☆ 楊志平

（湖南師范大學(xué)，湖南長沙 410081）

基于知識點(diǎn)的遠(yuǎn)程個性化學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的構(gòu)建

☆ 楊志平

（湖南師范大學(xué)，湖南長沙 410081）

引言

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體信息技術(shù)的進(jìn)步推動著教育教學(xué)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，從傳統(tǒng)的班級授課到基于Internet的遠(yuǎn)程教學(xué)，從單一模式的人機(jī)交互平臺到各類虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)，從形式單調(diào)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源到豐富、便利、動態(tài)的學(xué)習(xí)輔助資源和各級各類學(xué)習(xí)支持服務(wù)。發(fā)展遠(yuǎn)程教育是我國擴(kuò)大教育規(guī)模、提高教育質(zhì)量、增強(qiáng)辦學(xué)效益、建立全民終身教育體系的重大戰(zhàn)略措施[1]。

一、遠(yuǎn)程個性化學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

學(xué)習(xí)支持服務(wù)主要是指遠(yuǎn)程教育機(jī)構(gòu)、學(xué)科專家、教師及其他學(xué)習(xí)者通過教育教學(xué)平臺或其他通訊手段為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者解決學(xué)習(xí)過程中碰到的疑難問題而提供的各種類型的幫助活動。為遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)的進(jìn)行提供個性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)一直受到研究者的關(guān)注。美國高級分布式學(xué)習(xí)研究小組ADL正致力于E－Learning平臺中的個性化學(xué)習(xí)環(huán)境的建構(gòu)研究。國外開展個性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)研究的還有Elena、SeLeNe等項目[2]。我國對此研究起步相對較晚，但是發(fā)展速度很快，目前很多高校都有遠(yuǎn)程教學(xué)管理平臺，其內(nèi)容和形式也從普通的學(xué)習(xí)資源庫、學(xué)習(xí)管理庫、學(xué)習(xí)內(nèi)容管理庫發(fā)展到了通用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，對學(xué)習(xí)支持服務(wù)正一步步完善，對個性化支持的關(guān)注度也逐漸上升。

二、問題的提出

體現(xiàn)學(xué)習(xí)者充分的個性化和信息自主權(quán)是遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)適用性的重要體現(xiàn)。切身體驗(yàn)部分開放式遠(yuǎn)程教學(xué)平臺和學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)，目前基于Internet的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)在資源組織、交互及個性化的學(xué)習(xí)支持提供等方面存在以下不足之處：

（1）系統(tǒng)中的學(xué)科課程知識沒有經(jīng)過科學(xué)的編排和組織，呈現(xiàn)順序及結(jié)構(gòu)不合理。盡管知識點(diǎn)呈現(xiàn)樣式豐富，靈活多變，在一定程度上能吸引學(xué)習(xí)者，但需學(xué)習(xí)者耗費(fèi)大量的時間和精力來從中篩選對自己有用的信息，而無法將學(xué)習(xí)重心放在對知識的意義建構(gòu)上，影響學(xué)習(xí)績效。

（2）由于部分遠(yuǎn)程教學(xué)平臺的設(shè)計、開發(fā)者缺乏教育專業(yè)素養(yǎng)和教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，過多地關(guān)注如何在系統(tǒng)中采用和集成最先進(jìn)的交互技術(shù)和交互媒體，而忽略了構(gòu)建良好教學(xué)交互環(huán)境所需的其他要素，如學(xué)習(xí)資源、教師及其他學(xué)習(xí)者等都是重要構(gòu)成元素。此外，在如何使教學(xué)平臺最大效用地發(fā)揮“行為上幫助學(xué)習(xí)者、情感上激勵學(xué)習(xí)者”的作用還有待學(xué)科專家、經(jīng)驗(yàn)豐富的教師以及系統(tǒng)開發(fā)人員的共同探討。

（3）在教學(xué)監(jiān)控和評價方面，當(dāng)前采用的最普遍的方法是統(tǒng)計學(xué)生的登錄次數(shù)和在線時間。實(shí)際上，隨著一些自動刷新、點(diǎn)擊器等軟件在網(wǎng)絡(luò)上的盛行，這些數(shù)據(jù)已無法真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況[3]。

