數(shù)字校園中基于云計算的移動學(xué)習(xí)平臺研究

王慧+陳建

摘要：隨著智能手機、平板電腦等智能手持終端的普及，高校校園數(shù)字化建設(shè)的逐步推進，通過移動設(shè)備的學(xué)習(xí)已經(jīng)成為高校學(xué)生學(xué)習(xí)的一種重要途徑。該文針對高校移動學(xué)習(xí)平臺進行需求分析，依托數(shù)字校園和云計算技術(shù)，提供了移動學(xué)習(xí)平臺的總體設(shè)計，并明確了移動學(xué)習(xí)平臺的主要功能模塊，為構(gòu)建與高校傳統(tǒng)課堂教學(xué)相補充相融合的移動學(xué)習(xí)平臺，提供了一種解決方案。

關(guān)鍵詞：移動學(xué)習(xí)；數(shù)字校園；云計算

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）26-0088-03

Research of M-Learning Platform Based on Cloud Computing in Digital Campus

WANG Hui1， CHEN Jian2

（1.College of information technology， Hubei University of Chinese Medicine， Wuhan 430065， China； 2. Information Center of Wuhan Textile University， Wuhan 430074， China）

Abstract：With the popularity of smart phones， tablet PCs and other smart handheld terminals， the university campus digital construction is gradually advancing， through the study of mobile devices has become an important way for college students to learn. In this paper， based on the demand analysis of the University mobile learning platform， based on the digital campus and cloud computing technology， the overall design of the mobile learning platform is provided.

Key words：mobile learning； digitalcampus； cloud computing

移動學(xué)習(xí)，在我國也稱作移動教育，英文表述為M-Learning或者Mobile Learning。移動學(xué)習(xí)因其可以隨時隨地開展任何內(nèi)容學(xué)習(xí)地便捷性，悄然改變著人們的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

麥克勞希爾教育根據(jù)對美國約1700名高校學(xué)生的調(diào)查，在2015年3月公布的《科技對高校學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的影響》報告中指出：81%的學(xué)生使用移動設(shè)備（如智能手機和平板電腦）學(xué)習(xí)，66%的學(xué)生表示，在移動設(shè)備上學(xué)習(xí)對他們相當重要或非常重要，移動設(shè)備成為必需品。高校數(shù)字校園通過移動設(shè)備學(xué)習(xí)的增長，不僅僅因為智能手機和平板電腦在校園的普及，而是移動設(shè)備適合學(xué)生的學(xué)習(xí)。

在我國的高校課堂中，手機“低頭族”已然是一個廣泛存在的群體。針對學(xué)生上課使用手機的現(xiàn)象，高校采取的方法有堵有疏，都在嘗試摸索意圖找到恰當?shù)慕鉀Q方案。手機有著豐富資訊和即時溝通的特性，高校需要創(chuàng)新教育模式，充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，想辦法在課程中結(jié)合移動學(xué)習(xí)，使借助手機的學(xué)習(xí)成為課堂教學(xué)的有效補充。

1 移動學(xué)習(xí)平臺的需求分析

高校學(xué)生進行移動學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境可大致分為兩類：正式環(huán)境（Formal Context）和自由環(huán)境（Free Context）[1]。正式環(huán)境，是移動學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的結(jié)合，其教學(xué)仍然是在學(xué)校安排的固定教室或?qū)嶒炇抑薪處熞粚Χ嗟募榷ㄕn程內(nèi)容的教學(xué)。正式環(huán)境中，通過移動學(xué)習(xí)平臺，教師和學(xué)生可以在線互動實現(xiàn)上課出勤記錄實時統(tǒng)計、學(xué)習(xí)資料在線分發(fā)以及實驗報告和課堂作業(yè)的在線提交，學(xué)生還可以通過個人手持移動設(shè)備在無線校園的支持下實現(xiàn)課堂在線隨堂測驗、知識點教學(xué)統(tǒng)計、游戲互動比賽等活動，教師可通過平臺實時得到一份學(xué)生回答生成的統(tǒng)計報表或者是圖表，從而快速了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并基于統(tǒng)計結(jié)果及時對教學(xué)內(nèi)容做出調(diào)整，或者向?qū)W生展示結(jié)果并進行協(xié)作討論。在正式環(huán)境中，師生處于實時互動中，要求大家能夠?qū)崟r訪問教學(xué)平臺并且對平臺訪問速度有較高的要求。

