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三种方式为移动教育切实解决实际问题 一月 10, 2008

Filed under: 技术 — Iautumn @ 3:33 下午

作者: 陈飞 崔光佐 李树芳

  教育的发展与信息技术的进步息息相关,从纸张印刷术、广播、电视到计算机互联网,社会的每一次技术革新都不同程度地支持和促进了教育的发展。近10 年来计算机网络的发展,为教育提供了远程交互和信息共享能力,世界各大学纷纷建立网上虚拟大学、网络教育学院,进行现代远程教育。

  目前的网络教育主要是基于先进的互联网和多媒体技术,试图实现任何人、在任何时间任何地点以任何方式的理想教育模式。随着知识爆炸和社会竞争的加剧,教育内容日新月异,终身教育已成为现代社会的需要,传统课堂之外的学生人数大大增加。这些人没有固定的学习地点和时间,工作场所也不固定。此外,在校生来放假或外出时也希望随时与学校取得联系,这些是传统有线连接的互联网所不能满足的。移动互联网主要包括三个部分:有线互联网、无线连接和灵便终端。有线互联网是指Internet;无线连接是指由无线模块组成的网络(包括集中式和非集中式控制的无线网络);灵便终端是指具有终端处理能力的便于携带的终端设备,包括手机、PDA以及具有无线模块的便携式电脑等。在这种异构的网络中,用户使用灵便数字终端通过无线通信协议,就可与传统有线互联网进行信息数据交互。与有线互联网相比,移动互联网的一个重要优点就是弥补了有线互联不能移动的缺点(设备移动时必须断开)。

  瓶颈依然存在

  相对于互联网的发展,移动通信是近来发展最快的通信技术,其普及推广速度惊人。移动互联网带来的便利条件给网络教育注入新的活力,如何拓展网络教育的服务,使人们更好、更及时、更便利地访问网络、获取知识信息,给我们提出了新的要求。

  为了解决和实现教育领域教学活动的“Anyone、Anytime、Anywhere、Any style”(4A),一个基于移动通信和互联网的解决方案破土而出,我们称之为移动教育(Mobile E-learning)。移动教育是指依托目前比较成熟的无线移动网络、国际互联网以及多媒体技术,学生和教师使用移动设备(如无线上网的便携式计算机、PDA、手机等),通过移动教学服务器,更为方便灵活地实现交互式教学活动。移动教育具有不受时间、地点限制,以及个性化服务等优势,但同时也存在自己的缺点。由于手持移动设备的硬件条件有限(无键盘、屏幕小等),图片等多媒体信息无法在其上显示,而这些信息对于学习理解知识往往是必不可少的。移动教育作为网络教育的扩展,有其自己的特色和优势,但同时也面临着挑战。

  设备终端类型的多样性随着移动互联网、电子技术的发展,具备网络访问能力的设备急剧增长,从台式计算机、便携式计算机到PDA掌上电脑、手机甚至未来的冰箱、数字电视,用户使用的种类多种多样。这些类型的设备,其硬件性能、软件性能、网络性能存在较大的差异。不同类型的设备对于网络资源的要求有明显的差异,浏览访问的方式也不同。

  网络资源的形式多样性

  移动互联网中的资源包括互联网中的Web资源,还包括移动网中的特有资源。资源形式存在多样性,如用于台式计算机的HTML网页形式、用于手机设备的WML网页形式,另外图像、音视频等媒体类型不同的设备所使用的格式也不同。由于上述原因的存在,造成资源访问屏障,相同的内容资源无法在不同的设备间共享。首先,用户使用不同的设备可能无法获取一定的资源,例如WAP手机用户设备无法获得HTML的网页网络资源;其次,即使设备都支持同一种形式的资源,但由于设备性能上的差异也同样造成呈现上的混乱、内容理解上的偏差,例如基于WinCE操作系统的PDA和Windows系统台式计算机都可以浏览HTML网页,但是由于PDA和台式机的屏幕尺寸、媒体支持种类的不同,对于同一个知识资源浏览时,台式机可以正常访问,而PDA中的页面格式布局出现明显变形,无法阅读。

  因地制宜的三种应用

  作为一种基于移动互联网的学习服务系统,移动教育系统与基于互联网的教育服务系统相比,系统开发的复杂度增大,制约和影响系统性能的因素增多,所涉及的综合技术也较多。总结北京大学这些年来的应用研究探索,分为以下几种。

  1.基于短信SMS的应用

  手机短信是目前普遍的通讯途径,技术也相对比较成熟,费用较低,用户数量也最多。通过短信系统,学校可以及时提供各种服务信息,但短信内容只能是文字,而且字数有限,所以应用范围限于通知的发送、简短信息的查询。

