基于位置服務的中小學教師信息技術應用能力培訓研究

劉權緯

摘 要：移動學習成為學習者進行知識更新的有效途徑，對中小學教師的繼續(xù)教育研究具有重要價值?；谖恢梅盏囊苿訉W習可以感知學習者所處的情境，獲取學習者的地理位置，結合學習者的學習需求及學習數據，對其分析挖掘一些共性特征，發(fā)現(xiàn)其中的偏好模式，構建基于地理位置的學習需求分布，此舉一方面可以為政府教育主管部門和教育研究人員提供數據支持，另一方面又可以為學習者提供個性化的學習支持服務，推薦學習資源。

關鍵詞：位置服務；移動學習；教師培訓；情境感知

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）07-0082-04

一、研究背景

在中小學教師繼續(xù)教育研究中，信息技術與校本研修的整合，形成校本網絡研修的模式，該模式旨在借助網絡研修平臺，在翻轉課堂、混合學習、學習共同體等理念下，改革與創(chuàng)新教師的教研與培訓，打破傳統(tǒng)教研培訓活動的時空局限與資源交流的限制，將面對面研修活動與在線研修活動密切結合，為中小學教師繼續(xù)教育研究提供新的思路。[1]當前，網絡研修依然是以在線學習的形式進行，此方式相對于傳統(tǒng)的校本研修，有了很大的改進，相對于靈活的移動學習，又存在許多限制和不足，尤其是在碎片化學習、微型化學習和情境化學習的理念下，以及中小學教師的工學矛盾，有必要開展移動學習在教師網絡研修中的應用研究。[2]

作為一種有效的非正式的學習模式，移動學習的發(fā)生常常伴隨著基于位置的“學習空間”的變化，即在移動學習研究中，地點（位置）與學習任務（事件）、人物、時間構成了移動學習活動的四個維度。而位置服務技術能有效地感知當前學習用戶的狀態(tài)，尤其是學習信息的交互，對其共性特征信息進行收集、分析和挖掘，從教育大數據的角度出發(fā)，這無疑為教師的繼續(xù)教育研究和網絡研修提供有價值的參考。本文通過自主設計的移動學習平臺，結合廣西中小學教師信息能力提升工程的教材，探索位置服務在移動學習中的應用研究，并對其收集的數據進行簡單分析，為后期的研究工作提供支撐。

二、研究現(xiàn)狀

1.位置服務的概念及其研究現(xiàn)狀

位置服務（英文簡寫LBS，Location Based Services），俗稱定位，它是由移動通信網絡、空間定位和分布式計算等多種技術，結合坐標、經緯度等信息，在電子地圖平臺的支持下，通過相關智能終端定位用戶的實際位置，再通過軟件或網頁等方式為用戶呈現(xiàn)并提供其它相關的位置服務信息。[3]

1996年美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）要求在911緊急呼叫業(yè)務中能精確定位用戶所在的方位，以便及時提供救援。再者就是全球定位技術，如美國的GPS、中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、歐洲的伽利略、俄羅斯的“格洛納斯”共同構成全球四大衛(wèi)星導航，囊括了商用、軍用和民用等多個方面。

當前技術（如人工智能、云計算等）的發(fā)展推動了位置服務的發(fā)展，在定位追蹤的同時，加入了情境感知功能，即通過智能移動設備計算用戶所處的環(huán)境實體的信息，包括人物、時間、地點和活動等信息，以此描述用戶當前的狀態(tài)，并依據該狀態(tài)信息為用戶提供適合當前任務的服務或資源。在這方面的研究，不管是技術開發(fā)或是應用，都已經相當成熟，比如來自europe media lab（歐洲媒體實驗室）的Deep Map系統(tǒng)，除了具備位置信息感知功能，還整合了語音信息處理能力，通過該技術將情境感知的范圍擴展到用戶的語音；[4]國內學者則給出了移動情境下位置感知服務體系結構框架，包括了用戶的概要信息、環(huán)境信息、系統(tǒng)平臺信息和服務內容等方面。[5]

