孟　科，陳　佩，王紅麗

(陜西廣播電視大學 科研處，陜西　西安　710119)

【遠程教育】

混合云模式下智能移動終端泛在學習系統(tǒng)設計*

孟科1，陳佩2，王紅麗3

(陜西廣播電視大學 科研處，陜西西安710119)

[摘要]隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術、智能移動終端的發(fā)展，三者的結合是必然趨勢?；旌显剖窃朴嬎愀拍畹耐卣购脱由欤瓤梢杂行Ы鉀Q智能移動終端的不足，提升其現(xiàn)有優(yōu)勢，又可以最大限度地避免一直以來人們所擔心的云安全問題。文章在分析混合云與泛在遠程開放學習的關系、對泛在遠程開放教育帶來的新變革的基礎上，提出了一種混合云模式下智能移動終端泛在遠程開放學習系統(tǒng)設計方法，以期為泛在遠程開放學習的研究提供新的思路。[關鍵詞]遠程學習；泛在學習；混合云；智能移動終端

隨著無線移動通信技術、智能移動終端的發(fā)展、4G時代的到來，如何借助于現(xiàn)代先進的通訊技術和設備、同時基于現(xiàn)代移動網(wǎng)絡，讓學習不再受地域、時間、人、學習形式的限制，開展“5A”級(“Anyone、Anytime、Anywhere、Anyway、Anyknowlege”)的泛在學習已經(jīng)成為時下教育信息化的一個研究熱點[1]。據(jù)Talking Data統(tǒng)計，截止2014年底，我國移動智能終端用戶達10.6億，增長231.7%。移動端應用越來越受到各大網(wǎng)絡平臺的重視。同時，在學習終身化、時間碎片化的形勢下，移動教育受到越來越多的重視，移動教育用戶數(shù)達1.72億，增長299%?；谥悄芤苿咏K端泛在遠程開放學習(Ubiquitous Learning)可以理解為由任何人在任意時間、任意地點，使用任意智能移動終端設備的條件下實現(xiàn)的無時無刻、無處不在的學習方式[2]。傳統(tǒng)形式的網(wǎng)絡教學平臺系統(tǒng)設計因其大多是基于計算機開發(fā)的，直接在以觸摸屏操作為主的智能移動終端設備上運行存在著屏幕匹配度低、文件兼容性差、觸摸屏操作準確性差、效率低、終端運行負載高等諸多不便，且在學習形式、內容資源、情境模擬等方面不能很好地適應基于智能移動終端泛在遠程開放學習的需要[3，4，5]。

一、混合云模式下泛在遠程開放學習新變化

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級計算模式，能把存儲于PC、移動終端等設備上的大量信息和處理器資源集中在一起實現(xiàn)調度整合與協(xié)同工作[6]。移動云計算是云計算與移動互聯(lián)網(wǎng)的結合，突破了傳統(tǒng)模式下應用程序必須依賴終端設備的限制，實現(xiàn)了與移動終端設備的無關性[7，8]?；旌显剖窃朴嬎愀拍畹耐卣购脱由?，它保留了公有云的框架，繼承了公有云高度的可擴展性和可共享性，同時將關鍵業(yè)務和重要數(shù)據(jù)存儲在本地服務器中，通過加密的數(shù)據(jù)接口進行共享操作，最大限度地避免了一直以來被人們所擔心的云安全問題?；旌显苹A設施由兩個或多個云(私有的、公共的)組成，通過標準或專有的技術綁定在一起，促成云間數(shù)據(jù)、服務的交互，實現(xiàn)應用的可移植性?；旌显瓶梢韵蛩接性苾炔客瑫r也可以向云外部提供服務?；旌显频墓芾韺迂撠焻f(xié)同組合私有云服務，統(tǒng)一向用戶提供，同時管理私有云的加入、退出，捉供跨云認證、授權和訪問控制等安全功能[9-11]。為解決前面提到的傳統(tǒng)形式的網(wǎng)絡教學平臺系統(tǒng)直接應用在以觸摸屏操作為主的智能移動終端設備上存在的諸多不足，有必要分析混合云模式下智能移動終端泛在遠程開放學習方式的新變化，進而對學習系統(tǒng)進行研究設計，以滿足日益增長的移動教育需求，同時也可為泛在遠程開放學習研究提供一種新的思路。

