基于WAP的移动学习系统开发设计研究

基于WAP的移动学习系统开发设计研究

刘富逵¹　胡华进²

（1.广西水利电力职业技术学院，广西南宁，530023，E-mail：liufuk110@163.com；

2.广西水利电力职业技术学院，广西南宁，530023，E-mail：huhuj@gxsdxy.cn）

摘　要：本文分析了移动学习系统的三种学习模式，在此基础上设计了基于WAP技术的移动学习系统模型；论述了该模型的设计思想及体系结构，分析了各模块的主要功能及部分功能模块的实现方法，最后根据该系统模型的实现方法，阐述了移动学习系统实现过程中的一些关键技术。

关键词：移动学习　WAP　系统模型　关键技术

Development and Design of Mobile Learning System Based on WAP

Liu Fukui ¹　Hu Huajin²

（1.Guangxi Vocational and Technical College of Hydraulic and Electric，Guangxi Nanning，530023，E-mail：liufuk110@163.com；2.Guangxi Vocational and Technical College of Hydraulic and Electric，Guangxi Nanning，530023，E-mail：huhuj@gxsdxy.cn）

Abstract：This paper analyzes three learning model of mobile learning system，system model is designed based on WAP technology；discusses the design of the model and architecture.the main functions of each module was ananlyzed and some functional modules？implementation method was mentioned，lastly，according to the realization of the system model，some of the key technologies of the process of mobile learning system was also elaborated.

Key Words：mobile learning system；WAP；system model；key technologies

一、引 言

随着人类社会逐渐进入知识经济时代，以计算机和网络通信技术为代表的信息技术迅速发展普及、渗透到社会生活各方面。移动通信技术、普适计算技术、多媒体网络技术等信息技术逐渐应用于教育的领域中并为教育发展提供了全新的空间，由此产生了一种全新的学习方式——移动学习（Moblie Learning）。移动学习是指利用移动通信技术和网络技术实现的、学习者可以随时随地随身的借助移动终端设备获取学习资源并在学习中可与他人进行双向交流的一种数字化学习方式。

WAP是1997年由Motorola、Nokia、Ericsson和美国的软件公司Phone.com最早倡导和开发的无线应用协议——Wireless Application Protocol（简称WAP），它是使移动通信设备可靠地接入互联网的国际认可标准，是一种传输数据的通信协议。WAP协议就像在移动电话中加入了一个微浏览器，这样仅需占用移动电话有限的资源，就使得WAP能够用于客户机和早期定义的智能电话上，通过这个简单的微浏览器，实现手机上的增值业务。WAP应用系统由WAP用户终端、WAP代理、应用服务器三部分组成^［1］。其中，WAP网关起着连接客户端和WEB服务器的桥梁作用，它能大大减少WAP终端上的操作负荷，负责HTTP协议与WAP协议之间的相互转换。

目前，移动学习的实施形式主要有三种模式^［2］：基于互动短信的学习模式，这种模式通过短消息学习可以实现问答学习、成绩查询、活动通知等。还可以采用“群发”或者“短信通道”作为学习管理服务和学生活动服务的组成部分；基于浏览WAP网站的学习模式，学习者利用移动学习终端，经过电信的网关接入互联网，通过WAP协议访问教学服务器，进行浏览、查询，实时交互，类似于普通的互联网用户；基于校园无线Internet的移动学习，这种学习是局部的，可以在某个教学楼，某个校园里或者是某个教室中。这种移动学习可以根据教学的需求采用不同的控制形式，比如集中控制和中继控制方式。当然系统还可以采用混合的控制方式。

二、基于WAP的移动学习系统设计

（一）移动学习系统开发环境

本系统采用Windows Server 2003作为WAP服务器的使用平台，后台采用SQL Server 2000数据库，在服务器端配置好IIS 6.0并设置好MIME类型的映射，这样就搭建好了服务器平台。客户端开发前期采用模拟器来模拟手机的真实环境，考虑到对系统资源占用、运行效率等因素，开发工具使用Phone.com公司的UP.SDK。UP.SDK能方面地创建自己的HDML和WML信息服务和应用。开发后期采用WAP功能的手机进行测试，系统采用ASP＋WML创建动态网页，进行WAP网站开发。

