（教育技术学专业论文）协同学习平台技术的研究——异构消息场的整合方法.pdf

2009 届研 究生 博 士 学位 论 文 学 校 代 码 : 10269 学号 : y b o3023004 协 同学 习平 台技术 的研 究 - 一异 荷 潭 尝场 教 整 耸左替 院系 : 专业 : 研 究 方 向 : 指 导 教 师 : 博 士 研 究生 : 20q9 年 4 月 完 成 e c n u d o eto ra l d isse rta tio n ， 2009 u n iv ersity id :10269 s tu d e n t id:y b 0 3 0 2 3 0 0 4 r e se a rch o n s y n e rg istie le a rn in g t e ch n o lo g ie s 一 t h e me th o d s fo r in te g ra tin g h e te ro g e n e o u s me ssa g e fie ld s a u th o r :ji ju n men to r:z h u z h itin g m ajor:e dueational t eehnology d ep artm en t:d ept.of e du eation 信 息场 ; 并发性 ; pi 一 演算 ; ia m bda一 演算 ; 领域语 言 三 升 协 同学 习平 台技术 的研 究 a b s tra ct syne rgi sti c lea r介 i ng 1 5 a new i earni ng perad i gm w hi eh com b ined vari o us ed ueati o nal theori es， l earni ng teehnol ogi es and educati onal psychology theori es (such as w ho l e person edueati on， constructi vi sm ， connecti oni sm ， ete. )， unde rthe baekground of internet conlm uni eati on te chnol ogy (i ct )deve o pm ent.i ts eore eoneept 1 5 a 4 co m po n e n ts re ciproc al in te ra cti v e stru ctu re w h ic h eo m p rise d o f in d i v id u a l s h o rt t e rm m e m o ry， ind iv id u a l lo n g t e rm m e m o ry， g ro u p s h o rt t e rm m e m o ry a n d g ro u p lo n g t e rm m e m o ry.t h is inte ra eti v e stru ctu re th e n cre ate s 5 6 e ld s:w h ieh a re in form a tio n fie ld ， a cti o n fi e l d ，k n o w l e d g e fie ld ， e m otio n 们e ld a n d eu l tu re v a lu e fie ld .t h e se 5 fie ld s a 1 50 have i nfl uences on each other， and as a result ofsueh nondeterm ini sm (reci procal ) in te ra ctio n ， in d i v id u a l eo n stru cts k n o w le d g e in sid e .t h e sa m e p ro ee ss a lso b u ild s u p g ro u p k n o w l e d g e . s o cia l in te ra c tio n sh a p e s in d i v id u a l ， 5 k n o w le d g e co n stru ctio n a n d vi ee versa.a s a general theory for uni fying m ul ti pl e educati ona!vi ew poi nts， the s y n e 侣 istie le a rn in g 15 e sp e c i a 件 i y im p o r t a nt， co n sid e rin g th at p e rso n a l m o b ile eo m p u tin g 15 at th e d o o r s te p s. t h is re sea reh fo cu s o n th e q u e sti o n of ho w to cre ate a n d co n n ect inform ati o n fie l d s o f sy n e rg isti c ie a rn in g . t h e in fo rm ati o n 月e ld 1 5 th e p hy sie 们e !d o f th e s 们e ld s. le a rn e r， s inte rn a l p sy ch o l o g ica l m o v e m e nts a re tra n sform e d into p h y sic sy m b o ls b y v a rio u s b e h av io rs， a n d th e in fo rm ati o n fie l d h a s th e sy m b o ls re eo rd e d ， ea leu late d a n d d e liv e re d . c o n se q u e ntl y ， th e sy m b o ls in flu e n ee o th e r o n e s k n o w le d g e eo n stru ctio n p ro ce ss.t h e in fo rm a ti o n fie ld ea n b e co n sid e re d a s so m e tra n sp a re n t m e d ia w h ieh e n a b le s so eia l in te ra ctio n . b u t， h o w ea n w e a c tu a ll y im p !e m e nt su c h a 们e ld ? wh at a re th e fu n d a m e n ta l p ro b le m s m u st b e so l v e d ， a n d h o w to so lve ? wo u ld i t b e o n l y th e o re tica ll y p o ssib 拒 o r p ra c tie a ll y e f fieie n t? t o w h ich e xte n t ca n w e im p le m e n t th e in fo rm a tio n fie ld b y u tilizi飞eu rre n tl y av a ila b l e te e h n o i o g ie s?h o w to su p p o r t in d e te rm in ism in te ra ctio n ? t he u l tim ate go alofthi s researeh i s not iustexpi ai ni ng a speci ai i zed so i uti o n to the in fo rm a tio n fie ld ，bu t a g e n e ra 卜 a p p ro a ch for co n stru ctin g th e fie ld ， by 6 rst e x p l o rin g a u th e n tiea te p ro b l em s， th e n a b stra c tin g th e m ， a n d fin a lly so l v in g th e m w i th a b strac t m e th o d s. 