智慧学习环境下移动虚拟学习社区的构建与实现*

朱 俊，韦 伟，陈琳琳

（南京理工大学紫金学院 计算机学院，江苏 南京210000）

一、引言

随着“互联网+”时代的到来，互联网模式的不断创新、信息化服务的迅速普及都成为了中国互联网用户持续稳定增长的动力。根据中国互联网络信息中心（CNNIC）发布的第41次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2017年12月，我国网民规模达7.72亿，普及率达55.8%，网民规模继续保持平稳增长。[1]互联网的普及与信息技术的发展加快了现代教育向教育信息化转型的步伐。高校教育已不再局限在传统的课堂上，各类在线教育开始逐步发展，虚拟学习社区 （Virtual Learning Community）就是其中一个典型代表。作为一种新的学习方式，虚拟学习社区为用户提供了一个以学习为导向的互动自治区，帮助学习者进行交互学习、协作学习、自主学习，进而获取知识、提高技能。[2]

然而，传统的、基于PC的虚拟学习社区并不能支持学习者随时随地在线学习。同时，随着4G通信技术的飞速发展，以智能手机和平板电脑为代表的移动终端设备已逐步普及。据CNNIC统计，截至2017年12月，手机网民规模达7.53亿，占比97.5%。[1]在高校，几乎每个学生都拥有至少一台智能手机，且各高校都已基本实现无线网络全覆盖，因此，价低且普及的硬件设备和高速且可靠的网络环境使移动虚拟学习社区 （Mobile Virtual Learning Community）应运而生。[3]移动虚拟学习社区为大学生随时随地在线学习提供了平台，正逐步成为传统课堂教学的重要补充，[4]推动着高校教学方式的变革，这是“互联网+”时代促进学生个性化发展的新趋势。[5]

二、相关概念

1.智慧学习环境

智慧学习环境是促进学与教方法转变的有效支撑，是学生在社会信息化背景下对学习环境发展的新需求。[6]作为数字学习环境的高端形态，智慧学习环境可以感知学习情境、识别学习者特征、提供合适的学习资源、自动记录学习过程并评估学习成果。物联网技术、云技术和智能推荐技术为构建智慧学习环境提供了技术支持。与传统的校园学习环境相比，智慧学习环境从建构主义学习理论、混合学习理论、现代教学理论出发，使用适当的设备、工具、技术、媒体，整合开放性学习资源、微主题课程资源、移动学习资源、共享共建资源，建立一种智能的、开放的、集成的新型资源服务模型。

智慧学习环境的构建可以帮助学生在可感知的、智能化的学习场所中更轻松有效地学习；激励教师遵循以学习者为中心的理念，进行个性化教学；[7]推动高校加速向智能化智慧校园转变。

2.虚拟学习社区

虚拟学习社区的构建是帮助高校实现智慧教育的有效手段之一。所谓虚拟学习社区，是指以建构主义学习理论为指导，由各种不同类型的个体组成，以交互学习、协作学习和自主学习为主要学习方式的一个虚拟的、交互的社会形态。近年来，随着我国现代教育技术的不断发展，虚拟学习社区的应用也更加广泛。然而，尽管虚拟学习社区具有传统的课堂教学无法比拟的优点，但基于传统网络的虚拟学习社区却依然无法实现随时随地的学习交流。

3.移动学习

随着无线网络技术、4G通信技术的成熟以及移动设备的普及，移动学习作为一种新型网络学习方式悄然兴起。移动学习是指借助无线通信网络技术，学习者利用手机、掌上电脑和PDA等移动设备，随时随地与他人交流和学习，并获得教育资源和教育服务。移动学习使学习者可以在任何时间或地点访问、处理和发送信息，为实现人类终身学习提供了可能。

4.移动虚拟学习社区

移动虚拟学习社区是移动学习和虚拟学习社区发展到一定阶段所产生的学习时空，是一种不受时空限制的学习活动。移动虚拟学习社区为学习者完成知识的建构提供无限的空间，能够最大限度地加强学习者之间的协作和交流，满足学习者自主学习、协作学习的愿望，提供个性化推荐服务，激发学习者的学习兴趣，提高学习效率。[5]

随着移动互联网技术的逐渐成熟，开发基于Android的移动虚拟学习社区已成为教育信息化领域最受欢迎的应用之一。

三、移动虚拟学习社区的特征

1.以移动通信技术为支撑

移动虚拟学习社区是计算机技术、互联网技术、移动通信技术和移动通信设备发展的产物。该学习方式属于移动学习范畴。因此，移动通信技术是移动虚拟学习的必要技术支撑，同时也是移动虚拟学习社区区别于基于PC的网络学习平台的一个重要特征。

