新一代无线技术、移动终端在移动学习中的应用研究

陈灏

摘 要：移动学习这一新兴教育学习形式伴随着新一代无线技术、移动终端的不断发展而发展，本文介绍了何谓移动学习，并以教育部直属机关干部网络学院为例，介绍了其在移动学习方面的应用，并简单展望了移动学习未来的发展前景。

关键词：无线技术；移动终端；移动学习

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2015）13-0076-03

移动学习，根据全国高等学校教育技术协会委员会的定义，是指依托目前比较成熟的无线移动网络、国际互联网以及多媒体技术， 学生和教师通过利用目前较为普遍使用的无线设备（如手机、PDA、笔记本电脑等） 来更为方便灵活地实现交互式教学活动， 以及教育、科技方面的信息交流。[1]移动学习可以在任何时间、任何地点展开，并且具有真实性、交互性、个性化、情境智能等新特点，[2]随着新一代无线技术、移动终端的不断发展、普及，学员对于移动学习的需求也日益增加，教育部直属机关干部网络学院针对上述情况特别设计了跨平台、跨系统的视频点播系统，以满足在不同的网络环境下通过不同终端进行网络在线学习，同时，提供互动交流功能，以满足学员答疑需求。

一、学员学习系统功能分析

教育部直属机关干部网络学院学员学习系统主要包括“学员登录模块”、“自主选学模块”、“视频点播模块”、“在线学习模块”、“培训项目模块”、“课程资源模块”、“新闻模块”、“互动交流模块”、“用户管理模块”以及“搜索模块”共10个主要模块。其中涉及到学员移动学习比较重要的便是“学员登录模块”、“视频点播模块”、“在线学习模块”以及“互动交流模块”，而其中的核心则是“视频点播模块”。

“视频点播模块”主要包含以下几部分：流媒体点播、流媒体格式、学时记录以及记忆播放。在PC、ISO和Android终端，能进行视频的跨平台播放。学员使用手机端登录系统进行视频的观看时，系统能够从之前中断的地方继续进行播放和记时。视频在播放、暂停、停止等状态的情况下，能够根据播放器的操作进行学时的自动记录。学员也可以手动的点击“记录学时”进行学时的保存。如果课程学习进度已经达到100%，系统将不再对其有效学时进行累加。

二、流媒体点播方案

教育部直属机关干部网络学院在视频点播系统上的研究很久，期间也经历了几次换代更新，从最初的wms+drm模式到后来的apache和iis的http模式、P2P模式，效果都不是很理想，最终采用P2P+http（tcp）+cdn模式进行流媒体点播。

1.P2P流媒体

P2P（Peer to Peer）做为中国较为流行的技术，在下载和直播领域均有着很广泛的使用。P2P点播系统我们采用专业的（北京原力公司）包括点播系统+资源分发系统，该系统具有节省网络带宽流量和服务器资源、增加用户的访问流畅度（系统可根据网络情况自动分配服务器）、智能资源分发管理系统、安全的视频资源访问机制及高效的服务器和用户监控系统（可实时监测系统、服务器、网络使用情况、用户点播的情况）等优点。

2.http（tcp）点播

P2P使用udp协议进行数据传输，而对于教育系统，因带宽资源问题，很多地区对udp使用有所限制，这就是为什么要采用http+P2P点播，这样以P2P优先，如udp协议检测未开放则采用tcp协议进行视频播放，来保证学员不会因网络限制而导致视频无法观看。现有流行的点播服务如收费的flash meida server以及免费的red5，或者是nginx+流点播（即实现实时拖放功能）都采用tcp来处理视频视频播放。但这个播放模式对于网络带宽和服务器都存在很大压力，对视频源的安全性也存在很大隐患，还需要有足够的资源才能够更完好地为大量用户提供更好的服务。

3.视频分发

在CDN上，我们采用自己DNS智能解析系统，将服务器部署与我们需要的网络环境中，使用智能DNS为用户分配合适的网络。网络的选择会更具PING的质量及服务器的压力进行判断。

对于教育部机关干部网络学院，预留了P2P的点播系统的接口，因为培训规模等相关问题，暂时只使用http（tcp）+智能DNS，来完成视频点播点播，同时通过相应的模块，来增加防盗链和防下载，进一步保证视频的安全。点播模式可以根据需要任意的切换和组合。

三、流媒体格式方案

为达到跨平台、移动式网络视频学习，教育部直属机关干部网络学院在视频格式上先后采用WMV、ASF等格式，通过实际检测，最终采用编码为目前比较成熟的H.263，格式为FLV及MP4格式视频作为网络视频学习视频。

H.263编码是由ITU-T制定的用于视频会议的低码率视频编码标准，其属于视频编解码器。FLV是目前比较流行的视频格式。

教育部直属机关干部网络学院于2011年开始着手研究以此视频格式用于视频学习，FLV是FLASH VIDEO的缩写简称，是流媒体格式的一种全新的视频格式。它具有形成文件极小、加载速度极快等优势，从而使得网络观看视频文件成为可能。FLV的出现还有效的解决了视频文件在导入FLASH之后，使得导出的SWF文件体积过于庞大，不能很好的在网络上使用等缺点。而MP4格式则应用于新一代移动设备（如IOS系统等），在HTML5的支持下，通过HTML5的Video标签语法可以快速的在网页中嵌入影片。直接通过HTML5的开放式标签，就会自动依照不同浏览器播放不同的影音格式。自然，MP4格式也在其中，因为HTML5的这般特性，系统无需播放器支持，即可完成网络视频的学习。

