文/張志禎

移動學習應用有望成為學習者通向數(shù)字學習世界的首要入口，而移動設備的碎片化決定了教育機構(gòu)通常需要支持多個移動平臺。對教育機構(gòu)而言，移動學習應用的類型以及開發(fā)技術路線的選擇是戰(zhàn)略層面的決策，跨平臺開發(fā)技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢是影響這一決策的重要因素。

隨著云計算、無線網(wǎng)絡和移動設備（尤其是智能手機和平板電腦）等技術的發(fā)展，移動學習在各級各類教育中的應用日益普及。移動學習應用已經(jīng)成為日益動態(tài)、開放、智能化和移動化的教育信息化生態(tài)系統(tǒng)的重要“物種”，其重要性將日益凸顯：它有望成為學習者通向數(shù)字化學習世界的首要入口。

移動學習應用可分為資源型和工具型。資源型應用包含特定知識點的學習材料，僅支持固定內(nèi)容的學習活動，如幼兒識字、背單詞應用等；工具型應用則側(cè)重于幫助學習者開展不局限于特定學習內(nèi)容的學習活動，如訪問學習平臺、閱讀電子書、做批注、繪制思維導圖等。由于以上不同應用平臺的界面風格、交互方式、編程語言和編程接口等諸方面都存在差異，跨平臺支持的成本很高。為應對這一問題而涌現(xiàn)的移動應用跨平臺開發(fā)技術受到了普遍的關注。本文將對目前常見的跨平臺開發(fā)技術進行比較，以期為教育機構(gòu)跨平臺移動學習應用的技術選型提供參考。

圖 1 三種類型移動應用的運行機制

三類移動學習應用的比較

目前存在三種開發(fā)方式和運行機制迥異的移動應用，即原生應用（Native App）、移動Web應用（Mobile Web App）和混合應用（Hybrid App），三者運行機制差異見圖 1。

原生應用是直接運行在移動設備操作系統(tǒng)中的應用程序。它可以通過操作系統(tǒng)直接訪問移動設備的服務和硬件，受到的限制最少，運行性能最高，因此其用戶體驗也最好。但由于不同平臺原生應用的開發(fā)工具、編程語言、編程接口及其背后的概念體系和設計理念存在很大差異，不同平臺間應用開發(fā)的知識經(jīng)驗難以共享，造成跨平臺原生應用開發(fā)的成本高昂。

移動Web應用是運行在移動設備Web瀏覽器中、利用標準Web技術，即HTML/CSS/JavaScript，構(gòu)造的Web應用。自Web2.0應用和理念被廣泛接受以來，隨著瀏覽器對Ajax技術的普遍支持、CSS規(guī)范和JavaScript引擎的增強、JavaScript客戶端框架的成熟，Web頁面不僅是“文檔”，更是“應用”的觀念已經(jīng)深入人心。HTML5規(guī)范的提出和逐步完善將移動Web應用推向新的高度。目前移動Web應用的功能和性能已有大幅度提升，已經(jīng)成為移動應用的現(xiàn)實選擇。移動Web應用不是直接運行在操作系統(tǒng)，而是運行在設備的獨立瀏覽器中，出于安全考慮，移動Web通常無法訪問相機、聯(lián)系人、本地存儲等資源。同時，雖然對移動Web應用的限制在日益放寬，但不同平臺、瀏覽器的支持還存在相當大的差異，若移動學習應用需要大量的離線存儲空間、需訪問設備硬件或需執(zhí)行大量計算，則移動Web并不是很好的選擇。

混合應用實際是一種特殊的原生應用：它直接運行在操作系統(tǒng)中，因此是原生應用；但其大部分應用邏輯和界面元素采用Web技術實現(xiàn)，即大部分邏輯是由內(nèi)嵌Web瀏覽器（如iOS的UIWebView和安卓的WebView）執(zhí)行HTML/CSS/JavaScript代碼實現(xiàn)的。由于可以采用Web技術實現(xiàn)絕大多數(shù)功能的開發(fā)，因此可以大大提高開發(fā)效率，降低開發(fā)難度。同時，由于程序運行在操作系統(tǒng)，可以突破移動Web應用所受的限制，可訪問設備的各種硬件與基礎服務。

圖 1中原生應用和混合應用用虛線框，表示它可以直接調(diào)用操作系統(tǒng)的功能，而混合應用中的Web代碼也可以透過特定API訪問操作系統(tǒng)的功能。移動Web應用的運行環(huán)境——獨立瀏覽器，用實線框，表示其運行環(huán)境是受限的“安全沙箱”。表 1概括呈現(xiàn)了三種移動應用的優(yōu)勢和不足。

