基于物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)IPv6的交互式泛在學(xué)習(xí)模型研究

摘 要：本文通過對物聯(lián)網(wǎng)泛在學(xué)習(xí)環(huán)境和移動(dòng)IPv6技術(shù)的分析和研究，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)IPv6的泛在學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)模型，并在此基礎(chǔ)上給出了基于物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)IPv6的交互式泛在學(xué)習(xí)模型，該模型可以使泛在學(xué)習(xí)成為真正意義上的4A學(xué)習(xí)模式。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)IPv6；物聯(lián)網(wǎng)；泛在學(xué)習(xí)

中圖分類號：TP393.08

泛在學(xué)習(xí)（U-Learning）是泛在學(xué)習(xí)是人們在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)使用任何終端的智能學(xué)習(xí)環(huán)境，通過創(chuàng)造智能化的環(huán)境讓學(xué)生充分獲取學(xué)習(xí)信息。近年來，物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）技術(shù)得到了快速發(fā)展，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將學(xué)習(xí)情境無縫整合到學(xué)習(xí)者所處的真實(shí)情境中，可以使學(xué)習(xí)者隨時(shí)隨地都可以獲取學(xué)習(xí)信息與相關(guān)支持，可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的實(shí)際需求提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)，從而根據(jù)不同的學(xué)習(xí)情境提供即時(shí)的、連續(xù)的、有效的、個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)支持。移動(dòng)IPv6（即Mobile IPv6）技術(shù)可以使移動(dòng)用戶在網(wǎng)間切換時(shí)能不必脫離其現(xiàn)有連接而實(shí)現(xiàn)自由移動(dòng)?？梢姡锫?lián)網(wǎng)和移動(dòng)IPv6技術(shù)的引入可以使泛在學(xué)習(xí)成為真正意義上的4A（Anyone，Anytime，Anywhere，Anydevice）學(xué)習(xí)模式。

1 泛在學(xué)習(xí)

泛在學(xué)習(xí)是由“泛在計(jì)算”衍生而來，是美國學(xué)者馬克提出的概念，泛在計(jì)算是信息空間與物理空間的融合，在這個(gè)融合的空間中人們可以隨時(shí)隨地、透明地獲得數(shù)字化的服務(wù)。由于泛在計(jì)算重視人與環(huán)境的交互，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的泛在性和普適性，因而使得泛在學(xué)習(xí)受到了研究者的關(guān)注。計(jì)算機(jī)智能化的同時(shí)，互相交換信息的空間就是泛在空間，它就是隨時(shí)隨地使用任何終端機(jī)器都可以上網(wǎng)的生活空間，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以通過物聯(lián)網(wǎng)將生活中各個(gè)角落的智能手機(jī)、傳感器節(jié)點(diǎn)、非接觸智能卡、RFID芯片等多樣的計(jì)算機(jī)所內(nèi)藏事物的通過如移動(dòng)IPv6技術(shù)將他們連接和整合構(gòu)成，泛在網(wǎng)絡(luò)空間其實(shí)就是支持泛在學(xué)習(xí)的環(huán)境。

2 物聯(lián)網(wǎng)泛在學(xué)習(xí)環(huán)境

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的先前知識水平和協(xié)作學(xué)習(xí)的重要性，要給學(xué)習(xí)者提供以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境，并促進(jìn)個(gè)體的知識的積極建構(gòu)。它倡導(dǎo)提供一種有意義學(xué)習(xí)的環(huán)境，認(rèn)為學(xué)習(xí)者在自然環(huán)境中理解并學(xué)習(xí)的某些知識會更為深刻，所獲得的信息會更有意義。泛在學(xué)習(xí)環(huán)境能很好的提供有意義學(xué)習(xí)的情景，并為學(xué)習(xí)者提供自適應(yīng)的學(xué)習(xí)服務(wù)和泛在的學(xué)習(xí)伙伴，使學(xué)習(xí)者更好的建構(gòu)知識。

