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⑨⋯MASTER⋯'STHE娜硕士学位论文基于Android的移动学习系统设计与实现论文作者：解攀科指导教师：刘清堂学科专业：教育技术学研究方向：教育技术学华中师范大学信息技术系2011年4月 DesignandImplementationofaM．．LearningSystemBasedonAndroidAThesiSSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementFortheM．S．DegreeinEducationTechnologyByXiePankePostgraduateProgramDepartmentofInformationTechnologyCentralChinaNormalUniversitySupervisor：LiuQingtangAcademicTitle：professorSignaturef、厶队．ApprovedApril．2011 ⑥硕士学位论交MASTER’STHESIS华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。，．，‘作者签名：角弓之簪纠日期：纠／年r月跣厢I)f，学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解华中师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华中师范大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密，在——年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：同‘日期：秒JJ年导师签名：函膨皂日期：知／／年J月谚日本人已经认真阅读“CALIS高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提交“CALIS高校学位论文全文数据库"中全文发布，并可按“章程”中的规定享受相关权益。回童途塞堡銮卮溢蜃i旦圭生；旦二生；旦三生蕉查!导师签名：日期：川f年，月2于日 ，f77、㈤＼／硕士学位论文MASTER’STHESIS摘要在发展迅速的无线互联网时代，智能手机(平板电脑)等移动设备已经逐步进入人们的生活。随着社会的迅速发展和竞争的愈加激烈，人们的学习需求也随之日益发展。移动学习正是伴随这个大背景而发展起来的一种新型数字化学习方式。学习者为了紧跟时代需求，可以选择利用各种机会来进行学习，移动学习正是适用这种需求的一种学习方式。2009年工信部颁发3G牌照后，国内3G业务发展迅速。Android智能手机硬件性能越来越高，而价格却不断下降，使得学习者有条件获得智能手机来进行学习。毫无疑问，移动学习必须基于可用性高的移动学习软件才得以开展。目前关于移动学习的基础理论研究较多，但具体的移动学习应用软件研究较少。针对这个情况，本文在初步研究了移动学习相关理论基础上，探讨如何在广泛应用的Android平台上设计与开发移动学习系统。本文所做的主要工作如下：1．)研究实现Android移动学习系统几个关键问题Android智能手机已较好支持标准HTML，但由于手机的屏幕分辨率实际较小，必须采取办法设计能较好自适应手机显示的移动版网页。针对视频处理能力各异的Android手机，必须设计较为灵活的方法来分发视频，使得其视频播放能力达到较好的覆盖。尽管Android已带来较好的用户使用体验，开发人员仍需要采用更便捷的手段简化用户操作。如可以采用单点登录技术简化手机软件的登录操作。2)如何进行Android移动学习系统的架构性设计Android移动学习系统的良好运行离不开优良的系统架构设计。既要保障服务器的稳定运行(提供可靠的HTTP、视频服务)，又要设计用户体验较好的客户端支持用户使用。同时采用有效地手段保障客户端和服务器的协同工作。3)探讨具体实现Android移动学习系统的开发方法Android移动学习系统的开发基于EclipseIDE进行。服务端基于J2EE技术实现，采用MVC模式开发移动版WEB系统。客户端基于AndroidSDK进行手机客户端软件的开发，采用整合ADT的EclipseIDE进行具体开发。综合以上几点工作，本文初步实现了基于Android的移动学习系统，并在Android手机上测试通过。关键字：移动学习；Android；移动版网页；HTML5；OAuth AbstractInthecurrenteraofrapiddevelopmentofwirelessInternet，moreandmorepeoplearechoosingtorisemobiledevicesintheirlives．Withtherapiddevelopmentofsociety,moreandmorepeoplearefacedwithcompetition,andtheirdemandsforeducationareincreased．Mobilelearningisanewtypeofdigitallearningassociatedwitllthissituation．In2009theMinistryofIndustryandInformationTechnologyofChinaissues3Glicenses．the3Gservicesisgrowingfast．