1.由傳統(tǒng)的接受學習到“5A”級泛在自主學習。 自主學習是與傳統(tǒng)的接受學習相對應的一種現(xiàn)代化學習方式，它以學生作為學習的主體，學生自己做主，不受別人支配，不受外界干擾，通過閱讀、聽講、研究、觀察、實踐等手段使個體可以得到持續(xù)變化(知識與技能，方法與過程，情感與價值的改善和升華)的行為方式。移動時代互聯(lián)網(wǎng)絡、熱點的全面覆蓋加上智能移動終端的便攜性，使得“5A”級泛在自主學習(任何人、任何時間、任何地點、任何方式、任何課程)成為可能，學習者自主選擇學習環(huán)境(Anywhere)，快速交互性則讓學習者可以在任何時間(Anytime)通過移動互聯(lián)網(wǎng)絡突破時空限制，與教育者、學習同伴快速交互(Anyone)，獲得別人的幫助，并提高學習效率。同時云端強大的資源存儲和運算能力，使在線教育機構教育者可通過云服務供應商對海量的學習資源進行歸類、管理、上傳至云端，進而制定相應云資源的訪問規(guī)則，并且根據(jù)教學需要，根據(jù)權限通過教育者、學習者進行有關的補充、修改、完善、訪問、共享。這樣教育者的使命職責就是構建混合云端上的個性化的泛在遠程開放學習環(huán)境、整合云上的教育資源、設計優(yōu)化教學過程、組織學習活動、提供多元化的適合學生個性特點與發(fā)展需求的學習策略，并在學習中給予適時的鼓勵與幫助。最終實現(xiàn)學習者可以選擇自己喜歡的方式、適合的學習策略(Anyway)，隨時隨地線上線下來靈活訪問教育資源，進行任何知識(Anyknowlege)的學習，進而完成學習效果的檢驗。另外，泛在遠程開放學習中學習者與教育者的物理空間上的分離，將進一步有助于學習者學習獨立性的培養(yǎng)和建立[7]。

2.由 “單打獨斗”的個體學習到混合云模式下的協(xié)作學習。 個體學習是指個體為使自己的行為更有效的獲取知識技能的過程，包括行為學習和概念學習，個體學習過程可描述為“見——解——思——行”的循環(huán)，它是學習者個體的“單打獨斗”。協(xié)作學習(Collaborative Learning)則是一種通過小組或團隊的形式組織學生進行學習的一種策略?；旌显颇Ｊ较碌膮f(xié)作學習，就是利用混合云輔助教學和支持協(xié)作學習的技術方法，在混合云端構建可使學生和教師各角色間進行協(xié)作交流的“云”虛擬學習環(huán)境，是計算機支持的協(xié)作學習在移動互聯(lián)時代混合云下的延伸和發(fā)展。學習者借助聯(lián)網(wǎng)在線的智能移動終端，能夠在任何時間、任何地點進行主動的知識建構，在“云”虛擬學習環(huán)境中以學習小組組織者或者參與者的身份，與教育者和同伴進行交互，小組協(xié)作活動中的個體(學生)可以將其在學習過程中探索、發(fā)現(xiàn)的信息和學習材料與小組中的其它成員共享，甚至可以同其它組或全班同學共享。由此可見，混合云模式下學習者利用聯(lián)網(wǎng)在線的智能移動終端可輕松地實現(xiàn)“5A”級泛在的協(xié)作學習，突破了時空限制，實現(xiàn)了課程學習和社會實際需求的有效鏈接，而且提供了學生間、校際、校企共同參與教與學過程的良好契機，這將在更大程度上有利于培養(yǎng)學習者的個性和團隊協(xié)作精神，進而從中提升了學生知識遷移、終身學習和解決實際問題的能力。

3.由現(xiàn)實空間的師生間雙向交互到虛擬空間的參與者間多向交互?；旌显颇Ｊ较路涸谶h程開放學習，師生之間的交互空間不再只是局限于傳統(tǒng)教育下現(xiàn)實空間――課堂，而是由現(xiàn)實空間通過智能移動終端延伸拓展至泛在遠程開放學習系統(tǒng)平臺上的虛擬空間，并且教育者的角色也不再局限于教師，更可以擴展至參與協(xié)作學習的學生。因此交互渠道也不再只是局限于傳統(tǒng)師生間的雙向交互，而是拓展至泛在遠程開放學習系統(tǒng)平臺虛擬空間的所有協(xié)作學習參與者間的多向交互。借助移動終端和云計算技術，教育者和學習者將可以通過遠程開放學習系統(tǒng)平臺在虛擬現(xiàn)實的學習情境中，真正實現(xiàn)在任何時間、任何地點、所有學習參與者圍繞著學習目標而展開的多向交流，如此將可迅速提升學習者解決實際問題的能力。綜上可知，在混合云模式下泛在遠程開放學習過程中，就學習者方面，通過彼此之間的信息交互、互助協(xié)作實現(xiàn)教學目標，就教師方面，通過即時性的、有針對性的指引，就使得這種快捷便利多向交互方式的設計得以建立，必將對教學參與者的知識重構具有重大的現(xiàn)實意義和綜合應用價值。不言而喻，教育質量也將得到顯著提高。

