3G時代基于專家系統(tǒng)的移動學習新構想

1、G時代基于專家系統(tǒng)的移動學習新構想李 婷收稿日期：2009-11-9作者簡介：李 婷 (1983-),女,碩士研究生,liting-190；，傅鋼善傅鋼善 (1955-),男,教授,研究方向為網(wǎng)絡與遠程教育、智能技術教育應用等。（陜西師范大學 新聞與傳播學院教育技術系，陜西 西安 710054）摘 要：移動學習是當前教育技術研究的熱點領域，3G的發(fā)展給移動學習帶來了新的契機。當前基于短信的移動學習及基于瀏覽連接的移動學習模式存在資源形式單一、功能簡單、交互性差等不足。基于專家系統(tǒng)的移動學習模式依賴于3G技術，采用SOA架構，構建專家系統(tǒng)服務，整合當前已有的網(wǎng)絡學習資源，發(fā)揮專家系統(tǒng)啟發(fā)性、透明

2、性、靈活性的特點，能夠實現(xiàn)“一種模式，兩種交互”的移動學習，具有靈活準確、資源豐富、交互性強、智能化等優(yōu)點，是3G時代一種全新的移動學習實現(xiàn)模式。關鍵字：移動學習；3G；專家系統(tǒng)隨著現(xiàn)代科技革命的持續(xù)深入，僅僅通過學校教育獲取知識和技能是遠遠不夠的，人們必須在日常的工作和生活中不斷地學習，終身學習的理念日益受到重視，移動學習將會成為人們進行終身學習的必然選擇。移動學習能夠擺脫時間和空間的束縛，根據(jù)需要隨時隨地進行，其應用及實現(xiàn)模式備受教育技術研究者的關注。當前移動學習的實現(xiàn)主要是下載到本地及手機軟件在線互動學習，并通過短信、窄帶網(wǎng)絡進行補充，即“在線更新、離線學習”的方式。然而隨著信息化的不斷

3、發(fā)展，這一方式越來越不能滿足學習者的需求，亟需開發(fā)出新的移動學習模式。一、移動學習與遠程教育移動學習（M-learning）是指學習者在非固定和非預先設定的位置下發(fā)生的任何類型的學習，或者是學習者利用移動技術提供的優(yōu)勢所進行的學習，其特點是實現(xiàn)“Anyone、Anytime、Anywhere、Any style（4A）”下所進行的更自由的學習。著名移動學習專家德斯蒙德 基更說:“由遠程學習和移動通信技術相結合產(chǎn)生的移動學習將為我們展現(xiàn)學習的未來；移動學習是繼遠程學習、電子學習之后的第三種學習方式；移動學習的發(fā)展將使學生在遠程學習上更自由；下一代的遠程學習將是移動的學習。1”李玉斌在移動學習的內

4、涵、方式、及其對遠程教育的意義研究一文中探討了移動學習對遠程教育的理論價值，指出移動學習方式的出現(xiàn)給我們提出了對遠程教育形態(tài)理論重新認識的新課題；使遠程教育結構和過程理論進一步清晰；并在加拿大伽里森、丁興富等人的三代信息技術和三代遠程教育理論的基礎上提出了以移動學習為特點的第四代遠程教育觀，結合基更的觀點把第一代和第二代學習方式定義為遠程學習(d-learning)，展現(xiàn)了四代遠程教育發(fā)展歷程2，如圖1所示。 以澳大利亞詹姆斯.泰勒為代表的學者還提出五代信息技術和五代遠程教育理論，分別是函授模式、多種媒體模式、遠程學習模式、靈活學習模式和智能靈活模式。移動學習在學習形式上是移動的、在學習實現(xiàn)方

5、式上是數(shù)字的、在學習內容上是互動的，屬于靈活學習模式。移動學習是遠程學習新的發(fā)展階段，遠程學習的一切特性都適合于移動學習，它除了具有e-Learning的多媒體性、交互性、自主性以外，還具有提供隨時隨地的學習環(huán)境、學習活動更具情境性、給學習者強烈的擁有感、實用性、個性化等特性，移動學習可以借鑒遠程學習的應用及實現(xiàn)模式，在此基礎上開發(fā)更多適合于移動學習的模式。結合人工智能和3G技術的基于專家系統(tǒng)的移動學習，是智能靈活模式最突出的體現(xiàn)。二、移動學習的應用模式以強化自主學習為突出特征的遠程學習關注應用模式的研究，移動學習更是如此，合適的應用模式對移動學習的開展非常重要?；趩栴}的情境學習,是遠程學習