表 1 三類移動應用的優(yōu)勢和不足

移動學習應用跨平臺開發(fā)技術分析

移動應用跨平臺開發(fā)的需求廣泛而迫切，這催生了大量的跨平臺開發(fā)框架。圖 2呈現(xiàn)了典型的跨平臺開發(fā)技術。Adobe AIR支持用Flash/ActionScript開發(fā)跨平臺原生應用，Appcelerator Titanium支持用HTML/CSS/JavaScript開發(fā)跨平臺原生應用；移動Web應用可借助jQuery Mobile、Sencha Touch等框架提高跨平臺開發(fā)的效率；利用PhoneGap、Appcelerator Titanium等打包工具，可以將移動Web應用轉(zhuǎn)換為跨平臺的混合應用，而不同打包工具支持的平臺、功能和編程接口會存在較大差異。

原生應用的跨平臺開發(fā)技術

相對移動Web應用、混合應用而言，支持原生應用開發(fā)的框架相對較少。選擇Adobe AIR和Titanium Mobile的原因是：AIR可以將Flash動畫轉(zhuǎn)換為跨平臺的移動應用，由于大量學習資源是用Flash開發(fā)的，這對于移動學習應用的開發(fā)意義重大；Titanium支持上述三種應用的開發(fā)，尤其是可以將JavaScript代碼編譯、打包為本地應用，不但能夠大幅度提高應用性能，而且可提高代碼重用率：據(jù)統(tǒng)計，用Titanium開發(fā)iOS和安卓應用，可共享80%的代碼。

Appcelerator Titanium Mobile是一個基于JavaScript的移動應用編程框架，目前支持iOS和安卓應用開發(fā)，Blackberry支持尚在測試中且僅對付費用戶開放。其API包括用戶界面、數(shù)據(jù)存儲（本地文件系統(tǒng)和內(nèi)嵌的SQLite數(shù)據(jù)庫）、遠程數(shù)據(jù)訪問、媒體（聲音、視頻、圖像、相冊和照相機）、位置服務等。Titanium Studio是它的集成開發(fā)環(huán)境，可實現(xiàn)本地測試（需Android SDK和Xcode的模擬器），但打包需連接Appcelerator的云服務。

Adobe集成運行環(huán)境（Adobe Integrated Runtime）是一個跨平臺的應用程序運行環(huán)境，支持用Flash、Flex等技術開發(fā)跨平臺應用。AIR將Flash播放器器作為其運行環(huán)境，ActionScript3是其唯一的編程語言。為了調(diào)用AIR運行時的額外功能，如文件系統(tǒng)訪問、原生窗口和任務欄集成、本地數(shù)據(jù)存取、加速計和GPS等硬件設備，F(xiàn)lash應用需要調(diào)用專門的API。Adobe提供免費的AIR SDK用于AIR應用打包；同時，AIR應用打包也集成到了Flash CS5+中，這大大提高了應用開發(fā)的效率。AIR最新版本是3.8，支持iOS4.3+、安卓2.3+以及BlackBerry Tablet OS。利用AIR的另外一個好處是：它還支持Windows、Mac OS等桌面環(huán)境，提高了桌面、移動應用代碼統(tǒng)一、重用的可能性。

移動Web應用的跨平臺開發(fā)技術

HTML5是近年最炙手可熱的概念之一，廣義上說它包含HTML、CSS和JavaScript等一套Web應用開發(fā)技術，三者分別負責Web應用的結(jié)構(gòu)、外觀和行為，三者相互配合可方便地集成多媒體信息、創(chuàng)建復雜交互，降低乃至消除瀏覽器對第三方插件的依賴。

HTML5中新增的HTML標簽主要有多媒體集成標簽，如audio、video；更具語義特性且能提高多設備適應能力的文檔結(jié)構(gòu)標簽，如footer、nav、section等；同時，取消了應由CSS實現(xiàn)的格式化標簽，如font、center等。CSS的當前版本是CSS2，正在開發(fā)中的CSS3主要提供了更靈活的布局、元素視覺效果和選擇器。在編程接口方面，除了原先的DOM接口，HTML5中新增了諸如即時二維繪圖（Canvas）、離線數(shù)據(jù)存儲、編輯、拖放、跨文檔通信、媒體播放等編程接口。

