（计算机软件与理论专业论文）基于本体的移动学习系统建构与研究.pdf

根据所建本体库，得出了实现自主学习的学习推荐路径的算法过程。在学习资源 管理上，根据移动学习固有特点和结合l o m 网络学习资源模型，提出了一个合适 的移动学习资源模型。最后，初步实现了一个原型系统，为后续研究打下了一定 基础。 在上述研究的基础上，后续的研究将集中在加入学习者的个性化元素，记 录学习者的学习轨迹和学习层次，通过测试反馈得到不同学习者的水平然后再推 荐个性化的学习路径，而在资源管理上，考虑把资源和具体本体库知识点挂钩， 以形成更好的资源推荐辅助学习。 关键字：移动学习，本体技术，知识本体，学习路径，w a p r e s e a r c ho no n t o l o g yb a s e dml e a r nin gs y s t e m a b s t r a c t a r c hit e c t u r ea n da p p lic a t10 n m a j o r ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y n a m e ：c h e n gy o n g c h a n g s u p e r v i s o r ：w uj i a w e i t h er a p i dd e v e l o p m e n to fn e t w o r k , g l o b a lm o b i l ec o m m u n i c a t i o n sa n dm o b i l e c o m p m i n gt e c h n o l o g yh a sb r o u g h tan e wd e v e l o p m e n t a lc h a n c ei nd i s t a n c ee d u c a t i o n m o b i l el e a r n i n g ，an e ww a yo fl e a r n i n gt h a tc a nt a k ep l a c ea ta n y t i m e 、a n y w h e r ea n d i na n ys t y l e ，b e c o m e sah o ts p o to ft h er e s e a r c ho nt h em o d e md i s t a n c ee d u c a t i o n a sa b u r g e o n i n gl e a r n i n gs t y l e ，m o b i l el e a r n i n gh a si t ss a l i e n tf e a t u r e sa n d a d v a n t a g e s h o w e v e r , m o b i l el e a r n i n ga l s oh a sl i m i t a t i o n sd u et oi t sr e q u i r e d t e c h n o l o g i e sa n dt h eo w nc h a r a c t e r i s t i co fi t sc a r r i e r s t h e r e f o r e ，t h ec h a l l e n g e si n m o b i l el e a r n i n gf o c u so nh o wt oi n t e g r a t et h em o b i l el e a r n i n gs y s t e mw i t ht h e d e s k t o pl e a r n i n gs y s t e m ，h o wt od e s i g nar a t i o n a lt e a c h i n gm e t h o dw h i c hc o u l da d a p t t oi t ss m a l l c h u n kl e a r n i n gr e s o u r c e sr e q u i r e m e n t ，h o wt om a n a g et h el e a r n i n g r e s o u r c e si na l le f f e c t i v ew a ya n dh o wt op r o v i d eu s e r sw i t hp r o p e rc o n t e n t st of o r ma p e r s o n a l i z e dl e a r n i n gs e r v i c e t h i sp a p e rd e a l sw i t hi s s u e sr e l a t e dt om o b i l el e a r n i n gf r o mt h e o r y , t e c h n o l o g y a n da p p l i c a t i o nb