3G環(huán)境下移動學習系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

董萍

（三門峽職業(yè)技術學院，河南 三門峽 472000）

3G環(huán)境下移動學習系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

董萍

（三門峽職業(yè)技術學院，河南 三門峽 472000）

3G環(huán)境下移動學習系統(tǒng)是針對目前高校傳統(tǒng)學習模式的不足，結合3G和移動學習的優(yōu)勢而提出的，能為不同層次的學習者提供一個多樣化、全方位的學習平臺。文章在對移動學習理論研究與分析的基礎上，以《計算機應用基礎》課程為案例，對3G環(huán)境下的移動學習系統(tǒng)進行設計與實現(xiàn)，并對系統(tǒng)進行測試與分析。結果顯示，系統(tǒng)能夠滿足學習者移動學習的需求。

3G；移動學習；學習系統(tǒng)；系統(tǒng)設計；實現(xiàn)

0 引言

3G技術具有穩(wěn)定性高、速度快、無縫覆蓋、與固定網絡兼容的優(yōu)點，能夠以手機、PDA、MP5、電子閱讀器等移動計算機設備為終端設備，是一種嶄新的遠程學習形式，能夠有效地整合和利用高職院校目前的教學資源，具有方便、可交互性、跨越時間和空間限制、攜帶方便等特點[1]。因此充分利用3G和移動學習的特點，將兩者有機結合，能夠更好地使學習者根據(jù)自身學習需求隨時隨地獲取學習資源，極大地提高不同層次學習者的學習需求。充分利用移動終端設備的方便靈活性和3G網絡的特性而開發(fā)產生的新的學習模式正日益受到學習者的關注，是教育領域發(fā)展的新趨勢和研究熱點問題。

1 基本概念

1.1 3G

3G是將無線通信與互聯(lián)網絡緊密結合，能夠處理視頻、音頻等多媒體形式，用來支持高數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N移動通信技術，具有實時性高、速度快、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，能夠提供移動電子商務、無線點播業(yè)務、手機網游等豐富的功能，為學習者的移動學習提供方便[2]。

1.2 移動學習

移動學習的產生是無線通訊技術在教育領域發(fā)展的必然結果。移動學習是采用手機、筆記本電腦等移動終端，利用無線通信技術獲取教育信息資源的自主學習形式[3-4]。

2 3G環(huán)境下開展移動學習的必要性

結合當前最新計算機技術，將3G與高校計算機專業(yè)課程教學融合，將移動學習引入到高校中來，借鑒國外高校先進的教學經驗和教學模式，為學習者提供一種完善的學習支持服務。在教學過程中構建高效實用的移動學習系統(tǒng)，開展研究和實踐，對高校人才質量的培養(yǎng)具有非常重要的作用和意義。3G環(huán)境下開展移動學習的主要模式分為分布式移動視頻點播學習模式、個性化自主的學習模式、基于局域網的校園網隨時進入學習模式、情景式教學模式、基于小組的協(xié)作學習模式五種形式[5]。

3 3G環(huán)境下移動學習系統(tǒng)的設計

3.1 系統(tǒng)需求分析

3G移動學習系統(tǒng)設計的必要性主要是使軟件開發(fā)人員對系統(tǒng)的各項性能指標有個清楚的認識，是系統(tǒng)開發(fā)的前提，構成了系統(tǒng)需求分析的目的。充分利用移動學習中的新技術，將其應用于教育教學中能夠極大地激發(fā)學習者的學習興趣，改善學習效果。該學習模式由于自身的特點，促使學習者跨越時間和空間的限制，選擇恰當?shù)囊苿訉W習終端，通過移動學習平臺獲取教學資源，做到終身學習。

3.2 系統(tǒng)總體描述

3.2.1 系統(tǒng)功能描述

3G環(huán)境下移動學習平臺能更好地根據(jù)知識點進行分模塊設計教學內容，學習者能在任何時間和地點通過學習平臺中的教學資源進行學習，教師能夠通過平臺將教學資源上傳到系統(tǒng)中，通過各種終端設備，讓更多的學習者共享這些優(yōu)質的學習資源，供學習者在課余時間學習、交流、探討，給學習者提供一個能夠隨時隨地進行協(xié)作學習的移動學習環(huán)境，充分實現(xiàn)各類教學資源的共享，從而促進移動學習的協(xié)調發(fā)展。

