（教育技术学专业论文）基于web的适应性学习支持系统研究.pdf

华南师范入学博+ ：学位论文：基t w e b 的适戍性学习支持系统研究 摘要 h 前的网络教学系统人多通过网页发布和些交流1 具来开展教+ # 活动，基本1 1 足 i n t e r n e l 技术住教学上的一些简单府川t 。它们主要提供砦学习资源，学习的动态过待! 无从 体现，没彳丁发挥教师的即时指导、监控、调节等竹：j _ j ，缺乏对适麻学生特征的个性化学习支 持手段。 适麻个体特征的誓：习支持环境是j ) c ) 9 络教学中的一个藕要研究课题，几十年代。 - 期以来， 必丁该领域的酬究论文与报告闩趋增多其中尤其以适、性超媒体( a l l ，a d a p t i v e h y p e r m e d i a ) 的研究最为活跃。适应性学习支持系统是适应性超媒体在教。领域中的府川 它是智能教学系统1 ，超媒体系统的交义、集成与融台，既能体现出j 目户存学习过程巾，处韵 高度的门主性，能够门m 选择学习路径和白定学习步侧：义能根据用户的特点埘学习内锌干 1 学习月向提供合适的指导利帮助。 奉文的研究、z 足】：开展网络教学的实际需要，通过借鉴国内外犬丁适应性超媒体、智能 教学系统和网络教学系统的研究成果，提出了一套教学领域知识的瓤纵和表示方案，脂户建 模方法和体现钾能适应性特征的学习支持系统结构模型，并基丁这些研究成粜升发了适辟，件 远拌学习支持系统a7 f u r o r ( a d a p t i v et u t o r ) 。 本文的内容铜织如r ： 第一奄介绍课题的米源，界定了本文的研究范闸。 第一一章阐述课题研究的理论基础，通过对学习理论、教学理论的研究，将学习系统的支 持冈素进行了提炼利抽象，引对其在小同教学系统一 的表现形式进行比较。 第二章剥学习系统的形式化建模进行了分析与研究。 第四章对教学软什的几种主要形式进行评述，重点分析适应性教育超媒体系统和教1 、支 撑平台的研究进展情况，并对a t u t o r 系统1 j 目前的适鹿性学习支持系统避彳了分析利比鞍。 第亓章问述了适席性学习支持系统a t u t o r 的总体结构模型。 第，i 章研究领域建模的思想1 0 方法，重点论述a t u t o r 系统中领域知j 识组织的层次模刑 干信息模，口。 第七章对用户模型与j t j 户建模的基本思想和力法进行j - 分析。重点沦述a t u t o r 系统l _ 的川户模犁和建模方法。 第八章列a 一f u r o r 系统中适应性发布引擎的实现技术和关键算法进行了研究。 第九章介纠a - t u t o r 系统的开发技术，同时还介纠r 利州a t u t o r 系统进行网络课稃创 作和学习的过程； 第 章对本文的m 究进行j 总结，并指 “了奉文研究的不足和今后的研究方向。 本文的贡献和创新在n ) 较全面地总结r 适应性超媒体系统适应性学2 - j 吏待系统的研究成果，行提出j 7 适 应性学习支持系统的系统模刑与结构。 ( 2 ) 提出了网络教学中的领域知识层次模攫和以学习单元为核心的领域知以信息模制 并采刚确定性因子和模糊技术表示小确定性的领域知识。 f 3 ) 提j f r 多层次的州户模型结构和_ l f ；j 户建模的疗法，采_ l = jr 基丁教学策略的动态练 习创作希i 发布力法。 ( 4 ) 在适鹿性学习系统所营造的学习环境方面，采取以学习单元为核心，局部学习环 境满足梅瑞尔提出的教学设计蕈本原删( 以问题为中心，激发、演示、应用、集成) 疗全 局e ，根据川户的知识掌握程度，采用链标记、龃接导航和动态学习区实现智能争航。 第1j l 华南师范大学博士学位论文：基于w e b 的适戍性学习支持系统研究 ( 5 ) 基于上述的理念和设计，开发了适应性网络课程发布系统原型，并提出了适应性 网络课程创作的过程和方法，为今后进一步的实验研究奠定了基础。 关键词：网络教育，适应性学习支持系统，领域模型，崩户模型，适应性导航，适应性内容 呈现，动态练习发布，适应性帮助 第2 页 华南师范人学博士学位论文：基丁w e b 的适应性学习支持系统研究 a b s t r a c t m o s to ft h ec u r r e n td i s t a n c el e a r n i n gs y s t e m s ，w h i c ha r ei m p l e m e n t e d b yc o m b i n i n g w e b b a s e dl e a r n i n gm a t e r i a la n ds o m ec o r r e s p o n d i n gt o o l s ，a r es i m p l ea p p l i c a t i o n so fi n t e m e t t e c h n o l o g yi nd i s t a n c ee d u c a t i o n t