移動學習系統(tǒng)在工程專業(yè)碩士研究生理論教學中的應(yīng)用研究

高俊濤等

[摘要]隨著移動通信和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新型的移動教學模式已經(jīng)被越來越廣泛的應(yīng)用和認可。闡述移動學習的理論基礎(chǔ)，分析工程專業(yè)學位研究生教育的特點，基于移動模式構(gòu)建面向?qū)I(yè)學位研究生的移動教育系統(tǒng)框架，研究移動教育關(guān)鍵技術(shù)，給出研究成果在教學實踐中的應(yīng)用效果。

[關(guān)鍵字]移動通信技術(shù) 移動教學 操作系統(tǒng)

一、概述

隨著移動通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進入移動時代。今天，人們可以在任何時間、任何地點接入互聯(lián)網(wǎng)進行通訊、學習、辦公、娛樂，完全不受時間和空間的約束。移動互聯(lián)技術(shù)的飛速發(fā)展對傳統(tǒng)高等教育模式形成了巨大沖擊，使另一種全新的學習模式悄然而生，這就是移動學習（M-Learning）。移動學習在數(shù)字化學習（D-Learning）和電子化學習（E-Learning）的基礎(chǔ)上通過有效結(jié)合移動計算設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)帶給學習者隨時隨地學習的全新感受。

2009年7月1日，中國工業(yè)和信息化部給中國移動、中國電信和中國聯(lián)通運營商發(fā)放了第一批3G牌照，這個里程碑式的事件標志著中國已經(jīng)全面進入3G時代。3G時代的到來促進了人類社會信息化，加快了教育信息化的步伐，因此教育模式也開始進入到劃時代的變革時期[1]。在3G技術(shù)有力支持下，移動學習也擁有龐大的用戶需求。其主要原因是傳統(tǒng)的課堂教學模式已經(jīng)漸漸跟不上人們更新信息的速度。課程上所涉及到的內(nèi)容也是非常有限的，更多的深層次知識還需要學習者根據(jù)自身需求自主地檢索查詢。這一問題對工程專業(yè)碩士研究生（簡稱工程碩士）來說尤為突出。

工程碩士的培養(yǎng)側(cè)重于工程應(yīng)用，主要是為工礦企業(yè)和工程建設(shè)部門，特別是國有大中型企業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型、復合型高層次工程技術(shù)和工程管理人才。因此工程碩士不僅要學習相應(yīng)的理論知識，還要緊密結(jié)合當前技術(shù)的發(fā)展前沿，使自己具備畢業(yè)就能勝任工作崗位的能力。因此，工程碩士學習明顯具有知識更新快、信息量龐大的特點，僅僅依靠課堂教學的方式遠遠無法滿足工程碩士的學習需求。另外，非全日制的工程碩士具有在職學習的特點，必然會有較長時間不在學校，無法接受課堂教學。

移動學習系統(tǒng)可以打破工程碩士培養(yǎng)在時間和空間上的限制，使學習者在任何時間任何地點都可以訪問豐富有效的教學資源，提高工程碩士的培養(yǎng)效果。

二、研究現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，許多國家已經(jīng)啟動了針地移動學習（M-learning）的研究。美國的卡內(nèi)基梅隆大學于1994年率先開啟wireless Andrew研究計劃，該計劃旨在使用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)幫助大學校園方便地使用移動教學系統(tǒng)[2]。此后，許多國家開始啟動關(guān)于移動學習的研究工作，短信息服務(wù)開始實驗性地應(yīng)用于金士頓大學的教學工作，實驗效果可參見廣獻[3].在芬蘭，赫爾辛基大學使用短信息服務(wù)來進行教師培訓，初步的試驗結(jié)果令人滿意。同時，他們計劃進一步將彩信（MMS）技術(shù)應(yīng)用于教育教學，通過移動設(shè)備實現(xiàn)數(shù)字圖像的生成和傳送[4]. 英國伯明翰大學針對未來學習者對終身學習的需求，嘗試應(yīng)用移動技術(shù)實現(xiàn)終身學習的理念。不僅僅通過學校教育獲取知識和技能，更要在日常的生活和工作中不斷學習新的知識和技能；同時人類的學習進程應(yīng)該擺脫時間和空間的束縛，人們可以根據(jù)實際需求隨時隨地進行學習。目前研究小組已經(jīng)開發(fā)出了針對9-11歲兒童使用的移動學習工具，試驗效果令人滿意的結(jié)果[5～7].芬蘭的坦佩雷大學已經(jīng)開發(fā)了一套移動學習系統(tǒng)-XTask。該系統(tǒng)可以幫助學生進行協(xié)作學習，系統(tǒng)具有較好的擴展性和易用性[8]。挪威的奧斯陸大學進行了KNOWMOBILE研究項目，該項目旨在為醫(yī)學專業(yè)的學生進行PBL學習提供支持。由于醫(yī)學專業(yè)的學生經(jīng)常需要離開校園到醫(yī)院進行專業(yè)實習，所以在他們實習的過程中，移動設(shè)備可以很好地輔助他們解決問題。KNOWMOBILE項目針對這一應(yīng)用開發(fā)出了相應(yīng)的服務(wù)系統(tǒng)，初步的實驗結(jié)果非常不錯[9]。芬蘭的坦佩雷理工大學針對移動學習開發(fā)出XTask移動學習系統(tǒng)，能夠支持臺式電腦和PDA設(shè)備的訪問，包含了多項支持協(xié)作學習的功能，如電子郵件、聊天、討論區(qū)和概念地圖等。這一系統(tǒng)使用Apache Web服務(wù)器和MySql數(shù)據(jù)庫，并通過Perl和XML編程技術(shù)來實現(xiàn)，系統(tǒng)具有良好的擴展性和易用性[8]。通過對移動學習研究項目進行分析，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有研究者們主要處于探索階段，大規(guī)模的應(yīng)用還未正式開展。

