基于移动互联网的移动学习系统设计框架研究

邓 敏，陈 斌，徐 方

(1. 湖北工程学院 计算机与信息科学学院，湖北 孝感 432000；2.湖北工程学院 财务处，湖北 孝感 432000)



基于移动互联网的移动学习系统设计框架研究

邓 敏1，陈 斌2，徐 方1

(1. 湖北工程学院 计算机与信息科学学院，湖北 孝感 432000；2.湖北工程学院 财务处，湖北 孝感 432000)

移动互联网的快速发展催生了人们对移动学习的需求，如何设计人性化的移动学习系统是当前研究的一个难点问题。通过对当前移动通信技术和人们行为特征的分析，提出了一种基于移动互联网学习环境的概念框架，为高效的、人性化的移动学习系统设计提供系统性的支持。该框架重视学习体验与学习方法，从而能高效完成学习目标。最后，利用国际上较成熟的移动学习系统对本文提出的框架进行了分析。

移动互联网；移动学习；设计；体验；框架

随着移动通信技术的高速发展和移动设备在人们日常生活中的广泛使用，许多研究者[1-2]正在思考如何利用这些技术和设备提高人们的学习能力。一般认为，移动学习(mobile learning, M-learning)是简单地利用移动设备进行学习，类似电子学习(electronic learning, E-learning)方法。实际上，移动学习系统可看作是一种完全不同的学习体验和方式[3]，因为移动学习要克服一系列的特殊限制(如电能受限、处理能力受限)，而且要充分利用移动设备带来的便利性。因而，不能把现有电子学习所需的设计要求，简单地应用到移动学习环境。在设计移动学习系统时，Luchini等[4]强调，用户参与和互动交互十分重要，可以借助仿真工具进行理解，而不是死记硬背。国际上也有一些组织开展了有关移动学习系统项目的研究，如Ambient Wood 项目[5]认为，移动学习环境与传统学习环境相比存大很大的差异，项目提出了移动学习系统的六个维度，分别是身份、学习者、活动、协作、时空和设施。前四个维度与人的属性和活动紧密相关，后两个维度则与环境的上、下文有关。移动技术最主要的优势在于它在任何时刻都能使用移动设备接入网络，这种通信的支持使得移动学习在实际应用中具有很大的潜力。

本文主要探讨了对移动学习环境来说至关重要的影响因素和设计要求，提出了一种移动学习框架，用于整合相关的设计要求与影响因素。在相关文献的基础上，确定了移动学习环境设计的几个结构性因素和应用背景；提出了开发移动学习应用系统的基本框架，描述和分析了移动学习环境的框架；最后，为进一步的研究提供了一些依据和建议。

1 移动学习系统的设计需求

便携式通信设备是移动学习系统的中心，人们通过这些设备来访问学习内容。一般情况下，移动学习环境设计所关注的问题需要结合具体的移动学习应用场景。这里主要从四个方面来说明这些设计问题：通用移动环境、移动学习系统、学习体验和学习目标。

1.1 通用移动环境

移动学习环境最基本、最重要的特征是设备和人的移动性，这种特征使得人们的接触和交流超越了我们传统的交流空间。移动性的描述存在不同的形式[6]，例如，用户的移动、设备的移动、服务的移动。这三个方面的移动性带来的问题应该同时从技术上和应用情境上给出解决方案。

一般来说，用户以不同的方式使用他们的移动设备。例如，青少年常用社交软件、短信，而专业人士更可能使用公司邮件。在移动学习环境下，这些特征(不同的用户类型以及他们在移动应用系统中的角色)非常重要。例如，在移动环境中社交软件、短信被认为是一个有效的工具，来增强青少年的学习体验和导师的指导体验；然而，根据上述说明的双方移动应用的使用习惯，双方的需求是非常不同的。文献[7]提出了一种简单的方法来处理用户角色和属性存在差异的问题：核心用户、边缘用户和环境用户。核心用户总是利用他们的移动设备进行学习，例如学生；边缘用户是指对学习体验并不敏感的用户，例如导师。环境用户是指围绕在核心用户周围的用户和广泛的社会环境(如父母和学校)，他们不直接参与学习体验，但是仍然以一种间接的、复杂的方式影响移动学习系统。在学习实践中，需要根据不同的角色和属性来处理这些关系，以某种方式体现这些相关者的角色和需求，然后才能做出一个切实可行的设计。

移动设备的用户界面和一些约束情况对用户体验的影响也是至关重要的，移动设备经常存在屏幕小、输入方式简单、电能受限等问题。因此，移动学习服务的界面设计必须满足用户的需求，但不一定必须增加系统的复杂性，使其超负荷运行，导致操作变慢。

