3G环境下移动学习系统的设计与实现
2017-10-11董萍
董萍
（三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000）
3G环境下移动学习系统的设计与实现
董萍
（三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000）
3G环境下移动学习系统是针对目前高校传统学习模式的不足，结合3G和移动学习的优势而提出的，能为不同层次的学习者提供一个多样化、全方位的学习平台。文章在对移动学习理论研究与分析的基础上，以《计算机应用基础》课程为案例，对3G环境下的移动学习系统进行设计与实现，并对系统进行测试与分析。结果显示，系统能够满足学习者移动学习的需求。
3G；移动学习；学习系统；系统设计；实现
0 引言
3G技术具有稳定性高、速度快、无缝覆盖、与固定网络兼容的优点，能够以手机、PDA、MP5、电子阅读器等移动计算机设备为终端设备，是一种崭新的远程学习形式，能够有效地整合和利用高职院校目前的教学资源，具有方便、可交互性、跨越时间和空间限制、携带方便等特点[1]。因此充分利用3G和移动学习的特点，将两者有机结合，能够更好地使学习者根据自身学习需求随时随地获取学习资源，极大地提高不同层次学习者的学习需求。充分利用移动终端设备的方便灵活性和3G网络的特性而开发产生的新的学习模式正日益受到学习者的关注，是教育领域发展的新趋势和研究热点问题。
1 基本概念
1.1 3G
3G是将无线通信与互联网络紧密结合，能够处理视频、音频等多媒体形式，用来支持高数据传输的一种移动通信技术，具有实时性高、速度快、稳定性好的优点，能够提供移动电子商务、无线点播业务、手机网游等丰富的功能，为学习者的移动学习提供方便[2]。
1.2 移动学习
移动学习的产生是无线通讯技术在教育领域发展的必然结果。移动学习是采用手机、笔记本电脑等移动终端，利用无线通信技术获取教育信息资源的自主学习形式[3-4]。
2 3G环境下开展移动学习的必要性
结合当前最新计算机技术，将3G与高校计算机专业课程教学融合，将移动学习引入到高校中来，借鉴国外高校先进的教学经验和教学模式，为学习者提供一种完善的学习支持服务。在教学过程中构建高效实用的移动学习系统，开展研究和实践，对高校人才质量的培养具有非常重要的作用和意义。3G环境下开展移动学习的主要模式分为分布式移动视频点播学习模式、个性化自主的学习模式、基于局域网的校园网随时进入学习模式、情景式教学模式、基于小组的协作学习模式五种形式[5]。
3 3G环境下移动学习系统的设计
3.1 系统需求分析
3G移动学习系统设计的必要性主要是使软件开发人员对系统的各项性能指标有个清楚的认识，是系统开发的前提，构成了系统需求分析的目的。充分利用移动学习中的新技术，将其应用于教育教学中能够极大地激发学习者的学习兴趣，改善学习效果。该学习模式由于自身的特点，促使学习者跨越时间和空间的限制，选择恰当的移动学习终端，通过移动学习平台获取教学资源，做到终身学习。
3.2 系统总体描述
3.2.1 系统功能描述
3G环境下移动学习平台能更好地根据知识点进行分模块设计教学内容，学习者能在任何时间和地点通过学习平台中的教学资源进行学习，教师能够通过平台将教学资源上传到系统中，通过各种终端设备，让更多的学习者共享这些优质的学习资源，供学习者在课余时间学习、交流、探讨，给学习者提供一个能够随时随地进行协作学习的移动学习环境，充分实现各类教学资源的共享，从而促进移动学习的协调发展。
3.2.2 系统流程分析
3G移动学习平台首先是从用户登录开始，选择手机浏览或者电脑浏览方式，对用户的身份进行验证，确认该用户是属于学生、教师或者管理员哪类人员，系统流程分析如图1所示。
图1 系统流程分析图
3.3 系统总体架构
在开发系统的过程中，对系统的总体框架进行规划、设计，达到系统总体框架设计的目标。
3.3.1 用户管理划分
移动学习系统涉及了学习者、教师、管理员三类用户。学习者能够采用最新的学习方法进行学习；教师根据教学大纲，丰富教学案例，优化教学内容，进行教学设计及教学管理；管理员负责系统的各类维护。移动学习系统涉及了学习者、教师和管理员三类角色，每一类人员在系统中所起的作用是不同的，其移动学习系统的流程如图2所示。
图2 三类人员的移动学习流程
3.3.2 功能模块划分
移动学习系统的功能模块如图3所示。
从图3中能够看出，每一个功能模块都需要完成添加、修改、删除、查询、显示记录方面的数据库操作。下面分别对系统功能模块进行描述。
图3 移动学习系统的功能模块
（1）系统登录描述
系统登录时三类用户需要按照自己的账号和密码对系统进行登录，登录成功后进入系统进行功能选择。如果账号或者密码二者有一个是错误的，则提示用户重新登录。
（2）课程信息和作业展示功能描述
