基于移動云計算的移動學習研究

王 琴，王 軍

(南京信息工程大學 網絡信息中心，南京 210044)

0 引言

隨著移動計算技術、無線通訊技術和軟硬件技術的發(fā)展，移動學習已經成為研究的熱點，在學校教育、遠程教育、企業(yè)培訓等不同學習形態(tài)中都得到了不同程度的實踐應用，受到了廣泛的關注。移動學習是指利用無線移動通信網絡技術以及無線移動通信設備獲取教育信息、教育資源和教育服務的一種新型學習形式[1]。它打破了時空障礙，構建了靈活、開放的學習環(huán)境，滿足碎片式學習的巨大需求，開展“Anyone、Anytime、Anywhere、Anystyle（4A）”的學習[2]。

但移動學習的順利實施受到了移動終端自身弱點的限制，如計算處理能力低、存儲容量小、軟件和應用程序運行受限、屏幕顯示器小、分辨率低等。移動云計算可以幫助解決移動終端的這些弱點，為移動學習的開展提供新的思路和解決方案。

1 移動云計算概述

云計算是信息通信時代由經濟利益驅動產生的重要技術，是一種能夠通過網絡以便利的、按需付費的方式獲取計算資源并提高其可用性的模式[3]。云計算在移動互聯(lián)網中的應用和拓展產生了一個新術語：移動云計算（Mobile Cloud Computing ，MCC）。移動云計算是指移動終端通過移動網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的基礎設施、平臺、軟件或應用的一種信息資源服務的交付與使用模式[4]。移動云計算使移動終端獲得云提供的彈性資源，功能更為強大。

移動云計算的服務模型包括“終端”、“網絡”、“云”三個層面。“終端”是指用戶的移動設備，用于接入“云”，如智能機、功能機等；“網絡”是指信息傳輸?shù)臒o線通信網絡，如GPRS、wifi等；“云”是指由基礎設施、平臺和應用軟件構成的綜合體系，分別提供IaaS、PaaS、SaaS各類型服務。其中基礎設施由并行分布式計算系統(tǒng)、服務器、存儲設備、數(shù)據(jù)庫等組成，平臺由運營平臺、支撐平臺和開發(fā)平臺組成，應用軟件則由各類軟件、數(shù)據(jù)和信息等各種應用構成[5]。

2 移動云計算在移動學習中的應用

根據(jù)移動學習需求和移動云計算特點，移動云計算在移動學習中的應用有三種模式：移動學習即服務模式(mLaaS)、移動終端增效模式、微云模式。

2.1 移動學習即服務模式(mLaaS)

移動學習即服務模式是軟件即服務（SaaS）的延伸。用戶使用移動設備，訪問軟件或程序，獲取云提供的移動學習服務。所有的計算和數(shù)據(jù)處理都在云中執(zhí)行。

該模式適合資源傳遞式、任務激勵式等類型的移動學習。針對不同主題設計類型多樣的學習資源，如電子書、教案、課程包、講課音視頻等，學習者通過GPRS、WIFI連接，注冊獲取授權，選擇主題，WEB訪問或客戶端下載云中相應資源，通過閱讀文檔，觀看視頻教程，聽演講或座談，開展移動學習，完成既定任務。學習中建立互動機制，利用互動工具，及時解答疑惑，提交作業(yè)。該模式核心是移動終端使用證書訪問云空間，獲得滿足需求的認證客戶共享的移動學習數(shù)據(jù)。

建構基于移動云計算的移動學習即服務的學習系統(tǒng)是該模式實施的基礎條件。移動學習即服務的學習系統(tǒng)的典型體系結構可分為三層：用戶和設備層、服務層、基礎設施層。用戶和設備層向用戶提供不同服務的入口。服務層為用戶提供各種服務。基礎設施層構建移動學習即服務的基礎設施，使用軟硬件的虛擬化技術，確保基礎設施的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2 微云模式

微云模式將個人移動終端作為一個虛擬移動云，成為移動學習云服務的一部分，提供移動學習資源或服務。它在一個AD hoc網絡環(huán)境中很有效，若干移動終端構成一個私有云環(huán)境，通過相互協(xié)作實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分布式存儲和處理，無需訪問因特云，無需中央服務器，也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存和處理服務。

