（教育技术学专业论文）网上适应性学习的支持系统研究.pdf

学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：赳盘i 耋日期：三! ! i ： 学位论文使用授权声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要 汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名：号，j 、音弦 日期：2 0 0 彳 塌堤 一 国切 ， 名 期 签 日 师早 摘要 摘要 当前，基于网络的学习已成为终身学习的一种重要方式，支持网络化学习的 平台是网络教育中非常重要的因素，是决定网络教育成败的关键所在。 因此，对网上学习支持环境的研究己成为网络教育研究的一个重要课题，许 多专家学者对此进行了大量的理论研究、实践和学术调查，并取得了一些成果。 但学习内容的设计及教学活动的组织方式还未达到我们所理想的效果，还需要不 断研究实践。本论文提出网上学习应该采用适应性学习模式来提高学习效果，并 设计和开发了支持该学习模式的支持系统，希望从本研究工作中探索开展网上学 习的一条新思路，并且为当前开展的网络教育提供一定的理论和实践指导。 本论文中，作者首先分析了当前影响网上学习效果的因素，然后在总结和分 析当前网络学习平台的缺点与不足的基础上，提出网上适应性学习是提高网上学 习效果的一种有效途径，网上学习的开展应该采取适应性学习模式，即教学内容 的呈现应该适应每个学习者的学习背景、学习水平和学习风格的特征；学习系统 应该根据学习者的学习情况来给予适当的导向；学习系统对学习者的帮助请求应 给予适应性的帮助。接着对建设网上适应性学习的支持系统的可行性和必要性进 行了分析。最后两部分是对支持网上适应性学习的系统的设计与开发。 在对网上适应性学习支持系统的设计中，我们首先提出系统的整体结构模 型，认为一个完整的适应性学习系统应该包括：适应性模型( 包括适应性内容呈 现、适应性导航支持、适应性帮助) 、领域知识模型、学生模型、适应性引擎。 并对其中这些模块进行详细的设计与讨论，然后再根据设计对网上适应性学习的 支持系统进行了开发，并介绍己实现的网上适应性学习支持系统的功能与丌发情 况。 【关键词】网上学习适应性学习适应性内容呈现适应性导航支持适应性帮 助网上适应性学习支持系统 a b s l r a c t a b s t r a c t a tp r e s e n tt i m e ，w e b - b a s e dl e a r n i n gh a sb e e na ui m p o r t a n tm o d eo fl i f e l o n g l e a r n i n g t h es u p p o r ts y s t e mo fw e b - b a s e dl e a r n i n gi sam o s ti m p o r t a n tf a c t o ri nt h e w e b - b a s e de d u c a t i o n ，w h i c hd e t e r m i n e st h eq u a l i t yo fw e b - b a s e de d u c a t i o n s o ，s t u d i e si nt h es u p p o r ts y s t e mo fw e b - b a s e dl e a r n i n gh a v e b e e na ni m p o r t a n t s u b j e c t m a n ye x p e r t so ft h i sf i e l dd ol a r g ea m o u n t so ft h e o r e t i ca n dp r a c t i c a ls t u d i e s b u tt h ed e s i g no fl