（教育技术学专业论文）对流式视频进行注释的网络点播学习系统的设计研究.pdf

中 文 摘 要 全球教育信息化的特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化。 随着多媒体技术和网络技术的不断发展与完善，网络视频点播学习逐 渐受到人们的关注。国外许多大学和研究机构都开发了比较优秀的多 媒体教学系统， 它们在视音频方面各有特色。国内的 远程教育试点高 校也都把网络视频点播形式作为主要的远程教学方式.流媒体技术的 出现更是为视频点播学习提供了有利的技术支持。 本项研究是对网络视频点播学习系统的完善研究。在分析了当前 各种视频点播学习系统的特点与不足的基础上，以学习理论和教育技 术理论为指导，提出了学习者可以在视频点播学习系统中对流式视频 学习内容进行注释这一想法，对网络视频进行注释的行为类似于在课 本的空白 处作笔记， 这种把注释内 容与视频内 容实时关联起来的系统， 旨 在更好地促进学习 者的 个性化学习 和协作性学习。 文章分为四 部分: 引言: 介绍国内 外多媒体教学系统的特点和现状， 指出问 题所在， 提出了对视频进行注释的概念。 第一章:论述对流式视频进行注释的点播学习系统构建的理论基 础。 第二章: 阐述对流式视频进行注释的点播学习系统的特点与功能。 第三章:论述系统的组成部分及对各部分的设计。 对 流式 视频 进行 注释的 点 播学习 系统 为学习 者 的 个性 化学习 和协 作性学习提供了良 好的学习 环境， 能够促进学习者对知识的意义建构. 关键词:视频点播流媒体注释 ab s t r a c t t h e c h a r a c t e r o f g l o b a l e d u c a ti o n a l i n f o r m a t i o n a l i z a t i o n i s d i g i t a l , w e b - b a s e d , i n t e l l i g e n t a n d m u l t im e d i a . wi t h t h e d e v e lo p m e n t o f m u l t i m e d i a t e c h n o lo g y a n d n e t w o r k t e c h n o l o g y , we b - b a s e d v i d e o o n d e m a n d l e a rn i n g a t t r a c t s m o s t o f a tt e n ti o n fr o m a l l k i n d s o f c i r c le s . ma n y u n i v e r s iti e s a n d r e s e a r c h i n s t i t u t e s d e v e l o p e d b e t t e r m u l t i m e d i a i n s t r u c ti o n s y s t e m , m a n y u n i v e r s i ti e s i n o u r c o u n t ry a l s o p u t we b - b a s e d v i d e o o n d e m a n d l e a rn i n g p a tt e rn i n t o d i s t a n c e e d u c a ti o n . t h e d e v e l o p m e n t o f s t r e a m i n g m e d i a t e c h n o l o g y b e c a m e t h e m o s t s u p p o rt f o r v i d e o o n d e ma n d . t h e s t u d y i s t h e i m p l e m e n t r e s e a r c h f o r w e b - b a s e d v i d e o o n d e m a n d l e a rn i n g s y s t e m . a ft e r a n a l y s i s f o r c h a r a c t e r s a n d d i s a d v a n t a g e s o f c u r r e n t v i d e o o n d e m a n d l e a rni n g s y s t e m, b a s e d s o m e m o d e m l e a rni n g t h e o ry a n d e d u c a ti o n a l t e c h n o l o g y t h e o ry , p r o p o s e a n o ti o n t h a t l e a rne r s s h o u l d a d d a n n o t a ti o n f o r s t r e a m i n g v i d e o l e a rn i n g m a t e r i a l s . i t i s s i m i l a r f o r t a k e n