a s e do nt h er e s e a r c ha th o m ea n da b r o a d f i r s t l y , t h ep a p e r a n a l y z e s a n ds u m m a r i z e st h er e s e a r c hs t a t u so ft h i sn e wa r e ab a s e do n a l a r g en u m b e ro f d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lr e f e r e n c e s i n t r o d u c e st h em e a n i n g sa n dc h a r a c t e r i s t i c so f m o b i l el e a r n i n g ，g i v e sar e s e a r c ho nt h el e a r n i n gt h e o r i e s 、l e a r n i n gp a a e m sa n dt h e 1 i i f u n d a m e n t a lt e c h n i q u e s t h e s ec a np r o v i d eat h e o r e t i c a lg u i d a n c ef o rt h em o b i l e l e a r n i n gs y s t e m s e c o n d l y , c o n s i d e r i n gt h et e c h n i c a ls c h e m e ，t h i sp a p e r m a k e sa l l i n t e n s i v es t u d yo ft h ek e yt e c h n o l o g i e su s i n gi nt h i ss y s t e m ，e s p e c i a l l yt h eo n t o l o g y t e c h n o l o g yi ns e m a n t i cw e ba n dt h ew i r e l e s sw a p t h i r d l y , t h ep a p e r h a sd e s i g n e da n a r c h i t e c t u r eo fao n t o l o g yb a s e dm o b i l el e a r n i n gs y s t e m ，p r o p o s e sas c h e m eu s i n g o n t o l o g yt om a n a g et h el e a r n i n gc o n t e n t st o m e e tt h es m a l l - c h u n kl e a r n i n gr e s o u r c e s r e q u i r e m e n t ，t h a tb a s e do n m o d e mc o g n i t i v ep s y c h o l o g ya n dt h ec o g n i t i v e d e v e l o p m e n tt h e o r y w i t ht h es t u d yo nt h ec o u r s ec o n t e n ta n dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nk n o w l e d g ep o i n t s ，w eh a v ee s t a b l i s h e dal e a r n i n gc h a r a c t e r i s t i c sb a s e d o n t o l o g ym e t a d a t am o d e la n df o r m e da d o m a i nk n o w l e d g eo n t o l o g yb a s e w i t ht h e o n t o l o g yb a s e ，w ec a ne m p l o yl e a r n i n gp a t hm i n i n gm e t h o d o l o g yb yt h eo n t o l o g yo f t h ek n o w l e d g ep o i n t sf o rt h ed i s o r d e r e dl e a r n i n gr e s o u r c e s i nt h el e a r n i n gr e s o u r c e s m a n a g e m e n ta r e a , c o m b i n e dw i t h t h ep r o p e r t yi nm o b i l el e a r