近些年，國內(nèi)相關(guān)學者和研究機構(gòu)也在積極開展移動學習課題研究。1999年，清華大學開始研究普適計算、智慧教室系統(tǒng)，從人機交互和系統(tǒng)支持軟件的角度深入討論普適計算的理論和實踐技術(shù)[10]。中國科技大學已經(jīng)開展了關(guān)于普適計算和嵌入式應(yīng)用開發(fā)的專題研究。北京大學針對改善移動設(shè)備交互體驗進入了探索性的研究[11]。中央電教館于2006年5月啟動了國家“十一五”規(guī)劃首個重點教育科研項目《手持式網(wǎng)絡(luò)學習系統(tǒng)在學科教學中的應(yīng)用研究》，以手持網(wǎng)絡(luò)學習系統(tǒng)為研究對象，旨在研發(fā)未來教學中可以使用的便攜高效手持式設(shè)備，進一步促進教育的信息化[12]。雖然國內(nèi)關(guān)于移動學習研究的起步比歐美晚，但是國內(nèi)研究仍取得了令人矚目的成果。目前，移動學習系統(tǒng)仍存在許多問題，像教學資源比較簡單、系統(tǒng)功能不夠穩(wěn)定、操作不夠友好等等，這些問題阻礙著移動學習系統(tǒng)的普及和廣泛應(yīng)用。本文基于3G通訊技術(shù)研究移動學習系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方案。

三、移動教學關(guān)鍵技術(shù)

移動學習系統(tǒng)的開發(fā)涉及移動終端編程、無線通信技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[13]。這些技術(shù)間的相互關(guān)系如圖1所示。

這些技術(shù)的發(fā)展方便了信息資源的獲取和處理，直接促進了移動學習的發(fā)展。

四、移動學習系統(tǒng)的設(shè)計

本文提出的移動學習系統(tǒng)主要面向工程碩士課程學習，旨在滿足學習隨時隨地進行學習的需求。

（一）移動學習系統(tǒng)的總體設(shè)計

移動學習系統(tǒng)采用多層體系結(jié)構(gòu)搭建以提高系統(tǒng)的可擴展性，包括表現(xiàn)層、網(wǎng)絡(luò)層、邏輯層和數(shù)據(jù)層，如圖2所示。其中，表現(xiàn)層處于服務(wù)器端，網(wǎng)絡(luò)層主要采用移動通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)層和數(shù)據(jù)層處于服務(wù)器端。

（二）移動學習系統(tǒng)的功能設(shè)計

移動學習系統(tǒng)為教師提供課堂知識的補充手段，學習者可以在系統(tǒng)上自由地進行討論和交流，以提高學習者的學習效率。該系統(tǒng)的主要功能包括，課程公告模塊、測驗發(fā)布模塊、學習資料管理模塊、經(jīng)驗交流模塊、案例協(xié)作模塊、演示管理模塊、前沿技術(shù)模塊和系統(tǒng)管理模塊。

移動學習系統(tǒng)展示了下面幾種重要的教學模式：

學習資源模塊和測驗發(fā)布模塊使學習者可以根據(jù)自身知識掌握的水平和特點進行有選擇性和自主性的學習，允許學習者查找適合的研究方向和感興趣的領(lǐng)域，符合個性化和自主性的學習模式。

案例合作模塊支持學習者以小組協(xié)作的模式進行學習，小組的每個成員的積極性在合作過程中都被激發(fā)出來。為了讓案例成功完成，每個成員都需要提出自己的建議和意見，以做出相 應(yīng)的貢獻。

（3） 經(jīng)驗交流模塊可以借助微博微信的技術(shù)優(yōu)勢，讓學習者將自己的學習經(jīng)歷和感受及時的反饋和共享給其他學習者，這樣更有利于提高學習者的學習效率。

移動學習系統(tǒng)采用瀏覽器作為終端交互工具。學習者可以直接在移動終端上直接訪問系統(tǒng)進行學習。教師、管理員和學生不需要在終端上安裝任何軟件就可以訪問系統(tǒng)。學習者不用接受任何培訓就可以順暢地使用系統(tǒng)提供的所有功能和教學資源。

五、結(jié)論

移動學習是一種全新的學習模式，非常符合人類學習的自然方式，尤其適合工程碩士的學習方式。本文分析了工程專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)的特點和移動學習的優(yōu)勢，設(shè)計了一種基于3G的移動學習系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以充分調(diào)動學習者的學習積極性，讓學習者自主地、有選擇地進行學習，徹底消除時間和空間對學習活動的限制，可以在一定程度上提交工程碩士的學習效率和效果。

基金項目：全國工程專業(yè)學位研究生教育自選研究課題（2014-JY-040）

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（作者單位：東北石油大學 計算機與信息技術(shù)學院 黑龍江 大慶）