o t e s o n t h e m a r g i n o f t e x t b o o k s . wh e n r e a l i z i n g it , a n n o t a t i o n c o n t e n t c a n b e r e l a t e d t o t h e s o u r c e v i d e o c o n t e n t , i t c a n f o s t e r l e a rne r s t o c a r ry t h r o u g h p e r s o n a l a n d c o l l a b o r a t i v e l e a m i n g .t h i s p a p e r h a s f o u r s e c t i o n s : s e c ti o n o n e ( i n t r o d u c ti o n ) d e s c r i b e s t h e d i s a d v a n t a g e o f c u r r e n t m u l t i m e d i a i n s t r u c ti o n s y s t e m , t h e n b r i n g f o r w a r d t h e n o t i o n - - - a n n o t a t i o n f o r v i d e o . s e c ti o n t w o ( t h e o r e ti c a l b a s i s ) d i s c u s s e s u p o n t h e e l e m e n t s o f l e a rn i n g t h e o ry a b o u t a n n o t a t i o n f o r v i d e o o n d e m a n d l e a r n i n g s y s t e m . s e c t i o n t h r e e a n a l y z e s t h e f u n c t i o n o f t h e a n n o t a t i o n f o r v i d e o o n d e m a n d l e a r n in g s y s t e m . s e c ti o n f o u r d e s c r i b e s t h e l a y o u t a n d d e s i g n i n d e t a i l o f a n n o t a ti o n f o r v i d e o o n d e m a n d l e a r n i n g s y s t e m. k e y w o r d s : v i d e o o n d e m a n d s t r e a m i n g m e d i a a n n o t a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得东北师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者签名: 械n 日 期 : 0 /- . . 多 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文 的规定，即:东北师范大学有权保留并向国 家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以 采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学 位 论 文 作 者 签 名 : a丝 日期 : 0 7 多 指 导 教 师 签 名 : 4 价 期:， 笋 、 ， 卜 学位论文作者毕业后去向 工作单位: 通讯地址: 电话 邮编 引言 随着信息技术的飞速发展及其在社会各领域的广泛应用， 人类迈入 了 信息时代， 从此， 人们的生活、 工作、 学习等各方面都发生了 极大的 变化， 而信息技术对教育领域的渗透更为深刻， 把信息技术应用在教育 中己经成为实施面向2 1 世纪教育改革的重要途径。 教育信息化的特点是数字化、网络化、 智能化和多媒体化。 多媒体 技术与网 络技术在教育中的应用促成了 多媒体网络教学的产生。 多媒体 网络教学的实质是通过网络教育信息资源的传输和共享来实现教学。 所谓多媒体技术， 简单地说就是计算机实时综合地处理文字、 声音、 图像等各种媒体信息的系统技术。 它以计算机为中心， 把语音、 图像处 理技术和视听技术等集成在一起， 并通过对音频、 视频信号的模数转换 和数据压缩、 解压等过程，实现计算机对不同媒体信息的 存贮、 传递、 加工、 变换和检索。由于计算机具有人机交互、即时反馈的特点， 现代 多媒体技术在教学中的应用远远超过传统意义的录像、电视、 幻灯等视 听形象化手段的结合， 形成了一种文、图、 声、 像并茂， 人机交互的教 学方式。 建立在网络基础上的多媒体系统， 把多媒体技术与网络通信技术紧 密结合， 大大扩展了单机多媒体系统的功能。 