（二）移动学习系统架构

开发移动学习系统，最终要符合学习者的自主学习和个性化学习，真正实现学习者随时随地随身的学习，并要考虑到移动学习系统的方便性和易用性等特点。基于此，本文综合考虑学习者和移动终端手机的特点，提出了四层架构模式，该学习系统完全采用结构化和模块化设计，遵循“高内聚、低偶合”的原则。

该移动学习系统由四层模块组成，分别是用户应用层、网络层、业务逻辑层、数据服务层，各层的功能结构如图1所示^［3］。

①用户应用层：它是用户与系统界面交互的接口，负责和用户的会话处理。为学生、教师、管理员分别提供不同的界面和系统交互。

②网络层：该层的目的是在无线信道上提供高速数据传输服务，并进一步提高接入速率。系统采用GPRS的技术标准，实现Internet与WAP网关的互操作，确保能在移动环境下提供数据业务和学习支持服务业务。

③业务逻辑层：用于封装整个系统的业务服务，是系统的核心，它负责处理用户应用层的应用请求，对其进行业务处理的逻辑判断；一旦逻辑判断通过则调用数据库的内容，进行数据处理，并将处理结果返回给应用层。本系统的业务逻辑层包括教学支持模块、教务管理模块、互动交流模块等。

图1　WAP移动学习系统架构

④数据服务层：此层为系统提供可靠的数据服务，所有查询、调用、处理的数据都放在相应的数据库中，系统根据用户的数据请求提取不同的数据最终发送到客户端。本系统的数据库层主要包括学习资源库、图书目录库、教务信息管理库等功能模块。

三、移动学习系统的功能模块设计

基于以上的系统架构，设计了一个完整的移动学习系统。在该系统中，教学内容、教务管理、教学服务等各个方面应该全面移动化，本系统的功能如图2所示。

图2　移动学习系统模块组成

各模块针对学习终端普遍具有屏幕尺寸小、内存容量小、适用的学习资源少等局限性进行设计，同时应考虑到系统交互性和智能性。使用者登录前台接受服务，登录后台进行管理。该系统包括教学支持模块、互动交流模块、教务管理模块、系统管理模块四大模块。系统管理模块主要用于管理系统用户及各类日常维护。教务管理模块提供与传统教学系统相似的教务管理功能，其中的信息采集模块是指通过短信或连接浏览的方式征集学生信息或意见，在后台可以查看结果、分析、决策，可用于课程学习调查、班级活动意见征集等^［4］。

互动交流模块包括利用移动学习终端进行自写博客和论坛交流^［5］，此外还能够借助于QQ、邮件、短信、连接浏览等方式进行同步或异步答疑^［6］，通过这些协作学习形式排除学习难点，提高学习质量。互动交流模块侧重于交互性，针对无线技术的局限性，实现交互性要保证数据库组织更加合理，算法更加简洁；针对移动终端呈现信息的局限性，实现交互性可以通过多级标题链接、滚动屏幕等方式使页面布局更加清晰合理。教学支持模块能同时为教师的教与学生的学提供相应的服务，是整个系统的核心功能部分，其中的教学设计模块能够同时生成教学用课件及学生自学用课件，智能导学、作业考试及自主学习等模块。

四、部分功能模块详述

移动学习系统是一种特殊的数字化学习方式，它的实现方式跟普通的数字化学习方式存在一定的区别，下面将部分的功能模块进一步分析。

1.用户注册管理

进入移动学习系统后，用户首先看到的是欢迎界面即系统登陆界面。若用户已经注册，则可选择登陆，进入相应用户界面；若用户是首次登陆则可选择注册进入注册界面，注册完毕进入主页面相应用户界面，等待管理员审批。该模块还包括个人信息的设置，学习内容的定制和记录自己学习心得体会、学习进程的学习日志等内容。

