移動教師培訓平臺開發技術研究

李俊華

(閩江學院 現代教育技術中心,福建 福州 350108)

師資隊伍建設與教師專業發展是制約新建本科院校發展的重要瓶頸，急需在短時間內提高教師的教學水平和學術科研能力，雖然大量引進高層次專業技術人才對高校師資隊伍的建設起到了一定的促進作用，但這種方式不僅投入較多，而且由于廣大在職教師的專業素質沒有得到提高，活躍的教學環境、濃厚的學術研究等文化氛圍還沒有形成，新引進的高層次人才的作用往往不能得到充分發揮，學校的整體教學質量和科研競爭力沒有明顯提升[1].要實現新建本科院校師資隊伍建設的跨越式發展，首先需要創新廣大在職教師的培訓模式與培訓策略，切實提高廣大在職教師的教學水平和科研能力.移動互聯網技術、無線寬帶通信技術、云計算技術等高新科技在教師教育領域的廣泛應用，促進了移動學習在教師培訓中的應用以及教師培訓模式的革新，使廣大在職教師不受時間和地點的限制、隨時隨地參與在線教師培訓學習[2].然而，當前的移動學習平臺主要以課程教學的方式為廣大在職教師提供信息技術培訓、優質教學案例、某一門課程的教學等某一種學習服務，其直接應用于高校教師培訓無法滿足高校教師專業知識學習、教學技能提升、學術科研能力培養等綜合性專業發展需求.為此，針對新建本科院校廣大在職教師專業發展的實際需求，研究一種移動教師網絡培訓平臺，提高高校教師在職培訓的效果和效率.

1 移動教師培訓平臺

1.1平臺概述

傳統的高校教師培訓以專業理論知識的講授為主，有時許多培訓被安排在教師的業余時間，不僅占用了教師大量的休息時間，而且缺乏有針對性的幫助高校教師適應知識快速更新與發展，嚴重阻礙了教師專業發展的自主性和創新性[3].作為具有較高學歷、較強專業知識水平的高校教師更希望通過自主學習，以及對新知識、新技術的探究不斷提高自己的專業教學水平和學術科研能力.

移動學習是以無線通信網和移動互聯網為基礎，學習者使用智能手機、便攜式筆記本電腦、Pocket PC為代表的移動通信終端設備，隨時隨地開展學習及知識經驗交流的移動新型個性化自主學習，具有靈活性、開放性、自主性、便捷性、交互性、實時性等特點[4].利用移動學習開展高校在職教師培訓活動，能夠充分激發高校教師的自主專業發展意識，充分調動其提高自身教學實踐水平、提升學術科研能力的積極性，滿足高校教師終身知識學習、學術科研培訓、教學技能提升等需求[5].

1.2體系架構

以新建本科院校在職教師的培訓學習為基礎，針對當前我國新建本科院校在職教師自主專業發展的實際需求，設計了一個集高校教師專業技能學習、教學水平提升、學術科研素養培養為一體的移動教師培訓平臺，其體系架構如圖1所示.

圖1 移動教師培訓平臺的體系架構

如圖1所示，移動教師培訓平臺由服務器端、無線移動通信網、客戶端構成.服務器端是移動教師培訓平臺的核心組成部分，主要為高校教師提供各種移動培訓學習服務.其中，應用服務器上部署移動教師培訓平臺的相關應用程序，可完成平臺用戶的訪問控制與相關數據信息的交換服務，即根據用戶的訪問請求在相應的服務器上查詢相應的資源和數據，并將結果反饋給相應的平臺用戶；流媒體服務器主要用來響應來自平臺用戶的流媒體點播請求，即根據平臺用戶的流媒體點播請求在數據庫中查找相應的流媒體內容數據，并將查找到的流媒體內容進行適當的編碼轉換，以便根據用戶終端設備性能要求實時提供高質量的流媒體數據內容[6]；資源服務器主要以文件形式存儲移動教師培訓平臺上共享的科技文獻、常用工具軟件、電子書、教學PPT等教師學習資源；電子郵件服務器主要用于為平臺用戶提供電子郵件接收與發送服務，滿足平臺用戶之間的異步信息通信和異步數據資源傳輸需求；即時通信服務器主要用于為平臺用戶提供即時消息接收與發送服務，滿足平臺用戶之間的實時信息通信和數據資源傳輸需求.為保障移動教師平臺關鍵數據的安全，對平臺用戶信息和流媒體數據內容進行自動增量備份，當主數據庫的數據發生損壞、丟失等安全事故時，根據備份數據庫中的備份數據快速恢復相應的數據信息.微博作為當前最流行的一種新型的移動互聯網信息發布與共享媒介，用戶不僅可在利用各種智能移動終端通過無線移動通信網絡隨時隨地發布和管理自己的微博，而且還能方便地訂閱與自己專業方向相同、發展興趣相近的微博，通過高校教師之間的網絡交流與互動形成一個良好的高校在職教師自主專業發展氛圍.

