基于Android平臺的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)研究與開發(fā)

徐亮++任曉芳++李欣

摘要：移動通信技術(shù)的快速發(fā)展和移動終端的普及催生了移動學(xué)習(xí)理論，該文對移動學(xué)習(xí)理論和實踐在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢進行了闡述，并結(jié)合國內(nèi)移動學(xué)習(xí)發(fā)展趨勢提出了一個適應(yīng)目前國內(nèi)高校教學(xué)資源建設(shè)情況和高校大學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)實現(xiàn)方案。首先，進行了系統(tǒng)的可行性分析和需求分析，然后結(jié)合移動學(xué)習(xí)特點和國內(nèi)高校學(xué)習(xí)環(huán)境特點，進行了系統(tǒng)設(shè)計，最后利用目前成熟的主流框架技術(shù)給出了一個系統(tǒng)實現(xiàn)方案，具有一定借鑒意義和實踐意義。

關(guān)鍵詞：移動學(xué)習(xí)；Android；移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）06-0099-04

Research and Development of Mobile Learning System Based on Android Platform

XU Liang， REN Xiao-fang， LI Xin

（Department of Computer Engineering， Xinjiang Engineering College， Urumqi 830000， China）

Abstract： The rapid development of mobile communication technology and the popularity of mobile terminals gave birth to the theory of mobile learning， This paper was described the mobile learning theory and practice in native and international development trends， and according to the development trend of mobile learning in China， we were proposed a implement scheme of mobile learning system consider to construction of teaching resources in colleges and universities and the learning situation of college students. First， we do the system feasibility analysis and demand analysis， and then in combined with the mobile learning characteristics and the features of learning environment， design of the system， finally， at last a system implementation scheme is presented based on the current mature framework technology， the scheme bring the significance and practical value to other development project in mobile learning.

Key words： mobile learning； Android； mobile learning system

1 背景

信息技術(shù)的飛速發(fā)展和移動通信設(shè)備的迅速普及，使人們的生活，尤其是年輕人的生活發(fā)生了深刻的改變，人們的學(xué)習(xí)地點也發(fā)生了巨大的變化，人們從緊張、嚴(yán)肅的課堂中走出來，走到樹蔭下，走到草坪中，走到咖啡廳……，學(xué)習(xí)方式也從集中式的、嚴(yán)肅緊張的、被動式的傳統(tǒng)課堂授課、集中學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诟訉捤?、隨意的環(huán)境中、時間碎片化的、主動式的移動學(xué)習(xí)。

移動學(xué)習(xí)已迅速成為各大國內(nèi)外教育機構(gòu)的研究熱點，移動學(xué)習(xí)實踐與研究也越來越受到教育界和學(xué)術(shù)界的共同關(guān)注。移動學(xué)習(xí)理論研究為移動學(xué)習(xí)應(yīng)用指引了方向，而教育機構(gòu)與移動通信企業(yè)開展的移動學(xué)習(xí)相關(guān)項目合作為移動學(xué)習(xí)應(yīng)用提供了堅實基礎(chǔ)[1-3]。

本文從近年來國內(nèi)外對移動學(xué)習(xí)理論及實踐的研究出發(fā)，在明確了移動學(xué)習(xí)在我國發(fā)展形成的主要特點和移動學(xué)習(xí)應(yīng)用系統(tǒng)在我國的發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情和發(fā)展需要，確定了合適的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用模式，提出了適應(yīng)用戶特點的系統(tǒng)設(shè)計方案，設(shè)計開發(fā)了一個具有借鑒意義的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

2 相關(guān)的研究

移動學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)者在非固定和非預(yù)先設(shè)定的位置下發(fā)生的學(xué)習(xí)，或有效利用移動技術(shù)所發(fā)生的學(xué)習(xí)。國際普遍認為移動學(xué)習(xí)研究始于1994年美國卡耐基-梅隆大學(xué)的無線基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)Wireless Andrew項目；之后，國際上很多國家開始對移動學(xué)習(xí)的理論進行研究，并在各個學(xué)習(xí)領(lǐng)域進行移動學(xué)習(xí)實踐的探索，逐漸將移動學(xué)習(xí)拓展到科學(xué)教育、企業(yè)培訓(xùn)、遠程教育等領(lǐng)域[4]。國際移動學(xué)習(xí)領(lǐng)域的研究大多以移動學(xué)習(xí)實踐項目為主，純理論研究較少。其中規(guī)模較大、較有影響力的項目有BBC Janala and English in Action項目和MOOCs項目[5]，前者是英國廣播公司和英國發(fā)展部推出的在孟加拉國英語語言學(xué)習(xí)中的移動學(xué)習(xí)服務(wù)項目，后者則為全世界人民提供免費的課程學(xué)習(xí)服務(wù)，是目前影響最大移動學(xué)習(xí)的商業(yè)應(yīng)用。移動學(xué)習(xí)實踐項目早期利用SMS和wap等技術(shù)，有基于短信、彩信、wap瀏覽的e-Learning項目，后來的M-Learning項目則使用了各種移動通信技術(shù)，總體呈現(xiàn)出逐漸融合互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，并在其中應(yīng)用各種現(xiàn)代移動技術(shù)的趨勢，同時將各種不同教育觀和學(xué)習(xí)觀引入其中，使移動學(xué)習(xí)應(yīng)用模式呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢。移動學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域主要集中在基礎(chǔ)教育、高等教育和成人繼續(xù)教育等領(lǐng)域中[6-8]。

