（教育技术学专业论文）基于学习设计规范的学习内容管理系统设计.pdf

摘要 技术和媒体的发展一目千里、日新月异，电子化学习的重点并不在于运用的技术或媒体。 在线学a - j ( o n l i n el e a r n i n 曲是电子化学习的主要型态和发展的趋势。电子化学习成功的关键 在于建立有效和适合个性化的电子课程，通常也说内容为王( c o n t e n ti sk i n g ) 。学习内容管 理系统( l c m s ) 通过把学习内容以对象的形式呈现，并适应和定制个性化课程的特征已经 成为建立电子课程和进行电子化学习的不可缺少的工具系统。 基于学习内容管理系统的电子课程质量的差别关键在于两个方面：一是学习对象的有效 管理与复用，这就需要建构优秀学习内容管理系统( l c m s ) ：= 是在制作电子课程时学习 策略与过程的描述与建立，研究和应用学习设计规范( l d ) 有助于我们解决这个问题。 本研究在相关理论基础之上，详细分析与研究了学习设计规范以及学习内容管理系统， 在此基础上提出了基于学习设计规范的学习内容管理系统模型，并开发了原型系统。该系统 所具有的特点有：系统以学习单元组成课程，紧紧围绕学习过程；每个学习单元以学习活动 为中心、以问题或任务为驱动；在学习过程中充分利用学习对象或学习资源以及其他支持和 认知工具：符合学习设计规范的学习单元的导入与导出；教学内容的多种输出方式。在此原 型系统上，提出了符合其特点的教学与学习模式，并进行了教学应用试验。 本文的内容组织如下： 第一章中，分析了本研究的背景情况，提出并界定了本文研究的内容和范围，主要是相 关文献研究与分析、系统的模型构建与原型实现、教学应用试验及效果分析。 第二章中，从建构主义关于学习环境的理论、教学事务理论与精细加工理论以及面向对 象和教学设计的理论与方法等几个方面对本文进行研究的理论基础做了全面的论述。 第三章中，对学习设计规范进行了研究与分析，阐述了学习设计及学习单元的概念， 总结了学习单元的创建过程，并介绍了当前对学习设计规范的研究和应用情况。 第四章中，对学习对象、学习管理系统和学习内容管理系统作了分析与研究，比较了 当前几种学习内容管理系统，并指出了所存在的问题提出了解决的方法。 第五章中，论述了系统构建的基本思想，详细分析了系统的总体结构与功能特征，建立 了系统及子系统的模型框架。 第六章中，介绍了系统的开发环境、实现技术与功能特点及其教学应用案例。 第七章中，总结了本文研究的结论，并指出进一步需要完善的工作。 关键词 学习设计规范学习内容管理系统学习单元网络教学 a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to f t e c h n o l o g ya n dm e d i ai sa tat r e m e n d o u sp a c ea n dc h a n g i n gq u i c k l y , b u t t h ec o r eo fe l e a r n i n gi sn o tt oa p p l yt h et e c h n o l o g ya n dm e d i a t h em a i nf o r ma n dt h et r e n do f e l e a r n i n gi so n l i n el e a m i n g t h ek e yo f s u c c e s sl i e so nt h ee l e c t r o n i cc u r r i c u l ac o n t e n ti sk i n g l e a r n i n gc o n t e n tm a n a g e m e n ts y s t e mi si n d i s p e n s a b l ei ne - l e a r n i n go rc r e a t e st h ee l e c t r o n i c c u r r i c u l a , w h i c hc o u l db ea d a p t e da n dc u s t o m i z e dt h ei n d i v i d u a t i o oc u r r i c u l ab yt h el e a r n i n g o b j e c t t h ee l e c t r o n i cc u r r i c u l ac r e a t e db yl c m sa r eb a s e do nt h et w of a c t o r s ：f i r s t l y , i st h e m a n a g e m e n ta n df 一u s eo fl e a r n i n go b j e c t , i tn e e d st oc r e a t et h ee x c e l l e n tl c m s ；s e c o n d l y , i st o d e s c r i b ea n dc r e a t eo ft h el e a r n i n gs t r a t e g ya n dp r o c e s s ，t os t o d ya n