由于當前的Web應用通常有大量前端JavaScript代碼，而且DOM接口繁瑣笨拙，因此今天幾乎任何正式的Web項目都會基于一個或多個JavaScript庫。這里介紹兩個最常用移動Web的框架：jQuery Mobile（jQM）和Sencha Touch（ST）。

jQM基于成熟穩(wěn)定的JavaScript框架jQuery，是一個輕量級的開源框架。它與HTML/CSS結(jié)合緊密，可增強HTML元素的外觀和行為，使界面風格與交互方式與平臺原生控件相近，大大提高了Web頁面在移動設備上的可用性。jQM應用的外觀和行為容易定制，具備jQuery和HTML/CSS基礎的開發(fā)者可以快速上手。jQM支持常見的移動瀏覽器。

圖 2 跨平臺移動應用開發(fā)技術

圖 3 jQuery Mobile和Sencha Touch的對比

ST同樣基于成熟的桌面Web框架：Ext JS，但它是重量級框架，提供了豐富的GUI組件庫、轉(zhuǎn)換效果和完善的事件處理機制。它較好地封裝了HTML/CSS等“底層技術”，可以用與桌面GUI庫（如Java的Swing）類似的概念進行開發(fā)。相比而言，它需要的學習時間更長，界面的定制更加復雜。它支持iOS、Android、BlackBerry、Bada、Kindle Fire等設備的瀏覽器。

圖 3是jQM和ST的對比，宏觀地看jQM是“自下而上”的，開發(fā)時需要編寫HTML代碼，jQM將其增強為移動界面組件，如按鈕、列表視圖等；ST是“自上而下”的，框架負責將與Java Swing類似的界面組件轉(zhuǎn)換為HTML/CSS。jQM小巧、性能和跨瀏覽器支持均表現(xiàn)優(yōu)異，更適合靜態(tài)內(nèi)容較多的資源型移動學習應用；而ST不僅是界面組件，更是一個完整的MVC（Model-View-Controller，即模型視圖控制器）客戶端編程框架，更“笨重”，更適合動態(tài)內(nèi)容較多的工具型應用。

混合應用的跨平臺開發(fā)技術

從圖 2可以看出混合應用是借助打包工具將移動Web應用打包而得到的特殊原生應用。打包是將整個移動Web應用封裝到原生應用內(nèi)嵌的Web瀏覽器中，Web應用的代碼可以調(diào)用打包工具提供的API突破獨立瀏覽器的安全限制，訪問設備的硬件和服務。當前已有大量的打包工具，而PhongGap和Titanium是比較有代表性的。

PhoneGap，即Apache Cordova，其優(yōu)勢是對移動平臺的廣泛支持，它支持iOS、安卓、Bada、BlackBerry、Symbian OS、Tizen、webOS以及Windows Phone。PhoneGap為加速計、相機、聯(lián)系人、文件、地理位置、媒體、網(wǎng)絡、通知、存儲等服務提供了JavaScript 接口。PhoneGap混合應用可借助平臺開發(fā)工具（如Xcode、Android SDK）或Adobe PhoneGap Build云服務打包。開源學習管理系統(tǒng)Moodle的“官方”客戶端就是采用它打包的。該應用在iPad mini上的運行界面見圖 4，左圖為中圖虛線框部分放大，從中可以看出它允許上傳照片（照片庫中選擇或拍照）和聲音（錄音）。

Titanium也可以用于打包Web應用，它對iOS和安卓提供了完善的支持。Titanium還提供了集成開發(fā)環(huán)境（Titanium Studio）、應用商店和打包云服務。Titanium的優(yōu)勢還在于它同時支持原生應用和混合應用，即可以將原生應用和混合應用“混合”，以最大限度提高應用的性能。

圖 4 利用PhoneGap開發(fā)的混合應用實例——Moodle Mobile

移動學習迫切需要移動應用的跨平臺開發(fā)

跨平臺開發(fā)技術的選擇

移動應用開發(fā)技術的發(fā)展趨勢是決策不可忽視的重要因素。綜合以上分析，可得到如下結(jié)論：

第一，Web技術（HTML5）是移動學習跨平臺開發(fā)的未來。Web技術天生的開放性使其具有無與倫比的活力。對移動學習機構(gòu)而言，Web開發(fā)的核心在于提高設計和開發(fā)人員對于HTML/CSS/JavaScript這套基本技術和jQuery/jQuery Mobile/Sencha Touch等JavaScript編程框架的深入理解，——這些是移動Web應用和混合應用核心。此外，Nielsen和Budiu基于長期的移動可用性研究，認為從可用性和開發(fā)成本的角度看，在未來的某個時間點，最佳的移動策略將從原生或混合應用變?yōu)橐苿覹eb應用，即當前應選擇原生或混合應用，但未來應屬于移動Web應用。