h e s es y s t e m s ，w h i c ha r es h o r to f i n d i v i d u a ll e a r n i n gs u p p o r tt o t h es t u d e n t ，a r eh a r dt oo f f e rs u c hf u n c t i o n sa sr e a lt i m eg u i d a n c e ，m o n i t o r i n g ，a d j u s t i n g ，e t c a d a p t i v el e a r n i n ge n v i r o n m e n ti s a r li m p o r t a n ts u b j e c ti nd i s t a n c ee d u c a t i o n s i n c e19 9 6 r e s e a r c hp a p e r si nt h i sa r e a ，e s p e c i a l l yo na d a p t i v eh y p e r m e d i a ( a h ) ，h a v ei n c r e a s e dl a s t l y a d a p t i v el e a r n i n gs y s t e mi sa p p l i c a t i o no fa d a p t i v eh y p e r m e d i ai ne d u c a t i o n w h i c hi st h ec r o s so t i n t e l l i g e n tt u t o r i n gs y s t e m ( i t s ) a n dh y p e r m e d i a n o to n l yt h e ye n s u r et h ef r e e d o mt ot h eu s e ri n h i sl e a r n i n gp r o c e d u r e ，b u ta l s op r o v i d eg u i d a n c ea n dh e l pw h i c ha r ea d a p t i v et ou s e r st r a i t s r o o t e di nt h en e e do fd i s t a n c ei n s t r u c t i o na n db yr e f e r e n c i n gf r u i t so fa d a p t i v eh y p e r m e d i a ， i t s a n dn e t w o r ki n s t r u c t i o ns y s t e m t h ea u t h o rp r e s e n t e da l li n s t r u c t i o nd o m a i nm o d e l ，u s e r m o d e l a n dm o d e l i n gm e t h o d ，s y s t e ms t r u c t u r eo fa d a p t i v el e a r n i n gs y s t e mi nt h et h e s i s i n a d d i t i o n s o m ea l g o r i t h m so nc u r i a lc o m p o n e n t sa r ed i s c u s s e da n dap r o t o t y p en a m e da - t u t o r ( a d a p t i v et u t o r ) h a sb e e nd e v e l o p e d t h ec o n t e n ti nt h et h e s i si sa sf o l l o w i n g ： i nc h a p t e r1 t h eo r i g i no fp r o b l e mi nt h ep a p e rw a si n t r o d u c e da n dt h er e s e a r c hf r a m e w o r k w a sd e f i n e d i nc h a p t e r2 ，t h ei n s t r u c t i o nt h e o r yw a ss u r v e y e d s u p p o r t i n gt h c t o r si nl e a r n i n gp r o c e s s w e r ep u tf o r w a r d ，a n dt h e i rt r a i t sw e r ec o m p a r e di nd i f f e r e n ti n s t r u c t i o ns y s t e m s i nc h a p t e