6、一種有效的應用模式，它強調把學習設置到復雜的、有意義的問題情境中，通過讓學習者合作解決真實性問題，來學習隱含于問題背后的科學知識，形成解決問題的技能，并形成自主學習的能力。這種方式有利于學生學習動機的激發(fā)和保持，學習資源能夠得到充分利用。移動學習通常是人們在生活或工作場景中進行的片段學習和零散學習，主要用來解決當前所遇到的真實問題，查詢、學習和練習是其核心功能需求。移動學習使即時問題解決的學習更加便利，學習者可以使用移動設備和移動通信技術實現(xiàn)信息檢索、數(shù)據(jù)收集、專家咨詢、文本記錄、協(xié)作交流、信息共享等。黃榮懷等學者強調移動學習通過滲透、關聯(lián)、混合傳統(tǒng)的學習模式，促進情境學習、非正式學習、協(xié)作學

7、習等學習理念的創(chuàng)新性實踐。并從知識傳遞情境認知、個人學習協(xié)作學習及正式學習非正式學習三個不同的維度對移動學習的應用模式進行詳細的分析，在實踐中沒有必要明確區(qū)分各種應用模式，可以綜合三個維度進行。移動設備和情景很好的結合性，移動技術對社會關系網(wǎng)絡的增強，移動設備的普適性，使移動技術在支持情境學習、社會性學習、非正式學習等方面更具有獨特的優(yōu)勢3。 三、當前移動學習的實現(xiàn)模式（一）當前的實現(xiàn)模式由于移動學習理論的不斷完善及移動學習技術的不斷發(fā)展，有關移動學習實現(xiàn)模式的研究還處在發(fā)展期。目前的模式主要有兩種：一種是基于短信的移動學習，另一種是基于連接瀏覽的移動學習。 1基于短信的移動學習模式短信包括短

8、消息（SMS）和多媒體短信（MMS）。短消息是移動用戶之間通過移動電話來發(fā)送和接收信息的一種形式,通過短消息可在用戶之間實現(xiàn)有限字符的通信,進而實現(xiàn)對移動學習服務器的訪問。多媒體短信支持多媒體功能實現(xiàn)即時的移動電話端到端、移動電話終端到互聯(lián)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)到移動電話終端的多媒體信息傳送。用戶通過手機,將短信息發(fā)送到移動學習服務器,服務器分析用戶的短信息,轉化成數(shù)據(jù)請求,進行數(shù)據(jù)分析、處理,再發(fā)送給用戶的手機4。在該模式中，學生和學生之間、學生和教師之間、學生和學習服務器之間以及教師和服務器之間通過短信進行通信，不受時間、地點和場所的限制，完成一定的學習活動。這一方式適用的移動終端范圍廣，只要具有短

9、信收發(fā)功能的移動終端均可以，具有簡單經(jīng)濟等特點。2. 基于WAP連接瀏覽的移動學習模式WAP（無線應用協(xié)議）是一個全球性的開放式標準協(xié)議，是移動通信與互聯(lián)相網(wǎng)結合的第一階段性產(chǎn)物。該協(xié)議實現(xiàn)面向WAP服務器和Web服務器的資源訪問控制，為用戶提供一種通過手機直接訪問互聯(lián)網(wǎng)的途徑。學習者利用移動學習終端經(jīng)過電信的網(wǎng)關后接入互聯(lián)網(wǎng),通過WAP協(xié)議訪問教學服務器, 并將Internet上HTML語言的信息轉換成用WML無線標識語言描述的信息，顯示在移動終端顯示屏上，如圖3所示。學習者使用小型屏幕遨游在各個網(wǎng)站之間，實現(xiàn)瀏覽查詢、文本和圖像顯示，小文件的低速下載等功能，豐富了移動學習的資源，但這一方式