移動教師培訓平臺通過移動互聯網和各種無線通信網絡為高校在職教師提供移動培訓學習服務，高校教師可通過智能手機、Pocket PC、個人筆記本電腦等智能移動終端訪問移動教師培訓平臺上的各種資源和服務.可將移動教師培訓平臺提供的資源和服務分為以下幾個模塊：

(1)平臺首頁.平臺首頁主要提供平臺簡介、用戶管理、新聞公告、微博、意見反饋等功能，用戶不僅能根據平臺簡介中的相關信息了解該平臺的設計思想、系統架構、數據信息存儲方式、詳細功能及其使用方法等，而且可以完成新用戶注冊、用戶登錄、查看相關科技新聞和教育新聞、發布和管理自己的微博.用戶管理主要提供新用戶注冊、用戶信息編輯與修改、用戶登錄驗證等功能，以便為移動教師培訓平臺提供統一的身份認證體系.移動教師培訓平臺管理者將收到的最新科技新聞、教育新聞，本平臺維護升級信息發布在新聞公告模塊，以便教師隨時隨地了解高等教育領域的最新研究成果、相關領域的國內外最新科技動態、本平臺的完善進度等，而且教師也可將自己對本平臺的改進建議以及使用過程中發現的Bug通過意見反饋功能提交給平臺維護者，為平臺功能的改進和性能的提升提供幫助.

(2)精品課程.提高在職教師的專業知識技能和專業教學水平是當前新建本科院校師資隊伍優化的首要任務，而精品課程是許多具有豐富教學實踐經驗、在本課程教學方面具有一定影響的教學名師團隊建設的優質教學資源，在職教師通過對與自己所教課程相關的精品課程進行學習和觀摩，有助于革新自己的教學理念、深入理解相關課程知識難點、優化專業教學方法與策略，快速提高自己的專業教學水平[7].此外，高校信息化建設步伐的加快對高校教師教育技術能力提出了更高的要求，教師不僅要能夠掌握信息化教學方法與技巧，還要能夠熟練、規范地使用各種信息化教學設施.為此，可就學校的信息化教學設備使用方法、使用規范、管理制度、教育技術理論、教育教學方法等按照精品課程的形式制作成相應的教師信息素養培訓課程，讓高校在職教師利用自己的空余時間隨時隨地進行學習，通過規范教師的信息化設備使用減少對信息化教學設備的人為損壞和維護成本.

(3)學科前沿.對于新建本科院校的在職教師來說，由于自身學科知識視野有限，開展教學研究與學術科研時往往很難發現學科前沿的相關學術問題.移動學習平臺維護方組織相關學科領域的專家定期就學科前沿開展學術講座或就某個前沿問題發表自己的認識，并將這些視音頻資料以流媒體點播的方式提供給高校在職教師，以此幫助高校在職教師及時了解相關學科前沿問題，并根據自己的研究方向和興趣就某些學術問題開展研究和探討.當教師發現了自己感興趣的、且值得研究的某一學科前沿問題，便能充分調動其開展學術研究的積極性和主動性，使其在開展學術研究的實踐過程中不斷提升其科研水平，促進學校整體科研實力的增強.