2.论坛交流模块

论坛交流模块为学生和教师提供了广阔的交流平台，在这个模块中，学生在此看到最新的论坛公告与讨论的话题；不论学生、教师还是管理员都可以上传和下载有用的学习资源，与他人共享；学生和老师也可在此讨论课程计划、设计、内容甚至是细节，任何关于课程的话题。

3.移动答疑模块

移动答疑区，也是最重要的一个模块，学生不论何时何地，有任何问题，都可以即时在这一模块中提出，任何有解决办法的人都可以提供答案而没有权限的限制。因此，学生可以使用手机或其他移动设备，可以提问任何自己有疑问的问题，包括课后遇到的学术问题和课堂上没弄懂的问题，系统将及时发送到服务器中，每个人都可以在此看到最新的问题，并在此提出自己的见解。当然，对于一些敏感的话题，系统会按照设定的关键词进行屏蔽。

4.教育游戏模块

该模块提供可以下载并在本地运行的寓教于乐的游戏，在娱乐的同时学知识，并记录潜在的知识学习情况。游戏的运行较之文本需要更高软硬件环境，当前移动游戏业除借鉴有线游戏开发的经验，还力求提出适合游戏开发商使用的技术。目前，令业界满意的方案有两种：一种是采用一个软件API作为硬件和操作系统的提取层，并在专用或公共的关键基础设施上，为该API提供一个安全的执行环境和应用提供装置。另一种是在VM环境下，利用一个软件图形加速器来加速执行Java中的所有图形指令^［7］。

5.直播学习模块

该模块根据系统需求将教师授课过程连同课件数据等信息转化成符合国际互联网或无线教育网络传输的数据格式进行实时传输，学生利用移动学习终端可以进行实时学习或与主讲教师进行实时交互。当前技术条件下，无线连接方式网络带宽小网络负载大，在带宽有限的情况下保证传输流畅，实现该功能困难较大，但随着无线通讯技术的发展，它将得到很大的关注和应用^［8］。

五、移动学习系统的关键技术问题

1.移动学习的资源设计

根据斯坦福学习实验室（SLL）的实验表明：人在“移动”时，注意力高度分散，学习者只能在“片段式”和“零碎”时间中学习。因此，设计移动学习的资源应尽量把目标单元细化、分小模块进行，原型设计越简单越好。注重开发最适合于听觉、零碎时间、易受外界干扰的学习者的那部分内容，从学习者本身的特点出发，以保障学习者良好的学习效果。此外，资源内容应该短小精悍，有针对性，而且学习内容间具有很好的连贯性，能够前后衔接。

2.移动学习应与多网融合提升网络速度

移动学习要想达到比较理想的效果，很大程度上要依靠未来广泛使用的3G或4G网络技术的应用和成熟。当然，随着将来移动通信的发展，3G网络也可以考虑融合WiMAX技术标准，WiMAX可以提供最大带宽75Mbps。从两种技术的任务和目标看，3G更多地倾向于实现移动无线的宽带化，而WiMAX着眼于实现宽带接入的无线化。因此，WiMAX与3G网络的联合组网可以实现各自的优势互补。3G网络可以提供更广域的无线接入业务及其更好的移动性能，而WiMAX可以提供更高速的宽带数据业务。此外，两者的融合有助于提高无线宽带业务的服务质量^［9］。由此必将带来移动学习革命性的变化。

3.音视频的质量

要使基于多媒体资源的教学、教育游戏、教学直播等功能得到认可和应用，音视频的传输和播放质量必须得到进一步提高。基于连接浏览的学习方式中可采用流媒体技术，它是网络技术及视音频技术的有机结合，需要解决流媒体的设计、制作、发布、传输及播放等方面的问题。在设计资源时，将音视频文件科学分割成完整连贯且信息容量小的知识点分块，适用于碎片式学习；将要传输的文件制作成适合流媒体传输的流媒体格式文件，从而能够利用适当的压缩算法生成较小容量的流媒体文件^［10］；应用传输速率高且支持多媒体业务的传输协议，传输速率能按需分配，高效利用带宽，从而能够减轻网络负载，在带宽没有大幅度增加的情况下流畅传输。

