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移动教育---现代教育技术的一个新方向
2003年7月31日
[摘要] 本文通过将移动通信技术和现代教育相结合,引入了移动教育的概念,并根据不同类型的移动通信协议分别讨论了在教育活动中的不同应用技术(包括基于短信息的移动教育和面向连接的移动教育)以及存在的问题,并根据移动通信的发展对移动教育提出了展望。
[关键字] 移动通信 现代教育 移动台 移动教育
 

1. 引言

提高教育质量和扩大教育规模是教育的两大任务;多出人才,出好人才始终是教育的重要目标。如何利用当前最先进的信息技术来实现教育的目标是当代教育工作者的重要责任。教学过程的四个基本要素[1]--教师。系的随时取得与、学生、教学内容、教学媒体,应有机地结合起来才能完成教学目标。教学模式:是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论的指导下、在某种环境中展开的教学活动进程的稳定结构形式。无论是怎样的教学模 式,媒体都起着重要的作用。几千年延续下来的“粉笔+黑板”的教学方式之所以得以生存,是因为以前科学技术的进步并未能引起教学媒体的变化。而从远程教学的演变过程来看,经历了单纯的邮寄函授到广播函授以及电视函授,从函授到电视直播,从以卫星电视为介质发展到以网络多媒体为介质的过程,从中可以清楚地看到,媒体的发展使得教育者和被教育者之间的活动从同步发展到异步,逐渐摆脱了时间、地点和空间的限制。目前知识爆炸,教育的内容日新月异,终身教育已成为现代社会的需要,教学的规模和效率亟待扩大,应用现代教育技术来提高教学质量和扩大教学规模是当前教育的重要目标。对于终身教育来说,传统课堂之外的学生人数大大增加,这些人没有规定的学习地点和时间,甚至工作场所也不固定(例如销售人员)。另外,对于在校生来说,其放假或者外出也希望随时取得与学校的联系,这些在当前的教育手段下实现起来较为困难。

针对以上问题,本文系统讨论利用移动通信和互联网的解决方案,我们称之为移动教育(Mobile Education,简称ME)。移动教育作为一种可以广泛使用的教学手段,在国外也很少见。Berkeley2000年只是针对一些中学生做了使用手机的教育实验[2][3]简单讨论了在虚拟大学中的移动应用。随着无线移动设备费用的降低,其普及率在迅速增加,尤其在我国更是如此。而且,移动通信[4]和计算机技术的发展给移动设备的通信带宽和计算能力提供了广阔的发展空间。在这样的背景下,移动教育通过将移动通信与教育相结合,充分运用现代科技发展的新成果,将发挥巨大作用。

2. 移动教育系统的基本构架

移动教育(Mobile Education)是指依托目前比较成熟的无线移动网络、国际互连网[5]以及多媒体技术,学生和教师通过使用移动设备(如手机等)来更为方便灵活地实现交互式教学活动,其基本构架如图1所示。从图中可以看到,移动教育系统主要由四部分组成:国际互联网、移动教育网、移动台和教学服务器。

移动教育网:该网络是整个移动网络的一部分,由多个基站组成,用来发射或接收来自移动台以及互联网的信息,并通过空中接口将移动台与互联网实现无缝连接。

国际互联网:该网络即我们通常说的Internet,该网络是教育资源的有效载体。目前互联网技术已经非常成熟,与互联网连接的客户可方便地进行信息交换,并可访问互联网上的丰富资源。

教学服务器:该服务器与互联网相连,存放丰富的教学资源以及相应的服务程序。

移动台:移动设备,如手机等。目前一般指二代手机,即由通信硬件与SIM卡组成。通信硬件完成信号的接收以及协议识别,SIM卡保存用户的标志。对于该类设备来说,其内置的操作系统是封闭的,不具有扩充软件的功能。另外,许多公司正在研究或推出具有PDA功能的高档手机,该设备集成了通常手机和PDA的功能,其PDA部分具有一定的开放性,可在一定程度上扩充软件。由于二代手机的通信速度较低,不具有面向连接的通信协议,一般只能通过短信息的形式通过移动网与Internet通信。

 


从移动教育系统的构成来看,其国际互联网和教学服务器是教育资源的主要载体;而移动台和移动教育网则是连接用户和互连网的主要媒介,正是这种媒介才使得移动教育系统独具魅力。同时,随着移动通信技术的迅速发展,移动教育系统将给使用者提供更方便的服务。目前国际上众多移动厂商正在研发第三代移动通信协议,诺基亚、爱立信等都在试图推出三代通信产品。一般认为到2005年左右,第三代通信产品将趋于成熟。此时,移动通信的速度将大大增强,我们使用手机就可以浏览web网页,此时的移动教育系统也会提高到新的水平。

3. 移动教育的基本形式

移动教育的目的是利用移动设备和移动通信网方便地访问互联网上的教育资源[6],这种资源访问的形式是受移动设备与移动通信网之间以及移动通信网与互联网之间的通信协议制约的。目前移动通信协议主要有两种形式:一种是面向短消息的,另一种是面向连接的(实现实时通信).

