ＷＡＰ環(huán)境下的移動學習管理系統(tǒng)的設計與實現

摘要：移動學習是利用無線移動通信網絡技術以及無線移動通信設備獲取教育信息、教育資源和教育服務的一種新型學習形式。WAP環(huán)境下的移動學習管理系統(tǒng)原型主要由兩大子系統(tǒng)組成，一是基于WML和ASP開發(fā)的應用在移動，設備端上的移動學習管理WAP網站；二是基于ASP開發(fā)的應用在PC端上的移動學習管理系統(tǒng)Web平臺。文章詳細介紹了該系統(tǒng)的總體結構、系統(tǒng)功能、數據庫設計、服務器端和客戶端等的實現技術。

關鍵詞：移動學習；WAP網站；WML；ASP；管理系統(tǒng)

0 引言

近幾年來，隨著移動計算技術(mobile computing)的迅猛發(fā)展，一種全新的學習模式——移動學習(m-learning)悄然而生。移動學習在數字化學習的基礎上通過有效結合移動計算技術帶給學習者隨時隨地學習的全新感受。移動學習是指利用無線移動通信網絡技術以及無線移動通信設備(如移動電話、個人數字助理PDA、PocketPC等)獲取教育信息、教育資源和教育服務的一種新型學習形式。與其他形式的學習比較，移動學習具有學習便捷性、教學個性化、交互豐富性、情境相關性等特點。WAP是在數字移動電話、互聯網或其它個人數字處理機(PDA)、計算機應用之間進行通信的開放全球標準。它由一系列協議組成，用來標準化無線通信設備，可用于Internet訪問，包括收發(fā)電子郵件、訪問WAP網站上的頁面等。通過WAP技術，可以將Internet的大量信息及各種各樣的業(yè)務引入到移動電話、PALM等無線終端之中，享受無窮無盡的網上資源。WAP業(yè)務充分考慮了移動網在無線傳輸和顯示尺寸上的局限，將手機屏幕做成顯示屏的微型瀏覽器。在移動手機的顯示屏中以菜單形式顯示項目，每次選一個菜單項目后，手機內置的瀏覽器即訪問Internet上的一個支持WML語言的網頁。因此，開發(fā)移動學習系統(tǒng)選擇WAP技術是比較適合的。我們從繼續(xù)教育移動學習系統(tǒng)的實際應用需求出發(fā)，在ASP及SQL Server數據庫的開發(fā)環(huán)境下，以B/S結構作為系統(tǒng)結構，以WML作為置標語言設計開發(fā)了一個基于WAP的移動學習管理系統(tǒng)原型，實現了學生的成績查詢、在線提問及解答，教師的成績登記及管理等功能。

1 WAP概述

WAP是一種技術標準，融合了計算機、網絡和電信領域的諸多新技術，旨在使電信運營商、Internet內容提供商和各種專業(yè)在線服務供應商能夠為移動通信用戶提供一種全新的交互式服務。WAP支持絕大多數無線網絡，包括GSM，CDMA，CDPD等等，而所有操作系統(tǒng)都支持WAP，其中專門為手持設備設計的有PalmOS、EPOC、Windows CE、FLEXOS.OS/9及JavaOS。在帶寬方面，WAP優(yōu)化現在的協議層對話，將無線手機接入Internet的帶寬需求降到最低，保證了現有網絡能夠符合WAP規(guī)范。一些手持設備，如掌上電腦，安裝微型瀏覽器后，可借助WAP接入Internet。WAP由以下六層組成：

(1)應用層(WAE:Wireless Application Environment，無線應用環(huán)境)。為WAP應用程序提供一個通用的運行平臺，使用HTML。

(2)會話層(WSP:Wireless Session Protocol，無線會話協議)。為應用層提供兩種會話方式：一種是面向連接的會話流程；另一種是采用數據流方式的會話方式，使用HTTP(HyperText Transfer Protocol，超文本傳輸協議)協議。

(3)事務處理層(WTP:Wireless Transafion Protocol，無線傳輸協議)。提供了三種事務處理的功能：①不可靠消息通信，無確認；②可靠消息通信，無確認；③可靠消息通信，確認。用戶可以根據自己的需要采取不同的事務處理方式，采用HTTP協議。

(4)安全層(WTLS：Wireless Transpoa Layer Security，無線傳輸安全層)。提供安全校驗功能，使用TLS-SSL(TransportLayer Security-Secure Sockets Layer，傳輸層安全一安全套接協議層)。

(5)傳輸層(WDP:Wireless Datagram Protocol，無線數據報文協議)和物理層。負責數據的封裝和傳輸，使用TCP/IP(Transmission Control Protocol/Intemet Protocol，傳輸控制協謝因特網協議)協議。

