混合云模式下智能移动终端泛在学习系统设计*

孟　科，陈　佩，王红丽

(陕西广播电视大学 科研处，陕西　西安　710119)

【远程教育】

混合云模式下智能移动终端泛在学习系统设计*

孟科1，陈佩2，王红丽3

(陕西广播电视大学 科研处，陕西西安710119)

[摘要]随着移动互联网、云计算技术、智能移动终端的发展，三者的结合是必然趋势。混合云是云计算概念的拓展和延伸，既可以有效解决智能移动终端的不足，提升其现有优势，又可以最大限度地避免一直以来人们所担心的云安全问题。文章在分析混合云与泛在远程开放学习的关系、对泛在远程开放教育带来的新变革的基础上，提出了一种混合云模式下智能移动终端泛在远程开放学习系统设计方法，以期为泛在远程开放学习的研究提供新的思路。[关键词]远程学习；泛在学习；混合云；智能移动终端

随着无线移动通信技术、智能移动终端的发展、4G时代的到来，如何借助于现代先进的通讯技术和设备、同时基于现代移动网络，让学习不再受地域、时间、人、学习形式的限制，开展“5A”级(“Anyone、Anytime、Anywhere、Anyway、Anyknowlege”)的泛在学习已经成为时下教育信息化的一个研究热点[1]。据Talking Data统计，截止2014年底，我国移动智能终端用户达10.6亿，增长231.7%。移动端应用越来越受到各大网络平台的重视。同时，在学习终身化、时间碎片化的形势下，移动教育受到越来越多的重视，移动教育用户数达1.72亿，增长299%。基于智能移动终端泛在远程开放学习(Ubiquitous Learning)可以理解为由任何人在任意时间、任意地点，使用任意智能移动终端设备的条件下实现的无时无刻、无处不在的学习方式[2]。传统形式的网络教学平台系统设计因其大多是基于计算机开发的，直接在以触摸屏操作为主的智能移动终端设备上运行存在着屏幕匹配度低、文件兼容性差、触摸屏操作准确性差、效率低、终端运行负载高等诸多不便，且在学习形式、内容资源、情境模拟等方面不能很好地适应基于智能移动终端泛在远程开放学习的需要[3，4，5]。

一、混合云模式下泛在远程开放学习新变化

云计算是一种基于互联网的超级计算模式，能把存储于PC、移动终端等设备上的大量信息和处理器资源集中在一起实现调度整合与协同工作[6]。移动云计算是云计算与移动互联网的结合，突破了传统模式下应用程序必须依赖终端设备的限制，实现了与移动终端设备的无关性[7，8]。混合云是云计算概念的拓展和延伸，它保留了公有云的框架，继承了公有云高度的可扩展性和可共享性，同时将关键业务和重要数据存储在本地服务器中，通过加密的数据接口进行共享操作，最大限度地避免了一直以来被人们所担心的云安全问题。混合云基础设施由两个或多个云(私有的、公共的)组成，通过标准或专有的技术绑定在一起，促成云间数据、服务的交互，实现应用的可移植性。混合云可以向私有云内部同时也可以向云外部提供服务。混合云的管理层负责协同组合私有云服务，统一向用户提供，同时管理私有云的加入、退出，捉供跨云认证、授权和访问控制等安全功能[9-11]。为解决前面提到的传统形式的网络教学平台系统直接应用在以触摸屏操作为主的智能移动终端设备上存在的诸多不足，有必要分析混合云模式下智能移动终端泛在远程开放学习方式的新变化，进而对学习系统进行研究设计，以满足日益增长的移动教育需求，同时也可为泛在远程开放学习研究提供一种新的思路。

1.由传统的接受学习到“5A”级泛在自主学习。 自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式，它以学生作为学习的主体，学生自己做主，不受别人支配，不受外界干扰，通过阅读、听讲、研究、观察、实践等手段使个体可以得到持续变化(知识与技能，方法与过程，情感与价值的改善和升华)的行为方式。移动时代互联网络、热点的全面覆盖加上智能移动终端的便携性，使得“5A”级泛在自主学习(任何人、任何时间、任何地点、任何方式、任何课程)成为可能，学习者自主选择学习环境(Anywhere)，快速交互性则让学习者可以在任何时间(Anytime)通过移动互联网络突破时空限制，与教育者、学习同伴快速交互(Anyone)，获得别人的帮助，并提高学习效率。同时云端强大的资源存储和运算能力，使在线教育机构教育者可通过云服务供应商对海量的学习资源进行归类、管理、上传至云端，进而制定相应云资源的访问规则，并且根据教学需要，根据权限通过教育者、学习者进行有关的补充、修改、完善、访问、共享。这样教育者的使命职责就是构建混合云端上的个性化的泛在远程开放学习环境、整合云上的教育资源、设计优化教学过程、组织学习活动、提供多元化的适合学生个性特点与发展需求的学习策略，并在学习中给予适时的鼓励与帮助。最终实现学习者可以选择自己喜欢的方式、适合的学习策略(Anyway)，随时随地线上线下来灵活访问教育资源，进行任何知识(Anyknowlege)的学习，进而完成学习效果的检验。另外，泛在远程开放学习中学习者与教育者的物理空间上的分离，将进一步有助于学习者学习独立性的培养和建立[7]。

