基于位置服务的中小学教师信息技术应用能力培训研究*

刘权纬

（广西广播电视大学 教学资源中心，广西 南宁530022）

基于位置服务的中小学教师信息技术应用能力培训研究*

刘权纬

（广西广播电视大学 教学资源中心，广西 南宁530022）

移动学习成为学习者进行知识更新的有效途径，对中小学教师的继续教育研究具有重要价值。基于位置服务的移动学习可以感知学习者所处的情境，获取学习者的地理位置，结合学习者的学习需求及学习数据，对其分析挖掘一些共性特征，发现其中的偏好模式，构建基于地理位置的学习需求分布，此举一方面可以为政府教育主管部门和教育研究人员提供数据支持，另一方面又可以为学习者提供个性化的学习支持服务，推荐学习资源。

位置服务；移动学习；教师培训；情境感知

一、研究背景

在中小学教师继续教育研究中，信息技术与校本研修的整合，形成校本网络研修的模式，该模式旨在借助网络研修平台，在翻转课堂、混合学习、学习共同体等理念下，改革与创新教师的教研与培训，打破传统教研培训活动的时空局限与资源交流的限制，将面对面研修活动与在线研修活动密切结合，为中小学教师继续教育研究提供新的思路。[1]当前，网络研修依然是以在线学习的形式进行，此方式相对于传统的校本研修，有了很大的改进，相对于灵活的移动学习，又存在许多限制和不足，尤其是在碎片化学习、微型化学习和情境化学习的理念下，以及中小学教师的工学矛盾，有必要开展移动学习在教师网络研修中的应用研究。[2]

作为一种有效的非正式的学习模式，移动学习的发生常常伴随着基于位置的“学习空间”的变化，即在移动学习研究中，地点（位置）与学习任务（事件）、人物、时间构成了移动学习活动的四个维度。而位置服务技术能有效地感知当前学习用户的状态，尤其是学习信息的交互，对其共性特征信息进行收集、分析和挖掘，从教育大数据的角度出发，这无疑为教师的继续教育研究和网络研修提供有价值的参考。本文通过自主设计的移动学习平台，结合广西中小学教师信息能力提升工程的教材，探索位置服务在移动学习中的应用研究，并对其收集的数据进行简单分析，为后期的研究工作提供支撑。

二、研究现状

1.位置服务的概念及其研究现状

位置服务（英文简写LBS，Location Based Services），俗称定位，它是由移动通信网络、空间定位和分布式计算等多种技术，结合坐标、经纬度等信息，在电子地图平台的支持下，通过相关智能终端定位用户的实际位置，再通过软件或网页等方式为用户呈现并提供其它相关的位置服务信息。[3]

1996年美国联邦通信委员会（FCC）要求在911紧急呼叫业务中能精确定位用户所在的方位，以便及时提供救援。再者就是全球定位技术，如美国的GPS、中国的北斗卫星导航系统、欧洲的伽利略、俄罗斯的“格洛纳斯”共同构成全球四大卫星导航，囊括了商用、军用和民用等多个方面。

当前技术（如人工智能、云计算等）的发展推动了位置服务的发展，在定位追踪的同时，加入了情境感知功能，即通过智能移动设备计算用户所处的环境实体的信息，包括人物、时间、地点和活动等信息，以此描述用户当前的状态，并依据该状态信息为用户提供适合当前任务的服务或资源。在这方面的研究，不管是技术开发或是应用，都已经相当成熟，比如来自europe media lab（欧洲媒体实验室）的Deep Map系统，除了具备位置信息感知功能，还整合了语音信息处理能力，通过该技术将情境感知的范围扩展到用户的语音；[4]国内学者则给出了移动情境下位置感知服务体系结构框架，包括了用户的概要信息、环境信息、系统平台信息和服务内容等方面。[5]

