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  M-Learning的Web服务结构

  目前常见的分布技术主要有CORBA, J2EE,DCE等。所谓CORBA(Common Object Request Broker Architecture,公共对象请求代理体系结构)是由OMG(Object Management Group,对象管理组织)提出的应用软件体系结构和对象技术规范,其核心是一套标准的语言、接口和协议,以支持异构分布应用程序间的互操作性及独立于平台和编程语言的对象重用。CORBA经过近十多年的发展,已逐步走向成熟,并成功地应用在我国许多大型的软件系统中,由此产生了对掌握CORBA技术的软件开发人员的大量需求。所谓J2EE是Java 2 Platform Enterprise Edition的缩写,是一种多层应用模式的结构体系。整个规范由SUN公司提出,它将业务逻辑从系统服务功能和用户界面中分离出去,放置在客户层和应用基础设施这两层之间的中间层,是目前应用的最为广泛的面向Web的应用系统结构规范。所谓DCE是Distributed Computing Environment 分布式计算环境的缩写,它由Open Software Foundation 制定,现在这一组织被称为Open Group。DCE不是独立存在的,而是被捆绑在供应商操作系统中,由多个共同在一起工作的组件组成,它们是: 远程过程调用(RPC)、本地和全局目录服务(CDS和GDS)、安全服务、DCE线程、分布式时钟服务(DTS)和分布式文件服务(DFC)。线程、RPC、CDS、安全服务和DTS组件通常被称为安全核心,并且是组成任何DCE环境所必须的组件,DTS是可选件。

  Web服务(Web services)和上述的分布技术不同,它是计算机分布发送系统的新生代,属于文本处理系统,与二进制通讯协议(binary communication protocols)无渊源关系。

  XML是一种用于描述其他语言的语言,使用XML,你可以定义你自己的、不受到类型限制的、其他类型的文档。Web服务就是将XML文档传递至网络的异步信息。Web服务还同时负责将  XML文档排进或排出可执行程式、物体、数据库和实时连接(legacy applications)。可执行程式并不包含在核心网络技术中,因为Web服务本身是不可执行的。核心Web服务标准——SOAP, WSDL和UDDI,已得到广泛的采用,引起人们巨大的兴趣。SOAP(Simple Object Access Protocol,简单对象访问协议)是一种轻量级规程,用于在没有控制中心、分布式的环境中交换信息。它以XML为基础,由4个部分组成: 一个信封,定义了是什么信息和如何对它进行处理的框架;一组编码规则,用于描述应用定义的数据类型的表示示例;一组表示远程过程调用和应答的规则方式,以及一组捆绑方式,这种方式用于使用低层通信规程交换信息。SOAP具有与其他规则相结合的可能性。WSDL(Web Service Description Language)是一组包含面向文档或面向过程消息的端点操作信息的xml格式Web服务描述;操作和消息首先被抽象的描述,然后捆绑到具体的网络规程和消息格式中,以便定义端点,相关的具体端点被组合进抽象的端点中(服务)。WSDL可以捆绑描述与SOAP、HTTP GET/POST和MIME相关。而UDDI(Universal Description,Discovery and Integration)是一个规范,这个规范用于Web服务以分布式、以Web为基础的信息的注册。UDDI同时也是一个这样的规范的实现的公用的可接入的集合,这个规范是某个企业的Web服务所能提供的内容用登记信息的方式提供出来,以便其他企业可以发现这些服务。Web服务是Web技术的下一步发展方向,它可以允许可编程的被放置在Web上,其他方可以使用分布式的方式进行存取。

