基于知识关联的混合媒体式移动学习笔记实现研究*

孔祥雯，朱晓亮，杜 旭，李 浩

（华中师范大学 国家数字化学习工程技术研究中心，湖北 武汉 430079）

基于知识关联的混合媒体式移动学习笔记实现研究*

孔祥雯，朱晓亮，杜 旭，李 浩

（华中师范大学 国家数字化学习工程技术研究中心，湖北 武汉 430079）

移动学习因其在支持自主学习方面的显著优势而得到了广泛应用。移动学习融合MOOC技术的应用模式也成为了教育技术新的研究热点。文章针对移动云课堂现有笔记系统与学习资源关联不紧密、记录形式单一等诸多问题，提出了一种适用于移动学习的知识关联笔记存储模型方法并研发了基于知识关联的混合媒体式移动学习笔记系统。该系统具备易与学习资源建立关联关系并兼容移动设备自身优势等特点，实现了在移动学习平台中随时随地记笔记的学习需求。

移动学习；知识关联；学习笔记；混合媒体

一、引言

随着移动智能设备和无线通讯技术的飞速发展，移动学习在高校教学中的应用情况呈上升趋势[1]。例如，华中师范大学融合MOOC技术与移动学习构建的移动云课堂已上线试运行并开展了云学习实践。该模式打破了时间、空间的束缚，学习者利用PC与移动通讯设备开展各种优秀课程资源的混合式学习，实现了个人与课程知识间的有效联通。在实践中，移动学习平台拥有丰富的网络学习资源，学习者由于移动设备的诸多限制存在无法及时消化如此庞大的信息量的情况，因此，笔记系统的引入就至关重要。通常，在传统教学中，学习者通过课堂笔记整理细碎的知识点[2]。然而传统纸质笔记固有的稳定性、封闭性和静态性与移动教育情境的多样性、开放性和动态性之间存在的冲突和矛盾日益显著[3]。基于此，笔者探讨针对移动学习情境的新型学习笔记系统的实现方法，目的是满足学习者在使用移动平台时随时随地记录笔记的学习需求。系统重点解决资源与笔记之间关联不紧密的问题，同时也改善记录形式单一的现象并构建适用于移动学习平台的新型笔记系统。

二、知识关联学习笔记概述

目前除了采用纸质笔记方式，网络上已有笔记类型主要分为独立式笔记与组件式笔记：独立式笔记如印象笔记、有道云笔记等，虽然功能比较丰富，但是由于与网络学习资源关联不紧密，学习过程中需要频繁切换屏幕记录相关笔记，因此学习者较少选择此类应用作为移动学习的辅助工具；组件式笔记可以嵌入到学习资源中的应用，例如Google Notebook、backpack等，但是此类笔记大多需要翻墙使用，功能较为简单，只支持文字记录，并且暂时不支持移动端使用[4]。各种笔记方式具体功能对比如表1所示。分析可见，新型的移动学习笔记需要与学习资源建立关联关系并兼容移动设备自身的优势。

表1 三种笔记类型功能比较

知识关联本质上体现的是知识元之间的“关系”，而这种关系可以是显性的，也可以是隐性的。显性知识关联是我们普遍熟知的一些知识关系，而隐性知识关联可以分为知识本身的关联、隐性知识拥有者的关联[5]两部分。知识笔记大多是一些细碎、无序的知识碎片，利用这些知识间的关联关系对已有知识内容进行合理化管理，可以帮助学习者形成有序的个人知识体系。由于移动学习特有的学习环境，课程资源涉及到的知识内容大多比较简单、微小，资源之间具有明确的关联性[6]。利用笔记与资源、资源与知识点间的显性关系，挖掘出笔记与知识点间的隐性关联成为本文研究的主要内容。