WAP體系結構為移動通信設備提供了一個層次化的、可擴展的應用程序開發(fā)環(huán)境。這是通過協議棧的分層設計來實現的。WAP體系結構的每一層都為上一層提供接入點，而且還可以接入其它的服務和應用程序。通過WAP這種技術，就可以將Internet大量信息及各種各樣的業(yè)務引入到移動電話。PALM等無線終端之中，無論何時何地，只要需要入信息，就可以打開WAP手機，享受無窮無盡的網上信息或者網上資源。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)結構

WAP的應用至少由3部分組成，即WAP網關、WAP手機和Web服務器。其中，WAP網關起著“翻譯”協議的作用，是聯系GSM網與Internet的橋梁；Web服務器可以存儲大量信息，以供WAP手機用戶來訪問、瀏覽和查詢等；WAP手機為用戶提供了上網用的微瀏覽器及信息、命令的輸入方式等。當用戶從WAP手機鍵入想要訪問的Web服務器的URL后，信號經過無線網絡，以WAP協議方式發(fā)送請求至WAP網關，然后經過“翻譯”處理，再以HTTP協議方式與Web服務器交互，最后WAP網關將服務器返回的內容壓縮、處理成二進制流，并返回到客戶的WAP手機屏幕上。本系統(tǒng)是一個基于WAP、移動傳輸網和數據庫的應用系統(tǒng)，客戶端通過手機WAP瀏覽器發(fā)出請求，并通過WAP網關的“翻譯”與Web服務器交互；Web服務器通過ASP實現的數據庫訪問接口與數據庫服務器聯系。這種配置模式是典型的三層體系結構。

2.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要由兩大子系統(tǒng)組成。一是基于WML和ASP開發(fā)的移動學習管理WAP網站，該子系統(tǒng)應用在移動設備端上，其結構圖如圖1所示；二是基于ASP開發(fā)的移動學習管理系統(tǒng)Web平臺，這個子系統(tǒng)則應用在PC端上，其結構圖如圖2所示。

基于WAP的移動學習管理WAP網站分六大功能模塊：

登錄模塊 通過手機登錄到該WAP網站。

修改密碼模塊 通過手機修改用戶登錄密碼。

查看公告模塊 通過手機查看最新學習信息。

成績查詢模塊 通過手機查詢自己在學校的考試成績。

在線提問模塊 通過手機向任課教師提出問題。

疑問解答模塊 通過手機查看教師的回復。

而基于Web的移動學習管理系統(tǒng)平臺又分三大功能模塊：

學生模塊擁有自己的學號和登錄系統(tǒng)的初始密碼，登錄系統(tǒng)后，可以修改密碼，查詢考試成績及班里的名次，還可以在線向任課教師提問；

教師模塊擁有自己的賬號和登錄系統(tǒng)的初始密碼，登錄系統(tǒng)后，可以修改密碼，登記學生成績，查看自己的任課記錄，還可以在線回答學生的問題；

系統(tǒng)管理員模塊擁有自己的賬號和登錄系統(tǒng)的初始密碼及管理系統(tǒng)的權限，登錄系統(tǒng)后，可以添加教師、學生、班級、年級、課程等內容。

2.3 數據庫設計

數據庫設計是系統(tǒng)設計的一個重要組成部分，我們根據系統(tǒng)的功能設計出數據庫概念模型、數據字典及系統(tǒng)管理者、學生、教師、年級、班級、課程、成績、提問等實體。給出了學生與教師之間的E-R圖，課程與學生、教師之間的E-R圖，成績與學生、教師之間的E-R圖以及系統(tǒng)管理員與學生、教師之間的E-R圖等。如圖3是學生與教師之間的E-R圖。

根據上述的數據庫概念模型，可以設計出該數據庫的數據字典(略)。

3 系統(tǒng)實現

3.1 主要技術

在設計和實現基于WAP的移動學習管理系統(tǒng)的各模塊功能時，使用了包括B/S系統(tǒng)結構、ASP+WML的WAP網頁設計技術等。

開發(fā)工具：Macromedia Dreamweaver 8。

開發(fā)環(huán)境：Windows XP Professional SP2，Microsoft SQLServer 2000，IIS5.0。

運行環(huán)境：WindowsXP Professional，Windows 2000 Server，WAP手機模擬器。

開發(fā)和運行的環(huán)境配置，本文只著重介紹如何在IIS上建立WAP網站。默認的Web服務器是不支持WAP數據發(fā)送的，要想在Web服務器上建立WAP網站，具體的做法如下：

(1)先在Windows XP或Windows2000操作系統(tǒng)下安裝Intemet信息服務(IIS)管理器；

(2)單擊“開始”按鈕，選擇“管理工具”→“Internet信息服務(IIS)管理器”命令，打開“Internet信息服務(IIS)管理器”對話框：

(3)單擊“默認網站”，選取要建立成WAP網站的站點文件夾，用鼠標右鍵單擊，在彈出菜單中找到“屬性”項并點擊，在彈出的屬性窗口中選擇“HTTP頭”標簽；

(4)點擊“文件類型”按鈕，在彈出的窗口中再點擊“新類型”，并輸入表1中的信息，添加支持WAP數據傳輸的文件類型；

(5)完成以后，點擊“確定”以后，就可以將WAP網站內容加到站點文件夾中，若要顯示網站內容，只要打開WAP手機模擬器，在其地址欄中輸入“http://127.0.0.1/站點名”，按下回車鍵即可顯示網站內容。