Thelatestgenerationofsmartphonesboastspowerfulprocessors，makingthemcapableofexecutingcomplexandcomputationallydemandingapplications．Inthiscondition,1earnerscalleasilyusesmartphonestOlearnbythefastmobilenetwork(suchas3G&WIFI)atalltimesandplaces．Howtoimprovingpeople’Slearningwithsuitablesoftwareformobiledevice?W色showfindausefulWaytOdevelopandroidM·Learningsystem．TIliSmainworkofthispapercarriedoutasfollows：1、ThemainproblemsoftheandroidmobilelearningsystemdevelopmentW|ediscussthemainproblems：Howtodesignauto-zoomwebpagesforsmartphone?Howtodeliveronlinevideobyflexibleway(SuchasFlashandHTML5)?HowtouseSinglesign—on(sso)tohelpuser晰thlogonintotheM-LearningSystem?21HowtodesignthearchitectureoftheandroidmobilelearningsystemAndroidmobilelearningsystemmustbeagoodsystemarchitecturedesign,toprovidereliablewebservice，andalSOprovidetheclientapplicationabetteruser-experience．31Howtoimplementthemobilelearningsystembasedonandroid昵useEclipseIDEforJavaEEtodeveloptheServer-Sideserviceoftheandroidmobilelearningsystem．WeuseADTtoolforEclipsetodeveloptheandroidclientapplication．Wetesttheapplicationonemulatorandsmartphone．Keywords：M-Learning；Android；mobilewebpage；HTML5；OAuth ⑨硕士学位论文MASTER’STHESIS目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯．．．．．⋯⋯．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．iAbstract1绪论⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．。n¨l1．1研究现状及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2拟研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．3本文的组织结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42移动学习理论与技术基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。52．1移动学习理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52．2技术基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．2．1支撑移动学习的硬件、网络环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。62．2．2支撑移动学习的软件环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。163Android移动学习系统关键问题的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．1手机WEB网页自适应显示研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．2适合手机的在线视频分发方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．213．3移动学习系统单点登录技术研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯：．．223．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．244Android移动学习系统架构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254．1Android移动学习系统总体设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254．