境脈學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者先前的知識結(jié)構(gòu)，經(jīng)驗(yàn)背景，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、興趣、習(xí)慣等構(gòu)成的內(nèi)部世界，當(dāng)學(xué)習(xí)者從外部情景中獲取新的信息時(shí)，這些信息會和學(xué)習(xí)者的內(nèi)部世界發(fā)生意義，從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)。在泛在學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者知識結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，興趣和習(xí)慣等個(gè)性化要素很容易作為學(xué)習(xí)者境脈被記錄下來，如學(xué)生經(jīng)常訪問的網(wǎng)站，喜歡的書籍，閱讀過的內(nèi)容等，這些個(gè)性化要素經(jīng)過分析和整理之后便可以為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供更合適的指導(dǎo)。

可見泛在學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)該是一種包括了物理的、社會的、信息的和技術(shù)的等多個(gè)層面和維度相互整合的學(xué)習(xí)環(huán)境。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺將多個(gè)層面和維度的環(huán)境相互連接，實(shí)現(xiàn)信息交換和通訊，構(gòu)建一個(gè)高度智能化的物聯(lián)網(wǎng)泛在學(xué)習(xí)空間。

3 移動(dòng)IPv6技術(shù)

構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的泛在學(xué)習(xí)環(huán)境的重要的一點(diǎn)是要求環(huán)境中的各種網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備要擺脫各種專用通信網(wǎng)絡(luò)之間的相互隔閡，需要接入互聯(lián)網(wǎng)，擁有獨(dú)立的IP地址，但現(xiàn)有的IPv4地址已近耗盡，不能滿足要求。IPv6是IPv4的下一個(gè)版本，可以滿足“可預(yù)見未來”的IP地址需求。IETF（Internet Engineering Task Force）給出了Mobile IP的解決方案，使得主機(jī)的移動(dòng)不對IP層的上層通信造成影響。

IPv6主機(jī)在離開本地子網(wǎng)后，在任何地點(diǎn)，仍能使用它的本地地址，從而很好地維持原有的通信及連接。這種實(shí)現(xiàn)機(jī)制對于IP層以上是透明的：通信雙方的IP以上各層是感覺不到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)和IP地址的變化的。 移動(dòng)IPv6對于實(shí)現(xiàn)通信在網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)過程中保持不斷的具體工作流程可簡單歸納如下：

當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在家鄉(xiāng)網(wǎng)段中時(shí)，它與通信節(jié)點(diǎn)之間按照傳統(tǒng)的路由技術(shù)進(jìn)行通信，不需要移動(dòng)IPv6的介入。

當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到外地鏈路時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址保持不變，同時(shí)獲得一個(gè)臨時(shí)的IP地址（即轉(zhuǎn)交地址）。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)把家鄉(xiāng)地址與轉(zhuǎn)交地址的映射告知家鄉(xiāng)代理。通信節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信仍然使用移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址，數(shù)據(jù)包仍然發(fā)往移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)網(wǎng)段；家鄉(xiāng)代理截獲這些數(shù)據(jù)包，并根據(jù)已獲得的映射關(guān)系通過隧道方式將其轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)則可以直接和通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，這個(gè)過程也叫做三角路由過程。

移動(dòng)節(jié)點(diǎn)也會將家鄉(xiāng)地址與轉(zhuǎn)交地址的映射關(guān)系告知通信節(jié)點(diǎn)，當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)知道了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址就可以直接將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到其轉(zhuǎn)交地址所在的外地網(wǎng)段。這樣通信節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間就可以直接進(jìn)行正常通信。這個(gè)通信過程也被稱作路由優(yōu)化后的通信過程。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中除了需要物物間在任何時(shí)間以任何方式進(jìn)行互聯(lián)以外，還需要能在任何地點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)，包含移動(dòng)終端在網(wǎng)間切換時(shí)能不必脫離其現(xiàn)有連接即可自由移動(dòng)，這是一種日益重要的網(wǎng)絡(luò)功能。移動(dòng)IPv6的移動(dòng)性是使用內(nèi)置自動(dòng)配置獲取轉(zhuǎn)交地址，因而無需外地代理。此外，這種內(nèi)聯(lián)機(jī)制使通信節(jié)點(diǎn)能夠與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)直接通信，使移動(dòng)IP結(jié)構(gòu)的效率大為提高。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)IPv6的交互式泛在學(xué)習(xí)模型

基于物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)IPv6的網(wǎng)絡(luò)模型中通過無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)WPAN（Wireless Personal Area Networks），如Zigbee、802.15.4等，獲取學(xué)習(xí)境脈信息，這些信息通過基于IPv6的網(wǎng)絡(luò)層傳送給泛在學(xué)習(xí)應(yīng)用系統(tǒng)，學(xué)習(xí)者使用智能終端通過服務(wù)層實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)和任何境脈中的事物進(jìn)行互動(dòng)。

