3G网络下移动学习的探索与实践

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第 18 卷 第 1 期 2012 年 2 月

开放教育研究 Open Education Research

No． 1 Vol． 18 ， Feb． 2012

3G 网络下移动学习的探索与实践
郑洁琼
1

陈泽宇

1

王敏娟
2， 3

杰森·吴

3

（ 1． 上海交通大学 现代远程教育研究中心 ， 上海 200030 ； 2． 圣地亚哥州立大学， 圣地亚哥， 美国； 3． 阿联酋电信和英国电信联合创新中心 ， 阿布扎比， 阿联酋）

【摘要】 近年来， 基于移动通信技术和移动互联网技术的移动学习已经成为现代远程教育中一种新型的 学习方式， 它不仅具有传统远程教育的优势 ， 还兼备高度的移动性、 交互性、 个性化等特点， 进一步实现了人们 “随时、 随地、 随身” 的学习愿望。3G 技术的推出， 使得在移动学习中高速传递学习资源成为可能 ， 这成为人们关 Learning Lab ） 研发的移动学习网站为研究平台 ， 注的又一热点。本文以上海交通大学数字化学习实验室 （ E开 发了对应的手机客户端 。通过 Webservice 服务实现网站与手机客户端之间的数据通信 ， 用户在移动学习中若有 问题， 可直接编辑短信发送到指定号码 ， 后台答疑库会自动回复相关答案 ， 实现了移动学习的高度移动性 、 交互 各方面指标都达到要求 ， 并能提供良好的用户体验 。 性等特点。研究者还做了性能和用户体验测试 ， 【关键词】 远程教育； 移动学习； 第三代移动通信技术； Webservice 【中图分类号】 G434 【文献标识码】 A 【文章编号】 10072179 （ 2012 ） 01015904 览、 电话会议、 电子商务等多种服务。3G 可以提高高速数据 业务， 速率一般在几百 kbps 以上。 3G 作为一种以手机为主要载体的新一代移动通信系统 ， 把无线通信与因特网紧紧地结合在一起 ， 开拓了因特网的无 并展现出了不同于 PC 互联网的新特点。 首先， 线应用领域， 3G 网络最重要的意义在于它把锁 同传统的 PC 互联网相比， 定在一个个固定站点中的信息释放到时空中去 ， 每一个用户 都成了移动的网络节点 ， 可以随时随地获取所需信息 。 其 次， 提供了丰富多彩的个性化信息服务 。 随着制造技术的进 3G 网络成功地实现了现有互联网的大多数应用在移动 步， 并使得网络生活更加简便 、 自由、 多姿多 平台之上的迁移， 彩。基于移动互联网终端 （ 如智能手机 ） 的号码唯一且机器 价格相对较低， 移动互联网的信息服务从一开始就体现出了 个性化趋势。智能手机是指在手机内安装了相应的开放式 操作系统， 可以由用户自行安装程序 、 软件， 对手机的功能进 行扩充， 并可以通过移动通讯网络实现无线网络接入的一类 智能手机具有更高的计算性 手机的总称。与普通手机相比， 能， 并且应用接口开放， 因此第三方可以为智能手机开发各 种扩展应用程序。3G 手机是通信业和计算机工业相融合的 “个人通信终端 ” 。3G 手机往往有一个 被人们称之为 产物， 除了能完成高质量的日常通信 触摸式的超大彩色显示屏 ， 外， 还能收发邮件、 多媒体通信等， 满足了个人应用和商务应 用的多种需求， 并可以根据个人需要继续扩展机器功能 。 再 互动性进一步增强。用户可以随时随地利用手机拍摄图 次， 片、 录制视频， 将自己的心情和所见所闻用手机记录下来 ， 再 3G 网络用户的角色逐渐由 把这些内容分享给他人 。 可见， 被动的信息接受者转变为主动的内容创造者 ， 这使得用户之