协 同学 习平 台技术 的研究 t h e 月f s t eh a p te r in tro d u ee s th e me ta m o d e l o f sy n e r gi stie i e a rn in g ，i ts p sy e h o !o g jca l and techni cal baekgrounds， and som e earl y devel opm ent acti vi ti es ( the syne唱i sti c annotati ng too l and eonstrueti o n too l ).the seeond chapter expl ai ns the general patt ern (m essage passi ng)di seoveri ng of i nfo fi el d .thi s pattern enab!esthe interaction of h ete ro ge n e o u s syste m s.t h e th ird a nd fou rth cha pte r e xp l a in s h o w to co n ve rge m e ssa g e p assin g te ch n o lo g y w i th m a in p a rad i g m o f so ftw a re d e v e l o p m e n t， su c h th at kn o w le d g e o f sing le sy ste m d ev e l o p m e nt ca n b e tra n sferre d to h e te ro g e n e o u s sy ste m co m p o si tio n ， in o rd e r to e n su re d e v e l o p m e n t e佑 cie n cy .t h e 6 ffh ch a p te r d iseu sse s th e cu rre n c y fe atu re o f in fo rm atio n fie ld ， a s w e ll a s its eo m p u ta tio n a n d p ro g ra m m in g .t h e p i一 ea leu !u s 15 a ea p a b le ia n g u a g e for d e sc rib in g eu rre n cy p ro b le m s， b u t i ts p ro g ra m m in g depe nds on funeti onal parad i gm (i am bda一 cal eul us)and i anguage o ri ented program m i ng te c h n o l o g y .t h e si x th c h a pte r illu strate s so m e re la te d te c h n o lo g i e s o f sy n e rg istic le a rn ing p l a tform eo n stru ctio n ， su eh a s w o rkflo w ， d ata a n a l y sis， te st p la n d e sig n ， a n d te eh n o lo g y a rch i te c tu re . k e y w o rd s:s y n e rgistjc le a rn in g ， in form atio n fie ld ， c o n eu rre n ey， p i一 c a lcu lu s， ia m b d a - c a leu lu s， d o m a in s p e ei fie la n g u ag e 协 同学 习平 台技 术 的研究 目 录 摘要 . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 a b s tr ac t .” .， . .、 . ” . 2 图目 录 . . . . .， . ， . . . . . . . 一 . . . . . . . . . . . .8 表目 录 . . . . . . . . . . .二n 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.选题 背 景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.国 内外研 究现 状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . 12 3.研 究 的 问题 .， ， 二 ， ， 二 ， . ， ， . ， ， . ， . ， . ， . . ， .， 二 ， ， . ， .， 二 ， ， . . ， . ” . . ， . ” 二 ， . ， ， ， . . . . ， . . . . . . . . 13 4.研 究 的意义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .; 14 5. 研 究 的方 法 . . . . . . . 、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . 巧 6.论 文框 架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . ， . .” . “ . 16 第 一章 协 同学习的元模 型与平 台技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . ， . . . . . ” . . . . . . .“ ” .18 第一节 协 同学 习 的元模 型 . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . . . . ” . . . ” . . . . . . . . . . . “ ” .18 一 、协 同学 习 的一些相 关概念 名词 . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” ， . . . . . . . . . . . ， ” . .18 二 、协 同学 习 的元模 型 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 第二 节 协 同学 习 的心 理 学 (建构 主义 ) 和技 术 背 景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 一 、社 会 认 知 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 二 、 建 构主 义 的学 习观 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 三 、 计 算机 在 教 学 中 的应用 以及 与建构 主义 的关 系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . 26 第三节 协 同学 习信 息场 与平 台技 术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . 28 一 、协 同学 习信 息场 的 隐喻 与早期 实 践 . . . . . . . “ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 二 、协 同学 习技 术 应 用 的一些反 思 . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .一 .， . .， . .， . . . . . . . . . . . 34 三 、平 台技 术 对 信 息场 的支持 . . . . . . . . . . . . . . . . . . “ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4 协 同学 习平 台技术 的研究 第二 章 协 同学 习平 台一般模式与基 本特性的研 究 . . . . “ ” 二 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 第 一 节 协 同学 习平 台一般模 式 的探 索(tact icalm ap 项 目) . . . . . . . . . . . . . . . .“ . ” . ， . 39 一 、 目标 设定 . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” . ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 二 、 系 统 的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” ” ” . “ . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . ” 41 三 、系统 的开发 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . “ . “ ” ” ” ” . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . 41 四、实施 情况 . . . “ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . 42 第二节 消 息技 术应具 备的属性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 第 三 节 消 息传 递模 式 与 系统行 为等 价 性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . 