建的自适应移动学习系统主要面向IT产品以及化妆品等企业销售人员，提供移动式培训服务，本系统以移动学习系统框架设计理论为指导，采用移动计算技术、移动软件开发技术、数据库设计技术以及Mobile Agent技术等，结合相关教学设计和非正式学习理论，实现资源自适应传递、个性化学习、互动交流、片段式资源协作构建等功能，能为持有移动学习终端的学习者提供内容丰富、操作方便、学习情境化的新型移动学习系统。

如图3所示，整个开发系统有四大部分组成：基于Mobile Agent技术的资源自适应传递子系统、个性化学习支持系统、互动交流子系统、片段式资源协作构建子系统，并配合数据管理子系统来辅助实现整个系统功能。基于Mobile Agent技术的资源自适应传递子系统利用客户端资源Agent具有对移动终端设备特征信息收集功能和服务器端资源Agent对终端设备信息管理功能，最终能使系统各类学习资源在不同特征移动终端上自适应展示；个性化学习支持系统充分发挥移动学习随时随地学习特点，有针对性地开展自主学习、协作学习以及情境化学习，拓展非正式学习模式；互动交流子系统提供基于移动终端的学习内容、经验、作品等方面的交流与互动功能，构建学习者新知识；片段式协作资源构建子系统是本系统研制的另一关键部分，通过以课程知识点为主题的分类标准来设计并实现片段式资源收集、评价以及整合，协作构建适合于移动学习系统的片段式、零碎式学习资源；数据管理子系统能为移动学习系统管理者提供信息采集、信息发布、用户管理、功能管理以及数据分析与统计等方面功能。

四、系统设计的关键技术

基于片段式资源协作构建的自适应移动学习系统充分结合了现代信息技术和非正式学习和教学设计理论，提供更符合移动学习特点的学习资源和学习方式，为了能实现具备上述功能的移动学习系统，需要重点解决的项目关键技术有以下三方面：

1.基于Mobile Agent的移动学习资源自适应技术

本系统应用对象定位于不同的移动终端设备 （客户端），因而在系统实现时，教学平台（服务器端）应能针对不同终端设备返回适合当前用户的系统界面；不同的移动终端间的消息应具有转换机制，可以相互传递，发布的学习资源能够适合不同的移动终端。为了达到上述目标，本系统采用了基于Mobile Agent的移动学习资源自适应技术。

基于Mobile Agent的移动学习资源自适应技术如图4所示。由客户端资源Agent和服务器端资源管理Agent两部分组成。移动终端首次从服务器端下载终端应用软件时，自动下载并安装了客户端资源Agent，然后由客户端资源Agent负责检测移动学习终端的类型、内存、屏幕尺寸、操作系统、浏览器等特性，然后将移动终端信息上传给服务器端资源管理Agent，由服务器端资源管理Agent把设备信息存入设备信息库，服务器端资源管理Agent与客户端资源Agent信息交互后，根据客户端资源Agent所提供的客户端设备信息产生相适应的内容，根据相应的规则将学习内容转化为不同形式的内容；同时驻留在移动终端上的客户端资源Agent时刻等待着与服务器端资源管理Agent进行信息交互，更新服务器端设备信息库相应信息。

服务器端资源管理Agent所依赖的转换规则库包含不同的媒体转换规则，例如文本、图像、音频等，服务器端资源管理Agent取得移动终端设备的性能后能产生适合移动设备特性的内容，这些内容尽量适应移动终端设备。例如移动学习系统中有个图片（格式：JPEG，像素：200×200），如果服务器端资源管理Agent已经获得了该移动终端设备支持图片的特性 （如格式为PNG，像素：180×120），若移动学习系统将原始的JPEG图片文件发送给移动设备，图片将在移动设备上不能正常显示；应该将原始JPEG图片文件转换成为PNG文件，诸如此类转换规则将保存在资源转换规则库中；另外移动终端设备支持不同的标记语言，如WML、XHTML等，为了显示学习内容，应该用适应的标记语言标记嵌入的对象。

