移动学习系统在工程专业硕士研究生理论教学中的应用研究

高俊涛等

[摘要]随着移动通信和计算机网络技术的迅猛发展，新型的移动教学模式已经被越来越广泛的应用和认可。阐述移动学习的理论基础，分析工程专业学位研究生教育的特点，基于移动模式构建面向专业学位研究生的移动教育系统框架，研究移动教育关键技术，给出研究成果在教学实践中的应用效果。

[关键字]移动通信技术 移动教学 操作系统

一、概述

随着移动通讯和计算机网络技术的迅猛发展，互联网已经进入移动时代。今天，人们可以在任何时间、任何地点接入互联网进行通讯、学习、办公、娱乐，完全不受时间和空间的约束。移动互联技术的飞速发展对传统高等教育模式形成了巨大冲击，使另一种全新的学习模式悄然而生，这就是移动学习（M-Learning）。移动学习在数字化学习（D-Learning）和电子化学习（E-Learning）的基础上通过有效结合移动计算设备和网络带给学习者随时随地学习的全新感受。

2009年7月1日，中国工业和信息化部给中国移动、中国电信和中国联通运营商发放了第一批3G牌照，这个里程碑式的事件标志着中国已经全面进入3G时代。3G时代的到来促进了人类社会信息化，加快了教育信息化的步伐，因此教育模式也开始进入到划时代的变革时期[1]。在3G技术有力支持下，移动学习也拥有庞大的用户需求。其主要原因是传统的课堂教学模式已经渐渐跟不上人们更新信息的速度。课程上所涉及到的内容也是非常有限的，更多的深层次知识还需要学习者根据自身需求自主地检索查询。这一问题对工程专业硕士研究生（简称工程硕士）来说尤为突出。

工程硕士的培养侧重于工程应用，主要是为工矿企业和工程建设部门，特别是国有大中型企业培养应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。因此工程硕士不仅要学习相应的理论知识，还要紧密结合当前技术的发展前沿，使自己具备毕业就能胜任工作岗位的能力。因此，工程硕士学习明显具有知识更新快、信息量庞大的特点，仅仅依靠课堂教学的方式远远无法满足工程硕士的学习需求。另外，非全日制的工程硕士具有在职学习的特点，必然会有较长时间不在学校，无法接受课堂教学。

移动学习系统可以打破工程硕士培养在时间和空间上的限制，使学习者在任何时间任何地点都可以访问丰富有效的教学资源，提高工程硕士的培养效果。

二、研究现状

现如今，许多国家已经启动了针地移动学习（M-learning）的研究。美国的卡内基梅隆大学于1994年率先开启wireless Andrew研究计划，该计划旨在使用无线网络技术帮助大学校园方便地使用移动教学系统[2]。此后，许多国家开始启动关于移动学习的研究工作，短信息服务开始实验性地应用于金士顿大学的教学工作，实验效果可参见广献[3].在芬兰，赫尔辛基大学使用短信息服务来进行教师培训，初步的试验结果令人满意。同时，他们计划进一步将彩信（MMS）技术应用于教育教学，通过移动设备实现数字图像的生成和传送[4]. 英国伯明翰大学针对未来学习者对终身学习的需求，尝试应用移动技术实现终身学习的理念。不仅仅通过学校教育获取知识和技能，更要在日常的生活和工作中不断学习新的知识和技能；同时人类的学习进程应该摆脱时间和空间的束缚，人们可以根据实际需求随时随地进行学习。目前研究小组已经开发出了针对9-11岁儿童使用的移动学习工具，试验效果令人满意的结果[5～7].芬兰的坦佩雷大学已经开发了一套移动学习系统-XTask。该系统可以帮助学生进行协作学习，系统具有较好的扩展性和易用性[8]。挪威的奥斯陆大学进行了KNOWMOBILE研究项目，该项目旨在为医学专业的学生进行PBL学习提供支持。由于医学专业的学生经常需要离开校园到医院进行专业实习，所以在他们实习的过程中，移动设备可以很好地辅助他们解决问题。KNOWMOBILE项目针对这一应用开发出了相应的服务系统，初步的实验结果非常不错[9]。芬兰的坦佩雷理工大学针对移动学习开发出XTask移动学习系统，能够支持台式电脑和PDA设备的访问，包含了多项支持协作学习的功能，如电子邮件、聊天、讨论区和概念地图等。这一系统使用Apache Web服务器和MySql数据库，并通过Perl和XML编程技术来实现，系统具有良好的扩展性和易用性[8]。通过对移动学习研究项目进行分析，我们发现现有研究者们主要处于探索阶段，大规模的应用还未正式开展。