r3 t h ef o r m a lm o d e l i n go fl e a r n i n gs y s t e mw a si n v e s t i g a t e d i nc h a p t e r4 ，af e wt y p e so fi n s t r u c t i o ns o f t w a r ew e r er e v i e w e d e s p e c i a l l y , t h ea t t t h o r f o c u s e do i ls t a t eo fa no fa d a p t i v ee d u c a t i o nh y p e r m e d i aa n di n s t r u c t i o ns u p p o r t i n gp l a t f o r m a n d t h e nc o m p a r e dt h ec u r r e n ta d a p t i v el e a r n i n gs y s t e mw i t ha t u t o rs y s t e m i nc h a p t e r5 ，o v e r a l ls t r u c t u r em o d e lo f a t u t o rw a sa n a l y z e d i nc h a p t e r6 i d e a sa n dm e t h o d so fd o m a i nm o d e lw e r ei n t r o d u c e df i r s t l y , a n dt h e nl a y e r e d m o d e la n di n f 0 1 t o a t i o nm o d e lj oa - t u t o r w e r ep r e s e n t e di nd e t a i l i nc h a p t e r7 ，u s e rm o d e la n dm o d e l i n gm e t h o dw e r ei n t r o d u c e df i r s t l y , a n dt h e nu s e rm o d e l i na t u t o rw a sf o c u s e do n i nc h a p t e r8 c r u c i a la l g o r i s m so f a d a p t i v ee n g i n ei na t u t o rw e r ei n v e s t i g a t e d i nc h a p t e r9 ，d e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yw a si n t r o d u c e df i r s t l y ，a n dt h e nt h ep r o c e d u r eo f a u t h o r i n ga n dl e a r n i n gw i t ha t u t o rw e r ep r e s e n t e d i nc h a p t e r10 t h ea u t h o rm a d eac o n c l u s i o no nt h i st h e s i sa n dt h e ni n d i c a t e ds o m e s h o r t c o m i n g sa n dt h en e x tr e s e a r c hg o a l t h ec r e a t i v ea n dc o n t r i b u t i o n si nt h i st h e s i sc a nb es u m m e du pa sf o l l o w i n g ： ( 1 ) m a k ea no v e r a i lr e v i e wo nf r u i t so f a d a p t i v eh y p e r m e d i aa n da d a p t i v el e a r n i n gs y s t e m a n dp u tf o r w a r dan e ws y s t e mm o d e lo fa d a p t i v el e a r n i n gs y s t e m ( 2 ) d e s i 印a ni n s t r u c t i o nk n o w l e d g el a y e r e dm o d e la n di n f o r m a t i o nm o d e l a n du s ( ! c e r t a i n t yf a c t o ra n df u z z yt e c h n o l o g yt or e p r e s e n tu n c e r t a i nk n