软件工程论文

基于Android平台的微学习系统摘要：近些年来，迈向学习型社会逐渐成为世界主导性的教育思潮,各国相继展开终身学习、终身教育与学习社会的理论研究和实践探索。为此,需要在学习资源建设、终身学习网络建设、学习社区建设、学习支持服务、创新终身教育制度等方面开展广泛深入的研究。其中值得关注的一个重要方面,是如何充分利用无处不在的移动通信技术,为终身学习的“时时能学、处处可学”提供无缝的接口。微型学习(micro-learning)是近年来成人学习及培训领域开始关注的一种新型学习形态,micro-learning中的“micro”可以是微、小、轻等意思。移动终端设备因为其移动性强,方便随身携带,人群拥有的普及率高,使其成为一种比较理想的学习平台,利用它可以一定程度上实现随时、随地地学习,也为成人在零散时间进行非正式学习提供了可能。本文尝试在移动微型学习领域做初步的探讨,对适用于移动非正式学习的微型学习平台做初步的设计和实现,为将来可能大规模普及的移动过程中的非正式学习起到抛砖引玉的作用。论文首先对微型学习、移动设备（Android系统的电子产品）等相关问题的概念和特点进行了探讨,由此提出了适用于移动终端设备的微型学习系统的设计原则,并对学习系统进行了技术和功能架构的设计,最后,总结了在研究过程中存在的一些问题,并提出了下一步的研究方向。关键词：移动终端微型学习非正式学习Android平台微型学习的研究于近几年开始,国际上已经开始重视微型学习的研究工作,但是目前专门针对微型学习开展的研究项目并不多见而本文讨论的是基于移动终端（Android平台）的微型学习系统的研究,这在一定程度上可以借鉴当前移动学习的一些研究项目[1]。1、微型学习的相关知识1.1微型学习的概念微型学习(micro-learning)是近些年里年在学习与培训领域关注的一种学习形态。micro-learning中的“micro”可以是微、小、轻等意思,这种微小不仅是包含学习内容的微小,也包括学习媒介和学习时间的微小微小的学习内容组块可以通过微型的便携学习设备轻易地获取存储生产和流通,并在轻松的心态中获得一种轻快的甚至附有一定娱乐性的学习体验[2][3]。奥地利学习研究专家林德纳(Lindner)于2004年就提出了这一概念,他将微型学习表述为一种指向存在于新媒介生态系统中,基于微型内容和微型媒体的新型学习,从该定义我们可以看出微型学习比较核心的是微型内容和微型媒体祝智庭教授及其研究团队在微型学习非正式学习的实用模式一文中进一步提出微型学习设计需要注意的一些原则,如交互界面的简洁性和低技术槛适应学习者非连续的注意状态隐含微型内容的结构激发随机学习参与以及激发自由快乐的学习体验[4][5]。1.2微型学习的特点微型学习在最近几年得到了不少学者的关注,对微型学习媒介及学习内容设计的研究也越来越多在进行这些研究之前,我们首先要了解微型学习的特点[6][7]，概括地说,微型学习有以下几个特点:(l)学习内容的模块化,将大目标的学习内容分害成微小的学习模块;(2)学习时间的随意性,可以在零散的空余时间进行学习;(3)学习地点不固定,通过便携式的学习工具,可以实现任何地点任何间的学习;(4)学习者在有限的学习时间内学习相对短小的知识内容;(5)通常以移动终端作为学习工具,但是又不仅限于移动电子设备;(6)可以利用无线网络通信技术实现人与人或人与机的双向交流；1.3微型学习与移动学习的比较移动学习(Mobile-learning)指利用移动设备在移动状态下的学习。微型学习(Micro-learning)是基于微型内容和微型媒介的学习,它是处理比较小的学习单元且聚焦时间比较短的学习活动。移动学习与微型学习有共同的地方,即两者都会关注移动技术移动终端无线网络技术等,两者都会研究学习者在移动状态下的学习特点移动学习与微型学习关注的焦点又有所不同,移动学习强调学习是利用无线移动设备,在任何时间任何地点的学习,更关注这种学习方式相对于传统学习方式在空间和时间上的延伸和拓展而微型学习更关注学习内容和学习媒介的微型化,更多的研究焦点放在微小的小模块化的片段式的学习内容的设计和基于微型媒介的学习平台的开发上微型的移动通信工具往往是进行微型学习的典型载体,但微型学习又不仅仅只限于移动通信工具。