無縫學習模式及其支撐環(huán)境技術架構的應用*

□董玉雙　劉英群　韓錫斌

無縫學習模式及其支撐環(huán)境技術架構的應用*

□董玉雙劉英群韓錫斌

隨著移動通訊、智能終端、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術的快速發(fā)展，“人人、事事、時時、處處”的學習理念正在興起，基于不同學習終端和學習場景靈活切換的無縫學習模式受到越來越多的關注。在無縫學習模式中，多種學習終端設備之間的無縫切換與融合是實現(xiàn)真正意義上無縫學習的基礎和關鍵。清華大學教育技術研究所在理論分析和實踐探索基礎上，提出了無縫學習模式支撐環(huán)境概念框架與軟件系統(tǒng)架構，并通過“清華教育在線”（THEOL）教學應用驗證了該系統(tǒng)的有效性。結果表明：（1）無縫學習模式涉及支持固定場景學習的終端設備和支持移動場景學習的終端設備之間的無縫切換；（2）基于PC的網(wǎng)絡教學平臺和基于手機的移動學習平臺分別支持固定和移動兩種場景的學習任務，構建無縫學習模式的支撐環(huán)境需要將兩者進行有機整合，同時與第三方主流移動應用（如微信公眾號等）進行無縫集成；（3）無縫整合實現(xiàn)了學習者在PC平臺與移動平臺之間無縫切換、學習資源共享以及學習過程與行為數(shù)據(jù)同步。（4）初步教學應用證明，無縫學習模式支撐環(huán)境的概念框架及其軟件架構具有有效性和可行性。

無縫學習；學習模式；學習環(huán)境；網(wǎng)絡教學平臺；移動學習平臺

一、引言

隨著移動通訊、智能終端、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術的快速發(fā)展，“人人、事事、時時、處處”的泛在學習理念正在興起，它強調人類學習嵌入日常工作和生活環(huán)境中，呈現(xiàn)出情境性、真實性、自然性、社會性、整合性等特征，突破了正式學習和非正式學習、在校學習和終身學習的界限（韓錫斌等，2015）。泛在學習的概念眾說紛紜，國內外目前仍沒有達成共識。但是泛在學習還是有些公認的特征，如它已經從E-Learning和M-Learning的任何時間、任何地點，發(fā)展到恰當?shù)臅r間、恰當?shù)攸c，并提供恰當?shù)膶W習資源和學習伙伴（Yang，2006）。所以，從本質上來講，泛在學習是一種按需、適量、即時的學習方式（Wang et al.， 2007）。一個好的支持泛在學習的環(huán)境必須是按需即時并且適量的（陳凱泉等，2011）。從具體實踐來看，泛在學習是指在任何時間和任何地方等具體情境下，利用隨手可得的合適的設備，為任何學習者提供符合其需要的合適的學習內容、合適的學習伙伴和合適的學習支持服務的一種“無所不在的學習”狀態(tài)（李盧一等，2009）。

目前，泛在學習的研究大多停留在概念闡述、特征分析、學習方式對比等理論研究方面，而在實踐中的問題沒有得到真正的解決，如多種學習情境無法直接切換而不能無縫對接；多種學習任務不能無縫銜接；學習者無法獲得無縫學習體驗。無縫學習的概念正是在這種背景下產生的。早期提出的無縫學習并沒有包含科技元素，認為無縫學習是正式學習和非正式學習的融合（Kuh，1996）隨著移動技術的迅猛發(fā)展，無縫學習概念與移動技術結合，支持學生能夠隨時在不同情境下學習，且在移動設備的輔助下，學習者能夠在不同的學習情境中穿插和切換（Chan et al.，2006）。

本文分析了2006～2011年間發(fā)表的有關移動技術支持的無縫學習（Mobile-Assisted Seamless Learning，MSL）相關文獻。2006年有學者提出，在無縫學習模式中，學習者可以靈活、自由地切換學習情境，并快捷地使用個人移動設備進行學習（Chan et al.，2006）。隨后又有學者說明，無縫學習是一種學習者可以在多種情境中自由切換學習的學習模式，這些學習情境包括了正式學習、非正式學習、個別化學習和社會化學習等等。Wong和Looi提出利用WMUTE（Wireless，Mobile，and Ubiquitous Technologies in Education）支持無縫學習的概念框架，整合了當時幾乎所有移動技術支持下無縫學習的設計問題。該框架將MSL劃分為10個維度：涵蓋正式和非正式學習、個人和社會學習、跨時間、跨地點、隨時隨地獲取學習資源、物理和數(shù)字世界、組合使用多種技術或設備、多重學習任務之間的無縫切換、知識綜合、涵蓋多種教學法或學習活動模式（Wong et al.，2012）。該框架基于移動技術，與泛在學習的理念吻合，對泛在學習的支持和無縫學習環(huán)境的構建具有指導意義。本文將首先梳理無縫學習模式的內涵與技術要求，提出無縫學習模式支撐系統(tǒng)的技術架構，設計相應軟件并加以應用以便證明其有效性和可行性。