近些年，国内相关学者和研究机构也在积极开展移动学习课题研究。1999年，清华大学开始研究普适计算、智慧教室系统，从人机交互和系统支持软件的角度深入讨论普适计算的理论和实践技术[10]。中国科技大学已经开展了关于普适计算和嵌入式应用开发的专题研究。北京大学针对改善移动设备交互体验进入了探索性的研究[11]。中央电教馆于2006年5月启动了国家“十一五”规划首个重点教育科研项目《手持式网络学习系统在学科教学中的应用研究》，以手持网络学习系统为研究对象，旨在研发未来教学中可以使用的便携高效手持式设备，进一步促进教育的信息化[12]。虽然国内关于移动学习研究的起步比欧美晚，但是国内研究仍取得了令人瞩目的成果。目前，移动学习系统仍存在许多问题，像教学资源比较简单、系统功能不够稳定、操作不够友好等等，这些问题阻碍着移动学习系统的普及和广泛应用。本文基于3G通讯技术研究移动学习系统的设计与实现方案。

三、移动教学关键技术

移动学习系统的开发涉及移动终端编程、无线通信技术和移动互联网技术[13]。这些技术间的相互关系如图1所示。

这些技术的发展方便了信息资源的获取和处理，直接促进了移动学习的发展。

四、移动学习系统的设计

本文提出的移动学习系统主要面向工程硕士课程学习，旨在满足学习随时随地进行学习的需求。

（一）移动学习系统的总体设计

移動学习系统采用多层体系结构搭建以提高系统的可扩展性，包括表现层、网络层、逻辑层和数据层，如图2所示。其中，表现层处于服务器端，网络层主要采用移动通信网络和互联网，服务层和数据层处于服务器端。

（二）移动学习系统的功能设计

移动学习系统为教师提供课堂知识的补充手段，学习者可以在系统上自由地进行讨论和交流，以提高学习者的学习效率。该系统的主要功能包括，课程公告模块、测验发布模块、学习资料管理模块、经验交流模块、案例协作模块、演示管理模块、前沿技术模块和系统管理模块。

移动学习系统展示了下面几种重要的教学模式：

学习资源模块和测验发布模块使学习者可以根据自身知识掌握的水平和特点进行有选择性和自主性的学习，允许学习者查找适合的研究方向和感兴趣的领域，符合个性化和自主性的学习模式。

案例合作模块支持学习者以小组协作的模式进行学习，小组的每个成员的积极性在合作过程中都被激发出来。为了让案例成功完成，每个成员都需要提出自己的建议和意见，以做出相 应的贡献。

（3） 经验交流模块可以借助微博微信的技术优势，让学习者将自己的学习经历和感受及时的反馈和共享给其他学习者，这样更有利于提高学习者的学习效率。

移动学习系统采用浏览器作为终端交互工具。学习者可以直接在移动终端上直接访问系统进行学习。教师、管理员和学生不需要在终端上安装任何软件就可以访问系统。学习者不用接受任何培训就可以顺畅地使用系统提供的所有功能和教学资源。

五、结论

移动学习是一种全新的学习模式，非常符合人类学习的自然方式，尤其适合工程硕士的学习方式。本文分析了工程专业硕士研究生培养的特点和移动学习的优势，设计了一种基于3G的移动学习系统，该系统可以充分调动学习者的学习积极性，让学习者自主地、有选择地进行学习，彻底消除时间和空间对学习活动的限制，可以在一定程度上提交工程硕士的学习效率和效果。

基金项目：全国工程专业学位研究生教育自选研究课题（2014-JY-040）

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（作者單位：东北石油大学 计算机与信息技术学院 黑龙江 大庆）