（4）學(xué)習(xí)支持服務(wù)缺乏“個性”。學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)需求、初始能力、興趣愛好、認(rèn)知風(fēng)格等方面的差異使其學(xué)習(xí)也具有鮮明的個性特征，具體體現(xiàn)：學(xué)習(xí)資源類型的偏好、問題解決的思維方式、交流溝通途徑的選擇等方面。尊重學(xué)習(xí)主體的個性，讓學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中擁有獨(dú)特的理解、體驗(yàn)和感受，高效率、創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)是目前學(xué)習(xí)支持服務(wù)系統(tǒng)需要加以改進(jìn)的。

三、基于知識點(diǎn)的個性化遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的構(gòu)建

（一）系統(tǒng)整體架構(gòu)

本系統(tǒng)基于B／S架構(gòu)模式，采用．net開發(fā)平臺進(jìn)行設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。為了使系統(tǒng)更靈活、通用，后期的維護(hù)和擴(kuò)展更方便、簡易，主要由基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、支撐層和應(yīng)用層[4]四層構(gòu)建成完整的系統(tǒng)。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，基于現(xiàn)有的硬件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，系統(tǒng)以Windows Server 2003、IIS 6．0 及 ．Net framework 3．5 作為運(yùn)行環(huán)境，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)由SQL Server2005進(jìn)行存儲和管理。為了實(shí)現(xiàn)多維度、多視角地給遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)者提供支持服務(wù)，在支撐層和應(yīng)用層，系統(tǒng)以學(xué)科課程知識點(diǎn)管理為中心，融合個性化的學(xué)習(xí)輔助資源推薦、實(shí)時及非實(shí)時的交互支持服務(wù)、學(xué)習(xí)過程跟蹤及檢測評價控制等于一體，打造出一個實(shí)用的個性化學(xué)習(xí)支持環(huán)境。

（二）主要功能模塊分析

1．課程知識點(diǎn)管理

從筆者自身的遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)體驗(yàn)和為學(xué)生提供信息技術(shù)課程遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持服務(wù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，對于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，按照學(xué)科課程知識點(diǎn)來組織學(xué)習(xí)內(nèi)容是最適用、最有效的方式。故本系統(tǒng)中的每一項支持服務(wù)都是以“更好地促進(jìn)學(xué)習(xí)者進(jìn)行學(xué)科課程知識的意義構(gòu)建”為目標(biāo)來設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的。

知識點(diǎn)的管理可以從宏觀和微觀兩個層面來著手。在此，以高中信息技術(shù)課程為例進(jìn)行闡釋。從宏觀層面看，我國《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（信息技術(shù)）將高中信息技術(shù)課程劃分為六大模塊，其中，必修模塊“信息技術(shù)基礎(chǔ)”為全體高中生共同學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)內(nèi)容，“算法與程序設(shè)計”、“多媒體技術(shù)應(yīng)用”、“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用”、“數(shù)據(jù)管理技術(shù)”、“人工智能初步”為五大平行的選修模塊[5]。各模塊內(nèi)又分章和節(jié)將各知識點(diǎn)歸類編排。在本系統(tǒng)中，也參照課程標(biāo)準(zhǔn)基本思想，將知識點(diǎn)進(jìn)行分層管理。從微觀層面看，每一個知識點(diǎn)又是一個獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體。其中包含了知識點(diǎn)名稱、內(nèi)容、知識點(diǎn)類型、創(chuàng)建人、創(chuàng)建時間等信息。在系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對這些知識點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的組織和管理，以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個知識點(diǎn)信息庫，用以存儲知識點(diǎn)內(nèi)容、創(chuàng)建及知識點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系等信息。

知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)離不開學(xué)習(xí)輔助資源的支持。類型豐富的輔助資源能讓學(xué)生得到多通道的體驗(yàn)，從而加深對知識的掌握和理解。系統(tǒng)在保證資源質(zhì)量的前提下，給學(xué)生提供文字、圖片、動畫、視音頻等多種形式的輔助資源，并構(gòu)建相關(guān)的檢測題庫、學(xué)習(xí)疑難問題庫、學(xué)習(xí)輔助資源庫等，形成一個以知識點(diǎn)信息庫為中心的數(shù)據(jù)信息網(wǎng)，為遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)者提供全方位的學(xué)習(xí)資源支持。