e a r n i n gr e s o u r c e sa n dt h ei n s t r u c t i o n a la c t i v i t yc o m e ss h o r to fo u r h o p e f u le f f e c t i nt h i st h e s i s ，it h i n kt h a ta d a p t i v el e a r n i n gm o d ei sag o o dw a yt oe n h a n c et h e e f f e c to fw e b - b a s e dl e a r n i n g s oid e s i g na n dd e v e l o pt h ew e b b a s e da d a p t i v e l e a r n i n gs u p p o r ts y s t e m a n dih o p em ys t u d i e sc a np r o v i d eg u i d a n c ef o r t h e w e b b a s e de d u c a t i o n t h et h e s i si sd i v i d e di n t ot h r e ep a r t s 。i nt h ef i r s tp a r t ，ia n a l y z es h o r t c o m i n g so f t h ee x i s t i n gp l a t f o r m so fw e b - b a s e dl e a r n i n g b a s i n go nt h es t a t u sis u g g e s tt h a tt h e a d a p t i v el e a r n i n gm o d es h o u l db ea d o p t e di nt h ew e b b a s e dl e a r n i n g t h em o d ei s d e s c r i b e da sf o l l o w e d ：t h ep r e s e n t a t i o no fl e a r n i n gr e s o u r c e sm u s tb eb a s e do nt h e l e a r n e r s l e a r n i n gs t y l ea n dk n o w l e 岵el e v e l ；t h es u p p o r ts y s t e mm u s tg i v ei n d i v i d u a l n a y i g a t i o nf o rt h el e a r n e ra c c o r d i n gt oh i sk n o w l e d g e ；t h es y s t e mm u s tg i v ea d a p t i v e h e l pf o rt h el e a r n e r b a s i n go nt h em o d e ，id e s i g nt h es t r u c t u r eo ft h es y s t e ma n dt h ef u n c t i o n a l m o d u l e so ft h es y s t e mi nd e t a i l t h ef u n c t i o n a lm o d u l e sa r e ：d m ( d o m a i nm o d e l ) u m ( u s e tm o d e l ) ，a m ( a d a p t a t i o nm o d e l ) ，a e ( a d a p t i v ee n g i n e ) a tl a s t ，a c c o r d i n g t ot h ed e s i g n ，id e