2.位置服務的教育應用價值

在位置服務教育應用方面，尤其是在移動學習過程中，通過收集學習者的移動學習歷史數據，比如學習資源（Resource）、學習行為（Activity）、學習位置（Location）、學習時間（Time）等，并使用相關的標準進行規(guī)范化表達，嘗試以此來描述當前學習者學習情境及其狀態(tài)，在這些數據的基礎上，通過相關的算法挖掘一些共性特征，發(fā)現(xiàn)其中的偏好模式，進而有針對性推送學習資源，這不僅對學生的個性化學習，還有教師的繼續(xù)教育等研究，都具有重要的研究價值。

（1）構建基于地理位置的學習需求分布，輔助教育決策

基于位置的數據，可以將其轉換為經緯度數據，再通過百度地圖或高德地圖的在線應用——云麻點圖，將經緯度數據展示在地圖上，通過此方法可以對位置數據進行可視化，初步了解學習者的地理位置分布，通過此地理位置分布，結合學習者的學習數據統(tǒng)計，就可以初步了解不同地區(qū)的學習者對不同技能或知識的需求，構建基于地理位置分布的學習需求分布，如圖1所示。

（2）基于位置服務構建個人知識地圖

國內廣州大學廖宏建提出通過位置服務技術構建基于位置或情境的個人知識地圖。一方面，通過位置與情境的相關性，由系統(tǒng)為學習者提供相匹配的學習資源，滿足學習者的學習需求。另一方面就是獲取隱性知識或間接知識，即學習者通過其社會關系網絡來獲取與問題相關的知識或解決問題的方法，換句話說，這是一種以問題為導向的思路。[6]

（3）位置服務在智慧校園中的應用

信息技術的教育應用將教育信息化的發(fā)展推到一個新的高度——智慧校園，成為各大高校未來教育信息化發(fā)展的方向。智慧校園是在當前校園網的基礎上，借助物聯(lián)網與移動互聯(lián)網的技術，遠程管理與監(jiān)控校園環(huán)境（宿舍、教室、實驗室等），并對教學資源（圖書館、多媒體設備等）和教學服務（課程管理、學籍管理等）進行信息化管理。[7]其中，環(huán)境感知是智慧校園的重要組成部分，即通過視頻或傳感器隨時感知、捕捉和傳遞相關人員、設備的信息，尤其是學習者的學習情境，包括學習活動（Activity）、學習位置（Location）等。[8]國外American University提供的Campus Connect Service，學生通過移動手機使用該服務可以獲得智慧校園般的體驗，包括校園導航（Rave Guardian）、朋友圈（Rave Groups）、校園情境感知（Rave Academics）、校園廣播郵件（Rave Email）等。[9]

綜上所述，位置服務教育應用主要在于移動學習、圖書館服務、校園網建設等方面，但在教師的繼續(xù)教育或培訓方面的應用，卻是寥寥無幾。以關鍵詞或主題詞“位置服務”在知網進行搜索，再以關鍵詞或主題詞“培訓”和“遠程教育”進行“結果中檢索”，檢索結果中直接相關的研究為零，但間接相關的研究則是基于移動學習開展的，而且是偏向于系統(tǒng)平臺開發(fā)方面。

三、研究設計

1.研究對象及研究過程

此次實踐是基于某省中小學教師信息技術應用能力提升工程的教師培訓實施的。該工程根據國家教育部2014年發(fā)布的《中小學教師信息技術應用能力標準（試行）》制定了相關的培訓課程標準，并指出要通過網絡研修與現(xiàn)場實踐相結合的混合式培訓，重點實施網絡研修與校本研修整合培訓，實現(xiàn)教師邊學習、邊實踐、邊提升。[10]

實踐過程中采用了本文設計的學習資源與移動學習App。在移動學習過程中，隨著時間序列的發(fā)展，教師學習位置的動態(tài)變化導致了學習發(fā)生時所處的場景也是隨著時間發(fā)展而變化。而移動學習App則在后臺記錄這些隨著時間序列發(fā)展的學習數據，其中很重要的一項就是智能手機聯(lián)網時的IP地址，通過該IP地址標記學習者的位置，嘗試以此位置去關聯(lián)各種學習數據，并通過數據去量化移動學習下影響學習者學習的相關因素，在對數據分析的基礎上，最終要知道如何去為學習者提供或推薦相關的學習服務。

