基于高校無線網(wǎng)絡(luò)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)建

華傳強

（揚州市職業(yè)大學(xué)，江蘇揚州 225009）

移動學(xué)習(xí) (M-Learning)是數(shù)字化學(xué)習(xí)的最新發(fā)展，是電子學(xué)習(xí) (E-Learning)之后出現(xiàn)的新型學(xué)習(xí)模式，它基于移動通信技術(shù)以及無線網(wǎng)技術(shù)，為學(xué)生提供隨時隨地、個性化和自主式學(xué)習(xí)。

隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是校園無線網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，使移動學(xué)習(xí)這種新型的學(xué)習(xí)模式在高校得到了快速發(fā)展。通過校園無線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以隨時隨地利用智能手機等移動終端接入校園網(wǎng)及Internet，從而方便、快捷地實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源和教學(xué)信息的共享。校園無線網(wǎng)與移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的有效融合豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)模式和文化生活，促進了高校教學(xué)、科研以及管理水平的進一步發(fā)展。

1 校園無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

1.1 校園無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建必要性

隨著高校數(shù)字化校園建設(shè)的進一步深入，信息化規(guī)模逐步擴大，各高校都建起了完善的校園網(wǎng)絡(luò)，校園網(wǎng)由此成為了高校學(xué)生獲取學(xué)習(xí)資源和教學(xué)信息的主要途徑之一。目前，很大一部分高校校園網(wǎng)的主體是有線局域網(wǎng)；但隨著辦學(xué)規(guī)模不斷擴大，學(xué)生數(shù)量成幾何增長，節(jié)點難以擴展、建設(shè)費用高、覆蓋范圍小等校園有線網(wǎng)絡(luò)的不足之處逐漸顯現(xiàn)出來。

無線網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)階段高校數(shù)字化校園建設(shè)的重點工作，彌補了校園有線網(wǎng)絡(luò)的不足，它是有線網(wǎng)絡(luò)的補充和延伸，能夠與高校主干網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)最大程度的兼容，共同搭建一個無處不在的高校校園網(wǎng)絡(luò)。

校園無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建主要采用無線局域網(wǎng)技術(shù)(WirelessLocalAreaNetwork)，簡稱 (WLAN)。同有線局域網(wǎng)相比，無線局域網(wǎng)具有花錢少、建設(shè)周期短、覆蓋范圍大、傳輸速度快、組網(wǎng)靈活、易拓展、便于管理等優(yōu)點，很好地解決了有線局域網(wǎng)所存在的問題。

1.2 校園無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案

1.2.1 校園無線網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)有高校有線局域網(wǎng)基礎(chǔ)上，利用了無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11，實現(xiàn)了有線網(wǎng)絡(luò)的延伸和拓展，將校園網(wǎng)延伸到校園各個角落，實現(xiàn)在校園內(nèi)所有方位都能夠快速訪問校園網(wǎng)及Internet，解決了各高校普遍存在的網(wǎng)絡(luò)信息點不足問題，使得學(xué)生真正實現(xiàn)了隨時隨地高效使用校園網(wǎng)和Internet，滿足了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和交流互動的需要。

采用以無線接入點AP(AccessPoint)為中心的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進行構(gòu)建高校無線網(wǎng)絡(luò)，通過AP轉(zhuǎn)接實現(xiàn)所有基站的通信，最終實現(xiàn)與現(xiàn)有高校有線網(wǎng)絡(luò)的無縫鏈接；根據(jù)學(xué)校的實際情況和網(wǎng)絡(luò)需求靈活設(shè)置無線接入點，運用多種覆蓋方式實現(xiàn)信號范圍最大化，從而達到整個校園無線網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋。學(xué)生在學(xué)校的任何一個角落都可以利用智能手機等移動終端設(shè)備通過無線接入點接入到校園網(wǎng)，并通過認(rèn)證快速連接到Internet。

校園無線網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)可以參照圖1所示的無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)方案[1]。

圖1 校園無線網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)圖

1.2.2 校園無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

無線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有IEEE802.11、藍牙、HomeRF三種。目前被廣泛應(yīng)用的是IEEE 802.11，它擁有802.11a/b/g三個標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.11b采用2.4GHz頻段，其傳輸速率僅為11Mbps，在過去幾年這種標(biāo)準(zhǔn)非常流行；IEEE 802.11a采用5GHz頻段，傳輸速率最高可達54Mbps，使得音視頻以及大文件的傳輸變得非常輕松；而IEEE802.11g則是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，它既能適應(yīng)IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)，又符合IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)，采用2.4GHz頻段，傳輸速率達到54Mbps[2]。通過比較發(fā)現(xiàn)，IEEE802.11g在傳輸距離和傳輸速率上都占有很大優(yōu)勢，因此高?？刹捎肐EEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)校園無線網(wǎng)。