v e l o pt h ew e b b a s e da d a p t i v el e a m i n gs u p p o r ts y s t e m t h el a s tp a r t o ft h et h e s i si st h es u m m a r yo ft h es y s t e m k e y w o r d s ：w e b b a s e dl e a r n i n g ，a d a p t i v el e a r n i n g ，a d a p t i v ep r e s e n t a t i o n ，a d a p t i v e n a v i g a t es u p p o r t ，a d a p t i v eh e l p ，w e b b a s e da d a p t i v el e a r n i n gs u p p o r ts y s t e m 引占 引言 1 、研究背景 信息技术日新月异的发展，互联网以其丰富的资源和先进的技术、方便快捷 的信息获取方式获得了人们的青睐，基于网络的远程学习己成为终身学习的一种 重要方式。 网络教育就是运用网络技术与环境，结合教育环节中各要素包括教育者、受 教育者、教育内容、教育媒体、教育过程等，开展教育教学活动的过程。要使网 络教育与传统教育那样可以传承文化知识、培养人的技能、促进人的全面发展， 并能收到与传统教育那样或更好的效果，那么就必须协调好网络教育中各要素的 关系，尤其是让教育内容，以及教育过程充分利用网络技术的优势。 网络教育中教育内容的组织和学习过程的组织是决定网络教育成败的关键 所在。而在进行网络学习中，学习者主要通过网络学习的支持平台当前主要 表现为网络课程来进行学习。网络课程等学习支持系统的建设己引起众多教 育专家和学者的广泛关注，进行了大量的理论研究和实践以及学术调查，并取得 了一些成果，为网上学习系统的设计开发提供了理论和实践依据。但是其中还是 存在许多问题，学习内容的组织及学习过程的监督和交互远未达到我们所理想的 效果，还需要不断研究实践。 2 、研究的意义和目的 网络教育已经成为当今教育体系的一个重要组成部分，因此对网上学习支持 环境的研究也成为了网络教育研究的一个重要课题。现在许多网上学习支持系统 的设计都是遵循了现今比较普遍的模式来设计开发的，如有学习模块、作业模块、 答疑模块以及其他的学习支持模块等，但是它的学习效果并没有我们设想的那么 理想。因此，如果能研究出一种更适合学习者的学习、使学习者更感兴趣、能提 高学习者的学习效率的网上学习系统的设计模式，无疑是对未来网络教育发展的 贡献。作者在这里提出的适应性学习支持系统是众多学习支持环境中的一种，希 望从本研究工作中探索开展网上学习的一条新思路，并且能在将来开展的网络教 育中具有一定的指导价值。 网络环境下教学活动的最大特点在于教师与学生在时空上的分离，传统的教 引言 学活动是在课堂上面对面的环境中，通过师生之间的互动而展开的，教师可以精 心地设计教学内容。网络环境下，这种通过师生之间的互动来引导着教学活动的 进行的环境不复存在，而是被利用技术营造的学习支持环境所取代，教师与学生 之间的交流就变得比较困难而且学习者的学习也失去教师的监督。因此在本论文 中，针对这一问题，提出将适应性内容呈现，适应性导航以及适应性同伴帮助的 思路应用到网上学习支持系统的开发中，使学习支持系统适应学生的特征，适应 学生的所需，提高学习者与系统之间的交互，以提高网上学习的效率。 3 、论文研究框架 在本论文中，从如何优化网上教学内容的组织，以及教学过程的开展出发， 作者认为应该让教学内容的呈现适合每个学习者的学习背景、学习水平和学习风 格；其次学习系统还应该根据学习者的学习情况来给予学习者学习的导向；最后 在进行协作学习中，传统的协作学习方式没有发挥其效力，应该要考虑到学习者 的学习情况与有相近知识水平的学习者进行协作学习来提高协作学习、问题解决 的效率。