智慧學習環境下移動虛擬學習社區的構建與實現*

朱 俊，韋 偉，陳琳琳

（南京理工大學紫金學院 計算機學院，江蘇 南京210000）

一、引言

隨著“互聯網+”時代的到來，互聯網模式的不斷創新、信息化服務的迅速普及都成為了中國互聯網用戶持續穩定增長的動力。根據中國互聯網絡信息中心（CNNIC）發布的第41次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，截至2017年12月，我國網民規模達7.72億，普及率達55.8%，網民規模繼續保持平穩增長。[1]互聯網的普及與信息技術的發展加快了現代教育向教育信息化轉型的步伐。高校教育已不再局限在傳統的課堂上，各類在線教育開始逐步發展，虛擬學習社區 （Virtual Learning Community）就是其中一個典型代表。作為一種新的學習方式，虛擬學習社區為用戶提供了一個以學習為導向的互動自治區，幫助學習者進行交互學習、協作學習、自主學習，進而獲取知識、提高技能。[2]

然而，傳統的、基于PC的虛擬學習社區并不能支持學習者隨時隨地在線學習。同時，隨著4G通信技術的飛速發展，以智能手機和平板電腦為代表的移動終端設備已逐步普及。據CNNIC統計，截至2017年12月，手機網民規模達7.53億，占比97.5%。[1]在高校，幾乎每個學生都擁有至少一臺智能手機，且各高校都已基本實現無線網絡全覆蓋，因此，價低且普及的硬件設備和高速且可靠的網絡環境使移動虛擬學習社區 （Mobile Virtual Learning Community）應運而生。[3]移動虛擬學習社區為大學生隨時隨地在線學習提供了平臺，正逐步成為傳統課堂教學的重要補充，[4]推動著高校教學方式的變革，這是“互聯網+”時代促進學生個性化發展的新趨勢。[5]

二、相關概念

1.智慧學習環境

智慧學習環境是促進學與教方法轉變的有效支撐，是學生在社會信息化背景下對學習環境發展的新需求。[6]作為數字學習環境的高端形態，智慧學習環境可以感知學習情境、識別學習者特征、提供合適的學習資源、自動記錄學習過程并評估學習成果。物聯網技術、云技術和智能推薦技術為構建智慧學習環境提供了技術支持。與傳統的校園學習環境相比，智慧學習環境從建構主義學習理論、混合學習理論、現代教學理論出發，使用適當的設備、工具、技術、媒體，整合開放性學習資源、微主題課程資源、移動學習資源、共享共建資源，建立一種智能的、開放的、集成的新型資源服務模型。

智慧學習環境的構建可以幫助學生在可感知的、智能化的學習場所中更輕松有效地學習；激勵教師遵循以學習者為中心的理念，進行個性化教學；[7]推動高校加速向智能化智慧校園轉變。

2.虛擬學習社區

虛擬學習社區的構建是幫助高校實現智慧教育的有效手段之一。所謂虛擬學習社區，是指以建構主義學習理論為指導，由各種不同類型的個體組成，以交互學習、協作學習和自主學習為主要學習方式的一個虛擬的、交互的社會形態。近年來，隨著我國現代教育技術的不斷發展，虛擬學習社區的應用也更加廣泛。然而，盡管虛擬學習社區具有傳統的課堂教學無法比擬的優點，但基于傳統網絡的虛擬學習社區卻依然無法實現隨時隨地的學習交流。

3.移動學習

隨著無線網絡技術、4G通信技術的成熟以及移動設備的普及，移動學習作為一種新型網絡學習方式悄然興起。移動學習是指借助無線通信網絡技術，學習者利用手機、掌上電腦和PDA等移動設備，隨時隨地與他人交流和學習，并獲得教育資源和教育服務。移動學習使學習者可以在任何時間或地點訪問、處理和發送信息，為實現人類終身學習提供了可能。

4.移動虛擬學習社區

移動虛擬學習社區是移動學習和虛擬學習社區發展到一定階段所產生的學習時空，是一種不受時空限制的學習活動。移動虛擬學習社區為學習者完成知識的建構提供無限的空間，能夠最大限度地加強學習者之間的協作和交流，滿足學習者自主學習、協作學習的愿望，提供個性化推薦服務，激發學習者的學習興趣，提高學習效率。[5]

隨著移動互聯網技術的逐漸成熟，開發基于Android的移動虛擬學習社區已成為教育信息化領域最受歡迎的應用之一。

三、移動虛擬學習社區的特征

1.以移動通信技術為支撐

移動虛擬學習社區是計算機技術、互聯網技術、移動通信技術和移動通信設備發展的產物。該學習方式屬于移動學習范疇。因此，移動通信技術是移動虛擬學習的必要技術支撐，同時也是移動虛擬學習社區區別于基于PC的網絡學習平臺的一個重要特征。

2.實現自由化學習

（1）時空自由

在傳統課堂上，教師和學生面對面直接進行傳道授業解惑，然而，一旦出了課堂，這種最簡單、最直接的交流方式就不復存在；基于PC的網絡學習平臺改善了師生在地理位置分離時無法直接交流的情況，但這種方式的師生交互仍然受到時空的限制，教師和學生仍然需要在某一特定的場地，利用臺式機或者筆記本電腦進入學習平臺。