(1) 基于短消息的移动教育

l         基于互联网的短消息网络结构

GSM(Global System for Mobile Communication)网络除了提供话音服务外,还提供面向字符的短消息服务(Short Message Service)。SMS占用通道的时间短、费用小,可使得两个GSM用户方便地进行点对点通信。由于互联网开发的时间较长,而且已经具有大量的支持软件,并形成了丰富的资源,因此目前众多的短消息服务厂商几乎都与国际互联网相结合而形成统一的短消息服务网络。图2是中国移动通信集团短消息网络的结构,其中的简写短语意义如下:

SMPPShort Message Peer to Peer,短消息点对点协议;

CMPPChina Mobile Peer to Peer,中国移动点对点协议;

ISMGInternet Short Message Gateway,互联网短消息网关。 

 

 

 


l        基于短消息的移动教育

通过短消息可在用户间实现有限字符的通信,也可实现用户与互联网服务器之间的有限字符传送。利用这一特点可实现用户通过无线移动网络与互联网之间的通信,进而实现对教育服务器的访问,并完成一定的教学活动。具体功能如下:

a)学校对教师的教学活动通知;

b)  教师对学生的教学活动通知;

c)  学生对教师提出问题;

d)  教师对学生的问题浏览以及答疑;

e)学生对考试分数的查询

总之,通过短消息可实现学生和学生之间、学生和教师之间、学生和教学服务器之间以及教师和服务器之间的字符通信,这样的教学活动不再受时间、地点和场所的限制,真正做到“everywhereeverytime”学习。

但是,要想更好地实现移动教育,还需要解决以下问题:

a)教学服务器的软件系统要增加移动接口;

b)  需要专门设计并编写面向短消息的服务软件;

c)  手机方应该提供教学服务系统的操作菜单。

前两者是属于服务器端的软件,用户可以修改完成;但对于c)来说,涉及到手机系统的软件,由于目前的手机是封闭的系统,其系统软件是在出厂时确定的,因而很难改变。因此,对于目前的手机来说,可能的基于短消息的移动教育方案是教育系统自行规定一组操作,用户可利用短消息将操作命令发给教学服务器,教学服务器再根据收到的命令执行相应的操作。

 

(2) 基于连接的移动教育

对于短消息通信来说,其数据的通信是间断的,不能实时连接,因而不能利用该种通信实现手机对网站的浏览,很难实现多媒体资源的传输和显示。但是,随着通信芯片和DSP(Digital Signal Processor) 性能的提高,移动通信协议将得到很大改进,通信的速度也会大大提高。目前很多手机厂商正在或已经开发能支持浏览器的高档手机,如WAP手机、iMODE手机、GPRS手机等都支持浏览器,但由于目前通信速度较低,其应用尚未成熟,目前的类似产品并没有取得成功。但随着3G通信协议的推出,面向浏览器的移动设备将会很快得到推广,此时的移动教育在方便性以及服务质量上都将会发生空前变化:教学活动将不受时间、空间和地域的限制,并将得到高质量的保证。但是,教育平台从微机到手机的转变也会带来一系列的问题:

a)通信收费问题。面向连接的协议将允许长时间连接,按时收费将非常昂贵,目前很多厂商建议按流量收费。

b)    格式转换问题。手机屏幕与微机屏幕具有非常大的差距,其显示格式应该根据手机屏幕的大小而相应改变。目前所采取的手段是规定一种面向手机的标记语言(WML),同时开发一组HTMLWML之间的相互转换的中间件。当利用手机浏览WEB网页时,中间件将HTML文件转换成WML文件,然后传输给手机显示。

c)    开发基于手机的教育软件。由于很多微机软件是基于微机屏幕的,因而在移植到手机上时,都要对于显示程序进行适当的修改。

从上面的分析可以看出,不同形式的移动教育各具特点。作为移动教育的研究者来说,应该充分利用各种实现形式的优点,共同完成对教学活动的支持。

4. 一个移动教育的实例设计与实现

4.1 移动教育试点---CETA网站的建设计划

CETA是全国高等学校教育技术协作委员会的网站, 面向全国1000多所普通高等学校、1000多所成人高等学校和1000多所民办高等教育机构,是教育部推广应用教育技术,推动我国高等学校教学方法、教学手段改革的重要途径之一。该网站的功能定为发布信息,交流研讨,协同管理等。网站内容涉及国家有关教育技术的方针政策、会议情况、重大活动、研究与应用的发展动态,还有全国各类教育技术组织机构、专家研究与开发项目成果数据库。

为了更有效地发挥该网站的作用,更及时更迅速地为众多高校服务,我们拟在有关单位的资助下对其进行大幅度改造,建成国内外先进的移动教育网站。作为试点,该网站可开辟移动教育的先例,推动中国现代教育的发展。该网站在原来基础上增加的移动业务如下:

1) 在设计时增加了移动通信结构,移动通信协议采用《中国移动通信信息资源站实体与互联网短消息网关接口协议》v1.2.