自由環(huán)境中學(xué)習(xí)基本上與環(huán)境無關(guān)，只需要學(xué)生能夠?qū)ψ约核枰膬?nèi)容在任何時間任何地點進行訪問。自由環(huán)境中的移動學(xué)習(xí)常常通過兩種方式來實現(xiàn)：第一種方式為自由訪問下載。學(xué)生通過移動終端瀏覽器或者App訪問學(xué)習(xí)平臺，在線瀏覽學(xué)習(xí)內(nèi)容與資源，學(xué)生在線學(xué)習(xí)情況實時反饋到平臺供教師查閱；或者學(xué)生將課程資源下載到設(shè)備本地，供離線時學(xué)習(xí)使用，平臺亦可以將學(xué)生學(xué)習(xí)情況保存在設(shè)備本地，聯(lián)網(wǎng)時再自動上傳到學(xué)習(xí)平臺。第二種方式是內(nèi)容推送下發(fā)。教師通過學(xué)習(xí)平臺布置學(xué)習(xí)內(nèi)容、測試或作業(yè)等，系統(tǒng)按照課程學(xué)生名單為每位同學(xué)自動生成相關(guān)內(nèi)容，然后以推送方式下發(fā)到學(xué)習(xí)者的移動設(shè)備上。

自由環(huán)境中的學(xué)習(xí)常常是個體行為，移動學(xué)習(xí)平臺可以通過自由環(huán)境下的資源共享或者創(chuàng)建學(xué)習(xí)組，促進個體學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向協(xié)作學(xué)習(xí)，加強學(xué)生之間、師生之間的聯(lián)系，也有利于促進移動學(xué)習(xí)共同體的形成。

移動學(xué)習(xí)平臺還可以對學(xué)生提供日常學(xué)習(xí)的提醒和幫助等，譬如向?qū)W生發(fā)送課程表、課堂知識點歸納、考試復(fù)習(xí)提示等信息，發(fā)送作業(yè)或者測試，并將作業(yè)或者測試的結(jié)果進行反饋。

2 移動學(xué)習(xí)平臺的層次結(jié)構(gòu)

移動學(xué)習(xí)平臺可分為從下往上四個邏輯層次，分別是基礎(chǔ)平臺支撐體系層、課程資源層、系統(tǒng)服務(wù)層和移動接入層，上層通過調(diào)用其下層的服務(wù)來實現(xiàn)本層的功能和服務(wù)。圖1為移動學(xué)習(xí)平臺整體層次結(jié)構(gòu)。

圖1 移動學(xué)習(xí)平臺的四層結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)支撐體系層由數(shù)字校園數(shù)據(jù)服務(wù)平臺、云計算數(shù)據(jù)中心、無線校園組成，它們?yōu)橐苿訉W(xué)習(xí)平臺提供重要的基礎(chǔ)支撐服務(wù)體系。云計算數(shù)據(jù)中心為整個平臺運行提供服務(wù)器計算資源和存儲空間，保障整個體系的穩(wěn)定運行；無線校園為學(xué)生在線學(xué)習(xí)提供快速穩(wěn)定的無線接入，用戶訪問平臺系統(tǒng)快速，互動暢通；數(shù)字校園數(shù)據(jù)服務(wù)平臺通過數(shù)字校園統(tǒng)一身份認證平臺和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫平臺為學(xué)習(xí)平臺系統(tǒng)提供身份認證服務(wù)和各項數(shù)據(jù)服務(wù)，既免除了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理問題，同時也保障了數(shù)字校園范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的一致性。

課程資源層包括課程設(shè)計、知識點、教學(xué)大綱、各種形式的講義內(nèi)容（文本、音頻、圖片、動畫、視頻等）以及作業(yè)測試題庫和學(xué)習(xí)知識庫等，它們共同構(gòu)成了移動學(xué)習(xí)的基石。課程資源不能簡單地將傳統(tǒng)內(nèi)容搬移到移動學(xué)習(xí)平臺，它們必須根據(jù)移動學(xué)習(xí)平臺的特點重新組織，形成具有特點有吸引力的資源庫。