1.2.3 校園無線網(wǎng)絡(luò)的組成

高校校園無線網(wǎng)絡(luò)主要由無線接入點 (AP)和無線網(wǎng)卡所組成，通過現(xiàn)有有線局域網(wǎng)以及路由器、交換機等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備所構(gòu)成的主干網(wǎng)，利用配有無線網(wǎng)卡的臺式機、筆記本電腦以及智能手機等終端設(shè)備通過無線接入點 (AP)實現(xiàn)連接和網(wǎng)絡(luò)漫游。

無線接入點 (AP)是指用于無線網(wǎng)絡(luò)的無線hub，是無線網(wǎng)絡(luò)的核心。它是智能手機等移動終端進入有線以太網(wǎng)的接入點，負責(zé)在無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)之間收發(fā)、緩沖數(shù)據(jù)，還可以利用其所帶的接入點客戶端模式與其他AP進行無線連接，從而延伸無線網(wǎng)的覆蓋范圍。無線接入點性能的好壞以及位置的放置，直接影響了無線網(wǎng)絡(luò)信號的強弱。

無線網(wǎng)卡是指不通過有線連接，利用無線信號進行連接的網(wǎng)卡，是移動終端與無線網(wǎng)絡(luò)連接的接口，是高頻、寬帶的無線組網(wǎng)設(shè)備；其目前主要有適用于筆記本電腦的PCMCIA無線網(wǎng)卡、臺式機的PCI無線網(wǎng)卡以及外接USB無線網(wǎng)卡等幾類產(chǎn)品。

2 基于校園無線網(wǎng)絡(luò)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 基于校園無線網(wǎng)絡(luò)的移動學(xué)習(xí)模式

移動學(xué)習(xí)是指利用無線移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無線移動通信設(shè)備 (如移動電話、個人數(shù)字助理PDA、PocketPC等)獲取教育信息、教育資源和教育服務(wù)的一種新型學(xué)習(xí)形式[3]。移動學(xué)習(xí)是移動計算技術(shù)在數(shù)字化學(xué)習(xí)中應(yīng)用的產(chǎn)物，具有獨特的靈活性、便捷性、學(xué)習(xí)個性化、交互及時性以及情境相關(guān)性等特點，為學(xué)生提供了一種“隨時、隨地、隨意”的新型學(xué)習(xí)模式。

移動學(xué)習(xí)有基于短消息的學(xué)習(xí)、基于連接瀏覽的學(xué)習(xí)以及基于校園無線網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)三種學(xué)習(xí)模式[4]。

基于短消息的移動學(xué)習(xí)模式主要是指利用短消息實現(xiàn)學(xué)生之間、學(xué)生與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間的文本以及圖像信息的傳送。通過手機等相關(guān)設(shè)備，學(xué)生首先將消息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，服務(wù)器對短消息進行分析，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)請求，并完成數(shù)據(jù)處理，最后把處理結(jié)果返還給學(xué)生。這種學(xué)習(xí)模式，由于難以進行實時連接的數(shù)據(jù)通信，因此不能瀏覽學(xué)習(xí)網(wǎng)站，更無法傳輸、顯示多媒體學(xué)習(xí)資源，常被用于教學(xué)信息、課程安排以及通知公告等內(nèi)容的及時發(fā)布。

基于連接瀏覽方式的移動學(xué)習(xí)模式是學(xué)生利用手機等移動設(shè)備，通過網(wǎng)關(guān)連接Internet，訪問學(xué)習(xí)資源服務(wù)器，實現(xiàn)對學(xué)習(xí)資源的檢索、學(xué)習(xí)以及交互；該模式適合學(xué)生開展自主-協(xié)作學(xué)習(xí)。

基于校園無線網(wǎng)絡(luò)的移動學(xué)習(xí)模式是以校園有線局域網(wǎng)為核心，將各種無線學(xué)習(xí)區(qū)域連接在一起，實現(xiàn)覆蓋整個校園的移動學(xué)習(xí)。由于局限于校園內(nèi)使用，且采用了非常成熟的無線局域網(wǎng)技術(shù)，所以基于校園無線網(wǎng)絡(luò)的移動學(xué)習(xí)模式具有較高的傳輸速率，不僅可以傳送文本、圖像等靜態(tài)學(xué)習(xí)資源，還可以傳送多媒體音視頻等動態(tài)學(xué)習(xí)資源，能夠為學(xué)生提供更加靈活便捷的學(xué)習(xí)方式，提高了學(xué)習(xí)效率。

