基于移动学习的个性化学习系统研究

侯志鑫，王移芝

（1.北京交通大学 教育技术学院，北京100044；2.北京交通大学 计算机与信息技术学院，北京100044）

一、引言

计算机网络技术和移动通信技术的发展，正在改变人们的学习方式、工作方式及生活方式，通过移动终端进行的“随时随地、无处不在”的学习也正在为人们所重视。移动学习模式为学习者提供了开放的、不受时空限制的虚拟学习环境，使得自主学习成为可能。在以终身教育理念为主要特征的学习型社会中，人们的学习活动已经不止局限于学校学习，人们开始关注如何更好的利用自己工作、生活中的零碎时间进行知识和技能的补充和提高。由于人与人的学习、生活和工作等各种经历都各有不同，个性化的移动学习已逐渐被更多的人推崇。本文在从移动学习和移动学习中个性化学习和个性化移动学习系统模型的研究等方面对该学习方式进行了初探。

二、移动学习的概述

1.移动学习的内涵

关于移动学习的定义，还没有形成一个权威确切的共识，领域内的学者分别给出了各种不同的定义，有代表性的有如下几种[1]：一是，Paul Harris认为，移动学习是移动计算技术和E-learning的交点，它能够为学习者带来一种随时随地学习的体验。二是，Alexzander Dye认为移动学习是在移动通信技术的支持下发生的随时随地的学习，这些设备必须能够呈现学习内容并在老师和学生之间提供无线的双向通信功能。三是，Clark Quinn则指出移动学习是通过IA设备实现的数字化学习。四是，Desmond Keegan给出的定义为移动学习的发展将使学生在远程学习方式上更加自由，只要能够实现电话装置的无线通信连接的地方(无论在机场、在床上或在他们选择的任何地方)都可以进行学习。无疑，下一代的学习方式将是移动学习。

几位学者分别从不同的角度对移动学习给出了定义，可以看出，“学习者随时随地的学习”被认为是移动学习的核心特征，与此同时，Paul Harris和Clark Quinn强调了移动学习与数字化学习的关系，Alexzander Dye强调了移动学习的实现技术，而Desmond Keegan则从一种学习方式的角度去定义移动学习，他认为移动学习是对远程学习方式的一种进一步发展。综合几位学者的观点，笔者认为，移动学习是学习者使用移动终端设备，在移动通信技术的支持下，任何时间、任何地点进行学习的学习方式，是对数字化学习的一种扩展。

2.移动学习的特点与优势

基于移动终端的移动学习是数字化学习的一种扩展，它在具备数字化学习的某些特征的同时，也具有自身的特点，主要特点如下：

（1）访问方便灵活，学习者在移动终端的支持下，打破了传统数字化学习对于时空的限制，使得学习者能够非常灵活、便捷的访问学习资源，完成学习。

（2）内容的碎片化[2]，移动学习过程中的学习者往往处于一种“不稳定”的学习状态，进行移动学习的时间是生活中的零碎片段，学习者在这种情况下非常容易受到外界的干扰而中断学习。因此移动学习的内容往往是利于在短时间内吸收的零散的碎片化的知识。

（3）学习的个性化，移动终端的私有性和学习者之间在个性上的差异，注定了移动学习具有个性化的特点，因此，移动学习不仅仅可以使学习者实现随时随地的学习，更重要的是学习者可以依据自己的兴趣、特点及需求自定学习步调和进度。

（4）交互的及时性，移动学习可以充分发挥移动终端固有的特点，实现及时交流，使学习者不受时间和空间的限制，随时获取信息得到帮助，或者发表自己的想法并及时与他人分享彼此的收获和观点，同时教师也可以即时的对学生进行辅导并得到反馈。

基于以上移动学习的定义以及特点，我们可以总结出移动学习的主要优点如下：

（1）一旦将学习资源下载到客户端，即可实现无网络环境下的任何时间、任何地点的随时随地学习；

（2）能够充分利用日常零碎的时间，随时随地学习，提高学习效率；

（3）在网络环境下，可以实现师生、生生间的情感交互与合作学习。

3.移动学习中的学习模式

移动学习环境下学习者学习的模式可以分为基于离线资源的学习模式、基于短信服务的学习模式和基于连接浏览的学习模式[3]。

（1）基于离线资源的学习模式

由于无线通信技术发展不够成熟，以及现阶段移动网络连接费用比较昂贵等原因的限制，在很多地方都不能完成流畅的在线学习，甚至在很多地方完全没有移动通信网络的覆盖。作为移动学习的一种学习模式，离线学习在现阶段的移动学习中起到很重要的作用，使得随时随地的学习在现阶段得以实现。学习者将学习资源下载到自己的移动终端，充分利用零碎的时间实现随时随地的学习。