2.位置服务的教育应用价值

在位置服务教育应用方面，尤其是在移动学习过程中，通过收集学习者的移动学习历史数据，比如学习资源（Resource）、学习行为（Activity）、学习位置（Location）、学习时间（Time）等，并使用相关的标准进行规范化表达，尝试以此来描述当前学习者学习情境及其状态，在这些数据的基础上，通过相关的算法挖掘一些共性特征，发现其中的偏好模式，进而有针对性推送学习资源，这不仅对学生的个性化学习，还有教师的继续教育等研究，都具有重要的研究价值。

（1）构建基于地理位置的学习需求分布，辅助教育决策

基于位置的数据，可以将其转换为经纬度数据，再通过百度地图或高德地图的在线应用——云麻点图，将经纬度数据展示在地图上，通过此方法可以对位置数据进行可视化，初步了解学习者的地理位置分布，通过此地理位置分布，结合学习者的学习数据统计，就可以初步了解不同地区的学习者对不同技能或知识的需求，构建基于地理位置分布的学习需求分布，如图1所示。

图1

（2）基于位置服务构建个人知识地图

国内广州大学廖宏建提出通过位置服务技术构建基于位置或情境的个人知识地图。一方面，通过位置与情境的相关性，由系统为学习者提供相匹配的学习资源，满足学习者的学习需求。另一方面就是获取隐性知识或间接知识，即学习者通过其社会关系网络来获取与问题相关的知识或解决问题的方法，换句话说，这是一种以问题为导向的思路。[6]

（3）位置服务在智慧校园中的应用

信息技术的教育应用将教育信息化的发展推到一个新的高度——智慧校园，成为各大高校未来教育信息化发展的方向。智慧校园是在当前校园网的基础上，借助物联网与移动互联网的技术，远程管理与监控校园环境（宿舍、教室、实验室等），并对教学资源（图书馆、多媒体设备等）和教学服务（课程管理、学籍管理等）进行信息化管理。[7]其中，环境感知是智慧校园的重要组成部分，即通过视频或传感器随时感知、捕捉和传递相关人员、设备的信息，尤其是学习者的学习情境，包括学习活动（Activity）、学习位置（Location）等。[8]国外 American University提供的Campus Connect Service，学生通过移动手机使用该服务可以获得智慧校园般的体验，包括校园导航（Rave Guardian）、朋友圈（Rave Groups）、校园情境感知（Rave Academics）、校园广播邮件（Rave Email）等。[9]

综上所述，位置服务教育应用主要在于移动学习、图书馆服务、校园网建设等方面，但在教师的继续教育或培训方面的应用，却是寥寥无几。以关键词或主题词“位置服务”在知网进行搜索，再以关键词或主题词“培训”和“远程教育”进行“结果中检索”，检索结果中直接相关的研究为零，但间接相关的研究则是基于移动学习开展的，而且是偏向于系统平台开发方面。

三、研究设计

1.研究对象及研究过程

此次实践是基于某省中小学教师信息技术应用能力提升工程的教师培训实施的。该工程根据国家教育部2014年发布的《中小学教师信息技术应用能力标准(试行)》制定了相关的培训课程标准，并指出要通过网络研修与现场实践相结合的混合式培训，重点实施网络研修与校本研修整合培训，实现教师边学习、边实践、边提升。[10]

实践过程中采用了本文设计的学习资源与移动学习App。在移动学习过程中，随着时间序列的发展，教师学习位置的动态变化导致了学习发生时所处的场景也是随着时间发展而变化。而移动学习App则在后台记录这些随着时间序列发展的学习数据，其中很重要的一项就是智能手机联网时的IP地址，通过该IP地址标记学习者的位置，尝试以此位置去关联各种学习数据，并通过数据去量化移动学习下影响学习者学习的相关因素，在对数据分析的基础上，最终要知道如何去为学习者提供或推荐相关的学习服务。

2.立体化学习模式设计

在混合式培训过程中，现场集中讲授作为培训的主要方式，该方式现场授课时间短，内容量大，学员短时间内难以消化，而网络研修可以弥补该不足，方便学员在现场集中培训之后继续学习，专家也可以通过网络平台继续跟踪学员的学习情况。