2．個性化資源推薦模塊

個性化資源推薦服務(wù)，即系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格、認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)過程追蹤等信息，結(jié)合知識點(diǎn)類型、歸屬范圍，依照匹配規(guī)則動態(tài)地向?qū)W生推薦相關(guān)的知識點(diǎn)輔助資源、活動任務(wù)案例或經(jīng)驗(yàn)[6]。在具體實(shí)現(xiàn)中，首先需要收集系統(tǒng)中學(xué)習(xí)者的各類信息，然后據(jù)此構(gòu)建出學(xué)習(xí)者特征模型，最后按規(guī)則進(jìn)行資源的推送。遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者特征信息分為兩大部分：一部分為靜態(tài)特征，如性別、年齡及一貫的學(xué)習(xí)風(fēng)格特征等；另一部分則指隨著學(xué)習(xí)過程的進(jìn)行而不斷變化的動態(tài)特征，如學(xué)習(xí)者對某個知識點(diǎn)的關(guān)注度、理解掌握程度、對團(tuán)隊活動的參與度等。圖2為系統(tǒng)中學(xué)習(xí)者信息收集途徑示意圖。

圖2 學(xué)習(xí)者信息收集途徑示意圖

3．個性化交互和多種學(xué)習(xí)輔助支持服務(wù)

個性化學(xué)習(xí)支持實(shí)際上是追求“在適當(dāng)?shù)臅r間以適當(dāng)?shù)姆绞綄⑦m當(dāng)?shù)馁Y源提供給學(xué)習(xí)者”[7]。在遠(yuǎn)程教育教學(xué)中，與學(xué)習(xí)者進(jìn)行交互的對象包括：學(xué)習(xí)資源、教師、學(xué)習(xí)服務(wù)支持人員和其他學(xué)習(xí)者等[8]。為了最大程度上改善因?qū)W習(xí)者與其交互對象在時空上的分離而產(chǎn)生的消極影響，本系統(tǒng)從以下幾個方面提供交互支持服務(wù)：①教師或?qū)W科專家發(fā)布各種高質(zhì)量的學(xué)習(xí)資源；②提供豐富的活動項目素材和參考案例；③在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中提供實(shí)時和非實(shí)時的答疑、輔導(dǎo)等；④提供學(xué)習(xí)者相互交流的論壇討論區(qū)；⑤根據(jù)問卷填寫、測驗(yàn)成績以及學(xué)習(xí)跟蹤情況的評價，分析學(xué)生的認(rèn)知風(fēng)格、知識和能力水平等；⑥針對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、認(rèn)知水平與特點(diǎn)，通過留言或及時通訊等方式提供一對一的個別指導(dǎo)、推薦資源以及提供學(xué)習(xí)建議。

此外，系統(tǒng)提供非實(shí)時的郵件交互、在線答疑討論、知識檢測平臺以及個體數(shù)字化學(xué)習(xí)空間等輔助服務(wù)。

四、系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)所需的關(guān)鍵技術(shù)

（一）ASP．NET 與 Microsoft．NET Framework

ASP．NET 是統(tǒng)一的 Web應(yīng)用程序平臺，它為建立和部署Web應(yīng)用程序提供了必需的服務(wù)[9]。本系統(tǒng)基于ASP．NET進(jìn)行構(gòu)建，主要基于以下考慮：

第一，ASP．NET為開發(fā)出能夠運(yùn)行在任何瀏覽器或設(shè)備上的WEB應(yīng)用程序提供了新的編程模型和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，這也是目前應(yīng)用得最普遍的模式和結(jié)構(gòu)。第二，ASP．NET具有安全、可管理、高性能的輸出緩存以及良好的擴(kuò)展性、可用性等特點(diǎn)。第三，ASP．NET中強(qiáng)大的技術(shù)支持能使開發(fā)者比較輕松地構(gòu)建出功能強(qiáng)大的Web應(yīng)用程序和系統(tǒng)，如Web窗體技術(shù)、服務(wù)端控件技術(shù)、代碼隱藏技術(shù)和Web Service的支持等。

