蘇鴿 楊成

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和大學(xué)教育的改革，個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。針對(duì)傳統(tǒng)的“課堂—講臺(tái)式”教學(xué)面向全體學(xué)生，缺乏針對(duì)性，學(xué)生的個(gè)性和特點(diǎn)得不到挖掘等問(wèn)題，該文提出了一套完整的個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)方案。該文將以中國(guó)傳媒大學(xué)的個(gè)性化教學(xué)平臺(tái)（CUCMOOC）為例，對(duì)個(gè)性化教學(xué)方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。該方案根據(jù)學(xué)生個(gè)人特性生成個(gè)性化教學(xué)方案，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，滿足了新時(shí)代教學(xué)的要求，提高了教學(xué)的針對(duì)性，充分發(fā)展了學(xué)生的個(gè)人特性。

關(guān)鍵詞：個(gè)性化教學(xué)；中國(guó)傳媒大學(xué)個(gè)性化教學(xué)平臺(tái)；需求分析；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；個(gè)性化推薦

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）32-0173-04

Abstract： With the popularization of the Internet and the reform of university education， a personalized teaching system comes into being. The traditional "classroom-teaching desk" teaching for all students lacks pertinence， and the students' personality and characteristics can not be developed properly. For the above problems， it proposes a complete set of personalized teaching system. It will take CUCMOOC as an example to elaborate the personalized teaching system. The program is able to form a personalized teaching program for each student based on individual characteristics of students， which makes up for the disadvantages of traditional teaching methods， satisfies the requirements of the new era of teaching， improves the pertinence of teaching， and fully develops students' personal characteristics.

Key words： personalized teaching； （Communication University of China MOOC）CUCMOOC； requirement analysis； system design； personalized recommendation

近二十年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)背景，個(gè)體文化，學(xué)習(xí)風(fēng)格對(duì)其學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果有極大的影響[1]。在這樣的時(shí)代背景下，個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)的需求越來(lái)越高。

所謂個(gè)性化教學(xué)，就是指尊重學(xué)生個(gè)性的教學(xué)，即根據(jù)每個(gè)學(xué)生的個(gè)性、興趣、特長(zhǎng)、需求施教[2]。傳統(tǒng)的“課堂-講臺(tái)式”教學(xué)面向全體學(xué)生，缺乏針對(duì)性，忽略了或者難以顧及學(xué)生個(gè)人的特色培養(yǎng)，缺乏個(gè)性化教學(xué)方案。2007年，美國(guó)猶他州立大學(xué)黨的David Wiki發(fā)起了一門(mén)名為“Intro to Open Education”的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放課程，這是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的初嘗試。在國(guó)內(nèi)，繼Coursera之后， MOOC建立了一個(gè)為教師和學(xué)生提供交互的開(kāi)放性課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，近兩年發(fā)展的也很迅速[3]。但是，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)技術(shù)已經(jīng)步入成熟，但是個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)仍然不能盡善盡美。

因此，本文將提出一套完整的個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)方案，并以中國(guó)傳媒大學(xué)的個(gè)性化教學(xué)平臺(tái)（CUCMOOC）為例，對(duì)個(gè)性化教學(xué)方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。該方案實(shí)現(xiàn)了根據(jù)學(xué)生個(gè)人特性生成個(gè)性化教學(xué)方案，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，滿足了新時(shí)代教學(xué)的要求，提高了教學(xué)的針對(duì)性，充分發(fā)展了學(xué)生的個(gè)人特性。