10、要求移動終端必須具備WAP無線上網(wǎng)功能。（二）當前移動學習系統(tǒng)的不足基于短信的移動學習系統(tǒng)簡單易用，但是數(shù)據(jù)通信是間斷的，移動電話的存儲能力十分有限?；跒g覽連接的移動學習系統(tǒng)能夠將Internet上的學習資源帶到移動領域，但受限于網(wǎng)絡速度僅局限于瀏覽、查詢等訪問學習?，F(xiàn)有模式最大的不足在于交互性差、功能簡單、不能充分調動學習者的積極性等。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1. 簡單的信息推送學習者接收短信只能是簡單的文本信息，用來告知學習內容和教學信息或利用下載的資源庫學習，內容表現(xiàn)單一。網(wǎng)頁上有大量的學習資源，很多內容都不是學習者想要的，系統(tǒng)僅提供搜索和瀏覽的方式，學習者要自己進行了解選擇，瀏覽查詢

11、容易迷航，在帶寬和用戶時間都有限的情況下，必然導致用戶查找信息猶如大海撈針。2. 不能得到有效的指導和驗證在遠程學習中，學習者處于主體地位，教師的角色轉變?yōu)橹笇д摺椭?，要為學習者提供咨詢、支持和鼓勵，并對學習效果進行驗證評價，而移動學習系統(tǒng)只是簡單的知識存儲和檢索庫，缺少優(yōu)質資源，不能很好進行答疑、指導和評價功能，進而很難調動學習者的積極性。3人機交互效率低信息社會效率是永恒的話題，但是移動終端設備使用時糟糕的網(wǎng)絡連接、昂貴的網(wǎng)絡通信費用和復雜的人機交互界面, 造成傳輸質量差、登陸網(wǎng)絡速度慢等問題，降低了學習者的學習效果。學習者要搜索一點內容，或者找不到，或者針對性不強，花了時間和精力而收

12、獲甚微。移動學習系統(tǒng)雖然支持資源的瀏覽和一定程度的交互，但是交互效率非常低，啟發(fā)性不好，學習者不能及時得到反饋，不能使學習者真正受益于移動學習帶來的便利。4人人之間的交互困難移動學習也強調協(xié)作學習，大家共同探討，雖然學習者和教師及學習者之間可以在當前的移動學習應用框架下依靠短信、QQ、論壇等通訊工具進行交互，但是卻不能真正實現(xiàn)根據(jù)所需隨時隨地進行實時交流學習，內容僅限于文本和語音，很難消除學習過程中的“孤島效應”，討論的信息不能有效的組織和整合，使用者常常需要從大量的討論的結果中進行甄別和進一步驗證。 綜上所述，現(xiàn)有移動學習受帶寬、傳輸速度和輸入輸出的限制，其互動系統(tǒng)多基于文本和語音交互，并以

13、個人信息或知識的分享為重點，交互程度非常低，并不能充分發(fā)揮移動學習對于情景學習、社會化學習及非正式學習的優(yōu)勢。隨著智能手機和3G技術的發(fā)展，移動學習逐漸從“在線更新、離線學習”為主體的方式走向網(wǎng)絡化，移動學習實現(xiàn)模式將更加多樣、靈活、高效。四、3G時代基于專家系統(tǒng)的移動學習模式（一）3G在移動學習中的應用3G是第三代移動通信技術的簡稱，指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術，面向高速、寬帶數(shù)據(jù)傳輸，能夠快速處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，并提供包括網(wǎng)頁瀏覽、視音頻電話、電子商務、高速下載等多種服務。3G時代移動通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)可以更好的結合，使互聯(lián)網(wǎng)中的學習資源得以優(yōu)化，從廣度和深度上增加了

