基于手持移動設備的的中職數(shù)控機床學習系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

摘要：手持移動設備和無線通信技術的快速發(fā)展促進了移動學習應用研究的深入，使得學習者利用手持式設備在任何時間、任何地點開展學習成為可能。本文將移動學習模式應用于中等職業(yè)學校數(shù)控專業(yè)實習環(huán)節(jié)，提出了基于手持式設備的數(shù)控機床學習系統(tǒng)，本文詳細分析了該系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)過程。

關鍵詞：手持式設備移動學習；Android

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 21-0000-04

1 引言

移動學習是一種在移動計算設備幫助下能夠在任何時間任何地點發(fā)生的學習，移動學習所使用的移動計算設備必須能夠有效的呈現(xiàn)學習內(nèi)容并且提供教師與學習者之間的雙向互動交流。移動學習是在數(shù)字化學習的基礎上發(fā)展起來的，是數(shù)字化學習的擴展，它有別于一般學習，具備了數(shù)字化學習的所有特征，同時還具有獨一無二的特性，即學習者不再被限制在電腦桌前，可以自由自在、隨時隨地進行不同目的、不同方式的更為方便靈活的交互式教學活動，學習環(huán)境是移動的，教師和學生都是移動的。從它的實現(xiàn)方式來看，移動學習實現(xiàn)的技術基礎是移動計算技術和互聯(lián)網(wǎng)技術，即移動互連技術；實現(xiàn)的工具是小型化的移動計算設備，或者如Quinn所說的IA設備。Sariola等人在對移動學習的概念進行討論的過程中，對移動學習實現(xiàn)的設備從特征上作了這樣的一個分析：可攜帶性（portability），即設備形狀小、重量輕，便于隨身攜帶；無線性（wireless），即設備無需連線；移動性（mobility），指使用者在移動中也可以很好的使用。根據(jù)Sariola等人的分析認為，目前支持移動學習的IA設備主要是指WAP蜂窩電話、PDA和混合設備（指混合了移動電話的語音功能和PDA的數(shù)據(jù)處理功能的設備）。

移動學習在形式上是移動的，在內(nèi)容上是互動的，在實現(xiàn)方式上是數(shù)字的，這些特點恰恰符合了中職學生的學習特點。中職學生無論心理、生理因素還是職業(yè)經(jīng)驗，都與成熟的操作工人有著很大的差距，他們的專業(yè)認知成熟度偏弱，而在新知識接受能力、內(nèi)容記憶能力等方面更有優(yōu)勢，學習興趣具有較強的明確性和特定性，也具有強烈的求知欲望和速成性等特征。數(shù)控操作是中等職業(yè)學校數(shù)控專業(yè)學生的重要實習內(nèi)容，實習過程中需要掌握如如何制定加工工藝方案、選擇加工材料、加工刀具、如何對刀、編程等各種知識，中職數(shù)控專業(yè)進入實習實訓階段的學生，已經(jīng)具備一定的數(shù)控操作理論知識，但原有接受的教學內(nèi)容并不能完全滿足學生個性化的學習需要，就業(yè)的競爭壓力也迫使這些學生希望能夠不斷提高自身的數(shù)控操作知識和技能。因此，迫切需要能提供與實際工作情境相結合的數(shù)控操作的移動學習系統(tǒng)，在學習者最需要的時候為他們提供知識與信息，學習者利用自身手持式設備，可以在仿真實訓教室、實訓車間及實習工作崗位上隨時隨地聯(lián)網(wǎng)開展學習，以滿足當時當?shù)氐膶嶋H應用需求。因此，本文將移動學習模式應用于中等職業(yè)學校數(shù)控專業(yè)的數(shù)控操作實習環(huán)節(jié)，提出了基于手持式數(shù)控操作學習系統(tǒng)，詳細分析了系統(tǒng)的設計過程，并實現(xiàn)了系統(tǒng)的各項功能。

