王小軍，朱 祎

（江蘇開放大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)中心，江蘇 南京 210036）

一、前言

教育部在《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》中明確提出“構(gòu)建繼續(xù)教育公共服務(wù)平臺，為學(xué)習(xí)者提供方便、靈活、個性化的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，促進終身學(xué)習(xí)體系和學(xué)習(xí)型社會建設(shè)”。[1]為了實現(xiàn)此規(guī)劃目標，首先就需要在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建面向教師和學(xué)生、靈活高效的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，承載網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的功能，才能逐步建設(shè)終身學(xué)習(xí)體系。目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的研究分為外延式和內(nèi)涵式，其中外延式研究基于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供載體，內(nèi)涵式研究基于教育心理學(xué)和認知科學(xué)，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供理論支持，兩者的目的都是構(gòu)建學(xué)習(xí)個體自身知識結(jié)構(gòu)，形成個體的世界觀。[2]

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，仍然存在教師為主導(dǎo)、教師學(xué)生時空分離，學(xué)生學(xué)習(xí)過程難以監(jiān)督，學(xué)習(xí)效果依賴集中考核的問題，不利于學(xué)生自身知識體系的構(gòu)建。[3]建構(gòu)主義認為只有自己建構(gòu)的知識，才能成為學(xué)習(xí)者真正擁有并且能靈活使用的知識，學(xué)習(xí)者可以通過建構(gòu)獲得真正的技能提高和深層的認知改變，因此基于建構(gòu)主義的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，可以促進網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)者構(gòu)建新的知識，完成個體原有知識的同化和順應(yīng)。[4]本文從建構(gòu)主義理論、平臺模型、平臺功能、個性化推薦、系統(tǒng)驗證五個方面進行說明。

二、建構(gòu)主義理論

建構(gòu)主義對人本主義理論和認知心理的優(yōu)點進行了充分的吸收和提煉，對心理學(xué)和教育學(xué)都產(chǎn)生了深刻的影響，建構(gòu)主義理論是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的支撐性理論，可以利用其更好地指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)理論發(fā)展和實踐。[5]

建構(gòu)主義認為個體對客觀世界的理解是建立在個體的理解之上，通過對原有知識的改造完成對新的信息加工，學(xué)習(xí)者根據(jù)事物的不同方面建構(gòu)對事物的理解，因此在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中學(xué)習(xí)者可以通過交流互動的方式，從多個方面更全面更豐富地理解所學(xué)內(nèi)容。[6]網(wǎng)絡(luò)教學(xué)不僅僅是教師教，學(xué)生學(xué)的單向知識灌輸過程，更應(yīng)該是學(xué)習(xí)者新舊知識雙向構(gòu)建的過程。學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身的經(jīng)驗，對教師提供的知識進行主動的篩選加工和構(gòu)建，完成自身知識從同化到順應(yīng)的質(zhì)變。[7]

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，建構(gòu)主義強調(diào)以“學(xué)習(xí)者”為中心，為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)環(huán)境支持，因此網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺教學(xué)環(huán)境設(shè)計的過程中要有利于學(xué)習(xí)者的興趣愛好、學(xué)習(xí)風(fēng)格、感情動機，使得學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中，逐漸的明確學(xué)習(xí)目標，不斷的構(gòu)建自身的知識結(jié)構(gòu)。

三、平臺模型

為了提供較好的網(wǎng)上學(xué)習(xí)環(huán)境支持，根據(jù)學(xué)習(xí)者的專業(yè)背景、興趣愛好，基于建構(gòu)主義理論提出了如圖1所示的個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺模型INLPM（Individuation Network Teaching Platform Model）。

INLPM模型包括訪問層、訪問控制層、審計層、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、硬件層，可表示為INLPM={Visitors，Access Contral，Audit，Network Learning Platform，Hardware}，訪問層包括教師學(xué)生和管理人員，Visitors={Teachers，Students，Managers}。訪問控制層包括訪問控制和負載均衡模塊，Access Control={Web Security Load Balance}。審計層包括認證和授權(quán)模塊，Audits={Autlentication Autlorization}。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺以課程為中心，包括課程模塊、通用功能模塊、系統(tǒng)API接口模塊，Network Learning Platform={Course set，Common Model，API interface}，其中課程模塊包括課程資源、作業(yè)、單元測試、推薦課程、個性化資源，Course={Course resources，Jobs，Unit test，Recommenders courses，Recommenders resources}，通用功能包括個性化推薦模塊、師生互動、報表、系統(tǒng)管理，Common model={Recommender System model，Interaction model，Reports model，System managementmodel}。硬件層提供網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺運行的硬件基礎(chǔ)設(shè)施包括計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源。