4.移动学习资源设备的自适应

所谓设备自适应就是设备无关性，从广义上讲，是指操作系统把所有外部设备统一当作文件来看待，只要安装了相应的驱动程序，任何用户都可以像使用文件一样，操纵使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式。在移动学习系统中，为了使学习者通过不同的设备浏览学习资源时可以获得适于设备的友好界面，可以通过在网络服务器和客户终端之间创建设备自适应的系统。比如，近年来广泛研究的Agent技术可以应用于设备自适应系统。具体来说，在终端设备和教学服务器平台服务器之间的通信链路内插入一些具备在线反应能力的Agents，它们能够传递软硬件设备的元数据，并在异种协议之间实现信息的转换，对设备进行智能分类，获得类型编码^［11］。系统根据设备类型编码，获取该设备类型的软硬件运行环境信息，然后根据软硬件信息和网络教学环境自身的特点，对教学内容进行必要的内容修改和格式转换，根据设备的支持能力将相同的信息描述，转换为终端设备所支持的信息发布形式（如HTTP、WML等），实现设备的自适应如图3所示^［12］。

图3　设备自适应模块

六、结束语

本文基于WAP技术设计了一个简单的移动学习系统，该系统基本涉及了教学、管理、测评和互动交流等功能，并在教学中运用该系统成功实践了相关内容的移动学习。当然，要广泛的推广基于WAP的移动学习系统，还有很多问题要解决，最主要的是与之相关的移动计算技术、无线通讯技术、软件技术、多媒体技术方面的不足和阻碍等^［13］。但可以预计，随着这些技术的快速进步，移动学习将会提供更优质的学习服务，满足更广泛的社会需求进而得到普及。移动学习的潜力也将更加突显出来并极大拓宽教育的范围，从而实现真正意义上的教育公平。

参考文献

［1］ 孔小斌，章萍，孔小凯编著.WAP应用开发指南［M］.北京：人民邮电出版社，2001（4）：229.

［2］ 荆永君，钟邵春，程晓春.基于Internet的智能导学系统设计［J］.中国教育网络，2005（1）：44-47.

［3］ 付卉.移动学习系统的设计与开发［D］.武汉：华中师范大学.2005.

［4］ 王润华.移动学习系统研究［D］.上海：华中师范大学，2005.

［5］［6］ 钟邵春，张逐，专用领域自动问答系统模型［J］.东北师范大学学报：自然科学版，2006（12）：53-58.

［7］ Danielle Jones，Gael Rosset.服务于3G手机的移动游戏应用软件开发环境［EB/OL］.http://www.handmove.com/viewthread.php?id6155.

［8］ 李玉斌，刘家勋.一种新的学习方式——移动学习［J］.现代远程教育研究，2005（1）：30-33.

［9］ 陈如明，WiMAX、Wi-Fi及3G互补、和谐发展策略［J］.广州：移动通信，2005（7）：20-22.

［10］ 崔光佐，陈飞，陈虎，郭九苓.移动教育的理念与关键技术研究［J］.数字校园，2005（9）：43-47.

［11］ 崔光佐，李树芳等.移动学习——现代教育技术的一个新方向［J］，现代教育技术研究与应用，2001（12）：26-30.

［12］ Mohamed Ally，Ph.D.：An Intelligent Agent for Adapting and Delivering Electronic Course Materials to Mobile Learners.available online at http://www.mlearrn.org.za/，2005.

［13］ 叶成林，徐福荫，许骏孔.移动学习研究综述［J］.兰州：电化教育研究，2004（3）：18.