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基于移动互联网的mooc平台研究:架构、实现与优化-凯发官方首页-k8凯发集团

文章来源:中教新媒   类型:行业新闻   日期:2016-03-21  分享:
mooc是一种全新的远程教学模式,本文以基于移动互联网的mooc平台为研究对象,结合南京审计学院mooc平台建设,讨论了mooc和移动互联网的特点,mooc在移动互联网的架构选择,以及针对移动互联网mooc平台的优化工作。希望对国内高校建设基于移动互联网的mooc平台提供参考。


mooc(大规模在线开放课程,massive open online course)是一种针对大众人群的在线课程,人们通过网络来在线学习,是远程教育的最新形式。目前mooc并没有一种严格的定义,但一般认为包括几个特点,一为开放,即利用互联网,任何人都可以进行学习。二为互动,不同于传统公开课、开放课,mooc强调人与人之间的互动。正是因为mooc的特点,从2012年mooc进入人们视线开始,越来越多大学开始使用mooc形式在互联网上提供课程,人们也逐渐开始接受这种教学模式。包括南京审计学院在内的很多高校也开始建立mooc平台或者录制课程并在师生中进行推广。

mooc从互联网兴起,对于平台建设的研究也离不开互联网。而大多数的研究更多关注于传统互联网,即基于pc(台式电脑、笔记本等),而针对移动互联网的mooc平台研究文献则不多见,鉴于此,本文针对移动互联网的mooc平台进行研究,结合我单位在mooc平台建设中针对移动互联网的建设经验,期望对当前国内高校的mooc实践提供参考。

mooc、移动互联网的基本特点及二者的结
1.mooc平台的特点
作为远程教学的一种模式,mooc突破了传统的时间、空间限制,利用互联网技术,教学双方都无需身处同一地点即可完成教学任务。而相对于传统的精品课、公开课,mooc的最大特点就是碎片化学习和贯穿整个学习过程的互动。教学不再是被动看视频、课件,而是加入了大量答疑、交流、互助的互动内容。视频也不再是完整的一课时左右的纯讲座,而是按照每个知识点切分的短小精炼的视频和穿插其中的互动。可以认为,mooc更强调师生之间、学生之间的互动,强调利用碎片时间进行学习。

2.移动互联网的特点
移动互联网,简单理解就是将移动通信和互联网结合起来。如果将传统互联网定义为基于普通个人电脑的网络,移动互联网可以认为是各种手持终端通过各种无线网络(包括wi-fi以及3/4g)进行访问的网络。我们认为移动互联网并不能简单的当作传统互联网的延伸,相对于传统互联网,它有其自身独有的特性。

(1)使用人群广泛,覆盖率极高
根据2014年9月工信部报告,2014年8月我国的移动互联网用户总数达到8.79亿户,移动宽带用户为5亿。而互联网宽带接入用户仅为1.9亿户,即使加上拨号用户,也仅仅2亿余户。而作为移动互联网的主要载体,2013年智能手机的覆盖率在中国已经达到了66%。可以说,移动互联网即使无法取代传统宽带,也是未来的主流趋势之一。身边一个很有趣的现象就是无处不在的手持各种移动设备的“低头族”。如果这一巨大的用户群体在一个现代网络学习平台设计之初时没有被考虑到,那么显然是具有缺陷的。

(2)终端情况复杂
巨大的使用基数,也带来了复杂的用户群体。在客户端方面,智能手机经过多年的发展,操作系统方面已经形成了ios、安卓为主流,windows phone、黑莓等为补充的各自为阵的局面。各厂家的各种档次设备,系统性能、屏幕分辨率均不一致,同时,还需要考虑各类平板设备,如ipad等,使得在开发基于移动互联网平台时需要投入极大的精力。在网络方面,国内目前公共免费wi-fi还不成熟,除了在单位、家中可以使用wi-fi外,大多数时候移动上网仍然是基于运营商的3/4g网络。这些基于流量计费的运营商的套餐速度各不相同,费用均比较昂贵,尤其是在对于将教学视频作为主要卖点的mooc平台,如果在使用时不断的需要缓冲视频,或者学习一部课程需要花费巨额流量费用,将大大降低用户的体验度。