它不仅具有各种媒体信息 处理和人机交互功能， 更重要的是它实现了网上多媒体信息传递和多媒 体信息资源共享， 形成了一种最理想的多媒体网络教学环境， 它将传统 的课堂理论知识讲授建立于形象、 生动、 直观的教学之中， 扩展了教学 时空， 为师生提供了超越时空的、 开放的交往环境以及心理交流的可能， 使教师和学习 者能够最大限度地增强课堂参与意识， 从而进一步提高教 学质量。 多媒体网络教学具有以 下特点: 1 . 跨越时空性。 网上教育活动可以 在个体、 群体、 众体三个层次 上进行， 按活动方式可分为异步教学和同步教学。 同步教学具有空间上 的自 由 度， 异步教学在空间 和时间上均具有很大的自由 度。 在异步教学 中， 学习者可以根据自己的需要自 主安排学习时间、学习进度，不必像 以往一样局限于有限的教室和规划一致的上课时间中， 大大增加了学习 的灵活性。 2 多向互动性。 多媒体网络具有三种交互性:即学习者与计算机 的交互， 学习者与教师的交互， 学习者与学习者的交互。学习者与机器 的交互一方面是通过课件来完成， 另一方面是通过教学环境中的教师代 理 ( 一个软实体) 来感知学习者学习的过程及遇到的困难， 对问题进行 分析和引导， 为学习者提供必要的帮助。 这种代理， 本质上也是教师经 验的总结， 为后续的教学活动提供借鉴。 学习者与学习者的交互是通过 多媒体网络进行协作学习， 共同探索， 获得团队精神和协同解决问题能 力的发展，同时，学习者之间的情感交流也是必不可少的。 学习者与教 师的交互表现在与真实教师的知识互动和心理交流两个方面， 当多媒体 教学环境感知到学习者的困难并经初步的引导无效时，由教师亲自 辅 导， 同时教师又担负着解决学习者心理困惑、 正确引导学习者心理健康 发展的重任。 3 . 超文本与非线性。 网络上有各式各样的教育教学资料库、 信息库、 数据库等， 并且，这些资源都是以非线性的方式存在的，学习者可根据 自己的学习兴趣、爱好、能力和程度来选取学习的路径和学习内容， 确 定学习的内 容和数量， 选取适合自己 学习的难度。学习者通过人机对话 形式，不断调整自己的学习过程， 学习的效果可以由计算机及时反馈和 评价， 这样的学习环境有利于进行因材施教， 有利于学习者能力培养和 智力的开发， 培养学习者的创新精神。 4 . 内 容集成性。 多媒体教学内容由 文字、 动画、图 像、 视频等多种 内 容表现形式来呈现。 学习 者能够从多种媒体获得大量信息， 以自 己的 习惯方式探索这种多样性的信息， 也能以多媒体的形式把自己的观点表 达出来。 这样的学习内容更加生动， 能够激发学习者的学习兴趣， 保持 长时间的注意力，提高学习效率。 由 此可见， 作为信息时代的教学媒体， 多媒体网络技术所具有的集 成性、交互性、 可控性、 信息空间主体化和非线性等特点使其与黑板、 粉笔、 挂图等传统媒体有质的区别。 多媒体与网络技术特有的 优点使其 对教学的介入， 不仅改变了教学手段， 而且对教学理念、 教学模式、 教 学内容、教学方法等产生了深远的影响，不仅增强了教学的个性色彩， 赋予了每个学习者在学习时空、内容、方式、 数量等各方面的自主权和 调控权， 也为学习者的个性化学习和协作学习提供了良 好的环境， 因此， 网络多媒体教学平台的开发成为人们讨论的热点。 随着多媒体技术和网络技术的高速发展以及网络教学的逐步普及， 越来越多的学校将流媒体课件作为多媒体网络教学的主要手段之一。 流式视音频课件具有形象易懂、 摄录简单、 格式转换简便、信息载 量大、 感染力强等优点， 采用分段传输技术， 学习者可以边下载边浏览， 节省大量的等待时间， 而且， 方便的视频点播方式打破了时空界限， 提 供给学习者随时随地学习的机会。 因此， 基于网络的流式视音频点播学 习为学习者实现终身学习、自 主学习创造了条件。 目 前国外开发了很多基于网络的多媒体教学系统， 他们在视音频内 容方 面各有 特点。 l o t u s 公司开发的l e a rn i n g s p a c e是 专为 支持教学环 境中的分布式协作学习而设计的应用程序， 利用它可以 方便教师组织学 习者进行随时随地的协作学习。 l e a r n i n g s p a c e 课程可呈现任何形式的 信息，包括文本、视频段、we b链等，学习者能够附加任何内容到 c o u r s e r o o m，如果教师认为这些内 容对课程有价值，还能够与媒体中 心建立链接。 w e b c t是比较优秀的多媒体教学平台，包含丰富的多媒体内容， 提供b b s 、新闻组和c h a t 等交互手段，支持视频点播和网上直播，学 习者可以 利用e m a i l 与其他人进行交流。 c l a s s r o o m 2 0 0 0 教学平台网罗了所有在真实教室学习中的因素， 包 括电 子白 板和电 子教鞭，为学习者提供一个模拟身临其境的课堂学习， 方便师生的及时交流。 国内的教育领域专家也正致力于这个领域的研究和实践， 教育部批 准的开展网络远程教育的6 7 所高校所开发的网络课程中有很多都是视 音频课件，充分利用了视音频媒体的声情并茂、感染力强和生动形象、 便于理解的特点， 利用点播形式扩大了优秀高校教育的受众面， 为更多 的学习者提供了更好的学习机会。 