（2）基于短信服务的移动学习模式

基于短信服务的移动学习模式是指，学习者通过使用短信息的传送对各种教学要素进行学习，学习者可以利用移动终端将短信息发送给其它学习者、教师及移动学习系统平台的服务器中，同时服务器可以对学习者发送的短信息内容进行进一步的分析和处理并发回给学习者，以完成与学习者之间的交互。在该模式中，学习者可以使用具备短信收发功能的移动终端，有效的与其它学习者、教师和服务器之间的进行交流并完成学习，而且不会受到时间和地点的限制。

（3）基于连接浏览的移动学习模式

无线网络技术的逐步发展为基于连接浏览的学习模式提供了技术支撑，在这种模式下，学习者可以像使用PC机进行远程学习一样，与服务器进行连接，浏览课程网站的内容、下载多媒体学习资源，也可以通过论坛、博客与其它学习者和教师进行交流，进行简单的信息查询并获取信息。同时，又使得移动学习具备了传统远程学习所不具备的移动性和便携性。随着移动终端的不断发展更新，移动终端的功能及移动学习软件越来越丰富，学习者可以有更多不同的学习体验以及更加多样、逼真的交流方法，从而达到更好的学习效果。

三、移动学习中的个性化学习

1.个性化学习的意义

个性化学习是具有或体现学习者个性的学习——如在学习目标、学习内容、学习方式、学习风格、学习策略等方面充分体现个人的个性特征。个性化学习注重学习者之间的差异，以学习者的社会背景、态度价值、情感等方面为前提，使学习者的综合素质得到全面的提升。以终身教育为特征的学习型社会要求每个人在人生的各个阶段都要不停的学习以提升自己，而每个人的生活方式都千差万别，人们的学习环境、学习方式也各有不同，个性化的学习通过对这些因素的考虑使得学习者更适应社会的发展需求并满足个人生存的需要。个性化学习可以使每一个学习者的潜能得到最大限度的发展，获得成功体验和生存效能感[4]。

2.移动学习中个性化学习的关键要素

从移动学习的固有特点以及个性化学习的要求中我们可以看到，移动学习是一种非常适合个性化学习的学习方式，同时个性化学习也为移动学习的开展提供了新的设计思路和实践方法。

在移动学习中，个性化学习的主要影响因素如图1所示[5]。

图1 移动学习中个性化学习的主要影响因素

其中：

（1）“人”是指使用学习者的个性特质，如生理特征、性格特征和情感、社会角色、智力、行为方式甚至家庭结构等。

（2）“产品”是指学习者在学习过程与之产生关系的特定物体，包括学习者使用的移动终端、学习系统、学习资源等与学习者的学习过程密切相关的工具或者材料。

（3）“环境”是指学习者的学习情境和背景，包括自然的、社会的、文化的。如生活习惯、工作状态、经济结构、居住空间等。三种因素相互影响，共同决定了个性化移动学习的过程和结果。

四、移动学习个性化学习系统模型设计

1.系统整体设计

在移动学习环境下，个性化学习系统为学生提供良好的学习界面以及清晰的学习导航与导学，同时可以依据各个学习者之间的差异以及同一个学习者不同阶段的变化，提供更合适的学习环境。

本学习系统主要由学习者模块、教学策略模块、教学资源模块、课程模块、移动学习界面以及学习行为监控模块等6个模块组成。其系统体系结构设计如图2所示。

图2 个性化学习系统体系结构

系统中学习者学习流程以及系统功能模块工作流程如图3所示。

2.系统主要功能模块分析

（1）学习者模块

学习者模块是整个个性化学习系统的基础和前提。学习者模块详细的描述了学习者的特征信息，学习者特征信息包括静态信息和动态信息，静态信息包括姓名、性别、年龄、专业、学号等，这些信息在其生存周期内都不会变化，方便存储和管理。动态信息指学习者在学习过程中会发生变化的信息，是体现学生个性特征的关键，包括移动学习情境、学习时间、认知能力、知识结构、学习风格等。动态信息还可以依据信息变化周期长短分类保存。

图3 个性化学习系统功能模块工作流程

学习者特征信息的获取主要有以下几种途径：一是填写注册信息，学习者在使用个性化学习系统之前，在注册过程中按照要求填写个人信息，并提交给系统，主要适用于静态特征信息。二是填写问卷，包括调查问卷和测试问卷，学习者学习情境，以及原有的认知能力、知识结构、学习风格等动态信息可以通过填写问卷获取数据并对数据进行提取分析后获取。三是学习行为监控，通过学习者学习过程中的行为监控，并对学习行为进行分析以及效果评估来获取学习者的新的特征信息以及原有特征信息的细微变化以完成对学习者模型进行更新。

（2）教学策略模块

教学策略模块中存放了具体的教学策略以及教学策略选择规则。教学策略是为了达到学科知识点的教学目标所采用的教学方法、教学媒体、学习活动等。该模块中包含丰富的教学策略，并对教学策略所适应的知识类型和难度以及适合什么样的认知结构的学生等信息做出详细描述[6]。教学策略选择规则结合学习者模块，依据学习者特征信息和学科内容特点在教学策略中进行选择，并完成学习活动过程中所需教学资源的调用，以形成最后的教学路径。