随着移动计算技术、 无线通讯技术和软硬件技术的发 展， 特别是以手机为代表的移动设备的功能越来越强大 ， 移 动学习已经成为研究的热点 。 人们从不同角度对移动学习 进行了定义： Dye（ 2003 ） 从学习方式的角度认为移动学习是 任何地点进 一种在移动计算设备帮助下的能够在任何时间 、 行的学习， 移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地 有利 呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流 ， 于移动学习的顺畅进行 。 Clark Quinn 从技术实现的角度认 为移动学习是移动计算与数字化学习的结合 ， 是通过移动设 备实现的数字化学习， 包括随时、 随地的学习资源， 高度的交 互性， 对有效的即时学习提供了强大支持 。 （ 转引自： 刘豫钧 2006 ） Paul Harris 从远程教育的角度认为移动学习是移 等， 能够为学习者带来随时随 动计算技术和数字化学习的交点 ， 地学习的全新体验。 Harris 在此基础上进一步认为 ， 移动学 习应该能够使学习者通过移动信息设备随时随地享受片断 化教学， 在此过程中， 往往更多使用的是无线信息设备 （ 转引 2001 ） 。可以看出， 自： Gordon ＆ Gebauer， 移动学习不仅具有 还可以在任何时间、 任何地点展开， 并 传统远程教育的优势， 交互性、 个性化、 情境智能等新特点。 且具有真实性、

3G 技术及其在移动学习中的应用
第一代模拟制式手机只能进行语音通话 ； 第二代 GSM、 CDMA 等数字手机增加了接收数据的功能 ； 第三代移动通信 技术， 即 3G 技术将无线通信与国际互联网等多媒体通信技 术结合， 可同时传送声音及数据信息 ， 与前两代移动通信技 术的主要区别在于传输声音和数据的速度上的提升 ， 不仅能 处理图像、 音乐、 视频流等多种媒体形式 ， 还提供诸如网页浏

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郑洁琼， 陈泽宇， 王敏娟 . 3G 网络下移动学习的探索与实践 2010 ） 。 间的互动性进一步增强 （ 陈泗林， 3G 技术支持下的移动学习具有更为广阔的适用环境 ， 它不仅继承了传统远程教育的基本功能和优势 ， 还克服了现 代社会因人员流动造成的学习时间和空间多变带来的困难 ， 使得学习者能够随时随地获取所需的学习资料 ， 与教师实现 2010 ） 。 与传统的网 双向交流， 完成整个学习过程 （ 查代春， 络学习相比， 基于 3G 技术的移动学习还具有以下优势 ： 提供 如多媒体短消息、 多媒体邮件、 了丰富的多媒体通信业务 ， WAP 浏览、 电话会议等， 使用无线移动设备即可同时访问多 MP3 、 MP4 等多媒体的互 种学习资源和学习服务 ， 基于 Flash、 教师可以通过教学服务器发布教学公告 、 解答学习 动学习， 者的问题， 学习者也可随时随地浏览移动学习平台上的问题 甚至通过短信息直接与教师交流 ， 从而可以随时随 和解答， 2010 ） 。 学生与学生之间的交互 （ 姚巍等， 地实现教师与学生，

OER． 2012 ， 18 （ 1 ） 1 ） 视频浏览： 用户可通过该模块访问网站视频资源 ， 通 过 Webservice 获取视频资源分类列表 ， 并根据相关分类获取 视频描述信息等， 然后根据用户具体 该类别下的视频图片、 操作执行相关功能模块 （ 播放 / 下载 ） 。 移动用户渴望快速、 “深 ” ， 方便、 轻松地获得信息， 因此， 在设计时要避免链接过 即导航层次不要过多， 如果过多容易引起用户的迷航 （ 姚昱 2008 ） 。 旻， 2 ） 下载及管理： 用户可在该模块管理已下载视频 （ 删除、 播放） 。选择想要下载的视频， 有进度条显示下载进度 ， 下载 完毕自动保存在“我的下载 ” 模块中。 进入“我的下载 ” 模 观看已下载视频。 由于空间有限， 用户也可删除旧的视 块， 2009 ） 。 频资源， 以方便下载新的视频资源 （ 王颖， 3 ） 短信互动： 用户可在观看视频时发送即时短消息到指 后台答疑库经过分析后 ， 自动筛选相关答案， 发 定手机号码， 回给用户。 （ 二） 模块实现 1 ） 视频列表模块： 通过 Webservice 技术实现网络数据请 Webservice 实现遵照 SOAP 协议。 手机客户端通过发送 求， SOAP 请求向服务器提出视频列表 、 视频描述以及视频数据 流请求， 在得到响应后执行相关显示操作 。 Webservice 请求 响应流程详见图 1 。手机客户端程序运行效果如图 2 所示， “百科视频 ” ， 点击首页左下方 即可获取右侧的视频列表 ； 首 “我的收藏” 页右下方的 里存储了下载到本地的视频资源 ， 方 便用户快速、 重复访问某一视频资源 。