以上是本沦文所要研究的三个大问题，都围绕着如何让学习环境来适应 学习者的个别需求来展开的。 因此，本论文主要围绕着“适应性学习”来展开研究和应用。整篇论文分为 理论研究和实践应用两大板块。论文的第一章是论文的理论研究部分，首先介绍 了现有的网上学习的现状，分析和考察在当前实践中所存在的问题，然后从理论 方面提出了网上学习的一种重要模式适应性学习模式，并对其特征和模式进 行了论述。第二章中作者根据适应性学习的普遍模式对实现网上适应性学习的支 持系统进行了设计，首先对系统的理论结构模型进行了设计，再具体对反映了系 统的适应性的各个功能模块进行了详细的设计，这些功能模块包括：适应性内容 呈现模块、适应性导航支持模块、适应性帮助模块、适应性引擎，最后是对系统 的数据层部分即领域知识模型和学生模型的设计。论文的第三章介绍了系统的技 术实现，在这一章中对系统的总体逻辑结构进行了设计，并对系统的数据库( 领 域知识模型、学生模型的数据) 的数据表示进行了具体设计，最后是系统的开发 情况，介绍了系统的各个板块的开发情况。在论文的最后部分，作者对本论文的 理论和实践研究结果进行了讨论与总结，将本系统与其他相关系统进行比较，总 结出系统优缺点，针对其中的不足以及今后的发展进行了展望。 第一章网上适应性学习的发展 第一章网上适应性学习的发展 本论文研究的是网上适应性学习的支持系统，因此为了使支持系统更好地为 网上有效的学习服务，利用网上适应性学习模式来弥补当前网上学习过程中的一 些不足之处，提高网上学习的效果，我们有必要对网上学习的现状进行研究分析， 找出影响网上学习效果的因素，针对这些因素找出解决方法来不断完善系统，使 其更好的发挥作用。 第一节网上学习的现状分析 互联网技术的飞速发展与普及，给当今教育的发展带来了无限光明的前景。 通过互联网接受教育的人越来越多，截止2 0 0 2 年9 月我国教育部已经正式批准 了国内6 7 所重点高校进行现代远程教育试点，我国网络大学的在校生也己超过 了1 0 0 万人，网上学习正在成为全球教育和培训的趋势。但是我们同时也应该 注意到网络教育的效果，找出其不足之处，研究对策，不断提高网络教育的效果， 使网络教育能更好的为大众服务。 据清华大学在一次对网络课程使用情况的调查。中发现，在被调查学生中， 有3 6 8 的学生认为课程系统缺少交流，遇到问题无法解决；有3 5 3 的学生认 为课程系统缺少督促，难于把握学习进度( 见表1 1 ) 。这两个方面是学生通过 网络学习遇到的最大的障碍，也是现今的网络课程中存在的两个大问题。 表1 - 1 在网络学习中学生遇到的主要障碍 排名内容一百分比 1 缺少交流，遇到问题无法解决 3 6 8 缺少督促，难于把握学习进度 3 5 - 3 3 缺少网络学习的硬件条件 1 1 8 4 计算机操作不熟练 8 8 5 无障碍 7 4 另外还对影响学习效果的因素进行了调查发现，有4 2 6 的学生认为“交互 性”是影响学习效果的因素中最重要的因素( 表1 2 ) 。可见网络课程中交互性 茹海波h 络人学生逃1 0 0 多万人现状怎么样? ，h n p ：w w w , 艘r n c t a r t i , ：1 c 2 0 0 3 0 4 0 8 3 0 8 1 9 0 3 _ s h t m l 一胡欣刘出芳，h 络学爿中的衍息交且，现代教育投术究。i 施用e l e a r n i n g 的理论。，实践r2 0 0 第一章网上适应性学习的发展 是非常重要的。 表1 2 影响学习效果的因素 捧名内雾百分比 l 交互性 4 2 6 2 课程内容的组织结构 3 6 1 3 使用的媒体形式 2 7 9 4 页面设计 2 1 3 由上面两张表( 表1 1 ，表1 2 ) 且作者也收集了国内的一些免费或收费的 网络课程，所收集的网络课程中有的是一些院校自己开发的免费网络课程，有的 是教育部新世纪网络课程建设工程试用版。在对这些网络课程进行分析后，作者 认为现存的网上学习系统主要是网络课程存在的主要问题有： ( 1 ) 缺少交流。