(4)學術互動.騰訊公司的QQ、中國移動的飛信、各種電子郵件等通訊工具在人們日常生活中的廣泛應用，使人們形成了使用實時通訊工具交流思想、傳輸文件等習慣.學術互動模塊能為高校教師提供移動即時通訊、移動電子郵件、移動交互式電子白板等功能，以滿足高校教師日常同步和異步的信息交流與數據資源傳輸需求，促使高校教師經常使用該平臺、關注該平臺的發展與完善，以充分發揮該平臺在高校教師自主專業發展中的作用.此外，對于參與完成同一個科研課題的高校教師可以利用本平臺的移動即時通信和移動電子郵件功能與項目組其他成員隨時隨地進行交流與互動；移動交互式電子白板支持協同共享式瀏覽文檔和圖像、文字編輯等，參與科研課題的高校教師可就某一個具體的研究問題利用移動電子白板隨時隨地與其他在線項目組成員進行學術問題探討，提高高校教師的教學科研能力和學術科研水平.

2 移動教師培訓平臺的開發技術

筆者基于Android智能手機操作系統平臺，利用Java高級編程語言開發了一個移動教師培訓平臺的原型系統，這里主要分析移動即時通信、移動流媒體點播、移動交互式電子白板、移動電子郵件等核心功能的開發技術.

2.1移動即時通信

可擴展消息處理現場協議XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol)是一種基于可擴展標記語言XML的即時消息通信協議，不僅能夠在不同的操作系統和瀏覽器之間實現多用戶的消息傳輸與數據信息傳輸，而且通過相應的插件即可與IRC、ICQ、AIM、MSN等即時消息通訊進行消息互通[8].Openfire是一款功能完善、性能穩定的開源XMPP即時通訊服務器，支持通過插件形式擴展其功能[9]；Jabbim是一款性能優秀的XMPP客戶端，支持Windows、Linux、Mac OS、Android等操作系統平臺，通過對其源代碼進行適當修改和重新編譯即可實現滿足移動教師培訓平臺移動即時通信需求的功能模塊開發，有利于降低平臺的開發成本[10].

基于XMPP協議的移動即時通信可支持HTTP和Socket兩種連接方式，當默認的Socket連接不能被個別品牌和型號的手機或移動通信網絡支持時系統就會自動切換到HTTP連接方式.

2.2移動流媒體點播

移動流媒體技術把連續的多媒體數據經過壓縮編碼之后，存儲在流媒體內容服務器上，然后采用相應的實時流式傳輸協議將經過編碼處理的流媒體數據傳送到移動終端設備，并保證流媒體數據傳輸所需帶寬與網絡帶寬相匹配[11].這樣，當用戶點播移動教師培訓平臺上的精品課程或學校信息化教學設備使用規范等內容的視頻時，就能夠讓用戶邊播放邊下載，而無須將所有的視頻內容下載成功之后再播放.

Flumotion是一個采用了模塊化分布式設計理念的免費開源流媒體服務器，能夠提供穩定、高質量的流媒體服務與靈活的自適應流媒體轉碼，支持3GP、MPEG-4、MP3、RM、FLV等流媒體數據格式，支持Android、iPhone、Windows Mobile等移動操作系統平臺，而且能夠根據網絡帶寬動態調整流媒體內容的壓縮比，以保證實時、流暢的流媒體傳輸與播放[12].Flash Player是計算機操作系統平臺和智能移動終端設備上常用的一種流媒體播放軟件，為此采用Flumotion做移動教師培訓平臺的流媒體服務器，客戶端采用基于Adobe Flash平臺的開源富網絡應用程序開發框架Flex實現視音頻流媒體播放的點播.Flex應用開發框架由MXML、AcitonScript及Flex類庫三部分組成，利用JavaScript、Web Services、遠程對象在安裝有Adobe Flash的客戶端與流媒體服務器端進行實時通信與數據傳輸，基于其矢量圖繪制技術可實現圖形界面友好、交互豐富的流媒體點播功能[13].

