3G网络下移动学习的探索与实践

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，这成为人们关注的又一热点。

本文以上海交通大学数字化学习实验室（E-Learning Lab）研发的移动学习网站为研究平台，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、交互性等特点。

研究者还做了性能和用户体验测试，各方面指标都达到要求，并能提供良好的用户体验。

【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】1007-2179（2012）01-0159-04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一种在移动计算设备帮助下的能够在任何时间、任何地点进行的学习，移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流，有利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：刘豫钧等，2006）Paul Harris从远程教育的角度认为移动学习是移动计算技术和数字化学习的交点，能够为学习者带来随时随地学习的全新体验。

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（转引自：Gordon＆Gebauer，2001）。

可以看出，移动学习不仅具有传统远程教育的优势，还可以在任何时间、任何地点展开，并且具有真实性、交互性、个性化、情境智能等新特点。

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。

作为一种以手机为主要载体的新一代移动通信系统，3G 把无线通信与因特网紧紧地结合在一起，开拓了因特网的无线应用领域，并展现出了不同于PC互联网的新特点。

首先，同传统的PC互联网相比，3G网络最重要的意义在于它把锁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。

随着制造技术的进步，3G网络成功地实现了现有互联网的大多数应用在移动平台之上的迁移，并使得网络生活更加简便、自由、多姿多彩。

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手机的总称。

与普通手机相比，智能手机具有更高的计算性能，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产物，被人们称之为“个人通信终端”。

3G手机往往有一个触摸式的超大彩色显示屏，除了能完成高质量的日常通信外，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。

再次，互动性进一步增强。

用户可以随时随地利用手机拍摄图片、录制视频，将自己的心情和所见所闻用手机记录下来，再把这些内容分享给他人。

可见，3G网络用户的角色逐渐由被动的信息接受者转变为主动的内容创造者，这使得用户之第18卷第1期2012年2月开放教育研究Open Education ResearchVol．18，No．1Feb．2012间的互动性进一步增强（陈泗林，2010）。

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，与教师实现双向交流，完成整个学习过程（查代春，2010）。

与传统的网络学习相比，基于3G技术的移动学习还具有以下优势：提供了丰富的多媒体通信业务，如多媒体短消息、多媒体邮件、WAP浏览、电话会议等，使用无线移动设备即可同时访问多种学习资源和学习服务，基于Flash、MP3、MP4等多媒体的互动学习，教师可以通过教学服务器发布教学公告、解答学习者的问题，学习者也可随时随地浏览移动学习平台上的问题和解答，甚至通过短信息直接与教师交流，从而可以随时随地实现教师与学生，学生与学生之间的交互（姚巍等，2010）。

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。

基于短信息的移动学习是一种新型的信息化学习手段，主要借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，甚至是学习者与某台服务器之间的通信（肖澎等，2009）；基于链接/浏览的移动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学习产生的负面影响（宋述强，2005），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、下载。

用户在观看视频的过程中，如果遇到问题，可以发送短信到指定号码，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。

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该类别下的视频图片、视频描述信息等，然后根据用户具体操作执行相关功能模块（播放/下载）。

移动用户渴望快速、方便、轻松地获得信息，因此，在设计时要避免链接过“深”，即导航层次不要过多，如果过多容易引起用户的迷航（姚昱旻，2008）。

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”模块，观看已下载视频。

由于空间有限，用户也可删除旧的视频资源，以方便下载新的视频资源（王颖，2009）。

3）短信互动：用户可在观看视频时发送即时短消息到指定手机号码，后台答疑库经过分析后，自动筛选相关答案，发回给用户。

（二）模块实现1）视频列表模块：通过Webservice技术实现网络数据请求，Webservice实现遵照SOAP协议。

手机客户端通过发送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，点击首页左下方“百科视频”，即可获取右侧的视频列表；首页右下方的“我的收藏”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。

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

图3视频下载及下载管理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4视频播放及短信模块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验，我们初步的目标是支持500用户并发访问。

为了验证这一性能指标，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。

网络拓扑如图5所示。

采用linux ab 命令进行500次请求、500次链接的访问请求，用以模拟500个用户同时访问平台的alan_090526213915．3gp 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。