在传统课堂教学中交互的是感性的内容，具体直观，学生 可以从教师的语言、神态、动作中就可以得到肯定、否定、赞扬或批评，一个眼 神的交流足以表明双方的态度、含义。课堂教学中师生之间的交流是同一时空的 且是实时交互的，而网络学习中学生和教师以及学生之间的交流是时间和空间中 的非同步，这为信息的交流带来延迟，给师生之间的交互带来不便。在传统课堂 教学中，教师可以根据每个学生的能力、性格不同来刻意增加与那些不太活跃的 学生的交流，来调动起他们的学习积极性，并能督促学生学习。但是网络学习中 就很难做到这一点，因为学生数量大且师生不是同一时空的。这就成了阻碍和影 响学习效果的最大的因素。虽然现今有些网络课程设计了留言板、聊天室供学习 者之间或与教师进行交流，但是基本上没有什么效果。 ( 2 ) 课程缺少交互性，缺少对学习者的学习方向和学习过程进行必要的指 导和监督。在网络学习中，课程系统所能呈现的只有文字、图形、图像、音频， 学生和教师咀及学生之间无法见面，这就使交互带有更多的抽象和理性成分，交 互的质量和程度受到很大的限制。现存的课程基本上都没有解决这个问题。从传 统学习发展到网络学习，学习媒体和学习方式都发生了变化，学习主动权转移到 学生手中。学生可以在任何时间和地点进行学习，可以控制自己的学习进度。学 生的责任感与学习念度都会直接影响到学习效果。由于没有了教师的指导与监 督，学生不可能完全寻找到有用的信息，也不可能有效的利用网络课程中丰富的 知识和信息进行学习。 第一章网e 适应性学习的发展 ( 3 ) 课程内窑的组织结构没有经过精心的设计，大多数网络课程都是一种 静态超文本( 超媒体) 的内容呈现方式。教学内容的表现形式单一，而不是多种 媒体的组合，有的甚至把传统课程照搬上电脑，便形成- - f 网络课程，这样根本 达不到教育内容与网络技术的优化组合。 ( 4 ) 系统不能针对个别学生的需求。由于网络教育的学生面广，学生的年 龄、起点各有差异，而教师只能在一个起点上进行教学，无法兼顾到各个层次的 学生后，容易导致学习效果的不佳。 以上四个方面的问题是网络教育中的学习系统存在的主要问题，它严重地阻 碍了网络教育的发展。随着信息技术的发展，这些问题可以部分的通过技术手段 来解决，也使对网络教育的这些局限性的突破成为可能。也只有网上学习的支持 系统的设计突破了以上的局限，我们的网络教育必定会有一个质的飞跃。 第二节网上学习发展的趋势 网络教育就是运用网络技术与环境，结合教育环节中各要素包括教育者、受 教育者、教育内容、教育媒体、教育过程等，开展教育教学活动的过程”。要使 网络教育与传统教育那样可以传承文化知识、培养人的技能、促进人的全面发展， 并能收到与传统教育那样或更好的效果，那么就必须协调好网络教育中各要素的 关系，尤其是让教育内容的组织，以及教育过程充分利用网络技术的优势，以此 来提高学习者进行网上学习的效果。 存在弊端的网上学习系统终将被淘汰，适合学习者个别需求的学习系统才能 提高学习效果。网上有效的学习应该是一个积极的信息加工、解释和综合的过程， 学习能够使用各种不同的策略来存储和提取信息，能够使学习环境适应自己的需 求和目标。随着以计算机和网络技术以及社会科学的飞速发展，实现有效的网上 教育的学习系统呈现出如下发展趋势： l 、满足学习者的个别需求 在传统教育中，对于具有个人化学习的学生群体，我们却要施以群体教学模 式：以一个能力水平为基础授课、同步教学过程、同步测试与评价过程等等。但 这对网上学习显然是不合理的，网上学习应该是一种个别化的学习，网上教学应 u 官巍】矗人力，沦h 络敦育的奉十刨新，现代教育技术究。应用e - l e a r n i n g 的理论。，实践，2 0 0 第一青网上适应性学习的发展 该是一种适应个别学习需求的个别化教学。网络教育具有灵活学习或开放学习、 以及传统教育所不具备的教学行为的个人化和学习行为的个人化的特征，网络教 育把个体学生从学生群体中分离，把他放在个更为个人化的情景中。