  通过移动公司提供的短信服务接口,北大可以实现短信的下行发送、短信发送状态跟踪和接收上行短信。基于此,我们设计开发了北京大学短信信息服务平台。

  该平台提供师生、校内院系、部门单位一个完整的短信信息发布、查询、订阅服务。普通师生用户可以在线发送短信,查看短信发送记录和短信送达状态,访问个人收件箱查看回复短信,设置电子邮件信箱进行新邮件的短信通知提醒,查看、管理自己目前订阅的短信栏目。用户通过浏览首页面可以了解、查看当前平台提供的各项短信服务栏目,如学术动态、大讲堂等,选择自己所需要的栏目进行订阅。

  院系、部门等团体可以通过该平台开设自己的短信栏目,管理短信内容,设定查询规则,接收用户的短信订阅。例如,教务部门可以开设成绩查询栏目,团委部门可以开设学术讲座信息服务,就业指导部门可以开设就业信息发布服务等。同时也可以开设内部栏目进行针对内部用户的信息发布,如针对本系师生的课程通知、本院系毕业校友的活动通知等。

  2.基于GPRS和IEEE 802.11无线协议的应用

  GPRS即“通用分组无线业务”(General Packet Radio Service)的英文简称,是在现有GSM网络上开通的一种新的分组数据传输技术。相对于原来GSM以拨号接入的电路数据传送方式,GPRS具有永远在线、自如切换、高速传输等优点,而且可以方便的接入访问Internet。市场上的许多高端手机都提供基于GPRS的各种服务功能,如WWW方式浏览网页、MSN网上聊天、收发电子邮件等。

  使用GPRS手机和PDA都可以访问互联网上的资源,但由于终端设备硬件、软件条件的限制,如屏幕尺寸的大小、内置浏览器功能差别,许多在台式机上浏览正常的页面在这些设备上就会出现布局变形,画面残缺,甚至根本无法显示。这就带来一个系统如何进行设备感知、内容自适应呈现的关键问题。为解决这些问题,我们设计开发了北京大学移动网络教学原型系统。

  该系统是一个较完整的教学活动支持平台,用户使用GPRS手机或PDA等设备访问本系统。系统可以识别访问设备类型,并获取必要的终端硬软件信息,然后经过系统分析处理,呈现出相适应的课程资源内容。通过这个系统,学生和老师可以方便及时地进入课程论坛,讨论查看相关信息。某些高档手机或PDA还可以在线浏览PPT、Word等格式的课件。

  在移动网络教学平台自动感知设备类型的基础上,我们又对网络课程资源进行重新定义。将课程讲义、授课视频、图片等课件资源分解、提取、封装,构成元数据资源,用SMIL同步多媒体整合语言进行组织封装,根据不同的访问设备(手机、PDA、PC等),系统自动识别判断,获取不同设备的类型、性能等参数,经过逻辑处理,最后呈现给用户恰当的课程内容(如图)。当不同设备访问课程资源时,系统选择性地输出视频和文字,例如PDA和PC有视频播放能力,则输出课程视频,而手机只能接收文字信息,对于不同屏幕尺寸的设备如PDA和PC台式机,则一屏呈现的文字内容量也有所不同。通过这种方式,网络课程可以较好地适应不同的终端设备。当然这同时也对网络课件制作提出了较高的要求,需要特殊的课件制作工具,制作起来较为繁琐。

  3.基于普适消息通讯系统

  普适消息通讯系统(Ubiquitous Message System,UMS)是我们设计的一种消息传递机制,该系统设计实现使用唯一标示(UID)表示各通讯终端(Endpoint),提供一种端到端的消息通讯机制,并且提供SMS、GPRS等网关接口,支持包括手机、PDA、PC间的消息收发。系统设计基于开放式XML通信协议,具有较强的灵活性和可扩展性,并且对外提供用户应用开发接口,允许开发者构建自己具体的服务系统。基于这种通讯机制,我们开发了PC客户端、J2ME手机客户端和移动服务系统,提供客户端PC和手机用户间即时聊天通讯、离线消息发送、GPRS短消息收发、Email消息发送、SMS短信发送、移动通讯录备份等功能服务。

  移动教育包括移动通讯和教学活动两方面的内容,任何一方面都是非常复杂的领域。对移动通讯而言,随着通讯技术的发展,移动终端市场日益丰富,无限数字终端设备也趋于功能强大化和硬软件配置规范化,逐渐淡化有线无线设备目前的差异性,这样会大大简化移动应用开发,增强可移植性。对教育而言,从粉笔黑板到网络远程再到目前的移动教育,如何充分利用新技术带来的便利条件改进教学活动?移动教育模式是什么?什么教学情景适用于移动教育?如何定位移动教育?这些问题值得进一步探究。

  虽然移动教育起步不久,处于实践摸索中,存在的问题也很多,但随着无线移动设备费用的降低、硬件的改进,其普及率和服务商会不断增加。移动通信和计算机技术的不断发展也将给移动设备的各种应用提供广阔的发展空间。通过将移动互连通信与教育相结合,充分运用现代通讯、计算机科技发展的新成果,移动教育将发挥积极的作用,最终给我们带来无限(线)的自由未来。

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