第二，Adobe AIR特別適合在Flash技術上已有豐富積累的機構(gòu)快速實現(xiàn)“移動化”。鑒于Flash在教育領域的廣泛應用，機構(gòu)積累的不僅僅是大量的Flash資源，而且還有設計和開發(fā)人員的知識經(jīng)驗，AIR使得這些資源和經(jīng)驗可以繼續(xù)在移動平臺上發(fā)揮作用。

第三，對于資源型移動學習應用，開發(fā)技術的低難度、高效率至關重要，因此Flash+AIR和移動Web（jQuery Mobile）通常是最佳選擇。AIR和Web相比，Web的優(yōu)勢在于其開放性，而且HTML5資源更易轉(zhuǎn)換為標準格式的電子書。

第四，對于工具型移動學習應用，應用類型和開發(fā)技術的選擇取決于工具的功能特點。在內(nèi)置瀏覽器中運行的JavaScript代碼的執(zhí)行效率顯然低于直接運行在操作系統(tǒng)中的原生代碼，因此若工具需要大量計算或執(zhí)行較多底層操作，則最好選擇平臺專用語言和工具開發(fā)原生應用（當然Titanium也是可行的）。對一般性的移動學習工具，如學習平臺的移動客戶端，混合應用是非常理想的選擇。根據(jù)目標平臺的定位，若僅需支持iOS和安卓，則Titanium是很好的選擇；若需支持的平臺眾多，則PhoneGap更好。由于兩者都只是打包工具，還需要選擇一個編程框架，如jQuery Mobile、Sencha Touch、或者兩者的組合，都是不錯的選擇。

[1] NMC Horizon Project. NMC Horizon Project Preview 2013 K-12 Edition [EB/OL]. http://www.nmc.org/pdf/2013-horizon-k12-preview.pdf, 2013-05-16.

[2] 148Apps.biz. App Store Metrics [EB/OL]. http://148apps.biz/app-store-metrics/?mpage=catcount,2013-05-17.

[3] Nelson, R. Google Play for Education takes Android into the classroom [EB/OL]. http://androidcommunity.com/google-play-for-education-takes-android-into-the-classroom-20130515/, 2013-05-15/2013-05-17.

[4] 劉君芝. 大學生移動英語學習的現(xiàn)狀調(diào)查——以北京師范大學為例[D]. 北京師范大學教育技術學院，本科學位論文，2013-05.

[5] ADL Mobile Learning Team. Mobile Learning Handbook[EB/OL]. http://www.adlnet.org/wp-content/uploads/2011/08/MLHandbook20110809.pdf

[6] Wikipedia. Multiple phone web-based application framework [EB/OL]. http://en.wikipedia.org/wiki/Multiple_phone_web_based_application_framework, 2013-05-16.

[7] Poulsen, T., Whinnery, K., Lukasavage, T. & Dowsett, P. Building Mobile Apps with Titanium [EB/OL]. http://assets.appcelerator.com.s3.amazonaws.com/app_u/bnapp.mobi, 2013-05-15.

[8] Wikipedia. Appcelerator Titanium[EB/OL]. http://en.wikipedia.org/wiki/Appcelerator_Titanium,2013-05-16.

[9] Wikipedia. Adobe Integrated Runtime. http://en.wikipedia.org/wiki/Adobe_AIR, 2013-05-16.

[10] W3C. HTML5 [EB/OL]. http://www.w3.org/TR/html51/, 2013-05-10.

[11] The jQuery Foundation. jQuery Mobile Introduction[EB/OL]. http://view.jquerymobile.com/1.3.1/dist/demos/intro/, 2013-05-15.

[12] Sencha. Sencha Touch Build Mobile Web Apps with HTML5 [EB/OL]. http://www.sencha.com/products/touch/features/, 2013-05-15.

[13] Moodle. Moodle Mobile [EB/OL]. http://docs.moodle.org/dev/Moodle_Mobile, 2013-05-16.

[14] Nielsen, J. & Budiu, R. Mobile Usability [M]. Berkeley: New Riders, 2012, pp33-36.

[15] Kleinfeld, S. HTML5 for Publishers [M]. Sebastopol: O’Reilly Media, Inc., 2011, pp. 41-43.