2.3移動交互式電子白板

移動交互式電子白板主要用于高校教師在參與科研課題的過程中，就某一個具體的問題通過共享PDF文檔和圖片，并在編輯區進行協同式繪圖、標畫、文字編輯等，采用基于XMPP協議的開源工具包Hemlock、開源網絡數學公式編輯插件DragMath和開源PDF文檔操作類庫Apache PDFBox來實現.Hemlock開源工具包是一個多用戶實時應用程序開發框架，支持多用戶協同式繪畫和文字編輯等，能夠很方便地實現移動交互式電子白板的基本功能[14].為方便用戶在線協同編輯數學公式、提高移動交互式電子白板的實用性，利用開源DragMath網絡數學公式編輯插件實現復雜數學公式的編輯功能[15].Apache PDFBox是一款支持PDF文檔內容讀寫、文檔合并、打印等功能的類庫，采用它來讀取PDF文檔的核心代碼如[16]：

InputStream inputPDF = new FileInputStream("E:基于云計算的流媒體點播技術.pdf");

//以文件輸入流的形式讀取PDF文件

PDFParser pdfCon = new PDFParser(inputPDF);

pdfCon.parse();

COSDocument pdfDoc = pdfCon.getDocument();

PDFTextStripper stripPdf = new PDFTextStripper();

String scontent = stripPdf.getText(new PDDocument(pdfDoc));

//提取PDF文檔的文本內容

pdfDoc.close();

//關閉PDF文檔

System.out.println(scontent);

//打印輸出提取的PDF文檔內容

2.4移動電子郵件

Apache James是Apache組織開發的一款純Java實現的輕量級安全電子郵件服務器，支持SMTP、POP3、IMAP等標準電子郵件協議，同時以松耦合的方式提供即時消息傳輸服務[17]；JavaMail是由Sun公司(現已被Oracle公司收購)開發的一款電子郵件客戶端開發包，通過SMTP、POP3、IMAP等協議支持具有附件的電子郵件接收和發送，支持Windows Mobile、Linux、Andriod等智能手機操作系統平臺[18].利用Apache James電子郵件服務器和JavaMail電子郵件開發包實現具有附件的電子郵件接收與發送功能.

3 平臺開發實例及其性能分析

3.1平臺開發實例

除上述核心開發技術之外，筆者還采用了MySQL免費數據庫、Eclipse集成開發平臺作為基礎開發環境，基于Android平臺開發的移動教師培訓平臺可運行在具有Android 2.2及其以上版本的Nokia N900智能手機上，圖2和圖3分別演示了高校教師使用該移動教師培訓平臺學習學科前沿知識、就學術科研中的某一個具體問題開展在線交流互動的過程.

圖2 高校教師利用Nokia N900學習學科前沿知識

圖3 高校教師利用Nokia N900探討某一個具體的學術問題

3.2平臺性能分析

筆者基于Android平臺開發的移動教師培訓平臺實例采用了Openfire、Apache James、Flumotion等免費應用服務器、MySQL免費數據庫以及Jabbim、Flex、JavaMail、Hemlock、DragMath、PDFBox等開源應用開發包，大大提高了平臺開發效率，有效降低了平臺的開發和維護成本.該平臺部署完成之后，用戶只要下載相應的應用程序并安裝在自己的Android系統中，就可登錄到移動教師培訓平臺上查閱最新微博信息和科技新聞、觀摩其他優秀教師的精品課程、學習學校信息化設備使用方法與規范、觀看學科前沿講座、隨時隨地開展學術問題探究等，可充分調動廣大高校在職教師的自主專業發展積極性.經過內部測試，該系統能夠滿足新建本科院校教師自主專業發展的實際需求，并且沒有出現因系統不穩定或BUG等問題影響用戶的正常使用，達到了應用推廣的要求.

4 結束語

移動教師培訓平臺是為廣大高校教師提供自主專業發展服務的移動學習服務平臺，其應用可促進高校教師教學水平和科研能力的提升，為新建本科院校師資隊伍的優化與發展奠定堅實的基礎.然而，筆者僅基于Android智能手機操作系統平臺實現了一個系統實例，要使該系統大范圍應用于高校教師的自主專業發展，不僅需要其在Windows Mobile、Linux、iPhone等平臺上的實現，而且需要學?，F代教育技術中心等相關部門通過該平臺上傳發布優秀的各類教育教學資源，并為該平臺提供良好及時的維護與管理.

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