1 需求分析

1.1 個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)的問(wèn)題

目前，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在以下五點(diǎn)問(wèn)題：1）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)還是“教為主動(dòng)，學(xué)為被動(dòng)”的狀態(tài)，一些大學(xué)的個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)依然提供同樣的內(nèi)容給所有的學(xué)生[4]。2）教學(xué)資源的簡(jiǎn)單堆砌，缺乏完整知識(shí)體系的構(gòu)建。3）缺乏學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)有效的監(jiān)控手段，檢測(cè)方式和科學(xué)評(píng)估方法。4）缺乏互動(dòng)，不能調(diào)動(dòng)起學(xué)生的主觀積極性。伊朗烏爾米亞大學(xué)和阿薩拉德蘭大學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一些有個(gè)人特色的教師更喜歡依靠課堂反映來(lái)進(jìn)行更好地教學(xué)[5]。因此，不僅是學(xué)生，老師也需要互動(dòng)環(huán)節(jié)提高教學(xué)質(zhì)量。5）缺乏個(gè)性化教學(xué)方案?，F(xiàn)在的個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)基本框架已經(jīng)搭好，個(gè)性化特性挖掘和推薦算法的研究將使整個(gè)系統(tǒng)更上一個(gè)臺(tái)階。例如，推薦符合學(xué)生性格的老師[6]，這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)可能是更有吸引力的，這也符合教師個(gè)人特性對(duì)教學(xué)的影響[7]。

1.2 同類(lèi)型產(chǎn)品現(xiàn)狀分析

1.2.1 MOOC

同類(lèi)產(chǎn)品中，MOOC是做得比較好的一個(gè)。MOOC個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)功能分類(lèi)清晰，分別根據(jù)課程、學(xué)校、考研專(zhuān)欄、云計(jì)算系統(tǒng)和互動(dòng)問(wèn)答方面分為五個(gè)主要板塊。前兩個(gè)板塊針對(duì)課程和學(xué)校分類(lèi)，考研專(zhuān)欄針對(duì)特定團(tuán)體，云平臺(tái)緊跟現(xiàn)在時(shí)代發(fā)展，和最新的云計(jì)算平臺(tái)接軌，最后的問(wèn)答板塊是為了師生交互，整體看來(lái)，功能完備。除此之外，MOOC課程模式完整，教課、參與、反饋、作業(yè)和考試，還可以發(fā)放證書(shū)，與傳統(tǒng)模式相比，具有完整的教學(xué)過(guò)程。其中，MOOC最有特色的板塊，就是游戲編程，在游戲過(guò)程中學(xué)習(xí)編程，這個(gè)環(huán)節(jié)充滿創(chuàng)意和特色，充分調(diào)起了學(xué)習(xí)者的樂(lè)趣，成果顯著。

1.2.2 SPOC和Coursera

SPOC調(diào)研了南京大學(xué)下的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，平臺(tái)設(shè)置簡(jiǎn)單，只有單純的課程羅列，主要針對(duì)國(guó)內(nèi)教程，課程主要根據(jù)學(xué)科分類(lèi)，另外雖然有新聞動(dòng)態(tài)板塊，但基本上處于無(wú)人開(kāi)荒的狀態(tài)，沒(méi)有什么實(shí)際內(nèi)容。Coursera和SPOC兩個(gè)平臺(tái)功能設(shè)置基本一致，但是Coursera更加針對(duì)國(guó)外學(xué)校課程，與SPOC的國(guó)內(nèi)課程相互對(duì)應(yīng)。兩個(gè)平臺(tái)和正在商業(yè)化運(yùn)行的MOOC平臺(tái)相差較多，但是基本模型還在。

1.3 相關(guān)技術(shù)分析

個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)網(wǎng)頁(yè)制作、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、推薦算法相結(jié)合。現(xiàn)在動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)制作和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)都已經(jīng)比較成熟。在獲取足夠的課程資源和國(guó)內(nèi)大學(xué)的相關(guān)授權(quán)支持之后，便可將課程數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后使用動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)，通過(guò)java、css、php等語(yǔ)言調(diào)用相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，即可制作出基本的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。但是，一些個(gè)性化操作需要數(shù)據(jù)挖掘和推薦算法的支持。例如：個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽路徑，智能分析出用戶的學(xué)習(xí)目的，利用推薦算法，計(jì)算出絕大多數(shù)用戶覺(jué)得比較好的課程，最后將這些課程按照難易程度和學(xué)習(xí)進(jìn)度形成學(xué)習(xí)方案。大數(shù)據(jù)，和推薦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是現(xiàn)在比較熱門(mén)的研究課題，對(duì)數(shù)據(jù)的收集和挖掘需要使用特定的算法，推薦算法的好壞也需要根據(jù)具體功能具體構(gòu)建模型，顯然這是整個(gè)系統(tǒng)的難點(diǎn)。