da p l yt h ei m sl e a r n i n g d e s i g nh e l p su st os o l v et h ep r o b l e m t h i sp a p e ra n a l y s e sa n ds t u d i e dd e t a i l e d l yt h e1 m sl e a r n i n gd e s i g ns p e c i f i c a t i o na n d l e a r n i n gc o n t e n tm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nt h ei n t e r r e l a t e dt h et h e o r y , p u tf o r w a r dt h em o d e l o fi m sl d b a s e d - l c m s a n dt h e nd e v e l o p e dt h ep r o t o t y p es y s t e m n l ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e s y s t e ma l et h ef o l l o w i n g ：t h ee l e c t r o n i cc u r r i c u l ag r o u p e db yl e a r n i n gu n i ta n de n c l o s e dt h e l e a r n i n gp r o c e s s ；t h ec e n t e ro fe v e r yl e a r n i n gu n i ti sl e a r n i n ga c t i v 时a n dd r i v e db yt h el e a r n i n g p r o b l e ma n dt a s k ；u s i n ga d e q u a t e l yt h el e a r n i n go b j e c to rl e a r n i n gr e s o u r c eo rs u p p o r ts y s t e ma n d s e r v i c e si nl e a r n i n gp r o c e s s ；i n p u ta n do u t p u tt h el e a r n i n gu n i tt ot h es y s t e ma c c o r d i n gw i t hi m s l e a n i n gd e s i g ns p e c i f i e a t i n n ；m u l t i - o u t p u to f i n s t r u c t i o n a lc o n t e n t a n dt h e nb r i n g sf o r w a r dt h e i n s t r u c t i o n a la n dl e a m i n gm o d e la d a p t i n gt h es y s t e m c h a r a c t e r i s t i c ，t h e na p p l yt h es y s t e mi nt h e c l a s s r o o ma n dn e t w o r k si n s t r u c t i o n 1 1 1 cf o r mo f t h i sp a p e ri sf o l l o w i n g ： i nc h a p t e ro n e a n a l y z e dt h ec o u t e x to f t h i ss t u d y , p u tf o r w a r da n db o u n d e dt h ec o n t e n ta n d s c o p e t h em a i nw o r k sa l et or e s e a r c ha n da n a l y s i so f i n t e r r e l a t e dl i r e r a t u r e 。t oc r e a t et h em o d e l o f s y s t e ma n dt oi m p l e m e n tt h ep r o t o t y p e , 幻a p p l yt h es y s t e mi ni n s t r u c t i o n a lt r i a la n d t oa n a l y s i s t h ee f f e c t i nc h a p t e rt w o d i s c u s s e di nd e t a i lt h ef o u n d a t i o n a lt h e o r i e sa n dm e t h o d sf r o mt h e c o n s t r u c t i v i s ta b o u tl e a r n i n ge n v i r o n m e n t , i n s t r u c t i o n a lt r a n s a c t i o nt h e o r y , e 1 a b o r a t i o n t h e o r yo fi n s t r u c t i o n t h et h e o r yo f o r i e n t a d - - o b j e e ta n di u s t r u c t i o n a ld e s i g na n ds oo n i nc h a p t e rt h r e e 。