3.2.2 系統(tǒng)流程分析

3G移動學習平臺首先是從用戶登錄開始，選擇手機瀏覽或者電腦瀏覽方式，對用戶的身份進行驗證，確認該用戶是屬于學生、教師或者管理員哪類人員，系統(tǒng)流程分析如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)流程分析圖

3.3 系統(tǒng)總體架構

在開發(fā)系統(tǒng)的過程中，對系統(tǒng)的總體框架進行規(guī)劃、設計，達到系統(tǒng)總體框架設計的目標。

3.3.1 用戶管理劃分

移動學習系統(tǒng)涉及了學習者、教師、管理員三類用戶。學習者能夠采用最新的學習方法進行學習；教師根據(jù)教學大綱，豐富教學案例，優(yōu)化教學內容，進行教學設計及教學管理；管理員負責系統(tǒng)的各類維護。移動學習系統(tǒng)涉及了學習者、教師和管理員三類角色，每一類人員在系統(tǒng)中所起的作用是不同的，其移動學習系統(tǒng)的流程如圖2所示。

圖2 三類人員的移動學習流程

3.3.2 功能模塊劃分

移動學習系統(tǒng)的功能模塊如圖3所示。

從圖3中能夠看出，每一個功能模塊都需要完成添加、修改、刪除、查詢、顯示記錄方面的數(shù)據(jù)庫操作。下面分別對系統(tǒng)功能模塊進行描述。

圖3 移動學習系統(tǒng)的功能模塊

（1）系統(tǒng)登錄描述

系統(tǒng)登錄時三類用戶需要按照自己的賬號和密碼對系統(tǒng)進行登錄，登錄成功后進入系統(tǒng)進行功能選擇。如果賬號或者密碼二者有一個是錯誤的，則提示用戶重新登錄。

（2）課程信息和作業(yè)展示功能描述

該模塊是系統(tǒng)的一個核心模塊，通過課程信息，學習者能夠對課程的教學大綱、教學目標等有一定的了解，并將教師布置的作業(yè)放置在作業(yè)展示模塊，讓學生共同學習。

（3）學習專區(qū)功能描述

在線視頻學習是移動學習系統(tǒng)開發(fā)過程中重點開發(fā)的模塊，該模塊中要體現(xiàn)文字、圖像、聲音、動畫等重要元素，學生能夠根據(jù)自身學習的需要，隨時隨地進行播放學習。

（4）項目協(xié)作功能描述

項目協(xié)作模塊注重以多人為單位進行學習，強調在教師布置任務之后，學生能夠根據(jù)所布置的小組任務，通過學生間相互交流、合作、探討、幫助，達到對教學知識點的理解和掌握。

（5）在線答疑和管理交流功能描述

在線答疑和管理交流功能是移動學習系統(tǒng)的核心功能，屬于師生間的互動交流環(huán)節(jié)，該模塊為學習者提供了一個在線互動交流的學習環(huán)境，教師能夠針對學習者提出的各類問題對其進行解答，查看學習者的留言信息，并及時給予回復。

（6）系統(tǒng)管理功能描述

系統(tǒng)管理功能是對系統(tǒng)中學習者、教師、管理員三類用戶進行管理和維護，是系統(tǒng)的輔助功能，該模塊只針對管理員用戶開放。

3.4 系統(tǒng)結構設計

基于3G技術的移動學習系統(tǒng)由客戶端、移動互聯(lián)網、3G網絡平臺和數(shù)據(jù)庫四部分組成的。如圖4所示。

圖4 基于3G技術的移動學習系統(tǒng)的結構圖

（1）客戶端。學習者能夠通過客戶端查看移動學習系統(tǒng)界面，并且通過移動互聯(lián)設備終端訪問服務器。

（2）移動互聯(lián)網。移動互聯(lián)網是移動通信網絡和國際互聯(lián)網的合稱，學習者在移動學習平臺和移動互聯(lián)網之間通過終端設備進行通信。