1.4 功能需求和性能需求

系統(tǒng)用戶分為三類(lèi)：學(xué)生、教師和管理員。功能分析，根據(jù)用戶類(lèi)型也分為三大類(lèi)：學(xué)、教、管。對(duì)于學(xué)生，需要實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)、認(rèn)證、課程下載、訂閱和在線觀看，評(píng)論評(píng)分課程，直播舉手提問(wèn)，學(xué)習(xí)軌跡記錄和效果評(píng)分，個(gè)人教學(xué)計(jì)劃生成等功能。對(duì)于教師，需要實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)、教師認(rèn)證、課程發(fā)布、修改、作業(yè)發(fā)布、考試和直播等功能。對(duì)于管理員，包括對(duì)教學(xué)系統(tǒng)維護(hù)、監(jiān)督，課程檢查，課程下架，以及訂閱課程郵箱提醒和特色課程預(yù)熱推薦等。

性能需求將從四個(gè)方面來(lái)評(píng)判。1）跨平臺(tái)性。一個(gè)支持多個(gè)操作系統(tǒng)的和硬件環(huán)境的軟件或者系統(tǒng)肯定是要優(yōu)于僅支持某一確定平臺(tái)的軟件或系統(tǒng)的。因此，個(gè)性化教學(xué)平臺(tái)最好支持多個(gè)操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境，手機(jī)和PC端也要有相應(yīng)的適應(yīng)性。2）注冊(cè)用戶量?，F(xiàn)在大熱大火的微信從一開(kāi)始直到今日，活躍用戶量已經(jīng)達(dá)到了10億之多，商業(yè)價(jià)值極高。用戶數(shù)量的多少充分反映了一個(gè)系統(tǒng)商業(yè)價(jià)值和用戶喜愛(ài)度，是衡量一個(gè)系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。3）訪問(wèn)量、評(píng)論量、點(diǎn)播量。系統(tǒng)總的訪問(wèn)量可以反映該系統(tǒng)的活躍用戶量，直接表明一個(gè)系統(tǒng)的活性，另外，學(xué)生和教師的評(píng)論量，課程的點(diǎn)擊量都能一定程度反映某一課程和某一教師的教學(xué)質(zhì)量。4）評(píng)分系統(tǒng)。除了量級(jí)方面的考量，用戶的主觀評(píng)分也是直接有效的性能指標(biāo)。

2 交互設(shè)計(jì)

交互設(shè)計(jì)方面主要針對(duì)主頁(yè)和個(gè)人中心兩部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖1是CUCMOOC系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程圖。圖中詳細(xì)標(biāo)注了個(gè)人中心和主頁(yè)主要的業(yè)務(wù)流程，包括注冊(cè)登錄、個(gè)人中心維護(hù)、主頁(yè)的主要功能邏輯等內(nèi)容。