o w l e d g e ( 3 ) b r i n g f o r w a r da m u l t i - t i e ru s e r m o d e l a n d m e t h o d s o f u s e r m o d e l i n g ( 4 ) u s el e a r n i n gu n i ta sc o r e o f f e r i n gt r e e - l i k ed i r e c t o r yn a v i g a t i o na n dt a s k b a s e dl e a r n i n g ； 第3l h 华南师范大学博士学位论文：基于w e b 的适应性学习支持系统研究 s t y l e i nl o c a la p p e a r a n c e ，t h es y s t e ms a t i s f i e dw h a tm e r r i l ls a i db a s i ci n t r u c t i o np r i n c i p l e s ，w h i c h c o m b i n i n gp r o b l e m ，a c t i v a t i o n ，d e m o n s t r a t i o n ，a p p l i c a t i o n a n di n t e g r a t i o n a n di n g l o b a l a p p e a r a n c e ，t h es y s t e mu s el i n ka n n o t a t i o na sg u i d a n c e b e s i d e s ，d y n a m i cl e a r n i n ga r e aw a su s e d a sn a v i g a t i o ni nt a s k b a s e dl e a r n i n gs t y l e ( 5 ) b a s e do nt h ea b o v et e c h n o l o g y , t h ea u t h o rh a v ed e v e l o p e da na d a p t i v el e a r n i n g p r o t o t y p es y s t e m ，a n dp u tf o r w a r dap r o c e s sa n dm e t h o do nh o wt op r o d u c ea na d a p t i v eo n l i n e c o u r s e ，w h i c hi st h eb a s eo f t h ee x p e r i m e n tr e s e a r c h k e yw o r d s ：n e t w o r ke d u c a t i o n ，a d a p t i v el e a r n i n gs y s t e m ，d o m a i nm o d e l ，u s e rm o d e l ，a d a p t i v e n a v i g a t i o n ，a d a p t i v ep r e s e n t a t i o n ，d y n a m i ce x e r c i s ed e l i v e r i n g , a d a p t i v eh e l p 第4 页 华南师范大学博十学位论文：基于w e b 的适应性学习支持系统研究 插图目录 图l - 1 传统学习环境向网络环境r 学习环境的演变 图1 2 适应性学习支持系统 图1 3 本课题的研究架构 圈2 1 掌握学习理论的作用 图2 2 学习事件、学习结果和学爿条件相互之间的关系 图2 3 梅瑞尔教学设计基本原则 图2 4 业绩内容矩阵 图2 5 传统的课堂教学系统 图2 6c a l 系统 图2 7 网络教学系统 图2 8 三种教学系统的教学过程比较 图3 1 学习系统开发过程 幽3 2 学习对象模型 图3 3 教育资源建设技术规范基本结构 图3 4 实体、活动、属性和处理关系模型 图3 5 教学元模型 图3 6 学习设计规范的信息模型 图4 1 智能教学系统 图4 - 2 适应性系统工作的基本流群 刚4 3a h a m ：适应性超媒体系统的结构， 图5 1a t u t o r 系统结构模型 图5 2a t u t o r 系统的三个核心部件 图5 3 课程创作流程 图5 4a t u t o r 中领域知识信息模型 图5 5 发布引擎功能与结构示意图 图5 6a t u t o r 系统学习支持系统环境 图6 ie a s e l 适应性元数据模型 图6 2 结构化适应性元数据 图6 3 “与”节点图6 4 “或”节点 图6 5 知识结构图 图6 6i s m 法的工作流程 图6 7a t u t o r 中知识组织的层次模型 图6 8a t u t o r 中领域知识信息结构模型 图6 9 学习单元内容与页面之间的对应关系 图6 ，1 0 前提后继网络 图6 1 1 多前提条件 图6 1 2c 语言第一章的前提一后继关系网络 图6 1 3 掌握程度模糊概念的隶属函数曲线 图7 1 覆盖模型( o v e r l a ym o d e l ) 图7 2 用户模型的初始化和修改过程 图7 3 学习单元掌握情况 1 1 一1 3 一1 8 2 0 2 2 2 3 一2 4 2 4 2 4 2 5 2 7 2 9 2 9 3 1 3 4 一3 5 3 8 3 9 4 3 5 2 5 2 。