Microsoft．NET Framework則為系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)提供了底層支持，其核心部分是CLR（通用語言運(yùn)行時），它是ASP．NET程序的執(zhí)行引擎和運(yùn)行環(huán)境，主要負(fù)責(zé)對象生命周期的管理、內(nèi)存管理和線程管理等。此外，．NET Framework還提供了對．NET類庫和命名空間的支持，保證了系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)范性。

（二）數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)

系統(tǒng)采用SQL Server 2005作為后臺數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)訪問主要通過ADO．NET實(shí)現(xiàn)。在ASP．NET中使用不同方法可以返回 Connection、Command、DataReader、DataSet和DataAdapter等對象。在本系統(tǒng)頁面實(shí)現(xiàn)中，具體操作流程如下:①確定要訪問的數(shù)據(jù)庫。②選擇相應(yīng)的．NET Framework數(shù)據(jù)提供程序，利用該數(shù)據(jù)提供程序中的Connection對象與數(shù)據(jù)源建立連接。③利用Command對象執(zhí)行對數(shù)據(jù)庫的具體命令（如添加、刪除、更新、查詢等）。④使用DataReader對象獲得數(shù)據(jù)源的一個只讀的數(shù)據(jù)流，或者使用DataAdapter對象來填充DataSet。⑤將DataReader對象或者DataSet對象綁定到數(shù)據(jù)控件（如DataGrid控件）上完成輸出。

（三）基于知識點(diǎn)的搜索引擎

本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層上構(gòu)建了相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對知識點(diǎn)特征、知識點(diǎn)間邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系以及知識點(diǎn)與其他信息資源的關(guān)系進(jìn)行表示、分析、編碼和存儲。為了體現(xiàn)個性化、動態(tài)靈活地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項支持服務(wù)功能，應(yīng)用程序中采用了基于知識點(diǎn)的搜索引擎技術(shù)，基于結(jié)構(gòu)化的知識點(diǎn)信息庫，通過對學(xué)習(xí)者鍵入的關(guān)鍵詞和搜索條件，結(jié)合學(xué)習(xí)者特征模型內(nèi)各種參數(shù)，如學(xué)習(xí)者特征、學(xué)習(xí)行為、歷史狀態(tài)等進(jìn)行智能分析，實(shí)現(xiàn)個性化的檢索功能。

五、結(jié)束語

本系統(tǒng)是以學(xué)習(xí)者為主體、以學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)為中心，綜合考慮其個性化、遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)適應(yīng)性、情感激勵等需求構(gòu)建的一個遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)。在系統(tǒng)內(nèi)知識點(diǎn)管理上注重科學(xué)的編排和教學(xué)設(shè)計，在學(xué)習(xí)支持模式上注重學(xué)生創(chuàng)造性、主動性的發(fā)揮。當(dāng)然，此系統(tǒng)還存在很多不足的地方，隨著新技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的不斷深入，將得到進(jìn)一步的完善和改進(jìn)。

[1]李震聲．對遠(yuǎn)程教育試點(diǎn)實(shí)踐的幾點(diǎn)思考[J]．中國遠(yuǎn)程教育,2004,(9):20－22．

[2][6]王冬青．遠(yuǎn)程教育個性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)研究[J]．中國遠(yuǎn)程教育,2008,(8):38－42,79－80．

[3]李衛(wèi)東,楊耐聲,申華強(qiáng),衛(wèi)兆臣．基于知識點(diǎn)的遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)輔助系統(tǒng)的開發(fā)研究[J]．中國遠(yuǎn)程教育,2006,(5):34－37．

[4]張友生,王勝祥,殷建民．系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師教程[M]．北京:電子工業(yè)出版社,2006．

[5]彭紹東．高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)[J]．中國教育報:2003,(3)．

[7]荊永君,李兆君,李昕．基礎(chǔ)教育資源網(wǎng)中個性化資源推薦服務(wù)研究[J]．中國電化教育,2009,(8):102－105．

[8]閆海波,劉潔．影響教學(xué)交互質(zhì)量的因素分析[J]．天津電大學(xué)報,2004,(4):71－81．

[9] 張慶華等．ASP．NET 2．0 完全自學(xué)手冊[M]．北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007:67－258．

王 喆]