2.由 “单打独斗”的个体学习到混合云模式下的协作学习。 个体学习是指个体为使自己的行为更有效的获取知识技能的过程，包括行为学习和概念学习，个体学习过程可描述为“见——解——思——行”的循环，它是学习者个体的“单打独斗”。协作学习(Collaborative Learning)则是一种通过小组或团队的形式组织学生进行学习的一种策略。混合云模式下的协作学习，就是利用混合云辅助教学和支持协作学习的技术方法，在混合云端构建可使学生和教师各角色间进行协作交流的“云”虚拟学习环境，是计算机支持的协作学习在移动互联时代混合云下的延伸和发展。学习者借助联网在线的智能移动终端，能够在任何时间、任何地点进行主动的知识建构，在“云”虚拟学习环境中以学习小组组织者或者参与者的身份，与教育者和同伴进行交互，小组协作活动中的个体(学生)可以将其在学习过程中探索、发现的信息和学习材料与小组中的其它成员共享，甚至可以同其它组或全班同学共享。由此可见，混合云模式下学习者利用联网在线的智能移动终端可轻松地实现“5A”级泛在的协作学习，突破了时空限制，实现了课程学习和社会实际需求的有效链接，而且提供了学生间、校际、校企共同参与教与学过程的良好契机，这将在更大程度上有利于培养学习者的个性和团队协作精神，进而从中提升了学生知识迁移、终身学习和解决实际问题的能力。

3.由现实空间的师生间双向交互到虚拟空间的参与者间多向交互。混合云模式下泛在远程开放学习，师生之间的交互空间不再只是局限于传统教育下现实空间――课堂，而是由现实空间通过智能移动终端延伸拓展至泛在远程开放学习系统平台上的虚拟空间，并且教育者的角色也不再局限于教师，更可以扩展至参与协作学习的学生。因此交互渠道也不再只是局限于传统师生间的双向交互，而是拓展至泛在远程开放学习系统平台虚拟空间的所有协作学习参与者间的多向交互。借助移动终端和云计算技术，教育者和学习者将可以通过远程开放学习系统平台在虚拟现实的学习情境中，真正实现在任何时间、任何地点、所有学习参与者围绕着学习目标而展开的多向交流，如此将可迅速提升学习者解决实际问题的能力。综上可知，在混合云模式下泛在远程开放学习过程中，就学习者方面，通过彼此之间的信息交互、互助协作实现教学目标，就教师方面，通过即时性的、有针对性的指引，就使得这种快捷便利多向交互方式的设计得以建立，必将对教学参与者的知识重构具有重大的现实意义和综合应用价值。不言而喻，教育质量也将得到显著提高。

二、混合云模式下泛在远程开放学习系统设计

混合云模式下智能移动终端泛在远程开放学习系统设计，应基于智能移动终端发展现状，着眼于混合云模式下泛在远程开放学习新变化，系统环境的搭建应充分利用混合云环境中安全性高、可灵活定制和低使用成本的优势，构建混合云端覆盖下的，学习参与者(用户)利用安装有泛在远程开放学习系统客户端软件(App)的智能移动终端(终端)，通过网络(通讯)，利用泛在远程开放学习系统平台，置身于混合云端上的虚拟的个性化的泛在远程开放学习环境，利用云端资源，开展学习活动，实现学习目标的多层级的体系结构。混合云模式下智能移动终端泛在远程开放学习系统设计如图1所示。

1.用户层。用户层由所有学习参与者组成，可分为学生、教师和其他网络访问者。

2.终端层。终端层由智能移动终端设备组成，用户的手机、平板电脑等智能移动终端设备安装泛在远程开放学习系统客户端软件(App)，用以显示终端与云端的交互结果。

3.通讯层。通讯层由通讯网络组成，通讯网络可以是基于热点的无线校园网、无线局域网，也可以是运营商提供的3G、4G网络等。用户可以根据自己所处环境、所持终端设备特点，自主选择信号良好、性能稳定、带宽适用的网络。