5 3 5 4 5 5 。5 5 6 2 6 4 6 6 6 6 6 7 7 1 7 3 7 4 7 7 7 7 7 8 7 9 8 6 8 9 。9 2 第4 页 华南帅范人学博士。位论文：基tw e b 的适应性学习支持系统研究 蚓7 - 4 领域模j 裂中学列单元、概念、测试组、测试项之间的关系 幽7 - 5 学习单元、练习组、联系项的对应关系 削7 6 练习项竣计中表之间的天系图 图7 7 知识类0 认知目标的对应天系 阁7 - 8 练习组数据结构关系 剀8 - la t u t o r 发布引擎功能与结构示意图 幽8 2 课程发布模块的功能流稗幽 幽8 - 3 采 j 目录表方式的系统功能流程图 图8 4 基任务学习方式的功能流程幽， 图8 - 5 前提厉继网络幽 幽8 - 6 练习发布系统的功能结构剀 图9 ，1b s 模型 陶9 2m i c o r o s o f tn e t 系统框架 劁9 3a t u t o r 层次结构 幽9 4 课程创作系统 幽9 5a t u t o r 创作系统土界面 幽9 6 a t u t o r 发布系统主界面 幽9 7 课程结构导航 图9 8 学习任务导航 眈吣吣吣吣叭吆帖h屹怕m体博 华南师范人学障l ：学位论文：基十一w e b 的适应性学习支持系统研究 第一章引言 进入2 0 世纪9 0 年代以来，随着以网络技术和多媒体技术为代表的信息技术的发展，知 识的传播与信息的流通变得前所未有的便捷。 将它口j 应用教育中，至少带米了以卜优势： ( i ) 教学内容现多样化( 多媒体和虚拟现实) ； ( 2 ) 教学内容组织的非线性化( 超文本) ： ( 3 ) 学习资源极人丰富，并且川以共粤； ( 4 ) # 富的交互手段( 同步或异步) ： ( 5 ) 时唰、空间的灵活性。 止是困为这些明湿的优势，网络教学便以超乎寻常的速度迅速发展起来。 1 1 学习支持系统是网络教学中的关键因素之一 传统的教学活动足在瀑堂中面对面的环境中，通过师生之间的q 动而艇开的。 而在网络环境卜，教学活动的最大特点在丁教师与学生在时空上的分离，原采通过师q 2 _ i b l 的互动来0 l 导教学活动的环境不复存在演变为利用技术营造的学习支持环境所取代， 如图1 1 所示。 圈1 1 传统学习环境向网络环境下1 1 习环境的演变 在传统教学环境。礼教帅面对商地安排着教学事件，影响着学习的过程；在网络环境p 学列，学生所丽对的是 u 脑( 网络) ，教学信息的传递，学习活动的进行，以及学，i 在学刊 过程中需要的指导和帮助需要采j _ j 内置的支持i 具( e s d s ：e m b e d d e ds u p p o r t d e v i c e s ) 米体 现( m a r t e n s ，1 9 9 8 ) ，这些内置的支持刊恩是一整套1 i 具的组合，如样例、带反馈的问题、一学 习指引、导读、练习和旁注等，它们实际上是为了辟可能地取代站在谍鼋前面的老师。 在嘲络教学环境中，学乍与老师之间的沟通相当少，阁此学习系统必须具有1 f 常有效的 支持性。这样，设计和开发先进的学习支持系统，以替代传统的教学环境或者更好地发挥网 络的优势，成为嘲络教学成功的关键因素之。 第7i j 上 华南师范大学博+ 学位论文：基丁w e b 的适应性学习支持系统研究 1 2 网络学习支持系统的研究现状 1 9 6 9 年，作为i n t e r n e t 鼻祖的a r i a 网首先诞生于美国。 进入九十年代之后，i n t e r n e t 迅速扩张，基于w e b 的教育( w e bb a s e de d u c a t i o n ，w b e ) 开始蓬勃发展起来。 首先应用于教学的1 具是分散和独立的，主要是将i n t e r n e t 上的一些通用标准技术和一 些现成的工具拿过来或加以改造应用到教学中。随着基于网络的教学规模的发展和扩大，在 1 9 9 7 之后，逐渐出现了一些集成的系统化的教学支持平台。 