a n a l y z e da n ds t u d i e di m sl e a r n i n gd e s i g ns p e c i f i c a t i o n ，e x p a t i a t e do nt h e c o n c e p t ：l e a r n i n gd e s i g na n dl e a r n i n gu n i t , s u m m a r i z e dt h ep r o c e s so fc r e a t i n gl e a r n i n gu n i l a n di n t r o d u c e dt h ei n s t a n c eo fr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o nt oi m sl e a r n i n gd e s i g ns p e c i f i c a t i o n i nt h ew o r l d i nc h a p t e rf o u r , a n a l y z e da n ds t u d i e dl e a r n i n go b j e c t ，l e a r n i n gm a n a g e m e n ts y s t e ma n d l e a r n i n gc o n t e n tm a n a g e m e n ts y s t e r n , c o m p a r e dt h es e v e r a ll e a r n i n gc o n t e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ， p o i n to u tt h ee x i s t e dp r o b l e m ，p u tf o r w a r dt h ew a y sa n dm e a n st os o l v e i nc h a p t e rf i v e ，e x p a t i a t e do ne s s e n t i a li d e a so ft h es y s t e m ，a n a l y z e dd e t a l l e d l yt h ew h o l e f f a m e w o r k , f u n c t i o na n dc h a r a c t e r so f t h es y s t e m ，c r e a t e dt h em o d e la n df r a m e w o r ko f t h es y s t e m a n ds u b - s y s t e m i nc h a p t e rs i x ，p r e s e n t e dt h ed e v e l o p m e n tc i m u m s l a n c eo ft h i ss y s t e m ，t e c h n o l o g yo f i m p l e m e n ta n dt h ec a s ei ni n s t r u e t i o n a ia p p l i c a t i o n s i nc h a p t e rs e v e n , s u m m a r i z e da l lc o n c l u s i o n so f t h i ss t u d y , a n dp o i n to u tt h en e x tw o r kt op e r f e c t i t k e y w o r d s l e a r n i n gd e s i g ns p e c i f i c a t i o n ，l e a r n i n gc o n t e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ，l e a r n i n gu n i t ， w c b - b a s e di n s t r u c t i o n 2 第一章引言 互联网络的兴起与发展，逐渐地改变了人类世界的组织运作，不论是工作、 生活还是学习方式。对教育的冲击首当其冲。知识以海量增长和传播，已大大突 破了时间与空间的限制。在世界各国，都大力发展和推广基于互联网络的教育、 教学和学习。人们为了适应激烈的社会竞争和提高自身的素质必须不断地进行学 习和“充电”。利用科学技术进行有效的学习，这已经是现代信息社会人们的共 识。事实上，网络教学并不至于完全取代传统的教学环境，但对传统教学方式的 冲击导致学习方式和学习观念发生巨大的变化，这是无可辩驳的事实。