手机移动学习系统设计
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摘要:Moodle在线学习平台是北京开放大学开展远程教与学活动的主要场所,是师生教与学不可或缺的载体和交流场所。
学习平台在现有功能的基础上,结合碎片化学习内容的特点,进一步与移动学习技术相结合,提升学生的学习效率,进一步实现以学习者为中心的教学理念。
本文主要介绍基于Moodle在线学习平台的移动学习客户端系统的设计,从功能需求、系统结构、开发环境、用户反馈等几个方面进行论述。
关键词:Moodle学习平台;移动客户端;移动学习
1、开放大学的学习模式
北京开放大学的主要任务是利用现代远程教育优势,举办多种层次、多种形式的学历和非学历教育,为北京市率先实现高等教育普及化服务。
现已经建设了Moodle网络学习平台,适合学生进行网络学习。
随着移动互联网的兴起和手机用户数量的快速提升,越来越多的手机用户开始依赖于移动应用,对学习方面的软件需求也比较大。
北京开放大学移动客户端平台是配合Moodle学习平台进行的项目建设,手机安装移动学习环境,可以登录Moodle 学习平台,完成课程学习。
移动客户端学习平台为学生的学习提供便利的条件,辅助Moodle学习平台的运行,使得现代的教育平台更具时代性、先进性、创新性,实现学习的多元化。
对教师教学和学生学习全过程的数据跟踪和分析,进一步加强在线教育过程数据的评估,指导教学方法的改进,更加科学地设计和建设在线课程,提高整体的在线教学质量。
提升用户的学习体验也是移动客户端可以完成的重要目标,学习者可以通过自己的移动设备随时、随地的与同学和老师互动,学习者的学习不再是孤立的,而是社会化的,在学习过程中的每个阶段都可以找到自己所在的学习社区,获得实时的活动信息和各种支持学习的帮助服务。
学习者利用移动客户端学习平台学习相关课程,既可下载课件,又可以下载视频学习,对于疑难问题可以求助答疑,学完之后还可以进行在线测试[1]。
2、移动客户端系统的功能需求
手机移动学习系统具有很强的实用性,学员可以在软件系统中根据需求完成多媒体课程学习,课程笔记,及时交流,作业提交,信息共享等辅助学习的活动,并由此开展随时随地的学习任务,并借此对自己的学习路径,学习效果进行记录和跟踪,实现与Moodle学习平台的完美结合。
移动客户端平台基于Android平台开发,能够适配不同手机终端分辨率、操作系统等软硬件环境。
在设计过程中要充分体现移动学习技术的重要作用,注重随时随地的学习、学习支持最优化、学习资源丰富化、充分有效的交互、实时反馈高效化[2]。
手机移动学习系统设计
文/姚行洲
3、移动客户端系统设计
3.1 移动客户端系统主要功能模块
3.1.1 课堂跟踪模块
本模块功能是学生可进行多媒体信息的读取,通过对多媒体的材料(视频、PPT及作业等资料)的学习,达到学习路径和学习效果,系统中还就学习过程进行记录和跟踪,对听课进度、听课计划进行合理的规划,并适时提出听课提醒或可学生自设提醒频率等,就每周或每月的课程的学习进度,统计报表,让学员对自己的学习路径有清晰的了解,并及时的做出调整,督促学习。
3.1.2 共享笔记模块
本模块功能是实现辅助学生学习,根据学生的学习心得及对技术的认识,实现创建学习笔记,组内探讨学习笔记,对学习笔记的信息进行组内的分享与学习等。
根据学生的学习习惯及笔记的形成对学生对友好的提醒,并可以将笔记及心得进行微博等种方式的分享,成为学员学习的好助手。
3.1.3 通讯助手模块
本模块功能是帮助建立组员联系的快捷通讯功能,使得学员增强小组分为,可进行内部群组分类,短信组内群发,公告通知,班内公告等功能,基于现有短信平台和通讯平台的基础上实现学习组的信息的互通、探讨技术,构建一个良好的沟通范围。
3.1.4 用户中心模块
本模块功能是基于Moodle平台的用户管理,并对其中的部分功能做以移动终端的实现。
考虑到信息的安全性及系统的需求,只就用户登陆、密码修改、基本信息的查阅等功能,在移动终端端实现,可允许用户进行基本的行为操作。
3.1.5 信息安全建设模块
在实际的应用中,手机的安全问题主要由于手机病毒引起,主要危害可以归纳为两个部分:数据安全和系统安全。
对于系统安全,Google为Android平台系统已经配备了多个安全机制,以保证系统的安全。
3.2 系统架构及技术方案 移动学习客户端主要采用C/S架构。