但是纵观国内和国外的相关产品，虽然利用视音频媒体形式实现 了有效地传递课程内 容， 也为学习者与教师之间、 学习者之间的交流提 供了b b s、 c h a t 和 e m a i l 等工具，但是都忽视了 一个共同的问 题，学 习者在观看视频内容时， 只能用笔和纸作记录，这样， 学习内容和笔记 就存在于两个物理空间内， 二者无法很好地统一起来， 学习者在进行后 续复习和与其他学习者交流时已经与源视频学习内容相脱离， 不能在有 学习内容支持的情况下， 在基于上下文视频内容的环境中进行准确的理 解和高效的交互， 同时协作学习的效率就会受到影响。 为了弥补这些不 足， 多媒体注释的研究己 被人们日 益关注。 微软教育研究小组与伯克利 大学、华盛顿大学的有关研究人员共同组成了多媒体协作系统工作组， 设计开发了一个多媒体注释系统m a r s( m i c r o s o f t r e s e a r c h a n n o t a t i o n s y s t e m ) ，把笔记 添加到在线视频内 容中 ， 达到笔记与 学习内 容视频的 空间上的统一化，并借此促进了学习者之间、 师生之间的交互。 鉴于我国大力、高效发展网络教学的迫切需要，以及使视频点播 学习形式更好地发展， 我选择了 对视频进行注释的点播学习系统的开发 与设计进行研究，希望可以借此完善网络视频点播学习。 第一章 对视频进行注释的网络点播学习系统构建 的理论基础 1 . 1认知弹性理论( c o g n i t i v e f l e x i b i l i t y t h e o ry ) 斯皮罗等人于 1 9 9 0年提出的认知弹性理论是一种比 较折衷的建构 主义观点。他们指出: “ 所谓认知弹性，是指以多种方式同时重构自己 的知识，以便对发生根本变化的情境领域做出适宜的反应。 这既是知识 表征方式 ( 超越单一维度的多维表征) 的功能， 也是作用与心理表征的 各种加工处理过程 ( 不仅是对知识图景的修复， 而且也对一整套图式的 加工处理过程)的功能” 认知弹性理论的基本思想之一是:只有在显示多维事实时才能以最 佳方式对复杂概念或不良 结构领域的现象进行思考。 该理论的中心问题 是多元认知问题，即要求从不同时间、 不同角度检查某一概念， 这不仅 能增强对该概念自 身的理解， 也能增强将这一理解迁移至其他认知领域 的能力。 其另外一个基本思想是: 概念与案例构成的是多维与非线性的 “ 十字交叉” 形状， 从不同方向得到一个映像或观念可同时既加强新的 观念， 又加强作为初发点的原有概念。 当理解一个复杂概念感到困难时， 通过几个具体示例加以说明，可使该概念富有意义， 更易于理解。 从认知弹性理论的角度出发，在对视频进行注释的学习系统中应体 现上述两个基本思想。 在学习的过程中， 每个学习者都可以对学习的视 频内容进行注释， 添加自己的理解和提出问 题，因此， 在学习者观看统 一视频内 容时， 其他学习者所做的注释会动态、 实时 地呈现出 来， 这些 对同一内容的不同理解会使学习者感知到不同的观点， 促进反思， 加强 对学习内容的深入理解。 同时具体的具有启发说明作用的视频示例片断 可有效地帮助学习者理解复杂内 容。 认知弹性理论的重点落在以多种观点呈现信息， 并利用能提供不同 范例的多种研究案例。 该理论还主张有效的学习应该是依靠情境的， 因 而，相应的教学必须是非常具体的。 它对现代教学有三点重要启示: 1 . 尽可能鼓励教学设计者与学习者以多种方式进行知识表征，从多 种角度审视知识， 以便使学习者与教师通过互相交流观点形成对知识的 一种比 较完整和深刻的高级理解， 克服传统教学中对知识掌握流于形式 和过于简单化的弊病。 2 . 在条件许可的情况下，应重视学习与教学的可视化、情境化。比 如， 利用光盘或影像放映来呈现概念，以帮助学习者， 尤其是使学习者 注意不同情境中的重要特征和相关信息。 3 . 教学设计者为呈现教材多元化，应力求将内容镶嵌在相关的上下 文或背景之中，以克服知识的抽象性并有助于对复杂性的理解与掌握。 认知弹性理论为对视频进行注释的网络点播学习系统的设计提供 了 重要的指导作用， 在此系统中充分地利用了 多 媒体的 优势， 提供多种 方式的知识表征， 而视频内 容具有形象易懂、 信息载量大、 感染力强等 特点， 提高了教学与学习的可视化， 更有利于情境的创设， 有助于学习 者保持长时间的注意力和学习兴趣。 同时， 由于系统支持学习者对视频 内容进行注释， 注释的内容与源视频内容又是实时同步的， 每一条注释 ( 理解或问题) 都是处于上下文的连贯背景中， 无论学习者日后重温学 习知识或查看其他学习者的学习问题， 都可以把它放到真实的、 准确的 背景中 进行再次认知加工，获得对知识的 更准确的理解。 1 .2建构主义理论( c o n s t r u c t i v i s t t h e o r y ) 建构主义认为， 学习是一个积极主动的建构过程， 学习者不是被动 地接受外在信息， 而是根据先前的认知结构主动地和有选择地感知外在 信息建构其意义，所以学习不是行为主义所描述的刺激反映过程， 而是一种双向性的建构过程， 即一方面， 通过使用先前知识， 学习者建 构当前事物的意义，以 超越所给的信息; 另一方面， 被利用的原有知识 结构并不是从记忆中原封不动地提取， 而是本身也要根据具体实例的变 异性而受到重新建构。 