移动学习手机客户端的设计与实现
目前， 移动学习在教育中的应用模式主要有 ： 基于短信 息、 基于链接 / 浏览、 在线实时信息交互、 在线信息下载。 基 主要借 于短信息的移动学习是一种新型的信息化学习手段 ， 助移动通讯和网络技术 ， 实现学习者之间、 学习者与教师之 间的交流， 学习者与互联网之间的互动 ， 甚至是学习者与某 2009 ） ； 基于链接 / 浏览的移动 台服务器之间的通信（ 肖澎等， 学习是学习者利用移动学习终端 ， 经过网关接入互联网， 通 过 WAP 协议访问教学服务器， 从而进行浏览、 查询、 实时交 互， 不但可以传输文本， 还可以传输一些图像信息 ； 还有一种 移动学习方式是基于链接 / 浏览的移动学习的延伸 ， 即在线 信息下载的移动学习， 学习者既可以通过移动终端设备进行 在线浏览、 查询、 互动， 也可以在与网络建立链接的情况下 ， 从服务器终端获取学习资源的具体信息 ， 并将需要的学习资 源保存在移动终端进行后续学习 。 因此， 学习者有效地避免 了因网络故障、 环境因素而造成的学习中断以及其他对移动 2005 ） ， 学习产生的负面影响 （ 宋述强， 进而保证移动学习的 顺畅进行。 （ 一） 概要设计 我们已经建立了一个 3GP 流媒体库， 里面积累了 2300 多个移动学习资源， 都是 3GP 格式的视频知识点。根据以上 几种学习模式的要求， 我们开发了手机客户端程序 。 用户安 装该程序后， 即可浏览所有的学习资源 ， 并支持实时点播、 下 如果遇到问题， 可以发送短 载。用户在观看视频的过程中 ， 信到指定号码， 后台答疑库进行分析后会自动发送问题的答 案到用户手机上。 移动学习对系统与学习者的互动要求颇高 。因此， 系统 各模块的实现主要采用 C / S（ 客户端 / 服务器 ） 的形式进行链 接。考虑到手机硬件设备运算能力有限 ， 我们把计算处理全 部放在服务器端进行， 客户端只负责最终的数据显示以及与 用户的交互。这种瘦客户端软件有助于程序的流畅运行 ， 保 证良好的用户体验。

2 ） 下载及管理模块： Webservice 除了返回视频资源的名 图片、 描述信息外， 还获取了视频和图片的 url 地址， 该模 字、 块使用 ASIHTTPRequest 实现视频数据流下载， 遵照 HTTP 数

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郑洁琼， 陈泽宇， 王敏娟 . 3G 网络下移动学习的探索与实践 据请求格式进行数据下载 。图 3 展示了视频下载过程， 以及 下载后的保存状态。

OER． 2012 ， 18 （ 1 ） 序， 在界面和功能上保持了一致 。 如图 2 所示， 用户运行客 “百科视频” 点击 直接进入分类列表。由于分类 户端程序后， 多达几十种， 我们采用页面滑动的方案 ， 避免了翻页带来的 即显示该分类下的所有视频 麻烦。用户点开感兴趣的分类 ， 资源， 包括视频图片、 名字、 简介等， 一目了然。然后， 用户选 择某视频， 即可实时播放。如果用户认为此视频资源有保存 还可以下载到本地手机 ， 视频将自动保存在图 2 所示 价值， “我的收藏” 中。这样， 用户只需经过三次导航即可访问到 的 所需视频资源， 并下载到本地的视频资源 。 另外， 用户在观 看视频的时候， 如果有疑问， 只要发送问题到指定号码 ， 一般 在 20 秒以内就能收到系统发回的相关答案 。移动学习的交

图3

视频下载及下载管理

互性在此得到了充分的体现 。

3 ） 播放及短信互动答疑模块 ： 短信互动答疑通过由手机 短信端口发送相关问题到指定端口实现即时短信答疑 。 用 户在观看视频时可通过短信进行互动 。 客户端运行效果见 图 4， 用户点击最右边的信息图标 ， 即可进入短信编辑页面 ， 发送到指定号码， 后台进行分析后自动发回答案到用户手 机， 及时解决了用户的疑问 ， 有助于移动学习的顺畅进行 。