（3）3G網絡平臺。3G網絡平臺包括表示層、邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層三個部分。表示層是用戶和系統(tǒng)進行交互的界面，負責和用戶的交流，位于客戶端。邏輯層是對表示層的應用請求進行邏輯判斷，位于服務器端。數(shù)據(jù)訪問層負責從數(shù)據(jù)庫中調用學習者所需要的各類數(shù)據(jù)返回給學習者。

3.5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

本文主要從數(shù)據(jù)庫結構設計方面對基于3G的移動學習系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進行設計?；?G的移動學習系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實體有用戶、試題、視頻、留言。下面主要以試題表、視頻信息表為例。

（1）試題表

試題表主要包括試題編號、試題名稱、存儲路徑、試題答案等屬性，其結構設計如表1所示。

表1 試題表結構設計

（2）視頻信息表

視頻信息表主要包括視頻編號、視頻名稱、視頻路徑、視頻簡介等屬性，其結構設計如表2所示。

表2 視頻信息表結構設計

4 移動學習系統(tǒng)的實現(xiàn)

4.1 開發(fā)環(huán)境

（1）服務器端。本系統(tǒng)采用一種服務器端腳本ASP作為服務器端平臺開發(fā)環(huán)境，Windows XP作為操作系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務器采用SQL Server 2008。

（2）客戶端。本系統(tǒng)采用Windows Mobile5.0 SDK for Pocket PC模擬器作為該系統(tǒng)相關功能的演示。

4.2 學生功能模塊

移動學習系統(tǒng)針對學生而言，主要包括課程學習、每日一練、學習情況、有問必答、移動百寶五大功能模塊，該系統(tǒng)的首頁如圖5所示。

圖5 學生功能首頁

學生功能主界面架構的代碼實現(xiàn)如下：

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:id="@+id/btnAnswer"

android:textSize="17sp"

android:text="課程學習"

android:background="@android:color/transparent"

android:drawableTop="@drawable/menu_icon_7"

android:layout_weight="1"

android:textColor="@android:color/black"/

>

……

……

在移動學習系統(tǒng)中，課程學習模塊主要包括課件學習和視頻學習兩個功能模塊。本課題以三門峽職業(yè)技術學院《計算機基礎》為例，課件學習中主要是關于該課程的文字性描述，視頻學習主要是對該課程知識以視頻動畫形式向學習者展示。移動學習系統(tǒng)的學習功能模塊如圖6所示。

圖6 課程學習功能模塊

為了提高學習者對課程知識的掌握程度，在移動學習系統(tǒng)中專門設置了“每日一練”模塊。該模塊包括“課后習題”“模擬訓練”“真題訓練”“我的收藏”四部分，每部分都以試卷和實踐訓練習題為主，如圖7所示。

從圖8選擇題的答題界面能夠看出，單選試題是選擇試題的主要形式，通過(RadioButton)findView－ById(radioGroup.getCheckedRadioButtonId())獲取被選中的單選框，然后通過RadioButton.getText()獲取單選框的值，最后調用setOnCheckedChangeListener()方法，處理單選框被選擇事件，把 RadioGroup.On CheckedChangeListener實例作為參數(shù)傳入。

圖7 每日一練功能模塊

圖8 選擇題的答題界面

題庫中選擇題以四選一為主，有標準答案，相對比較簡單，涵蓋的知識點比較廣泛，學生能隨時隨地根據(jù)自身的學習情況檢測自己在學習中存在的不足。學習課件資源和試題庫都是采用XML格式進行存儲。單選試題在界面設計的過程中，使用的是單選框顯示，學生在選擇試題答案的過程中，單選框一次只能有一個被選中。

選擇題的XML格式

//單項選擇題的試題類型設置為"1"