2Android移动学习系统功能设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．264．2．1OAuth认证Portal设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯274．2．2Android移动学习系统服务器端设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．274．2．3Android移动学习系统客户端设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯304．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．325Android移动学习系统实现⋯⋯．335．1Android开发环境配置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯335．2OAuth认证Portal实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯345．3Android移动学习服务器端实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯355．3．1WWW资源服务器程序实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．35 5．3．2HTML5视频、Flash视频切换方式代码实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．365．4Android移动学习客户端实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯375．4．1Android实现OAuth授权登录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯395．4．2Android实现Webkit访问网页⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。405．4．3Android视频播放器实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯415．4．4应用与测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯445．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．486总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．496．1本文小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．496．2研究展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．49参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51攻读学位期间发表的论文⋯⋯．．⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．54j改谢⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯55 ⑧＼：／硕士学位论文MASTER’STHESIS1．1研究现状及意义1绪论国外关于移动学习研究起步很早。美国最早在1994年就展开一个移动教育项目的研究，这个项目便是卡内基梅隆大学(CarnegieMellonUniversity)在该大学开展的研究项目WirelessAndrew(项目后改名为HandheldAndrew)。在HandheldAndrew项目中，卡内基梅隆大学开发了一些基于PDA的应用软件并展开教育评价。国外一些大型的移动学习研究项目也展开较早，如2001年启动的欧洲“下一代学习’’项目和2002年启动的非洲农村移动学习研究项目。可贵的是，国外的研究机构和学者充分利用当时的技术手段开展诸多重要项目的研究。如日本德岛大学开发的BSUL(BasicSupportforUbiquitousLeaming)环境通过在课堂上使用PDA和无线网络实现教学活动的检查、课程材料发布、学生作业报告上传以及学习反馈等活动，有效地补充正常的课堂学习。又比如Savannah项目，这个项目由NESTA未来实验室、BBCNHU、混合现实实验室(诺丁汉大学)与MobileBristol共同参与研究，该项目利用PDA和GPS实现移动环境下的虚拟现实学习。近年来随着3G网络和智能手机、平板电脑在美国的普及，美国各种机构和大学纷纷开展一系列应用性更强的移动学习平台实施和研究。如俄亥俄州立大学医学院(ohio．state)为每位学生提供iPodtouch或iPhone，并且在iTunesU上即可提供该校一年级和二年级的课程讲座，这些课程资源使用播客(podcast)方式分发。ohio．state对课程进行重新设计，使用iPodtouch和iPhone定制适合每个学生的学习内容。ohio．state同时也部署了系统跟踪管理学生使用iPodtouch和iPhone移动学习的情况和进行成绩评价。