2.移动学习片段式资源协作构建技术

移动学习具有参与的广泛性、使用的便捷性、学习环境的移动性、学习时间的片段性、学习过程的随意性、学习信息的有效性、学习交流的互动性等特点。学习者在学习过程不可避免的受到外界的干扰，人们的注意力不断的被一连串的电话、电子邮件、访客、即时讯息等分割成一段一段。因此，学习资源设计成一系列较短的学习片段，才更有利于学习者的使用和理解，取得更好的学习效果。

将培训内容按照知识点分解成若干个片段资源，适合于零碎时间学习的知识单元，以方便学习者随时进入，让学习者在很短时间内完成一个内容的学习。例如新型PDA销售、新款化妆品销售等。片段资源之间要呈现松散的知识关系，要模块化，封装性要好一个知识单元提供一个相对完整的知识内容，能刚好容纳一个学习主题，让学习者能够在一个独立时间里完成一个知识点的学习；不同的知识点之间要呈现出松散的知识关系，前后依赖关系不能过于紧密，但松散的背后要体现一定的知识关联，并在不断的学习过程中逐渐形成一个连续的知识结构；片段资源要有鲜明的主题，激发学习者的兴趣移动学习模式中，学习者处于“非固定”状态的、注意力高度分散，不能依赖学习者自身存在的强烈的学习动机和兴趣；学习内容要与学习者的学习、生活、工作密切相关，提供一个单一而且具有实际意义的主题，以便学习者在较短的时间内完成学习的同时保证学习效果，能够持续激发和维持学习者参与移动学习的学习动机和兴趣。

移动学习往往是在具体情境下开展某个主题内容的学习，相同的学习主题在不同情境下可以提供不同的学习资源，因此，以学习主题为标准，收集、评价、整理不同情境下某个主题学习资料，来完成移动学习片段式资源协作构建。 由于移动学习资源受到移动终端硬件特性显示，因此协作构建学习资源库中，需要严格遵循《基础教育教学资源元数据应用规范（CELTS-42）》中定义的标准，采用元数据规范可以更好地使资源应用者能够在资源库中便捷、快速、有效地检索到所需的教学资源,为更加广泛地实现优质教育教学资源的交互和共享提供了基本的前提条件，具体实现原理及过程如图5所示。

五、总结

基于片段式资源协作构建的自适应移动学习系统设计研究基于任务模型的移动学习框架设计理论，应用于实际移动学习系统设计，完成了基于片段式资源协作构建的自适应移动学习系统中学习者、学习目标、学习资源、控制、情境、交流等因素分析与设计工作；提出了基于Mobile Agent的移动学习资源自适应技术理论，使得移动终端设备信息能及时反馈到服务器端设备信息库中，并根据资源转换规则库，资源将以最佳形式适应移动终端设备特性；提出了基于片段式移动学习资源协作构建理论，采用元数据规范和移动学习实际特征，详细阐述了移动学习片段式资源设计思想和协作构建方式。

本研究有助于深入解析移动学习系统组成要素，理顺移动学习系统组成结构，指导移动学习应用模式设计，构建和实现科学合理的移动学习系统，提高移动学习系统应用效率和学习效率，促进移动学习研究和应用健康、有序发展。发挥移动学习优势，支持户外学习，辅助课堂教学，为我国新型创新人才培养教学方式提供支持，同时也为终身学习理念贯彻提供支撑；移动学习应用发展与普及，充分利用现阶段农村手机覆盖率高、使用方便等优势，开展移动学习可以促进农村及偏远地区信息化发展，缩小城乡、区域信息化进程差距。

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（编辑：隗爽）

TP315

B

1673-8454（2011）05-0038-04

*项目支持：2010浙江省公益性项目（项目编号：2010C33147）。