基于移動互聯(lián)網(wǎng)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計框架研究

鄧 敏，陳 斌，徐 方

(1. 湖北工程學(xué)院 計算機與信息科學(xué)學(xué)院，湖北 孝感 432000；2.湖北工程學(xué)院 財務(wù)處，湖北 孝感 432000)

?

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計框架研究

鄧 敏1，陳 斌2，徐 方1

(1. 湖北工程學(xué)院 計算機與信息科學(xué)學(xué)院，湖北 孝感 432000；2.湖北工程學(xué)院 財務(wù)處，湖北 孝感 432000)

移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展催生了人們對移動學(xué)習(xí)的需求，如何設(shè)計人性化的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)是當(dāng)前研究的一個難點問題。通過對當(dāng)前移動通信技術(shù)和人們行為特征的分析，提出了一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)環(huán)境的概念框架，為高效的、人性化的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計提供系統(tǒng)性的支持。該框架重視學(xué)習(xí)體驗與學(xué)習(xí)方法，從而能高效完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。最后，利用國際上較成熟的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)對本文提出的框架進(jìn)行了分析。

移動互聯(lián)網(wǎng)；移動學(xué)習(xí)；設(shè)計；體驗；框架

隨著移動通信技術(shù)的高速發(fā)展和移動設(shè)備在人們?nèi)粘Ｉ钪械膹V泛使用，許多研究者[1-2]正在思考如何利用這些技術(shù)和設(shè)備提高人們的學(xué)習(xí)能力。一般認(rèn)為，移動學(xué)習(xí)(mobile learning, M-learning)是簡單地利用移動設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)，類似電子學(xué)習(xí)(electronic learning, E-learning)方法。實際上，移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)可看作是一種完全不同的學(xué)習(xí)體驗和方式[3]，因為移動學(xué)習(xí)要克服一系列的特殊限制(如電能受限、處理能力受限)，而且要充分利用移動設(shè)備帶來的便利性。因而，不能把現(xiàn)有電子學(xué)習(xí)所需的設(shè)計要求，簡單地應(yīng)用到移動學(xué)習(xí)環(huán)境。在設(shè)計移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)時，Luchini等[4]強調(diào)，用戶參與和互動交互十分重要，可以借助仿真工具進(jìn)行理解，而不是死記硬背。國際上也有一些組織開展了有關(guān)移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)項目的研究，如Ambient Wood 項目[5]認(rèn)為，移動學(xué)習(xí)環(huán)境與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境相比存大很大的差異，項目提出了移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的六個維度，分別是身份、學(xué)習(xí)者、活動、協(xié)作、時空和設(shè)施。前四個維度與人的屬性和活動緊密相關(guān)，后兩個維度則與環(huán)境的上、下文有關(guān)。移動技術(shù)最主要的優(yōu)勢在于它在任何時刻都能使用移動設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，這種通信的支持使得移動學(xué)習(xí)在實際應(yīng)用中具有很大的潛力。

本文主要探討了對移動學(xué)習(xí)環(huán)境來說至關(guān)重要的影響因素和設(shè)計要求，提出了一種移動學(xué)習(xí)框架，用于整合相關(guān)的設(shè)計要求與影響因素。在相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，確定了移動學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的幾個結(jié)構(gòu)性因素和應(yīng)用背景；提出了開發(fā)移動學(xué)習(xí)應(yīng)用系統(tǒng)的基本框架，描述和分析了移動學(xué)習(xí)環(huán)境的框架；最后，為進(jìn)一步的研究提供了一些依據(jù)和建議。

1 移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計需求

便攜式通信設(shè)備是移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的中心，人們通過這些設(shè)備來訪問學(xué)習(xí)內(nèi)容。一般情況下，移動學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計所關(guān)注的問題需要結(jié)合具體的移動學(xué)習(xí)應(yīng)用場景。這里主要從四個方面來說明這些設(shè)計問題：通用移動環(huán)境、移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)體驗和學(xué)習(xí)目標(biāo)。