二、無縫學習模式的內涵和技術要求

1.無縫學習及其模式的內涵和特征

當前泛在學習研究領域普遍將泛在學習和無縫學習、普適學習、無處不在的學習等混同使用。本文在前期研究的基礎之上，通過文獻檢索發(fā)現(xiàn)，國內更加傾向于使用“泛在學習”一詞，而“無縫學習”一詞通常是指在“無縫學習環(huán)境”和“無縫學習空間”的語境下使用，強調在不同技術情境下無縫切換。國外在泛在學習的研究中，“無縫學習”（Seamless Learning）逐漸成為一個熱點研究主題。2012年度的IEEE會議，概括出了無縫學習的特征：正式學習與非正式學習融合、個人學習與社會學習的融合、真實世界與虛擬世界的融合、多種設備間的融合、學習任務間的融合、多種教學法和學習活動的融合（Wong et al.，2012）。隨著泛在學習理念的進一步發(fā)展和移動信息技術的增強，無縫學習成為泛在學習研究者所關注的一種主要的學習模式，也成為目前泛在學習應用發(fā)展的主要方面（潘基鑫等，2010）。

教學模式可以定義為在一定教學思想或教學理論指導下建立起來的較為穩(wěn)定的教學活動結構框架和活動程序（黃甫全等，2001）。而學習模式與教學模式是從不同主體提出來的一組相對應的概念，從教師的角度來說是“教學模式”，從學生的角度來說，又被稱為“學習模式”。本文對此不作區(qū)分，依不同情景使用不同術語。無縫學習模式就是支持無縫學習的模式，其特征就是教學活動和教學程序能夠適應正式學習與非正式學習融合、個人學習與社會學習融合、真實世界與虛擬世界融合、多種學習終端間融合、學習任務間融合、多種教學法和學習活動融合。

在無縫學習模式中多種學習終端設備之間的無縫切換和融合是基礎。已有研究認為：無縫學習是真正意義上的以人為本的學習環(huán)境，在充滿計算和通信能力的環(huán)境中，人們可以隨時隨地利用任何終端獲取所需要的任何信息（石慧慧等，2008）；在無縫學習空間中，通過個人化移動設備作為媒介，學生將可輕松并快速地從一個情境切換到另一個情境（余勝泉等，2007），即保證學習者在不同學習情境中學習體驗的連續(xù)性。無縫學習的關鍵是提升學習系統(tǒng)的自適應能力，主要體現(xiàn)在兩個方面：一是正確的情境感知；二是智能化地處理并運用情境感知的信息為學習者提供恰當?shù)膶W習支持服務（Tan et al.，2011）。以感應技術和無線交換技術為基礎，隨時隨地感知學習者的學習情境，在變換的環(huán)境中，為學習者提供不間斷的學習支持服務，使學習者真正實現(xiàn)無縫學習（張潔，2010）。

2.無縫學習模式的技術要求

（1）不同學習終端設備之間需要無縫切換

技術進入一個普適計算的時代，桌面設備、無線手持設備、嵌入式設備、傳感設備等學習終端，通過有線或無線的互聯(lián)網(wǎng)連接在一起，構成一種無縫的設備生態(tài)系統(tǒng)，進入了泛網(wǎng)時代（陳凱泉等，2011）。學習者使用的各種終端設備，將成為他們無縫學習的媒介工具（Wong，2010），表1和表2分別顯示了各種終端設備在教學中的應用特點及其在不同教學場景中的適應性。

手機。屏幕尺寸小，便攜程度好，觸摸操作，輸入方式多樣，適合在各種場景中隨時隨地的學習，充分利用碎片時間。

平板電腦。屏幕尺寸中等，便攜程度好，觸摸操作，輸入方式多樣，適合在各種場景中隨時隨地的學習，充分利用碎片時間。

筆記本電腦。屏幕尺寸中等，便攜程度一般，鍵盤鼠標操作，鍵盤方式輸入，適合在多種場景中隨時隨地的學習，充分利用碎片時間，但某些特定場景不適合，例如較擁擠的環(huán)境或無法穩(wěn)定放置筆記本的環(huán)境。