所以每个学习者都在以自己原有的经验系统为基 础对新的信息进行编码， 建构自己的理解， 并且， 原有知识又因为新经 验的进入而发生调整和改变，所以学习并不单纯是信息的积累， 它同时 包含由于新、 旧经验的冲突而引发的观念改变和结构重组， 学习过程也 不简单是信息的输入、 存储和提取， 而是新旧经验之间的双向的相互作 用的过程。 此外， 学习既是学习者个人的建构活动，同时也是学习共同体的合 作建构过程。 学习者以自己的方式建构对事物的理解， 不同的人看到的 是事物的不同方面， 因此不存在惟一的标准的理解。 个体的建构活动要 在一定的社会文化背景中进行，而且必须与学习共同体的建构相结合， 否则很难达到对事物的合理解释。 通过学习 者之间的 合作， 既能使个体 的理解更加丰富和全面， 又可以 使知识达到必要的一致性。 建构主义理论认为将具有一定发展层次的个体加入到社会交互活 动中后， 会产生适合社会活动的更高个体发展状态。 它指出个别化学习 和协作性学习会产生不同的学习效果， 充满交互的协作性学习会使学习 者获得更高水平的认知能力的发展。 由于建构主义认为学习是在一定的情境中即社会文化背景下， 借助 其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程， 因此建 构主义的学习理论认为 “ 情境”、“ 协作”、“ 会话”和 “ 意义建构” 是学习环境中的四大要素， 它们为学习者的 探索活动提供了 强有力的支 持。 对视频进行注释的点播学习系统为学习者的学习提供了上述四大 要素， 基于视频的学习内 容可以反映真实的情景， 提供虚拟现实的社会 学习环境， 学习者之间有充分的协作学习机会， 可以互相看到对方的学 习 情况与思想， 彼此进行讨论、 协商、 合作和竟争， 最终完成意义建构 的学习目 标。 1 . 3 “ 邻近发展区”的理论( z o n e o f p r o x i m a l d e v e l o p me n t ) 心理学家维果斯基( v y g o t s k y ) 认为， 学习 者在协作交互活动中获得 的能力能够被内化而变成他们的独立发展成果。 他提出了邻近发展区的 概念:邻近发展区是在个体独立问题解决过程中确立的实际发展水平， 与其在成人的指导下或与他人协作活动过程中通过问题解决确定的发 展潜力之间的距离。即指当前实际发展水平和潜在发展水平之间的距 离。 学习者的实际认知发展水准，可能由他独自思维操作解决问题时所 表现的 成就来决定， 如考试成绩。 而他的潜在认知发展能力， 并非指他 此时此地所表现的实际能力， 而是指在成人或教师适当协助之下他可能 达到的成就。 因此，实际发展区代表学习者认知发展的实力， 邻近发展 区代表儿童认知发展的潜力。邻近发展区指出处于该区间的学习任务 ( 学习内容) ，不能够被学习者自己单独完成，而能够在有帮助的情况 下完成。 学习者通过与教师和同伴在学习环境中的不断交互，不断把 “ 邻近 发展区” 变为现实的发展。 邻近发展区之内的充分发展依赖于充分的社 会交互， 在教师的帮助及同伴的协作下能够得到的发展远远胜于独立的 发展。 邻近发展区的理论是在对视频进行注释的网络点播学习系统中开 展协作学习的理论基础。 在此系统中， 学习者的协作性学习得到了很好 的支持， 学习者与教师之间、 学习者与同伴之间有充分的交互， 学习者 拥有“ 共享注释” 空间， 每个学习者都可以 看到先前学习者的学习心得、 问 题和其他人的反应， 都可以点击某个注释进行回答或反馈， 增加了相 互交流的机会。 学习者与教师之间通过e m a i l 进行及时地沟通， 教师也 根据学习者模型中的数据为学习者提供协作学习伙伴的建议。 系统还提 供精心设计的协作学习 任务， 要求学习者之间通过协作来完成。 学习者 在这样一个充满交互的协作性学习环境中建构知识，使自己不断处于 “ 邻近发展区”内，获得认知能力的持续发展。 1 .4教学策略的研究 1 . 4 . 1 随机通达教学策略( r a n d o m a c c e s s i n s t r u c t i o n ) 在认知弹性理论的指导下， 斯皮罗等人提出了针对高级学习的 “ 随 机通达教学”。 由 于高级知识的复杂性和实例的差异性， 人们在运用知 识解决实际问 题时，任何对事物的简单理解都会漏掉事物的某些方面， 而这些方面在另一个情境中或是从另一个角度看时可能是非常重要的。 因此， 学习过程中对于信息的意义建构可以 从不同的角度入手， 从而获 得对不同方面的理解。 随机通达教学的核心主张是，对同一内容的学习，要在不同时间、 在重新安排的情景下、 带着不同目 的以 及从不同的角度多次进行， 以 此 达到高级知识获得的目 标( 即把握复杂性和为迁移而准备) 。 斯皮罗等人 把这一 种方式 形象地称为 “ 交织景观”( c ri s s - c ro s s e d l a n d s c a p e ) ， 用它 来类比随机通达教学。 这意味着在教学中，对复杂主题要作非线性的、 多维度的浏览， 即在不同的场合、 从不同的方向重返同一个概念， 多次 进入的结果不是仅仅对同一知识内容的简单重复和巩固， 而是使学习者 获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。 