n i n ga n dt h el o m n e t w o r kr e s o u r c e sm o d e l ，t h ep a p e ra d v i s e san e wr e s o u r c e sm o d e lt h a tc a r lm a t c ht h e m o b i l el e a r n i n gr e q u i r e m e n t f i n a l l y , t h ep a p e ra c h i e v e ss o m ef u n c t i o n so ft h em o b i l e l e a r n i n gs y s t e m ；g i v ea b a s i sf o rt h en e x tr e s e a r c hp h a s e b a s eo nt h er e c e n tr e s e a r c h ，t h ef u t u r es t u d yw i l lf o c u so nh o wt op r o v i d eu s e r s w i t hp r o p e rc o n t e n t st of o r map e r s o n a l i z e dl e a r n i n gs e r v i c e r e c o r d st h el e a r n i n g t r a c ka n dl e a r n i n gl e v e l ，a d v i s e sap e r s o n a l i z e dl e a r n i n gp a t hv i at e s t i n g ，a n dm a n a g e s t h er e s o u r c e sa n dt h ek n o w l e d g ep o i n tc o r r e s p o n d i n g l yi no r d e rt of o r ma b e t t e r l e a r n i n ga s s i s t a n t k e yw o r d s ：m _ l e a r n i n g ，o n t o l o g yt e c h n o l o g y , k n o w l e d g eo n t o l o g y , l e a r n i n gp a t h , n 姆 i v 目录 l 绪论l 1 1 研究背景1 1 2 移动学习的定义2 1 2 1 移动学习定义、内涵和外延3 1 2 2 移动学习特点3 1 3 国内外移动学习研究现状概述4 1 3 1 国外研究现状5 1 3 2 国内研究现状7 1 4 主要研究内容8 1 5 研究意义和创新8 1 6 论文的组织结构9 2 移动学习理论基础和支撑技术1 0 2 1 移动学习理论分析1 0 2 2 移动学习的学习模式分析1 1 2 3 移动学习的支撑技术1 2 2 3 1 移动学习的无线通信技术1 2 2 3 2 移动学习的硬件基础1 3 3 技术方案以及关键技术1 5 3 1 技术方案1 5 3 2 语义网、本体技术概述1 5 3 2 1 语义网知识概述1 5 3 2 2 本体技术研究1 7 3 3w a p 技术2 0 3 3 1 无线应用协议w a p 2 0 3 3 2w m l 语言2 1 3 4t o m c a t 介绍2 1 3 5j s p 技术2 2 4 基于本体的移动学习系统概要设计2 4 4 1 移动学习系统的设计指导原则2 4 4 2 移动学习系统网络分层结构2 5 4 3 移动学习系统结构2 6 v 4 3 1 移动学习系统整体架构2 6 4 3 2 系统功能模块设计2 8 4 4 系统开发环境2 8 5 基于本体的移动学习系统的关键设计3 0 5 1 面向课程的本体知识库设计3 0 5 1 1 基于学习性特征的知识本体设计3 0 5 1 2 知识本体元数据模型3 1 5 1 3 知识本体的构建过程3 2 5 2 课程学习路径4 l 5 2 1 按照课程顺序的学习路径4 l 5 2 2 自主学习推荐路径4 2 5 3 学习资源库设计4 5 5 3 1 学习对象4 5 5 3 2 学习资源模型4 6 5 3 3 学习资源库管理4 7 6 基于本体的移动学习系统的详细设计与实现4 8 6 1 系统数据库设计4 8 6 2 学习者模块4 8 6 3 教师模块5 2 7 总结与展望5 4 7 1 总结5 4 7 2 未来工作展望5 5 参考文献5 6 致谢5 9 攻读学位期间发表的学术论文6 0 v 1 基于本体的移动学习系统建构与研究 1 绪论 科技的每一次进步，都会给社会经济、人们生活带来极大的影响，也使得 教育的方式日新月异，以适应科技进步的潮流和人们学习的需要。