2.实现自由化学习

（1）时空自由

在传统课堂上，教师和学生面对面直接进行传道授业解惑，然而，一旦出了课堂，这种最简单、最直接的交流方式就不复存在；基于PC的网络学习平台改善了师生在地理位置分离时无法直接交流的情况，但这种方式的师生交互仍然受到时空的限制，教师和学生仍然需要在某一特定的场地，利用台式机或者笔记本电脑进入学习平台。

移动虚拟学习社区既摆脱了传统教室的局限，又突破了固定PC所带来的限制。只要有学习需要，学习者就可以利用移动终端设备，借助移动互联网访问各种形式的学习资源，实现“随时随地随身”学习。

（2）情境自由

与传统学习不同，移动虚拟学习社区支持在任何随机情境中获取知识。学习者可以在飞机场、地铁、郊外、商场等任何地方，利用候车、旅途、乘车、排队等任何零碎时间，进入移动虚拟学习社区进行知识学习和情感交流。移动虚拟学习社区有效地利用零碎时间获取分散的知识，这极大地拓宽了学习者的学习范围，是正式学习的良好补充。[8]

3.支持个性化学习

轻便灵活的移动终端设备和移动网络的高速可靠性为个性化学习提供了良好的硬件保障。在移动虚拟学习社区中，学习者可以通过与其他学习者进行交流，了解自己对知识的掌握情况，从而合理制订学习计划，独立选择学习时间地点，自由安排学习进程，实现个性化学习。

4.促进交互协作性学习

除了个体学习之外，移动虚拟学习社区更提倡学习者借助移动设备快捷、即时的交互功能，开展交互协作性学习。学习者可以与教师、其他学习者开展各种交互活动，可以将与自己有共同兴趣爱好和相同学习需要的学员组织起来，形成学习共同体，共同体成员之间互相督促、随时交流、协作学习、共同进步。

5.实现社会建构化知识共享

社区中的学习者一般都有着共同的知识情感需求、相近的学习目标和相似的兴趣爱好，愿意遵守经学习者共同协商建立起来的社区规则，也愿意尽自己的责任和义务建设更好的学习平台。

在自主研究学习资源的同时，学习者也会积极地与志同道合者讨论学习中的困惑，及时发布学习经验，共同建构社会性知识。这种无形的共享机制加深了社区成员间的交流和了解，营造了一种积极向上的、文化共享的社区学习氛围，实现了学习者个人能力和社区集体智慧的共同提升。

四、移动虚拟学习社区的构建与设计

1.系统构建原则

移动虚拟学习社区是一个教师、学生、社区多方交互的平台，由于各类主体之间的交互大多是依赖智能手机或平板电脑完成的，因此，在构建移动虚拟学习社区时，应充分考虑移动学习情境的特点，遵循以下原则：

（1）系统界面简洁易用

作为移动终端的使用者，学习者除了会衡量系统功能是否强大之外，更注重系统的使用体验。因此，在构建移动虚拟学习社区时，应尽量设计简洁、直观、友好的界面，提供支持触摸交互的、简便的操作，以提升用户的使用满意度。

（2）学习资源完善多样

由于移动学习具有学习情境多样性的特点，学习者可能是在教室里自习，可能是在家里自学，也可能是在公交车、地铁上利用零碎时间学习。因此，虚拟学习社区提供的学习资源应在形式上尽量多样化，如提供文字、表格、视频、音频、动画等形式的资源。此外，学习内容的设计也应注意循序渐进、深入浅出，避免太过晦涩难懂的表述和时间太长的音视频。

（3）系统交互方便强大

虽然洛必达法则是求函数不定式极限最常用、最基本的方法，但从3.4、3.5节中可见洛必达法则计算极限时计算量较大和洛必达法则不适用的情形，足见极限求解方法因题而变化多端因此。接下来介绍计算极限的其它方法。

移动虚拟学习社区要符合移动学习的特点，搭建自主学习、交流互动的学习平台，为学习者提供协作学习、探究学习等多种学习模式。

2.系统架构设计

以移动虚拟学习社区平台为桥梁，教师与学生共同搭建协作学习环境，系统架构如图1所示。学生是移动虚拟学习社区的主体，不仅参与课程学习和交流讨论，同时也会积极分享学习心得和学习成果，协助建设系统学习资源；教师是学习引导者和问题解答者，除了需要根据教学需求设计教学内容、指导学生在移动平台下学习之外，还需要及时更新学习资源，参与学生交流讨论，及时回答学习者提出的问题；移动虚拟学习社区除了为学习者提供学习资源，还为用户提供各种学习服务，记录学习过程，对学习效果给予监控和评价。

图1 系统架构设计

3.系统体系结构设计

本文提出的移动虚拟学习社区采用了结构清晰、耦合度低、便于管理和维护的模块化结构设计，共分为四层——表示层、网络层、业务逻辑层、数据层。系统体系结构如图2所示。

表示层为各类学习主体提供操作友好、简洁易用的系统界面，接受用户输入的数据，支持用户进行交互式操作。各类用户使用4G或无线网络，通过智能手机或平板电脑等移动终端进入社区进行学习交流、建设维护。