臺式電腦。屏幕尺寸較大，便攜程度差，鍵盤鼠標操作，鍵盤方式輸入，適合在教室、宿舍、實驗室等固定環(huán)境下面授教學或線上學習。

電視。屏幕尺寸大，便攜程度差，遙控器操作，適合在教室、實驗室等固定環(huán)境下面授教學。

表1　各種終端設備在教學中的應用特點

表2　各種終端設備在教學場景中的適應性

學習者在特定的學習環(huán)境下選擇恰當?shù)膶W習方式，可以有效提高學習效率（熊鳳，2013），而多種學習方式之間無縫切換，依賴多種終端設備的無縫接入與切換。歸納上述不同學習終端設備，可以分為兩類：即支持固定場景學習任務的終端設備和支持移動場景學習任務的終端設備，隨著手機功能的日益強大，逐漸成為主流移動終端。無縫學習模式需要在不同終端設備支持下，完成這兩類場景學習任務之間的無縫切換。

（2）不同支撐環(huán)境需要有機整合

各終端、各平臺、各網(wǎng)站、各應用系統(tǒng)等都擁有自己的信息與管理功能，多數(shù)系統(tǒng)只能在其內部進行應用與管理。用戶需要打開多個平臺，或在不同的系統(tǒng)中頻繁切換操作。尤其是在泛在互聯(lián)時代，更需要對多種應用系統(tǒng)、移動社交網(wǎng)站、Web網(wǎng)站和應用等，進行一站式管理的應用與功能管理。這些應用和功能包括：綜合信息門戶服務、信息動態(tài)（通知、公告、任務、好友動態(tài)、與我相關信息）、學習（課程）管理、互動管理（聊天、討論、問答）、任務管理、支持服務管理和基于位置的服務管理等。

（3）在固定平臺與移動平臺之間能夠無縫切換、學習資源共享以及學習過程與行為數(shù)據(jù)同步

無縫學習模式中隨時有多種情景、多種任務之間的動態(tài)切換，這就要求不同平臺的客戶端與服務器之間能夠共享學習資源，保存并加載學習進度、實時跨平臺自動同步，確保學習歷史等數(shù)據(jù)在各種平臺和終端之中的一致性，從而形成自由切換的無縫學習系統(tǒng)。

三、無縫學習模式支撐環(huán)境的概念框架

本文基于無縫學習模式的內涵、特征及其技術要求，提出無縫學習模式支撐環(huán)境的概念框架（如圖1所示）。無縫學習模式支撐環(huán)境包括基于PC的網(wǎng)絡教學平臺與和基于手機的移動學習平臺。基于手機的移動學習平臺的客戶端包括移動App端和微信公眾號，平臺之下是支持其整合的數(shù)據(jù)和資源的轉換系統(tǒng)，轉換后的數(shù)據(jù)和資源存儲在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和資源庫中，用戶通過移動終端或PC終端經統(tǒng)一的身份認證系統(tǒng)登錄平臺。平臺支持跨平臺課程建設和課程學習，實現(xiàn)教學任務與活動在不同終端無縫切換、教學數(shù)據(jù)智能同步、離線學習和對第三方移動應用（如微信公眾號等）的集成等。

1.無縫學習環(huán)境中的跨平臺課程設計與建設

課程設計與建設包括教學內容的設計與建設和教學活動的設計與實施。教學內容包括多媒體編輯器編輯的網(wǎng)頁內容、Word或PDF文檔內容、圖形圖像和音頻視頻資源等，教學活動包括在線測試、課程作業(yè)、教學筆記、答疑討論和調查問卷等。在無縫學習環(huán)境中，可以通過統(tǒng)一的課程管理功能進行跨平臺的課程設計與建設。需要根據(jù)不同終端的特點設計適配的功能，例如課程建設與管理的功能都集中在基于PC的網(wǎng)絡教學平臺中，可以支持教師進行復雜的多媒體網(wǎng)頁編輯制作，而基于手機的移動學習平臺則要發(fā)揮移動設備的優(yōu)勢，如利用手機的錄音和拍攝功能，支持教師通過語音和圖像發(fā)布通知并進行討論交流等。但在不同平臺設計的教學內容和教學活動需要經過一定的技術處理，以便可以跨平臺展示在不同的終端上，使教師通過特定終端管理的課程內容和教學活動在多種終端同步顯示。課程建設的另外一個問題就是提高資源的復用性，推進在線課程的可持續(xù)發(fā)展。如：“清華教育在線”（THEOL）網(wǎng)絡教學平臺已有16年的應用，不同時期的課程采用不同的技術手段。對于已經多年建設的課程，需要對已有資源進行技術處理，使其無需改動或進行少量修改就可在多終端顯示，從而減少教師的重復建設工作量。

2.無縫學習環(huán)境中的教學任務與活動的同步

無縫學習模式涉及到不同學習終端設備之間的無縫轉換，并在不同終端設備支持下，完成移動場景學習任務和固定場景學習任務之間的無縫切換。因此，需要根據(jù)無縫學習環(huán)境下的移動設備輸入方式多樣和便攜等特點，設計適合移動學習的教學任務與活動，并保證活動數(shù)據(jù)實現(xiàn)不同終端之間的同步。