目前，在国际市场上已有一些这样的产品，如美国b l a c k b o a r d 公司的b l a c k b o a r d ( h t t p ：w w w b l a c k b o a r d c a m ) 、l o t u s 公司的l e a m i n g s p a c e ( h a p ：w w w 2 1 0 t u s c o r n h o m e n s f w e l c o m e l e a r n s p a c e ) 、英属哥伦比亚人学计算机科学系开发的w e b c t ( w e bc o u p et o o l s ， h t t p ：h o m e b r e w c s u b cc a w e b c t 0 、w b ts y s t e m 公司的t o p c l a s s ( h t i p ：w w w w b t s y s t e m s c o r n ) 和加拿大s i m o nf r a s e r 大学开发的v i r t u a l u ( h t t p ：v i r t u a l - u c s s f u c a v u w e b ) 等。 在国内，许多公司和学校也已经开发出类似的教学支撑平台，如网梯公司、豪杰公司、 以及某些重点院校为开办网络学院而开发的教学支持系统。 基于w e b 的教学系统( 或支撑平台) 一般都包含了下面四类功能模块( b r u s i l o v s k y ， 2 0 0 1 ) ： 1 内容呈现部件 呈现教学内容，是教学系统的核心部分。 2 行为部件 包括需要学生通过“做”的方式来完成的学习任务，通常包括练习、测试、模拟、实验 等。 3 通讯部件 包括支持学生与学生、学生与教师之阃进 j ：交流与沟通的通信1 ：具、协作学习丁具等。 4 管理部件 是指支持教学管理活动的功能模块，主要包括学生注册、收费等活动。 因为前三种部件对学生的学习产生直接的影响，这里仅对他们给予分析和比较。 根据其功能特点和性能，学习支持系统的各个功能模块可咀分为三个层次( b r u s i l o v s k y ， 2 0 0 1 ) ：( 1 ) 初级层次：采用简单的技术和工具实现；( 2 ) 主流层次：是目前的主流，采用 了当前成熟的工具和技术来实现；( 3 ) 研究层次：处于研究利探索阶段的学习支持技术。 这三种层次的1 ：= 具或系统，随着技术的发展以及时间的推移而不断演变，今天处于主流 的技术，过了一段时间变成了基本方法和手段；今天处于研究级别的内容，随着研究的深入 不断成熟和完善成为主流技术。 这三种层次的特点和性能比较如f 表i - 1 所示。 1 3 问题的提出 通过以上的分析，我们注意到，目前主流的w e b 的学习支持系统对学生的学习支持还 只是对i n t e m e t 上系列技术标准的简单运用。 网络教学中的突出问题是学习支持、指导和交互性方面的相对缺乏，以及学习材料常常 是僵化的、不能完全满足使用者的不同需要，对学生真止在做什么、想什么缺乏考虑，不能 随时调整教学策略和手段( b e v e r l y a b b e y ，2 0 0 3 ) 。因而，学生在学习过程中容易出现注意 力不集中、目标偏移、认知负载加重、孤独和无助感等问题，导致学习兴趣的减退和学习效 第8 _ 贞 牛南师范人学博+ 学位论文：基于w e b 的适应性学习支持系统研究 率的降低。 表1 1 学刊支持系统各模块技术特征的分析与比较 i 学习殳持系统 内容卫肌部件i j = 为部件通信部件 u 了课本t 嗍v 【形j 弋) 表现1 【| 式电r 艉d 、f 线性讲稿、流 练习、测试、模拟、实验交流t 具( 炎h , j 、1 | ：= 史i t , 媒体j 电了谍本由静态的| 叫贝 组成，包含! p 嚣的图“， 提口ir 简甲的导航按钮 ( f 【j 前聒翻负j 和内奔 采用磐通的卫本编辑t 静态练习发布，光反馈；手i ：1利用i n t e r n e t 蜣成的t 初级层次 县( n o l e p a d ) 或史，处 白测功能 其：电子| - 】| ! 件、b b s 等 理和转换i 具进行l 捌贞 的创作： 例如：一蝤教师的个人卜 虹中，把此教学利荆故 技术 虱m ：发布作为澡堂教 1 未撒学的补充， 和功课程内容多样化，集成r 能特 - 富的规频、哥蛳、矧形、 衙动l i 等多媒体内容； 标准化练2 - j 和测试，即时争_ _ 设计丁进行m 制1 。学 通常利用功能强人的商 一流层次 反馈。 5 - 、讨论答聚的i 、会 6 j 化创作1 具id r e a m 动峭模拟演m议i 奠 w e a v e r ，f r o n g p a g e 等) ； 例如：在网络学院中，火 彗制作精荚的嗍络课程。 支持下列特征： l 丌重用性创作 2 知识库 1 ”自，t _ _ i ；i _ i 年模拟、虚拟先进的交q 系统、i 色l + 白 研究层次 3 个别化学刊支持实验 版、麻用共享 例如i ：适应阼超蜣体、管 能教学系统 出珧这些现象的深层躲冈土耍址： 】缺乏对学爿过程的指导 网络环境f ，可以提供夫量、f ：富的教学资源。