移动校园的一天

　　阿铎是北京师范大学信息科学学院的大一新生。这天是开学的第一天上课。在此之前，他已经通过选课系统完成了第一学期课程的注册。他打开自己的PDA查看今天的日程安排：上午是计算机基础和政治经济学，下午是体育和工科数学。他准备好课本和资料从西西楼出发。他想先吃点儿早点，于是打开PDA迅速查到自己所在的位置和最近的两个食堂：学三和乐群。他想了解一下今天供应什么早点。于是点击数字地图上的Web链接，屏幕上显示了菜单。在对比后，他决定去乐群吃豆浆加油饼。

　　第一节课是林定移副教授的计算机基础。课后，林教授把自己的移动教育系统的ID告诉大家，并说：“大家如果有什么问题可以通过这个平台，向我及时提问，同时课后作业也发布在上面，同学们完成后可以随时提交。”他最后说，课程需要分组，每小组人数不得超过五人。同学们课后在移动教育系统上完成分组注册。阿铎通过PDA把林老师加入到“我的老师”列表，把自己ID注册到同寝室哥们晓明发起的小组中。

　　第二节课是公共课政治经济学。有200人注册了这门课。上课地点是艺术楼101。阿铎在PDA的数字地图中查找到教室位置。径直来到教室，找了个位置坐下。离上课还有一段时间，他就和旁边的女生聊了起来，交流中他惊讶地发现，居然和那女生是老乡。欣喜之余，他们互相交换了ID号，并添加到“我的好友”列表中。由于人数众多，教室很大，老师把上课的讲义发布到移动教育平台上，让同学们下载。同时在上课中老师进行了一个关于对政治经济学认识的小调查。同学们通过各自的PDA快速地完成了投票。结果马上显示在教室前方的大屏幕上。

　　下午的第一节课是体育课，阿铎选的是篮球项目。上课的老师是一位年轻小伙子，他先自我介绍了一番，然后他拿出PDA进入移动教育系统，调出上课名单进行点名。“OK，一共25人。下面我们正式上课，首先是慢跑两圈的热身运动。”他说。

　　最后一节课是工科数学。老师首先把ID号和助教的ID号告诉大家，让大家把学习中遇到的问题提交到系统中，移动教育系统自带的自动分类检索系统将对问题进行分类，然后发送到老师和助教的PDA中。老师将对普遍问题在上课时解答，助教将对个别问题做出即时解答。

　　吃过晚饭，阿铎打算去上自习。由于师大扩招，自习室显得十分紧张。听以前的学长说，他们每天为找个空座位而浪费很多时间。现在，阿铎通过移动教育系统的教室管理子系统，很快地了解到离他最近的有空座位的自习室……

　　基于WLAN的校园定位服务

　　在这个未来移动校园的畅想中，无线的定位系统无时无刻不在发挥重要的作用。这就是FCP定位系统。它是一种运行于WLAN之上的射频系统。它的基本原理是通过采集样本点AP的信号强度并进行记录，在定位时，系统运用模式匹配和贝叶斯理论计算出所给原始信号数据最可能所在的位置。Agile移动教育系统由三个子系统组成：AgileClass、AgileCampus和AgileLibrary。他们都是基于WLAN定位技术的位置服务。

　　随着无线网络技术的蓬勃发展，很多中国的大学都部署了校园WLAN。但是，目前WLAN仅仅作为接入互联网的一种可替代方式。在国外，学术界和工业界越来越重视对基于位置的服务和系统的研究。现在WLAN一般仅仅作为有线网络的辅助和延伸，只提供对互联网的访问。在未来，基于WLAN的定位服务将被广泛应用。

　　所谓定位服务(Location-Based Service ，LBS)是指能随着使用者所在位置不同而适当地提供与位置相关的信息服务。例如，用户一走进国际会议中心，移动设备就显示场地的地图，在走到会议报告厅时，讲演者的资料和讲义马上显示在移动设备上。

　　智能教室

　　随着大学的不断扩招，在校生的规模不断扩大。现在许多课程都安排在大教室进行，这给教学质量带来了一定的负面影响。不少教授注意到上课的出勤率严重不足，认为是学生的学习态度不够端正。而学生们的反应往往是因为教室太大，上课人数太多，遇到问题不能与老师及时沟通，造成问题的不断积累，最后导致不能跟上进度，失去对课程的兴趣……