该客户端主要负责数据的获取,处理,呈现和采集等任务,服务器端负责响应客户端的数据请求并及时地返回给客户端相应的数据。
Moodle平台主要采用B/S架构。
优点就是分布性强、维护方便、开发简单且共享性强、成本低。
而且B/S架构分布性好,可以随时随地进行查询、浏览等业务处理,且维护和升级方式简单。
移动学习的开发过程中,需要强调的是在设计阶段必须考虑到针对不同手机操作系统和平台交互问题、网络问题等。
从教学设计方面看要为学习者需求设计,而非技术设计[4]。
依据对Moodle学习平台的基本功能分析和对移动客户端系
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统的功能需求,提出本项目的建设方案的三个设计原则:个性化或针对性、及时性或按需学习、内容够用[5]。
3.2.1 设计方案的指导思想
在线学习以及移动客户端与Moodle平台的总体交互关系:移动设备用户向服务器发起请求,服务器接收到请求后做出相应的响应,以满足客户端的需求。
而Moodle在线学习平台的用户所使用的浏览器也向Moodle平台所在的服务器发起请求,服务器然后根据请求返回响应的数据。
图1是客户端软件的交互流程图,当非注册用户初次启动该客户端后,Moodle学习平台将呈现给用户一些推荐的课程,通过该页面用户可进入具体的课程进行试学。
对于注册的用户,在启动客户端后可通过登录/注册页面进行相应的操作,直接进入课程学习页面。
图1 客户端软件的交互流程图
3.2.2 系统架构设计
本系统基于MVC基本设计模式,采用多层体系架构模式,实现移动客户端平台与Moodle学习平台的准确对接,实现应用组件的有效整合,采用非结构化数据、非结构化资源、工作流组件、数据交换组件及功能应用组件的整合构成学习平台的完整体系。
图2是系统整体架构图。
图2 系统整体架构图
系统中的课程资源库负责将Moodle学习平台中的结构化数
据、文件系统中的视频和文本数据、互联网中的HTML或JSON 数据进行静态化后统一存储,一方面可以使得编写课程资源的RESTful API(REST:Representation State Transfer)更加方便,另一方面静态数据不需要数据库的支持,更容易通过CDN实现数据的分发,更容易实现大量用户并发访问课程资源。
3.3 系统开发关键技术 3.3.1 MVC
MVC架构模式把软件系统分为三个基本部分:模型、视图、控制器。
模型表示数据和业务规则,由程序员编写程序应有的功能、数据库设计人员进行数据管理和数据库设计。
视图是用户看到并与之交互的界面,由界面设计人员进行图形界面设计。
控制器接受用户的输入请求并调用模型和视图对请求进行处理,来完成用户的需求。
所以说MVC是用于构建用户界面的,和普通的WEB服务器交互一样,MVC程序使用一样的方式接受请求并返回信息给到浏览器。
图3是MVC运行逻辑图。
图3 MVC运行逻辑图
如图3所示,用户在视图上进行相应的操作,然后由控制器来处理模型,模型再去更新相应的视图,视图将更新结果呈现给用户,如此往复。
视图是应用程序中负责生成用户界面的部分,可以使用JSP实现视图组件。
控制器根据用户的输入,控制用户界面数据显示及更新模式对象状态的部分。
通常选择使用Servlet来实现控制器组件。
这种开发模式具有较高的安全可靠性以及较好的系统扩展性。
视图对象由JSP生成的XML文档实现,XML可以实现数据与视图分开;控制器对象的处理任务由Servlet完成,Servlet接收用户的输入,分别调用不同JSP程序向客户反馈信息,JSP/Servlet通过HTTP连接在服务器端和客户端传递数据。
JSP/Servlet并不使用JDBC技术直接访问数据库系统,而是把参数传递给事先编好的EJB组件,EJB组成了模型中模型对象部分。
由它对数据库进行操作,这样就把系统内部的数据封装保护起来了,EJB组件将事务进行处理,把数据返回的结果,由JSP/Servlet送到前端显示出来[3]。
3.3.2 推送通知服务
推送技术的基础思想是由服务端向客户端主动发送消息。
它不用客户发出请求,而是把信息自动的传送给客户,主动的为客户提供有价值的信息,可以减少客户使用网络搜索信息的时间。
当服务器发送一批数据时,客户端浏览器显示这些数据,同时保证与服务器的连接。
推送服务最大的优点就是实时性好。
推送技术的特点体现了移动学习的特性,用户可以及时
获取关于学习的信息,提高学习效率。