成功的移动应用程序倾向于使用许多富媒体(Rich Media)对象，但他们不应该分散学习者的注意力。通常，移动学习的一个普遍特征是传输小单元的内容，而不是较大的信息单元，这种小单元的内容支持并适当不同的媒体类型。这些媒体类型也支持适当的学习内容。

1.2 移动学习系统

移动学习相比于其他类型的学习已经成为一种提前的、快速实施的活动，是课堂学习活动的有益补充[7]，本文认为移动学习环境是传统学习环境的有益补充。

移动学习用户的身份(例如学习者、导师)是一个必不可少的语境因素，对不同身份的区别对待将有利于开发人性化的学习体验。应该考虑不同学习者的行为习惯和心理属性，这些与他们对学习理解和自己我约束能力有关。例如，高度自我激励的学习者可能会利用该系统所提供的功能改善他们的学习效率。移动学习环境最有用的特征是可以协作地完成学习活动，学习者在学习过程中通过网络进行交互，从而加深对内容的理解，因而移动学习比较适合个体的学习活动。另一方面，每个个体利用移动学习系统也可增强集体学习的效果。这样的合作可以采取许多形式，它可能发生在教室或通过远程连接与导师交互。双向交互的基本特征支持一个共享的学习环境，这样一个虚拟的学习社区有益于组织者和学习者[8]。

时空维度是指人们对时间和位置的感知，对许多应用系统来说，空间位置是一个很有效的环境上下文信息，而时间上下文可以处理调度协同相互作用等问题。这些上下文信息影响着移动学习系统的内容传输、推荐和接口设计。大多数当前的移动学习环境采用接入公共网络的标准移动设备，一些先进的技术能够利用设备上丰富的上下文信息，进一步提高移动学习的体验和效果。

1.3 学习体验与目标

关于移动学习系统设计的大多数文献倾向于简单地处理移动学习情境与学习目标之间的关系，如个体学习和集体学习。然而，学习活动已经成为我们生活中无处不在的组成部分，设计和评价的重点已转向用户的学习体验(效果)。系统设计者不仅应该关心产品自身的可用性，而且应该把用户体验(如愉快、满足和激励等)作为一个重要指标来评估产品。

在研究移动学习设计框架时，考虑到两个有用的隐喻(暗喻)，电影和游戏，应该充分利用移动设备的移动性和便携性等特点，为学习者提供丰富的学习体验。电影隐喻表示学习内容可以嵌入叙事情节或故事元素，容易被吸引学习者并使其主动学习，而游戏隐喻利用普及性的游戏有助于吸引学习者在游戏中进行愉快的学习。文献[9]提出了一个框架，用于开发基于游戏的移动学习系统，提出了基于游戏隐喻的六大结构元素，分别是：(1)规则(rules)；(2)目标(goals，objectives)；(3)结果与反馈(outcome， feedback)；(4)冲突、挑战(conflict, challenge)；(5)交互(interaction)；(6)表现形式或故事(representation， story)。回顾移动学习的发展过程，人们在这六个方面还做得远远不够，但是这六大结构元素为移动学习系统设计需求提供了进一步分析的依据。

图1 移动学习系统的设计框架

本文认为学习过程最基本的要素是一个有组织的内容交付行为，应更多关注学习内容而不是内容背后的逻辑。精心组织的内容有助于深入理解所学习材料的内涵，从而提高学习体验。目标(Goals, objectives)可以帮助学习者明确学习的目的，通常，完成目标是激发学习者努力学习的重要因素，但是目标的制定应该符合学习者的现状和专业知识储备情况。目标是否达到通常使用结果和反馈(outcomes, feedback)来衡量，文献[9]认为这个因素有很强的情感和自我满足的因素，这也是游戏的最具吸引力的一部分。同样结果与反馈表示学习者的学习效果和系统对学习者的评价，这可以让学习者知道哪些内容学的好，或哪些内容学的不够好，从而调整学习内容和学习方法。学习体验是移动学习系统中较为重要的因素，在设计移动学习系统时可看作为一个重要的结构性因素。学习内容的组织方式可以是先易后难的方式和探究式。社会互动意味着学习者可以利用群体的经验，建立一些相关的集体学习方式，可以帮助学习者获得适当的社交、学习技巧，并协助团队建设从而达到共同的学习目标。最后，冲突、挑战(conflict, challenge)是学习者试图解决的问题，这些问题可能是个别的问题，也可能是一个共同的问题。这些因素能促使学习者参与整个学习过程，促进自我激励和自我调节。图1为本文提出的移动学习系统设计框架，描述了如下四个移动学习设计要求之间的相互关系，四个设计要求分别是学习目标、学习经验与方法、移动学习环境和通用移动设计问题， 因为移动学习的动态性和复杂性，可以把移动学习比喻为救援服务或重症监护，这就需要有共同的学习目标，特别是发展团队合作技能。学习目标应该由学习体验、竞争、挑战、反对和社会互动所支持。这些学习体验需要相应的移动学习环境，如活动、时空、设施和协作，从而映射到通用移动学习设计要求。