本文只是从移动通信工具的视角来关注微型学习的相关问题,主要研究基于移动终端的微型学习系统的设计与开发,所以开发的微型学习系统是以微型的移动设备为载体。2、微型学习系统的相关技术移动终端之间以及移动终端与因特网之间的连接离不开移动通信技术和无线网络技术的支持。因此,开发基于移动终端的微型学习系统也必须对相关的技术有所了解，一定程度上,这些技术的发展会影响移动微型学习的开展，在了解了微型学习的概念、特点及其理论基础后,本章将从无线网络、移动通信技术、移动终端、系统的开发等角度探讨与微型学习系统相关的技术,为进一步设计开发微型学习系统奠定坚实的基础[8][9]。2.1无线网络技术随着通信技术的发展,无线网络变得越来越普及,无线网络技术根据频率、带宽、范围和应用的不同而不同。从覆盖的地理区域来看,可以从无线广域网络到无线个人局域网,划分为WWAN,WMAN,WLAN,WPAN四类网络[10]。如表所示:表2-1四类无线网络技术比较WWANWMANWLANWRAN覆盖的范围10m100m城域连接广域连接典型技术蓝牙、红外Wi-FiWi-MaxGSM、CDMA2.2移动终端分析由于本文研究的是基于Android系统的微学习系统，所以在选择移动终端的时候，首要条件是必须是装有Android系统的移动设备，最主要指的就是Android系统智能手机和平板电脑，这和它们自身特性是分不开的[11]。（1）便携性方面。智能手机和平板电脑有小巧的外形，重量较轻，便于携带，通常只需放到口袋里或者公文包中即可，有着很大的方便。（2）网络接入方面。PDA和智能手机通常提供了丰富的网络支持,内置WAP浏览器和WWW浏览器,可以随时通过GPRS网络或是CDMA网络连入互联网,随着3G时代的到来,无线连入因特网的速度更是得到了很大的提升,可以非常畅通的访问认伙P网站和普通的Web网站。除了无线网络的接入支持,这一类设备通常还具备蓝牙!红外等功能,可以轻松的跟其他手机或是具备同样接口的电脑进行通信。（3）显示效果方面。发展到今天,这一类设备的显示屏都是色彩丰富的彩色屏幕,一般是65536色的TFT屏幕或更高,屏幕尺寸也基本能做到3-4英寸,能够满足文本阅读和图片浏览的需要,但是刘一于多媒体视频文件的呈现,还是有一定局限,长时间的盯着小屏幕容易引起眼睛疲劳,降低学习者的学习兴趣。（4）交互性方面。这一类设备既具备有手机的通讯功能,可以进行语言通话和文本及多媒体短信息的接受及发送,又具备无线网络功能,可以方便地连入互联网,尤其对Android系统而言，这一方面表现良好。（5）扩展性能方面。PDA和智能手机不仅具有一定的内存容量,更支持外接存储卡,可以支持4-8G的存储容量。既可以安装移动需要的学习支持软件,也可以存储大量的学习内容资源,基本能够满足学习的需要[12]。2.3微型学习系统开发技术本文研究的是基于Android平台的微型学习系统，开发技术首选Android开发技术，用Java语言以及Google发布的AndroidSDK，便可编写，总的来说这是基于C/S结构的，用电脑的做服务器，用Android手机当作客户端来实现微型学习系统[14]。2.4Android技术2007年11月5日开放手机联盟成立，同年11月12日，谷歌发布AndroidSDK预览版，2008年9月23日，发布AndroidSDKv1.0版，这是第一个稳定的SDK版本，2008年10月21日，谷歌开放Android平台的源代码，从这里开始，Android就开始走向全世界。现在AndroidSDK版本已经从最初的1.0版发展到4.2版本，每一个新版本都会有新功能的增加，如语音，网络共享等等，依据用户的体验反馈来选择功能的更新。由于Android某些特点，Android深受用户的喜爱，在以后的发展中，Android系统将会发展成为适合所有只要有硬件支持无线移动终端的系统平台，从智能手机到平板电脑再到众多无线手持设备。同时因为现在的Android平台在安全上做得不够好，所以在以后的发展中也一定会对安全这个面进一步研究以及发展[15]。3、系统设计原则设计一个实用的微型学习系统,要遵循以下几个原则:（1）适用性强系统采用的开发语言适用面广,最好不受终端设备的限制,能够跨平台使用。