另外，还 必须建立一个一对一的师生关系，但是这需要庞大人员开支，在传统意义上来说 是不可能实现的，但随着智能技术及计算技术的日普及和发展，建立智能导师与 学生之间的一对一的师生关系，并不是不可能的。 2 、快速的反馈，交流变得更容易 反馈缓慢通常是传统网络教育最大的问题之一，过去由于技术上的因素限 制，尽管人们想了很多解决办法，但反馈效果仍然不好，但近年来，科学技术的 飞速发展，给解决这个问题带来了希望。随着网络技术的发展，网上传输带宽也 越来越大，网络教育中实时反馈也成为了可能，通过基于i n t e m e t 网络的实时讨 论系统，学生可以与教师或其它学生进行实时的讨论，问题和回答可以在几秒钟 之内，来回几千公里，在教师和学生、学生和学生之间，架设起一座跨越时空的 桥梁。另外，双向实时视频会议系统也己得到广泛的应用，它可以让学生和教师 进行面对面的交流，它可以使这种交流更为直观、更为简便、更为充分。 3 、智能化 学习系统要适合学习者个别的需求，就必须可以跟踪学习者的学习状态，适 时给予学习者学习指导。另外为了检查学习者的学习效果所进行的自适应测验， 这都是智能化的表现。 4 、教育观念的改变由着重教学转向着重学习，更注重计算机对学习者自学 的监督和指导 建构主义学习理论认为：学习过程是人的认知思维活动的主动建构的过程， 是人们通过原有的知识经验与外界环境进行交互活动以获取、建构新知识的过 程。学习者不是知识的被动接受者，而是知议的主动建构者。外界施加的信息 只有通过学习者的主动建构才能变成自身的知识，这也可以解释为什么在同一课 拳中，教师实旋同一教学，但不同学生的学习结果却存在较大的差异。教师不再 是教学内容的传递者，而是教学活动的组织者：学生也不再是教学内容的被动接 何克抗，建怕土义一一革新传统教学的删论持黜 j ，学科教育，1 9 9 8 ，( 3j 6 第一章阀上适应性学习的发展 受者，而是知识的主动获取与建构者，教师从以教授知识为主变为以指导、辅导 学生的学习为主。教学过程不再是一个同步的，而是一个异步的、发散式的思维 过程，不同的学生沿着不同的学习路径，完全可以建构出相同的结果。 这种教育观念的转变，同样影响到网络教育，在进行网络学习时学习者的学 习通常是在没有传统教师指导下进行的，在这个时候计算机将发挥着重要的作 用，即如何让学习者能更好的自学，主动权是掌握在学习者手中的，计算机只是 担当了一个辅导者的角色。 5 、多种技术的融合 传统远程教育中使用最广泛的技术是：广播、电视( 包括卫星电视) 、文字 印刷，不可否认，它们曾在远程教育中发挥了巨大的作用，但它们的局限性也是 有目共睹的。随着网络技术的不断发展，一些新兴媒体技术必须在远程教育中起 着越来越重要的作用，远程教育也越来越往网络教育方向发展。从目前的发展趋 势来看，以下新兴技术将融合到网络教育之中：1 ) 视频v c d 技术，它可以解 决传统电视教育同步性要求的局限性；2 ) c a i 软件技术，它可以解决视频教育 节目线性组织结构咀及学生学习的被动性问题；3 ) 双向实时视频会议系统，它 可以扩展课堂授课的范围，解决实时反馈的问题；4 ) 仿真技术，解决科学技术 课程的实验问题；5 ) i n t e m e t 技术：i n t e m e t 技术是传统的远距离教育最佳的、 综合的补充，像电子邮件可以解决快速反馈的问题，f t p 可以解决大文件的发布 与传输问题，w e b 与广播电视结合，可发挥各自的优势，产生综合效应，广播 电视的优势在于能让大多数学生接受，并在某一主题产生兴趣，形象直观； w e b 的优势在于可以使个体能在较深层次上双向地对主题研讨，学习可满足个 别需求；讨论组可加强学生和教师、学生与学生之间的交流，可消除学习的孤独 感：6 ) 自适应测试技术，可解决学生能力诊断，考试同步性不能得到满足的问 题；7 ) 人工智能技术，解决个别学习指导的问题。 