图1　混合云模式下智能移动终端泛在远程开放学习系统

4.应用层。应用层由泛在远程开放学习系统客户端软件组成，一般应包含视图层，业务逻辑层，数据访问层。

5.混合云端层。混合云端层由管理、服务层、物理架构层组成。具体可分为四层，自下而上依次为(混合云物理架构层)物理层、虚拟层、混合云管理层和应用层。物理层主要为系统的运行提供物理设备支持，包括计算机、网络互联设备、存储设备等硬件；虚拟层主要通过虚拟化技术对硬件设备进行虚拟化，屏蔽底层系统的复杂性，为管理层提供计算、存储、网络等服务；管理层提供应用程序部署与管理服务，是应用程序开发和运行的环境，包括海量数据的计算和存储、任务和资源的调度和管理等；应用层提供各种应用服务接口，接受用户的服务请求和服务注册，为用户提供服务入口。

运行于云端的泛在远程开放学习系统根据用户发送的服务请求调用云平台提供的相应API，为用户提供云服务。

[参考文献]

[1]王琴，王军. 基于移动云计算的移动学习研究[J]．制造业自动化，2013(4下):6～7．

[2]杨孝堂. 泛在学习:理论、模式与资源[J].中国远程教育，2011，(6)：69～73.

[3]汤跃明，查宏波. 移动云环境下自主学习系统的构建研究[J].中国远程教育，2014(1):83～88．

[4]韩锡斌，葛文双等. MOOC平台与典型网络教学平台的比较研究[J]. 中国电化教育，2014，(1)：61～67.

[5] 兰新哲，杨立军等. 从慕课(MOOC)到超慕课(SMOOC)的探索 [J]. 陕西广播电视大学学报，2015，17(1)：5～8.

[6]李玮莹. 云计算架构下的移动学习[J].实验室研究与探索，2013(2):236 ～239．

[7]陆远蓉. 基于移动云计算架构的移动学习系统构建研究[J].智能计算机与应用2015(4):45～47．

[8] Wikipedia.cloud computing type. http://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_computing . 2015

[9] Gartner:hybrid cloud analysis and prediction[EB/OL].(2013-10-1)[2015-01-31].http://www.networkcomputing.com/cloud-infrastructure/gartner-50-of-enterprises-usehybrid-cloud-by-2017/d/d-id/1111769?%20 [3] VMware.VMware-Hybrid-Cloud-Brochure . 2014.

[10] Cisco.Cisco InterCloud:Enable a Hybrid Cloud. 2014.

[11] Rackspace.Hybrid Cloud:The Evolved Enterprise Cloud of the Future. 2015.

[责任编辑王爱萍]

Research on Ubiquitous Learning System in Distance Open Education based on Hybrid Cloud Computing Architecture and Application of Smart Mobile Terminal

Meng Ke，Chen Pei， Wang Hongli

( Shaanxi Radio and Television University， Xi’an 710119)

Abstract：With the development of mobile Internet， cloud computing technology and smart mobile terminal， the combination of that has become the direction of development. Hybrid cloud is the expansion of the concept of mobile cloud computing technology. The research on ubiquitous learning system in distance open education based on hybrid cloud computing architecture and application of smart mobile terminal has gradually become the hot spot of educational research because it can avoid the security problem of the cloud， exert the advantage of the mobile terminal and avert its shortcomings simultaneously. This paper analyzes the relationship between the hybrid cloud，ubiquitous learning in distance open education， and the new challenge on the ubiquitous learning in distance open education，thus provides the design of a ubiquitous learning system in distance open education based on hybrid cloud computing architecture and application of smart mobile terminal，which provides a new way for the research of ubiquitous learning in distance open education．

Key words：Distance learning; Ubiquitous learning; Hybrid cloud computing

[收稿日期]2016-02-29

[作者简介]1.孟科(1975—)，陕西省咸阳市泾阳县人，陕西广播电视大学科研处副教授，工学博士。2. 陈佩(1983—)，女，陕西省咸阳市人，陕西广播电视大学科研处讲师，理学博士。3.王红丽(1982—)，女，江苏省盐城市人，陕西广播电视大学科研处讲师，理学博士。

*基金项目：本文系陕西省2014年重大科技创新项目“基于现代信息技术的手机教育智对平台开发与应用(项目编号：2014ZKC(一 )03-18)”、陕西省2014年信息化重点建设项目“陕西广播电视大学手机智对远程教育信息化(陕工信发[2014]199号)”、陕西广播电视大学2015年度科研课题“一带一路”国际开放大学建设问题研究(15D-04-B04)资助。

[中图分类号]G434

[文献标识码]A

[文章编号]1008-4649(2016)02-0005-04