移動虛擬學習社區既擺脫了傳統教室的局限，又突破了固定PC所帶來的限制。只要有學習需要，學習者就可以利用移動終端設備，借助移動互聯網訪問各種形式的學習資源，實現“隨時隨地隨身”學習。

（2）情境自由

與傳統學習不同，移動虛擬學習社區支持在任何隨機情境中獲取知識。學習者可以在飛機場、地鐵、郊外、商場等任何地方，利用候車、旅途、乘車、排隊等任何零碎時間，進入移動虛擬學習社區進行知識學習和情感交流。移動虛擬學習社區有效地利用零碎時間獲取分散的知識，這極大地拓寬了學習者的學習范圍，是正式學習的良好補充。[8]

3.支持個性化學習

輕便靈活的移動終端設備和移動網絡的高速可靠性為個性化學習提供了良好的硬件保障。在移動虛擬學習社區中，學習者可以通過與其他學習者進行交流，了解自己對知識的掌握情況，從而合理制訂學習計劃，獨立選擇學習時間地點，自由安排學習進程，實現個性化學習。

4.促進交互協作性學習

除了個體學習之外，移動虛擬學習社區更提倡學習者借助移動設備快捷、即時的交互功能，開展交互協作性學習。學習者可以與教師、其他學習者開展各種交互活動，可以將與自己有共同興趣愛好和相同學習需要的學員組織起來，形成學習共同體，共同體成員之間互相督促、隨時交流、協作學習、共同進步。

5.實現社會建構化知識共享

社區中的學習者一般都有著共同的知識情感需求、相近的學習目標和相似的興趣愛好，愿意遵守經學習者共同協商建立起來的社區規則，也愿意盡自己的責任和義務建設更好的學習平臺。

在自主研究學習資源的同時，學習者也會積極地與志同道合者討論學習中的困惑，及時發布學習經驗，共同建構社會性知識。這種無形的共享機制加深了社區成員間的交流和了解，營造了一種積極向上的、文化共享的社區學習氛圍，實現了學習者個人能力和社區集體智慧的共同提升。

四、移動虛擬學習社區的構建與設計

1.系統構建原則

移動虛擬學習社區是一個教師、學生、社區多方交互的平臺，由于各類主體之間的交互大多是依賴智能手機或平板電腦完成的，因此，在構建移動虛擬學習社區時，應充分考慮移動學習情境的特點，遵循以下原則：

（1）系統界面簡潔易用

作為移動終端的使用者，學習者除了會衡量系統功能是否強大之外，更注重系統的使用體驗。因此，在構建移動虛擬學習社區時，應盡量設計簡潔、直觀、友好的界面，提供支持觸摸交互的、簡便的操作，以提升用戶的使用滿意度。

（2）學習資源完善多樣

由于移動學習具有學習情境多樣性的特點，學習者可能是在教室里自習，可能是在家里自學，也可能是在公交車、地鐵上利用零碎時間學習。因此，虛擬學習社區提供的學習資源應在形式上盡量多樣化，如提供文字、表格、視頻、音頻、動畫等形式的資源。此外，學習內容的設計也應注意循序漸進、深入淺出，避免太過晦澀難懂的表述和時間太長的音視頻。

（3）系統交互方便強大

雖然洛必達法則是求函數不定式極限最常用、最基本的方法，但從3.4、3.5節中可見洛必達法則計算極限時計算量較大和洛必達法則不適用的情形，足見極限求解方法因題而變化多端因此。接下來介紹計算極限的其它方法。

移動虛擬學習社區要符合移動學習的特點，搭建自主學習、交流互動的學習平臺，為學習者提供協作學習、探究學習等多種學習模式。

2.系統架構設計

以移動虛擬學習社區平臺為橋梁，教師與學生共同搭建協作學習環境，系統架構如圖1所示。學生是移動虛擬學習社區的主體，不僅參與課程學習和交流討論，同時也會積極分享學習心得和學習成果，協助建設系統學習資源；教師是學習引導者和問題解答者，除了需要根據教學需求設計教學內容、指導學生在移動平臺下學習之外，還需要及時更新學習資源，參與學生交流討論，及時回答學習者提出的問題；移動虛擬學習社區除了為學習者提供學習資源，還為用戶提供各種學習服務，記錄學習過程，對學習效果給予監控和評價。

圖1 系統架構設計

3.系統體系結構設計

本文提出的移動虛擬學習社區采用了結構清晰、耦合度低、便于管理和維護的模塊化結構設計，共分為四層——表示層、網絡層、業務邏輯層、數據層。系統體系結構如圖2所示。

表示層為各類學習主體提供操作友好、簡潔易用的系統界面，接受用戶輸入的數據，支持用戶進行交互式操作。各類用戶使用4G或無線網絡，通過智能手機或平板電腦等移動終端進入社區進行學習交流、建設維護。