系統(tǒng)登錄前的狀態(tài)是主頁(yè)顯示，即index.html階段的頁(yè)面，這個(gè)階段所有進(jìn)入主頁(yè)的用戶都能在沒(méi)有注冊(cè)和登錄的情況下看到系統(tǒng)的所有主要功能，但是在進(jìn)行每一項(xiàng)功能具體任務(wù)的時(shí)候，要檢測(cè)用戶是否登錄，否則不能進(jìn)入相應(yīng)功能，例如評(píng)論，個(gè)人信息管理，開(kāi)始學(xué)習(xí)課程等。另外，用戶注冊(cè)部分將用戶分為三個(gè)類(lèi)型，分別為學(xué)生，教師和管理員，由于三種類(lèi)別存儲(chǔ)的信息有所不同，因此，這里將建立三張數(shù)據(jù)表來(lái)記錄三者的信息。最后，新的業(yè)務(wù)流程圖里明顯加入了容錯(cuò)機(jī)制，對(duì)輸入輸出產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)的提示很好地避免了這一點(diǎn)，同時(shí)這一點(diǎn)也側(cè)面體現(xiàn)了對(duì)輸入數(shù)據(jù)的規(guī)定，使得管理的數(shù)據(jù)更加規(guī)律。

3 架構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖2所示，本系統(tǒng)采用MVC系統(tǒng)架構(gòu)，CUCMOOC用戶通過(guò)CUCMOOC網(wǎng)頁(yè)輸入命令，View視圖監(jiān)聽(tīng)用戶輸入，并將輸入命令傳送給控制器，控制器將用戶命令進(jìn)行解析，映射為Model模型需要做出的指令。Model模型一直在接收來(lái)自命令標(biāo)識(shí)驗(yàn)證系統(tǒng)定時(shí)發(fā)送的命令標(biāo)識(shí)符，在當(dāng)前標(biāo)識(shí)符有效期內(nèi)，Model模型將接收到的命令加上命令標(biāo)識(shí)符一起傳送給命令標(biāo)識(shí)驗(yàn)證系統(tǒng)，驗(yàn)證通過(guò)，即進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢并將結(jié)果返回給Model模型，否則，認(rèn)為命令為非法命令，解釋為黑客盜取數(shù)據(jù)庫(kù)信息，將命令丟棄。最后Model模型將結(jié)果返回給View視圖，視圖按照控制器選擇的視圖模型進(jìn)行顯示。這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)命令標(biāo)識(shí)驗(yàn)證系統(tǒng)保證了數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶信息的安全，相當(dāng)于給數(shù)據(jù)庫(kù)加了一層安全防護(hù)機(jī)制，提高了系統(tǒng)的安全性能，使整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值得到了提高。

4 前后端部分功能設(shè)計(jì)

4.1 前端設(shè)計(jì)

圖3和圖4以CUCMOOC為例，按照?qǐng)D1中系統(tǒng)設(shè)計(jì)的交互方式，基于HTML5對(duì)主頁(yè)和個(gè)人中心的前端網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行了設(shè)計(jì)[8]。圖3主要是主頁(yè)的主要功能的合理排版，圖3是學(xué)生用戶的管理中心，即學(xué)習(xí)方案板塊。其中主要包括個(gè)人基本信息，歷史足跡和課程管理。個(gè)人基本信息主要記錄個(gè)人關(guān)注人數(shù)、粉絲數(shù)、評(píng)論數(shù)、人格魅力和完成課程數(shù)以及課程進(jìn)度條。歷史足跡主要是學(xué)習(xí)完成的課程的記錄，點(diǎn)進(jìn)去可查看每節(jié)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)度，學(xué)習(xí)筆記，學(xué)習(xí)測(cè)試結(jié)果等信息。最后的課程管理板塊包含兩類(lèi)，推薦課程和已訂閱課程，推薦課程是系統(tǒng)根據(jù)用戶瀏覽行為，用戶訂閱課程，學(xué)習(xí)測(cè)試結(jié)果和學(xué)習(xí)記錄定期生成的學(xué)習(xí)方案，針對(duì)用戶本身而言，針對(duì)性強(qiáng)【9】。

4.2 后端設(shè)計(jì)