但是，梅瑞尔( m e r r i l l 2 0 0 2 ) 明确地 指出“资源”不是教学，有效的教学环境涉及：指导学化开展合适的学习活动，引导学乍学 习台适的内容：帮助学牛复述、编码利处理信息：监督学生的绩效；对学生的学习活动，f 练 习给予适当的反馈。 两络课程的组织结构通常采用i | _ 线性的超文本结构，系统由盯点( 页面) 和链组成，通 过页而中的链( 或热i x l ) 将页面关联起来构成一个网状结翰。但是这些页面内容和链接方式 是吲定不变的，闪而是静态的超媒体系统，难以对学习的学习过程提供指导作州。超媒体学 华南师范大学博士学位论文：基于w e b 的适庸性学习支持系统研究 习环境中的主要问题是：同一页面的内容不一定适合不同的用户( 内容的不适应问题) ：面 对页面中的许多超文本链，由于缺乏指引信息，不知道如何选择点击哪一个链( 学习路径和 方向问题) 。 2 缺乏对学习状态的自我了解 由于缺乏传统学习环境中的监督和指导，在 i 主学习的环境中，用户更需要对f 1 己的知 识状态、进度、绩效和学习目标有一个清楚的认识，这样，才有利于学习动机的维护和对学 习过程的自我支持。 3 网络学习环境中的社会性因素欠缺 一方面，1 ；f j 户需要r 解自己在群体中的状态与位置；另一方面，_ j 户需要与学习群体进 行交流和沟通。 在课释内容的发布中采用适应性导航和适应性内容早现有利于第一个问题的解决，对用 户进行形成性测试并记录学生的学习经历和知汉状态有助于解决第二个问题，结合用户的特 征并且提供协作学习的支持工具有助于解决第三个问题。解决这三个问题的共同之处是都需 要记录用户的特征，建立起描述用户学习状态的用户模型，从面提供适合用户特征的个性化 学习支持手段。 黄荣怀教授( 2 0 0 1 ) 认为“教育技术领域的研究将不再只满足丁技术的简单应用，适应 性学习和协作学习环境的创建必将成为前沿研究”的焦点，余胜泉博士( 2 0 0 0 ) 认为“适廊 性学习是远程教育的发展趋势”。 本研究课题将从对学习理论的深入分析入r ，将超媒体技术、人工智能、网络技术等结 合起来，研究网络环境下领域知识组织和表示、用户建模、练习与测试、适应性学习支持手 段等问题，从而实现支持个性化学习的适应性学习支持系统。 1 3 1 术语解释 一学习支持系统 在网络学习环境中，关于学习支持系统，尚没有普遍一致的定义，往往需要从作者论述 的上r 文中去界定其内涵。通过从网络上检索，以及查阅文献资料( 徐红彩，冯秀琪，2 0 0 2 ； 赵国宏，朱新梅，2 0 0 2 ；武法提，2 0 0 2 ；唐燕儿，2 0 0 2 ；李艽，2 0 0 2 ) 等，可以看出，对丁二 学习支持系统通常有广义和狭义上的理解。 广义的理解，是指影响学习过程中的社会环境，如参考文献( 李冗，2 0 0 2 ) 中提出“学 习支持系统二元素论”，既包括基础通信设施，教学支撑软件平台，还包括对学习过程中的 管理活动，学习的组纵形式等。j “义上的学习支持系统，通常又称远程学习服务平台或服务 体系。 狭义的理解，是指在某种具体形式的学习活动中对学习产生直接影响的学习支持行为， 这些支持行为通过软件的功能特征表现出来。狭义的学习支持系统，通常也称为“学习”系 统或“教学”系统。 本文提出的学习支持系统，是从狭义的角度来界定的，其中的“支持”就是指直接促进 或影响学习的外部条件，也就是在学习过程中提供的帮助和服务。 二适应性学习支持系统 适应性学习，源自a d a p t i v e l e a r n i n g 。a d a p t i v e ，在工程领域常也译为“自适应”，其词 根是a d a p t ，即“改编、适配”的意思。 在学习过程中，个体具有各种各样的差异性，不仅表现在个人的能力、背景、学习风格、 学习目标等具有差异性，另外即使是个体本身，在学习过程中，知识状态变化也在不断变化。 第l o 负 华南师范人学博七学位论文：基于w e b 的适应性学习支持系统研究 适应性学爿支持系统( a d a p t i v el e a m i n gs y s t e m ) ，是指针对个体学爿过程中的筹异性( i x l 人、凶时) 而提供适合个体特征的学习支持的学习系统。 适鹿性学习支持系统本质上是一种个圳化的学习支持系统，它能够提供一个适应剧广一个 性化特征的用户视图，这种个性化的学习视图不仅包括个性化的资源而丑包括个性化的学爿 过程和策略，如r 图1 2 所不： 图1 2 适应性学爿支持系统 个体的差异性是多力面的，渊此适应的功能特征也是多种多样的，本文主要研究为。誓生 提供适应性导航支持、适应性内禅里现、适廊性测试和适应性帮助的学习支持系统的结卡句模 型、领域氮i 识库的构造方法、川户模型的表示和用户建模方法。 建立个性化学习系统的难度和复杂性常使普通的任课教师望而却步，本文研究的最终目 标足开发1 ，实现一个适应性学习系统的外壳系统，它包括一个创作系统年发布系统，使得普 通教卿无需编程，通过利用创作系统，完成特定课程的创作，而通过发稍系统，实现适府性 的学习支持环境。 