三、知识关联笔记存储模型

移动学习资源开发改变了以往“章”、“节”的知识结构，设计标准遵循微型化、碎片化、交互性等原则[7]，大多资源与知识点存在一一对应的关系，资源之间以知识关联为纽带形成了明确的结构关系。然而，学习笔记是以课程资源为单位的碎片知识，为了保持知识点与学习笔记间的笔记长久关联，需要将笔记与知识点间的关联关系记录到数据库中，基于上述考虑，本文提出了一种基于知识关联的笔记存储模型。

存储模型包含笔记的关联知识点、相关属性和笔记主体内容三个部分。所以，在结构设计上，整个存储模型结构分为标识区、属性区以及内容区三个区块。不同区块对应不同的数据内容并用不同的区块ID进行区分。为了方便系统快速检索出数据内容，每个区块需要包含一个唯一的标识属性，如标识区的“标识属性”对应的是笔记ID。而除了标识属性，其他的相关内容需要记录在区块的“数据内容“部分。最终为了方便系统读取数据，区块在结构设计上还添加了”终止标识“部分。

标识区主要将笔记ID以及对应的知识点ID、资源ID统一保存，保证笔记、相关知识点、资源三者间的关联关系；属性区存储了笔记的相关属性信息，包括笔记标签、笔记时间帧/页码、笔记标题、笔记公开范围、课程类型、记录者ID等内容；内容区存放了笔记的媒体类型、笔记的主体内容以及媒体地址。笔记类型包括文本、图片、音频。系统整体的模型结构如图1所示。

图1 知识关联笔记存储模型结构图

四、关联笔记系统功能设计

由上述模型，系统在设计时主要考虑以下要素：①为了帮助学习者更好地吸收、回忆已有的学科知识，移动学习笔记系统在设计上需要包含上传学习笔记、管理个人的笔记以及浏览笔记等诸多功能。②为了兼容移动智能设备自身的优势，打破以往笔记形式的束缚，针对智能设备特有的传感设备，笔记形式包括混合媒体的内容，如文字、图片、音频等。③关联了学习资源的笔记最终目的为更好地还原学习情境，强化知识点学习。

针对以上的学习需求，移动学习系统笔记包括4个功能模块，分别是笔记上传、笔记关联、笔记共享与笔记呈现（如图2所示）。

图2 系统功能结构框图

1.笔记上传

学习者可以选择某一种笔记类型进行记录并通过资源呈现界面上传个人的笔记内容。记录时，学习者需要填写一些相关的笔记信息并按照学习者个人的意愿对笔记进行合理化的归类。上传时，将笔记信息按照关联笔记存储模型格式，通过对应接口上传至云服务器中。上传成功后，会将新上传的笔记内容标注在课程资源的关键位置上，如视频类型的资源，会在对应的时间帧上显示笔记内容，同时为了方便学习者快速定位到笔记内容，系统在播放进度条同样也加上对应标识。

2.笔记关联

关联存储后，为了体现笔记与资源之间的关联关系，学习者可以通过单独的笔记内容直接跳转到对应资源的关键位置，帮助学习者更方便的回顾相关知识点，同时学习者在学习某一资源时也可以直接跳转到相关笔记列表中。这样的方式减少了页面间切换次数，学习者可以更直观的回顾知识内容，从而避免降低学习效果。

3.笔记分享

对于不同知识点内容，学习者会有不同的理解认识，学习别人的学习心得，会促进学习者自身对知识内容的理解，因此在移动学习笔记系统中添加笔记分享功能是有一定必要性的。

功能实现步骤如下：学习者上传前需要选择笔记的共享范围，即选择“个人”或“公开”。共享后的笔记内容则会列举在对应资源中并以列表的形式呈现给所有学习者。对于优秀的笔记内容，学习者决定是否收藏，收藏后的笔记会统一呈现在收藏笔记列表中，方便统一查看。同样，学习者也可以通过收藏笔记的内容，跳转到对应的课程资源中。