各种技术与媒体都有各自己的优势和局限性，不存在一个万能的媒体或技 术，万能的媒体与技术是各种媒体与技术的有机融合，多种技术与媒体的结合将 解决网上学习中的一些局限性，提高学校效果。 余胜泉，适肫一阵学习远距离教育发展的趋势，开放救育删f ，( ，2 0 0 0 年第3 期 第一章刚上适应性学习的发展 第三节适应性学习 从上面的分析中我们知道，要提高网上学习的效果就必须改善网络教育资源 的组织形式及网上教学活动的形式，以及开发出支持这种有效学习的学习系统。 随着计算机网络、通信等技术的发展，对网络教育的学习模式及技术手段的 使用也提出了一些要求，要求网络教育提供适应个别学生的需求的教学服务，因 此，适应性的网络化学习方式的出现就成为了当今网络教育的一个实质性的飞跃 和突破。这种学习模式弥补了现今的某些网上学习方式的缺陷，使网上学习内容 的呈现、学习过程的交流、交互更适合学习者个人的特征与需求。 一、适应性学习的概念 “适应”一词在心理学上一般指个体调整自己的机体和心理状态，使之与环 境条件的要求相符合，这是个体与各种环境因素连续不断相互作用的过程。因此 就”适应”而言，包含了三个基本组成部分：( 1 ) 个体，这是“适应”的主体；( 2 ) 环境( 情境) ，它与个体相互作用，不仅对个体提出了自然和社会的要求，而且也 是个体实现自己需要的来源：其中个体与环境或其他个体的交互是个体“适应” 过程中环境( 情境) 的重要部分；( 3 ) 改变，这是“适应”的中心坏节。现代意义 上的“改变”不仅包括个体改变自己以适应环境，而且也包括个体改变环境使之 满足自己的需要，其目的是为了达到个体和环境的和谐。 个体在学习过程中，都要表现出“超越学习情境中的障碍的倾向”或“个 体克服困难取得较好学习效果的倾向”，即学习的适应能力，也就是我们通常所 说的学习适应性( l e a r n i n ga d a p t a b i l i t y ) 。个体学生的学习适应性好，能提高 学业成绩；相反，学生的学习适应不好，则会导致学业不良。作者认为，学习 适应性应包括学习观念的适应、学习环境的适应、学习方式的适应等三个层面。 因此，“适应性学习”是指为了提高学生的学习适应性，让学习环境通过自 身的调整来适应学习者的个性特征和知识水平，满足学习者的个别需要的学习过 程。这里包括两层含义：首先，适应性学习可以让学习者选择学习支持工具来定 制自己喜欢的学习环境；其次，适应性学习可以根据学习者的需要，提供灵活的 徐浙1 ，郑妙晨，田内“学习适脚h ”肼究综述，h t t p ：2 0 21 2 1 151 4 3 ：8 2 d o c u m c n “2 0 0 0 巧k 0 0 0 5 1 2 ，h t m 陈肖生，h 络救育，学习适 t 性研歹( 综述，h t t p ：w w w , e d uc n 2 0 0 2 0 3 1 4 3 0 2 2 6 2 9 s h t m l 第一章网上适应性学习的发展 学习方法来动态地呈现学习内容。因为在进行网上学习时，学习者只能在网络上 进行学习，而且教师从学习过程中消失了，因此只能让学习环境模拟传统教师的 角色对学习者的学习进行监督与指导。从以往的经验中，我们知道：提高学习的 最有效的方法就是要精确的识别出学习者的需要以及要反映出关联的学习方法。 因此，适应性学习对于开展更有意义的网上学习是一种很完善的学习方式。 在适应性学习中，应该适应学习者的什么特征呢? 又如何适应学习者的这些 特征呢? 首先是学习者的学习背景与经验。如对学习内容的熟悉程度，我们通常将学 习者对学习内容的熟悉程度分为：新手、有一点熟和比较熟三个等级，针对这三 个等级，对于不同情况的学习者他们应该看到适合自己情况的学习内容。另外， 学习者还可以知道每个知识点的相关知识或前序知识与后序知识，使学习者对知 识有系统的了解，也可以了解到哪些知识是适合自己学习，以使学生系统地掌握 知识。 其次是学习者的学习策略的偏好。