在教育部直属机关干部网络学院中，同一视频有着两种视频格式（FLV、MP4），系统可根据学员登录终端不同选择不同格式进行视频播放，从而使得跨平台网络视频学习成为可能并最终实现。

四、视频播放

系统自动选择视频格式，由于IOS系统支持HTML5，系统直接区分Windows系统及IOS系统即可满足区别PC及平板电脑、智能手机的需求。

Android等系统均可使用FLV格式视频，所以FLV、MP4两种视频格式即可满足绝大部分主流操作系统间跨平台网络视频学习需求。

如图1所示，通过调用不同的函数，传递不同的参数来实现跨平台的播放，主要是平台的判断、参数传递、JS调用的过程。

play.htm是视频播放的页面，通过JS函数进行平台的判断。JS的固有函数navigator.userAgent.toLowerCase对系统进行判断，分为ipad、iphone和windows。然后根据不同的系统选择播放函数playFlv和playMp4。

playFlv为FLV播放函数，调用player.js的create_p2p_time_flash_player_5m函数进行参数的传递，包括自动计时的时间设置，完成视频的播放。

playMp4为MP4播放函数，添加标签到播放页面，设置视频的播放路径MP_Video.src、视频的基本属性MP_Video.setAttribute之后，调用MP_Video的函数play（）进行视频的播放。

五、学时记录

教育部直属机关干部网络学院先后采用学员点击指定按钮记录学时、系统自动记录学时的方式，各有利弊。通过研究，最终采用学员自主记录学时和系统自动记录学时相结合的方式，以确保大部分学员在各种网络环境下均可准确便捷地记录学习情况。

学员如果自己点击记录学时，则以学员自主记录的学时为准，如没有学员自主记录学时操作，则以系统自动记录的学时为准。

此方式保证学员在任何情况下，只要进行视频学习，即可准确记录学习进度，最大程度上保证学时记录的准确性，同时解决了部分学员忘记进行学时记录操作而产生的学时记录不准确等问题。在数据库设计的时候，也使用user_tmptime视频自动计时校验表来实现自动计时的实现。

计时是一个交互性数据进行计算存储的过程，下面从前端的播放页面和后台的学时计算算法两方面进行详细描述。

1.学员点击记录学时

学员可以点击“记录学时”进行学时的手动记录，为了实现手动和自动记录学时相结合，记录学时的函数，需要每一次对user_tmptime视频自动计时校验表进行扫描。通过自动计时的间隔和时间记录点，比较学员点击时间和自动时间记录点，来计算实际需要记录的时间。

学员的学时记录成功后，需要更新学员总的培训时间，实时地反应学员的学习动态；同时，为了自动计时的准确性，需要更新user_tmptime的用户刷新时间为学员点击自动记录学时的时间。

学员手动点击“记录学时”的程序流程如图2所示。

Program类是视频处理类，包括视频的播放、视频的手动计时、自动计时、添加选修课等方法。其中手动记录学时的函数为saveTime（）。

saveTime（）函数，调用usertmptimeManager自动记录学时类中的方法getByRow（$arrCond，$fileds="refreshtime"）来得到学员视频观看信息的数组，通过返回值中refreshtime的值进行计算刷新时间、观看的有效时间和总时间，如果观看时间属于有效数据，调用usertimeManager中的add和updateProListTime函数进行学员视频观看时间、总学时的更新，同时调用usertmptimeManager函数中的update函数对自动计时的刷新时间和最新时间进行数据的更新。

2.自动记录学时

通过设置系统的计时间隔，全局静态变量，每个指定的时间，异步刷新页面，将刷新时间记录到user_tmptime视频自动计时校验表中。

在自动记录学时的函数中，只通过比较刷新时间和视频的剩余时间，便可以计算出自动计时的有效时间和总时间。当视频的剩余时间小于全局计时间隔的时候，传递参数给页面修改其刷新的时间间隔，来确保学时准确的记录。

自动计时成功后，同样需要更新学员总的培训时间和user_tmptime的用户刷新时间。

其自动计时的程序流程如图3所示，系统最终只要返回给JSON数据便可，规定不同状态值的含义，前台根据不同的状态去调整参数。

Program类中的doFlush（）是系统自动记录学时的函数，采用通过调用视频自动计时类usertmptimeManager中的getByRow（$arrCond，$fileds="refreshtime"）来得到学员视频观看信息的数组，通过返回值中refreshtime的值进行计算刷新时间、观看的有效时间和总时间。同时检查视频是否已经观看完毕，调用Program类的私有函数watchedOver（$userid，$programid，$fileid=null）来进行每一集的判断。观看完毕，对数据进行标记；未观看完毕，进行学时以及自动更新时间的计算、记录、更新，返回前台的JSON数据包括本集和本课程是否观看完毕以及更新时间段。

参考文献：

[1]叶成林，徐福荫，许骏.移动学习研究综述[J].电化教育研究，2004（3）：12-19.

[2]郑洁琼，陈泽宇等.3G网络下移动学习的探索与实践[J].开放教育研究，2012（2）：159-162.

（编辑：王晓明）