(3)随时在线以及碎片时间
如今的手机已经不是高端奢侈品了,人们已经开始抱怨手机“绑架”了我们的生活。从另一个角度,意即通过移动终端,我们具备了让用户随时在线,随时完成学习、交互的工作的基础。这是任何传统互联网服务都无法做到的。传统互联网服务,用户使用时间是集中的,例如只有上班时间和吃完晚饭的时间会打开电脑。而移动时代,手机等设备随身携带,任何时间都可以使用移动互联网,包括吃饭、乘车、走路时间。碎片化的使用方式一方面占满了用户的闲暇时间,另一方面却为碎片化学习提供了有力的条件。

3.两者结合是必然的选择
总结mooc的特点,基于知识点的视频是主要的教学模式,15到20分钟的每段视频完全可以利用各种碎片化时间,通过移动设备来学习。互动内容较多,论坛、在线聊天、学习通知等即时性很强的交流形式,通过移动终端随时随地访问效果要比普通pc更好。

综上,在设计一个mooc平台时,除了传统的基于pc浏览器的站点外,基于手机、pad等类型移动终端的mooc平台是必须考虑的。我们可以认为,移动互联网和mooc平台是不可分割的,两者的良好结合能够互相促进、提升各自的价值,但由于各自的特点鲜明,并不能将传统互联网mooc的做法照搬到移动互联网。

接下来将针对mooc在移动互联网上的具体实现进行研究。

移动mooc平台的建设
我们首先分析移动mooc平台的架构选择。如下图为一个标准mooc平台的基础架构:

mooc平台的基础架构
和大多数系统一样,mooc平台也可以归纳为三个层面。无论前端是传统pc还是移动设备,后端都是一致的,在进行移动互联网开发时一般不需要重新开发整个系统架构,只需针对性的做一些优化即可,因此本文研究的内容以面向学习者和教师的前端为主。

1.移动互联网主流的架构模式
目前移动互联网的应用虽多,但主流模式却无外乎b/s(browser/server,浏览器/服务器)以及c/s(client/server,客户端服务器)模式。在苹果设备的推动下,移动设备下的c/s架构又有一个响亮的名称:app。b/s模式使用浏览器,绝大多数移动设备都已经内置。app模式则需要事先安装一个客户端,但功能更强。

两者可以说各有优缺点,对于mooc平台来说,应当取长补短。理由如下:

(1)b/s架构易于开发,但功能弱,无法满足mooc平台的特殊需求
作为一个成熟mooc平台,在前端部分必然已经利用b/s模式,在基于pc的浏览器上(例如internet explorer、chrome)实现了所有教、学、管理功能,这是最完整的访问模式。这也是绝大多数mooc平台的运行模式。在这一基础上进行移动化,b/s架构是最容易被想到的,首先已经有大量的现有开源框架可供利用,通过简单的开发修改,用户就可以利用移动设备上的浏览器进行访问,并且显示效果良好。大量的代码可以复用,因此开发速度很快。例如,基于响应式设计原则进行开发的移动网站,是真正的一次开发、多处使用,可以良好的支持各种不同的设备,甚至可以做到一套代码支持pc端与移动端。升级也很方便,只需要更改服务器端的代码即可。用户也非常容易上手,对于mooc的初次体验者来说,使用移动设备内置的浏览器立刻就能看到令人感兴趣的内容要比需要先强制安装一个app要更容易被接受。

但不同于传统网站,mooc的一些特殊需求决定移动终端下的b/s模式无法很好的满足需求。例如在前面提到的学习提醒,基于浏览器的模式就很难实现——用户一旦关闭浏览器就无法接收提醒。又例如移动学习很多时候需要使用3/4g的移动网络,b/s架构的特点决定其每次都需要下载很多重复的图片、html代码,这些文件带来的无谓流量会无形中增加用户的学习成本,从而减少用户进行移动学习的热情,降低mooc平台的粘性。

(2)app模式开发虽较困难,但能更好的满足业务需求
相对而言,app模式开发难度较高。由于需要将整个前端架构利用专用的开发语言进行重写,加之目前移动设备的多样性,需要针对性的进行多次开发,升级也不甚方便,用户必须主动的进行下载、重新安装。但相对其缺点,app模式的优点更加明显:

1)良好的推送功能,提高用户粘性
移动端的推送技术是其相对于传统pc端的一大优势,也是b/s模式很难做到的。由于手机、pad等设备携带方便,用户随身携带的几率相当高,通过推送来及时向用户发送教、学通知要比pc端更加方便和高效。

mooc平台如果需要考虑推送功能则只能选择app模式。浏览器本身的缺陷决定了无法实现稳定高效的推送模式,而app模式利用客户端和服务器之间的心跳报文实现的推送,则几乎可以做到实时同步,用户可以在服务器下发通知的同时在终端设备上得到提醒,心跳报文占用的流量几乎可以忽略,这一技术在微信、qq等app上已经有大量的实践,存在很强的可行性。

2)节省流量,提高用户学习的积极性
如果学习一门课需要成百上千元的流量套餐,再好的课程用户也不会感兴趣。利用app模式,用户在免费的wi-fi网络下安装好app,今后学习时只需下载相应的学习内容。例如,提问时只需要传送问题本身的内容和极少的控制报文,而不需要像b/s模式一样传输大量的图片、html代码等,这将大大节省用户学习过程中的流量消耗。同时,利用app来实现视频的缓存功能,让用户在免费wi-fi下提前下载视频,这都是b/s模式无法实现的。

2.移动mooc平台的选择以及理由
综上所述,无论是b/s还是app,都是各有优缺点。而实际上在当前的移动互联网中,除了完全无法通过b/s实现的应用(如qq),几乎都提供了多种模式,由用户根据实际情况选择。对于将移动学习作为主要学习手段之一的mooc平台来说,同样应当双管齐下。

首先,通过响应式设计等技术手段,对页面进行优化,使得通过浏览器可以实现基本功能,对于初次体验者以及在wi-fi等流量不敏感环境下的使用者,可以利用每台设备上都有的浏览器打开mooc平台,进行体验或者完成一些基础工作。

其次,在有足够资金、技术条件的前提下,开发mooc平台app,实现mooc平台的绝大多数功能,对于长期学习者来说,app模式的效果和效率都更高。

同时,也可以考虑基于微信等已有较大装机量并且提供开放接口的app来实现基本的推送等功能,如微信公众平台进行学习信息推送、利用qq来实现集中讨论等。

在我校的mooc平台中,我们主要实现了基于android/ios系统这两大主要平台的app端方式。通过app,可以实现绝大多数的学习功能,并且正在开发基于微信的通知平台,用户即使不安装平台app,也可以通过微信来实现基本的互动以及接收通知功能。

移动mooc平台的优化
在确定了移动mooc的模式之后,需要研究其特点以及针对性进行优化使其更加适应移动网络的特性。

1.视频文件的优化
移动终端的屏幕、设备处理能力、存储空间,以及电池容量等,决定其不能像传统设备那样无限制的传输与播放,必须从视频格式开始针对性地进行优化。目前主流的移动设备播放任意格式的视频已经不是太大的问题,但对于非硬件支持的视频例如rmvb等,就必须通过cpu,利用软件解码来播放,这对于电量来说是一大考验。如果不对视频进行一定的优化处理,通过移动设备进行mooc学习的效果将大大降低。因此采用主流的、能够被大多数设备硬件解压的视频格式是最佳选择。

在众多类型中,最广泛的就是基于h264视频编码,aac音频编码,使用mp4封装的视频文件。能够被大多数的苹果、安卓设备硬解压,意味着在主流智能设备上都能流畅播放,同时也支持字幕。硬件解码,也比其他格式更加省电。同样,在分辨率、码率的选择上,也要针对移动设备进行考虑,过高的码率、分辨率不仅对低端移动设备毫无意义,更会影响到用户的体验。

2.流媒体协议的优化
mooc的教学视频在传输过程中采用的是流媒体模式。传统模式下,为了适应各种用户,在制作mooc课程资源的同时,一般会将视频文件转码为多种分辨率、码率,并通过一定的手段实现自动或者手动的选择,提高用户体验度。视频协议一般采用http或者rtsp等,由于现代浏览器的兼容性较强,实现起来也比较容易。