2.立體化學習模式設計

在混合式培訓過程中，現(xiàn)場集中講授作為培訓的主要方式，該方式現(xiàn)場授課時間短，內容量大，學員短時間內難以消化，而網絡研修可以彌補該不足，方便學員在現(xiàn)場集中培訓之后繼續(xù)學習，專家也可以通過網絡平臺繼續(xù)跟蹤學員的學習情況。

其中，網絡研修在移動端，二維碼將現(xiàn)場集中培訓的紙質教材與在線學習資源進行同步關聯(lián)，二者的結合如圖2所示，①是學習者學習紙質教材，②是學習者基于移動終端學習數字化教材，③是紙質教材的配套數字化教材，紙質教材上每一節(jié)內容都配有對應的二維碼，學生通過移動終端掃描二維碼，即可查看紙質教材上對應的數字化資源（微視頻），即為④部分。通過①②③④四個部分，即可將數字學習資源、在線學習平臺以及紙質教材進行關聯(lián)，形成“三位一體”的立體化學習模式，實現(xiàn)線上學習資源與線下紙質教材的同步。

3.基于位置服務的培訓App功能設計

與其他學習App的區(qū)別在于，一方面是不限制學習者群體，即不設置注冊登錄的功能，泛在學習應該是面向不同年齡階段、不同職業(yè)的學習者；另一方面強化了情境感知功能，通過GPS和網絡等方式對學習者所處的情境及其訪問的學習資源進行監(jiān)控。主要功能有情境感知、視頻學習、簽到、求助和分享等。

其中，情境感知包括訪問者的IP地址記錄、訪問時間、訪問的知識點內容以及在線交流的文本等，這些內容都將構成后期數據分析的基礎。

視頻學習。為了幫助學習者快速確定想要學習的內容，對視頻資源進行三級結構化。比如一級標題可以是微課制作、PPT課件，或者是信息化教學設計，那么二級標題則是對一級標題的進一步細分，比如可以是PPT支持教學資源制作、PPT課件的可視化、PPT課件的微課制作等，三級標題最為具體，相當于項目活動的實施層面。學習者只要用手機掃描紙質教材上三級標題對應的二維碼即可觀看對應的微視頻。

求助和分享。在視頻學習中遇到什么問題，可以向其他人求助，而在回答問題的過程中，可以通過視頻上傳的方式呈現(xiàn)解答問題的過程；分享則是通過自拍，將照片或視頻上傳，該方式更可以說明在什么樣的情境下進行學習可以獲得好的學習體驗。

4.基于位置服務的培訓課程資源設計

在線課程資源建設是我國學習資源建設的重要組成，如網絡課程、精品課程等，如何有效整合線上數字化資源和線下紙質教材是課程建設的重要研究內容。大部分學習資源是針對線下紙質教材進行立體化建設，如以傳統(tǒng)紙質教材、配套習題集和學習指南等形式構建教學包，或者是在此基礎上，再結合多媒體課件、學科網站或教學信息系統(tǒng)等多媒體資源，以此構成三層的立體化教學資源。[11]而伴隨著教學理念的更新和新的學習需求，一方面，傳統(tǒng)的數字化資源有必要重構；另一方面，需要關注學習資源的可定制化特性及其服務體系的建設。[12]

結合中小學教師的學習需求，構建立體化的學習資源，一方面是實用，即切合中小學一線教師的學習需求；另一方面，紙質教材與線上資源需要同步關聯(lián)。因此，我們將學習資源細分成三級結構，如表1所示。將教材進行模塊化，每個模塊下又包含不同的技能點。為了便于視頻管理，也為了記錄一線教師瀏覽視頻的數據，我們對每個視頻進行編碼，如表1所示。

四、研究結果分析

收集的數據主要包括三個方面：一是學習者瀏覽的視頻，即視頻編號，它與學習資源設計中的三級標題是一一對應的；二是是學習者在線學習時的IP地址，將IP地址轉換為對應的經緯度，可以粗略地定位學習者的位置；三是學習者登錄學習平臺的時間。