1.1 通用移動環(huán)境

移動學(xué)習(xí)環(huán)境最基本、最重要的特征是設(shè)備和人的移動性，這種特征使得人們的接觸和交流超越了我們傳統(tǒng)的交流空間。移動性的描述存在不同的形式[6]，例如，用戶的移動、設(shè)備的移動、服務(wù)的移動。這三個方面的移動性帶來的問題應(yīng)該同時從技術(shù)上和應(yīng)用情境上給出解決方案。

一般來說，用戶以不同的方式使用他們的移動設(shè)備。例如，青少年常用社交軟件、短信，而專業(yè)人士更可能使用公司郵件。在移動學(xué)習(xí)環(huán)境下，這些特征(不同的用戶類型以及他們在移動應(yīng)用系統(tǒng)中的角色)非常重要。例如，在移動環(huán)境中社交軟件、短信被認(rèn)為是一個有效的工具，來增強青少年的學(xué)習(xí)體驗和導(dǎo)師的指導(dǎo)體驗；然而，根據(jù)上述說明的雙方移動應(yīng)用的使用習(xí)慣，雙方的需求是非常不同的。文獻(xiàn)[7]提出了一種簡單的方法來處理用戶角色和屬性存在差異的問題：核心用戶、邊緣用戶和環(huán)境用戶。核心用戶總是利用他們的移動設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)，例如學(xué)生；邊緣用戶是指對學(xué)習(xí)體驗并不敏感的用戶，例如導(dǎo)師。環(huán)境用戶是指圍繞在核心用戶周圍的用戶和廣泛的社會環(huán)境(如父母和學(xué)校)，他們不直接參與學(xué)習(xí)體驗，但是仍然以一種間接的、復(fù)雜的方式影響移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在學(xué)習(xí)實踐中，需要根據(jù)不同的角色和屬性來處理這些關(guān)系，以某種方式體現(xiàn)這些相關(guān)者的角色和需求，然后才能做出一個切實可行的設(shè)計。

移動設(shè)備的用戶界面和一些約束情況對用戶體驗的影響也是至關(guān)重要的，移動設(shè)備經(jīng)常存在屏幕小、輸入方式簡單、電能受限等問題。因此，移動學(xué)習(xí)服務(wù)的界面設(shè)計必須滿足用戶的需求，但不一定必須增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，使其超負(fù)荷運行，導(dǎo)致操作變慢。

成功的移動應(yīng)用程序傾向于使用許多富媒體(Rich Media)對象，但他們不應(yīng)該分散學(xué)習(xí)者的注意力。通常，移動學(xué)習(xí)的一個普遍特征是傳輸小單元的內(nèi)容，而不是較大的信息單元，這種小單元的內(nèi)容支持并適當(dāng)不同的媒體類型。這些媒體類型也支持適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)內(nèi)容。

1.2 移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)

移動學(xué)習(xí)相比于其他類型的學(xué)習(xí)已經(jīng)成為一種提前的、快速實施的活動，是課堂學(xué)習(xí)活動的有益補充[7]，本文認(rèn)為移動學(xué)習(xí)環(huán)境是傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境的有益補充。

移動學(xué)習(xí)用戶的身份(例如學(xué)習(xí)者、導(dǎo)師)是一個必不可少的語境因素，對不同身份的區(qū)別對待將有利于開發(fā)人性化的學(xué)習(xí)體驗。應(yīng)該考慮不同學(xué)習(xí)者的行為習(xí)慣和心理屬性，這些與他們對學(xué)習(xí)理解和自己我約束能力有關(guān)。例如，高度自我激勵的學(xué)習(xí)者可能會利用該系統(tǒng)所提供的功能改善他們的學(xué)習(xí)效率。移動學(xué)習(xí)環(huán)境最有用的特征是可以協(xié)作地完成學(xué)習(xí)活動，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互，從而加深對內(nèi)容的理解，因而移動學(xué)習(xí)比較適合個體的學(xué)習(xí)活動。另一方面，每個個體利用移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)也可增強集體學(xué)習(xí)的效果。這樣的合作可以采取許多形式，它可能發(fā)生在教室或通過遠(yuǎn)程連接與導(dǎo)師交互。雙向交互的基本特征支持一個共享的學(xué)習(xí)環(huán)境，這樣一個虛擬的學(xué)習(xí)社區(qū)有益于組織者和學(xué)習(xí)者[8]。