（2）易操作性因为移动设备的微型化,使得其操作不会像台式电脑那样方便快捷,所以在设计时,充分考虑用户操作的简便性,做到功能完善,界面友好,使用户能方便地实现各种功能"（3）可扩充性可扩充性是指平台建设既要考虑目前移动学习实践对支撑环境的要求,也要考虑未来发展的需要。因此,软件功能上应有进一步开发的计划,硬件环境的选择要考虑扩充方案的成本。（4）用模块组合和结构化设计，使系统具有强大的可增长性,方便管理和维护。并且对系统的设计、运行、调试等环节进行统一规划和分析,确保系统运行可靠。4、系统技术架构设计一个完整的微型学习系统应该包含管理模块和功能模块,由于便携式设备的特点以及安全性的考虑,管理模块以及大量的数据访问操作应该由微型学习服务的提供者在非移动设备上进行,学习者的学习行为则是在移动终端上进行.系统的架构如图4-1所示"微型学习系统的后台管理平台和数据库服务器都放置在非移动的Web服务器上,手机等移动终端通过无线网络进行访问,获得微型学习的服务[16]。数据库服务器数据库服务器（非移动终端）手机手机平板移动终端Web服务器Web服务器（非移动终端）微型学习管理平台微型学习管理平台（非移动终端）图4-1微型学习系统构架图我们将微型学习系统分为三个层次:数据层!业务逻辑层!表示层,其中表示层位于客户端,业务逻辑层和数据层位于服务器端,如图4-2所示。图4-2微型学习系统技术构架图数据层:数据层中包含数据访问子层和数据,数据访问子层是业务逻辑层和数据之间的桥梁,为业务逻辑层中的业务对象提供数据访问功能"数据层中的数据包含用户信息库、课程资源库、知识库、论坛和blog库。用户信息库除了记录学习者和教师的基本信息外,还记录学习者的学习过程信息,课程资源库包含了课程的资源和课件的资源,知识库包含有与课程相关的知识,论坛和blog库里包含有学习论坛和用户的blog数据。业务逻辑层:业务逻辑层中有多个业务对象模块,形成不同的业务逻辑,它负责处理表示层的服务请求,对其进行业务处理的逻辑判断,通过访问数据层获取数据进行业务逻辑加工后通过网络层发送给客户端,响应学习者发出的服务请求。本系统的业务逻辑层包含有四个模块:管理模块、学习模块、搜索模块、交互模块[17]。表示层:表示层是用户和系统交互的界面,是系统提供的用户接口,负责和用户的会话处理。5、系统的功能架构设计5.1系统概述基于移动终端的微型学习系统是适用于移动终端设备的学习系统,它主要是为成人移动过程中的非正式学习而设计开发的,所以它有别于其他学习系统,学习时间较为分散,课程短小精悍,没有严格的学习评价系统,更注重实用性。基于前面的系统的设计原则,对移动微型学习系统进行了初步的设计,包含有供学习者学习交流的前台系统,它主要通过移动终端的wap浏览器进行访问,以及供管理者和教师进行系统和课程等管理的后台系统,它主要在普通桌面电脑上用WWW浏览器进行访问,方便管理员和教师的操作[18]。如图5-1所示。图5-1微型学习系统功能构架图5.2系统角色分析在整个微型学习系统中存在3个角色:管理员、教师和学习者。管理员:管理员不参与任何的学习过程,主要负责系统的维护,管理教师和学习者的用户信息等。教师:教师在整个系统中起到很重要的主导性作用,主要负责课程分类的添加和管理,课程信息的添加和管理"教师为学习者提供课程,同时也可以通过论坛、博客等对学习者提供学习的帮助,所以教师也是学习者的协作者。学习者:学习者是整个学习系统的中心,是课程的获取者,学习者使用移动设备接入学习系统,可以随时随地获取课程内容,同时,学习者也是其他学习者的协作者,可以通过论坛,博客和一些即时通讯软件进行交流讨论。5.3系统功能模块介绍(l)前台功能模块前台功能模块如图5-2所示,学习者和教师通过移动终端设备访问微型学习系统,可以访问以下功能模块:1、个人中心:在个人中心里提供学习者个人信息管理,包括个人基本资料,修改系统密码,选课信息管理,课程学习信息查看等功能。2、课程学习:学习者在此功能模块可以选择课程进行在线阅读,或者是下载相应的课件进行离线的学习。3、课程搜素:学习者在此功能模块可以按照关键字、作者、标题3种方式搜索自己想要学习的课程。4、学习论坛:在微型学习论坛中,设置了各个课程分类的讨论区,学习者可以通过移动终端设备访问论坛,参与相关课程的讨论。5、移动博客:学习者可以在微型学习系统中创建博客,写学习日志。