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云计算架构下的移动学习

木马童年 2019-3-16 10:30 6 0

引言 移动学习,即M-learning,是由E-learning延续发展而来,借助于网络和现代先进的通讯设备,使学习不再受时间、地域或者教师的限制,这是移动学习最大的优点。但作为一种全新的学习方式,对于移动学习的概念界定 ...

引言

移动学习,即M-learning,是由E-learning延续发展而来,借助于网络和现代先进的通讯设备,使学习不再受时间、地域或者教师的限制,这是移动学习最大的优点。但作为一种全新的学习方式,对于移动学习的概念界定,目前仍没有一个统一的认识。一般认为国外学者Alexzander Dye等对M-learning的定义较为具体:移动学习是一种在移动计算设备帮助下,能够在任何时间、任何地点发生的学习。移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流。

移动学习利用无线移动通信网络技术以及无线移动通信设备,如移动电话、个人数字助理PDA , PocketPC等获取教育信息、教育资源和教育服务。由于移动学习理论的不完善和移动技术的限制,国内外有关移动学习应用模式的研究还处在发展期。

云计算(Cloud Computing)是一种基于互联网的超级计算模式,即把存储于个人电脑、移动电话和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起,协同工作。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。云计算凭借它的优点和各项服务已经势不可挡地来到我们身边,随着它的发展和普及,教育机构、教育者和学习者的信息都将逐步迁移到“云”上,这对移动学习的发展,无疑是一个很好的契机。

在云计算环境下,需要构建支持网络学习的“云”服务。云服务的设计与开发是未来教学信息系统开发者要掌握的技术。学习者通过Web浏览器或手机等移动设备,获得互动性、体验性、移动性和存储服务。E-Learning服务和数据可以在最大范围内共享,避免了教育信息系统的重复开发。

1云计算的应用环境及其特点

云计算的应用环境是建立在大规模的服务器集群上的。例如:Google云计算服务器到目前为止已经有100多万台服务器,其他IT巨头的云计算服务器少的也有几十万台。可见云计算的规模是十分庞大的。云计算通过一定的虚拟化技术,将平台中的资源包括硬件资源和软件资源等资源化,供用户按需获得服务。用户可根据自己的需要,弹性地使用资源,同时还可扩展处理能力。

从用户角度上看,云计算具有以下特点:

(1)使用方便。用户可以不需要依赖特定的一些设备,只需一台电脑和一根网线,不受地域的限制,就可以得到云计算所提供的服务。

(2)成本低。云计算提供了强大的硬件资源和软件资源,并有专业的维护团队,为广大用户省却了高昂的专业设备和软件的购置以及维护费用,用户只需支付价格低廉的云计算服务使用费用,而该费用也可根据用户的需求来进行消费。

(3)灵活性。用户可以根据自己的需求来购买服务,而且云计算也是一个动态变化的,根据用户规模的变化而自动调整,这样也不至浪费资源。

目前,移动学习设备存在的问题是制约移动学习发展和普及的重要因素。主要存在问题有:数据处理能力低,内置软件有限,多媒体资源的传输受限制。云计算技术的出现,为这些问题提供了一个可行的解决途径。云计算下,所有的数据存储和处理都将在“云”端的计算机群进行,其强大的计算能力使它能完成很多个人计算机无法应付的数据处理任务。由于所有的数据处理都在“云”端进行,学习者只需通过浏览器便可进行类似于在个人计算机上的常用操作,因此移动设备只要能够运行浏览器就可以了。

2云计算搭建的移动网络学习平台的形式

2.1搭建在云计算上的移动网络学习平台

Moodle是一套网络学习管理系统,凭借着开源、信息集成等优点,自发布以来,得到众多教育专家的认可。Moodle爱好者们进一步发展了Moodle的相关模块和活动,以促进学习者的有效学习。但是Moodle运行的开销非常之大,据统计,一个标准的服务器内存容量在2 GB , CPU2. 0的服务器最多能够负载30一50台机器同时在线,要配置区域性的网络学习平台所需要的计算机资源将是非常巨大的。在这种情况下,移动设备的接人网速更慢,想通过这种方式来访问网络学习平台是不行的。如果把Moodle搭建在云上,完全可以避免这种情况。它可以大幅度地提高移动设备访问学习平台的速度。建构这样的移动网络学习平台将是对学习模式的一种创新,彻底打破学习的时空局限,真正做到随时随地学习。

2.2搭建在云计算上的移动网络协作平台

WebEx是Cisco网络上的一款重要的网络协作软件,多媒体通讯专网WebEx交互网络是一张覆盖全球的基础网络,它由包括服务器、高速网络联结设备、数据中心和网络管理中心在内的各种网络元素组成,提供了良好的冗余性、可靠性和可管理性。通过各个服务节点的高速连接,为客户实时互动地交流信息传输提供可靠的、可预见的性能,通过服务器的路由交换,会议数据流可以选择最近的传输路径,保证会议实时交流效果,它可以面向众多的网络用户,但是它也是基于网络浏览器的。也就是说如果交互的数目越多,将要产生的流量成指数增长,这样一来,服务器将会耗竭,客户端的需求响应将无法得到及时反应,严重影响服务的质量,又加之移动设备的网络流量有其固有的局限,在当前的网络环境下移动设备只能接收到一些断断续续的信息,根本无法保障移动学习的效率。

如果将WebEx等网络协作软件搭建在以云计算为支撑的网络协作平台上,其交互的需求就可以通过庞大的云计算能力得到很好的解决,服务器不会因为参与人数的增多而出现瘫痪之类的问题。通过手持设备连接到网络的云,就能够随时随地享受流畅的网络协作、网络会议、课件视频点播等服务。