時空維度是指人們對時間和位置的感知，對許多應(yīng)用系統(tǒng)來說，空間位置是一個很有效的環(huán)境上下文信息，而時間上下文可以處理調(diào)度協(xié)同相互作用等問題。這些上下文信息影響著移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的內(nèi)容傳輸、推薦和接口設(shè)計。大多數(shù)當(dāng)前的移動學(xué)習(xí)環(huán)境采用接入公共網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)移動設(shè)備，一些先進(jìn)的技術(shù)能夠利用設(shè)備上豐富的上下文信息，進(jìn)一步提高移動學(xué)習(xí)的體驗和效果。

1.3 學(xué)習(xí)體驗與目標(biāo)

關(guān)于移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計的大多數(shù)文獻(xiàn)傾向于簡單地處理移動學(xué)習(xí)情境與學(xué)習(xí)目標(biāo)之間的關(guān)系，如個體學(xué)習(xí)和集體學(xué)習(xí)。然而，學(xué)習(xí)活動已經(jīng)成為我們生活中無處不在的組成部分，設(shè)計和評價的重點已轉(zhuǎn)向用戶的學(xué)習(xí)體驗(效果)。系統(tǒng)設(shè)計者不僅應(yīng)該關(guān)心產(chǎn)品自身的可用性，而且應(yīng)該把用戶體驗(如愉快、滿足和激勵等)作為一個重要指標(biāo)來評估產(chǎn)品。

在研究移動學(xué)習(xí)設(shè)計框架時，考慮到兩個有用的隱喻(暗喻)，電影和游戲，應(yīng)該充分利用移動設(shè)備的移動性和便攜性等特點，為學(xué)習(xí)者提供豐富的學(xué)習(xí)體驗。電影隱喻表示學(xué)習(xí)內(nèi)容可以嵌入敘事情節(jié)或故事元素，容易被吸引學(xué)習(xí)者并使其主動學(xué)習(xí)，而游戲隱喻利用普及性的游戲有助于吸引學(xué)習(xí)者在游戲中進(jìn)行愉快的學(xué)習(xí)。文獻(xiàn)[9]提出了一個框架，用于開發(fā)基于游戲的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)，提出了基于游戲隱喻的六大結(jié)構(gòu)元素，分別是：(1)規(guī)則(rules)；(2)目標(biāo)(goals，objectives)；(3)結(jié)果與反饋(outcome， feedback)；(4)沖突、挑戰(zhàn)(conflict, challenge)；(5)交互(interaction)；(6)表現(xiàn)形式或故事(representation， story)?；仡櫼苿訉W(xué)習(xí)的發(fā)展過程，人們在這六個方面還做得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，但是這六大結(jié)構(gòu)元素為移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計需求提供了進(jìn)一步分析的依據(jù)。