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3.3.3 GCD
GCD以优化的应用程序支持多核心处理器和其他的对称多处理系统的系统,是一套处理并发运算方面的API。
它主要用于优化应用程序以支持多核处理器以及其他对称多处理系统,提高处理器多核运算的能力,允许程序将任务切分为多个单一任务然后提交至工作队列来并发地或者串行地执行。
3.3.4 Core Animation
Core Animation是iOS开发中一个框架,用于构建动画效果的。
这种自动化的图形加速让动画具有更高的帧率且更加平滑,使用它能做出非常炫丽的动画效果。
4、研究成效
4.1 登录注册
用户需使用邮箱或者手机号登录,该账号可在北京开放大学客户端线上平台注册。
同时没有账号的用户也可以通过注册界面输入邮箱、用户名、密码进行新账号的注册及使用。
4.2 客户端的启动在手机中,点击客户端软件的图标,即可完成启动,启动后首先显示欢迎界面,而后根据是否登录分别进入介绍页面或首页。
4.3 主页用户注册成功或登录后,即可进入到主页中了解更多本软件的精彩内容。
其中包括:
动态页面:在动态页面中,用户可以了解到自己的学习进度,新视频的发布,导学课所开的新的班次,同时可以了解上次所观看的视频及观看到的位置。
在自己的学习进度中,用户可以观看到课程的封面、课程的名称、课程的更新时间、每周任务的完成情况以及每个任务的分值、截止日期和是否完成等详细信息。
任务栏中包括视频的学习进度,测验、讨论及作业的完成情况。
收藏卡片中包括公开课的更新及导学课的新开班次的信息。
发现课程:在发现课程界面,顶部为搜索功能,用户可以通过语音及键盘输入自己感兴趣的课程关键字进行搜索课程进行学习,进行搜索后用户也可以通过搜索历史找到自己曾经搜索的课程。
当选择课程后进入课程主界面如图4所示,可以看到课程视频播放等信息,在课程学习菜单上有基本信息、课程简
介、课程安排,如图5所示。
4.4 课程讨论区
在课程讨论区中学生可以和教师、同学之间针对课程讨论主题进行互动,发表自己的观点与认识。
教师可以对学生的回答贴给予点评,回答正确的给予鼓励,回答不够充分的指出问题所在。
4.5 设置在设置页面中可进行偏好设置,如修改个人信息、意见反馈、查看版本号、了解客户端的信息以及退出登录等。
修改个人信息:邮箱账号不可修改,可选择修改头像及用户名。
意见反馈:用户可以通过意见反馈将好的建议、想法等反馈给我们以帮助我们将应用做得更好。
注销当前账号:用于切换账号以及退出当前账号。
总结
移动客户端平台开发项目是我校课程建设体系中的重点建设项目,本项目实现Moodle学习平台服务器端与手机客户端的联通,为学生的学习提供便利的条件,学员通过移动客户端平台能够随时随地的获得教学资源和信息,同时加大学生的学习兴趣,完成学习任务,获得最好的学习效果。
本文主要工作及创新点如下:
(1)总体介绍了支持基于手机客户端的移动学习系统的框架结构及其关键技术,并分析了移客户端系统的整体设计框架,以及相关模块的功能;
(2)对系统采用的关键技术进行分析与研究,为今后解决相似问题提供参考;
(3)用户的反馈给予较好的评价,反应该系统具有一定的应用价值。
研究成果有待于进一步完善和提高,主要考虑因素有:(1)数据安全和系统安全,包括用户信息安全和用户的权限许可等;
(2)易操作、兼容性好、安全性好、界面的友好性等方面的优化;
(3)移动学习与个人知识管理(PKM)、时间管理、学习日程管理的融合;
(4)针对目前主流的智能手机操作系统很多,移动客户端系统开发时难以面面俱到,只能考虑应用面比较广泛的Google Android和苹果的iOS,有待于扩展。
参考文献
[1] 基于手机移动学习的教学系统设计[J].庞峰.软件导刊(教育技术). 2012.02:38
[2] 网络教学平台支持移动学习的探讨[J].姜新春,陈章其.现代教育技术. 2009.01:110
[3] MVC设计模式在Web系统中应用[J]. 徐晟,吴传胜,陈岳阳,崔雷.计算机技术与应用进展.2006:953-954
[4] 移动学习项目的策划和设计[J].李青.中国远程教育.2012.11:93[5] 移动学习[J].邱昭良.中国远程教育.2014.08:98作者简介:
姚行洲,北京开放大学理工学院,副教授、硕士,研究方向:软件
工程。
图4 课程相关信息浏览 图5 课程学习相关信息。