基于物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)IPv6的交互式泛在學(xué)習(xí)模型主要是通過任何時(shí)候、任何地點(diǎn)為學(xué)習(xí)者提供豐富的信息，從而為了促進(jìn)學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)方式的適應(yīng)能力。在線學(xué)習(xí)環(huán)境模型使得泛在學(xué)習(xí)應(yīng)用更為有效，這個(gè)模型根據(jù)學(xué)習(xí)原則，通過利用計(jì)算能力的發(fā)展使得學(xué)習(xí)者成為學(xué)習(xí)的催化劑，促使學(xué)生在知識形成中成為更主動(dòng)、更具合作精神的參與者。如圖2所示。

知識倉庫指包括數(shù)學(xué)、物理、生物、社會科學(xué)和語言等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的各類知識，知識倉庫通過與目標(biāo)分析、任務(wù)風(fēng)行、學(xué)習(xí)者特征和其他語義規(guī)則交互為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)知識展現(xiàn)的設(shè)計(jì)。

媒體倉庫代表了在泛在學(xué)習(xí)中所支持的各類知識展現(xiàn)的媒體。例如，學(xué)習(xí)者可以通過多媒體工具創(chuàng)建學(xué)習(xí)對象（包含學(xué)習(xí)者學(xué)到的新知識），然后將它發(fā)布到網(wǎng)上供其他人共享。

教學(xué)設(shè)計(jì)倉庫包含所有的教學(xué)設(shè)計(jì)組件，這是泛在學(xué)習(xí)模式中學(xué)習(xí)模塊的設(shè)計(jì)和形式化的基礎(chǔ)。

上述泛在學(xué)習(xí)模式通過一個(gè)交互的、信息化的方式展現(xiàn)信息，包含了課程、學(xué)生的信息和教師的信息。

學(xué)習(xí)內(nèi)容的開發(fā)主要基于存儲在知識倉庫中的教學(xué)設(shè)計(jì)，根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)組件的輸入和知識倉庫中的領(lǐng)域知識分析，形成了知識的展現(xiàn)方式。各種學(xué)習(xí)模塊被制定來表示確定的知識，同時(shí)重用性和共享性規(guī)則被應(yīng)用到教學(xué)模塊的設(shè)計(jì)和開發(fā)中。和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的是，知識的展現(xiàn)使得學(xué)習(xí)者可以通過多種方式體驗(yàn)到知識的創(chuàng)建，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)過程能夠聚焦于使學(xué)習(xí)者理解“人們?nèi)绾沃浪倍皇恰叭藗冎朗裁础薄?/p>

在線教學(xué)項(xiàng)目促進(jìn)動(dòng)態(tài)知識的掌握和創(chuàng)建，同時(shí)提高學(xué)習(xí)者的在學(xué)習(xí)過程中的自發(fā)性和合作意識。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，明確學(xué)習(xí)者的現(xiàn)狀和需求，定義每個(gè)教學(xué)的目標(biāo)，學(xué)習(xí)干預(yù)用于幫助學(xué)習(xí)者掌握新的技能、知識或者增長經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié)束語

自適應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢是通過對泛在學(xué)習(xí)環(huán)境的開發(fā)，融合了普適計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)和移動(dòng)設(shè)備的靈活性，學(xué)習(xí)者可以在一個(gè)能夠適應(yīng)學(xué)習(xí)者個(gè)人需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格的環(huán)境中學(xué)習(xí)?；谖锫?lián)網(wǎng)的泛在學(xué)習(xí)模型是一種交互的社會學(xué)習(xí)模型，其主要功能是通過在任何時(shí)間任何地點(diǎn)為學(xué)習(xí)者提供豐富的信息，適應(yīng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格，這種模式基于web的模型是E-Learing、M-Learning和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，泛在的環(huán)境滿足學(xué)習(xí)者和教師的教與學(xué)的移動(dòng)性和靈活性。

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作者簡介：馮立元（1980-），女，講師，碩士，研究方向：高校人力資源管理；季云峰（1978-），男，講師，工程師，碩士研究生，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

作者單位：江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇無錫 214153