通过以不同的方式交叉浏览结 构不良知识领域， 使学习者认识到知识应用的多样性， 并且揭示知识的 多种关联性以及对情景的信赖性， 也使学习者认知到从不同角度考虑知 识的复杂性是非常重要的。 随机通达教学避免抽象地讲解概念的 一般运用， 而是把概念具体到 一定的实例中， 并与具体情景联系起来。 每个概念的教学都要涵盖充分 的实例， 分别用于说明不同方面的含义， 而且各实例都可能同时涉及到 其它概念。 在这种教学中， 学习 者可以 形成对概念的多角度理解， 并与 具体情景联系起来， 形成背景性经验。 这就能提高他们针对具体情境的 需要从记忆中 选取知识加以 重新组装，建构意义的能力。 随机通达教学方式提倡运用各种多媒体交互技术为学习者提供一 个复杂与结构不良的学习环境， 并由 此及彼鼓励学习者自己 对知识的积 极探索与建构。 随机通达教学策略在对视频进行注释的学习系统中可以很好地体 现， 系统中的学习内容大部分都是以流式视频的形式呈现的， 视频具有 表现力强、内容丰富的特点， 它把复杂概念融入视频中， 在真实的情境 中进行讲解，同时，针对每个学习主题，系统都提供若千个案例视频片 断， 学习者可以进行主题搜索， 从多种观点中发现该主题的表征。 学习 者在学习的过程中可以看到其他人的学习注释， 从中发现闪光点， 从多 个角度考虑问题，激发自己的灵感， 促进反思， 从而引发针对某一内容 的重新学习或加深学习。 1 .4 .2支 架式教学 策略( s c a f f o l d i n g i n s t r u c t i o n ) 根据欧共体 “ 远距离教育与训练项目” 有关文件，支架式教学策略 被定义为: 这种策略“ 应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框 架 ( c o n c e p t u a l fr a m e w o r k ) 。 这种框架中的概念是为发展学习者对问 题 的进一步理解所需要的， 为此， 事先要把复杂的学习任务加以 分解，以 便于把学习者的理解逐步引向深入。 ” 建构主 义者借用建筑行业中 使用的“ 脚手 架” ( s c a ff o l d i n g ) 作为上 述概念框架的形象化比喻， 其实质是利用上述概念框架作为学习过程中 的 脚手架。 如上所述， 这种框架中的概念是为发展学习者对问 题的 进一 步理解所需要的， 因而可通过这种脚手架的支撑作用( 支架作用) 不停 顿地把学习者的智力从一个水平提升到另一个新的更高水平， 真正做到 使教学走在发展的前面。 支架的作用就是减少学习者初期失败的几率， 随着学习者技能水平 的增长， 在学习者的最近发展区内提供越来越少的支援， 使学习者的学 习向 上推进时，学习的责任将逐渐由 教师或学习系统转到学习者的身 上， 并将建立起的概念内 化成学习者个人的 心理历程。 支架式教学策略由以下几个步骤组成: ( 1 )搭脚手架 : 围绕当前学习主题， 按 “ 邻近发展区”的要求 建立概念框架。 ( 2 )进入情境 : 将学习者引入一定的问 题情境 ( 概念框架中的 某个层次) ( 3 )独立探索 : 让学习者独立探索。探索内容包括确定与当前 所学概念有关的各种属性， 并将这些属性按其重要性大小顺序排列。 探 索开始时要先由教师启发引导( 例如演示或介绍理解类似概念的过程) ， 然后让学习者自己去分析; 探索过程中教师要适当提示， 帮助学习者沿 概念框架逐步攀升。起初的引导、帮助可以多一些，以后逐渐减少，愈 来愈多地放手让学习者自己探索; 最后要争取做到无需教师引导， 学习 者自己能在概念框架中继续攀升。 在对视频进行注释的点播学习系统中，这种支架式教学策略得到 了很好的实现. 学习系统起到了一个智能性的支架作用， 不仅要知道学 习者己 达到的技能层次， 籍此了解学习者行为表现的潜在层次， 帮助学 习者或者引导学习者解决遇到的问题， 而且要始终保持学习者处在其邻 近发展区内。 学习内容具有层次化、单元化的特点，以视频片断呈现的 学习任务也是基于问题的， 教师事先搭好脚手架， 并鼓励学习者积极探 索， 教师在与学习者利用e m a i l 进行交流时不断地帮助学习者攀升阶梯， 逐渐完成学习者对知识的意义建构。 学习者在适应性的学习环境中所扮 演的角色并不是被动的参与学习的身份， 学习者只有积极地参与学习活 动并且积极思考，才能使学习控制权逐渐由学习系统转到自己的手中、 才能主动地建构自 己 的知识结构。 在学习 责 任逐 渐由 学习 系统转 变为学 习者的过程中，学习的支架潜藏着学习系统和学习者的隐性互动。 1 . 4 .3 抛 锚 式 情 境 教 学策 略 ( a n c h o r e d s i t u a t e d i n s t r u c t i o n ) 抛锚式教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础 上，这类真实事件或问题的确定被比喻为 “ 抛锚” ，因为一旦这类事件 或问 题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了( 就像轮船被 锚固定一样) 。 