又如美国普渡大学发布该校的BoilerCast网站，通过这个平台有30多门课程的授课Podcast提供给学生进行移动学习。美国斯坦福大学、杜克大学等也有类似的实验项目。美国在中小学也有类似的移动学习应用，比如加州Escondido冲心小学向四年级学生提供人手一台的iPodtouch进行语言学习。相对于国外而言，国内的移动学习研究则起步较晚。吉林大学高等教育研究所傅健、杨雪在“国内移动学习理论研究与实践十年瞰览"(发表于《中国电化教育》2009年07期)一文中对目前(截至2009)国内关于移动学习的研究现状作了非常充分的阐述12】。国内大致从2001年开始移动学习的相关研究。国内学者 ⑧＼：：／硕士学位论文MASTER’STHESIS关于移动学习大部分停留在理论研究层面，这些论文详细辩论了移动学习的定义、理论建构、资源建设探讨等方面。根据中国知网论文数据库的检索显示，截至2011年3月，以“移动学习”为关键字的论文多达近500篇。从2002年起，国内几所重点高校和研究机构开始了一系列重要课题的研究。2002年北京大学申报进行了高教司试点项目“移动教育理论与实践"的研究。同年还有北京大学、清华大学、北京师范大学联合申报的教育部项目“移动教育"开始进行。2006年北京邮电大学展开教育部重点项目“移动学习绩效研究”的相关工作。同年，全国教育技术研究十一五课题(中央电教馆、北京师范大学、诺亚舟公司)“手持式网络学习系统在学科教学中的应用研究’’正式启动。从2004年起，在中小学领域、大学领域、职业培训、远程教育、大众教育等领域的移动学习实践得到一定程度的开展，如2006年诺基亚启动的“行学一族”学习软件项目等。总体而言，到目前为止，国内在移动学习方面无论是基础理论研究、还是具体应用实现，均与国外有着较大的差距。2009年工业与信息化部正式颁发了3G牌照，中国移动、中国联通、中国电信各自取得TD．SCDMA、WCDMA、CDMA2000的牌照，国内3G应用逐步开始发展。国内的学者纷纷展开3G移动学习相关理论和技术的应用研究，不过这些研究大多在理论层面做了初步探讨，大部分没有实际的应用实现。移动学习平台的有效开展不仅依赖于通信网络和硬件环境，还必须通过相关的软件平台才可实际发挥作用。而目前的相关研究涉及移动操作系统和移动应用软件的则较少，特别是涉及Android平台的应用研究则很少。在美国近年来基于Apple平台的移动学习应用有快速发展的趋势。然而限于国内的具体国情，Apple平台的设备如iPodtouch和iPhone由于其较高的部署成本很难在国内实施，而Android设备则是价格不断下降。根据2010年中国电信实施的千元智能手机计划，一系列性能颇佳的Android智能手机价格甚至低至人民币几百元(以华为C8500为例，根据淘宝网2011年3月的数据显示该手机价格仅在人民币700元左右)。2010年下半年，中国联通、中国移动也宣布了其千元智能手机计划，这些手机绝大部分均是Android系统的智能手机。Apple也以其平台封闭性，使得国内除了在应用层面很难对其进行二次开发。而Android则是开放性平台，即可以在应用平台上大力发展，也可以基于系统基础平台二次开发，显然Android平台的移动学习应用产业链比较适合中国的国情。随着3G和智能移动终端的普及和数字化终身学习时代的到来，移动学习的必要性和重要性越来越明显。移动学习是当前快速发展和知识型社会背景下，能2 提供学习者广泛学习的一种有效手段。移动学习概念性发展已经有很多年，但是一直受技术条件的限制而实际发展缓慢。在当前移动计算软硬件技术、移动互联网技术高速发展下的大背景下，移动学习已经逐步可以得到有效的实施。随着智能手机、平板电脑、MID等性能优异、价格便宜的移动计算设备的出现，使得移动学习终端部署的问题得到解决。在当前的各种技术背景和社会背景都比较成熟的情况下，积极有效的开展移动学习系统研究尤其必要。Android是Google在2007年推出的移动操作系统，可以广泛支持智能手机、平板电脑等移动设备。Android系统基于Linux平台和Java平台而成。该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。Android作为一个主流的移动终端系统，目前已经占据相当份额的手机等移动终端操作系统占有率，并且以高速的速度增长。Android的开源和免费，使得其可以在教育领域以合法授权且免费的方式开展移动学习软件的研究和开发。1．2拟研究内容本文初步从以下几个方面研究Android移动学习系统的设计与实现：1)移动学习相关理论与技术基础移动学习相关基础理论是本研究的支撑教育理论，实现一定可用性的Android必须依赖于相应的教育科学理论。当前技术环境是直接影响本研究的实现可能性的重要技术因素，因此必须对当前发展迅速的智能手机技术和无线网络技术进行充分的研究和探讨，总结出适合我国国情的移动学习应用开发模式。2)实现Android移动学习系统几个关键问题的研究Android移动学习应用研究目前处于起始阶段，如何设计较好自适应智能手机显示的WEB网页?如何针对功能较强的智能手机实现灵活的视频分发?如何简化手机软件的登录使用(如整合Google账号、TencentQQ账号)?必须对这几个关键问题进行比较深入的研究。3)如何进行Android移动学习系统的架构性设计基于C／S模式的Android移动学习系统必须进行优良的系统架构性设计，使得服务器能稳定的运行(可靠的提供服务器端的WEB服务、交互处理)，同时也使得客户端以较好的用户体验和服务器端协同工作。