二、混合云模式下泛在遠程開放學習系統(tǒng)設計

混合云模式下智能移動終端泛在遠程開放學習系統(tǒng)設計，應基于智能移動終端發(fā)展現(xiàn)狀，著眼于混合云模式下泛在遠程開放學習新變化，系統(tǒng)環(huán)境的搭建應充分利用混合云環(huán)境中安全性高、可靈活定制和低使用成本的優(yōu)勢，構建混合云端覆蓋下的，學習參與者(用戶)利用安裝有泛在遠程開放學習系統(tǒng)客戶端軟件(App)的智能移動終端(終端)，通過網(wǎng)絡(通訊)，利用泛在遠程開放學習系統(tǒng)平臺，置身于混合云端上的虛擬的個性化的泛在遠程開放學習環(huán)境，利用云端資源，開展學習活動，實現(xiàn)學習目標的多層級的體系結構?；旌显颇Ｊ较轮悄芤苿咏K端泛在遠程開放學習系統(tǒng)設計如圖1所示。

1.用戶層。用戶層由所有學習參與者組成，可分為學生、教師和其他網(wǎng)絡訪問者。

2.終端層。終端層由智能移動終端設備組成，用戶的手機、平板電腦等智能移動終端設備安裝泛在遠程開放學習系統(tǒng)客戶端軟件(App)，用以顯示終端與云端的交互結果。

3.通訊層。通訊層由通訊網(wǎng)絡組成，通訊網(wǎng)絡可以是基于熱點的無線校園網(wǎng)、無線局域網(wǎng)，也可以是運營商提供的3G、4G網(wǎng)絡等。用戶可以根據(jù)自己所處環(huán)境、所持終端設備特點，自主選擇信號良好、性能穩(wěn)定、帶寬適用的網(wǎng)絡。

圖1　混合云模式下智能移動終端泛在遠程開放學習系統(tǒng)

4.應用層。應用層由泛在遠程開放學習系統(tǒng)客戶端軟件組成，一般應包含視圖層，業(yè)務邏輯層，數(shù)據(jù)訪問層。

5.混合云端層?；旌显贫藢佑晒芾?、服務層、物理架構層組成。具體可分為四層，自下而上依次為(混合云物理架構層)物理層、虛擬層、混合云管理層和應用層。物理層主要為系統(tǒng)的運行提供物理設備支持，包括計算機、網(wǎng)絡互聯(lián)設備、存儲設備等硬件；虛擬層主要通過虛擬化技術對硬件設備進行虛擬化，屏蔽底層系統(tǒng)的復雜性，為管理層提供計算、存儲、網(wǎng)絡等服務；管理層提供應用程序部署與管理服務，是應用程序開發(fā)和運行的環(huán)境，包括海量數(shù)據(jù)的計算和存儲、任務和資源的調度和管理等；應用層提供各種應用服務接口，接受用戶的服務請求和服務注冊，為用戶提供服務入口。

運行于云端的泛在遠程開放學習系統(tǒng)根據(jù)用戶發(fā)送的服務請求調用云平臺提供的相應API，為用戶提供云服務。

[參考文獻]

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[責任編輯王愛萍]

Research on Ubiquitous Learning System in Distance Open Education based on Hybrid Cloud Computing Architecture and Application of Smart Mobile Terminal

Meng Ke，Chen Pei， Wang Hongli

( Shaanxi Radio and Television University， Xi’an 710119)

Abstract：With the development of mobile Internet， cloud computing technology and smart mobile terminal， the combination of that has become the direction of development. Hybrid cloud is the expansion of the concept of mobile cloud computing technology. The research on ubiquitous learning system in distance open education based on hybrid cloud computing architecture and application of smart mobile terminal has gradually become the hot spot of educational research because it can avoid the security problem of the cloud， exert the advantage of the mobile terminal and avert its shortcomings simultaneously. This paper analyzes the relationship between the hybrid cloud，ubiquitous learning in distance open education， and the new challenge on the ubiquitous learning in distance open education，thus provides the design of a ubiquitous learning system in distance open education based on hybrid cloud computing architecture and application of smart mobile terminal，which provides a new way for the research of ubiquitous learning in distance open education．

Key words：Distance learning; Ubiquitous learning; Hybrid cloud computing

[收稿日期]2016-02-29

[作者簡介]1.孟科(1975—)，陜西省咸陽市涇陽縣人，陜西廣播電視大學科研處副教授，工學博士。2. 陳佩(1983—)，女，陜西省咸陽市人，陜西廣播電視大學科研處講師，理學博士。3.王紅麗(1982—)，女，江蘇省鹽城市人，陜西廣播電視大學科研處講師，理學博士。

*基金項目：本文系陜西省2014年重大科技創(chuàng)新項目“基于現(xiàn)代信息技術的手機教育智對平臺開發(fā)與應用(項目編號：2014ZKC(一 )03-18)”、陜西省2014年信息化重點建設項目“陜西廣播電視大學手機智對遠程教育信息化(陜工信發(fā)[2014]199號)”、陜西廣播電視大學2015年度科研課題“一帶一路”國際開放大學建設問題研究(15D-04-B04)資助。

[中圖分類號]G434

[文獻標識碼]A

[文章編號]1008-4649(2016)02-0005-04