图2 系统体系结构设计

网络层为各类移动终端设备接入虚拟学习社区提供了4G网络或无线网络技术支持。

业务逻辑层主要负责响应用户提出的各种请求，对其进行逻辑判断，如通过判断进行数据处理，并将处理结果返回给表示层，进而展示给用户。该层是整个系统的核心。

数据层主要负责数据库的存储、访问和其他读写操作。各种形式、各种类别的学习资源全部存放在数据层，在用户需要访问学习资源时，数据层负责提供数据来源。此外，用户的个人信息、学习记录、论坛交流记录、系统服务记录都存储在数据层相应的数据库中。

4.系统功能模块设计

移动虚拟学习社区平台分为学习平台和管理平台，用户角色包括管理员、普通用户（教师、学生）。管理员通过管理平台管理用户、资源、活动。教师和学生可以通过学习平台进行登录注册、查找知识、发布学习资源、查找活动、组织发布活动、参与活动、添加好友、查找学习圈等操作。系统的功能模块如图3所示。

图3 系统功能模块设计

五、移动虚拟学习社区的开发与实现

本文开发的移动虚拟学习社区是基于Android手机的在线学习平台，该平台采用B/S模式，使用Android Studio作为开发工具，采用Java编程语言和MySQL数据库等开发技术，通过MVC框架对整个项目进行高效的软件工程化管理，实现了图3中的所有功能模块。以下是该系统几个主要功能的详细介绍。

1.注册、登录

系统用户首次使用学习平台时需要注册个人账户，设置登录密码和其他个人信息（见图4），以后每次进入社区时可输入注册成功的账号和密码，选择用户身份，点击“登录”按钮（见图5）。用户也可在某次登录时选择“记住密码”，避免以后每次登录都要输入账号密码信息。

用户账号验证通过后，系统将提示登录成功并自动跳转到系统主页（见图6）。

图4 账户注册

图5 系统登录

图6 系统首页

2.发布与查看知识

当用户想将自己的学习资源、学习经验等分享给其他用户时，可以选择“发布知识”功能（见图7）。系统采用四级菜单联动的方式对知识进行分类：一级菜单为学科名称，包括理科、文科、工科；二级菜单为每个学科门类下的专业类别，如工科类包括计算机类、自动化类等；三级菜单则对专业类别进行分类，如计算机类的三级分类为基础类、编程类、应用类；四级菜单则能具体细化到一个详细的课程门类，如编程类的四级分类为C语言、Java语言、Python语言等。用户在发布知识时，首先为自己的学习资源选择所属类别，方便其他用户有目的地查看。

用户除了可以共同构建虚拟学习社区的学习资源之外，还可以按门类查看学习社区中的所有知识（见图8）。

图7 发布知识界面

图8 查找知识界面

3.发布、查找、参加活动

用户可针对某个学习主题，组织线上或线下的学习活动，并在移动虚拟学习社区发布活动详情（见图9），注明标题、内容、时间和配额限制（可选）。其他用户可以在主界面的“查找活动”功能中查看所有活动列表（见图10）、查询某一活动详情（见图11），进而根据自己的学习兴趣选择是否报名参加活动。

图9 活动发布

图10 查找活动

图11 查看详情

4.好友管理

学习者可以选择添加其他用户为好友，另一方可以选择通过或者拒绝。添加成功的好友将出现在“我的好友”列表中。

5.加入学习圈

学习者可以通过扫描二维码加入自己感兴趣的学习圈，如汉语言学习群、数学讨论组、Java学习群等，与社区学习者保持进一步的圈内沟通。

6.发表评论

用户可以在知识下面发表评论，提出自己的学习疑惑或学习建议，其他用户可以浏览、回复评论（见图12）。用户可以对自己发表的评论进行删除。

7.站内留言

用户可以向朋友发送站内留言，接收方可回复该消息。在留言管理界面，用户可以查看、删除留言消息（见图13）。

8.管理员功能模块

管理员是后台用户，登录后的主页如图14所示。管理员负责管理学习资源、社区用户、学习活动，例如删除违反社区规则的帖子、对不遵守道德约束和社区规则的用户进行封号等。

图12 发表评论

图13 管理留言

图14 管理员首页

六、结束语

移动虚拟学习社区是计算机技术、无线通信技术和智能终端设备发展到一定阶段的产物。它为学习者提供了一个平台，让其能够随时随地进行自主学习和个性化学习，促进了学习者与教师、与其他用户间的交互协作，实现了社会建构化知识共享。随着移动互联网技术的日渐成熟，开发基于Android的移动虚拟学习社区已成为教育信息化领域最为热门的应用之一。今后将在学习自适应、学习情境建模等方面开展进一步的研究，并在已实现的移动虚拟学习社区中提高教学资源质量，创设学生感兴趣的栏目，进而提高移动学习的兴趣和质量。