在信息技术异 常发达的今天，人们的受教育方式也发生了显著的改变，不再受限于固定教室、 单一的教师等条件，而是借助于计算机技术、网络技术、通信技术来实现任何人 可以随时、随地以任何的方式来学习的方式，即4 a ( a n y o n e ，a n y t i m e ，a n y w h e r e ， a n y s t y l e ) 学习。 1 1 研究背景 终身教育是一种国际教育思潮，是指人的一生都有不断接受教育的需求。 其最初形成于2 0 世纪5 0 年代末6 0 年代初的欧洲。1 9 6 5 年1 2 月，在巴黎召开 的国际成人教育会议上，法国著名教育思想家和成人教育家保罗朗格朗以终身 教育为题作了学术报告，联合国教科文组织将法语翻译成“l if el o n g e d u c a t i o n ，产生了“终身教育 的概念，直至今天。终身教育具有非常丰富的 内涵，它的本质内容表现为两个方面：一是教育社会化；二是社会教育化。著名 的未来学家埃托尔热尔比认为，未来教育政策的制定，应使教育时间和教育网 点多样化。实现这样要求的终身教育的一个有效途径就是远程教育。 远程教育是随着现代信息技术和现代网络技术的发展而产生的一种新型教 育方式，它通过现代远程教育手段使师生之间的交互不受时空限制，是多种媒体 优化、有机组合的教育方式，可以有效地发挥各种教育资源的优势，为社会成员 学习提供更方便、广泛的教育服务n 3 。作为第三代的现代远程教育，其发展又经 过了d _ l e a r n i n g ( 远程学习) ，e _ l e a r n i n g ( 数字化学习) 和m _ l e a r n i n g ( 移动 学习) 三个过程，其中移动学习更是当前远程教育研究热点。 由于学生在心智、知识结构和能力等方面存在差别，不同的学生有不同的 学习需求，因此传统的在固定的时间固定的教室中以教师为中心，学生被动接收 知识传递的面授教育已经达不到学生的个性化学习需求。而远程教育中的数字化 基于本体的移动学习系统建构与研究 学习，主要是通过因特网进行学习与教学活动，并且充分利用现代信息技术所提 供的、具有全新沟通机制与丰富资源的学习环境，从而实现的一种新型的学习方 式。这些新的沟通机制包括了计算机网络、多媒体、专业内容网站、信息搜索、 电子图书馆、远程学习与网上课堂等乜1 。其摆脱了传统教室受教育的时空限制， 实现了重复学习，也提高了学习资源的共享性和学习方式的灵活性，但是由于计 算机不是随地存在，网络在空间上有限，所以这种学习形式受限于有线网络的支 持，无法随时随地进行便捷的学习。如必须在一个可以有线上网的电脑旁使用桌 面系统进行知识的获取，而无法实现任何时间任何地点按照学习者意愿获取有用 的信息和学习资源。因此，以移动为特征的移动学习，能弥补数字化学习的资源 扩展和学习方式等方面的不足，成为了一种更好的学习形式。 无线联通世界。随着w a p 和g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os y s t e m ) 系统的 广泛应用，以及u m t s ( u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ) 系统的 商用，移动电话、移动计算和移动通信技术在全球迅速普及，无线终端设备层出 不穷。智能手机、p d a 、无线上网笔记本等等，日益融入大众的生活。尤其是手 机，作为人们随身携带的必要通信工具，除了基本的通话功能外，其能提供的功 能更是让人眼花缭乱，集通讯、商务、娱乐于一身。如支持基本通话，3 g 环境 下还支持视频通话；支持短信、彩信、电子邮件收发、音视频文件的播放；支持 软件安装，w i - f i 上网、w a p 上网等功能。移动手机体积小，携带方便，易于操 作，能利用无所不在的移动网络实现随时随地上网获取所需信息和知识，是实现 移动学习模式的最佳载体。而手机在我国的普及率比电脑普及率高很多，据工业 和信息化部的统计数据显示，截至2 0 0 9 年1 2 月底，我国手机用户已达7 5 亿， 占全国人口的5 5 ，全年累计净增1 0 6 亿户。在大学校园，手机的普及率更是 几乎高达1 0 0 。所以，在远程教育中实行以无线网络为依托，移动设备为终端 的教育模式更有利于实现我国教育的普及化和公平化。 1 2 移动学习的定义 国际远程教育权威戴斯孟德基根博士在学习的明天：从e - l e a r n i n g 到 m - l e a r n i n g 一书里面指出了未来的学习方式，m _ _ l e a r n i n g ，移动学习。 2 基于本体的移动学习系统建构与研究 1 2 1 移动学习定义、内涵和外延 目前，移动学习并没有一个确切的定义，在欧洲和美国一般称为 m _ l e a r n i n g 。学术界对移动学习的理解主要集中在三个方面：一是把移动学习看 成是远程教育的新形式，如戴斯孟德基根博士对移动学习的定义；二是把移动 学习看成是数字化学习的扩展，如国外学者c l a r kq u i n n 和p a u lh a r r i s 的观点； 三是从认知和学习的角度展开研究，认为移动学习是一种区别于网络学习和数字 化学习的崭新的学习方式，如英国伯明翰大学移动学习研究小组的观点口3 。