3.2 服務器端的實現

移動學習系統(tǒng)服務端，是—個能大量處理移動學習管理數據的系統(tǒng)平臺，其中包含三大功能模塊：學生模塊、教師模塊和系統(tǒng)管理者模塊。下面介紹這三大功能模塊，具體的實現代碼略。

(1)學生模塊的實現

學生模塊具有四個功能：修改資料、成績查詢、在線提問和疑問解答。

修改資料當學生登錄系統(tǒng)后點擊“修改資料”鏈接時，如圖4所示，瀏覽器就會將該學生的學號作為參數向服務器發(fā)送請求，當服務器接收到這個學號參數后，通過查詢數據庫中student表、class表和department表，將對應該學號的原始數據返回到瀏覽器中顯示出來。其中班級、入學時間、在校狀態(tài)和網上登記時間是不可修改的數據，在輸入文本框中已用“disabled＝“disabled””方法，把輸入功能屏蔽掉。然后，根據學生的需要修改學生的姓名和登錄密碼，修改完成后點擊“修改”按鈕，瀏覽器會將修改后的數據發(fā)送到服務器上。服務器接收了這些數據后先是檢查數據的正確性與一致性，若沒有錯誤，則用update方法更新數據表中的內容，否則返回錯誤信息。

成績查詢成績的查詢主要是對數據庫操作。學生進入“成績查詢”頁面時，如圖5所示，有三個可查詢項目：班級單科、總分成績排名以及所有成績。當學生選擇了查詢課程、學期和考試類型后，瀏覽器會這些數據作為參數向服務器發(fā)送請求。當服務器接收到這些參數后，通過查詢數據庫中bbs表和subject表，將對應該學號和符合查詢條件數據進行排序后返回到瀏覽器中顯示出來。

在線提問和疑問解答當學生進入“在線提問”頁面時，如圖6所示，服務器會返回所有任課教師的名字。選擇其中一個教師，輸入問題標題和內容后，按下“提交”按鈕，瀏覽器會將這些數據發(fā)送到服務器上，而服務器則會將這些數據存儲到數據庫中。等到所選的教師回答這個問題，學生可以通過“疑問解答”頁面瀏覽問題答案。

(2)教師模塊的實現

教師模塊同樣具有四個功能：修改資料、任課記錄、學生提問解答和成績管理。教師模塊中的前三個功能的實現方法都與學生模塊的相似，在這里只介紹成績管理模塊的實現方法。

當教師登錄系統(tǒng)進入到“成績管理”頁面后，可以根據需要按班登記成績或按個人登記成績。若按班登記成績，瀏覽器向服務器發(fā)出請求后，服務器會把該教師所有任課的班級和課程返回到頁面的下拉列表中。只要選擇了要登記成績的班級和課程，服務器就會返回所選班級的學生名單，教師只需依次輸入成績即可。若按個人登記成績，則可以根據需要靈活設定要登記成績的學生數，只需要輸入學號和成績即可，如圖7所示。

(3)系統(tǒng)管理員模塊的實現

系統(tǒng)管理員模塊具有六大功能：修改密碼、管理員帳號管理、教師管理、學生管理、班級管理和課程管理。其中大部分都是實現添加和刪除數據操作。只要在設置好界面的基礎上，用T-SQL中的insert、update、delete等語句操作數據庫中的數據，就能實現這六大功能。

3.3 客戶器端的實現

基于WAP的移動學習管理子系統(tǒng)是應用于手機等移動設備的子系統(tǒng)，由于這些移動設備存在著顯示屏幕小、輸入有限等弊端，雖然結合了WAP技術和ASP技術來共同開發(fā)，但在實現該子系統(tǒng)時，只能用于瀏覽和查詢服務器中的內容，或者簡單地修改一下用戶密碼。系統(tǒng)首頁及用戶登錄后頁面如圖8和圖9所示。

基于WAP的移動學習管理子系統(tǒng)具有登錄、修改密碼、成績查詢、查看公告、在線提問和疑問解答等六大功能模塊。運行文件分兩種：一種是在手機端運行的靜態(tài)WAP網頁；另一種是在服務器端運行的腳本文件，而且使用了ASP結合WML的混合技術。具體的實現代碼略。

4 結束語

本文提出了移動學習管理系統(tǒng)的框架和功能模塊，結合ASP技術與WAP開發(fā)技術，以WML作為置標語言設計開發(fā)了一個基于WAP的移動學習管理系統(tǒng)原型，實現了學生的成績查詢、在線提問及解答，教師的成績登記及管理等功能，滿足了繼續(xù)教育移動學習系統(tǒng)的實際應用需求。