圖1 個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺模型

四、平臺功能

個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺模型INLPM由五個層次構(gòu)成，其主要功能如下：

（1）用戶訪問層

給教師、學(xué)生、管理人員提供基于Web和移動APP的登錄入口，用戶可以使用個人電腦或者移動終端登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

（2）訪問控制層

訪問控制層提供Web安全防護和負載均衡功能，其中Web安全防護主要提供Web端非授權(quán)訪問、惡意代碼防護、網(wǎng)頁防篡改、URL訪問控制、文件上傳下載控制、關(guān)鍵詞過濾等功能，通過Web防護對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺在應(yīng)用層提供安全防護保障。負載均衡功能提供網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺橫向的擴展能力，在用戶量較大的情況下，為不同的用戶選擇服務(wù)器集群中的不同物理主機提供訪問服務(wù)，由于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中用戶需要保持訪問狀態(tài)，采用訪問持續(xù)性負載均衡策略，可供選擇的方法包括，輪詢法、最少連接法、響應(yīng)時間最優(yōu)法、散列法、鏈路帶寬最優(yōu)法，鑒于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺高并發(fā)、低帶寬的訪問特性，建議采用訪問保持輪詢的負載均衡策略。

（3）審計層

審計層的功能是對訪問用戶進行認證和授權(quán)，用戶輸入口令后由審計層進行認證，或者由第三方認證系統(tǒng)對用戶身份進行認證，確定用戶身份后，審計層給用戶賦予對應(yīng)的權(quán)限，如教師可以管理所負責(zé)的課程、學(xué)生可以參與所選修的課程、管理員可以參看報表并對平臺進行管理。

（4）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是整個系統(tǒng)的核心，由課程、通用模塊、API接口三個部分組成。課程是教學(xué)環(huán)節(jié)的基本組成部分，也是獲取學(xué)分的基本單位，課程教學(xué)以周組織教學(xué)內(nèi)容，責(zé)任教師按周進行教學(xué)進度設(shè)計、課程資源的整理提交、作業(yè)的布置批閱、單元測試的統(tǒng)計分析、尤其是學(xué)生互動環(huán)節(jié)中的重點難點解答。學(xué)生用戶在教務(wù)系統(tǒng)中選課后，就可以進入課程進行學(xué)習(xí)，學(xué)生在一周的學(xué)習(xí)周期中，需要緊跟責(zé)任教師的教學(xué)進度，包括課程資源的閱讀，課程作業(yè)的提交，單元測試需要合格，按時參加責(zé)任教師組織的雙向視頻互動交流活動，離線的Mail交互，在線的BBS論壇討論，在此過程中，考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的群體性，利用個性化推薦方法為學(xué)生推薦學(xué)習(xí)興趣和風(fēng)格類似的學(xué)生和學(xué)習(xí)小組，借助站內(nèi)消息功能，增強平臺對學(xué)生的粘滯性。

通用模塊是對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中通用組件的功能集合，包括個性化推薦模塊、師生雙向視頻互動、統(tǒng)計報表、系統(tǒng)管理。個性化推薦模塊根據(jù)學(xué)生感興趣的課程和討論話題，為學(xué)生推薦學(xué)生和討論小組，有利于學(xué)生個性知識的構(gòu)建。師生雙向互動模塊針對各課程中的重點難點由責(zé)任教師通過開設(shè)虛擬視頻教室，為學(xué)生進行解答，該功能作為所有課程的通用功能，需要根據(jù)教務(wù)信息，兼顧學(xué)生選課情況合理地安排活動的時間。報表功能主要提供對平臺用戶教學(xué)過程的統(tǒng)計，主要關(guān)注在線時間、資源數(shù)、作業(yè)數(shù)、訪問次數(shù)、參與互動等統(tǒng)計信息，統(tǒng)計信息可以衡量責(zé)任教師工作量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

系統(tǒng)API接口模塊是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺與第三方系統(tǒng)對接的核心模塊，與平臺對接的系統(tǒng)主要包括認證系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、考試系統(tǒng)、招生系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)等其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)。為了保障系統(tǒng)的開放性和兼容性，API接口模塊中對其他第三方系統(tǒng)提供基于XML的Web Service的通用接口，方便其他系統(tǒng)調(diào)用，提高平臺的互操作性。同時API接口還需要支持針對第三方系統(tǒng)的插件功能，方便調(diào)用其他平臺的核心功能。