14、基于短信的移動學習的信息量，通過視音頻提高交互效果，提高了基于WAP連接瀏覽的移動學習的訪問速度?？梢詫崿F(xiàn)基于視頻點播的移動學習，基于多媒體郵件服務的移動學習。3G還可以和云計算技術相結合，3G 為學習者訪問云端提供速度和質量的保障，云端為3G 用戶提供可利用的程序、資源等，實現(xiàn)資源共享，優(yōu)化學習過程?；趯＜蚁到y(tǒng)的移動學習模式是一種新的構想，受網(wǎng)絡速度和手機移動計算能力等問題的限制，通過手機進行這種應用在以前是不可想象的，3G為開發(fā)新的移動學習實現(xiàn)模式提供強大的技術支持，擴展了移動學習的實現(xiàn)方式，給移動學習的發(fā)展提供了一個新的舞臺。（二）專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)（史忠植，人工智能）是一類具有專門

15、知識和經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，通過對人類專家的問題求解能力的建模，采用人工智能中的知識表示和知識推理技術來模擬通常由專家才能解決的復雜問題，達到具有與專家同等解決問題能力的水平。專家系統(tǒng)是人工智能應用研究最活躍和最廣泛的課題之一。一般來說，一個專家系統(tǒng)應該具備三個要素：具備領域專家級知識；能模擬專家思維；能達到專家級的水平。專家系統(tǒng)通常由人機交互界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等6個部分構成。其基本結構如圖3所示，其中箭頭方向為信息流動的方向。（三）基于專家系統(tǒng)的移動學習專家系統(tǒng)具有啟發(fā)性，能運用專家的知識與經(jīng)驗進行推理、判斷和決策；具有透明性，能解釋本身的推理過程和回答用戶提出的問

16、題；具有靈活性，能不斷更新增長知識，結合專家系統(tǒng)和3G的移動學習模式可能使學習者成為領域專家，系統(tǒng)架構如圖4所示。首先，創(chuàng)建系統(tǒng)服務。把所有的學習資源看為服務，使任何人在任何時間都可以訪問。利用SOA架構的思想將當前已開發(fā)的系統(tǒng)與課程資源進行整合，作為移動學習的課程學習資源庫。依據(jù)各學科特點，建立語義邏輯和知識庫，開發(fā)一系列專家系統(tǒng)服務，通過Web Services提供數(shù)據(jù)訪問接口和系統(tǒng)交互接口。其次，搭建基于系統(tǒng)服務的網(wǎng)絡應用。向Internet發(fā)布所創(chuàng)建的系統(tǒng)服務，對外公布與系統(tǒng)訪問的服務接口，基于3G技術，開發(fā)智能設備客戶端應用程序，通過WAP協(xié)議訪問專家系統(tǒng)服務，為移動學習者與專家系統(tǒng)

17、，移動學習者之間的交互提供界面，建立移動學習者與專家系統(tǒng)的交互渠道。基于J2EE、ASP.NET、AJAX等技術開發(fā)WEB應用程序，為PC學習者與系統(tǒng)及PC學習者之間的交互提供界面。移動學習者與PC學習者共享系統(tǒng)服務訪問接口，因此移動學習者與PC學習者之間可以直接進行交互，其學習效果在系統(tǒng)的組織下有效地整合，消除兩者之間學習資源的分散和浪費，實現(xiàn)移動學習者與PC學習者及系統(tǒng)之間兩種不同交互的有機結合。（四）基于專家系統(tǒng)的移動學習系統(tǒng)的優(yōu)點構建合理的移動學習系統(tǒng)是實施移動學習的重要環(huán)節(jié)。教育就是生活，學習就是對話與通信交流，優(yōu)秀的學習系統(tǒng)應該能夠充分調動學習者的積極性，能夠準確而高效的向學習者傳

18、遞知識，并進入學習者的生活中，成為學習者生活的一部分?；趯＜蚁到y(tǒng)的移動學習系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：1. 智能化的信息推送系統(tǒng)采用C/S模式，提供泛在的、智能的學習資源推送能力。學習者信息的獲取可以由服務器推送，當數(shù)據(jù)發(fā)生變化，出現(xiàn)增加、刪除、修改操作時，由觸發(fā)器啟動信息推送過程；也可以由客戶數(shù)據(jù)操作啟動信息推送，當某客戶對數(shù)據(jù)進行操作時，把修改后的新數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫后，即啟動信息推送過程，將新數(shù)據(jù)推送給其他客戶。2. 高效的學習和反饋手機中的知識庫只能供用戶查詢，而專家系統(tǒng)自身有學習的能力，具有知識間的邏輯交互性，能自動增長解決問題所需的知識生成學習資源，這樣的學習系統(tǒng)能和學習者一同成長，前人的學習