2 框架的应用分析

为了测试我们所提出框架的有效性，我们将框架应用于一个较为成功的移动学习环境，Ambient Wood项目试图建立一个混合的现实空间，开发了一个有趣的学习体验，孩子们可以探索和反思的物理环境。后者是代表在许多环境方面，旨在引发孩子停下来，通过在物理环境下的互动交流让孩子们思考和学习。各种设备和综合显示被用来触发和呈现更多的数字信息，有时会促使孩子们的主动探索活动，而在其他时间的学习取决于他们有意的行为。因此，孩子们发现移动学习与实地考察存在差异，假设生物过程在一个实验物理环境内发生。从个人学习的角度来看，学习目标是探索、整合、假设、实验、反思的生态系统。同时，通过协作的集体学习，他们发现森林里许多植物和动物生活在各种栖息地。这些经历后来反映出这样一个情况，孩子们互相分享他们的发现，通过长期的分析这些发现来预测将来森林里会发生什么事情。下面利用本文提出的框架分析这个应用系统，揭示如何通过学习经验和学习目标和背景来设计通用移动环境的问题。

在Ambient Wood项目中，学习体验部分为：经过组织的内容(孩子们综合他们在物理世界的观察)，结果(他们了解了他们在森林中所见的景象和声音，发现森林中的生态系统)，目标(理解生态系统发个体之间的相互依存关系)；移动学习上下文：身份(孩子、老师、服务人员)，学习者(孩子)，活动(野外探索，采集数据、将数据上传到互联网、利用移动设备与他人交流)，时空(野外、教室)，设备(手机、平板电脑、笔记本电脑、无线扬声器、无线网络)；设计问题：用户角色和属性(孩子们在野外探索和采集管理数据、老师和孩子一同在野外考察、老师和孩子一同在教室分析数据)，移动性(智能手机)，接口设计(可视化软件、图形界面、移动通信接口)，媒介(图像、声音)，通信(WiFi、传感器技术、服务器技术)。

由以上的分析可知，在移动学习系统实践中，本文提出的基于移动互联网的移动学习系统设计框架能提高学习效率和学习体验，较好地完成了学习目标。

3 结语

本文讨论了移动学习系统理论框架的设计问题，主要包括通用移动环境设计、移动上下文分析、学习体验与方法和学习目标。通过对这些问题的分析，进一步明确基于移动互联网的移动学习系统设计的规律和实验方法，为构建人性化的、高效的移动学习系统提出了设计思路。当然，该框架还需要进行全方位的评估和测试，下一步研究将在大规模的移动学习环境下应用本文所提出的设计框架，并对该设计框架进行完善。

[1] 李浩君,徐佳程,房邵敏，等．个性化移动学习路径优化策略应用研究[J].电化教育研究,2016(1):39-44．

[2] 胡钦太,郑凯,黄昌勤，等.面向移动学习的学习资源组织关键技术研究[J].华南师范大学学报(自然科学版),2014(5):26-31．

[3] 蔡宝来,杨伊.基于移动学习的课堂有效教学策略研究[J].教育科学研究,2015(9):42-47.

[4] Luchini K,Quintana C,Soloway E. Design guidelines for learner-centered handheld tools[C]//Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems. ACM, 2004:135-142.

[5] Rogers Y, Price S, Fitzpatrick G, et al. Ambient wood: designing new forms of digital augmentation for learning outdoors[C]//Proceedings of the 2014 conference on Interaction design and children: building a community. ACM, 2004:3-10.

[6] 丁亦喆,魏刃佳,刘博，等.移动互联网中一种移动学习方案的设计与原型实现[J].计算机工程与科学,2015,37(2):288-293.

[7] 李晓霞.基于微信的移动学习研究[J].教学与管理(理论版),2016(8):75-78.

[8] 曹瑛,陈乐,王俊岭等.基于数字化校园的移动学习系统设计[J].西南师范大学学报(自然科学版)，2014(5):59-63.

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

(责任编辑：熊文涛)

2016-09-01

湖北省教育厅人文社会科学研究项目(16Y176)；湖北省自然科学基金项目(2016CFB652)；湖北工程学院

自然科学基金项目(201613)

邓 敏(1983- )，女，湖北汉川人，湖北工程学院计算机与信息科学学院讲师，硕士。

陈 斌(1979- )，男，湖北广水人，湖北工程学院财务处助理会计师，硕士。

TP393

A

2095-4824(2016)06-0053-04

徐 方(1981- )，男，湖北洪湖人，湖北工程学院计算机与信息科学学院副教授，博士。