建构主义认为， 学习者要想完成对所学知识的意义建构， 即达到对该知识所反映事物的性质、 规律以及该事物与其它事物之间联 系的深刻理解，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感 受、去体验( 即通过获取直接经验来学习) ，而不是仅仅聆听别人( 例如 教师) 关于这种经验的介绍和讲解。 美国v a n d e r b i l t 大学认知与技术课题组( c o g n it i o n a n d t e c h n o l o g y g r o u p a t v a n d e r b i lt ， 简称c t g v ) 设 计了 一 些 基于 计 算 机的 教 材 来进行 抛 锚式 情 境教 学。比 如j as p e r 解 题系列 ( t h e j as p e r w o o d b u ry s e r i e s ) , 此教材由一系列的冒险故事组成 ( 如旅行、经商等) ，由 这些故事衍生 出有待学习者解决的问题。 在基本问题之后， 还鼓励学习者解答类似的 或延伸的问题，以 帮助学习者发展起变通的、 灵活的知识表征， 深刻理 解蕴含在问题中的原理原则。 对视频进行注释的点播学习系统提供真实、开放的学习环境，将 图、文、声、画等技术溶为一体，为学习者创造生动形象的教学气氛， 激发学习兴趣与热情， 使学习者的思维、 情感和行为结合起来， 起到了 潜移默化的作用， 系统提供适合抛锚式教学的学习任务， 任务设计依据 以下原则: ( 1 )以视频呈现内容:通过视频来呈现问题情境， 这可以 给学习 者一个真实、 有趣的场面刺激， 并把与问 题有关的资料都蕴含在视频内 容中，提供丰富的信息。 ( 2 )叙述真实的问题:以叙述故事的方式来呈现资料能创造一个 有利于问题解决的、丰富的、 有意义的学习情境。 ( 3 )开放性的故事内 容:由于故事都是开放性的，学习者要考虑 各种可能的因素，按照自己的思路来形成不同的答案。 ( 4 ) 注意隐含资料的设计: 将与问 题有关及无关的资料一起植入 故事影片中， 但不明确告诉学习者这些资料的用途， 学习者要自己去选 择、判断。这是这种教材最大的特色。 ( 5 ) 设计问题的复杂性: 每个问题都包含多个子问题和解决步骤。 ( 6 )设计内容成对的故事: 将两个故事配对，这是为了使学习者 对知识有再练习的机会， 而且可以 促使学习者在不同的情境中 进一步理 解，对更多的问题进行思考。 第二章 对流式视频进行注释的点播学习系统的 特点与功能分析 2 . 1多媒体注释的含义 多媒体注释是与多媒体内容相关的元数据，就像在书的空白处记 笔记一样。它包含两层含义: 1 . 源内容是以多媒体形式呈现的， 可以是网页文本、 动画、 音频、 视频和虚拟现实中的任何一种; 2 .所作的注释内容是以多媒体形式记录的，可以 是图片、文本和 声音等多种形式。 在多媒体学习内容播放的过程中，学习者可以随时暂停播放，在 此处添加注释， 就像做真实的笔记一样， 注释内容是与其源多媒体内容 时刻相链接的， 学习 者日 后复习 观看学习内 容的时候， 可以 看到在哪些 地方自己曾经有疑问， 也可以通过点击注释， 看到这些疑问或想法的出 处 ( 在源多媒体学习内容中所对应的点) ，这样就把问题放在上下文的 环境中加以 理解， 促进反思。 其他学习者在观看同一内容的时候， 也可 以看到先前学习者的问题和其他人对此做出的反应， 促进思考， 方便交 流， 更好地进行协作学习。 在网络视频点播学习方式中， 源内 容是以视频的形式呈现的，因 此，多媒体注释的概念就具体表述为对视频进行注释。 2 . 2对流式视频进行注释的含义 在流媒体视音频课件播放的过程中，学习者可以 进行自 主性操作 如果他对某一段内容有问 题， 或是想对某一个知识点做个人笔记， 都可 以随时点击视频的暂停按钮，在暂停的视频内容处添加提问或个人评 论， 这些添加的内容即为对视频进行的注释， 注释内容随即被存储在特 定的注释数据库中， 保证视频内容与注释内容的独立存放， 学习者在进 行注释操作时不会对原有视频内容进行更改。 虽然注释与视频的存储是 相对独立的，但是注释与视频学习内容之间又通过注释元数据进行关 联， 注释元数据包括注释的产生处 ( 即注释产生时所对应的原有视频学 习内容的帧数和当前播放时间) 和注释的类别等， 每一条注释都通过元 数据与其所指向的源视频内容保持实时地关联。 学习者可以对注释进行分类设定， 可以分为问题、 评论和个人保密 记录等。问题又可分为公共问题 ( 可以匿名或署名发布) 和私下交流问 题。 所有的学习者都可以看到其他人的公共问题， 可以点击进行查看并 有权进行回答， 加深问题的讨论。 学习者可以把私下交流问题通过e m a i l 发送给教师或其他某个他认为有能力帮助他的学习伙伴， 在相互的交流 中解决疑问。 对流式视频进行注释的最重要的特性就是注释 ( 笔记) 与学习内容 的即时相关联性。 我们都对真实课堂学习中在书的相关空白处做笔记的 这种学习行为印象深刻， 因为这种注释对于我们日 后的复习、 对信息的 再加工都很有帮助，这种行为延伸到网络视频点播学习中也同样如此， 每一个问题， 每一条心得， 每一次深入地交互都与源视频学习内容相关 联， 使学习者始终可以在基于内容、问题和上下文环境中进行情境式学 习， 并且由于注释的增加， 学习者之间、 师生之间可以更好地进行交互， 有利于协作学习的进行，注释的不断积累也是对课程内容的一种丰富. 