4.笔记呈现

在笔记呈现上，为了更符合学习者的学习习惯，笔记采用资源呈现、总体呈现两种策略。资源呈现分为同屏呈现与资源笔记列表两种方式。其中，同屏呈现主要是将笔记类型以及笔记标题标记在课程资源上，对于文字类型的笔记，系统将笔记内容直接呈现出来，对于多媒体类型的笔记，系统需跳转到内容界面进行查看；资源笔记列表则是在课程资源的一侧列举出该资源所有的笔记内容，笔记按照关键位置的时间顺序进行排序。学习者点击列表中的笔记内容后，课程资源进度会调整到对应位置，方便学习者快速定位。

总体呈现主要是将同一课程下的所有笔记内容以列表方式呈现给学习者。列表分为个人列表和收藏列表。个人列表中学习者可在搜索框里填写关键字，系统根据关键字快速搜索到相关笔记，同时列表包含文件夹、日期、笔记类型、章节内容四种分类排序方式，学习者根据学习目的选择相关排序方式。收藏笔记列表主要列举出学习者收藏的笔记，并按照收藏时间排序。

五、关联笔记系统功能实现

本文实现了基于知识关联的混合式媒体的移动学习笔记。系统采用C/S结构，服务器端主要提供笔记的服务接口，方便客户端调用。服务接口是基于Restful Jersey结构框架设计的。客户端整体架构采用MVC设计模式，该模式将显示数据与业务逻辑分离，降低了功能间的耦合度，使系统具有良好的扩展性、重用性、可读性及维护性。

服务器与客户端间的简单数据请求采用基于htttp协议下的HttpClient框架，包括从服务器端获取学习者的笔记数据等，由于HttpClient关于文件上传下载功能存在一定局限性，系统采用了xutils开源框架，不仅支持大文件上传，也实现了文件的断点续传功能。系统通过Internet调用Android的多媒体数据库，从而实现利用安卓底层设备记录多元化学习笔记的目的。为了实现学习资源的过程中随时记录笔记的功能，系统利用自定义的Popup-Window半覆盖在课程资源Activity上，效果如图3所示。

如图4所示，笔记列表部分采用ExpandableListView控件，实现二级列表显示数据内容的效果。为了优化用户体验，在笔记列表部分添加了缓存机制，将服务器端获取到的JSON数据解析后封装到List

图3 文字型笔记界面

图4 个人笔记列表界面

本文提出的基于知识关联的混合媒体式移动学习笔记系统实现了笔记与知识点、资源关联、笔记共享、笔记多元化呈现等功能。系统不同于其他移动平台的笔记系统，它既保证了笔记与资源间的关联关系，又加强了对笔记的自身管理，同时多元化的笔记类型简化了以往的记录方式，初步测试验证可以有效增强学习者的学习兴趣，从而使移动学习更加高效。目前整个系统还存在一些需要改进的地方，其中包括：当在线用户数增多时，由于服务器端设计问题，导致客户端加载速度过慢，影响用户体验；系统缺少相关数据分析论证其有效性。上述问题将在后续工作中得到完善。

[1]潘懋元.我看应用型本科院校定位问题[J].教育发展研究,2007(7):1-3.

[2]伍奇.课堂笔记系统的设计与实现[D].武汉:华中师范大学,2011.

[3]龚朝花,陈桄.电子教材:产生、发展及其研究的关键问题[J].中国电化教育,2012(9):89-94.

[4]陶宏,欧阳雪颖,陈亚雯等.网络学习笔记系统的设计研究[J].网络安全技术与应用,2015(5):104-105,107.

[5]高继平,丁堃,潘云涛等.知识关联研究述评[J].情报理论与实践,2015,38(8):135-140.

[6]王寒冰.基于知识微单元的移动学习资源研究[J].广州广播电视大学学报,2015,15(2):14-18.

[7]牛丽,殷凡,熊志勇.iOS平台移动学习资源构建及终端实现研究[J].中国教育信息化,2015(12):18-21.

（编辑：鲁利瑞）

G434

：A

：1673-8454（2017）06-0087-03

湖北省重点基金项目《面向教育云服务的移动学习关键技术研究》(编号:2014CFA053)。