//題干內容的起始標簽

//選擇題所有選項的起始標簽

//答案的起始標簽

4.3 系統(tǒng)測試與分析

在基于3G的移動學習系統(tǒng)設計與開發(fā)研究的基礎上，在實際運行中對系統(tǒng)的功能與性能進行了功能測試和性能測試。

4.3.1 系統(tǒng)功能測試

移動學習系統(tǒng)從系統(tǒng)登錄、作業(yè)展示、視頻學習、在線答疑和管理交流、系統(tǒng)管理模塊方面對系統(tǒng)進行功能測試和分析，測試分析表如表3所示。

表3 系統(tǒng)功能測試分析表

4.3.2 系統(tǒng)性能測試

基于3G的移動學習系統(tǒng)主要從響應延遲和緩沖延遲兩個方面對系統(tǒng)的性能進行測試。對系統(tǒng)頁面跳轉延遲測試時，主要采用不同的功能模塊對在線考試、視頻播放、師生互動功能進行延遲的測試和分析。測試時采集100次實驗作為測試結果，如表4所示。

表4 頁面跳轉延遲測試分析表

從表4看出，本系統(tǒng)的頁面響應延遲均在2秒以內，達到了預期的5秒以內的要求，基本符合用戶需求，達到了預期的目標。

對系統(tǒng)視頻播放延遲測試時，進行了100次試驗，從100次試驗中取平均值進行分析測試的結果如表5所示。

表5 視頻播放延遲測試分析表

從表5看出，該系統(tǒng)在測試時通過選取的100次實驗，測試結果是2.85，達到了預期的小于5秒的結果，符合用戶的需求，基本滿足了實際應用的需要。本系統(tǒng)選取15級部分專業(yè)學生進行測試，結果顯示，該系統(tǒng)具有界面設計友好、功能設計合理、操作簡單、性能穩(wěn)定性高的優(yōu)點。

5 結語

在3G環(huán)境下，構建功能完整、使用方便、靈活性和互動性強的移動學習系統(tǒng)順應了當代高校學習者的迫切需求。本文從需求分析、系統(tǒng)總體描述、系統(tǒng)總體架構、系統(tǒng)結構設計、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計方面對3G環(huán)境下移動學習系統(tǒng)進行設計，并開發(fā)了在3G環(huán)境下的移動學習系統(tǒng)。通過實驗進行驗證，證明系統(tǒng)能夠滿足學生學習需求。

［1］徐亮，任曉芳，李欣.基于Android平臺的移動學習系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］.電腦知識與技術，2016，12（6）:99-101.

［2］張景.基于MOOC模式的《計算機網絡》課程移動學習系統(tǒng)的設計與開發(fā)［D］.長沙：湖南師范大學，2016.

［3］董萍.基于3G的計算機課程移動學習平臺的研究與設計［J］.濟源職業(yè)技術學院學報，2014，13（3）:93-98.

［4］董萍.MOOC支撐下的以計算思維為導向的大學 《計算機基礎》教學研究［J］.晉城職業(yè)技術學院學報，2017，10（2）:47-51.

［5］曾鳴，何均健.高校移動學習系統(tǒng)設計［J］.軟件導刊，2015，14（9）:87-89.

Design and Implementation of Mobile Learning System in 3G Environment

DONG Ping
（Sanmenxia Polytechnic，Sanmenxia 472000，China）

Mobile learning system in 3G environment aims at the deficiency oftraditional learning mode and combines with the advantages of 3G and mobile learning.This teaching model can provide a diverse and comprehensive learning platform for learners at different levels.Based on the research and analysis of mobile learning theory，taking the course of computer application foundation as the example，the design and implementation of mobile learning system in 3G environment is tested and analyzed.Results showthat the systemcan meet the needs ofthe learner’s mobile learning.

3G；mobile learning；learningsystem；systemdesign；implementation

TP315

A

1674-3229（2017）03-0036-05

2017-03-20

河南省教育廳課題(JYB2017248)

董萍(1980-)，女，碩士，三門峽職業(yè)技術學院信息傳媒學院副教授，研究方向:嵌入式計算機應用技術。