教学策略选择规则是创建个性化学习路径的主要依据，规则的创建不仅要以丰富的教学经验为基础，还要大量的实验和理论依据。同时本系统还结合了数据挖掘算法动态的进行规则生成，以完善教学策略模块。以关联规则为例，通过领域内专家或有丰富经验教师分析并确定了课程模块中各知识点之间的前驱后继关系，但这种关系可能还并不足以表示知识点之间的全部关联，关联规则则通过对学习者学习过程和结果中信息的收集与分析，可以挖掘出各数据项之间隐藏起来的关联关系，在原有关系的基础上动态的进行补充[7]。

（3）教学资源模块

教学资源模块是移动学习课程的核心模块，存储并描述了该课程与学习着相关的、丰富的各种媒体资源，包括文本、图片、动画、音频、视频等信息。为便于学习者学习，各个资源都是由相对独立的、简单直观的、短小而完整的知识点构成，易于学习与理解。系统中教学策略模块会依据学习者之间的不同以及具体的课程知识从该模块中选择适当教学资源。该模块对各个教学媒体资源都有相应的信息描述，包括资源类型、适合学习的时间长度、映射的知识点、相对应的学习者特征信息等。

（4）课程模块

课程模块针对具体的学科，包含了课程知识结构及具体的知识库。课程本身都具有一定的体系结构，课程内容的结构化可以帮助学习者更好地理解课程的知识框架，帮助学习者对课程的学习与理解。本模块中纪录了具体课程中各个知识点之间的前驱后继关系，标明了课程统一的学习流程。教学策略模块和学习者模块相结合分析出学习者的学习过程偏好，并在课程模块原有的知识组织基础上进行知识点抽取，生成最适合学习者的学习活动路径。

（5）移动学习界面

学习者通过身份确认后，进入个性化移动学习环境，系统为学习者提供了个性化的学习界面，这是学习者进行在线学习的入口，同时也是完成学习过程的出口。在移动学习界面中，为学习者安排好个性化的学习活动流程，同时为学生提供了智能导航，根据学习者模型为学习者呈现与其兴趣、爱好和学习风格相适应的课程相关的资源连接。学习者也可以在学习界面中找到自己以往的学习纪录和学习成果，以帮助学习者对自己学习过程的进行评估和改进，增强学习者的学习动机。

（6）学习行为监控模块

学习行为监控模块是保证系统适应性的重要部分。该模块不仅要对学习者学习过程中外在行为表现进行监控还要对学习者内在心理层面上进行监控。可以通过跟踪学习者在学习系统中的学习痕迹并进行纪录，以及移动学习终端的定位等方法来实现对学习者在移动学习过程中外在行为的监控，监控对象包括学习过的课程内容、学习的各个时间段（通过纪录开始时间点和结束时间点）、进入系统的次数和总时间量、课程学习的次数和顺序、在讨论区发表的文章和发言情况、学习者的作业和成绩情况和学习情境的变化等。通过对学习者的周期性调查，以收集学习者在移动学习过程中发生的心理层面上的变化，并在原有数据的基础上对调查结果分析获取学生新的特征信息。学习者心理层面的监控对象包括情感、兴趣、认知水平、知识结构、学习风格等。

通过对监控行为模块所获取的数据进行分析可以实时的获取学习者在移动学习过程中产生的知识水平和心理上的变化，从中抽取出学习者特征信息对原有的学习者模块进行更新。

五、结束语

随着社会的发展，终身学习与建设学习型社会已经成为社会的新需求，而个性化的移动学习作为一种新的学习形式不仅符合了这种需求，同时帮助每个人实现在社会生活中的个人价值。在新的教育理念与移动技术的发展的促进下，移动学习已经越来越为人们所关注并且得到了很大发展。固然，个性化移动学习相关理论与技术的成熟，以及对于移动学习的实践在发展的过程中会遇到各种瓶颈，但这一学习形式终将会对教育行业带来巨大影响与效益。

[1]李玉斌,刘家勋.一种新年的学习方式——移动学习[J].现代远距离教育,2005(1).

[2]何明星.移动学习的特征与手机出版[J].现代教育技术,2010(9).

[3]余胜泉,毛芳.非正式学习—E-Learnin研究与实践的新领域[J].电化教育研究,2005(10).

[4]李广,姜英杰.个性化学习的理论建构与特征分析[J].东北师大学报,2005(3).

[5]罗士健,朱上上,应放天,张劲松.手机界面中基于情境的用户体验[J].计算机集成计算系统,2010(2).

[6]武栋.基于W eb的ITS中学生模型与教学策略设计[J].现代教育技术,2007(5).

[7]杨卉.王陆基于网络的个性化学习系统中学习者个性特征的提取算法[J],计算机工程与应用,2003(25).

[8]王朋娇,王爱文,孙革.手机移动学习平台在开放教育中的构建研究[J].现代远距离教育,2008(5).