4)如何具体实现Android移动学习系统3 Android移动学习系统的服务器端采用J2EE进行开发，实现智能手机版网页发布和手机客户端的联机交互。Android客户端则根据Android的开发库使用Eclipse的ADT工具进行移动版客户端开发，并在模拟器和真实终端上实现软件调试运行。1．3本文的组织结构本文共由六章组成，各章的结构安排如下：第一章“绪论"介绍了本课题的研究现状、拟研究内容和研究意义，介绍了在移动互联网技术和智能手机平台的迅速发展背景下国内外对移动学习应用的研究现状，并说明本文拟研究的内容：实现Android移动学习系统的几个关键问题?如何对Android移动学习系统进行架构设计及实现?最后介绍了论文的组织结构。第二章“理论和基础"分别将移动学习理论和技术基础展开阐述，总结归纳目前已有的研究理论并探讨如何采用合理的应用模式进行实现。在技术基础部分分别介绍了当前快速移动互联网技术3G、重要移动开发平台的比较以及Android操作系统。第三章“Android移动学习系统关键问题的研究"对涉及本研究的几个关键问题进行了探讨。初步研究了如下几个问题：自适应手机WEB网页设计、适合手机的在线视频分发方法、单点登录技术。第四章“Android移动学习系统架构设计’’介绍了本文研究并实现的Android移动学习系统的总体架构分析及主要模块的功能分析设计，并说明了本系统总体设计的几个基本原则。第五章“Android移动学习系统实现”是本文的具体实现部分，介绍了本系统的具体研究实现和相关重要技术细节。本章分别从OAuth认证Portal、Android移动学习服务器、Android移动学习客户端详细介绍本系统的这三个重要子系统的实现原理和具体细节。第六章“研究展望”介绍本研究的主要工作及实现情况，并指出了下～步需要深入研究的三个重要方向。4 ⑧硕士学位论文MASTER’STHESIS2．1移动学习理论2移动学习理论与技术基础移动学习是随着现代社会教育文化科技发展大背景下诞生的一种新型学习方式。目前，“移动学习’’尚无准确统一的定义。但是移动学习已经广泛被数字化学习研究相关人员所广泛接受。下面列出几种常见的关于“移动学习"的简单描述：[211)移动学习是数字化学习和移动计算结合的产物，它支持随时随地获取资源实现进行学习活动。2)移动学习是学习者在地理空间流动性和弹性时间下使用移动设备进行学习的一种学习方式。3)移动学习在移动设备支撑下能在任何地点开展学习，移动学习设备必须能够有效地呈现学习资源和双向交流。4)移动学习是数字化学习和移动计算的结合点，它能够提供随时随地的学习体验。5)移动学习是基于目前成熟的无线通信网络和无线多媒体，学习者通过移动终端来实现交互的教学。6)移动学习使得学习者可以借助移动便携设备，无时间、地点局限性的进行学习活动。移动学习借助各种移动设备如智能手机、便携平板电脑、MID等通过无线网络随时随地的获取学习资源。移动学习是未来一种重要的终身学习模式。根据这些观点，移动学习有这些特征：可移动性(随时随地)、基于移动网络、交互性、数字化学习。根据刘丙利、王利在《国外移动学习项目的介绍与启示》(发表于《中国电化教育》2010．4)的观点【3】：移动学习的概念可以从纯技术角度、纯教育角度、教育和技术有机结合的角度划分。从纯技术的角度看，移动学习是通过IA(InformationAppliance)设备实现的数字化学习，这些设备包括早期的手机，当然也应该包括智能手机、以及新出现的平板电脑等。 ⑧＼一，硕士学位论文MASTER’STHESIS从纯教育的角度看，移动学习在教育上被看作是使用任何设备，在任何时间任何地点进行的学习。从教育和技术有机结合的角度看(Sharples等人的观点)，移动学习被定义为：涵盖所有移动设备，如手机、便携电脑及其它数字媒体设备(已产生和未产生的)等支持的学习；以及在一个人和知识都具有移动性的社会中的学习。甚至具备移动型的个性化学习。根据Frohberg的观点，移动学习可以分成自由环境(FreeContext)、正式环境(FormalContext)、数字环境(DigitalContext)、真实环境(PhysicalContext)S1]tE正式环境(InformalContext)五大类。自由环境只要借助相应的技术环境(快速的3G无线网络和专门的移动版学习软件)就可以比较方便的开展学习，只要移动学习平台支持内容分发和支持移动设备访问即可。因而自由环境的移动学习占很大的比例。正式环境占次大的比例。正式环境往往是传统正常学习和移动学习的结合。在这种方式的移动学习中，有严格的教学行为主义支撑，并有比较严格的移动学习过程控制，支持移动方式的协作、交流、反馈和评价。很显然自由环境下的移动学习系统进行改造后可以变成正式环境下的移动学习系统。数字环境和虚拟现实环境的移动学习对移动学习模式提出了更为复杂的理论模式和技术条件要求，这两种方式的移动学习环境需要多技术学科的复杂技术的整合应用。这两种方式的移动学习显然具备较高的前沿性(特别是虚拟现实环境的移动学习)，目前的技术背景下较难实施，不过非常值得大家持续关注和研究。本文研究并实现的基于Android的移动学习系统是一个自由环境的移动学习系统，对于严格的教学和学习过程控制较少，可以较为宽松的被学习者所使用。同时，此系统可以针对正式环境下的环境需求进行改造，增加相应的模块支持，使之成为一个正式环境支撑下的移动学习系统。2．2技术基础2．2．1支撑移动学习的硬件、网络环境移动学习是当前快速发展和知识型社会背景下，能提供学习者广泛学习的一种有效手段。移动学习概念性发展已经有很多年，但是一直受技术条件的限制而实际发展缓慢。