  移动服务热反映了计算机本质的变化: 它已不再是以PC为技术装置中心的世界,而是一个以人为本的移动世界——其中大量的装置(如PC, laptop, PDA, 移动电话, tablets等)可以从任何地方登陆查询用户特定信息。幸运的是,随着Web服务的出现,工作任务变得更简单容易。Web服务是分布式企业计算的新浪潮。它们提供了交互操作(interoperability)层面,使连接无论在怎样一种潜在的结构中都得以被描写、出版、定位和激活。Web服务技术通过给开发商的操作系统装置提供一个提取层(abstraction layer),使移动计算连接进入新的发展时期。我们知道,Web服务结构是一套新出现的协议和标准,为企业整合和发展提供了全新的途径。从结构上说,Web服务是通过一种称为SOAP的常用传输机制而成为可能的。通过SOAP,协议及其Binding可以在全球范围内得到协调。Directory或repository是通过UDDI实现的,其界面用WSDL描写,传输过程通过SOAP的使用得到管理,使用户无论在什么平台、用什么系统和标准,都可以与外界的连接进行交际。这一概念在图表1(见60页图表1)中得到生动的再现。

  开发商可以用SOAP为现存的和新的系统建设标准界面,用WSDL描写登陆查询信息的过程。 开发商让客户没有必要一个连接又一个连接地采用常规程序来登陆另一客户的数据库。Web服务功能的再使用缩短了技术开发时间。开发商只需使用现有的开发工具,识别客户要登陆的信息及对相应WSDL 界面的链接。眼下,Web服务模型使用了四个标准: Soap, WSDL, XML和UDDI协议。这为构建Web服务结构的离散元素提供了最基本的可能性。Web服务结构将为系统设计带来诸多益处,例如: 推崇模式系统结构;改变底层程序逻辑,而不严重影响界面;用标准界面掩盖底层系统的复杂性;扩展和提高实时系统(legacy systems),而不改变底层密码;提供平台连接和厂商中立连接(vendor-neutral applications)。优势如此之多,是Web服务迅速发展的主要原因。

  M-Learning的弹性服务结构

  M-learning结构的设计原则必须以此为前提: 技术和开发工具应该在开放、基于组件的模式结构的原则内得到整合。这种模式结构将使各种培训课程和操作的模式得到再利用,具有广泛可接受的标准,从而使现有的硬件和软件提高其交互操作性。在从无线手持装置登陆一门课程时,该系统知道如何可以下载所需要的东西,然后将它们发至手持装置中。此外,面向手持装置的E-learning信息必须格式化,以适合该装置。鉴于以上的结构设计原则,特提出图表2的“灵活性服务结构”。


  目前有一些学校正在着力构建一个以学生为中心、以网络为中心、以移动电脑为中心的弹性环境,使学生在任何时候、以任何方式都能检索到自己所要的学习内容。M-learning可以包括许多东西,从求职、用PDA下载课件,到用laptop 开展基于因特网的辅导性培训。已经提出的M-learning结构(即Web服务结构)具有开放、可扩充、即插即用(plug-and-play)的特点。为了创建一个支持不同厂商交互操作的“即插即用”M-learning 应用环境,我们使Web服务结构的框架成为一种开放的标准化模型。这一可扩充结构可以尽可能广泛地传输适合Web服务的行为绩效,为整体学习解决方案走向成熟时提供更高层面的灵活机动性。可扩充结构还可以与所有的后端应用系统(backend application systems)进行整合,这些后端应用系统包括图书馆、各种实验室、知识管理及其它信息资源。M-learning其实非常简单,只需向急于提升自己知识水平和绩效的任何人提供一个实时视听平台即可。该结构由四个层面组成,细述如下:

  1、应用层(Application layer)

  应用层包括面向师生的各种服务形式,其中有图书馆服务、入学服务、缴费服务、成绩报告、语言翻译等。所有这些服务项目都是广大教师和管理人员为了学生使用而创立的。学生是这些服务的接受者。学生、教师和管理人员之间的互动性即展现在应用层。应用层以下的其它层面对学生是完全透明的。