图5-2前台功能模块(l)后台功能模块后台功能模块如图5-3所示,管理者和教师通过普通桌面型电脑登录微型学习系统的后台管理平台,在管理平台中可以实现以下功能:图5-3前台功能模块1、常规设置:在此模块查看当前系统信息,包含有服务器版本,数据库使用情况,上传文件的情况等,还可以修改自己的帐户密码"2、课程管理:在课程管理模块中,教师可以添加和管理课程分类和子分类,在相应的分类下添加和管理具体的课程信息,包括课程在线阅读的内容,课程的课件,设置课程关键字,是否推荐到首页等信息"课程添加完成后需要通过审核，教师的审核后才会显示在前台页面。3、课件管理:在课件管理模块中,教师可以添加和管理课件库,这样有利于将课件分类管理,便于查找。教师还可以在各个课件库中添加和管理课件。4、帐户管理:管理员在此模块中可以添加和删除用户。5.4数据库设计本系统的数据库采用MySQL，MysQL是免费的,在性能上也并不亚于其他的数据库,使用起来很方便,和Jsp一样支持多种系统,并且便于移植到不同的系统中。5.4.1数据库需求分析在数据库中需要存入课程内容信息,课程内容信息记录表为wap-course;课程所属的栏目也是可以添加和删除的,也是变动的,所以也需要记录在数据库中,课程分类表记为Android_cat;用户信息管理也需要一张表来记录,用户表记为Android_user;所有上传的课件路径也需要记录在数据库中,记录课件路径内容的课件表记为Android_cware.如图5-4所示为数据库的E一R模拟图。图5-4E-R模型图5.4.2数据库逻辑设计（1）Android_user是用户信息表，用来记录用户的信息，详细字段如表5-1所示。表5-1用户信息表（2）Android_cat是课程分类表，主要存储课程的分类，详细字段如表5-2所示。表5-2课程分类表（3）Android_course是课程内容表，详细字段如表5-3所示。表5-3课程内容表（3）Android_cware是课件表，详细字段如表5-4所示。表5-4课件表6、总结与展望6.1研究内容与成果本文的研究内容与成果主要在以下几个方面:(l)在充分考虑微型学习和非正式学习特点的基础上,对Android技术和移动终端设备的发展现状进行了研究,并归纳了移动环境下进行微型学习的特点。(2)在此基础上,研究了微型学习系统设计应该遵循的原则,以及对适用于非正式学习的移动微型学习系统的技术和功能架构进行了设计。6.2不足之处与后续研究在我国,微型学习特别是适用于非正式学习的移动微型学习的研究还处在起步的阶段,由于本人的时间!精力和能力有限,对这一研究领域的研究还十分的肤浅,所以本文的研究存在着很多不足之处,有待于以后的进一步研究,这些也将是我以后的研究方向:(l)微型学习是在非正式学习的基础上提出来的新型学习方式,对于它的理论研究,国内外都才刚刚起步,缺少相关的文献资料作为参考,而我的理论水平有限,所以对于理论基础的理解在一定程度上也制约了我的研究;(2)微型学习牵涉到的学科知识比较广泛,涉及到通信、网络、软件系统开发以及学科资源建设等很多方面的内容。而对于移动通信和网络的核心技术以及Android技术了解不深,也一定程度上制约了微型学习系统的设计和开发;(3)移动微型学习系统的功能还不够完善，由于时间和设备条件的限制,在系统的主要功能开发完成以后,并没用进行大规模的实际使用测试。所以在功能方面还有待进一步根据实际使用的需要进行完善[19][20]。6.3结语在通信、网络技术高速发展的今天,微型学习的技术问题逐步得到解决,人们对于随时随地进行学习的需要也变得迫切,这一切为成人的移动微型学习的发展提供了沃，这也将是创建学习型社会和建立终身学习制度的一个重要研究领域。随着移动技术的不断发展和终身学习的开展,微型学习的研究必将取得丰硕的成果。本文在此领域的研究仅仅只是个尝试,由于本人的学识水平有限,文中的缺点和错误在所难免,衷心希望对该领域感兴趣的学者能够给予批评指正,并提出宝贵的意见共同探讨。参考文献[l]马小强,移动学习终端的选择与评价[J].电化教育研究,2007(5)[2]黄荣怀,移动学习)理论、现状、趋势[M],科学出版社,2008.5[3]海棋,Micro一leaming研究综述[J].中国教育