基于手持移动设备的的中职数控机床学习系统的设计与实现

摘要：手持移动设备和无线通信技术的快速发展促进了移动学习应用研究的深入，使得学习者利用手持式设备在任何时间、任何地点开展学习成为可能。本文将移动学习模式应用于中等职业学校数控专业实习环节，提出了基于手持式设备的数控机床学习系统，本文详细分析了该系统的设计与实现过程。

关键词：手持式设备移动学习；Android

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 21-0000-04

1 引言

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的呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向互动交流。移动学习是在数字化学习的基础上发展起来的，是数字化学习的扩展，它有别于一般学习，具备了数字化学习的所有特征，同时还具有独一无二的特性，即学习者不再被限制在电脑桌前，可以自由自在、随时随地进行不同目的、不同方式的更为方便灵活的交互式教学活动，学习环境是移动的，教师和学生都是移动的。从它的实现方式来看，移动学习实现的技术基础是移动计算技术和互联网技术，即移动互连技术；实现的工具是小型化的移动计算设备，或者如Quinn所说的IA设备。Sariola等人在对移动学习的概念进行讨论的过程中，对移动学习实现的设备从特征上作了这样的一个分析：可携带性（portability），即设备形状小、重量轻，便于随身携带；无线性（wireless），即设备无需连线；移动性（mobility），指使用者在移动中也可以很好的使用。根据Sariola等人的分析认为，目前支持移动学习的IA设备主要是指WAP蜂窝电话、PDA和混合设备（指混合了移动电话的语音功能和PDA的数据处理功能的设备）。

移动学习在形式上是移动的，在内容上是互动的，在实现方式上是数字的，这些特点恰恰符合了中职学生的学习特点。中职学生无论心理、生理因素还是职业经验，都与成熟的操作工人有着很大的差距，他们的专业认知成熟度偏弱，而在新知识接受能力、内容记忆能力等方面更有优势，学习兴趣具有较强的明确性和特定性，也具有强烈的求知欲望和速成性等特征。数控操作是中等职业学校数控专业学生的重要实习内容，实习过程中需要掌握如如何制定加工工艺方案、选择加工材料、加工刀具、如何对刀、编程等各种知识，中职数控专业进入实习实训阶段的学生，已经具备一定的数控操作理论知识，但原有接受的教学内容并不能完全满足学生个性化的学习需要，就业的竞争压力也迫使这些学生希望能够不断提高自身的数控操作知识和技能。因此，迫切需要能提供与实际工作情境相结合的数控操作的移动学习系统，在学习者最需要的时候为他们提供知识与信息，学习者利用自身手持式设备，可以在仿真实训教室、实训车间及实习工作岗位上随时随地联网开展学习，以满足当时当地的实际应用需求。因此，本文将移动学习模式应用于中等职业学校数控专业的数控操作实习环节，提出了基于手持式数控操作学习系统，详细分析了系统的设计过程，并实现了系统的各项功能。

2 世界范围内的移动教育

一些西方发达国家已经在移动教育这方面作了一些相关的研究 。美国加州大学伯克利分校（UC Berkeley）人机交互研究室从2000 年开始启动了一个名为Mobile Education的项目。ACM的资深科学家、密歇根大学的S. Elliot 从人的因素和互动性的角度对手持移动计算设备应用于教学的模式进行了深入的研究。新加坡的克瑞教授围绕“以儿童为中心”（Child2Centered）的思想对于手持移动设备参与教学活动进行了较为深入的调研。这些项目一致表明移动教育比传统的教学模式更加灵活 ，参与人员面广，适合日益加快的生活节奏。

3 移动学习系统模型设计

3.1 设计原则

手持式设备支持下的学习系统设计有别于传统的网络学习系统设计，要尽量发挥移动学习系统优势，实现学习内容实用化、学习资源微型化、学习进度可控化、学习方式个性化、学习过程互动化等目标。本系统设计原则主要有以下四个方面：

（1）内容实用性。

学习资料的选择应该和数控车床操作密切相关，学习内容的表现形式应以短小精悍的文本内容为主，小图片和视频片段为辅，让学习者能够学以致用。

（2）资源体系化。

学习者在学习过程中不可避免地受到外界干扰，将学习资源突破传统的学科体系限制，按照知识点分解成若干个适合移动学习的微型化资源，以便学习者随时随地学习，让学习者在短时间内完成一个独立知识点的学习。

（3）架构合理性。

一套完备的系统架构将是整个系统实现可持续发展的重要保障。本系统软件采用模块化和层次化设计思想， 每个模块下又分若干个学习层次，学习者可以根据自身的情况选择适合自身的学习内容，具有较好的扩充性和使用的便利性。

（4）操作灵活性。

系统要能通过灵活的配置完成对服务需求的更改和后台资源的完善。针对手持式设备操作系统和屏幕尺寸的多样性，能实现学习资源的自适应显示。

3.2 系统架构设计

合理规范的系统架构能确保系统运行的可靠性和功能的可扩充性。本文设计的系统架构如图1所示，主要包括学习者、表示层、网络层、业务逻辑层和数据服务层五部分。其中，数据服务层和业务逻辑层可同时安装在服务器端，表示层则位于用户端，而网络层教育资源的有效载体。

表示层是用户与系统交互的界面，负责接收用户请求和显示系统返回的结果。业务逻辑层用于封装系统的业务服务，是系统的核心。表示层将用户的请求通过网络层发送给业务逻辑层，业务逻辑层根据用户请求与相应的数据库交互，在获取最终结果后将处理结果返回表示层。系统的业务逻辑层主要包括资源管理模块和学习管理模块。资源管理模块用于对系统中各种形式、各种载体的资源进行有效的管理，确保资源能够合理、高效地为用户服务。学习管理模块是系统的重要部分，为用户提供移动直播学习、自主学习、作业和考核以及移动答疑等功能。数据服务层为应用提供数据来源，各类资源分为在线资源和可下载资源，并提供多种查询浏览方式。

4 系统功能设计与实现

依据上述设计与分析，基于手持式移动设备的数控车床学习系统实现了以下功能，如图2所示：

本系统采用了B/S结构，客户机上安装UC浏览器（Browser），服务器安装MS SQL Server2008数据库。用户界面完全通过WWW浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现。浏览器通过Web Server 同数据库进行数据交互。系统数据库中演示理论知识课程表的部分设计实现如下：