答疑討論。移動設備輸入方式多樣，可通過文本、語音和圖像方式進行交流，而PC機則適合討論具有復雜符號和格式的內容。因此需要網(wǎng)絡教學平臺與移動學習平臺共用同一個討論區(qū)，以便學習者在討論中可以在移動端與PC端之間隨時切換。

課程作業(yè)。相比PC端的鍵盤輸入方式，移動設備大大豐富了提交作業(yè)方式的多樣性，除了文本外，還可通過語音和拍照的方式提交作業(yè)。教師可以根據(jù)自身情況選擇通過PC端或移動端對作業(yè)進行批閱。

在線測試。相比PC端，移動設備不局限在固定的場合，可隨時隨地進行測試。而且還要求在線測試可以在PC端和移動端之間進行切換，系統(tǒng)對當前測試狀態(tài)進行保存，當切換到不同終端時將狀態(tài)恢復，以便確保在線測試在不同終端的無縫切換。

教學筆記。移動設備的拍照和語音功能大大提高了記錄筆記的便捷性，學習者可以通過移動設備拍照記錄筆記，然后在PC端和移動端查閱學習。

圖1　無縫學習模式支撐環(huán)境的概念框架

調查問卷。教師可隨時發(fā)起問卷，學生可隨時隨地參加問卷。移動設備為調查問卷這類教學活動提供了更為有效的方式，可以讓教師隨時得到學生的反饋信息。

3.無縫學習環(huán)境中的教學數(shù)據(jù)智能同步

不同終端的教學資源同步。用戶需要從不同終端使用統(tǒng)一的用戶身份認證登錄平臺（如圖1所示），網(wǎng)絡教學平臺和移動學習平臺的教學資源共享，教師管理的課程內容可同步呈現(xiàn)到PC端與移動端。

不同終端的教學記錄數(shù)據(jù)同步。無縫學習環(huán)境系統(tǒng)將教師和學生在PC端和移動端進行的教學活動記錄下來，統(tǒng)一展示給教師和學生并進行學習統(tǒng)計分析。

4.無縫學習環(huán)境中的離線學習設計

學習者處在無網(wǎng)絡狀態(tài)下或考慮節(jié)省流量等情況時，可進行離線學習。學習者需要將學習資源在網(wǎng)絡環(huán)境較好時提前下載到移動設備上，同時用戶需要設置僅在WiFi環(huán)境下下載，以便減少流量成本。與傳統(tǒng)PC機一目了然的文件系統(tǒng)不同，移動設備（Android系統(tǒng)）的目錄結構復雜，用戶很難維護，而在蘋果的iOS系統(tǒng)下用戶甚至無法訪問文件系統(tǒng)。因此需要設計易用的移動學習文件管理功能，以便學習者便捷地管理已下載的學習資源。

5.無縫學習環(huán)境中的第三方移動應用集成

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，社交網(wǎng)站、電子商務等應用已經逐漸轉向移動終端，利用這些應用如微信作為學習空間入口，具有用戶接入方便、用戶粘性強、交互功能豐富、開發(fā)成本低等優(yōu)勢。但是這些移動應用都擁有自己的信息與管理功能，多數(shù)系統(tǒng)只能在其內部進行應用與管理。用戶需要打開多個平臺，或在不同的系統(tǒng)中頻繁切換操作。因此在構建無縫學習環(huán)境時需要將這些第三方系統(tǒng)進行集成，從而讓學習者在學習空間和主流社交平臺之間進行無縫切換，在拓展學習環(huán)境功能的同時也增強無縫使用體驗。

四、無縫學習模式支撐環(huán)境的技術架構和主要技術問題

1.無縫學習模式支撐環(huán)境的技術架構

系統(tǒng)的整體架構包括兩個平臺，即網(wǎng)絡教學平臺和移動學習平臺，移動學習平臺分為二個部分：移動學習平臺客戶端和移動學習平臺服務器端。移動學習平臺客戶端又分為移動App端（學生版和教師版）和微信公眾號。