二关于智能教学系统和适廊性学习支持系统 一般认为智能是知识平n 智力的总雨f ( 王永庆，2 0 0 2 ) 。人i 一智能是用人r 的方法在机器 ( 计算机) 上实现的智能，使机器具有类似丁的智能：或者说是人类智能在机器上的模拟。 人睛v 能的研究成果应用于教学系统带来了智能教学系统的研究，智能教学系统的最人 特征在j 二系统利i l ；| 了学科专家知l t | _ ，能够针对不同学生的特征而困材施教，就像有一个蚶的 老师在指导学习一样。但传统的智能教学系统受行为主义教学思想的影响，往往强调“教” 的特征，枯燥呆板的界面、过多的群序控制往往无法激发学生学习1 主动性和维持。学生的学 习动机，并且由丁人1 。智能本身研究成果的限制，遇到了较火的困难，成功的智能教学系统 非常少。 网络环境f 的适府性学爿支持系统将智能教学系统的特征和超媒体的特征结合起米，既 强调系统的控制，也强调学习过程中获取知识的灵活性。 语言哲学家塞尔( j o h nr s e a r l e ) 把人 智能分为“强”的和“弱”的两种。其核心思 想是，虽然儿十年人l ：智能的研究离强人工智能的要求还筹得很远，但毕竟不断地产生着新 的成果，有些成果还颇有些麻川价值。闭此，在研究智能系统的时候，不必追求定要小机 器嗣1 人一样，遇到计尊机犯傻的时候，南人介入一f 就叫以了，也就是说，该人：1 二的事小人 f ，机器只干机器能干的事就行了。这便是弱人r 智能的研究思想。 第1 1 儿 华南师范人学| 尊士学位论文：基于w e b 的适应性学习支持系统研究 在网络环境下的教学系统，在学习过程中，除了学生和教学系统软件之间的互动之外， 学生还能够与老师、同伴利用网络环境交流。冈此，不必把一切智能交给教学系统软件去完 成，困难的地方由人介入一下就可以了。这正是弱人t 智能的研究思想。 基于w e b 的智能适应性教学系统中的技术可分为三类( b r u s i l o v s k y ，1 9 9 9 ) ： ( 1 ) i t s 技术在w e b b a s e d 教育系统中的运用：课程序列化( c u r r i c u l u ms e g u e n c i n g ) ， 问题求解( p r o b l e ms o l v i n gs u p p o r tt e c h n o l o g i e s ) ： ( 2 ) 适廊性超媒体技术在w e b - b a s e d 教育系统中的运用：适麻性呈现( a d a p t i v e p r e s e n t a t i o n ) 和适应性导航支持( a d a p t i v en a v i g a t i o ns u p p o r t ) ： ( 3 ) w 曲环境所引发的一些新的技术( w e b i n s p i r e dt e c h n o l o g i e s ) 在教学系统中的运 用，这些技术在非i n t e r n e t 环境不具备实现的条件。例如，学生模犁匹配技术( s t u d e n t m o d e l m a t c h i n g ) ，这种技术其实质是在网络环境下，许多人同时参与学习，系统可以分析同时在 线的用户的状态，从而能够实现适应性对等帮助利智能的课程监控。 我们认为，智能的问题求解技术深深的根植丁人工智能的研究，并和问题领域密切关联， 将长期处于智能教学系统研究的难点，f ：难以通用化。而适应性内容早现、导航支持以及模 型匹配技术与w e b 的技术环境结合起来相对容易，卉：且可以构造通用的创作工具，应用于 大量的网络课程，是本文研究的主要对象。 1 4 本课题研究的内容和研究方法 本文研究的内容架构如r 图1 - 3 所刁 ，在图1 - 3 中，位于“系统模型”方框外的部分构 成了本文研究的支撑理论和关键技术，方框内的部分是本文研究的主体部分。 系统科学方法是指导本文研究的基本方法，系统是由相互联系、相互作用的若干元素构 成的，具有特定功能的统一整体。系统科学方法是指用系统的观点来认识和处理问题的各种 方法的总称。 运用系统的观点，首先要区分系统功能与环境。环境是系统之外的一切与它有联系的事 物组成的集合，系统要发挥它应有的作用，达到应有的目标，系统自身一定要适应环境的变 化。在适应性学习支持系统中，其大背景是学习，学习系统是为了支持学习过程而提供一定 的t 具和手段，对于学习及学习过程的认识决定和影响学习支持系统的功能设计和实现，因 此在本文的第二章中将分析影响本系统设计的学习理论和观点。计算机不能直接实现现实中 的教学过程，必须先建立起一定的模犁，因此，在第三章探讨学习系统的形式化建模。在第 四章中，将主要分析计算机辅助教学系统的研究现状，并指出了本系统的研究特点。代表学 习理论和计算机技术相结合的最新研究成果和研究热点的学习技术规范对于本系统各方面 的研究都具有指导意义，学习技术规范的分析将穿插于本文的研究内容中，特别是第j 章和 第六章中。 系