在当前移动计算软硬件技术、移动互联网技术高速发展下的大背6 ⑨硕士学位论文MASTER’STHESIS景下，移动学习已经逐步可以得到有效的实施。随着智能手机、平板电脑、MID等性能优异、价格便宜的移动计算设备的出现，使得移动学习终端部署的问题得到解决。根据艾媒市场咨询发布的((2010-2011年度中国手机市场发展状况研究报告》，2010年第一季度全球智能手机占手机总销量的比重为17．3％，高于上年同期的13．6％，出货量达到5400万部，相比去年同期的3590万部增长达到50％，2010年第二季度，全球智能手机销量约占整个手机出货量的19％，第三季度全球智能手机出货量达到8090万部，同比增长了95％。2010年全球智能手机全年出货量超过3．2亿部。2010年中国国内智能手机出货量增长到3000万部。2010年中国内地3G手机销量将超过3500万部。2010年上半年，各大智能手机厂商均得益于全球移动互联网的蓬勃发展环境，对于智能手机需求刺激增强。此外，由于Android即将大规模列装各大新老牌手机，因此全球智能手机价格进一步下调，刺激了消费者的购买欲望。数据显示2010年苹果、诺基亚、HTC、摩托罗拉等智能手机厂商均保持了高速增长。应用Android的智能系统的其他手机厂商也保持了39．50％的高速增长。随着Android系统的广泛使用，在全球市场(包括中国市场)，Android系列的性能优秀而又价格低廉的手机大规模涌现。除了智能手机的大规模应用外，更加适合移动学习的平板电脑也发展迅速。2010年以iPad为象征的旗舰级平板电脑出现，标志着平板电脑迅速发展时期的到来。2011年1月，第44届国际消费电子产品产(CES2011)上，一批优秀的平板电脑涌现，特别是Android系列平板电脑。摩托罗拉、华硕、戴尔、华为、中兴等主流IT厂商均推出一系列硬件一流的平板电脑，技术参数均满足1G主频的ARM处理器和512RAM运行内存，特别是其中采用NVIDIATegra2架构的Android平板电脑，均可达到比IPAD更优异的性能(可以直接支持Flash10)，而提供很便宜的价格。特别是一系列国内厂商的Android平板，价格均达1000元以下。不仅移动学习终端的大规模部署即将到来。支撑移动网络学习的重要基础设施也得到了大规模的发展。随着2009年工业与信息化部正式颁发3G牌照，中国移动(TD．SCDMA)、中国联通(WCDMA)、中国电信(CDMA2000)三种制式的3G网络大规模部署，3G移动互联网用户广泛发展。截止2010年末，中国三大运营商3G用户总数达4000万。同时4G技术发展迅速，2010年12月底，工业和信息化部正式批复同意TD—LTE规模试验总体方案，中国移动将在上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门6个城市组织开展TD．LTE规模技术试验。随着3G7 ⑨硕士学位论文MASTER’STHESIS网络的更加成熟稳定和高速4G网络的部署，移动学习所依赖的移动互联网支撑环境更加可靠完善。在智能移动终端上，随着应用软件的越来越丰富，可以方便在快速的移动互联网上联机获取学习资源、联机交互，实现随时随地的流动性学习。移动终端上使用的操作系统如iOS、Android、WindowPhone7等均具备方便操作、易于访问网络资源、自动软件部署等等优良特性，同时支持多媒体功能，通过自带的移动浏览器可以方便在移动环境下访问互联网网页，尤其是支持桌面电脑可以访问的各种WWW资源，使得早期移动学习下需要针对手机重新设计资源的弊端得以克服。特别是开源免费的Android操作系统，在2．2版本已开始支持原生Flash，使得在各大使用Android的终端(无论是智能手机还是平板电脑)上，能直接访问flash视频，这使得Android终端具备完全和桌面电脑一样的访问各种学习资源、尤其是学习视频的能力。同时随着HTML5技术的发展，iOS、Android均支持HTML5方式发布的视频，这样即使不支持Flash的设备借助HTML5也能访问各种原有格式的视频，目前随着iPad的流行，很多视频系统针对支持HTML5的设备开发资源平台使得其可以方便访问。随着GPS技术的发展，各种位置服务(LBS)功能也广泛在各大移动终端使用。即使没有GPS芯片的设备，借助可联网的谷歌位置服务等，也能方便的定位学习者的位置。LBS的引入，可以有效的帮助基于时段的移动学习活动的开展评价。2．2．2支撑移动学习的软件环境2．2．1．1智能手机开发平台分析目前全球智能手机系统比较复杂，占据市场份额较大的主要是iOS、Android、WindowsMobile、Symbian、BlackBerry。iOS是Apple公司iPhone手机使用的操作系统，iOS是性能优秀、用户体验极佳的智能手机操作系统，其诸多优秀设计直接被其它竞争对手所模仿。Android是Google公司推出的开源的智能手机系统，是目前iOS的重要竞争对手。WindowsMobile是微软的智能手机操作系统，由于微软的公司策略导致其发展缓慢。Symbian是Nokia的手机系统，其中$60是目前使用较多的版本。BlackBerry是加拿大刚M公司的智能手机操作系统。iOS由于优良的架构设计和用户体验、网络性能，借助优秀的iPhone硬件占据全球很大的智能手机操作系统份额。而且iOS在Apple的大力研发下性能不断8 ⑨硕士学位论文MASTER’STHESIS提高。Android是Google推出的iOS的强大对手，Android借助Google强大的研发实力和开放特性发展迅速，是目前非常重要的智能手机系统平台。