圖2　無縫學習模式支撐環(huán)境的技術架構

圖3　跨Android和iOS的移動App端開發(fā)框架

（1）移動學習平臺客戶端

移動App端（學生版和教師版）。支持學生和教師在手機上完成大部分的課程學習和教學活動。

微信公眾號。支持學生和教師通過微信登錄教學平臺，能夠訪問大部分的教學資源和進行互動式教學活動。

（2）移動學習平臺服務器端

實現(xiàn)課程學習業(yè)務邏輯，以及與客戶端的交互。與網(wǎng)絡教學平臺沒有直接的存取關系，但是共享同一個數(shù)據(jù)庫和資源庫。

2.移動學習平臺客戶端設計框架

（1）無縫學習環(huán)境中移動App端設計框架

App的開發(fā)流程和Web相似，都是通過前端展示、用戶操作與設備交互、設備處理數(shù)據(jù)向服務端發(fā)送請求、服務端處理請求返回數(shù)據(jù)、設備處理獲取的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)切換展示界面或做個性化處理。但移動端大多分為Android和iOS兩個版本，除了服務端公用之外，其他部分都需要針對不同版本單獨開發(fā)。本文通過Apache Cordova設計了一個跨平臺的移動App端開發(fā)框架（如圖3所示），結合輕量級前端開發(fā)框架Dojo Mobile和ICanHaz模版加載引擎，只需單獨處理不同系統(tǒng)與設備的交互部分，其他部分都可以跨平臺公用，這樣就可大大減少開發(fā)成本。

Apache Cordova是一個開源的移動開發(fā)框架，可以通過HTML5、CSS3和JavaScript等Web技術進行跨平臺開發(fā)。它提供了一組訪問包括照相機、麥克風、地理位置、聲音等移動設備核心功能的API，也可以自定義編寫與原生系統(tǒng)的交互。使用大量圖像會增加總下載大小和服務器的HTTP請求數(shù)量，從而導致性能下降，而Dojo Mobile是一個基于CSS3的支持Android和iOS等移動設備的輕量級前端開發(fā)框架，它沒有使用任何圖像來構建UI小部件，只是通過使用CSS3功能，在無需使用圖像的情況下處理圖形表示形式，比如漸變背景、圓角框和DOM元素的轉換等效果，從而避免了性能下降的問題。ICanHaz是一個客戶端的JavaScript模板引擎，是為了使用戶界面與數(shù)據(jù)分離而產生的，它可以生成特定格式的文檔。使用模板引擎可以提升開發(fā)者的工作效率，ICanHaz模板所擁有的良好設計也使得代碼重用變得更加容易。

（2）無縫學習環(huán)境中微信公眾號的集成設計

通過微信與平臺的底層對接，學生在微信公眾號中進入平臺，即可完成身份識別及登錄，無需輸入用戶名、密碼，縮短了接入時間，符合碎片化學習的快速接入需求。用戶可在微信公眾號中瀏覽學習資源、參加教學活動，與移動App端共同作為移動學習平臺的客戶端，又與基于PC的網(wǎng)絡教學平臺結合起來，形成一個整體的無縫學習環(huán)境。

3.移動學習平臺服務器端設計框架

從功能設計上，無縫學習環(huán)境中的網(wǎng)絡教學平臺和移動學習平臺需要發(fā)揮各自的優(yōu)勢，突出自身的特點。移動學習平臺支持的手機終端普及率高、使用便捷，則其設計的重點就是面向學生提供盡可能多的課程學習功能滿足學生課內外學習的需要。

從技術實現(xiàn)上，移動版的設計考慮到版本升級以及與第三方應用對接的需求，一些基礎功能如權限、日志、登錄等進行了特別設計，以提高基礎架構的通用性。針對移動設備多樣性，以及版本變化等問題，在設計架構上考慮了適應性問題，期望解決服務器端程序針對不同類型客戶端的自適應問題。與網(wǎng)絡教學平臺共享同一個數(shù)據(jù)庫，以保證教師一次設計，能面向不同的終端。

從設計模式上，采用Struts1+Spring+Hibernate框架，以Ajax為基礎，將大部分的顯示邏輯封裝在客戶端，服務器端只負責業(yè)務處理和數(shù)據(jù)存取。這種方式大大簡化了服務器端的開發(fā)復雜性，此外，面向不同類型的設備也能提供更好的適應性?？蛻舳撕头掌鞫酥g的數(shù)據(jù)傳送采用Http協(xié)議，客戶端向服務器端發(fā)送Http請求，服務器端向客戶端返回的數(shù)據(jù)采用Json格式。

4.無縫學習模式支撐環(huán)境的主要技術問題

網(wǎng)絡教學平臺與移動學習平臺的無縫切換需要全面考慮到兩個平臺的特點，尤其是移動學習具有的移動性和個性化等特性（余勝泉，2003）?，F(xiàn)有的基于PC的網(wǎng)絡教學平臺并不適合直接運行在移動設備上，為了能使無縫學習環(huán)境有效支持移動學習，使學習者可以根據(jù)自身需求，方便地在網(wǎng)絡教學平臺和移動教學平臺之間切換，有幾方面的問題需要解決。

（1）展示形式問題

由于網(wǎng)絡教學平臺是針對傳統(tǒng)個人電腦的屏幕尺寸開發(fā)的，而移動設備屏幕較小，原來出現(xiàn)在同一頁面上的導航界面和細節(jié)內容并不適合在較小的移動設備屏幕上一次展現(xiàn)出來，原有的文字過小，也不易在移動設備上閱讀。