2)     主要功能描述;

1)新闻:

a) 新闻自动更新,自动排序,自动整理;对特殊用户实行定制自动发送新闻。

b)  会议消息自动更新,自动排序,自动整理;对部分教师实行定制自动发送。

c)  新闻的检索:

要求可以通过手机查询某个日期或某个相关词而找出相应的新闻和会议消息。

2)网络会议:

a)会议的异步交互和实时交互同时存在;

b)参加会议的会员的管理、登录和检查;

c)会议中声音和图象的使用;

d)会议中的文档的收集和整理;

e)对会议中的结论和建议实现定制发送给部分用户。

3)网络BBS:

a)  BBS用户的管理,初期进行自由登录,任何人都可以先登记,再发表文章,一段时间后再对用户进行限制;

b)  BBS消息的整理,选版主;

c)  用户通过手机可查询BBS的标题和内容;

d)  用户可用手机发表文章。

4)电子会刊;

a)进入电子会刊,要能够非常方便的浏览各期会刊。

B)会刊要做成电子刊物,要求可以上载文章,文章送交审批后交给编辑,编辑可非常方便地组织文章成刊、发布,文章和刊物的资料要及时保存,不用的文章要反馈给作者。

e)  由于现在电子会刊中的内容暂时是内部通讯,以后再把它挪到新闻中去;

f)  支持注册用户利用手机浏览已发表文章的题目。

5)资源:

a)其中包括5类内容:

①教材(书本);

②课件,目录级;

③电子出版物;

④项目(已成功);

⑤教育部文档。

b)5类内容的搜索、查询:

相当于原主页中的教材管理、项目管理和文档管理,要有方便快捷的搜索引擎,支持利用手机完成查询。

6)组织机构:

a)全国高等学校教育技术协作委员会的简介、章程以及一些有关单位的名单;

b)包括人员和机构的查询,相当于原主页中的人员管理和机构管理;

c)人员管理中有网站系统管理员、各学校管理人员、各学校录入人员、网络会议会员、BBS版主和参与论坛人员、新闻和电子会刊的编辑;

d)会费管理,会员单位要定期交纳会费,每年给予公布;

e)实现手机公布和查询。

7)定制消息发布。

用户可利用手机选择定制需要的内容。

 

8)支持利用手机进行简单的后台录入系统修改:

 

另外,该网站还支持EMAIL无线查询、无线留言等操作。

 

4.2 基于单机的移动教育试验

由于中国移动目前还没有建好移动教育网,其短消息接口还没有得到详细的软件资料。我们利用现有的微机以及诺基亚6110提供的串行口对移动教育基本功能进行了简单的测试,测试环境如图3所示。

 

 

实验中,我们直接利用手机提供的串行口协议实现了大部分的短消息操作,并实现了上述移动教育的关键例程。由于该实验是基于单机的,发射接收短消息都是通过单台手机实现的,当用户数小于100时,其速度影响不大,但当用户数增多时,其收发短信的速度很快下降。但这只是因为单手机发送的原因,当利用移动教育网时则不会存在该瓶颈。

5. 结束语

移动教育是移动通信、网络技术与当代教育有机结合的结果,也是现代教育技术的前沿成果,其推广和发展必将引起教育技术和手段的巨大变化。通过研究和实验,我们认为移动教育在当前的技术条件下是可行的,利用手机可完成许多教学活动,其操作不受时间、空间和地域的限制,其应用前景非常巨大。

 

参考文献

[1] 何克抗. 建构主义革新传统教学的理论基础.教育技术研究.1999第七期.pp1-11.

[2] http://bmrc.berkeley.edu/courseware/cs198/spring00/t2/index.html

[3] Shirabe Ogino and Masao Sakauchi. Mobile Applications on Virtual University. AIWORC'00 .pp243-248.

[4] Modeste Addra,Dominique. Microelectronics In Mobile Communications: A Key Enabler. IEEE MICRO,September-October 1999. Pp62-70.

[5] Subbasis Saba, Mark Jamtgaard. Bringing the Wireless Internet to Mobile Devices. IEEE Computer Magazine. June 2001. Pp54-58.

[6] Stavros Papastavrou and George Samaras. Mobile Agents for World Wide Web Distributed Database Access. IEEE TRANS. On Knowledge and Engineering. Vol.12. No.5.Septyember/October 2000. Pp802-820.

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