鄧 敏，陳 斌，徐 方

(1. 湖北工程學院 計算機與信息科學學院，湖北 孝感 432000；2.湖北工程學院 財務處，湖北 孝感 432000)

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基于移動互聯(lián)網的移動學習系統(tǒng)設計框架研究

鄧 敏1，陳 斌2，徐 方1

(1. 湖北工程學院 計算機與信息科學學院，湖北 孝感 432000；2.湖北工程學院 財務處，湖北 孝感 432000)

移動互聯(lián)網的快速發(fā)展催生了人們對移動學習的需求，如何設計人性化的移動學習系統(tǒng)是當前研究的一個難點問題。通過對當前移動通信技術和人們行為特征的分析，提出了一種基于移動互聯(lián)網學習環(huán)境的概念框架，為高效的、人性化的移動學習系統(tǒng)設計提供系統(tǒng)性的支持。該框架重視學習體驗與學習方法，從而能高效完成學習目標。最后，利用國際上較成熟的移動學習系統(tǒng)對本文提出的框架進行了分析。

移動互聯(lián)網；移動學習；設計；體驗；框架

隨著移動通信技術的高速發(fā)展和移動設備在人們日常生活中的廣泛使用，許多研究者[1-2]正在思考如何利用這些技術和設備提高人們的學習能力。一般認為，移動學習(mobile learning, M-learning)是簡單地利用移動設備進行學習，類似電子學習(electronic learning, E-learning)方法。實際上，移動學習系統(tǒng)可看作是一種完全不同的學習體驗和方式[3]，因為移動學習要克服一系列的特殊限制(如電能受限、處理能力受限)，而且要充分利用移動設備帶來的便利性。因而，不能把現(xiàn)有電子學習所需的設計要求，簡單地應用到移動學習環(huán)境。在設計移動學習系統(tǒng)時，Luchini等[4]強調，用戶參與和互動交互十分重要，可以借助仿真工具進行理解，而不是死記硬背。國際上也有一些組織開展了有關移動學習系統(tǒng)項目的研究，如Ambient Wood 項目[5]認為，移動學習環(huán)境與傳統(tǒng)學習環(huán)境相比存大很大的差異，項目提出了移動學習系統(tǒng)的六個維度，分別是身份、學習者、活動、協(xié)作、時空和設施。前四個維度與人的屬性和活動緊密相關，后兩個維度則與環(huán)境的上、下文有關。移動技術最主要的優(yōu)勢在于它在任何時刻都能使用移動設備接入網絡，這種通信的支持使得移動學習在實際應用中具有很大的潛力。

本文主要探討了對移動學習環(huán)境來說至關重要的影響因素和設計要求，提出了一種移動學習框架，用于整合相關的設計要求與影響因素。在相關文獻的基礎上，確定了移動學習環(huán)境設計的幾個結構性因素和應用背景；提出了開發(fā)移動學習應用系統(tǒng)的基本框架，描述和分析了移動學習環(huán)境的框架；最后，為進一步的研究提供了一些依據和建議。

1 移動學習系統(tǒng)的設計需求

便攜式通信設備是移動學習系統(tǒng)的中心，人們通過這些設備來訪問學習內容。一般情況下，移動學習環(huán)境設計所關注的問題需要結合具體的移動學習應用場景。這里主要從四個方面來說明這些設計問題：通用移動環(huán)境、移動學習系統(tǒng)、學習體驗和學習目標。

1.1 通用移動環(huán)境

移動學習環(huán)境最基本、最重要的特征是設備和人的移動性，這種特征使得人們的接觸和交流超越了我們傳統(tǒng)的交流空間。移動性的描述存在不同的形式[6]，例如，用戶的移動、設備的移動、服務的移動。這三個方面的移動性帶來的問題應該同時從技術上和應用情境上給出解決方案。