微云模式適合體驗探究、協(xié)作等類型移動學習。師生的移動終端構成了一個移動云學習環(huán)境，教師利用終端設備自帶功能，如GPS、麥克風、照相機、攝像頭等記錄重要觀察體驗素材，學習者及時通過終端查看資源并開展討論和學習。

但微云模式面臨一個技術難題：移動設備作為資源的提供者，它存在著進入或離開分布式計算環(huán)境的隨機性、低可靠性和不穩(wěn)定性，由此會破壞底層操作系統(tǒng)，造成系統(tǒng)運行的延時或失敗。因此，需要針對這種隨機性提出技術方案，如采用監(jiān)測手段，對移動終端過去狀態(tài)建模，預測未來狀態(tài)，以減少移動設備的隨機性對云的影響[6]。

2.3 移動終端增效模式

移動終端增效模式利用云的存儲和運行能力執(zhí)行程序，在移動終端下載并安裝相應類型的移動學習客戶端，部分卸載或全部卸載移動終端的數(shù)據(jù)存儲和計算任務，將其轉移到云中執(zhí)行，從而增強了移動終端的能力，使移動學習順利開展。該模式屬于基礎設施即服務或平臺即服務。

移動終端增效模式適合增強現(xiàn)實、游戲、協(xié)作等類型的移動學習。增強現(xiàn)實的移動學習建構增強現(xiàn)實的用戶視聽環(huán)境，在攝像頭捕獲的圖像上重疊圖片或文本，幫助學習者學習地理等相關知識。游戲式移動學習針對移動終端的特點，設計針對小屏幕的游戲，開展游戲化學習。這些類型移動學習有著共同特點：要求較高的運算速度和較大的內存空間，這正是移動云計算發(fā)揮作用之處。

移動終端增效模式也存在著一個技術難點：計算任務在移動終端和云中如何分配才能使系統(tǒng)達到最佳效率，即計算任務的彈性劃分策略，如使用圖結構和OLIE算法實施劃分或使用樹結構作為劃分模型[7]。

3 結束語

移動云計算創(chuàng)建了靈活多樣的適宜終身學習的學習環(huán)境，將在很大程度上改變整個教育體系。筆者提出了三種移動云計算在移動學習中的應用形式：移動學習即服務模式、微云模式和移動終端增效模式，每種模式各有特點，又相互融合。我們相信，隨著技術進步，在不久的將來，越來越多的教與學的活動會加入移動云計算行列，各種模式將在研究應用中得到進一步發(fā)展。

[1] 李云飛,王敏娟,王加俊,謝偉凱,申瑞民,杰森·吳.移動學習系統(tǒng)及其相關學習模式[J].開放教育研究.2012,(2):152-158.

[2] 傅鋼善,李婷.3G時代基于專家系統(tǒng)的移動學習模式[J] .中國電化教育.2010,(4):106-111.

[3] P.Mell and T.Grance ―The NIST definition of cloud computing (Draft): Recommendations of the National Institute of Standards and Technology,‖ NIST Special Publication 800-145 (Draft), January 2011, Computer Security Division, Information Technology Laboratory(ITL), National Institute of Standards and Technology(NIST), U.S. Department of Commerce, Gaithersburg,MD, USA. [Online]. Retrieved (Aug.30, 2011): http://csrc.nist.gov/publications/drafts/800-145/Draft-SP-800-145_cloud-defi nition.pdf.

[4] 季長清.基于移動云計算的遠程教育模式[J].研究吉林省教育學院學報.2011,(1):135-136.

[5] 云計算綜述與移動云計算的應用研究[J].信息通信技術.2010,(2):14-20.

[6] JiSu Park,HeonChang Yu .Markov Chain based Monitoring Service for Fault Tolerance in Mobile Cloud Computing[J].2011 Workshops of International Conference on Advanced Information Networking and Applications.2011:520-525.

[7] 秦卓然.移動云計算中彈性劃分方法研究[D].云南:云南大學,2012.