移动教育---现代教育技术的一个新方向

崔光佐 李树芳 孙辨华 陈虎 陆子平
北京大学现代教育技术中心
cgz@cai.pku.edu.cn
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最
后通过单机实验实现了移动教育中的基本功能对该功能的测试结果说明移动教育是可行
的,应用前景广阔
关键词 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Berkeley 在2000 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-
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
图1 移动教育硬件环境
移动台(教学软件)
-3-
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
SMPP Short Message Peer to Peer 短消息点对点协议
CMPP China Mobile Peer to Peer 中国移动点对点协议
ISMG Internet 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everywhere everytime 学习
但是要想更好地实现移动教育还需要解决以下问题
短讯
中心 防火墙 SMPP
TCP/X.25
短讯
中心 防火墙 SMPP
TCP/X.25
INTERNET
ISMG
维护管理中心
ICP
WWW
Server
ICP
WWW
Server
CMPP
TCP/IP
CMPP
TCP/IP
CMPP
CMPP
SMPP
SMPP
TCP/IP
图2 中国移动通信短消息传输网络
-4-
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HTML 与WML 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;
-5-
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
教材书本
课件目录级
电子出版物
项目已成功
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
-6-
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.
计算机
诺基亚6110
串行口
短消息
图3 单机短消息移动教育试验环境