截止到2016年四月初，App后臺收集到了1069條數據記錄，除去無效數據99條，得到948條有效數據，如圖3所示。對其中的IP數據，通過調用百度地圖的IP定位Api，可以粗略地定位學習者的位置（縣級位置），如http：//api.map.baidu.com/location/ip？ak=&ip=&coor=，其中包含了三個參數——ak、IP和coor，其中ak是在百度地圖上創(chuàng)建應用時生成鑰匙，用于訪問百度地圖應用的依據，即access key；IP則是百度地圖定位學習者位置的參數，在實踐過程中，IP地址則是由學習者訪問移動學習App時后臺記錄的數據；coor則是調用百度地圖api時返回的坐標格式。那么通過上述鏈接訪問百度地圖api之后，所返回的數據包括address（吉林省長春市）、city（長春市）、district（區(qū)縣）、street（街道）、point（經緯度）等。在實踐過程中可以發(fā)現(xiàn)，IP地址定位的結果精度較差，因此筆者再通過百度地圖提供的Android定位SDK，該SDK可以通過GPS、基站、Wi-Fi等多種方式定位，提高定位的結果精度。[13]

通過上述方法，可以將定位精度精確到縣級層次，即以縣級為范圍，了解并獲取各縣對教學資源中的PPT技能、Word技能和Excel技能的相關視頻的學習頻率，如表2所示。在分析過程中，發(fā)現(xiàn)確實存在個別縣的學習者會集中地關注三者技能當中的某一種，如南寧橫縣的學習者，關于PPT技能的視頻的學習次數，相對另外兩種技能的視頻的學習頻率要高，因此，是否可以認為橫縣的學習者可能更加需要關于PPT技能的學習資源，是否可以向其推送關于PPT技能的學習資源呢，是否又可以此構建基于地理位置的學習需求的分布呢。另外，由于數據量的問題，在這個結果中不能說明該縣級的地理位置對該技能有強烈的學習需求，但從某種程度上思考，可以認為這是一種趨勢，因此有必要在培訓過程中增加這方面的學習資源，包括技能本身的學習資源、與技能相關聯(lián)的內容。

五、結論與展望

基于位置服務的培訓，其最大特點是基于“位置”的學習數據跟蹤。從個體層面看，通過情境感知可以有效了解學習者的學習狀態(tài)，進而有針對性地推送學習資源；從宏觀層面看，可以了解區(qū)域內關于培訓內容的整體的學習需求，即基于某個地理位置構建其學習需求分布。但不管是個體，抑或是宏觀，關鍵的地方在于位置的準確性，難點在于數據量，要想發(fā)揮位置服務的作用和特色，就必須提高位置的準確性及其關聯(lián)數據的分析。

下一步的研究計劃包括幾個方面：①提高位置服務中學習者定位的精度；②完善位置服務下信息感知功能以及移動學習App的學習支持功能，爭取獲得更多不同方面的信息；③拓展和重構相關的學習資源，以期更適合學習者的學習和教學研究；④增加問卷調查功能。以期為一線教師的繼續(xù)教育或培訓提供更好的學習服務。

參考文獻：

[1]馬立，郁曉華，祝智庭.教師繼續(xù)教育新模式：網絡研修[J].教育研究，2011（11）.

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[5]周玲元，段隆振.移動情境感知服務系統(tǒng)研究[J].圖書館學研究，2014（8）.

[6]廖宏建.移動學習中基于位置服務的個人知識地圖及應用[J].電化教育研究，2014（6）.

[7]JM Kahn，RH Katz，KSJ Pister.Next Century Challenges： Mobile Networking for “Smart Dust”[J].AcmMobicom，1999：271-278.

[8]胡欽太，鄭凱，林南暉.教育信息化的發(fā)展轉型：從“數字校園”到“智慧校園”[J].中國電化教育，2014（1）.

[9]AU Campus Connect Service[EB/OL].http：//www.american.edu/oit/software/AU-Campus-Connect.cfm.

[10]教師廳函[2014]7號.教育部辦公廳關于印發(fā)《中小學教師信息技術應用能力培訓課程標準（試行）》的通知[Z].

[11]余朝文，張際平.基于網絡學習型社會的立體化教學資源建設研究[J].中國電化教育，2011（6）.

[12]李玉順，武林，顧憶嵐.基于學習對象的教學資源設計及流程初探[J].中國電化教育，2012（1）.

[13]百度地圖Android定位SDK[EB/OL].http：//lbsyun.baidu.com/index.php？title=android-locsdk.

（編輯：王天鵬）