综合 各家所言，我们可以得到一个具体的移动学习的定义：所谓m _ l e a r n i n g ，是指依 托移动通信技术、网络技术和多媒体技术，教学者和学习者通过移动通信网络、 计算机网络、移动教学服务器和各种移动设备构成的移动通信系统来实现教学活 动的一种新型远程教育模式。它使得学习者摆脱了时空限制，随时随地得到无间 断的学习支持。 由此，我们可以得到移动学习的内涵和外延有以下几个方面： ( 1 ) 移动学习依托的是无线通信技术，移动计算技术和网络互联技术； ( 2 ) 移动学习的载体是移动通信设备，包括了手机、p d a 、无线上网笔记 本等； ( 3 ) 作为主要整合无线和移动网络所产生的新应用，移动学习被认为是 e _ l e a r n i n g 通过移动计算设备的扩展。其比e _ l e a r n i n g 受教育的方式更加灵活 和方便； ( 4 ) 移动学习是一种双向交流的学习活动，学习者和教师之间可以随时 随地进行交互。 1 2 2 移动学习特点 移动学习是远程教育的新型实现形式，相对于固网学习，移动学习有其鲜 明的的特色和优势，但是也存在着一定的局限性。 移动学习的主要特点是具有学习形式的移动性；学习设备的无线性；学习 过程的灵活交互性；学习技术的融合性；学习方式的混合性以及学习内容的个性 化h 1 。具体体现在以下几方面： 3 基于本体的移动学习系统建构与研究 ( 1 ) 移动学习可以实现随时随地的学习，不必受限于有线网络； ( 2 ) 移动手持设备体积小，携带灵活，方便学习活动的发生； ( 3 ) 学习时间灵活，而且注重于片段式学习，有利于学生在零碎时间进行 补充式的学习，提高了学习的效率； ( 4 ) 移动学习以学习者为中心，由学习者根据所处环境自主选择适合当前 时间和地点的学习内容，产生学习活动或者学习者与学习者之间、学习者与教师 之间的交流活动，是一种个性化学习； ( 5 ) 移动学习是及时学习，在学习者遇到问题时，可以立刻通过移动手持 设备及时上网查询所需要的学习信息，也可以及时与他人交流以获得有用的资 讯。 基于移动学习所需要的技术和载体本身的特性，目前移动学习还是有一定 的局限性。首先，作为移动学习的手持设备，p d a 、手机、智能电话、便携式电 脑等均是弱处理能力，小容量存储而且小屏幕的无线终端设备，带宽窄，在线费 用高，学习时间的片段性也使得其无法进行长时间的持续而连续的学习，现阶段 发展成熟的数字化学习系统平台并不适合这样的终端，而且也不适合在移动通信 环境下的实时要求，不能适应带宽波动和结果延迟，在改变学习者位置时也无法 提供较好的反应时间和可靠性。因此，移动学习需要在原有的数字化学习系统基 础上提出新的框架，或者作为独立的学习方式，提出新的架构。由此，移动学习 受到的挑战主要集中在如何整合现有的桌面数字化学习来支持移动学习，设计教 学方法来适应其片段式学习，对移动学习资源进行有效管理以适应其低带宽和小 容量限制以及根据不同用户爱好来推送合适内容来形成个性化学习。 1 3 国内外移动学习研究现状概述 近年来，国内外对移动学习的研究十分关注，针对移动学习的系统设计层 出不穷，许多商家也瞄准了这一新型的学习形式，陆续推出移动学习的商用平台， 以期在未来网络学习中占有一席之地。这对于推进移动学习更好更快发展有着良 好的促进作用。 通过无线网络构筑的社区，移动学习的参与者既是内容消费者，也可以是 4 基于本体的移动学习系统建构与研究 知识创作者；既是学生，也可以扮演老师。平等性、个性化、互动性、趣味性， 这些互联网特质将在移动学习领域得到充分发挥。正如国际移动学习协会 ( i a m l e a r n ) 在2 0 0 9 年1 月的报告里展望的那样：“当手机在下一个十年成为学 习和发现的力量时，今天的人们将从中获益。 1 3 1 国外研究现状 目前，移动学习是国外作为远程教育新方式的研究热点，国外己经将移动 学习作为未来网络学习的重点发展方向。国外的移动学习研究主要集中在欧洲和 北美的部分经济发达国家，其研究时间较早，研究范围及内容也比较广泛深入。 而在亚洲，对移动学习研究得比较深入的有韩国和日本等东亚国家。 英国对移动学习的研究：英国对移动学习的研究比较早，到2 0 0 5 年时其1 7 个m _ l e a r n i n g 项目已经遍布英国6 0 多个地区，其中有两个项目已经在全国范围 开始应用。如比较著名的项目有如由英国伯明翰大学教育技术研究小组在2 0 0 2 年开始承担的移动学习项目，主要聚集了来自计算机、教育、心理学和电子工程 方面的研究人员，致力于在深入研究人类是如何思考、学习和通信等问题的基础 上，开发和评价新的交互技术；还有2 0 0 7 年名为实践设置总的评估与学习的合 作项目在五所高等教育机构展开，用于改善教育的评估技术和学生的学习技能。 英国北部有9 0 0 0 名学生参加，通过移动手机进行学习并根据作业情况进行评估。 