但移动互联网需要格外注意不能照搬pc模式。在流媒体的实现上,主要限制与挑战包括:
(1)流量、计费的限制,几乎所有的用户在使用3/4g网络时都会面临着套餐流量限制,超出套餐的流量费用极高,而视频又是流量的消耗大户。当在移动网络下使用mooc时必须考虑流量费用的问题。

(2)相对恶劣的信道环境。由于信号的衰减、信道拥塞等原因造成的连接不畅,频繁的缓冲不仅会降低用户体验,更会造成无谓的流量消耗。

针对上述问题,我们可以针对性的一一提出凯发官方首页的解决方案。

1)app端的优化
如果是b/s架构的前端,由于更多取决于浏览器本身的功能,因此并没有太多可优化的地方。对于采用app模式,则可以进行一定程度的优化使用户获得更好的学习体验。

app应当支持预读缓存功能,即可以在高速免费的wi-fi环境下将视频事先下载保存到本地,当在低速收费的3/4g环境下观看时只需要交互少量的控制报文即可,免去了全部下载视频的困扰。

其次,用户使用app的接入点是不断变化的,3/4g和wi-fi网络下的体验差异很大,app必须能够精确的判断所处环境,选择相应的操作。例如,在wi-fi下,自动播放高码率视频,3/4g下,则使用低码率视频。这些对应的操作可以自动完成或者主动判断后提醒用户。

2)针对移动网络的优化
首先是视频分段。在传统浏览器中播放视频时,一般都会将视频进行分段,例如,将一段20分钟的视频切分为4段5分钟左右的分片。优点在于,加载很快,无论服务器还是客户端都只需要每次加载一段小视频而非整个文件,并且方便拖动。

如果网络情况不好造成连接中断(这在移动互联网中非常常见),客户端需要进行重新连接,这对双方都会造成不必要的开销。因此在移动端,对于视频分片需特别进行优化。例如,适当减小单个分片的大小,加快文件下载速度。

同时,我们还需要关注mooc的一个特殊形式即所谓的“随堂提问”。在mooc课程设计中,往往会针对视频的教学内容随时提出针对性问题,学生须回答后方可继续,针对回答结果正确与否,又会采用视频回退或者继续但提示的操作。一方面是为了检验学习者是否真正掌握了课程内容,另一方面也是为了避免学习者开小差。随堂提问是根据讲课内容来确定的,插入点即视频的断点每个知识点都不一致,在进行视频分片的同时,也可以充分考虑这一特性,例如,利用用户答题的时间进行视频缓冲,提高用户的体验度。

最后,视频播放一般都会采用cdn(内容分发网络)以加速视频播放速度。一般的cdn都会针对各大运营商进行优化,但往往很少考虑移动网络,在选择cdn服务商时需要尤其注意这一特点。例如通过dns协议,在传统互联网上可以很容易判断用户所处的网络以及位置从而向其发布最近的节点。但在移动互联网上却很难进行判断,错误的判断会造成比较严重的延迟。

3. 我们的实践
在我们的app中,主要针对性的做了以下优化工作:
利用ios/android系统自带的api,实现了判断3/4g网络和wi-fi的功能,从而实现在不同网络下运行不同业务逻辑,例如,用户在3/4g网络下使用视频时,系统会提示用户当前状态,以免造成无谓的流量损失。在wi-fi下,又会自动提示用户提前缓存视频。

在流媒体服务选择方面,尤其考虑移动网络的优化,选择了在移动端具有较好功能的bokecc视频cdn服务。视频只需要一次上传,服务器转码后就可以自动实现pc浏览器和移动客户端的流畅播放。

在软件开发方面,从一开始就考虑到移动网络视频格式的需求,选择了兼容ios/android的mp4格式作为转码后视频格式。

上述工作完成后,经过在各种设备、网络环境下的测试,都能达到较好的效果。

结束语
通过本文的研究,对与mooc平台和移动互联网的结合有了一定的了解。移动互联网作为目前互联网发展的一个主要方向,对于mooc的助推作用是非常明显的。在我校的mooc平台建设中,我们已经部署了基于ios/android系统的app应用,可以通过该应用实现大多数的学习、交流功能。今后将针对用户的实际使用体验进行更多优化操作。

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