（2）操作習慣問題

網(wǎng)絡教學平臺在桌面上是使用鼠標和鍵盤進行操作的，鼠標定位相對精確，操作多樣并且靈活，很多觸發(fā)事件的觸發(fā)區(qū)域相對較小，但在移動設備上大部分操作需要靠手指的觸摸來完成，這就需要有足夠大的觸發(fā)區(qū)域來保證操作的正確性。

（3）學習資源問題

文件格式問題。網(wǎng)絡教學平臺對大部分的文件格式都兼容的很好，但移動設備對很多類型文件都有格式要求甚至對一些文件類型完全不支持，iOS系統(tǒng)上就不支持flash格式文件的播放。移動設備對音視頻的編碼方式也有嚴格要求，Android系統(tǒng)上打開Word或PDF等文件還需要第三方App的支持。

設備硬件問題。移動設備的硬件大多沒有個人電腦那么強大，在桌面上執(zhí)行的相對占用系統(tǒng)資源的操作在移動設備上可能就會嚴重影響設備運行的流暢性，對視頻類的教學資源來說，過高的質量可能使得用戶體驗變差。

網(wǎng)絡流量問題。網(wǎng)絡教學平臺大多是處在有線接入的網(wǎng)絡狀態(tài)下，并不需要過多的考慮流量問題，但移動設備的流量資費相對較高，這就需要充分考慮到限制成本的問題；移動設備的屏幕尺寸相對較小，并不需要過高質量的文件即可保證顯示清晰度。

5.無縫學習模式支撐環(huán)境技術問題的處理策略

由于網(wǎng)絡教學平臺已經有大量的數(shù)據(jù)，重新為移動學習制作數(shù)據(jù)將會耗費大量的人力物力，為了實現(xiàn)與網(wǎng)絡教學平臺數(shù)據(jù)的共享，就必須將現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行處理使其適合在移動設備上展示。原有的使用邏輯也需要根據(jù)移動設備的使用習慣重新設計。

（1）展示形式處理。由于屏幕尺寸相對較小并要考慮每個菜單要留有足夠的觸發(fā)空間，原有的“多級目錄+內容”展示的方式并不適合在移動設備上的屏幕完整的展示出來，就需要針對移動設備挑選出4～5個最主要的菜單作為主菜單（如圖4所示）。然后挑選出課程中最常用的教學活動作為副菜單，原有的“多級欄目+內容”的展示方式也需要修改為逐層進入的訪問方式。

圖4　 PC端和移動端的展示形式處理

（2）操作習慣處理。移動設備的使用習慣與傳統(tǒng)桌面的使用習慣已大不相同，傳統(tǒng)的桌面是通過鼠標進行交互，而移動設備則是靠手指觸摸進行交互的。原有的分頁方式也需要在移動設備上變?yōu)樯侠虞d的方式。瀏覽器上的滾動條在App上已經消失，取而代之的是靠手指的縱向和橫向滑動。傳統(tǒng)桌面的輸入方式以文本為主，比較單一，而App的輸入方式多樣，可方便使用圖像、文字和語音作為輸入來源。

（3）學習資源處理。學習資源處理包括圖像、音視頻、表格和文檔等文件的處理。

圖像處理。由于要考慮移動設備的流量問題，需要將圖像壓縮，使其既能保證在移動設備上顯示的質量，又能占用較少的網(wǎng)絡流量。由于網(wǎng)絡教學平臺展示的圖片尺寸較大，當圖片加載到移動設備前端時需要重新設置圖片尺寸，使其適應手機屏幕的寬度（如圖5所示）。

圖5　PC端和移動端的圖片處理

音視頻處理。由于移動設備對音視頻有特定的編碼要求，因此需要將網(wǎng)絡教學平臺的音視頻重新轉碼并壓縮，通常將視頻轉碼為H264的MP4格式，音頻轉碼為MP3和WAV格式。與圖片處理相同，音視頻文件的處理也要充分考慮移動設備的網(wǎng)絡流量問題，需要壓縮音視頻的大小，由于移動設備屏幕尺寸有限，因此不需要過高的質量同樣能保證移動端的視頻展示效果（如圖6所示）。

圖6　PC端和移動端的視頻處理

表格處理。移動設備的屏幕遠遠小于桌面屏幕，網(wǎng)絡教學平臺的表格是按照桌面屏幕寬度設計的，可能大大超出了移動設備屏幕的寬度，因此需要對表格寬度進行處理，將寬度值設置為適應手機屏幕的寬度（如圖7（a）（b））。但部分表格經過處理后仍不適合在移動設備上展示，這種情況就需要重新設計表格樣式，兼顧移動設備的顯示效果（如圖7（c））。