2 世界范圍內(nèi)的移動教育

一些西方發(fā)達國家已經(jīng)在移動教育這方面作了一些相關的研究 。美國加州大學伯克利分校（UC Berkeley）人機交互研究室從2000 年開始啟動了一個名為Mobile Education的項目。ACM的資深科學家、密歇根大學的S. Elliot 從人的因素和互動性的角度對手持移動計算設備應用于教學的模式進行了深入的研究。新加坡的克瑞教授圍繞“以兒童為中心”（Child2Centered）的思想對于手持移動設備參與教學活動進行了較為深入的調(diào)研。這些項目一致表明移動教育比傳統(tǒng)的教學模式更加靈活 ，參與人員面廣，適合日益加快的生活節(jié)奏。

3 移動學習系統(tǒng)模型設計

3.1 設計原則

手持式設備支持下的學習系統(tǒng)設計有別于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡學習系統(tǒng)設計，要盡量發(fā)揮移動學習系統(tǒng)優(yōu)勢，實現(xiàn)學習內(nèi)容實用化、學習資源微型化、學習進度可控化、學習方式個性化、學習過程互動化等目標。本系統(tǒng)設計原則主要有以下四個方面：

（1）內(nèi)容實用性。

學習資料的選擇應該和數(shù)控車床操作密切相關，學習內(nèi)容的表現(xiàn)形式應以短小精悍的文本內(nèi)容為主，小圖片和視頻片段為輔，讓學習者能夠學以致用。

（2）資源體系化。

學習者在學習過程中不可避免地受到外界干擾，將學習資源突破傳統(tǒng)的學科體系限制，按照知識點分解成若干個適合移動學習的微型化資源，以便學習者隨時隨地學習，讓學習者在短時間內(nèi)完成一個獨立知識點的學習。

（3）架構合理性。

一套完備的系統(tǒng)架構將是整個系統(tǒng)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。本系統(tǒng)軟件采用模塊化和層次化設計思想， 每個模塊下又分若干個學習層次，學習者可以根據(jù)自身的情況選擇適合自身的學習內(nèi)容，具有較好的擴充性和使用的便利性。

（4）操作靈活性。

系統(tǒng)要能通過靈活的配置完成對服務需求的更改和后臺資源的完善。針對手持式設備操作系統(tǒng)和屏幕尺寸的多樣性，能實現(xiàn)學習資源的自適應顯示。

3.2 系統(tǒng)架構設計

合理規(guī)范的系統(tǒng)架構能確保系統(tǒng)運行的可靠性和功能的可擴充性。本文設計的系統(tǒng)架構如圖1所示，主要包括學習者、表示層、網(wǎng)絡層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)服務層五部分。其中，數(shù)據(jù)服務層和業(yè)務邏輯層可同時安裝在服務器端，表示層則位于用戶端，而網(wǎng)絡層教育資源的有效載體。

表示層是用戶與系統(tǒng)交互的界面，負責接收用戶請求和顯示系統(tǒng)返回的結果。業(yè)務邏輯層用于封裝系統(tǒng)的業(yè)務服務，是系統(tǒng)的核心。表示層將用戶的請求通過網(wǎng)絡層發(fā)送給業(yè)務邏輯層，業(yè)務邏輯層根據(jù)用戶請求與相應的數(shù)據(jù)庫交互，在獲取最終結果后將處理結果返回表示層。系統(tǒng)的業(yè)務邏輯層主要包括資源管理模塊和學習管理模塊。資源管理模塊用于對系統(tǒng)中各種形式、各種載體的資源進行有效的管理，確保資源能夠合理、高效地為用戶服務。學習管理模塊是系統(tǒng)的重要部分，為用戶提供移動直播學習、自主學習、作業(yè)和考核以及移動答疑等功能。數(shù)據(jù)服務層為應用提供數(shù)據(jù)來源，各類資源分為在線資源和可下載資源，并提供多種查詢?yōu)g覽方式。

4 系統(tǒng)功能設計與實現(xiàn)

依據(jù)上述設計與分析，基于手持式移動設備的數(shù)控車床學習系統(tǒng)實現(xiàn)了以下功能，如圖2所示：

本系統(tǒng)采用了B/S結構，客戶機上安裝UC瀏覽器（Browser），服務器安裝MS SQL Server2008數(shù)據(jù)庫。用戶界面完全通過WWW瀏覽器實現(xiàn)，一部分事務邏輯在前端實現(xiàn)，但是主要事務邏輯在服務器端實現(xiàn)。瀏覽器通過Web Server 同數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中演示理論知識課程表的部分設計實現(xiàn)如下：