WindowsMobile是Microsoft的智能手机系统，由于该系统直接继承了Windows很多特性，而这些特性并不适合手机，导致其无法同iOS和Android展开有力的竞争。Microsoft已经放弃了WindowsMobile(最高版本是6．5)系列的研发了，转而研发全新架构的WindowsPhone7。微软2010年10月才发布WindowPhone7，且WindowPhone7需要较高的硬件配置。很显然WindowsPhone7智能手机跟iPhone手机和Android高端智能手机相比，有一定程度的竞争压力。目前微软的WindOWSMobile、WindowsPhone平台发展前景尚不太明朗。Nokia借助传统手机的优势，在中国大陆占据最大的手机市场份额，但$60系智能手机份额优势并不明显。$60系列智能系统，由于架构落后、用户体验、网络性能均和新兴平台iOS、Android无法企及，渐渐已失去优势地位(在欧洲、北美市场已经跌至非常低的市场份额，只是在发展中国家比如中国尚保持一定的地位)。Nokia在智能手机的巨大竞争压力下，已经逐步放弃对$60系列的改造计划，先是2010年和Intel联合尝试推出Meego操作系统，接着在2011年2月又宣布和Microsoft合作使用WindowPhone7。由于Nokia在新的系统战略上摇摆不定，使得Meego系统发展异常艰难，未来甚至有停止Meego项目的可能。BlackBerry是在北美市场比较流行的智能手机，随着RIM的一系列企业移动方案(比如PushMail)部署很多公司的移动应用方案中。然而由于BlackBerry在整体上跟iOS、Android相比颇有劣势，比如用户体验、网络功能等，BlackBerry也面临着iOS、Android的强大压力。由于用户习惯和国内移动运营商的支持力度不够，使得BlackBerry在中国大陆发展缓慢。图2．1、2．2、2．3分别给出了StatCounter统计的智能手机操作系统在北美、欧洲、中国的市场份额和发展趋势(从2010年2月至2011年2月)[101。9 60％咯starCount@r6垂o|潞l5；tatst雌矗H曲●k￡掳毒mNoeth^m横r，f●fromwebl0簟曩IFebll。自铂＼＼；：=；s，；—”～～～。。。．：；。‰；～～，——～＼w—、～⋯，一一——。，一。玲2《嚣，矿／j-，／／／／／∥∥／／∥≯霉毒每p≯霉≯秽譬≯。S0≈0一一⋯⋯一⋯⋯⋯⋯图2．1智能手机操作系统在北美发展趋势5；tatCounterCAobalSt越§l雌8陬出●k％_m警q帅髀irom}西10to}曲ll《”《卜《》确‰丫一～～一～～。、。。。～一，一j～!：。§磊‰i48≈12《≮0％≯，／／／≯，／／／∥，／／。，矿'矿少矿≯矿∥矿驴图2．2智能手机操作系统在欧洲发展趋势lO《_咖办伽，p伽锄鬟i々t}，《，¨≈：：，(％；，《#％％管h拖臂p《每e☆．j^．《，辱r毓尊；^49囊 ⑨硕士学位论文MASTER’ST／4ESIS5；tatCounter6Io／》alStatsT‘堙I矗MollieoS’l拜t如nalP口#躺l-ebl嚣ta争-由ll，，。，，，．．∥芦，芦．，≯罐≯审每p≯孝≯妒审≯图2．3智能手机操作系统在中国发展趋势由以上发展趋势分析，在北美和欧洲市场，Android发展很快，这两个区域主要是iOS、Android、BlackBerry占主要市场份额。在中国，由于智能手机发展方兴未艾，智能手机所占市场份额较低。然而可以看出，Nokia的Symbian下降趋势颇为明显，iOS和Android逐步增长。值得注意的是，占据市场份额第二发展趋势的是未知数据。这部分未知数据推测是山寨手机，随着Android的发展迅速。山寨手机很大一部分已经(从MTK)走向Android。可以分析，中国市场的Android会有很大的发展，特别是国内行货Android智能手机的迅速普及。因WindowsPhone发布才不到几个月，上述数据基本未反映WindowsPhone的相关数据。由于Microsoft在移动领域的巨大投入，特别是Microsoft已正式和Nokia正式合作，WindowsPhone系列智能操作系统未来会有一定发展优势。综上所述，可以预测在全球(特别是中国)智能手机主流系统平台的竞争中，将是iOS、Android、WindowsPhone7三分天下的局面。其它平台的系统可能由于被孤岛化，明显存在发展艰难甚至消失的趋势。iOS平台的软件开发主要使用Objective．C语言在MAC计算机上进行开发，Apple在其MAC电脑和移动设备上保持了一定的一致性，如统一使用Apple上的Xcode(开发基础平台)和InterfaceBuilder(负责MAC可视化图形设计)开发工具。熟悉MAC开发的开发人员可以很方便的进行iOS上的移动开发。对于其它平台的开发人员而言，则存在一 ⑨硕士学位论文MASTER’STHESIS定程度的学习曲线。比如Objective．C语言(MAC平台上的一种类C++语言)甚至对于CH开发人员而言，尚存在较长时间的适应性。尽管iOS开发难度较大，由于Apple平台良好发展前景的吸引，国内的iOS开发人员越来越多。Android平台主要支持使用J越，A语言进行应用开发，同时支持NDK模式下的C、C++开发(支持JA、，A通过JNI调用)。虽然Android里JA、，A程序是运行在Dalvik虚拟机下，但对于J越，A开发人员而言，在源代码角度跟标准的JAVA开发是一致的，广大的JAVA开发人员可以平滑的过渡至Android移动平台。