其中，网络研修在移动端，二维码将现场集中培训的纸质教材与在线学习资源进行同步关联，二者的结合如图2所示，①是学习者学习纸质教材，②是学习者基于移动终端学习数字化教材，③是纸质教材的配套数字化教材，纸质教材上每一节内容都配有对应的二维码，学生通过移动终端扫描二维码，即可查看纸质教材上对应的数字化资源（微视频），即为④部分。通过①②③④四个部分，即可将数字学习资源、在线学习平台以及纸质教材进行关联，形成“三位一体”的立体化学习模式，实现线上学习资源与线下纸质教材的同步。

图2 立体化学习模式流程图

3.基于位置服务的培训App功能设计

与其他学习App的区别在于，一方面是不限制学习者群体，即不设置注册登录的功能，泛在学习应该是面向不同年龄阶段、不同职业的学习者；另一方面强化了情境感知功能，通过GPS和网络等方式对学习者所处的情境及其访问的学习资源进行监控。主要功能有情境感知、视频学习、签到、求助和分享等。

其中，情境感知包括访问者的IP地址记录、访问时间、访问的知识点内容以及在线交流的文本等，这些内容都将构成后期数据分析的基础。

视频学习。为了帮助学习者快速确定想要学习的内容，对视频资源进行三级结构化。比如一级标题可以是微课制作、PPT课件，或者是信息化教学设计，那么二级标题则是对一级标题的进一步细分，比如可以是PPT支持教学资源制作、PPT课件的可视化、PPT课件的微课制作等，三级标题最为具体，相当于项目活动的实施层面。学习者只要用手机扫描纸质教材上三级标题对应的二维码即可观看对应的微视频。

求助和分享。在视频学习中遇到什么问题，可以向其他人求助，而在回答问题的过程中，可以通过视频上传的方式呈现解答问题的过程；分享则是通过自拍，将照片或视频上传，该方式更可以说明在什么样的情境下进行学习可以获得好的学习体验。

4.基于位置服务的培训课程资源设计

在线课程资源建设是我国学习资源建设的重要组成，如网络课程、精品课程等，如何有效整合线上数字化资源和线下纸质教材是课程建设的重要研究内容。大部分学习资源是针对线下纸质教材进行立体化建设，如以传统纸质教材、配套习题集和学习指南等形式构建教学包，或者是在此基础上，再结合多媒体课件、学科网站或教学信息系统等多媒体资源，以此构成三层的立体化教学资源。[11]而伴随着教学理念的更新和新的学习需求，一方面，传统的数字化资源有必要重构；另一方面，需要关注学习资源的可定制化特性及其服务体系的建设。[12]

结合中小学教师的学习需求，构建立体化的学习资源，一方面是实用，即切合中小学一线教师的学习需求；另一方面，纸质教材与线上资源需要同步关联。因此，我们将学习资源细分成三级结构，如表1所示。将教材进行模块化，每个模块下又包含不同的技能点。为了便于视频管理，也为了记录一线教师浏览视频的数据，我们对每个视频进行编码，如表1所示。

表1 学习资源三级结构化

四、研究结果分析

收集的数据主要包括三个方面：一是学习者浏览的视频，即视频编号，它与学习资源设计中的三级标题是一一对应的；二是是学习者在线学习时的IP地址，将IP地址转换为对应的经纬度，可以粗略地定位学习者的位置；三是学习者登录学习平台的时间。

截止到2016年四月初，App后台收集到了1069条数据记录，除去无效数据99条，得到948条有效数据，如图3所示。对其中的IP数据，通过调用百度地图的IP定位Api，可以粗略地定位学习者的位置（县级位置），如http://api.map.baidu.com/location/ip?ak=’’&ip=’’&coor=’’，其中包含了三个参数——ak、IP和coor，其中ak是在百度地图上创建应用时生成钥匙，用于访问百度地图应用的依据，即access key；IP则是百度地图定位学习者位置的参数，在实践过程中，IP地址则是由学习者访问移动学习App时后台记录的数据；coor则是调用百度地图api时返回的坐标格式。那么通过上述链接访问百度地图api之后，所返回的数据包括address（吉林省长春市）、city（长春市）、district（区县）、street（街道）、point（经纬度）等。在实践过程中可以发现，IP地址定位的结果精度较差，因此笔者再通过百度地图提供的Android定位SDK，该SDK可以通过GPS、基站、Wi-Fi等多种方式定位，提高定位的结果精度。[13]