　　和其他教育基础设施一样，教室随着时代的发展，发生了很大的变化：安装了音响系统、电脑、投影仪等现代化设备以满足听课人数的不断增加。但是这些设备在帮助学生更好地接受知识方面作用有限。

　　最关键的问题是老师和学生之间的沟通不够。从老师角度来说，面对人数众多的学生，没有足够的时间和精力去确切了解每个学生的学习情况，解答他们所遇到的学习困难。即使助教能帮助老师解决一部分问题，也只是杯水车薪。老师迫切地希望知道所授课程的效果。从学生角度来说，上课时因为担心打断老师授课或者害怕由于问题过于简单受到同学嘲笑，所以不敢及时提问，下课以后也只有部分问题能得到老师或者助教的帮助。学生迫切希望得到老师帮助。于是老师和学生之间出现了有关知识的“需求代沟”。如果没有一种有效的方法解决这种代沟，那么课堂教学效果将会越来越差。

　　为了解决这样的问题，我们设计了AgileClass系统。它运行在校园WLAN之上，结合无线网络的随时随地获取信息的特点，为课堂教学提供高效、快速、实时的全新交流模式。

　　学生使用普通浏览器访问AgileClass服务器，就可以获取老师为教学效果发布的问题，同时也可以发布自己在学习过程中遇到的问题，对其它同学发布的问题进行回答并评级。评级的目的是为了使老师了解问题回答的优先程度，老师或者助教访问AgileClass服务器，可以按照优先程度回答学生问题，根据投票结果了解学生对教学效果的反馈。AgileClass DB存储着不同课程的学生和老师参与系统的记录，学生可以从数据库历史中了解参与这门课程过程中出现的重要问题和解答，为复习回顾提供帮助。老师通过分析数据库中的历史记录了解学生对这门课的掌握程度。最后，教育研究者可以通过分析数据库对这门课程的学生和老师参与进行研究评价。

　　校园向导

　　随着大学的不断扩招，在校生的规模不断扩大，校园变得越来越拥挤。这对校园本身的功能——教育和研究——产生了负面的影响。北京师范大学三十多个院系分布在校园的每个角落，三千人的教师和工作人员在校园中从事不同的工作，一万八千多名学生和学者分布在不同的教室和实验室从事学习研究。校园的庞大和人员的众多使得同事之间不能随时随地分享智慧的灵光闪现，师生之间不能随时随地传达紧急的消息，朋友之间不能随时随地交流趣闻轶事分享快乐。

　　研究表明，人们在一定时间内的活动呈现区域化的特点。生活在特定的区域内，人们一般与特定的人群交流，并会有规律地做特定的事。从学生角度来说，学生们会按照课程安排按时到特定的地方听课，会按时到特定的教室进行自习，会按照个人生活习惯安排作息时间，会安排一日三餐的时间和地点，安排业余活动的时间和地点。从老师角度来说，老师会按照课程的安排按时到特定的地方上课，会在特定的时间和地点解答学生的问题，会按时参加由特定人员组成的研究小组的讨论。这些有规律性的学习、工作和生活既有优点也存在问题，优点是人们只需要把注意力放在特定时间特定地点就能达到目的。缺点是由于注意力局限性造成可能错过重要的信息。

　　现在，由于校园人员的增加使得人们注意力不能很好地集中于特定的范围，即人们的注意力被分散了。但是这种注意力的分散并没有帮助人们获得以前可能错过的信息。结果是人们比以前花费更多的时间关注周围的情况，却不能得到有益的信息，甚至阻碍达到以前的目的。

　　因此，有必要采取一种方法，使得人们既能很好地把注意力集中于特定区域，又能不错过区域外有用的信息。这样使得人们学习、工作和生活的效率最大化。项目组提出了AgileCampus系统。它是一个基于校园WLAN定位技术的信息系统。它利用无线网络的全面覆盖，无线设备的移动特性，为使用者提供随时随地的信息服务。更重要的是它应用了创新的基于WLAN的无线定位技术。使用者可以实时地了解自己所处的位置，了解周围的信息，了解好友的位置，通过系统与好友实时地沟通。AgileCampus为使用者搭建了一个虚拟的校园。而且每个人的虚拟校园是不同的，这很好地适应了人们有规律性而局限的生活习惯，人们只需要把注意力放在其中，通过它可以和特定的群体保持联系，了解自己需要了解的信息。当然，人们不用担心这种局限性可能导致错过有用信息，通过它人们可以了解所有重要的信息，并且可以拓展自己的虚拟空间。