（5）硬件層

硬件層由可擴展的虛擬化硬件平臺提供支撐，可以針對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的硬件需求提供縱向硬件性能的提升，如內(nèi)存、虛擬CPU、硬盤空間、網(wǎng)絡(luò)適配器的增加，也可以通過虛擬化克隆，提供橫向的虛擬服務(wù)器數(shù)量增加，滿足網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺各個階段對硬件的需求，保障平臺的平滑升級。

五、個性化推薦

學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的學(xué)習(xí)過程是構(gòu)建自身知識的過程，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的教學(xué)情境需要適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和風(fēng)格，可以為學(xué)生在課程、學(xué)習(xí)小組、好友等環(huán)節(jié)提供豐富的個性化推薦功能，促進學(xué)習(xí)者對知識的構(gòu)建。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中個性化推薦功能采用經(jīng)典的模糊聚類算法FCM（Fuzzy C-Means）。FCM算法通過多次迭代法使得目標函數(shù)取值最小，迭代過程中，聚類中心Vi和隸屬度UiK的更新方法如下：

1.算法流程

2.利用FCM算法給學(xué)習(xí)者推薦在線好友的流程

（1）在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中，抽取學(xué)習(xí)者相關(guān)的關(guān)鍵屬性，其中包括學(xué)號、性別、籍貫、專業(yè)、課程列表、學(xué)習(xí)小組列表、興趣愛好、發(fā)帖主題、訪問列表、在線時間，通過API接口調(diào)用教務(wù)系統(tǒng)和統(tǒng)計報表系統(tǒng)數(shù)據(jù)，生成推薦系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源；

（2）對源數(shù)據(jù)進行歸一化操作，統(tǒng)一到同一個度量空間中；

（3）設(shè)置算法初始化參數(shù)，其中包括聚類中心V、迭代次數(shù)l、目標函數(shù)閾值ε；

（4）FCM算出聚類中心后，形成學(xué)習(xí)者在線好友推薦的模型，根據(jù)被推薦者的采樣信息，采用歐幾米德距離公式，確定距離最近的聚類中心Vi，因此根據(jù)推薦的人數(shù)上限p，在Vi中選擇p個同類學(xué)習(xí)者，推薦給被推薦者。

通過在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中采用個性化推薦的方法，靈活的根據(jù)各類特征信息，給學(xué)習(xí)者推薦在專業(yè)方向、興趣愛好、學(xué)習(xí)風(fēng)格、網(wǎng)絡(luò)習(xí)慣等方向類似的學(xué)習(xí)者，這將極大地促進學(xué)生的互動交流，進一步推薦建構(gòu)主義理論中網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的實踐應(yīng)用。

六、系統(tǒng)驗證

為了驗證個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺模型INLPM的功能，采用HP BL460服務(wù)器部署了基于VMware Vsphere5.1的虛擬化硬件平臺，利用Nginx軟件的反向代理功能提供基于輪詢策略的負載均衡功能，系統(tǒng)的認證和授權(quán)采用CAS（Central Authentication Service）實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的功能使用Apache Click的開發(fā)框架，實現(xiàn)了以課程為中心按周學(xué)時組織的課程資源、作業(yè)、單元測試、互動論壇功能，以及系統(tǒng)管理、統(tǒng)計報表以及師生互動功能。

利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中的推薦功能，實現(xiàn)了教學(xué)平臺中參照專業(yè)、課程、興趣等關(guān)鍵屬性好友的推薦，為學(xué)習(xí)者提供了積極的學(xué)習(xí)情境，促進學(xué)生自我知識的構(gòu)建。平臺的API接口利用Java實現(xiàn)了Web Service功能，并與教務(wù)系統(tǒng)和學(xué)工系統(tǒng)完成對接。通過系統(tǒng)功能的實現(xiàn)驗證了基于建構(gòu)主義的個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺構(gòu)建的可行性。

七、總結(jié)

本文針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中不利于學(xué)生自身知識構(gòu)建的情境，結(jié)合建構(gòu)主義理論提出了個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺模型INLPM模型，對INLPM模型中各層次功能進行描述和分析，并對模型中個性化算法、流程和策略進行了分析，最后通過系統(tǒng)功能實現(xiàn)驗證改模型的可行性，為個性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的構(gòu)建提供了一種的新思路。

[1]中華人民共和國教育部.教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》的通知[EB/OL].[2012-03-13].

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