电子化学 习( e l e a m i n g ) 就应运而生。 技术和媒体的发展一日千里、日新月异，电子化学习的重点并不在于运用的 技术或媒体。所谓“电子化学习就是运用网络及电子视讯科技，将适当的信息有 效传达的学习方法”1 。在线学 习( o n l i n el e a r n i n g ) 是电子化学习的主要型态和发 展的趋势。在线学习是以多媒体网页的形式呈现内容通过网络进行学习，其课程 包含了学习内容、习题、测验等，支持系统包括考试记录、访问记录、讨论区、 实时聊天、在线指导、资源等。电子化学习成功的关键在于建立有效和适合个性 化的电子课程，通常也说内容为王( c o n t e n t i s k i n g ) 。学习内容管理系统( l c m s ) 通过把学习内容以对象的形式呈现，并适应和定制个性化课程的特征已经成为建 立电子课程和进行电子化学习的不可缺少的工具系统。 1 1 对学习内容管理系统的现状分析 学习内容管理系统继学习管理系统之后成为e - l e a r n i n g 的研究趋势和热点。 学习内容管理系统也是目前e - l e a r n i n g 市场上主要的发展趋势和产品，其中以 d o c e n t ，c l i c k 2 l e a m ，g i u n t i ，w b t s y s t e m ，l o g i c b a y 及o u t s t a r t 的系统最为成熟。 通过调研与分析，我们发现尽管这些厂商所提供的系统功能不同，但都具备 一些学习内容管理系统的基本特征，这些基本特征和功能如表1 一l 所列： 王本正魏志仲林余任以学习组件促进电子化学习之研究台湾i t i s 产业论坛2 0 0 3 0 6 0 1 5 表卜1学习内容管理系统的基本特征 基本特征 内容创建 见即所得( w y s i w y g ) 的内容编辑工具 符合标准( i m s ，s c o r m ) 的课程结构编辑工具 所见即所得( w y s i w y g ) 的评测编辑工具 o f f i c ep l u g i n 编辑工具 l e a r n i n go b j e c tc o n v e r t e r ：将即有的文件转换成r l o 内容管理全文检索功能 以学习对象为基础的复用机制 阶层式内容分类目录( h i e r a r c h i c a lc a t a l o g ) 内容发布多重输出格式，如网页，c d r o m ，x m l 资料格式等 应用前测结果提供学员所需的课程内容 依使用者不同的表现、需求有多种形式的学习路径 标准适应a i c c 、s c o r m1 2 、c o r m1 3 、i m sq t i 、i m se n t e r p d s e 当然，学习内容管理系统必须还具备或者整合学习管理系统的一些功能，如 学习者的管理与进度追踪、学习者问的互动机制等功能。 学习内容管理系统已经较为成熟，产品越来越复杂，功能也越来越多。不同 的使用者偏向于不同的功能和系统。 尽管有较为成熟的学习内容管理系统，但是在推行电子化学习的过程，常让 学校或企业对于是否导入电子化学习而犹豫不定，课程制作者失去了可遵循的经 硷法则，而最终使用者则对于使用电子化学习兴趣缺乏，这正是目前学校或企业 在推动电子化学习过程中所遭遇的难题与瓶颈。 造成这种局面的最主要的原因主要表现在以下几个方面：大多数学习内容管 理系统没有关注学习的效果，其潜在的假设是技术是一种把知识传输给被动学习 者的设备，忽略了学习的动机、人际的互动等因素。同时目前的学习内容管理系 统在创建电子课程过程中，忽视了教学策略与设计，忽视了学习活动与问题的设 计，这种注重了学习对象与内容的复用的思想方式而导致创建的课程像不停的翻 6 页和一些“静态的，陈旧的、死的内容和无法有效激起学习者动机的个人化的孤 立的环境”( p a u ls t a c y2 0 0 3 ) 2 。在线学习“穿上网络媒体的新鞋，走传统教育 的老路，把学生当成只是容器，从黑板满堂灌，走向电子白板满堂灌”3 。 1 2 问题的提出 那么，如何提高在线学习的效果以及如何利用学习内容管理系统有效激发学 习者的学习动机就成为要认真和迫切地解决的问题了。c o l i n t a t t e r s a l l 和r o b k o p e r 在文章中指出，在当前e - l e a r n i n g 业界里逐渐有了共识，那就是以学习 对象为中心的观点应该发展到以学习活动为中心的观点上来。在线学习的关键不 在于学习对象，而在于学习活动与学习行为即紧紧围绕学习过程。e - l e a r n i n g 的中心舞台应该是为了达到学习目标而设计的个人或群组的活动的舞台，在这个 活动过程中利用学习对象4 。 为了描述和建模包括教室学习、混合式学习、完全在线学习等所有的角色与 活动，并运用计算机来进行追踪、纪录，i m s 在2 0 0 3 年初所推出了由荷兰开放 大学的教育建模语言( e m l ) 改进而成的学习设计( l e a n i n gd e s i g n ) 规范。 