圖7　PC端和移動端的表格處理

文檔處理。網(wǎng)絡教學平臺的文檔有兩種方式展現(xiàn)，一種是通過轉換，可直接在瀏覽器中查看，還有一種是下載后在本地通過文檔編輯器查看。移動設備處理文檔的方式與桌面有很大不同，例如Office文檔在Android系統(tǒng)中無法在App內部直接打開，需要借助第三方App例如Wps等打開，在iOS中可通過QLPreviewController打開（如圖8所示）。

圖8　PC和移動終端的文檔處理

五、無縫學習模式支撐環(huán)境初步應用分析

“清華教育在線”（THEOL）最早是基于PC的網(wǎng)絡教學平臺，已經有了廣泛的應用，目前已有合作院校400多所，已建設課程70余萬門，有龐大的用戶群體。無縫學習模式支撐環(huán)境為“清華教育在線”加入了基于手機的移動學習平臺，充分考慮已有課程資源在移動學習環(huán)境下的應用，實現(xiàn)多種學習終端的無縫切換。無縫學習模式支撐環(huán)境已投入到30多所院校當中，建設了課程10余萬門，累積近70萬用戶，目前仍在不斷完善和升級當中，如表3所示。

表3　無縫學習模式支撐環(huán)境在院校的總體應用統(tǒng)計

從無縫學習模式支撐環(huán)境軟件在院校的實際應用中可以看出，學生從多種終端進行學習，移動學習已經成為學生的一種重要學習方式，如表4和表5所示，分別以石河子大學的“大學計算機基礎”課程、青島酒店管理職業(yè)技術學院的“思想道德修養(yǎng)與法律基礎”課程和福建船政交通職業(yè)學院的“土建數(shù)學”課程為例，統(tǒng)計了學生訪問課程的情況。PC端與移動端可無縫切換，引導學生使用移動端配合PC端進行學習，移動端的使用比例也在隨著學生對移動學習認識的深入不斷提高，如圖9所示。

表4　院校實際應用總訪問量統(tǒng)計

表5　院校實際應用移動端訪問量統(tǒng)計

圖9　無縫學習模式中移動學習應用比例

無縫學習模式支撐環(huán)境軟件在院校的實際應用效果表明，其在支持無縫學習模式的三個技術要求上基本達到了預期，實現(xiàn)了在不同終端設備支持下，移動場景學習任務和固定場景學習任務之間的無縫切換；將基于PC的網(wǎng)絡教學平臺和基于手機的移動學習平臺進行了有機的結合，實現(xiàn)了二者之間的無縫切換；實現(xiàn)了二者之間學習資源共享、以及學習過程與行為數(shù)據(jù)的同步；實現(xiàn)了與第三方移動應用（如微信公眾號等）的無縫集成。

六、結論

隨著移動技術的迅猛發(fā)展和智能移動設備的普及，信息技術環(huán)境下的學習方式發(fā)生了重大變革，拓展了學習的機會和方便性，學習者可以在不同場景使用不同終端進行學習，然而目前關于無縫學習模式的研究尚不多見，支撐該模式技術環(huán)境的研究更少。本文提出了無縫學習模式支撐環(huán)境的概念框架與軟件架構，并以“清華教育在線”（THEOL）為例，設計并開發(fā)了支撐無縫學習模式的軟件系統(tǒng)，真正實現(xiàn)了基于PC的網(wǎng)絡教學平臺與基于手機的移動學習平臺的無縫融合，并與主流第三方移動應用（如微信公眾號等）無縫集成，能夠讓學習者在固定場景與移動場景之間無縫切換，既能滿足學生系統(tǒng)化的長時間學習需求又能滿足學生隨時隨地碎片化的學習需求。

［1］陳凱泉，張凱（2011）.融合學習科學與普適計算：構建大學生泛在學習環(huán)境的路徑選擇［J］.遠程教育雜志，（5）：50-57.

［2］黃甫全，王本陸（2001）.現(xiàn)代教學論學程［M］.北京：教育科學出版社.

［3］韓錫斌，王玉萍，張鐵道等（2015）.遠程、混合與在線學習驅動下的大學教育變革——國際在線教育研究報告《迎接數(shù)字大學》深度解讀［J］.現(xiàn)代遠程教育研究，（5）：3-11.

［4］李盧一，鄭燕林（2009）.泛在學習的內涵與特征解構［J］.現(xiàn)代遠距離教育，（4）：17-21.

［5］潘基鑫，雷要曾，程璐璐等（2010）.泛在學習理論研究綜述［J］.遠程教育雜志，（2）：93-98.