46 一 、 二元 消 息传 递模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 二 、外部 行 为决 定 系 统 的类 型 : 消 息序 列 的等 价 “ 定理 ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 第三 章 消息技 术 与面 向对象设计 的结合 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 第 一 节 o o p 设计 的抽 象化与 u m l 标 记 . . . . . . . . . . . . . . .” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .“ . .48 一 、程序代码 的抽 象程度与被描述对 象粒度 的一致性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .” 二 “ 二 “ 48 二 、创建 自定义数 据类型 . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .“ .” ” 二 ” .49 三 、面 向对 象 的抽 象方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 四.、面 向对 象设计 的优化 . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .“ . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . 57 第 二 节 消 息 技术 的 o o p 设计模 式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 一 、 消 息技术 的 “ 桥 ”模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 二 、抽 象类 型 的交集 : 接 口类 型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . 60 第 三 节 从 o o p 到 so a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 第 四章 so a 系 统整 合 的实践研 究 . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . .， . . . . . . . . . . . . . .64 第 一 节 基 于 w ord 的异步标注 系 统 . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 一 、标 注 功 能 的实现 . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . “ 二 、系 统 要 素 的划 分 与组 合 . . . . . . . . . . ， . . . . . .， . . 76 5 协 同学 习平 台技术的研究 三 、系统 的实现 . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 四、实测 情 况 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” . ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81 第二 节 教 育技术 实验示 范 中心实验 管理平 台的整合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 一 、 背景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 二 、 需求 和 问题 . “ ” . .， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .” ” “ . . .， . . . . . . . . .， . . . .83 三 、问题 的解 决 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” . “ . . . . “ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 84 本 章 小 结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 第 五 章 协 同学 习平 台并发 性 的研 究 . . . . . . . . . .， . . . . . ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， .， 87 第一节 并发性 的发现 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 一 、异步 协 同标 注 系 统 的并发 案例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . 88 二 、并 发 案例 的抽 象表 示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . ， . . . 89 三 、静态 组合 vs 动态 组合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .“ 二 “ 二 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 第 二节 并发性 的计 算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . “ . ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 一 、pi 一 演算综 述 . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” . . .91 二 、pi 一 演 算对 分布式服务调用 的描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . % 三 、基于 pi 一 演 算的整合结构变换 函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96 四 、进 程 代 数 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 第三节 并 发 性 的 实现 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . “ “ . . . . . . . . . . . . . 99 一 、关于 pi 一 ca! cul us 作 为通用编程语 言的研 究. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . ico 二 、 基 于 消 息语 言的领 域编程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” 105 本 章 小结 . . . . . . . . . . . . . . .“ . . . . . . . . . . . . 115 第六 章 协 同学 习平 台技术 的其 它方 面 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 第 一 节 协 同学 习平 台的 工 作 流 编 列 . . . . .” “ . . ， . . . . . . 117 一、编 列 的必 要 性和人类工作流 的特点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 6 协 同学 习平 台技术 的研究 二 、工作 流编列 的应用模式 . . . . . . . ;. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 三 、工作 流编列 的实用模 型 二 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， “ 一 ” 120 四、编 列 语 言的形式理论 . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . 121 第二节 协 同学 习平 台的数据 分析技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” .“ 二 ” . . 130 一 、数据 分析服务构架 . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . ” “ . . . . . . . . . . . . . . . .” . . . . . 130 二，标注 的维度数据库 . . . ， ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .“ . . . . . . . . . . . . . . . . .“ “ 131 第三节以用户 为中心 的测试方案设计 ， . . . . . .