该模块是系统的一个核心模块，通过课程信息，学习者能够对课程的教学大纲、教学目标等有一定的了解，并将教师布置的作业放置在作业展示模块，让学生共同学习。
（3）学习专区功能描述
在线视频学习是移动学习系统开发过程中重点开发的模块，该模块中要体现文字、图像、声音、动画等重要元素，学生能够根据自身学习的需要，随时随地进行播放学习。
（4）项目协作功能描述
项目协作模块注重以多人为单位进行学习，强调在教师布置任务之后，学生能够根据所布置的小组任务，通过学生间相互交流、合作、探讨、帮助，达到对教学知识点的理解和掌握。
（5）在线答疑和管理交流功能描述
在线答疑和管理交流功能是移动学习系统的核心功能，属于师生间的互动交流环节，该模块为学习者提供了一个在线互动交流的学习环境，教师能够针对学习者提出的各类问题对其进行解答，查看学习者的留言信息，并及时给予回复。
（6）系统管理功能描述
系统管理功能是对系统中学习者、教师、管理员三类用户进行管理和维护，是系统的辅助功能，该模块只针对管理员用户开放。
3.4 系统结构设计
基于3G技术的移动学习系统由客户端、移动互联网、3G网络平台和数据库四部分组成的。如图4所示。
图4 基于3G技术的移动学习系统的结构图
（1）客户端。学习者能够通过客户端查看移动学习系统界面，并且通过移动互联设备终端访问服务器。
（2）移动互联网。移动互联网是移动通信网络和国际互联网的合称，学习者在移动学习平台和移动互联网之间通过终端设备进行通信。
（3）3G网络平台。3G网络平台包括表示层、逻辑层、数据访问层三个部分。表示层是用户和系统进行交互的界面，负责和用户的交流，位于客户端。逻辑层是对表示层的应用请求进行逻辑判断，位于服务器端。数据访问层负责从数据库中调用学习者所需要的各类数据返回给学习者。
3.5 系统数据库设计
本文主要从数据库结构设计方面对基于3G的移动学习系统的数据库进行设计。基于3G的移动学习系统的数据实体有用户、试题、视频、留言。下面主要以试题表、视频信息表为例。
（1）试题表
试题表主要包括试题编号、试题名称、存储路径、试题答案等属性，其结构设计如表1所示。
表1 试题表结构设计
（2）视频信息表
视频信息表主要包括视频编号、视频名称、视频路径、视频简介等属性，其结构设计如表2所示。
表2 视频信息表结构设计
4 移动学习系统的实现
4.1 开发环境
（1）服务器端。本系统采用一种服务器端脚本ASP作为服务器端平台开发环境，Windows XP作为操作系统。系统数据库服务器采用SQL Server 2008。
（2）客户端。本系统采用Windows Mobile5.0 SDK for Pocket PC模拟器作为该系统相关功能的演示。
4.2 学生功能模块
移动学习系统针对学生而言，主要包括课程学习、每日一练、学习情况、有问必答、移动百宝五大功能模块，该系统的首页如图5所示。
图5 学生功能首页
学生功能主界面架构的代码实现如下：
android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/btnAnswer" android:textSize="17sp" android:text="课程学习" android:background="@android:color/transparent" android:drawableTop="@drawable/menu_icon_7" android:layout_weight="1" android:textColor="@android:color/black"/ > …… …… 在移动学习系统中，课程学习模块主要包括课件学习和视频学习两个功能模块。本课题以三门峡职业技术学院《计算机基础》为例，课件学习中主要是关于该课程的文字性描述，视频学习主要是对该课程知识以视频动画形式向学习者展示。移动学习系统的学习功能模块如图6所示。 图6 课程学习功能模块 为了提高学习者对课程知识的掌握程度，在移动学习系统中专门设置了“每日一练”模块。该模块包括“课后习题”“模拟训练”“真题训练”“我的收藏”四部分，每部分都以试卷和实践训练习题为主，如图7所示。 从图8选择题的答题界面能够看出，单选试题是选择试题的主要形式，通过(RadioButton)findView－ById(radioGroup.getCheckedRadioButtonId())获取被选中的单选框，然后通过RadioButton.getText()获取单选框的值，最后调用setOnCheckedChangeListener()方法，处理单选框被选择事件，把 RadioGroup.On CheckedChangeListener实例作为参数传入。 