通过使用t - m o b i l em d av a r i o s 这样的移动设备，学生能够从一个中央虚拟学习 知识库接入到学习资源库，并能够通过内嵌在评估程序中的博客反映其成绩。另 外，英国著名的开放大学的o p e n l e a r n 项目，以使世界上任何人都能够免费获得 其学习材料为目标，在2 0 0 7 年获得了美国w i l l i a r ma n df l o r ah e w l e t t 基金会 的4 4 5 万美元的资助后使得开放大学的o p e n l e a r n 项目网站提供的免费学习内容 量在2 0 0 8 年同比增加了一倍，而在2 0 1 0 年的3 月，o p e n l e a r n 项目更是投入了 5 0 0 0 万英镑，用于一个九年计划名为e n g l i s hi na c t i o n 的项目，该项目将在 孟加拉国开展，主要通过移动通信技术以移动学习形式来帮助人们学习英语，届 时将会有2 5 0 0 万名学生在该项目中受益。 美国对移动学习的研究：其典型代表项目是斯坦福大学学习实验室 ( s t a n f o r dl e a r n i n gl a b ) 承担的，主要研究内容是在学校的语言教学中使用移 基于本体的移动学习系统建构与研究 动电话，是该实验室一个极富创新意义的研究项目。他们选择外语学习作为移动 教育的课程内容，初步假定，移动设备能在一个安全、可信、个性化以及即时需 求的环境中帮助提供复习、听说练习的迫切需要的学习机会。其移动学习模块包 括生词训练、测验、单词和词组翻译等功能，实现随时随地开展听、说、读、写 训练。实验目标是探索出适合于移动学习环境的外语学习模式，根据学习者的不 同需求，开发出适合移动学习的学习工具、学习的内容和其他应用程序，使移动 学习得到普及和发展，充实人们的业余时间。该项目在2 0 0 1 年夏天开展，2 0 0 4 年完成。而在2 0 0 8 年发布的2 0 0 8 到2 0 1 3 年美国移动学习产品和服务预测和分 析报告中指出，美国在2 0 0 7 年移动学习产品和服务市场在五年中的年均复合增 长率是2 1 7 ，收益达到5 3 8 0 0 万美元哺1 ，说明移动学习在美国的发展十分迅速。 在亚洲，移动学习的研究集中在日韩两国，它们主要沿袭美国模式，但因其 国土面积小，均提出建立覆盖全国泛在网络的”u b i q u i t o u s 计划”。两国分别在 2 0 0 4 年提出了u - j a p a n 和u - - k o r e a 概念，u 代表着u b i q u i t o u s 无所不在的意思， 并且预期在2 0 1 0 年达成目标，以营造未来无所不在的资讯社会。日本的典型移 动学习项目有德岛大学的h i r o a k io g a t a 和y o n e oy a n o 教授领导的研究小组专 门针对该校海外留学生学习日语和日本本国学生学习英语开发了一个移动学习 系统c s u l ( c o m p u t e rs u p p o r t e du b i q u i t o u sl e a r n i n g ) ，又称c l u e 系统。c l u e 系统是一个开放性协作学习的系统，c o l l a b o r a t i v e _ l e a r n i n gs u p p o r ts y s t e m w i t hau b i q u i t o u se n v i r o n m e n t ，希望可以达成不仅是无时无处能以任何形式 给学习者信息，而且是在合适时间合适地点给学习者提供适合信息，并且可以提 供学习协作交流伙伴哺1 。该项目在2 0 0 7 年完成。 除了一些大学学术研究机构展开对移动学习的研究外，一些著名的移动设 备生产厂商也开展了类似的项目研究。如由爱立信、t e l e n o r 、i n s i t e 、i t f o r n e b u k n o w a t i o n 等联合进行的项目，该项目旨在研究移动学习与传统课堂教 学整合的方式与方法。而诺基亚、i n s e a d 和i c u s 等联合进行的项目，则旨在研 究通过基于w e b 与w a p 相结合的方式传输教育内容及开展教育服务。在移动学习 内容服务提供上，诺基亚的行学一族所取得的成绩应当是最引人瞩目的。该网站 所提供的移动学习产品，覆盖了英语学习、管理课程等等，学生用户群十分广泛， 包括了在读学生、企业人员等各行业学员。 6 基于本体的移动学习系统建构与研究 1 3 2 国内研究现状 我国对m _ l e a r n i n g 的研究实践始于2 1 世纪，主要是在教育部的策划或者 政府部门支持下开展的，与欧美国家相比，其研究起步晚，规模相对较小。虽然 如此，我们还是取得了一定的成果，并且在商业应用上有多个行业巨子加入到了 移动教育行列来，在不同的子领域里具备了相当的优势。主要的大型项目有以下 几个： 教育部高教司试点项目：移动教育理论与实践，由国内第一个移动教育实 验室北京大学现代教育中心教育实验室承担，项目持续四年，从2 0 0 2 年1 月到 2 0 0 5 年1 2 月。