［6］石慧慧，劉奎（2008）.U-Learning與終身教育［J］.當代教育論壇（宏觀教育研究），（8）：20-22.

［7］熊鳳（2013）.論新媒體視野下學習方式的轉變［J］.軟件導刊（教育技術），（1）：36-38.

［8］余勝泉（2003）.移動學習——當代E-Learning的新領域［J］.中國遠程教育，（22）：76-78.

［9］余勝泉，劉軍（2007）.手持式網(wǎng)絡學習系統(tǒng)在學科教學中的應用模式［J］.中國遠程教育，（5）：64-69.

［10］張潔（2010）.基于境脈感知的泛在學習環(huán)境模型構建［J］.中國電化教育，（2）：16-20.

［11］Chan，T.W.，Roschelle，J.，&His，S.et al.（2006）. One-to-One Technology-Enhanced Learning：An Opportunity for Global Research Collaboration［J］.Research and Practice in Technology Enhanced Learning，1（1）：385-386.

［12］Kuh，G.D.（1996）.Guiding Principles for Creating Seamless Learning Environments for Undergraduates［J］.Journal of College Student Development，37（2）：135-148.

［13］Tan，Q.，Zhang，X.K.，&Kinshuk et al.（2011）.The 5RAdaptation Framework for Location-Based Mobile Learning Systems［A］.Proceedings of the 10th World Conference on Mobile and Contextual Learning［C］.Beijing，China.

［14］Wong，L.H.（2010）.FromFacilitatedSeamless Learning to Self-Directed Seamless Learning［A］.Proceedings of the Global Chinese Conference on Computers in Education 2010 ［C］.Singapore：33-40.

［15］Wong，L.H.，&Looi，C.K.（2012）.Enculturing Self-DirectedSeamlessLearners：TowardsaFacilitated Seamless Learning Process Framework Mediated by Mobile Technology［A］.Proceedingsofthe2012IEEESeventh International Conference on Wireless，Mobile and Ubiquitous Technology in Education（WMUTE）［C］.Takamatsu，Kagawa Japan：1-8.

［16］Wang，M.，Ci，L.，&Zhan，P.，et al.（2007）.Applying Wireless Sensor Networks to Context-Awareness in Ubiquitous Learning［A］.Proceedings of the Third International Conference on Natural Computation［C］.IEEE Computer Society：Vol.5：791-795.

［17］Yang，S.J.H.（2006）.Context Aware Ubiquitous Learning Environments for Peer-to-Peer Collaborative Learning ［J］.Educational Technology&Society，9（1）：188-201.

Research on Seamless Learning Model and the Application of Its Supporting Technical Arachitecture

Dong Yushuang，Liu Yingqun，Han Xibin

With the rapid development of mobile communications，intelligent devices，the cloud computing and the internet of things technologies，the concept of learning with the meaning of"everyone，everything，everytime，everywhere"is on the rise.The seamless learning model based on the flexibility of switchover between different learning devices and learning situations has attracted more and more attention.The seamlessly switchover and integrating of a variety of learning devices is the basis and the key point of the implementation of meaningful seamless learning.Tsinghua Educational Technology Institute proposed the conceptual framework and the technical architecture of the seamless learning model based on the theoretical analysis and practical exploration.Furthermore，the seamless learning system was developed and integrated into"Tsinghua Education Online"（THEOL）in order to support using the seamless learning model in the real learning process and hence to verify the effectiveness of the system.The results showed that：（1）The seamless learning model is related to the seamlessly switchover between fixed learning situations-supported terminal devices and mobile learning situations-supported terminal devices；（2）The PC-based online learning platform and the cellphone-based learning platform respectively support learning tasks in fixed learning situations and mobile learning situations.Building a seamless learning environment requires the organic integration of these two types of situations.In addition，the third-party mainstream mobile applications （such as the WeChat public number，etc.）also need to be integrated into that environment；（3）Seamlessly integration of the learning situations allows the learner to seamlessly switchover between PC platforms and mobile platforms，while sharing learning resources and synchronizing the learning process and learning behavior data；（4）Short-run teaching practice proved the effectiveness and feasibility of the seamless learning conceptual framework and its supporting software architecture.

Seamless Learning；Learning Mode；Learning Situation；Web-Based Learning Platform；Mobile Learning Platform

G434

A

1009-5195（2016）03-0070-10 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2016.03.008

清華大學教育技術研究所“在線教育”研究團隊的系列研究成果之一；國家社會科學基金“十二五”規(guī)劃2012年度教育學一般課題“基于云計算的校際數(shù)字教育資源共享共建模式：教學組織形式和技術平臺架構”（BCA120021）。

董玉雙，博士，在站博士后；劉英群，博士；韓錫斌，博士，博士生導師，清華大學教育研究院（北京100084）。

2016-03-02責任編輯何苗