2 . 3视频内容与电子文稿数据流的同步 在此系统中的视频内容有两种: 1 .教师讲授课程的全程录像; 2 .作为学习任务和辅助材料的视频片断，包括情景故事、实例示 范等其它具有激发想象、隐含材料的视频短片。 在教师讲授课程的全程录像中配有同 步的电 子讲稿， 类似于教师的 板书， 视频讲授的每一部分都与电子讲稿中 相应的章节内 容相对应， 并 且保持实时同步， 学习者在拖动视频播放滑钮进行跳跃观看时，电子讲 稿也随之进行内容的跳跃。 学习者点击讲稿中的某一知识点， 视频也会 自 动转到与其相对应的部分。 在作为辅助材料的视频演示片断和作为学习任务的情景故事中， 有 许多内容需要学习者自己观看并理解吸收，为知识的意义建构做准备， 同时也存在着一些需要做暗示或详细说明的细节， 这些暗示和细节说明 同样以电子演示文档的形式与视频内容保持同步， 学习者在观看视频片 断的同时， 通过同步的电子演示文档可以获得适当的学习帮助， 使学习 处于合理的难度之中，并促进学习者不断探索与深入思考。 2 . 4注释内容与视频内容的实时跟踪与定位 注释内容与视频内 容的实时同步是系统最重要的 特性。 视频内容 对于每个学习者都是相对开放的、 部分可控的。 之所以是相对开放、 部 分可控的是因为学习 者在观看视频时， 可以自由 暂停、 重放、 快进、 后 退、停止等操作，自 主做出注释，进行知识的意义建构，但是所做的注 释知识虽然与视频相关联， 并不会更改影响原有视频内容， 每一门课程、 每一个视频对于所有学习者来说都是同样的， 但是由 于内容的非线性结 构和注释的不断积累， 呈现给学习者的又是动态的、 丰富的、 个性化的 学习内容，提供了建构性的学习环境。 学习者在观看视频内 容的时候， 随时会产生问 题或做笔记， 此时就 可以点击暂停按钮， 在产生问 题或做出评论的视频内容处做注释，学习 者进行的所有注释都与视频内容有点对点，片断对片段的精确的对应。 每个学习者在观看视频内容时都可以做注释， 随着学习的进行， 注释也 不断积累， 构成了较全面的问题库与答案集， 呈现在学习者面前的就是 不断更新， 不断补充的学习内 容。 在视频课件的播放过程中， 先前学习 者对视频内容所做的所有公开注释都会按照一定的顺序出现在注释显 示窗口， 这种顺序由 注释的元数据来决定。 每条注释都有自 己的元数据， 记录的是有关注释产生、 分类的一切信息。 例如注释产生时所对应视频 点的帧数与当前播放时间等， 这决定了注释的呈现顺序不是以它被创建 的物理时间而排列， 而是由其产生时对应的源视频播放时间顺序来排列 的，由于视频内容是有序的，按照一定层次结构排列的，注释同样也是 如此。当视频播放时， 根据这种时间定位，与当前播放最相近的那条注 释会被醒目的提示， 例如用红箭头加以标记， 用粗体加深或高亮显示等 方法进行突出显示， 提醒学习者此内容曾经被其他学习者注释过， 很可 能是个值得关注的问题。 学习者点击某一条注释， 可以在注释预览窗口 中看到有关这条注释的详细内容与信息。 这种注释内 容与视频内容的同步跟踪定位， 使得学习结果更加组织 化，学习者可以在复习时清楚地看到自己在哪些知识点上曾经有过疑 问，是否已经全部释疑，有利于学习者自 我评价。 2 . 5支持学习者的个性化学习 2 . 5 . 1视频点播方式实现了随时随地的学习 视频点播提供给学习者按需点播的学习机会， 打破了时空界限， 学 习者可以根据自己的时间、 精力、 爱好和需要自 主选择学习的时间与学 习内容，为学习者提供个性化的学习环境。 2 . 5 .2学习内容和注释内 容以非线性结构呈现 学习内容不是以线性结构强迫学习者从头至尾完整地学习， 学习者 可以根据需要控制视频的播放、暂停、前进、后退， 按自己的兴趣、自 己的步骤进行学习。 学习者通过点击“ 学习内容” 按钮， 可以 看到以非 线性结构呈现的内容概要， 和与之相对应的注释概要， 学习者可以 根据 不同的需要选择查看某些细节， 或略过某些章节。 学习者通过查看视频 内容和注释概要可以发现哪些内容被更多的关注，哪些问题尚无人解 答，哪些内 容具有讨论的价值等等， 并进行跳跃式的点击浏览，因此， 注释也是一种导航工具， 通过注释的提示与辅助， 学习者可以较快地掌 握学习内容。 2 .5 .3学习者拥有基于注释的个人笔记本 在注释系统中， 学习者所进行的注释可分为公共注释和个人注释两 种。 学习者如果有问题并希望其他人给予回答时， 可以将此注释设为公 共注释，并被存入到公共注释区，所有其他人都能查看，并允许回答， 从其他人那里获得帮助。 如果观看视频学习内容时产生了某些个人感想 或想对某些内 容作一总结， 可以在个人笔记本中做私人记录。 个人笔记 本是学习者在系统中 拥有的私人空间， 只有学习者本人有进入权， 学习 者在这个私人空间里作个人记录， 记录学习感受， 总结学习心得， 标注 自己对学习内容的掌握程度以及对今后学习的计划和期望等，可以说， 这就是学习者学习、 成长的历史档案。 当然， 这些注释在某种程度上也 是与学习内容相关联