基于学习内容管理系统的电子课程质量的差别关键在于两个方面：一是学习 对象的有效管理与复用，这就需要建构优秀学习内容管理系统( l c m s ) ；二是 在制作电子课程时学习策略与过程的描述与建立，研究和应用学习设计规范( l d ) 有助于我们解决这个问题。 综上所述，本研究希望从学习设计规范的分析与研究入手，在研究当前学习 内容管理系统的基础上，将学习设计规范的思想与方法运用到学习内容管理系统 中，构建以学习活动或学习问题为中心的新型学习内容管理系统以及在此基础上 教学与学习模式，达到对学生的学习动机的有效激励和学习效果的促进。 1 3 国内外相关研究现状 从酋面我们所列出一些有成熟产品的公司来看，学习内容管理系统的设计、 2 p a u ls t a c y i p e o p l et op e o p l en o tj u s tp e o p l et oc o n t e n t l e a r n i n ge n v i r o n m e n t sf o ra c t i v ea n da l i v e c o n t e n t h t t p ：w w w b c t e c h n o l o q y c o m 1 单从凯远程教学：设计什么样的问题远程教育杂志2 0 0 4 年第二期 4 c o l i n t a t t e r s a l ia n d r o bk o p e r ( e m la n di m sl e a r n i n gd e s i g n ：f r o ml ot ol a h t t p ：w w w 1 t s nt o m 7 开发与应用在国外都比较成熟。在相关理论的研究上也处于领先的位置。但是在 应用的过程也出现上述所讲的问题，需要更进一步研究与提升。 而在国内，也有好多公司都正在研究与实现先进的学习内容管理系统，如武 汉威仕达软件工程有限公司等；国内理论方面的研究大多是翻译国外的论文或网 站内容，从网上查到的只有华中科技大学互联网技术与工程研究中心也在研究相 关的标准以及系统的实现，其中9 9 级研究生付琴的硕士论文为标准化的学习 内容管理系统研究以及陆枫、陈传波、卢正鼎的研究论文学习内容管理系统 原型系统的设计与实现( 华中科技大学报( 自然科学版) 2 0 0 3 年第8 期) 。 前篇论文只是从理论进行了分析与研究，后篇论文在分析设计的基础上用j s p 技 术实现了学习内容管理系统的原型系统。 关于学习设计规范的推广和应用研究则是全球新兴领域，以欧洲的英国、荷 兰和澳洲为主要推动国家5 。其中，c e t i s ( c e t i s 是由英国政府出资支持的教 育科技互通标准中心) 特别推动教育论坛，以专门探讨学习设计规范在教育上的 应用。荷兰开放大学联合其他单位进行了一个新的项目：u n f o l d 项目，全称 是理解学习设计的新框架( u n d e r s t a n d i n g n e w f r a m e w o r k s o f l e a m i n g d e s i g n ) 。 u n f o l d 项目的目标使欧洲处于创造和探索下一代学习系统的前列，特别是通 过采用、实现和使用及发展当前开放的标准如学习设计规范来寻找克服当代电子 化学习系统的限制的突破点。澳洲还开发了学习活动管理平台( l a m s ，l e a r n i n g a c t i v i t ym a n a g e m e n ts y s t e m ) ，以进行相关研究。而在国内，对于学习设计规范 的研究和应用则相对较少。目前成型的有华南师范大学的陈品德博士的论文教 学系统建模( 2 0 0 3 g c c c e 论文，2 0 0 3 年4 月) 中对学习设计规范有一定的研 究。 本文的研究内容与研究方法 1 、研究内容： ( 1 ) 相关理论基础的研究与分析，主要包括建构主义关于学习环境的思想、 面向对象构思想、教学事务理论以及精细加工理论； 5 邹景平深度国际化h t t p ：# w w v , ：o n l i n e e d u o r g ( 2 ) 研究与分析学习设计规范以及当前比较成熟学习内容管理系统； ( 3 ) 基于学习设计规范的学习内容管理系统的模型构建与原型系统实现 ( 4 ) 学习模式构建、教学应用试验及效果的分析。 2 、研究方法： ( 1 ) 系统科学方法：学习内容管理系统涉及到网络教学过程中的各个要素， 要从系统科学的角度出发，分析其所包含的各个要素及其构成和它们之间的相互 关系； ( 2 ) 文献研究与内容分析：任何研究都是在别人的基础上进行的，因此要 查阅、收集、分析、综合有关的科研文献材料，获取所需利用的信息、知识、数 据和观点，还要对其中一些进行内容分析； ( 3 ) 软件建模与实现方法：本系统是一个教育教学应用软件系统，在研究 和实现上必须从软件工程学的角度出发，严格按照需求分析、系统分析与设计、 模型建立、功能的程序设计实现、测试等一般过程； ( 4 ) 教学应用试验与问卷调查法：系统开发完成之后，进行了实际的教学 应用试验，并运用了统一设计的问卷，利用书面回答的方式，向使用者( 教师和 学生) 了解情况并收集信息。 1 5 本文的组织 本文的内容组织如下： 第一章中，分析了本研究的背景情况，提出并界定了本文研究的内容和范围， 主要是相关文献研究与分析、系统的模型构建与原型实现、教学应用试验及分析。 