后端的功能實(shí)現(xiàn)主要是個(gè)性化教學(xué)推薦算法的模型構(gòu)建[10]，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)文件的調(diào)用和前后端的連接。其中，核心的推薦算法，我們采用基于知識(shí)模型個(gè)性化學(xué)習(xí)需求挖掘和基于物品的協(xié)同過(guò)濾算法相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.2.1 基于知識(shí)模型個(gè)性化學(xué)習(xí)需求挖掘

基于知識(shí)模型個(gè)性化學(xué)習(xí)需求挖掘過(guò)程主要分為六個(gè)步驟。流程圖如圖5所示，步驟6）中匹配推薦算法采用基于物品的協(xié)同過(guò)濾算法。

1） 網(wǎng)絡(luò)嗅探技術(shù)獲取學(xué)習(xí)者網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為。

2） 利用爬蟲(chóng)獲取相關(guān)文獻(xiàn)資源。

3） 根據(jù)學(xué)習(xí)者的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為提取知識(shí)概念，知識(shí)模型自動(dòng)構(gòu)建，生成學(xué)習(xí)者知識(shí)概念矩陣。

4） 根據(jù)3）中提取的知識(shí)概念，利用知識(shí)模型自動(dòng)構(gòu)建相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)概念矩陣。

5） 按照3）中學(xué)習(xí)者知識(shí)概念矩陣和4）中相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)概念矩陣，利用概念圖構(gòu)建技術(shù)，構(gòu)造學(xué)習(xí)者知識(shí)概念表和相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)概念表。

6） 采用一種推薦算法，計(jì)算5）中兩表異同，挖掘出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求，進(jìn)而對(duì)缺少的部分進(jìn)行推薦。

4.2.2 基于物品的協(xié)同過(guò)濾算法

基于物品的協(xié)同過(guò)濾算法，本文將結(jié)合一個(gè)案例進(jìn)行分析。例如：通過(guò)基于知識(shí)模型個(gè)性化學(xué)習(xí)需求挖掘某用戶的“求學(xué)者知識(shí)概念圖”和 “相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)概念圖”如下，假定該用戶正在學(xué)習(xí)個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。

通過(guò)計(jì)算，以上兩表前4項(xiàng)為重復(fù)項(xiàng)，相似性為0.9549，具有強(qiáng)相似性，因此，判斷該用戶正在進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)的研究，并且已經(jīng)完成了個(gè)性化教學(xué)、系統(tǒng)構(gòu)建、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)教育的相關(guān)課程，按照分析結(jié)果，應(yīng)該將推薦算法，數(shù)據(jù)庫(kù)和交互設(shè)計(jì)等三個(gè)知識(shí)領(lǐng)域推薦給該用戶。

5 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

在這次的個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我首先認(rèn)識(shí)到一點(diǎn)，技術(shù)是永無(wú)止境的。隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的革新，所有的系統(tǒng)都有可能過(guò)時(shí)，不適用。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注重系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，可擴(kuò)展性的前提是系統(tǒng)的功能模塊獨(dú)立，能夠單獨(dú)封裝在一個(gè)模塊內(nèi)，調(diào)用接口明確，不僅有利于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的搭建，更是為以后系統(tǒng)擴(kuò)展鋪平了道路。

6 結(jié)語(yǔ)

本研究提出的個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)最重要的是根據(jù)用戶的行為路徑，分析用戶的行為目的和偏好，進(jìn)而對(duì)用戶生成完整的教學(xué)方案。該方案對(duì)課堂式教學(xué)進(jìn)行了在線輔助，并對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方案新增了個(gè)性化推薦系統(tǒng)，完善了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的結(jié)構(gòu)。其中，大數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用[11]和人工智能的分析識(shí)別正是可以應(yīng)用于其中的重要關(guān)鍵技術(shù)。這兩樣都是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)，相信在不久的將來(lái)，隨著技術(shù)的攻關(guān)突破，個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)也會(huì)有巨大的突破，成就真正的個(gè)性化，使服務(wù)系統(tǒng)做到千人千面。

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【通聯(lián)編輯：王力】