一般來說，用戶以不同的方式使用他們的移動設備。例如，青少年常用社交軟件、短信，而專業(yè)人士更可能使用公司郵件。在移動學習環(huán)境下，這些特征(不同的用戶類型以及他們在移動應用系統(tǒng)中的角色)非常重要。例如，在移動環(huán)境中社交軟件、短信被認為是一個有效的工具，來增強青少年的學習體驗和導師的指導體驗；然而，根據上述說明的雙方移動應用的使用習慣，雙方的需求是非常不同的。文獻[7]提出了一種簡單的方法來處理用戶角色和屬性存在差異的問題：核心用戶、邊緣用戶和環(huán)境用戶。核心用戶總是利用他們的移動設備進行學習，例如學生；邊緣用戶是指對學習體驗并不敏感的用戶，例如導師。環(huán)境用戶是指圍繞在核心用戶周圍的用戶和廣泛的社會環(huán)境(如父母和學校)，他們不直接參與學習體驗，但是仍然以一種間接的、復雜的方式影響移動學習系統(tǒng)。在學習實踐中，需要根據不同的角色和屬性來處理這些關系，以某種方式體現(xiàn)這些相關者的角色和需求，然后才能做出一個切實可行的設計。

移動設備的用戶界面和一些約束情況對用戶體驗的影響也是至關重要的，移動設備經常存在屏幕小、輸入方式簡單、電能受限等問題。因此，移動學習服務的界面設計必須滿足用戶的需求，但不一定必須增加系統(tǒng)的復雜性，使其超負荷運行，導致操作變慢。

成功的移動應用程序傾向于使用許多富媒體(Rich Media)對象，但他們不應該分散學習者的注意力。通常，移動學習的一個普遍特征是傳輸小單元的內容，而不是較大的信息單元，這種小單元的內容支持并適當不同的媒體類型。這些媒體類型也支持適當?shù)膶W習內容。

1.2 移動學習系統(tǒng)

移動學習相比于其他類型的學習已經成為一種提前的、快速實施的活動，是課堂學習活動的有益補充[7]，本文認為移動學習環(huán)境是傳統(tǒng)學習環(huán)境的有益補充。

移動學習用戶的身份(例如學習者、導師)是一個必不可少的語境因素，對不同身份的區(qū)別對待將有利于開發(fā)人性化的學習體驗。應該考慮不同學習者的行為習慣和心理屬性，這些與他們對學習理解和自己我約束能力有關。例如，高度自我激勵的學習者可能會利用該系統(tǒng)所提供的功能改善他們的學習效率。移動學習環(huán)境最有用的特征是可以協(xié)作地完成學習活動，學習者在學習過程中通過網絡進行交互，從而加深對內容的理解，因而移動學習比較適合個體的學習活動。另一方面，每個個體利用移動學習系統(tǒng)也可增強集體學習的效果。這樣的合作可以采取許多形式，它可能發(fā)生在教室或通過遠程連接與導師交互。雙向交互的基本特征支持一個共享的學習環(huán)境，這樣一個虛擬的學習社區(qū)有益于組織者和學習者[8]。

時空維度是指人們對時間和位置的感知，對許多應用系統(tǒng)來說，空間位置是一個很有效的環(huán)境上下文信息，而時間上下文可以處理調度協(xié)同相互作用等問題。這些上下文信息影響著移動學習系統(tǒng)的內容傳輸、推薦和接口設計。大多數(shù)當前的移動學習環(huán)境采用接入公共網絡的標準移動設備，一些先進的技術能夠利用設備上豐富的上下文信息，進一步提高移動學習的體驗和效果。

1.3 學習體驗與目標

關于移動學習系統(tǒng)設計的大多數(shù)文獻傾向于簡單地處理移動學習情境與學習目標之間的關系，如個體學習和集體學習。然而，學習活動已經成為我們生活中無處不在的組成部分，設計和評價的重點已轉向用戶的學習體驗(效果)。系統(tǒng)設計者不僅應該關心產品自身的可用性，而且應該把用戶體驗(如愉快、滿足和激勵等)作為一個重要指標來評估產品。