图5

百科网站网络拓扑图

总结与展望
图4 视频播放及短信模块

移动通信技术的发展， 特别是 3G 技术的出现， 不仅使移 动学习更好地满足人们随时随地学习的需要 ， 而且提供了良 好的用户体验， 代表了远程教育在新时代背景下的发展趋 势。然而， 目前移动学习资源仍比较匮乏 。移动学习与情境 高度先关， 学习环境的不稳定性导致学习过程可能随时被打 断， 这就要求移动学习的课件最好短小 、 精悍。 我们曾经在 实验室研发的移动学习平台上做过用户调查 ， 用户大多偏向 于 5 分钟左右的移动学习课件 。 而现有的网络课件资源大 多不满足这一条件， 需要我们结合移动学习者的使用习惯 ， 开发更多优质的移动学习资源 。目前， 我们的手机客户端提 点播和下载服务， 下一步我们将加入上传功能 ， 后台 供浏览、 审核通过即可发布， 鼓励用户自己制作、 分享移动学习资源。 3G 技术的发展和推广将极大推动移动学习的研究与应用 ， 给学习者提供越来越多的全新的移动学习体验 。 移动学习 给我们带来的不仅仅是移动通讯技术 、 移动设备、 学习资源 所提供的学习支持上的便利 ， 更重要的是有助于构建一种适 合个性化学习的移动学习情境 ， 满足人们即时学习的愿望 ， 符合知识经济背景下社会对个体知识和技能的要求 （ 傅健， 2010 ） 。移动学习与泛在计算、 数字化学习、 后现代远程教育 一齐勾画出未来教育发展模式的新蓝图 ，， 这种即时学习的便 利将有利于人们形成终身学习的习惯 ， 推动形成人人皆学、

测试结果与分析
手机客户端开发出来以后 ， 为了验证是否达到了预期目 的， 我们对其进行了性能和用户体验测试 。 （ 一） 性能测试 由于移动学习用户数量庞大 ， 为了保证良好的用户体 我们初步的目标是支持 500 用户并发访问。为了验证这 验， 一性能指标， 我们做了如下测试。 该网站 3GP 流媒体采用 HTTP 方式进行分发， 因此， 主要采用下载模式进行测试 。 考 虑到平台位于公网， 为了避免公网对测试结果的影响 ， 我们 通过内网的另外一台服务器进行压力模拟测试 。 网络拓扑 500 次链 如图 5 所示。采用 linux ab 命令进行 500 次请求、 用以模拟 500 个用户同时访问平台的 alan_ 接的访问请求， 09052621 3915． 3gp 文件。测试结果显示： 完成 500 并发请求 所需时间为 3． 23 秒； 请求过程中无错误现象 ； 50% 的请求在 0． 865 秒时完成； 80% 的请求在 1． 366 秒内完成； 90% 的请求 在 1． 681 秒内完成； 100% 的请求在 3． 087 秒内完成。 综上， 500 用户并发的指标理论上圆满实现 。 （ 二） 用户体验测试 我们开发出针对 Iphone 和 Android 两款手机的客户端程

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郑洁琼， 陈泽宇， 王敏娟 . 3G 网络下移动学习的探索与实践 处处可学、 时时能学的学习型社会 。 【参考文献】
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（ 编辑： 魏志慧） 【收稿日期】 20110915 【修回日期】 20111220 【作者简介】 郑洁琼， 在读硕士， 上海交通大学现代远 程教育研究中心 （ zhengjieqiong8858 @ 163． com ） ； 陈泽 宇， 博士， 副教授， 上海交通大学现代远程教育研究中 心； 王敏娟， 博士， 副教授， 圣地亚哥州立大学， 阿联酋 电信和英国电信联合创新中心研究员 ； 杰森·吴（ Jason Ng） ， 阿联酋电信和英国电信联合创新中心首席研究 员。

The Explorat ion and Im plem ent at ion of M obile Learning w it h 3G Technology
3 ZHENG Jieqiong 1 ， CHEN Zeyu 1 ， WANG M injuan 2， ＆ Jason Ng 3

（ 1． ELearnig Lab， Shanghai Jiaotong University， Shanghai 200030 ， China； 2． Department of Educational Technology， San Diego State University， USA； 3． EBTIC Research Fellow， Abu Dhaibi， UAE）
Abstract： The launch of 3G （ 3rdgeneration） technology enables the highspeed transfer of digital learning resources and further spurs the development of mobile learning． Using an existing mobile learning platform （ a web portal） developed by itself，the ELearning Lab of Shanghai Jiaotong University created corresponding client software for terminal devices （ mobile phones，either iPhones or Android） ． Data communication between the web portal and mobile devices was achieved through webservice technology． In addition，if users have questions about certain topics or knowledge points during learning， they can send text messages to designated numbers， and an automated " answer machine" will reply with the closest answers． We tested the client software with 500 users． The results show that it functions properly and can provide satisfactory user experience． Key words： distance education； mobile learning； 3G ； webservice · 162·



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