  2、通过Web服务标准层(standards layer)的整合

  在标准层,通过Web服务的整合将融合现有的、不同类型的所有内容和连接。用于这一目的的Web服务结构将使整个整合过程更短小,做到“即插即用”,并且更加灵活,可使内容独立于技术装置之外。这一装置能确保可用性、可扩充性和绩效性,并能确保同时传输资料、声音和视频。它还对安全问题、服务质量和内容分布进行管理和监控。应用整合层触及使用内置系统、制作工具以及由IT支持的“第三方”制作工具,如DreamWeaver技巧, Microsoft Word,OutStart,gForce或 PowerPoint。它使E-learning供应商得以注册BLOBs(binary large objects)等整个学习连接。已成型的学习制作工具帮助制作者采用BLOBS专用格式,将课文、图表、测试项目、可执行文档、录像等学习元件组合成课程模板。

  3、传输设备层(The delivery devices layer)

  传输设备层借助因特网多重装置传输学习内容。弹性服务结构支持多功能个人交际系统,包括多功能手机、e-mail、PC、Web surfer (网际漫游人)、fax、录像电视、可视电话、AM/FM收音机及全球定位系统。多功能设备是高度压缩、无线的,使用一个单一的、终身管用的加强码,不管是谁,任何时候、任何地点都能被联系上,从而捕捉交际时代用户的爱好和想象力。内容可以根据设备类型自动编制。

  4、人力层(The human layer)

  人力层由学习者、管理员和辅导教师组成。这一层表明,一方面,辅导教师和管理员要为学习者创建服务项目,因此必须与应用层(Application layer)连接;另一方面,在交际、反馈或其它学习活动开展的过程中,辅导教师和学生之间必须有直接的互动,才能通过终端用户层连接起来。为了实施上述M-learning 弹性服务结构模式,M-learning技术环境可以包括以下移动装置: 袖珍PC、移动电话和手提键盘。M-learning装置也有台式计算机实现Internet Explorer,Outlook,Word,Excel 和Microsoft media player等Microsoft Pocket连接的能力。软件中有携带Clear Type技术(这是Windows XP中为增强LCD显示器的显示效果,添加的一种技术)的Microsoft Reader。Clear Type是MS Reader中的主要技术革新,MS Reader则是微软用于台式机和手持设备 的eBook阅读软件,对学习者阅读e-book或lit文档格式/MS Reader file format上的内容颇有帮助。众所周知,由Adobe Systems开发的PDF(便携式文档格式),只能用Adobe的Acrobat Reader软件阅读,而携带Clear Type技术的Microsoft Reader将同时提供阅读eBook,Pocket Dictionaries等资料(从因特网下载后,借助PC与Pocket PC同步)的机会。人们可以通过这种Microsoft Reader与台式PC同步,以便阅读e-mail,看附件,更新日历;还可以便捷地借助电缆技术、红外线技术或无线电技术与移动电话连接,以实现在线浏览。学习内容和学习环境中的交际元件包括网上文章、参考文献等资源,以及在线论坛,文章投稿,师生/学生间发e-mail,递交作业。递交作业可以采用文本e-mail、语音e-mail或文本/语音附件等形式。现在专家们正在研究开发更有效的移动学习服务模式,以实现真正意义上的因特网移动服务、通过移动电话链接在线整体课程以及 “随需下载”版本('Download-on-demand' version)。

  结 论

  M-learning 为广大师生在各种不同的学习环境进行成功的互动,提供了前所未有的机会。其显著特征是提高了学习者学习的机动性和灵活性,但同时又要求人们有更先进的教育理念,有传输网络课程的新方法和新途径。如果这一新的学习方式实施得当,为学习者在移动装置上再现视屏教室、对学习活动的开展大有裨益。Web服务提供了一种借助因特网整合连接的方式,难能可贵。可以预见,基于弹性服务结构的Web服务将成为移动教育中开发Web服务的新方向。

(文中研究数据由美国Ball州立大学Sushil K. Sharma教授提供,特此致谢!)
(作者桂清扬系中国计量学院外国语学院教授、副院长)

 

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