19、經(jīng)驗可以積累下來，準確解答后面學習者的疑問，準確、迅速、不知疲倦地指導和驗證用戶的學習。解決問題時不受時間空間的限制和周圍環(huán)境的影響，也不可能遺漏忘記，還能匯集多領域專家的知識和經(jīng)驗以及他們協(xié)作解決重大問題的能力。 3. 實時交互能力強移動學習最大的優(yōu)勢不是可以移動，而在于方便進行人人，人機交互。專家系統(tǒng)具有專門的人機界面設計，還具備對話式、互動式、競技式等交互方式，交互能力極強，系統(tǒng)能夠積極響應學習者的需求，調動學習者的積極性。由于該系統(tǒng)是在3G支持下的應用，能夠保障學習者與教師及學習者之間的實時交互。還支持個性化學習，在了解學習者相關特征后，呈現(xiàn)不同的學習資源，追蹤學習記錄或進程，自動搜集

20、、分析學習者移動學習行為的特點，建立起學習者個性化學習發(fā)展模型，并基于該模型實施個性化指導。4. 促進情境學習、社會性學習和非正式學習的綜合應用學習者在真實的問題情境或工作情境中進行學習，基于專家系統(tǒng)的智能手機作為知識建構和情境認知工具，根據(jù)情境為學習者提供學習資源。極強的交互能力有利于形成移動學習共同體，使學習越來越具有社會性。系統(tǒng)能夠為學習者提供立即應用到實踐中去的知識和技能，不僅能輔助課堂教學，而且支持戶外學習，促進非正式學習的發(fā)展。五、總結移動學習代表著一種新的趨勢，作為傳統(tǒng)教育一種有效的輔助形式，這種新的學習形態(tài)符合當今終身學習和建設學習型社會的需求?，F(xiàn)階段移動學習還處于實踐摸索中，

21、基于專家系統(tǒng)的移動學習模式靈活、高效，但是開發(fā)成本較高。隨著移動通信技術的不斷發(fā)展，智能手機的性能提升、價格下降，該模式將為移動學習帶來廣闊的發(fā)展前景，還需進行系統(tǒng)的開發(fā)和后續(xù)實證研究，以促成自由化、個性化、智能化的移動學習的真正實現(xiàn)。參考文獻：1桂清揚.從數(shù)字學習到移動學習J.開放教育研究，2003（2）2李玉斌等.移動學習的定義及對遠程教育的意義研究J.現(xiàn)代遠程教育研究，2005（1）3黃榮懷等.移動學習-理論.現(xiàn)狀.趨勢M.北京：科學出版社,2008.54熊志剛.移動學習及其資源設計研究D.上海:華東師范大學, 2005.5李巧丹,夏洪文.基于通訊技術的移動學習資源設計與實現(xiàn)模式J.現(xiàn)代

22、教育技術，2007（11）6葉成林,徐福蔭,許駿.移動學習研究綜述J.電化教育研究，2004（3）7朱世美,張志剛.移動學習研究初探J.中國醫(yī)學教育技術，2007（10）8倪小鵬,張靜然.移動學習的發(fā)展和趨勢J.中國電化教育，2009（7）9劉建設.移動學習研究綜述J.電化教育研究，2007（7）10傅健,楊雪.國內移動學習理論研究與實踐十年瞰覽J.中國電化教育，2009（7）11 Stetten G. Wireless network in educationEB/OL, http:/www.dcet.k12.de.us/teach/reynolds/wired1.htm12Tsvetoza

23、r Georgiev. M-learninga New Stage of E-learningJ.International Conference on Computer Systems and Technologies - CompSysTech2004The New Idea of M-learning Based on Expert System in the 3G EraLi Ting, Fu GangshanAbstract: M-learning is currently a hot research field of educational technology, the development of the 3G technology has brought new opportunities to M-learning. The existing m