Android移动开发直接使用Eclipse集成开发环境安装ADT工具进行，因而开发人员可以方便的在Windows、MAC、Linux桌面计算机中进行Android开发。WindowsPhone则只能在Windows下使用．NET系列语言在XNA框架下开发。Microsoft提供的VisualStudio工具提供了性能优良、支持可视化的移动开发支持，方便Willdows平台开发者迅速上手Windows移动开发，并提供了完善的移动开发、调试、模拟器测试。表2．1给出iOS、Android、WindowsPhone7开发平台的具体参数比较。表2．1iOS、Android、WindowsPhone7开发平台比较劢矿＼跫iOSAndroidWindowsPhone开发平台MACOSXWindows、MACOSX、WindowsLinux封闭性封闭开放封闭开发语言Objective—Cj划久C{f≠CC++CC++(ⅢI调用)C++．netVB．net开发工具XcodeEclipse(ADT)VisualStudioInterfaceBuilder可视化开发支持暂未支持支持模拟器优良开发难度同中低学习曲线古中同2．2．1．2Android架构分析Android是Google在2007年推出的移动操作系统，可以广泛支持智能手机、平板电脑等移动设备。Android系统基于Linux平台和Java平台而成。该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，是首个为移动终端打造的真正开12 图2．4Android系统架构Android基于Linux2．6的Kemel提供核心系统服务，如：安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。LinuxKernel也作为硬件和软件之间的抽象层，它隐藏具体硬件细节而为上层提供统～的服务。AndroidRuntime(Android运行时环境)由核心库和Dalvik虚拟机组成。Android提供的核心库集合，支持了大部分标准版Java核心类库中可用的功能。每一个Android应用程序都是Dalvik虚拟机中的一个实例，运行在它们自己的进程中。Dalvik虚拟机是一个改进设计的Java虚拟机，在一个物理设备可以高效地 ⑨硕士学位论文MASTER’STHESIS运行多个虚拟机。Dalvik虚拟机可执行文件格式是．dex，dex格式是专为Dalvik设计的～种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统(如手机系统、平板电脑等)。Android包含一个C／C++库的集合，供Android系统的各个组件使用。Android核心C／C++库提供了核心系统库、多媒体库(基于PacketVideo的OpenCORE支持多媒体数据)、界面管理(多个应用程序的二维和三维图形层)、LibWebCore(Webkit浏览器和内嵌的WEB视图)、SGL(2D图形引擎)、3D库(基于OpenGLES1．0API的实现)、FreeType(位图和矢量字体渲染)、SQLite(嵌入式的数据库引擎)。开发人员可以方便使用Android核心库提供的API，简化很多重要基础的开发，且保证性能的优异。整个应用程序框架使得开发人员方便的重用组件，而且方便自定义组合优化。Android的应用程序提供了如视图(View)、内容提供者(ContentProviders)、资源管理器(ResourceManager)、通知管理器(NotificationManager)、活动管理器(ActivityManager)等一系列服务调用。Android是一个完全开放的平台，Android允许开发人员自由开发各种性能优异、完美支持移动互联网的应用程序。开发人员开发的各种程序可以借助发展迅速的ARM处理器和GPU实现3D加速，使用GPS技术实现位置服务(LPS)，并且提供完美的用户体验。2．2．1．3Android移动学习软件优势分析Android作为一个优秀的开源移动设备操作系统，对于重要的WWW技术HTML5有良好的支持。HTML5是万维网诞生以来WEB开发标准的最大飞跃。HTML5不再只是表现简单的文本、图像等WEB内容，HTML5将视音频、动画、图像以及交互彻底标准化，直接使用HTML5标签即可表现这些内容，而无需旧版本HTML里的各种标准不一、版本不一、兼容性差的插件。HTML5规范实现了内容和现实的分离，使得网页开发人员可以更加语义地创建文档。HTML5引入微数据标签，使得更好的支持搜索引擎和移动设备。HTML5提供了全新的表单特性，提供丰富的控件及其表单校验。HTML5设计了专用的WebSocket技术。HTML5WebSocket使得WEB的单一Socket能提供一个全双工通信信道，HTML5WebSocket不只是对普通HTTP通信的增强，特别针对实时的、事件驱动的Web应用程序有着巨大的性能改善。HTML5WebSocket能极大程度的减少旧版HTTP的传输开销，不仅降低服务器14 ⑨硕士学位论文MASTER’STHESIS的内存消耗，同时还提高了HTTP的数据传输速度。HTML5技术极大增强了文件处理能力，HTML5FileAPI改善基于浏览器的Web应用程序处理文件上传的方式，支持方便的在浏览器文件直接拖放上传。HTML5FileAPI为开发人员提供了～个关联上传数据，提高易用的方式显示上传进度和其他信息。HTML5首次在HTML直接提供视音频标签