圖1 移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計框架

本文認(rèn)為學(xué)習(xí)過程最基本的要素是一個有組織的內(nèi)容交付行為，應(yīng)更多關(guān)注學(xué)習(xí)內(nèi)容而不是內(nèi)容背后的邏輯。精心組織的內(nèi)容有助于深入理解所學(xué)習(xí)材料的內(nèi)涵，從而提高學(xué)習(xí)體驗。目標(biāo)(Goals, objectives)可以幫助學(xué)習(xí)者明確學(xué)習(xí)的目的，通常，完成目標(biāo)是激發(fā)學(xué)習(xí)者努力學(xué)習(xí)的重要因素，但是目標(biāo)的制定應(yīng)該符合學(xué)習(xí)者的現(xiàn)狀和專業(yè)知識儲備情況。目標(biāo)是否達(dá)到通常使用結(jié)果和反饋(outcomes, feedback)來衡量，文獻(xiàn)[9]認(rèn)為這個因素有很強的情感和自我滿足的因素，這也是游戲的最具吸引力的一部分。同樣結(jié)果與反饋表示學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果和系統(tǒng)對學(xué)習(xí)者的評價，這可以讓學(xué)習(xí)者知道哪些內(nèi)容學(xué)的好，或哪些內(nèi)容學(xué)的不夠好，從而調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法。學(xué)習(xí)體驗是移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)中較為重要的因素，在設(shè)計移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)時可看作為一個重要的結(jié)構(gòu)性因素。學(xué)習(xí)內(nèi)容的組織方式可以是先易后難的方式和探究式。社會互動意味著學(xué)習(xí)者可以利用群體的經(jīng)驗，建立一些相關(guān)的集體學(xué)習(xí)方式，可以幫助學(xué)習(xí)者獲得適當(dāng)?shù)纳缃?、學(xué)習(xí)技巧，并協(xié)助團(tuán)隊建設(shè)從而達(dá)到共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)。最后，沖突、挑戰(zhàn)(conflict, challenge)是學(xué)習(xí)者試圖解決的問題，這些問題可能是個別的問題，也可能是一個共同的問題。這些因素能促使學(xué)習(xí)者參與整個學(xué)習(xí)過程，促進(jìn)自我激勵和自我調(diào)節(jié)。圖1為本文提出的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計框架，描述了如下四個移動學(xué)習(xí)設(shè)計要求之間的相互關(guān)系，四個設(shè)計要求分別是學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)經(jīng)驗與方法、移動學(xué)習(xí)環(huán)境和通用移動設(shè)計問題， 因為移動學(xué)習(xí)的動態(tài)性和復(fù)雜性，可以把移動學(xué)習(xí)比喻為救援服務(wù)或重癥監(jiān)護(hù)，這就需要有共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，特別是發(fā)展團(tuán)隊合作技能。學(xué)習(xí)目標(biāo)應(yīng)該由學(xué)習(xí)體驗、競爭、挑戰(zhàn)、反對和社會互動所支持。這些學(xué)習(xí)體驗需要相應(yīng)的移動學(xué)習(xí)環(huán)境，如活動、時空、設(shè)施和協(xié)作，從而映射到通用移動學(xué)習(xí)設(shè)計要求。

2 框架的應(yīng)用分析

為了測試我們所提出框架的有效性，我們將框架應(yīng)用于一個較為成功的移動學(xué)習(xí)環(huán)境，Ambient Wood項目試圖建立一個混合的現(xiàn)實空間，開發(fā)了一個有趣的學(xué)習(xí)體驗，孩子們可以探索和反思的物理環(huán)境。后者是代表在許多環(huán)境方面，旨在引發(fā)孩子停下來，通過在物理環(huán)境下的互動交流讓孩子們思考和學(xué)習(xí)。各種設(shè)備和綜合顯示被用來觸發(fā)和呈現(xiàn)更多的數(shù)字信息，有時會促使孩子們的主動探索活動，而在其他時間的學(xué)習(xí)取決于他們有意的行為。因此，孩子們發(fā)現(xiàn)移動學(xué)習(xí)與實地考察存在差異，假設(shè)生物過程在一個實驗物理環(huán)境內(nèi)發(fā)生。從個人學(xué)習(xí)的角度來看，學(xué)習(xí)目標(biāo)是探索、整合、假設(shè)、實驗、反思的生態(tài)系統(tǒng)。同時，通過協(xié)作的集體學(xué)習(xí)，他們發(fā)現(xiàn)森林里許多植物和動物生活在各種棲息地。這些經(jīng)歷后來反映出這樣一個情況，孩子們互相分享他們的發(fā)現(xiàn)，通過長期的分析這些發(fā)現(xiàn)來預(yù)測將來森林里會發(fā)生什么事情。下面利用本文提出的框架分析這個應(yīng)用系統(tǒng)，揭示如何通過學(xué)習(xí)經(jīng)驗和學(xué)習(xí)目標(biāo)和背景來設(shè)計通用移動環(huán)境的問題。