　　AgileCampus应用系统的开发不存在任何技术上的问题。系统将采用成熟的C/S结构，在服务器端，我们选择使用Apache和PHP作为用户Web界面开发工具，MySQL作为数据库。定位技术可以采用我们自己开发FCP定位引擎，可以使用Ekahau公司成熟的软件产品Position Engine。

　　用户使用浏览器访问AgileCampus服务器，服务器从AgileCampus数据库中读取用户信息，为用户构建一个虚拟校园的空间。

　　普通用户访问AgileCampus服务器，如果需要向使用移动设备的好友发送消息，AgileCampus会与AgileWare Server进行通信。

　　移动设备用户访问AgileCampus服务器，系统提供额外的位置服务。FCP定位引擎通过安装在设备上的客户端程序读取信号强度信息判断用户的位置。AgileWare服务器根据用户位置提供和位置相关的服务。用户可以把需要的信息保存自己的虚拟空间。

　　智能图书馆

　　对于新读者来说，在一个大型的图书馆中寻找所需图书是一项困难的工作。我们设计的AgileLibrary是一个完全基于软件的解决方案，不需要任何额外的硬件支持。AgileLibrary提供的最有特色的服务是在PDA上显示所需图书的地图指南。

　　在国外一些博物馆已经开通了类似的多媒体位置服务，位置信息一方面被用来提供用户导航服务，另一方面用来向用户显示附近展品的介绍。在图书馆，用户的需求则有所不同。读者的根本目的是寻找特定的图书或者是寻找拥有相似主题的一类图书。读者的需求是用最少的时间从数目庞大的书架中找到所需图书。传统的解决方案是将这些书分类摆放。对于熟悉这种摆放的老读者来说这个方案行之有效。但是对于大型的图书馆，它往往拥有数以百计的图书分类和数以千计的书架。例如，中国国家图书馆。传统的解决方案给读者尤其是新读者，带来了时间和精力的双重消耗。在寻找失败的情况下，读者往往求助于管理人员，希望给予引导帮助。这会进一步造成图书馆有限资源的浪费。

　　为了应对上述情况，我们提出了AgileLibrary应用系统，它是一种基于WLAN的位置服务，帮助读者寻找所需要的图书和资料。具体说来，这种服务是为读者提供所需图书存放的具体书架的地图向导。这个向导被集成到图书馆的网上检索系统（OPAC）中，读者在OPAC中使用关键字查找到的图书都可以方便地显示具体存放的书架位置。如果用户使用移动设备，这个系统将给用户提供最大的便利，通过WLAN定位技术，移动设备可以很容易地确定具体位置。这样AgileLibrary可以向读者提供动态的方向指导。

　　图书馆已有的两个系统是AgileLibrary应用系统成功部署的前提条件。目前北师大图书馆WLAN部署了28个AP，公共检索系统采用的是以色列开发的大型集成化图书馆管理软件ALEPH500系统。根据研究，为了保证足够的定位精度，我们建议在借阅室至少部署6个AP。定位系统目前可以使用Ekahau公司的Position Engine，通过它提供的SDK调用相关的位置信息，未来可以使用我们自己开发的FCP定位引擎。

　　首先，用户使用浏览器访问图书馆Web服务器检索所需图书。获得查询结果以后，如果用户希望得到图书位置信息，那么通过调用AgileService客户端组件，组件向服务器端的AgileWare Server发出请求。根据不同的请求返回不同的服务内容。例如，对于普通桌面用户，AgileWare只为用户提供图书存放位置的地图指南。如果是移动设备用户，AgileWare将从FCP定位引擎中获取用户位置信息，并结合图书的位置信息，为用户提供动态的地图指南，具体说来，就是不断更新用户所在位置，提供抵达目的地的最短路径指南。

　　在图书馆中，可能遇到书架重新摆放或图书重新摆放的情况，为了使系统能够动态地适应这种变化，系统为图书管理人员提供了CPI（Content Provider Interface）接口。通过这个接口，管理人员可以方便地重新修正图书位置的更新信息，书架的增加、减少或位置调整。

　　随着教育信息化进程的不断推进，越来越多的大学开始部署WLAN。同时，随着无线技术的不断发展，无线设备成本的降低，越来越多的学生拥有具有无线上网功能的笔记本或PDA。然而，目前WLAN还只作为有线网络的一种替代方式，仅仅提供接入Internet的服务。因此，开发基于WLAN的定位系统和应用WLAN定位技术的移动教育系统能够充分发挥WLAN无限、灵活、随时随地的特点。