2.2 基于校園無線網(wǎng)絡(luò)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于校園無線網(wǎng)絡(luò)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可分為三個層次：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)服務(wù)層，如圖2所示[5]。

圖2 移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

表示層作為用戶與系統(tǒng)的交互界面，位于客戶端，主要負責(zé)人機會話處理，實現(xiàn)用戶與業(yè)務(wù)邏輯層之間的數(shù)據(jù)通信，為各類用戶提供與之相對應(yīng)的交互界面，主要包括管理員界面、教師界面和學(xué)生界面。表示層涉及移動設(shè)備和學(xué)習(xí)內(nèi)容的適配，移動學(xué)習(xí)內(nèi)容需要具備良好的適配性，使其能夠在各種不同型號、屏幕大小的移動設(shè)備上正常顯示，以便于學(xué)生更好的展開學(xué)習(xí)。

業(yè)務(wù)邏輯層是系統(tǒng)的核心，位于服務(wù)器端，負責(zé)提供系統(tǒng)的業(yè)務(wù)服務(wù)；它包括接受表示層用戶的應(yīng)用請求以及對該請求進行邏輯判斷和業(yè)務(wù)處理兩個方面的工作。業(yè)務(wù)邏輯層是移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的功能模塊以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)接口。

數(shù)據(jù)服務(wù)層是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，位于服務(wù)器端，主要用于提供數(shù)據(jù)來源。數(shù)據(jù)服務(wù)層的數(shù)據(jù)庫主要包括用戶、教務(wù)、學(xué)習(xí)資源三類數(shù)據(jù)庫。用戶數(shù)據(jù)庫用于存儲教師的基本信息、教學(xué)過程信息、學(xué)生的基本信息、學(xué)習(xí)過程以及績效信息；教務(wù)數(shù)據(jù)庫用于存儲教務(wù)管理信息、教學(xué)動態(tài)更新以及課程信息等；學(xué)習(xí)資源庫用來存儲各類學(xué)習(xí)資源、師生互動即提問與答疑等信息。

3 基于校園無線網(wǎng)絡(luò)的移動學(xué)習(xí)平臺構(gòu)建

3.1 移動學(xué)習(xí)平臺功能模塊設(shè)計

在模塊劃分上，移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)按用戶的不同主要分為：學(xué)生模塊、教師模塊和管理員模塊。按照業(yè)務(wù)邏輯劃分可以細分為：教務(wù)管理模塊、課程管理模塊、課程學(xué)習(xí)模塊、課程測評模塊、作業(yè)提交模塊、教學(xué)資源管理模塊、用戶信息管理模塊以及課程信息管理模塊等。

3.2 移動學(xué)習(xí)平臺學(xué)習(xí)資源設(shè)計

建設(shè)移動學(xué)習(xí)資源庫是有效開展移動學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，在建設(shè)過程中應(yīng)充分考慮移動學(xué)習(xí)的特點，如移動學(xué)習(xí)的環(huán)境比較復(fù)雜、學(xué)生不可能長時間集中注意力以及使用的終端設(shè)備的屏幕較小、存儲容量小、帶寬窄等特性；移動學(xué)習(xí)資源庫要能夠提供形式多樣、內(nèi)容豐富的學(xué)習(xí)資源，如文本、圖像、動畫、微視頻等，便于學(xué)習(xí)者能夠根據(jù)自己的興趣和獲取知識的需要自主選擇合適的學(xué)習(xí)資源，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

移動學(xué)習(xí)課程提供的教學(xué)資源主要分三大類：一是課程的教學(xué)說明文件，如課程介紹、課程大綱、實驗大綱、授課計劃、考核方式及教案等；二是課程相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，如多媒體課件、文本、微視頻等；三是課程輔導(dǎo)資料，如各知識單元的重點難點分析、案例分析、試題分析以及答疑分析等。

4 結(jié)語

移動學(xué)習(xí)是一種新型學(xué)習(xí)模式，是現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的一個新方向。無線校園網(wǎng)將逐步地豐富學(xué)生獲取學(xué)習(xí)資源的途徑，并改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。隨著無線通信技術(shù)特別是3G/4G的迅猛發(fā)展和普及，提供了更高的傳輸速率、更寬的頻譜以及豐富的多媒體教學(xué)資源，基于校園無線網(wǎng)絡(luò)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)必將具有更廣闊的應(yīng)用前景。

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