在Ambient Wood項目中，學(xué)習(xí)體驗部分為：經(jīng)過組織的內(nèi)容(孩子們綜合他們在物理世界的觀察)，結(jié)果(他們了解了他們在森林中所見的景象和聲音，發(fā)現(xiàn)森林中的生態(tài)系統(tǒng))，目標(biāo)(理解生態(tài)系統(tǒng)發(fā)個體之間的相互依存關(guān)系)；移動學(xué)習(xí)上下文：身份(孩子、老師、服務(wù)人員)，學(xué)習(xí)者(孩子)，活動(野外探索，采集數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)上傳到互聯(lián)網(wǎng)、利用移動設(shè)備與他人交流)，時空(野外、教室)，設(shè)備(手機、平板電腦、筆記本電腦、無線揚聲器、無線網(wǎng)絡(luò))；設(shè)計問題：用戶角色和屬性(孩子們在野外探索和采集管理數(shù)據(jù)、老師和孩子一同在野外考察、老師和孩子一同在教室分析數(shù)據(jù))，移動性(智能手機)，接口設(shè)計(可視化軟件、圖形界面、移動通信接口)，媒介(圖像、聲音)，通信(WiFi、傳感器技術(shù)、服務(wù)器技術(shù))。

由以上的分析可知，在移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)實踐中，本文提出的基于移動互聯(lián)網(wǎng)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計框架能提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)體驗，較好地完成了學(xué)習(xí)目標(biāo)。

3 結(jié)語

本文討論了移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)理論框架的設(shè)計問題，主要包括通用移動環(huán)境設(shè)計、移動上下文分析、學(xué)習(xí)體驗與方法和學(xué)習(xí)目標(biāo)。通過對這些問題的分析，進(jìn)一步明確基于移動互聯(lián)網(wǎng)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)律和實驗方法，為構(gòu)建人性化的、高效的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)提出了設(shè)計思路。當(dāng)然，該框架還需要進(jìn)行全方位的評估和測試，下一步研究將在大規(guī)模的移動學(xué)習(xí)環(huán)境下應(yīng)用本文所提出的設(shè)計框架，并對該設(shè)計框架進(jìn)行完善。

[1] 李浩君,徐佳程,房邵敏，等．個性化移動學(xué)習(xí)路徑優(yōu)化策略應(yīng)用研究[J].電化教育研究,2016(1):39-44．

[2] 胡欽太,鄭凱,黃昌勤，等.面向移動學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資源組織關(guān)鍵技術(shù)研究[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014(5):26-31．

[3] 蔡寶來,楊伊.基于移動學(xué)習(xí)的課堂有效教學(xué)策略研究[J].教育科學(xué)研究,2015(9):42-47.

[4] Luchini K,Quintana C,Soloway E. Design guidelines for learner-centered handheld tools[C]//Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems. ACM, 2004:135-142.

[5] Rogers Y, Price S, Fitzpatrick G, et al. Ambient wood: designing new forms of digital augmentation for learning outdoors[C]//Proceedings of the 2014 conference on Interaction design and children: building a community. ACM, 2004:3-10.

[6] 丁亦喆,魏刃佳,劉博，等.移動互聯(lián)網(wǎng)中一種移動學(xué)習(xí)方案的設(shè)計與原型實現(xiàn)[J].計算機工程與科學(xué),2015,37(2):288-293.

[7] 李曉霞.基于微信的移動學(xué)習(xí)研究[J].教學(xué)與管理(理論版),2016(8):75-78.

[8] 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(5):59-63.

[9] Schwabe G, G?th C.Mobile learning with a mobile game:design and motivational effects[J].Journal of computer assisted learning,2005,21(3):204-216.

(責(zé)任編輯：熊文濤)

2016-09-01

湖北省教育廳人文社會科學(xué)研究項目(16Y176)；湖北省自然科學(xué)基金項目(2016CFB652)；湖北工程學(xué)院

自然科學(xué)基金項目(201613)

鄧 敏(1983- )，女，湖北漢川人，湖北工程學(xué)院計算機與信息科學(xué)學(xué)院講師，碩士。

陳 斌(1979- )，男，湖北廣水人，湖北工程學(xué)院財務(wù)處助理會計師，碩士。

TP393

A

2095-4824(2016)06-0053-04

徐 方(1981- )，男，湖北洪湖人，湖北工程學(xué)院計算機與信息科學(xué)學(xué)院副教授，博士。