图3 A、B、C各模块的访问量

通过上述方法，可以将定位精度精确到县级层次，即以县级为范围，了解并获取各县对教学资源中的PPT技能、Word技能和Excel技能的相关视频的学习频率，如表2所示。在分析过程中，发现确实存在个别县的学习者会集中地关注三者技能当中的某一种，如南宁横县的学习者，关于PPT技能的视频的学习次数，相对另外两种技能的视频的学习频率要高，因此，是否可以认为横县的学习者可能更加需要关于PPT技能的学习资源，是否可以向其推送关于PPT技能的学习资源呢，是否又可以此构建基于地理位置的学习需求的分布呢。另外，由于数据量的问题，在这个结果中不能说明该县级的地理位置对该技能有强烈的学习需求，但从某种程度上思考，可以认为这是一种趋势，因此有必要在培训过程中增加这方面的学习资源，包括技能本身的学习资源、与技能相关联的内容。

表2 基于地理位置的各模块的访问量

五、结论与展望

基于位置服务的培训，其最大特点是基于“位置”的学习数据跟踪。从个体层面看，通过情境感知可以有效了解学习者的学习状态，进而有针对性地推送学习资源；从宏观层面看，可以了解区域内关于培训内容的整体的学习需求，即基于某个地理位置构建其学习需求分布。但不管是个体，抑或是宏观，关键的地方在于位置的准确性，难点在于数据量，要想发挥位置服务的作用和特色，就必须提高位置的准确性及其关联数据的分析。

下一步的研究计划包括几个方面：①提高位置服务中学习者定位的精度；②完善位置服务下信息感知功能以及移动学习App的学习支持功能，争取获得更多不同方面的信息；③拓展和重构相关的学习资源，以期更适合学习者的学习和教学研究；④增加问卷调查功能。以期为一线教师的继续教育或培训提供更好的学习服务。

[1]马立,郁晓华,祝智庭.教师继续教育新模式:网络研修[J].教育研究,2011(11).

[2]姚红静.移动学习技术与中小学教师培训融合的研究[J].中国教育信息化,2015(12).

[3]“Permanent Reference Document SE.:Location Based Servic”,GSM Association[DB/OL].http://en.wikipedia. org/wiki/Location-based_service.

[4]RAINERM[DB/OL].http://www.geoinform.fh_ mainz.de/zipf/aims2000-IntegrationSmartomponents.pdf 2001.

[5]周玲元,段隆振.移动情境感知服务系统研究[J].图书馆学研究,2014(8).

[6]廖宏建.移动学习中基于位置服务的个人知识地图及应用[J].电化教育研究,2014(6).

[7]JM Kahn,RH Katz,KSJ Pister.Next Century Challenges:Mobile Networking for“Smart Dust”[J].AcmMobicom,1999:271-278.

[8]胡钦太,郑凯,林南晖.教育信息化的发展转型:从“数字校园”到“智慧校园”[J].中国电化教育,2014(1).

[9]AU Campus Connect Service[EB/OL].http://www. american.edu/oit/software/AU-Campus-Connect.cfm.

[10]教师厅函[2014]7号.教育部办公厅关于印发《中小学教师信息技术应用能力培训课程标准(试行)》的通知[Z].

[11]余朝文,张际平.基于网络学习型社会的立体化教学资源建设研究[J].中国电化教育,2011(6).

[12]李玉顺,武林,顾忆岚.基于学习对象的教学资源设计及流程初探[J].中国电化教育,2012(1).

[13]百度地图Android定位SDK[EB/OL].http://lbsyun.baidu.com/index.php?title=android-locsdk.

（编辑：王天鹏）

G434

：A

：1673-8454（2017）07-0082-04

广西教育科学“十二五”规划2015年度教育信息化工作专项课题立项资助（项目批准号：2015ZKY24）。