第二章中，从建构主义关于学习环境的理论、教学事务理论与精细加工理论 以及面向对象的方法和教学系统设计的方法等几个方面对本文进行研究的理论 与方法基础做了全面的论述。 第三章中，对学习设计规范进行了研究与分析，阐述了学习设计及学习单元 的概念，总结了学习单元的创建过程，并介绍了当前对学习设计规范的研究和应 用情况。 9 第四章中，对学习对象、学习管理系统和学习内容管理系统作了分析与研究， 比较了当前几种学习内容管理系统，并指出了所存在的问题，提出了解决的方法。 第五章中，论述了系统构建的基本思想，详细分析了系统的总体结构与功能 特征，建立了系统及子系统的模型框架。 第六章中，介绍了系统的开发环境和实现技术及其教学应用案例。 第七章中，总结了本文研究的结论，并指出进一步需要完善的工作。 0 第二章系统设计的理论与方法基础 理论来源于实践，反过来又指导实践。本章就对支持系统设计的理论与方法 基础的基本观点以及对本研究的启示作以说明和论述。 2 。1 建构主义关于学习环境的理论 计算机网络技术的迅速发展，使得网络学习环境成为当前教育技术领域研究 的一个主要课题。从传统意义上的环境出发，认为学习环境是学习发生的物理空 间或场所，强调的是学习环境的物理特征。网络技术和建构主义思想理论的发展 使得学习环境的概念发生很大的变化，不再是唯一地具有“物理特征”，更多地 具有一些非物理的特征。学习环境也被认为是一种解决方案的软件，用来促进企 业的在线学习。它包括了本学习环境中课程的学习管理系统应有的功能，但是不 能跟踪非本学习环境中的课程( 引自：e l e a r n i n g 新技术术语定义( 2 0 0 1 ) ) 。 以学生为中心的建构主义教学理论也特别强调学习环境的设计。从这个角度出 发，建构主义学习环境可以概括为是一种支持学习者进行建构性学习的各种学习 资源( 不仅仅是信息资源) 的组合，其中学习资源不仅包括信息资源、认知工具、 人类教师等物理资源外，还包括任务情境等软资源6 。以建构主义思想来指导学 习环境的设计必须明确这样一些假设和观念，那就是7 ( i ) 学习者在界定意义中 的中心地位：( 2 ) 情景化的、真实的境脉的重要性；( 3 ) 个人看法和多种观点 的协商和解释；( 4 ) 在意义建构中学习者的先前经验的重要性；( 5 ) 运用技术 来支撑高级的心智过程。杨开城博士也以p e r k i n s 学习环境五要素为线索，提出 了一些设计建构主义学习环境应遵循的原则。这些原则分别是： l 、提供知识的多种外部表征的原则； 2 、提供丰富认知工具的原则； 3 、任务情境的真实性原则； 4 、学习者控制与程序控制，教师控制相结合的原则； 5 、个剐化学习和协作式学习相结合的原则； 6 杨开城建构主义学习环境的设计原则h t t p ：w w w c t c e d u e n 7 乔纳森主编，郑太年任友群译，高文审校学习环境的理论基础) ，华东师范大学出版社2 0 0 2 l i 6 、重点辅助差生的原则； 7 、知识获取与思维训练相结合的原则。 乔纳森认为，一个以学生为中心的学习环境应用有六个要素和三种策略8 。这 六个要素分别是：( 1 ) 问题项目空间；( 2 ) 相关案例：( 3 ) 信息资源；( 4 ) 认 知工具；( 5 ) 对话和合作工具；( 6 ) 社会情景的支持。这三种策略是指建模策略、 教练策略和支架式策略。因此，从设计的角度看，学习环境是学习资源和学习工 具的组合，这种组合实际上是旨在实现某种目标的有机整合。在学习活动发生时， 学习环境又被称为学习情境( 1 e a r n i n g c o n t e x t ) ，其中必然包含人际关系要素。学 习环境的设计主要表现为学习资源和学习工具的整合活动学习环境是支持学习 活动的学习资源和学习工具的整合体，其中学习资源包括“硬”资源和“软” 资源两部分，“硬”资源指学习活动展开的场所、媒体资源以及人力资源：“软” 资源指学习目标、任务情境、学习活动顺序、人际关系和教学策略等；学习工具 包括认知建构工具和协作交流工具。 学习内容管理系统在本质上是一个基于网络的教学与学习环境，目的是提供 给教师有效的内容管理和发布环境，并提供给学生建构主义学习环境。因此，我 们必须从建构主义关于学习环境的思想出发来设计学习内容管理系统。 2 2 教学事务理论 d a v i dm e r r i l l 等人在1 9 9 0 年提出的“第二代教学系统设计( i d 2 ) ”是针对” 第一代教学系统设计( i d l ) l t 的局限性而提出的新一代的教学系统设计理论和方 法。他们认为，要使交互教学技术在教育和训练中广泛运用，一个最关键的问题 就是需要有能支持高水平交互的教学系统设计与开发的有效工具和方法，这要通 过建构第二代教学系统设计( i d 2 ) 理论才能解决。 i d 2 的核心是“教学事务理论( i n s t r u c t i o n a lt r a n s a c t i o n t h e o r y ，简称i t t ) ”。 i t t 实际上是从计算机应用系统的角度分析教学系统，为开发教学设计专家系统 而提出的理论。其基本思想是：教学事务就是”教学算法”，即解决教学问题的步 骤，是使学习者获得某类知识技能的交互作用模式。