圖2 系統體系結構設計

網絡層為各類移動終端設備接入虛擬學習社區提供了4G網絡或無線網絡技術支持。

業務邏輯層主要負責響應用戶提出的各種請求，對其進行邏輯判斷，如通過判斷進行數據處理，并將處理結果返回給表示層，進而展示給用戶。該層是整個系統的核心。

數據層主要負責數據庫的存儲、訪問和其他讀寫操作。各種形式、各種類別的學習資源全部存放在數據層，在用戶需要訪問學習資源時，數據層負責提供數據來源。此外，用戶的個人信息、學習記錄、論壇交流記錄、系統服務記錄都存儲在數據層相應的數據庫中。

4.系統功能模塊設計

移動虛擬學習社區平臺分為學習平臺和管理平臺，用戶角色包括管理員、普通用戶（教師、學生）。管理員通過管理平臺管理用戶、資源、活動。教師和學生可以通過學習平臺進行登錄注冊、查找知識、發布學習資源、查找活動、組織發布活動、參與活動、添加好友、查找學習圈等操作。系統的功能模塊如圖3所示。

圖3 系統功能模塊設計

五、移動虛擬學習社區的開發與實現

本文開發的移動虛擬學習社區是基于Android手機的在線學習平臺，該平臺采用B/S模式，使用Android Studio作為開發工具，采用Java編程語言和MySQL數據庫等開發技術，通過MVC框架對整個項目進行高效的軟件工程化管理，實現了圖3中的所有功能模塊。以下是該系統幾個主要功能的詳細介紹。

1.注冊、登錄

系統用戶首次使用學習平臺時需要注冊個人賬戶，設置登錄密碼和其他個人信息（見圖4），以后每次進入社區時可輸入注冊成功的賬號和密碼，選擇用戶身份，點擊“登錄”按鈕（見圖5）。用戶也可在某次登錄時選擇“記住密碼”，避免以后每次登錄都要輸入賬號密碼信息。

用戶賬號驗證通過后，系統將提示登錄成功并自動跳轉到系統主頁（見圖6）。

圖4 賬戶注冊

圖5 系統登錄

圖6 系統首頁

2.發布與查看知識

當用戶想將自己的學習資源、學習經驗等分享給其他用戶時，可以選擇“發布知識”功能（見圖7）。系統采用四級菜單聯動的方式對知識進行分類：一級菜單為學科名稱，包括理科、文科、工科；二級菜單為每個學科門類下的專業類別，如工科類包括計算機類、自動化類等；三級菜單則對專業類別進行分類，如計算機類的三級分類為基礎類、編程類、應用類；四級菜單則能具體細化到一個詳細的課程門類，如編程類的四級分類為C語言、Java語言、Python語言等。用戶在發布知識時，首先為自己的學習資源選擇所屬類別，方便其他用戶有目的地查看。

用戶除了可以共同構建虛擬學習社區的學習資源之外，還可以按門類查看學習社區中的所有知識（見圖8）。

圖7 發布知識界面

圖8 查找知識界面

3.發布、查找、參加活動

用戶可針對某個學習主題，組織線上或線下的學習活動，并在移動虛擬學習社區發布活動詳情（見圖9），注明標題、內容、時間和配額限制（可選）。其他用戶可以在主界面的“查找活動”功能中查看所有活動列表（見圖10）、查詢某一活動詳情（見圖11），進而根據自己的學習興趣選擇是否報名參加活動。

圖9 活動發布

圖10 查找活動

圖11 查看詳情

4.好友管理

學習者可以選擇添加其他用戶為好友，另一方可以選擇通過或者拒絕。添加成功的好友將出現在“我的好友”列表中。

5.加入學習圈

學習者可以通過掃描二維碼加入自己感興趣的學習圈，如漢語言學習群、數學討論組、Java學習群等，與社區學習者保持進一步的圈內溝通。

6.發表評論

用戶可以在知識下面發表評論，提出自己的學習疑惑或學習建議，其他用戶可以瀏覽、回復評論（見圖12）。用戶可以對自己發表的評論進行刪除。

7.站內留言

用戶可以向朋友發送站內留言，接收方可回復該消息。在留言管理界面，用戶可以查看、刪除留言消息（見圖13）。

8.管理員功能模塊

管理員是后臺用戶，登錄后的主頁如圖14所示。管理員負責管理學習資源、社區用戶、學習活動，例如刪除違反社區規則的帖子、對不遵守道德約束和社區規則的用戶進行封號等。

圖12 發表評論

圖13 管理留言

圖14 管理員首頁

六、結束語

移動虛擬學習社區是計算機技術、無線通信技術和智能終端設備發展到一定階段的產物。它為學習者提供了一個平臺，讓其能夠隨時隨地進行自主學習和個性化學習，促進了學習者與教師、與其他用戶間的交互協作，實現了社會建構化知識共享。隨著移動互聯網技術的日漸成熟，開發基于Android的移動虛擬學習社區已成為教育信息化領域最為熱門的應用之一。今后將在學習自適應、學習情境建模等方面開展進一步的研究，并在已實現的移動虛擬學習社區中提高教學資源質量，創設學生感興趣的欄目，進而提高移動學習的興趣和質量。