我國國內(nèi)的移動學(xué)習(xí)研究相對起步時間較晚，2000年著名國際遠程教育專家德斯蒙德·基更（Desmond Keegan）博士在上海電視大學(xué) 40 年校慶上所做的報告[9-10]，將移動學(xué)習(xí)引入國內(nèi)。早期國內(nèi)移動學(xué)習(xí)研究從遠程教育角度出發(fā)，將遠程學(xué)習(xí)分為遠程學(xué)習(xí)、電子學(xué)習(xí)和移動學(xué)習(xí)等三個階段，之后，隨著社會發(fā)展和技術(shù)進步，時至今日，國內(nèi)學(xué)者對移動學(xué)習(xí)大多持有以下三種觀點之一：

1）將移動學(xué)習(xí)看作遠程學(xué)習(xí)或數(shù)字化學(xué)習(xí)的一種擴展。

2）將移動學(xué)習(xí)看作一種獨立存在的學(xué)習(xí)過程，從認知和學(xué)習(xí)的角度來開展研究。

3）將移動學(xué)習(xí)看作一種增強或輔助學(xué)習(xí)的一種技術(shù)或工具，本身不完全獨立。

國內(nèi)移動學(xué)習(xí)實踐項目主要由教育部策劃發(fā)展，2002年北大移動教育實驗室承建了國內(nèi)第一個移動學(xué)習(xí)項目，主要用于制定教育資源和教育服務(wù)的開發(fā)規(guī)范、動態(tài)擴充和可定制性。教育部策劃的另一個項目是“移動教育”項目。其核心內(nèi)容有兩個，一是建立“移動教育”信息網(wǎng)，利用中國移動的短信息平臺和 GPRS平臺向廣大師生員工提供教育科研、教學(xué)管理、生活資訊等方面的信息服務(wù)，同時讓師生員工能夠享用更加優(yōu)質(zhì)優(yōu)惠的移動電話服務(wù)；二是建立“ 移動教育”服務(wù)站體系，在各主要大學(xué)建立“移動教育”服務(wù)站，為參與“移動教育”項目的用戶提供各種服務(wù)，以及電信卡、手機、筆記本電腦、掌上電腦、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等相關(guān)產(chǎn)品?？傮w而言，我國移動學(xué)習(xí)研究實踐歷經(jīng)了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段、數(shù)字化學(xué)習(xí)資源建設(shè)階段、移動學(xué)習(xí)服務(wù)建設(shè)階段等三個發(fā)展階段，并形成一個循環(huán)迭代的上升過程；研究重心集中在理論研究、技術(shù)可行性分析和系統(tǒng)終端軟件研發(fā)等方面。

3 系統(tǒng)需求和系統(tǒng)設(shè)計

移動學(xué)習(xí)研究的不斷深入和發(fā)展與移動通信技術(shù)的發(fā)展相互促進。時下，智能手機等移動通信設(shè)備不但成為現(xiàn)代社會生活必需品，也悄然在高校大學(xué)生中得到普及，也成為高校大學(xué)生們?nèi)粘W(xué)習(xí)生活的一部分；而來自政府層面促動下的三大網(wǎng)絡(luò)運營商（移動、聯(lián)通、電信）的“提速降費”各項舉措為包括移動學(xué)習(xí)實踐應(yīng)用在內(nèi)的各種移動計算技術(shù)的應(yīng)用掃清了障礙，各種手機互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層出不窮，部分優(yōu)秀的app廣為流傳[11-12]。同時，各高校經(jīng)過多年的教學(xué)資源方面的建設(shè)，大多已建成了內(nèi)容豐富的教學(xué)資源庫，但是，這些基于網(wǎng)絡(luò)共享的教學(xué)資源卻無法在校內(nèi)外得到有效的利用。主要原因有兩個，一是由于構(gòu)建教學(xué)資源庫時主要面向網(wǎng)絡(luò)共享，配套了相應(yīng)的計算機軟件，但是只能在計算機設(shè)備上進行操作，無法在手機等便攜設(shè)備上使用；二是由于各高校建設(shè)條件、背景、環(huán)境等各方面情況不一，很難有一個普適的標(biāo)準(zhǔn)供大家建設(shè)時遵循和參考，因此，這些教學(xué)資源庫各有特色，標(biāo)準(zhǔn)不一，難以在不同網(wǎng)絡(luò)、不同學(xué)校和不同人群中實現(xiàn)共享。移動終端設(shè)備的普及和高校教學(xué)資源庫的形成為移動學(xué)習(xí)在高校中的實踐應(yīng)用提供了天然的良好基礎(chǔ)，目前，移動計算技術(shù)的迅猛發(fā)展和大量應(yīng)用為在高校構(gòu)建移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供了技術(shù)可行性[13-15]；高校內(nèi)部移動通信網(wǎng)絡(luò)（WiFi）的建設(shè)和運營商“提速降費”的舉措使移動終端流量資費進一步降低，為移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)建提供了經(jīng)濟可行性；從大環(huán)境來看，國家層面教育部出臺了多部有關(guān)教學(xué)改革的政策和文件，各地方政府和高校也紛紛響應(yīng)，根據(jù)地方特色和條件，資助和扶持移動學(xué)習(xí)的研究和實踐，因此，構(gòu)建移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源，加快教學(xué)改革進程，符合國家政策、地方利益和高校師生的利益。