其研究分为四个阶段，开发了四个版本的移动教育平台盯3 ： ( 1 ) 基于g s m 网络和移动设备的移动教育平台。 ( 2 ) 基于g p r s 的移动教育平台。 ( 3 ) 基于本体的教育资源制作、发布与浏览平台。 ( 4 ) 教育语义网络平台。 另一个大型项目是由北京大学、清华大学和北京师范大学承担的教育部“移 动教育 项目，其核心内容有两个：一是建立“移动教育信息网，利用中国移 动的短信息平台和g p r s 平台向广大师生提供信息服务，同时让师生能够享用更 加优质优惠的移动电话服务；二是建立“移动教育”服务站体系，在各主要大学 建立“移动教育服务站，为参与“移动教育”项目的用户提供各种服务。 商业应用方面，在2 0 0 7 年1 月，中国移动与教育部签约，目的在于规模推 广校讯通业务、加速教育信息化的进程。中国移动将面向信息化程度高的院校部 署移动代理服务器( m a s ) ，面向信息化程度低的院校部署应用托管中心( a d c ) ， 通过短信、彩信、w a p 等多种方式开发面向高等教育、成人教育和职业教育的校 讯通产品。 而在2 0 1 0 年3 月6 日和7 日，将在武汉大学举行t h e6 t hi n t e r n a t i o n a l w o r k s h o po nm o b il ea n du b i q u i t o u sl e a r n i n ge n v i r o n m e n t s2 0 1 0 ( m u l e2 0 1 0 ) ， 这是一个关于普适学习，移动学习的国际w o r k s h o p ，它在我国的成功召开，体 现了我国在近几年移动学习发展迅速，取得的成果获得了罔际上同行的认同。 国内对移动教育的研究与商业应用热情，丝毫不亚予欧美等发达国家，在 7 基于本体的移动学习系统建构与研究 基础理念研究上，北大、南京大学、清华大学、北师大、北京网梯还有华东师大 都相当出色；在家校沟通领域，由教育部主导、中国移动主推的校讯通业务在全 国范围内的开展也进行得如火如荼；在移动终端、应用软件及内容开发、课件库 建设上、占移动设备市场4 0 的诺基亚高调进军移动教育领域。说明移动学习已 经成为了我国当前远程教育的研究热点。 1 4 主要研究内容 我国的移动学习研究论文主要集中在支持移动学习模式的教育理论研究， 移动学习支撑技术研究以及移动学习的平台设计和应用研究。 本文主要研究的内容是设计基于本体的移动学习系统平台，来使得学习系 统具有自适应性。研究的重点在于知识体系和知识表达，资源的组织，学习交流 的控制。其基本研究内容概括为以下几个方面： ( 1 ) 移动学习的定义、内涵和外延； ( 2 ) 移动学习的支持理论、学习模式和技术实现； ( 3 ) 语义网、本体技术研究； ( 4 ) 面向数据结构的课程本体知识库设计； ( 5 ) 基于移动学习特点的学习资源管理； ( 6 ) 具有学习自适应特性的移动学习系统设计与实现。 1 5 研究意义和创新 本文研究的意义主要体现在： ( 1 ) 终身教育是国民教育的一个发展思潮，m _ l e a r n i n g 对于实现终身教 育提供了一个有效的途径，其对于提高国民知识素质和文化素养，实现科教兴国 策略均具有积极的意义； ( 2 ) 作为数字化产业的重要组成部分，ml e a r n i n g 的成功商用对于数字 化产：业的健康发展有着良好的促进作用； ( 3 ) 现实意义：移动学习己经成为远程教育中一个新兴的研究领域，进 8 基于本体的移动学习系统建构与研究 行相关研究是社会和个人发展的一种需求。同时，作为一种新兴事物，移动学习 还面临许多需要解决的问题，尤其是基于移动设备的学习资源的研究与开发。本 文中将尝试性地建构基于本体的移动学习系统模型，期望能够促进学习者在移动 环境下对数据结构课程的高效率学习，也将为移动学习中其他领域的内容开发提 供参考意义。具体体现在以下两个方面： 摸索基于移动学习系统的教学内容的开发实践。希望通过加入本体技 术支持，可以使得以系统为主的移动学习能转向以人为本，自适应学习； 为学习者提供一个学习数据结构课程的移动学习环境。因为对于大多 数计算机系大一新生，数据结构课程相对较难，通过提供这种随时随地可以进行 的片段式学习方式，可以有效提高他们的复习知识点，预习新知识点的效率和巩 固学习效果，大大提高时间的利用率。 总而言之，本选题的研究有着先进的时代特征和鲜明的移动学习特色，具 有一定的科学研究价值和社会应用潜力。而且，开展移动学习内容涉及与开发的 研究，对建立学习社会也具有非常重大的意义。 1 6 论文的组织结构 本文共分为七章，分别组织如下： 第一章绪论，阐述研究的背景和移动学习的定义以及国内外对移动学习的 研究现况分析，指出研究的意义； 第二章阐述移动学习的基础理论和支撑技术，包括其学习理论、学习模式 以及关键技术分析； 第三章是介绍语义网、本体技术，以及本体在移动学习系统中的应用价值； 第四章是基于本体的移动学习系统概要设计，提出其系统架构、功能模块； 第五章是基于本体的移动学习系统关键设计，具体知识库设计和元数据的 设计： 第六章基于本体的移动学习系统的详细设计和具体实现，各模块的界面介 绍； 第七章做出总结，总结不足和后续有待研究的地方。 