[page] 2.3搭建在云计算上的移动网络计算平台

网络计算平台是利用计算机集群强大的计算能力进行数据处理或者符号运算。用手持设备(例如Ipad)进行复杂的程序设计实验,或者进行3D实物模拟实验时,由于移动设备本身设计的局限性,内存和CPU等计算能力不足,必然要延迟很久,甚至死机或者无法响应。如果移动设备接人云计算,那么在进行实验计算的时候,只需要借助浏览器将网络软件相关的参数返回到服务器上,由服务器快速计算,得出最终效果或者给出答案,再传递到浏览器上,移动设备和计算云之间只传递参数。在云上计算的速度很快,而传递的参数所需要的数据量很小,传输过程很短,基本类似于在本机上运行,这样借助于云,一个移动网络计算平台构建变得更加容易。

3云计算环境中移动学习的系统设计

目前移动学习的主要模式有两种:分别是基于点播的短信息服务(SMS)和基于浏览的WAP教育站点。两种模式都各有其不足:SMS模式下,数据通常会有一定的延迟,学与教做不到真正的实时交互,另外,这种模式传输的数据量相当有限且一般只能传输文本信息,难以满足用户对多媒体资源的需求。WAP教育站点模式因目前建立的WAP教育站点太少,学习资源不足,而难以发挥其作用。此外,该方式基于WAP协议,数据传输速率不高。云计算的出现,弥补以上两种移动学习模式的不足。大量教育资源存储于云服务器中,无需建立专门的教育站点就可实现大规模的移动学习。云计算整合了多方计算机、互联网新技术,突破了单一WAP协议的限制,总之,在云计算背景下,学习者只需使用移动设备通过浏览器即可接人“云”服务器自行选择学习内容进行学习和实时交互。

移动学习系统为学习者创设一个随时随地学习的环境,让学习者可以自主选择学习内容学习,而且学生之间以及学生与教师之间可以进行实时或非实时的交流讨论。因此,在移动学习系统设计时,应以移动学习的特点、理论基础和技术模式为基础,结合远程学习的特点来考虑:

(1)系统的定位。建立校园环境内的移动学习系统,服务于学生和教师,让他们可以不受时间空间的束缚,灵活的根据自我需求学习和工作。

(2)支持多种学习模式。移动学习系统应以学习者为中心,要能够支持个性化学习模式、协作学习模式和讨论式学习模式等多种学习模式的学习,从而在真正意义上体现移动学习的灵活性和适应性。

(3)提供真实情境的学习情境。在移动学习系统中,由于不受时间地域的限制,可以为学习者提供真实的学习情境,即真实的学习任务和问题。这样学习者可以将学习与现实生活结合起来,以提高学习者知识迁移和解决实际问题的能力,基于云计算的移动学习系统结构图如图1所示。

云计算架构下的移动学习

图1 基于云计算的移动学习系统结构图

云计算与教育整合的根本目的是实现教育信息的融合、存储并通过网络服务进行共享,从而使教育资源得以最大限度的整合和利用。将世界范围内的教育资源聚合到“云”存储服务器中,而且学生一旦使用了这个云,那么相应地学生的资源也会进人“云”存储服务器中。由教育者对浩瀚的资源进行归类、管理和制定相应的访问规则。同时,在学习过程中,学习者和教育者还可以在既定的规则下对既有的学习内容进行补充和修改,从而不断地完善资源库。

通过移动学习,学生与教师之间的交互,在移动学习中,学生经常会遇到一些问题,此时学生与教师之间的交互就显得尤为重要。在学生与教师的交互中,教师可以给学生提供各种适合移动学习特点的学习策略,帮助学生了解自己学习风格,找到适合个人需求与发展的学习策略;教师还需要为学生提供咨询、支持和鼓励、帮助学生解决学习中的问题。

在移动学习中,强调学生的自主学习,但是同时也提倡学生的协作学习。学生之间的交互,不仅可以交流学习经验心得,而且遇到问题学生之间还可以相互讨论、相互学习。同时,在移动学习中,学生可以建立学习小组,小组成员在学习过程中担任不同的角色,相互合作,吸收他人的优势,从而实现共同的学习目标。云计算下,所有资源都整合在“云”端,学习者利用这些资源自由地创建虚拟社区,构建虚拟学习环境,与具有共同学习目标的其他学习者展开协作学习。由于这些虚拟社区由学习者自主创建,没有特定的教学引导者或社区意见领袖,因而学习者可以充分发挥其特长,展示其个性,自由地交流。再者,由于是基于网络的,学习者构成突破了现行虚拟社区辐射范围的限制,来自不同国家、不同文化背景的人,都可以进入社区共同学习和讨论,相互取长补短,借鉴学习经验,实现了多元化的文化知识交流。

4结语

云计算的出现,以及互联网的快速发展,对于构建云计算下的移动学习平台提供了无限可能。当然就目前来看,这只是一个趋势,是否能够成为移动学习的一个范例,还要取决于社会各方的支持和协作。比如要加强对手持设备的软件支持,如QQ手机版、人人网络的人人通、开心网的手机版本,当然这些都是娱乐类移动设备软件,如果要发展基于云计算的移动网络学习平台,还要切实鼓励发展一些适合于移动设备的教育学习软件,加大对云中的教育资源的建设。目前,Moodle Room和Google联手打造教育软件,将Moodle-Google Apps进行整合,将Moodle置于Google的云计算应用平台之上,这一举动也将意味着教育学习软件走向云端。学习平台与搜索引擎巨头的合作,也为移动学习打下了良好的开端。但是基于云计算的移动学习网络平台的运行在行业标准、数据安全、服务质量、运营模式上还面临一系列的问题,这些问题还需要在以后的云计算技术的发展中得到解决。

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