在研究移動學習設計框架時，考慮到兩個有用的隱喻(暗喻)，電影和游戲，應該充分利用移動設備的移動性和便攜性等特點，為學習者提供豐富的學習體驗。電影隱喻表示學習內容可以嵌入敘事情節(jié)或故事元素，容易被吸引學習者并使其主動學習，而游戲隱喻利用普及性的游戲有助于吸引學習者在游戲中進行愉快的學習。文獻[9]提出了一個框架，用于開發(fā)基于游戲的移動學習系統(tǒng)，提出了基于游戲隱喻的六大結構元素，分別是：(1)規(guī)則(rules)；(2)目標(goals，objectives)；(3)結果與反饋(outcome， feedback)；(4)沖突、挑戰(zhàn)(conflict, challenge)；(5)交互(interaction)；(6)表現(xiàn)形式或故事(representation， story)?；仡櫼苿訉W習的發(fā)展過程，人們在這六個方面還做得遠遠不夠，但是這六大結構元素為移動學習系統(tǒng)設計需求提供了進一步分析的依據。

圖1 移動學習系統(tǒng)的設計框架

本文認為學習過程最基本的要素是一個有組織的內容交付行為，應更多關注學習內容而不是內容背后的邏輯。精心組織的內容有助于深入理解所學習材料的內涵，從而提高學習體驗。目標(Goals, objectives)可以幫助學習者明確學習的目的，通常，完成目標是激發(fā)學習者努力學習的重要因素，但是目標的制定應該符合學習者的現(xiàn)狀和專業(yè)知識儲備情況。目標是否達到通常使用結果和反饋(outcomes, feedback)來衡量，文獻[9]認為這個因素有很強的情感和自我滿足的因素，這也是游戲的最具吸引力的一部分。同樣結果與反饋表示學習者的學習效果和系統(tǒng)對學習者的評價，這可以讓學習者知道哪些內容學的好，或哪些內容學的不夠好，從而調整學習內容和學習方法。學習體驗是移動學習系統(tǒng)中較為重要的因素，在設計移動學習系統(tǒng)時可看作為一個重要的結構性因素。學習內容的組織方式可以是先易后難的方式和探究式。社會互動意味著學習者可以利用群體的經驗，建立一些相關的集體學習方式，可以幫助學習者獲得適當?shù)纳缃?、學習技巧，并協(xié)助團隊建設從而達到共同的學習目標。最后，沖突、挑戰(zhàn)(conflict, challenge)是學習者試圖解決的問題，這些問題可能是個別的問題，也可能是一個共同的問題。這些因素能促使學習者參與整個學習過程，促進自我激勵和自我調節(jié)。圖1為本文提出的移動學習系統(tǒng)設計框架，描述了如下四個移動學習設計要求之間的相互關系，四個設計要求分別是學習目標、學習經驗與方法、移動學習環(huán)境和通用移動設計問題， 因為移動學習的動態(tài)性和復雜性，可以把移動學習比喻為救援服務或重癥監(jiān)護，這就需要有共同的學習目標，特別是發(fā)展團隊合作技能。學習目標應該由學習體驗、競爭、挑戰(zhàn)、反對和社會互動所支持。這些學習體驗需要相應的移動學習環(huán)境，如活動、時空、設施和協(xié)作，從而映射到通用移動學習設計要求。