图7 每日一练功能模块 图8 选择题的答题界面 题库中选择题以四选一为主，有标准答案，相对比较简单，涵盖的知识点比较广泛，学生能随时随地根据自身的学习情况检测自己在学习中存在的不足。学习课件资源和试题库都是采用XML格式进行存储。单选试题在界面设计的过程中，使用的是单选框显示，学生在选择试题答案的过程中，单选框一次只能有一个被选中。 选择题的XML格式 //题干内容的起始标签 //答案的起始标签 在基于3G的移动学习系统设计与开发研究的基础上，在实际运行中对系统的功能与性能进行了功能测试和性能测试。 4.3.1 系统功能测试 移动学习系统从系统登录、作业展示、视频学习、在线答疑和管理交流、系统管理模块方面对系统进行功能测试和分析，测试分析表如表3所示。 表3 系统功能测试分析表 4.3.2 系统性能测试 基于3G的移动学习系统主要从响应延迟和缓冲延迟两个方面对系统的性能进行测试。对系统页面跳转延迟测试时，主要采用不同的功能模块对在线考试、视频播放、师生互动功能进行延迟的测试和分析。测试时采集100次实验作为测试结果，如表4所示。 表4 页面跳转延迟测试分析表 从表4看出，本系统的页面响应延迟均在2秒以内，达到了预期的5秒以内的要求，基本符合用户需求，达到了预期的目标。 对系统视频播放延迟测试时，进行了100次试验，从100次试验中取平均值进行分析测试的结果如表5所示。 表5 视频播放延迟测试分析表 从表5看出，该系统在测试时通过选取的100次实验，测试结果是2.85，达到了预期的小于5秒的结果，符合用户的需求，基本满足了实际应用的需要。本系统选取15级部分专业学生进行测试，结果显示，该系统具有界面设计友好、功能设计合理、操作简单、性能稳定性高的优点。 在3G环境下，构建功能完整、使用方便、灵活性和互动性强的移动学习系统顺应了当代高校学习者的迫切需求。本文从需求分析、系统总体描述、系统总体架构、系统结构设计、系统数据库设计方面对3G环境下移动学习系统进行设计，并开发了在3G环境下的移动学习系统。通过实验进行验证，证明系统能够满足学生学习需求。 ［1］徐亮，任晓芳，李欣.基于Android平台的移动学习系统研究与开发［J］.电脑知识与技术，2016，12（6）:99-101. ［2］张景.基于MOOC模式的《计算机网络》课程移动学习系统的设计与开发［D］.长沙：湖南师范大学，2016. ［3］董萍.基于3G的计算机课程移动学习平台的研究与设计［J］.济源职业技术学院学报，2014，13（3）:93-98. ［4］董萍.MOOC支撑下的以计算思维为导向的大学 《计算机基础》教学研究［J］.晋城职业技术学院学报，2017，10（2）:47-51. ［5］曾鸣，何均健.高校移动学习系统设计［J］.软件导刊，2015，14（9）:87-89. Design and Implementation of Mobile Learning System in 3G Environment DONG Ping Mobile learning system in 3G environment aims at the deficiency oftraditional learning mode and combines with the advantages of 3G and mobile learning.This teaching model can provide a diverse and comprehensive learning platform for learners at different levels.Based on the research and analysis of mobile learning theory，taking the course of computer application foundation as the example，the design and implementation of mobile learning system in 3G environment is tested and analyzed.Results showthat the systemcan meet the needs ofthe learner’s mobile learning. 3G；mobile learning；learningsystem；systemdesign；implementation TP315 A 1674-3229（2017）03-0036-05 2017-03-20 河南省教育厅课题(JYB2017248) 董萍(1980-)，女，硕士，三门峡职业技术学院信息传媒学院副教授，研究方向:嵌入式计算机应用技术。
4.3 系统测试与分析
5 结语
（Sanmenxia Polytechnic，Sanmenxia 472000，China）