不同类型的知识需要不同类 型的教学事务。一种教学事务一旦设计完成并形式化以后，就能重复运用于相同 8 。乔纳森主编，郑太年任友群译，高文审校学习环境的理论基础，华东师范大学出版社，2 0 0 2 1 2 类型知识和技能的教学。于是，开发课件就变成针对课程内容选择相应的教学事 务，并把课程内容写成教学事务所能运用的形式。这样，一旦“教学事务框架” 开发出来以后，不需要进行另外的程序设计就能反复使用。i t t 理论提出了包括 鉴别、执行、解释、判断、分类、概括和迁移等多种教学事务。显然，用这种” 数据+ 算法”的方式开发课件比阻框面为基础的方式能够提高开发效率。 教学事务理论为教学系统自动化的工作开展提供有意义的指导价值，同时也 为从计算机应用系统的角度分析教学系统提供了有益的思路，对学习内容管理系 统有着很好的指导作用。 2 3 精细加工理论 瑞奇鲁斯对教学系统设计理论提出了很多富有创见的观点。他认为，教学系 统设计理论就是“教学科学”：教学系统设计理论是规定性的教学理论；他还提 出了建立关于教学系统设计理论知识库的构想。他把教学理论的变量分为教学条 件、教学策略和教学结果，并进一步把教学策略变量细分为教学组织策略、教学 管理策略、教学传输策略和激发学生动机的策略。但是，他没有提出关于教学结 果和对于具体的教学结果应该采用何种教学策略的理论，也没有把一些重要的教 学系统设计理论和模式纳入到这个广义的框架之中。 瑞奇鲁斯等人( 1 9 8 3 ) 还就教学内容的宏观组织问题提出了自己的理论。这就 是教学的细化理论( e l a b o r a t i o nt h e o r yo fi n s t r u c t i o n ，e t ) 。他认为这种理 论综合了布鲁纳的螺旋式课程序列、奥苏贝尔的逐渐分化课程序列、加涅的分层 序列和斯坎杜拉的最短路径序列，是一种通用的课程序列化的理论。 瑞奇鲁斯的细化理论目标是按照认知学习理论通过概要设计和细化等级设 计在多种策略的基础上实现对教学内容最合理而有效的组织。在学习内容的管理 过程首要的问题就是对内容的合理而有效的组织，使之适合教学的需要。因此， 瑞奇鲁斯的精细加工理论对学习内容管理系统有着直接而有效的指导作用。 2 4 教学系统设计方法 教学系统设计( i n s t r u c t i o n a ls y s t e md e s i g n , i s d ) 也称作教学设计 ( i n s t r u c t i o n a ld e s i g n ，i d ) 是以传播理论、学习理论和教学理论为基础，运用 系统论的观点和方法，分析教学中的问题和需求从而找出最佳解决方案的一种理 论和方法。 教学系统设计具有以下特征： ( 1 ) 教学系统设计的研究对象是不同层次的学与教的系统。这一系统包括了 促进学生学习的内容、条件、资源、方法和活动等。创设教与学系统的根本目的 是帮助学习者达到预期的目标。 ( 2 ) 教学系统设计的研究方法是应用系统方法研究、探索教与学系统中各个 要素之问及要素与整体之间的本质联系，并在设计中综合考虑和协调它们的关 系，使各要素有机结合起来以完成教学系统的功能。 ( 3 ) 教学系统设计的目的是将传播理论、学习理论和教学理论等基础理论系 统地应用于解决教学实际问题，形成经过验证、能实现预期功能的教与学系统。 它们可以是直接使用于教学过程，完成一定教学目标的教学资源( 如印刷教材、 声像教材、学习指导手册、测试题和教师用书等) ；也可以是对一门课的大纲与 实施方案或是对一个单元、一节课教学计划的详细说明。 无论怎样的教学系统或学习内容管理系统，涉及到的要素是多方面的，因此， 要设计一个理想的教学过程或教学系统都必须充分和恰当地利用系统科学的思 想进行教学设计。学习内容管理系统也必须以教学设计理论和方法为指导，在网 络教学中尽可能全面整体地分析各个要素，用科学的方法建立适合的学习过程， 紧紧抓住学生的内部心理加工过程，促进知识的掌握和迁移。 2 5 面向对象的方法 面向对象不仅是一些具体的软件开发技术与策略，而且也是一整套关于如何 看待软件系统与现实世界的关系，以什么观点来研究问题并进行求解，以及如何 进行系统构造的软件方法学9 。作为认知方法，面向对象提供了从一般到特殊的 演绎手段，同时又提供了从特殊到一般的归纳形式；作为程序设计方法，面向对 象使问题空间和求解空间在结构上尽可能地一致1 0 。 面向对象方法的基本思想是从现实世界中客观存在的事物出发来构造软件 系统，并在系统 = ! i j 造巾尽可能运用人类的自然思维方式。面向对象方法强调直接 9 陈明软件工程学教程科学出版社2 0 0 2 年3 月 1 0 尤克滨( u m l 应用建模实践过程机械工业出版社2 0 0 3 年1 月 1 4 以问题领域中的事物为中心来思考问题、认识问题，并根据这些事物的本质特征， 把它们抽象地表示为系统中的对象，作为系统的基本构成单位。把众多的类按照 子类、父类、引用的关系进一步组织成一个层次系统。 因此，应用面向对象方法分析与设计过程中，要把握住最根本的有三个方 面：抽象、封装和层次“。 ( 1 ) 抽象：抽象的结果反映出事物重要的、本质和显著的特征，忽略那些 次要的、非本质和分散注意力的特征。