系統(tǒng)服務(wù)層是直接為學(xué)生和教師提供具體的服務(wù)應(yīng)用，它涵蓋學(xué)習(xí)、管理、分析各方面功能。系統(tǒng)運行在云數(shù)據(jù)中心虛擬機上，是教學(xué)各角色之間的紐帶。

學(xué)生通過自己的手持移動終端，向移動學(xué)習(xí)平臺發(fā)起學(xué)習(xí)的請求，移動學(xué)習(xí)平臺做出不同響應(yīng)，從而完成移動學(xué)習(xí)過程，是教學(xué)資源與過程的呈現(xiàn)載體。

3 移動學(xué)習(xí)平臺的模塊設(shè)計

3.1 移動學(xué)習(xí)平臺的功能模塊結(jié)構(gòu)

根據(jù)移動學(xué)習(xí)平臺的總體設(shè)計，對其功能模塊設(shè)計如圖2所示。模塊結(jié)構(gòu)主要分4個大的部分，包括基礎(chǔ)服務(wù)功能模塊、課程資源管理模塊、移動教學(xué)管理系統(tǒng)和查詢與分析服務(wù)模塊。

圖2 移動學(xué)習(xí)平臺功能模塊結(jié)構(gòu)

3.3 基礎(chǔ)服務(wù)

基礎(chǔ)服務(wù)部分主要為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，包括用戶管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。在數(shù)字校園環(huán)境下，用戶登錄采取統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)接口；用戶信息和課程信息與數(shù)字校園公共數(shù)據(jù)庫對接同步；移動學(xué)習(xí)平臺系統(tǒng)自身基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的定義要注重各種數(shù)據(jù)及屬性定義的標準規(guī)范，以保證系統(tǒng)后期運行過程中數(shù)據(jù)的一致性和高可用性。

3.4課程資源管理

課程資源管理部分主要實現(xiàn)課程資源的上傳、審核發(fā)布以及存儲和訪問管理。

課程資源主要來源于教材和講義，但老師和學(xué)生的互動、學(xué)生之間的交流中產(chǎn)生的信息，凡是能促進學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的經(jīng)驗、感受等等，都可以成為課程資源。移動學(xué)習(xí)平臺允許學(xué)生共同參與課程資源建設(shè)，系統(tǒng)對資源上傳者（學(xué)生）和資源均采取評分標記，根據(jù)審核以及用戶瀏覽評價，調(diào)整資源上傳者和資源積分。所上傳資源獲得的好評越多，用戶和資源的評分均可提高。用戶評分越高，權(quán)限就越高；資源評分越高，將獲得更多的推薦機會；反之，用戶權(quán)限將消減，資源也可能由平臺自動清除。

3.3 課程管理

課程管理主要包括課程設(shè)置、課程注冊、資源推送和評教評學(xué)等具體功能。

課程設(shè)置是在教學(xué)過程之初就設(shè)置課程基本信息，包括課程簡介、教學(xué)大綱、教學(xué)團隊、課程表、考核標準等信息；在教學(xué)之中不斷更新課程進度和講義等課程資源，作業(yè)管理、課堂測試分析等。

移動學(xué)習(xí)平臺不僅為學(xué)校學(xué)分課程的教學(xué)提供輔助，也為學(xué)生自發(fā)性的學(xué)習(xí)要求（非學(xué)分課程）提供學(xué)習(xí)輔助。學(xué)分課程，指學(xué)校課表所給出的必修課和選修課，課程信息以及對應(yīng)的學(xué)生信息等直接從數(shù)字化校園公共數(shù)據(jù)平臺獲取，來源為教務(wù)系統(tǒng)。自發(fā)性學(xué)習(xí)的課程，由教師向管理部門提出開課申請，審批通過后由管理員在平臺系統(tǒng)中添加授權(quán)，然后在由授課教師進行課程設(shè)置。自發(fā)性學(xué)習(xí)課程的學(xué)習(xí)由學(xué)生通過課程注冊提出上課申請，審核通過后開始學(xué)習(xí)。