2 框架的應用分析

為了測試我們所提出框架的有效性，我們將框架應用于一個較為成功的移動學習環(huán)境，Ambient Wood項目試圖建立一個混合的現(xiàn)實空間，開發(fā)了一個有趣的學習體驗，孩子們可以探索和反思的物理環(huán)境。后者是代表在許多環(huán)境方面，旨在引發(fā)孩子停下來，通過在物理環(huán)境下的互動交流讓孩子們思考和學習。各種設備和綜合顯示被用來觸發(fā)和呈現(xiàn)更多的數(shù)字信息，有時會促使孩子們的主動探索活動，而在其他時間的學習取決于他們有意的行為。因此，孩子們發(fā)現(xiàn)移動學習與實地考察存在差異，假設生物過程在一個實驗物理環(huán)境內發(fā)生。從個人學習的角度來看，學習目標是探索、整合、假設、實驗、反思的生態(tài)系統(tǒng)。同時，通過協(xié)作的集體學習，他們發(fā)現(xiàn)森林里許多植物和動物生活在各種棲息地。這些經歷后來反映出這樣一個情況，孩子們互相分享他們的發(fā)現(xiàn)，通過長期的分析這些發(fā)現(xiàn)來預測將來森林里會發(fā)生什么事情。下面利用本文提出的框架分析這個應用系統(tǒng)，揭示如何通過學習經驗和學習目標和背景來設計通用移動環(huán)境的問題。

在Ambient Wood項目中，學習體驗部分為：經過組織的內容(孩子們綜合他們在物理世界的觀察)，結果(他們了解了他們在森林中所見的景象和聲音，發(fā)現(xiàn)森林中的生態(tài)系統(tǒng))，目標(理解生態(tài)系統(tǒng)發(fā)個體之間的相互依存關系)；移動學習上下文：身份(孩子、老師、服務人員)，學習者(孩子)，活動(野外探索，采集數(shù)據、將數(shù)據上傳到互聯(lián)網、利用移動設備與他人交流)，時空(野外、教室)，設備(手機、平板電腦、筆記本電腦、無線揚聲器、無線網絡)；設計問題：用戶角色和屬性(孩子們在野外探索和采集管理數(shù)據、老師和孩子一同在野外考察、老師和孩子一同在教室分析數(shù)據)，移動性(智能手機)，接口設計(可視化軟件、圖形界面、移動通信接口)，媒介(圖像、聲音)，通信(WiFi、傳感器技術、服務器技術)。

由以上的分析可知，在移動學習系統(tǒng)實踐中，本文提出的基于移動互聯(lián)網的移動學習系統(tǒng)設計框架能提高學習效率和學習體驗，較好地完成了學習目標。

3 結語

本文討論了移動學習系統(tǒng)理論框架的設計問題，主要包括通用移動環(huán)境設計、移動上下文分析、學習體驗與方法和學習目標。通過對這些問題的分析，進一步明確基于移動互聯(lián)網的移動學習系統(tǒng)設計的規(guī)律和實驗方法，為構建人性化的、高效的移動學習系統(tǒng)提出了設計思路。當然，該框架還需要進行全方位的評估和測試，下一步研究將在大規(guī)模的移動學習環(huán)境下應用本文所提出的設計框架，并對該設計框架進行完善。

[1] 李浩君,徐佳程,房邵敏，等．個性化移動學習路徑優(yōu)化策略應用研究[J].電化教育研究,2016(1):39-44．

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[3] 蔡寶來,楊伊.基于移動學習的課堂有效教學策略研究[J].教育科學研究,2015(9):42-47.

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[7] 李曉霞.基于微信的移動學習研究[J].教學與管理(理論版),2016(8):75-78.

[8] 曹瑛,陳樂,王俊嶺等.基于數(shù)字化校園的移動學習系統(tǒng)設計[J].西南師范大學學報(自然科學版)，2014(5):59-63.

[9] Schwabe G, G?th C.Mobile learning with a mobile game:design and motivational effects[J].Journal of computer assisted learning,2005,21(3):204-216.

(責任編輯：熊文濤)

2016-09-01

湖北省教育廳人文社會科學研究項目(16Y176)；湖北省自然科學基金項目(2016CFB652)；湖北工程學院

自然科學基金項目(201613)

鄧 敏(1983- )，女，湖北漢川人，湖北工程學院計算機與信息科學學院講師，碩士。

陳 斌(1979- )，男，湖北廣水人，湖北工程學院財務處助理會計師，碩士。

TP393

A

2095-4824(2016)06-0053-04

徐 方(1981- )，男，湖北洪湖人，湖北工程學院計算機與信息科學學院副教授，博士。