抽象的过程强调被抽象事物的重要共性， 而忽略不重要的差异。在面向对象方法中，抽象活动主要抽取事物的结构特征和 行为特征，两方面特征是有机的整体。抽象的结果有赖于特定的领域，即被抽象 者所处的上下文环境，具有客观针对性；抽象的结果有赖于特定的视角，即做出 抽象动作的主体，具有主观针对性。换言之，即便是讨论同一个被抽象的事物， 针对不同的抽象者和上下文环境，抽象的结果也有可能不同。 ( 2 ) 封装：封装将对象特征的实现方式( 包括相关的设计决定) 隐藏在一 个公共接口之后的黑盒之中。封装概念的关键点在于被封装对象的消息接口，所 有与该对象进行的沟通都要通过响应消息的操作来完成。除了对象本身，其他任 何对象都没有可能改变它的属性。封装在很多时候也被称作“信息隐藏”信息有 两个层面的含义，一方面是接口中操作的具体实施方法，另一方面是对象内部的 状态信息。对于和某对象沟通的其他对象而言，只需了解它的消息接口，即可顺 利地与该对象进行沟通。封装使得系统具有更明显的高内聚、低耦合的特征。进 而，整个系统的体系架构变得更加具有延展性。 ( 3 ) 层次：层次的基本含义是不同级别的抽象组成一个树形的结构。层次 的种类是多种多样的：可以是集合的层次、类属的层次、包含的层次、继承的层 次、分区的层次、专业化的层次等等。简单讲，层次就是一个描述分类的结构。 在某种意义上，不同的层次反映了抽象主体关注被抽象客体的概括程度。层次的 本质目的是表述并使用事物之间的相似性，同时，也使得事物之间的区别得以更 加明显。层次概念带来的直接价值是提升事物特征描述的可复用能力。 在本研究所涉及到的有关术语中，无不渗透着面向对象的方法与思想，无 论是从学习设计规范到教学系统，从学习对象到学习内容管理系统。运用面向对 同上 象的方法能够识别出学习内容管理系统内的对象，并分析它们相互间的关系，最 终建立起简洁、精确和可理解的正确的系统模型。 小结：本章从建构主义关于学习环境的理论、教学事务理论与精细加工理 论方面以及教学系统设计与面向对象的方法方面阐述了本研究的理论与方法基 础。这些理论和方法基础对系统从分柝、模型建立、原型系统以及到教学应用都 有着重要而有效的指导作用。 第三章学习设计规范 基于学习设计规范的内容管理系统的一个重要的基础是学习设计规范。本章 就对学习设计规范进行综合概述、分析与评价。 3 1 概述 i m s 的学习设计规范是建立在荷兰开放大学的教育建模语言( e m l ) 基础上 的，并于2 0 0 3 年2 月发布。目前是i m sl e a r n i n gd e s i g n1 0 版本，由i m s 学习 设计信息模型、i m s 学习设计x m l 绑定以及i m s 学习设计最佳实践和开发指南 三个文件组成。 i m s 的目标在于建立一种能弹性描绘各种学习模式的符号系统，它不但能描 述学习内容，还能描述学习环境中的各种角色、相互关系、师生互动方式以及要 进行的各项活动。让学习者通过学习单元完成学习。 3 2 信息模型 3 2 1 教学元模型1 2 教学元模型是用来建立教学模型的模型，教学元模型的思想主要来自教育心 理学和教学设计理论。学习设计规范中的教学元模型如图3 - 1 所示： 目一囱蛊 图3 1 教学元模型 1 2 r o bk o p e r ( m o d e l i n gu n i t so fs t u d yf r o map e d a g o g i c a l p e r s p e c t i v et h ep e d a g o g i c a lm e t a - m o d e l b e h i n de m l h t t p ：”n v 1 e a r n i n g n e t w o r k s o r g 1 7 教学元模型包括四个部分： l 、学习模型，描述了学习者如何基于学习理论中的共同特征进行学习的模 型： 2 、学习单元模型，描述了在既定的学习模型和教学模型的前提下，如何对 实际的学习单元应用及建模； 3 、领域模型，描述了内容的类型和组织。例如，在经济、法律、生物等学 科中； 4 、学习与教学理论，描述了教学人员在教学中所依据的教学原理、原则和 教学模式。 3 2 2 学习模型1 3 图3 - 2 学习模型 学习模型是建立在下列公理之上： 1 、个体是通过与外部环境的交互而学习的； ”r o bk o p e r ( m o d e li n gu n i t so fs t u d yf r o map e d a g o g i c a lp e r s p e c t i v et h ep e d a g o g i c a lm e t a l o d e l b e h i n d 叫l h t t p ：m 1 e a r n i n g n e t w o r k s o r g 2 、由社会和个人环境构成的真实世界，构成了学习行为的情景； 3 、情景由特定关系的人与物组成： 4 、特别要指出的是学习情景是以学习共同体或实践共同体的形式存在； 5 、学习有多种不同的类型，我们的兴趣点之一是学习需要教学度量来支持； 6 、学习被认为是一种认知或元认知状态的变化。但是，情感和意愿的变化 也被认为是学习的结果。当一个人进行学习时，他( 她)