資源推送分兩種情形：學(xué)分課程的資源推送，系統(tǒng)將根據(jù)課程實時進度以及班級實際教學(xué)情況，由任課教師人工推送，或設(shè)置為定時的自動推送；非學(xué)分課程的資源推送，需要在課程資源入庫時科學(xué)分類，并標上明確的信息，譬如所屬學(xué)科，應(yīng)用領(lǐng)域等等。移動學(xué)習(xí)平臺采用一定的推薦算法，來實現(xiàn)此類資源的個性推送。能夠?qū)嵤┵Y源推送的是教師和管理員，學(xué)生僅僅是推送資源的接收者。

評教模塊的設(shè)計主要以調(diào)查問卷的形式進行，主要為選擇題等客觀題，既可以規(guī)范學(xué)生提交的內(nèi)容，也方便統(tǒng)計分析。對學(xué)分課程類的課程評教，課將學(xué)生出勤率設(shè)為打分權(quán)重系數(shù)，讓評教更公平合理。

3.5 課堂教學(xué)

課堂教學(xué)主要是考勤簽到、課件瀏覽、課堂測試與課堂互動等方面。

利用移動平臺簽到可以讓學(xué)生在簽到開啟的一段時間內(nèi)自主簽到，可實現(xiàn)考勤記錄與分析工作。

課堂測試可方便地實現(xiàn)在線知識點檢測，教師及時掌握學(xué)生掌握情況。課堂測試題目由教師課前設(shè)置，老師還可設(shè)置題目供選答案的排列順序，設(shè)置測試有效時間等等。測試完成后，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)答案自動改卷，形成報表。

課堂互動時，老師推出問題，學(xué)生可以通過平臺，與老師進行一對一交流，也可以通過平臺建立起討論小組實現(xiàn)分組討論，或者全班參與的“群聊”。該模塊可以充分利用網(wǎng)絡(luò)上流行的社交平臺（如微信）接口來實現(xiàn)。

3.6 自主學(xué)習(xí)

自主學(xué)習(xí)模塊包括課堂回顧、自定義學(xué)習(xí)、練習(xí)與測試和交流協(xié)作等。

自定義學(xué)習(xí)主要針對非學(xué)分類課程，學(xué)生注冊登記后，根據(jù)學(xué)習(xí)要求和自身計劃靈活安排學(xué)習(xí)方案。學(xué)習(xí)平臺將學(xué)生學(xué)習(xí)痕跡完整保留，并根據(jù)課程要求，定時對學(xué)生提出事宜提醒，促進學(xué)生學(xué)習(xí)。

自主學(xué)習(xí)時的學(xué)生互相交流，大多發(fā)生在課堂之外的討論，教師多處于離線狀態(tài)，此時可以考慮部署智能型的代理（Agent ）系統(tǒng)，對討論過程進行監(jiān)控，適時引導(dǎo)討論主題，對學(xué)生的討論進行智能幫助。

3.7 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要對系統(tǒng)各項屬性與輔助功能進行管理，包括如通知公告、學(xué)習(xí)工具、在線幫助和情況反饋等。包含的主要功能如：站內(nèi)短信、讀書筆記、日程安排、通訊錄等。

3.8 數(shù)據(jù)查詢分析

系統(tǒng)為使用者（學(xué)生、教師、管理員）提供功能全面的查詢與統(tǒng)計報表。

移動學(xué)習(xí)平臺詳細記錄了教與學(xué)的全過程，積累了大量日志數(shù)據(jù)信息。學(xué)?；蛘呓處煒?gòu)造相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，對日志數(shù)據(jù)進行分析，可以對學(xué)生的行為特征有一個更深層次的了解。

4結(jié)束語

利用移動終端的移動學(xué)習(xí)，已經(jīng)變成教育的一種不可或缺的學(xué)習(xí)模式。移動學(xué)習(xí)與高校課堂教學(xué)，互相取長補短，有效融合，將會為高校教育帶來翻天覆地的全新景象。

參考文獻：

[1] 劉丙利，王利.國外移動學(xué)習(xí)項目的介紹與啟示——基于frohberg的移動項目分析框架[J].中國電化教育，2010（4）：26-31.

[2] 黃成云，左明章，榮先海.基于云計算的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010（8）：102-105.

[3] 李瑋瑩，云計算架構(gòu)下的移動學(xué)習(xí)[J].實驗室研究與探索，2013（32）：236-238.

[4] 曹瑛，陳樂，王俊嶺，等，基于數(shù)字化校園的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計[J].西南師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014（39）：59-61.