本文后续章节就上述内容展开详细论述。 9 基于本体的移动学习系统建构与研究 2 移动学习理论基础和支撑技术 2 1 移动学习理论分析 移动学习作为学习的一种方式，其相关的学习理论主要有以下几种： ( 1 ) 非正式学习理论 相对于特定任务、课程的正式学习来说，非正式学习是非正规学习，被认 为通过包括信息和内容在内的一切事物，如会议、书籍、网站等等来进行学习， 又或者是非正式的人与人的交流，例如交谈、讨论、会议等等来获得知识。所以 非正式学习是一种隐含式的学习，源于直接的交互活动以及来自他人的丰富暗示 信息呻1 。其强调学习的泛在性，认为人际通信交流的本质就是学习。非正式学习 为移动学习提供了理论支持，因为移动学习是一种高片段性的学习方式，可以作 为课堂学习的有益补充，正是属于非正式学习的一种表现形式。 ( 2 ) 情景认知主义学习理论 情景认知学历理论将学习者喻为认知学徒，重视隐性知识的获取，强调通 过活动感知为学生构建学习模式，搭建抛锚式学习的支架，增强学生的信心呻1 。 其重视外部环境对学习的影响，强调学习的主动性、社会性和情境性，主张学生 走出社会，融入环境进行调查和访谈。移动学习能随时随地开展学习，创建良好 的求知外部环境，达到及时学习的效果，十分切合情景认知学习理论的要求。 ( 3 ) 建构主义学习理论 建构主义学习理论的代表人物有皮亚杰，科恩伯格等，认为知识不是通过 教师传授而获得的，而是学习者在一定的情境下即社会文化背景下，借助其他人 的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式来获取知识n0 1 。这种学习观 强调学习不是教师简单地把知识传授给学生，而是由学生建构知识的过程，在这 过程中，学生是主动地构建，而不是被动地接受。以学习者本身的知识经验为基 础，对外部信息进行主动的选择、加工和处理，其认知结构因为新知识的加入而 发生调整和改变。情境、协作、交流和意义建构，是学生完成学习的必要过程。 移动学习作为补充学习，是学习者基于本身的基础来按需选择合适的学习内容进 1 0 基于本体的移动学习系统建构与研究 行学习。 ( 4 ) 人本主义学习理论 根据人本主义心理学家罗杰斯的观点认为，人类具有天生的学习愿望和潜 能，这是一种值得信赖的心理倾向，它们可以在合适的条件下释放出来；当学生 了解到学习内容与自身需要相关时，学习的积极性最容易被激发；在一种具有心 理安全感的环境下可以更好地学习。教育的作用在于提供一个安全、自由、充满 人情味的心理环境，使得人类固有的优异潜能得以自动体现1 。教学活动的组织 应该以学生为中心，以人为本。移动学习是开放学习，其教学设计要求教学者以 学生为中心，设计合适的教学资源给不同层次不同水平的学生，体现学习的个性 化。而学习者根据设定的学习目标，主动地选择合适自己的学习，自主学习。所 以，移动教育是完全符合人本主义学习理论的教育观的，体现了教育以人为本。 2 2 移动学习的学习模式分析 移动学习的实现方式受资源访问形式在移动设备和移动通信网与互联网之 间的通信协议制约，主要受限于移动协议( 面向短消息的和面向连接的) ，其可 提供的业务模式主要有基于短信息的移动学习模式、基于连接的移动学习模式、 基于在线实时交互移动学习模式和基于3 g 技术的移动学习模式。以下就其提供 的主要学习模式展开阐述。 基于短信息的移动学习模式：这是消息型和会话型的业务，作为教育辅助 的一种手段，可用于学习者的日常学习交流，或者使用短信群发发布课业信息、 课程安排、重要通知等，主要用到g s m 提供的短消息服务( s m s ) ，而在3 g 普及 后还可以利用3 g 提供的多媒体短信息( 删s ) 来实现删s 终端之间的通信、脚s 终端与互联网e m a i1 服务器之间的通信以及m m s 终端与i n t e r n e t 增值业务平台 v a s 之间通信，获得比普通文本信息丰富的媒体信息。 基于连接的移动学习模式( 即在线浏览模式) ：随着通信芯片和d s p ( d i g i t a l s i g n a lp r o c e s s o r ) 性能的提高和3 g 通信协议的推出，学习者可以利用移动终 端经由电信网关接入互联网，并且通过w a p 协议访问教学服务器，进行信息浏览 查询，获取实时的多媒体信息资源。 基于本体的移动学习系统建构与研究 基于在线实时交互移动学习模式：这是一种协作学习模式，包括教学者和 学习者之间的交互，学习者与学习者之间的交互。除了传统的论坛讨论，电子邮 件等交互方式外，土耳其提出了一个基于无线白板课堂架构的交互，采用 c d m a g s m g p r s 网络，蓝牙技术。利用普通白板，传感器把获取