基于移动云计算的移动学习研究

王 琴，王 军

(南京信息工程大学 网络信息中心，南京 210044)

0 引言

随着移动计算技术、无线通讯技术和软硬件技术的发展，移动学习已经成为研究的热点，在学校教育、远程教育、企业培训等不同学习形态中都得到了不同程度的实践应用，受到了广泛的关注。移动学习是指利用无线移动通信网络技术以及无线移动通信设备获取教育信息、教育资源和教育服务的一种新型学习形式[1]。它打破了时空障碍，构建了灵活、开放的学习环境，满足碎片式学习的巨大需求，开展“Anyone、Anytime、Anywhere、Anystyle（4A）”的学习[2]。

但移动学习的顺利实施受到了移动终端自身弱点的限制，如计算处理能力低、存储容量小、软件和应用程序运行受限、屏幕显示器小、分辨率低等。移动云计算可以帮助解决移动终端的这些弱点，为移动学习的开展提供新的思路和解决方案。

1 移动云计算概述

云计算是信息通信时代由经济利益驱动产生的重要技术，是一种能够通过网络以便利的、按需付费的方式获取计算资源并提高其可用性的模式[3]。云计算在移动互联网中的应用和拓展产生了一个新术语：移动云计算（Mobile Cloud Computing ，MCC）。移动云计算是指移动终端通过移动网络以按需、易扩展的方式获得所需的基础设施、平台、软件或应用的一种信息资源服务的交付与使用模式[4]。移动云计算使移动终端获得云提供的弹性资源，功能更为强大。

移动云计算的服务模型包括“终端”、“网络”、“云”三个层面。“终端”是指用户的移动设备，用于接入“云”，如智能机、功能机等；“网络”是指信息传输的无线通信网络，如GPRS、wifi等；“云”是指由基础设施、平台和应用软件构成的综合体系，分别提供IaaS、PaaS、SaaS各类型服务。其中基础设施由并行分布式计算系统、服务器、存储设备、数据库等组成，平台由运营平台、支撑平台和开发平台组成，应用软件则由各类软件、数据和信息等各种应用构成[5]。

2 移动云计算在移动学习中的应用

根据移动学习需求和移动云计算特点，移动云计算在移动学习中的应用有三种模式：移动学习即服务模式(mLaaS)、移动终端增效模式、微云模式。

2.1 移动学习即服务模式(mLaaS)

移动学习即服务模式是软件即服务（SaaS）的延伸。用户使用移动设备，访问软件或程序，获取云提供的移动学习服务。所有的计算和数据处理都在云中执行。

该模式适合资源传递式、任务激励式等类型的移动学习。针对不同主题设计类型多样的学习资源，如电子书、教案、课程包、讲课音视频等，学习者通过GPRS、WIFI连接，注册获取授权，选择主题，WEB访问或客户端下载云中相应资源，通过阅读文档，观看视频教程，听演讲或座谈，开展移动学习，完成既定任务。学习中建立互动机制，利用互动工具，及时解答疑惑，提交作业。该模式核心是移动终端使用证书访问云空间，获得满足需求的认证客户共享的移动学习数据。

建构基于移动云计算的移动学习即服务的学习系统是该模式实施的基础条件。移动学习即服务的学习系统的典型体系结构可分为三层：用户和设备层、服务层、基础设施层。用户和设备层向用户提供不同服务的入口。服务层为用户提供各种服务。基础设施层构建移动学习即服务的基础设施，使用软硬件的虚拟化技术，确保基础设施的稳定性和可靠性。

2.2 微云模式

微云模式将个人移动终端作为一个虚拟移动云，成为移动学习云服务的一部分，提供移动学习资源或服务。它在一个AD hoc网络环境中很有效，若干移动终端构成一个私有云环境，通过相互协作实现对数据的分布式存储和处理，无需访问因特云，无需中央服务器，也能实现数据储存和处理服务。

微云模式适合体验探究、协作等类型移动学习。师生的移动终端构成了一个移动云学习环境，教师利用终端设备自带功能，如GPS、麦克风、照相机、摄像头等记录重要观察体验素材，学习者及时通过终端查看资源并开展讨论和学习。

但微云模式面临一个技术难题：移动设备作为资源的提供者，它存在着进入或离开分布式计算环境的随机性、低可靠性和不稳定性，由此会破坏底层操作系统，造成系统运行的延时或失败。因此，需要针对这种随机性提出技术方案，如采用监测手段，对移动终端过去状态建模，预测未来状态，以减少移动设备的随机性对云的影响[6]。

2.3 移动终端增效模式

移动终端增效模式利用云的存储和运行能力执行程序，在移动终端下载并安装相应类型的移动学习客户端，部分卸载或全部卸载移动终端的数据存储和计算任务，将其转移到云中执行，从而增强了移动终端的能力，使移动学习顺利开展。该模式属于基础设施即服务或平台即服务。

移动终端增效模式适合增强现实、游戏、协作等类型的移动学习。增强现实的移动学习建构增强现实的用户视听环境，在摄像头捕获的图像上重叠图片或文本，帮助学习者学习地理等相关知识。游戏式移动学习针对移动终端的特点，设计针对小屏幕的游戏，开展游戏化学习。这些类型移动学习有着共同特点：要求较高的运算速度和较大的内存空间，这正是移动云计算发挥作用之处。

移动终端增效模式也存在着一个技术难点：计算任务在移动终端和云中如何分配才能使系统达到最佳效率，即计算任务的弹性划分策略，如使用图结构和OLIE算法实施划分或使用树结构作为划分模型[7]。

3 结束语

移动云计算创建了灵活多样的适宜终身学习的学习环境，将在很大程度上改变整个教育体系。笔者提出了三种移动云计算在移动学习中的应用形式：移动学习即服务模式、微云模式和移动终端增效模式，每种模式各有特点，又相互融合。我们相信，随着技术进步，在不久的将来，越来越多的教与学的活动会加入移动云计算行列，各种模式将在研究应用中得到进一步发展。

[1] 李云飞,王敏娟,王加俊,谢伟凯,申瑞民,杰森·吴.移动学习系统及其相关学习模式[J].开放教育研究.2012,(2):152-158.

[2] 傅钢善,李婷.3G时代基于专家系统的移动学习模式[J] .中国电化教育.2010,(4):106-111.

[3] P.Mell and T.Grance ―The NIST definition of cloud computing (Draft): Recommendations of the National Institute of Standards and Technology,‖ NIST Special Publication 800-145 (Draft), January 2011, Computer Security Division, Information Technology Laboratory(ITL), National Institute of Standards and Technology(NIST), U.S. Department of Commerce, Gaithersburg,MD, USA. [Online]. Retrieved (Aug.30, 2011): http://csrc.nist.gov/publications/drafts/800-145/Draft-SP-800-145_cloud-defi nition.pdf.

[4] 季长清.基于移动云计算的远程教育模式[J].研究吉林省教育学院学报.2011,(1):135-136.

[5] 云计算综述与移动云计算的应用研究[J].信息通信技术.2010,(2):14-20.

[6] JiSu Park,HeonChang Yu .Markov Chain based Monitoring Service for Fault Tolerance in Mobile Cloud Computing[J].2011 Workshops of International Conference on Advanced Information Networking and Applications.2011:520-525.

[7] 秦卓然.移动云计算中弹性划分方法研究[D].云南:云南大学,2012.