本文提出了一個利用現(xiàn)已普及的移動通信網(wǎng)絡(luò)和移動終端設(shè)備，構(gòu)建一個能夠在高校內(nèi)外有效利用各級各類教學(xué)資源，并滿足移動學(xué)習(xí)的時間碎片化、學(xué)習(xí)自由化需求的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)，適應(yīng)高校大學(xué)生特點和高校教學(xué)資源建設(shè)現(xiàn)狀。

從系統(tǒng)使用者角度來看，移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的使用者主要分為三類：學(xué)習(xí)者、教師、管理員[16]。三種參與者的主要用例如下圖：

由上圖用例可推出移動學(xué)習(xí)平臺手機客戶端的框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中學(xué)習(xí)者角色主要有學(xué)習(xí)中心、查看通知、我要提問、我的解答、我的筆記等五個功能模塊；教師角色主要有課程申請、課程中心、我的資源、通知管理、答疑解惑等五個功能模塊。管理員角色的功能使用PC客戶端實現(xiàn)。

學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中心可從課程列表中添加想要學(xué)習(xí)的課程，也可查看自己歷史參與的學(xué)習(xí)課程、下載的課程離線資源和該課程的問題列表等；查看通知中顯示學(xué)習(xí)者已添加的學(xué)習(xí)課程相關(guān)的通知；我要提問中學(xué)習(xí)者可根據(jù)已選課程提出新問題，該問題將出現(xiàn)在學(xué)習(xí)中心已選課程的問題列表中；我的解答顯示學(xué)習(xí)者所有參與的問題討論列表，包括提出的問題和解答的問題；我的筆記是在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)隨記。

教師首先在課程列表中選擇課程向管理員提出課程申請，經(jīng)管理員批準(zhǔn)后該課程出現(xiàn)在課程中心里面；教師在課程中心進行課程設(shè)置，包括編寫課程簡介、組織課程知識點或章節(jié)、上傳課程資源等；我的資源用于對已發(fā)布的課程資源進行刪除、更新、添加等管理；通知管理可向?qū)W習(xí)者發(fā)布課程相關(guān)通知，教師對自己發(fā)布的通知進行管理；答疑解惑是教師與學(xué)習(xí)者交流區(qū)，教師隨時查看課程的問題及學(xué)習(xí)者的解答情況，并對問題和解答進行管理，包括設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)答案、刪除整個問題或問題的某個解答、回復(fù)問題等。

管理員操作模塊針對PC端設(shè)計，數(shù)據(jù)管理主要完成課程、教師、學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、備份；用戶管理主要進行用戶密碼找回、教師課程申請審批、違規(guī)用戶停用處理；日志管理是將日志記錄文件定期轉(zhuǎn)移備份，或在出現(xiàn)故障時進行日志記錄查看，追查故障。

4 設(shè)計實現(xiàn)

移動學(xué)習(xí)平臺分為服務(wù)器端和基于Android平臺的手機客戶端兩部分組成，由于服務(wù)器端采用Windows操作系統(tǒng)，而手機客戶端主要采用Android操作系統(tǒng)，故需要分別編寫服務(wù)器端軟件和手機客戶端軟件。服務(wù)器端軟件為便于管理，采用Windows Server2012操作系統(tǒng)、Oracle12c數(shù)據(jù)庫和Java語言構(gòu)建?？紤]到國內(nèi)移動操作系統(tǒng)市場主流情況，手機客戶端軟件主要針對Android操作系統(tǒng)編寫，使用Java語言，與服務(wù)器端軟件通信采用Web Service。