在适应性学习过程中，学习者可以选择适 合学习内容和自己喜欢的学习策略，如采用讲授式学习策略，学习者可以如同坐 在课堂上上课一样，聆听教师的讲课；学习者也可以采用自主学习的策略，自己 浏览学习内容，有问题自己查找资料来获得解答；学习者还可以采用讨论式学习 策略，与其他的学习者一起讨论某个问题，从中建构自己的知识。 网络教育已经成为我国教育体系的重要补充，与传统教育一样，学生的学习 适应性同样是影响网络教育质量的重要因素，如果学生与学习环境之间互相适 应，那么网络教育的质量将会得到大大的提高。 二、适应性学习的特征 适应性学习可以使网络化学习更为简单、更为高效、更具个性化。在这种学 习方式下，学习是通过自身原有知识经验与学习系统进行交互活动来获取知识的 过程，在这个过程中，学生能够自我组织、制订并执行学习计划、自主选择学习 策略，并能控制整个学习过程。适应性学习具有以下几个特征： ( 1 ) 教学资源( 包括文本、图像、声音、视频、c ar 软件等) 可以适应各 种学习者的需求和学习背景进行不同的组合，即适应性的学习内容的组合。这样， 学习者才可以从中选择自己需要或喜欢的资源组织方式来进行学习。 第一章剐上适应性学习的发展 ( 2 ) 学习过程更容易受到学习系统和教师的指导和监督。适应性学习支持 系统为学生的学习提供参考学习路径，并记录下学生的学习过程。使学生不会迷 失在繁杂的学习链接中。教师可以根据系统记录下的学生的学习过程，给予学生 必要的指导。 ( 3 ) 学生可以建构知识：学生通过在适应性学习环境中探索和交互来建构 自己的知识，从而进行有效的学习，而不是单纯的被动式地接受静态的学习资源。 学生在学习环境中探索和交互时，不仅要掌握所学的知识，更重要的是要掌握学 习的方法。也就是要进行元认知技能的训练。适应性的内容呈现方式可以按学 生的需求来任意组合学习资源，同时学习系统还自动给出每个知识点的相关知识 或前序知识与后序知识，使学生系统地掌握知识。 ( 4 ) 可以使学生与学习系统或学生与学生之间或与教师之间的交流更容易。 适应性学习是一种自主的、个性化的学习，但它不是一种完全独立的学习，它需 要学生与学习支持系统，与其他学习者或教师之间的交流与讨论，这可以使学生 在交流讨论中丰富自己的知识结构，而且相互之间的协作对情感、态度等方面也 有良好的作用。适应性的学习支持系统使用了智能技术，可以使学生很方便地寻 求问题的答案。同时也使学习者之间的协作学习更具适应性。 ( 5 ) 以个别化、人性化为核心特征。对个别学生来说，他的学习过程完全 是个性化的，包括学习的进程，探索知识空间的路径，学习过程中所得到的反馈 信息等等。适应性学习中，学生是一个具有自己独特个性的个体，其个性在其在 学习过程中的选择得以充分的体现，而不是一个完全同步的群体中没有个性中的 一分子。 ( 6 ) 需要高级的计算机技术与智能技术的支持。适应性学习对学习环境的 要求可归纳为：丰富的媒体表现形式、良好的适应性、敏感的反馈系统，这就必 然要求在学习环境中广泛应用多媒体、数据挖掘等高新技术。 适应性学习方式不同于传统的网络学习方式，它使网络化学习的效果更好， 更能适应学习者的需求，它必将成为今后网络教育的主流模式。 。余胜泉，适、v h - ：学习远距离教育发j 硅的趋贽，开放教育研究，2 0 0 0 年第3 期 。氽胜泉，适腑性学习远距离教育发腱的趋势，开放敦育 i j f 究，2 0 0 0 年第3 期 0 第一章网上适应性学习的发展 第四节适应性学习模式 从以上适应性学习的特征来看，它在本质上突破了传统远距离学习的内涵， 它是一种全新的学习理念与学习方式，是今后远距离教育模式发展的大趋势。主 流的适应性学习模式可以用图1 - 1 来表示，它的关键环节是：学习诊断、学习内 容的动态组织、学习策略的选择、与系统的交互，这些关键环节正是该模式适应 性的表现。 目i 1 适应性学习模式 学习风格就是根据自己的喜好或认为是有助于理解问题而采用的特殊的学 习策略的偏好，是学习方式的个性特征，是学习策略和学习倾向的综合。学习风 格测试就是对学习者的学习策略和学习倾向的测试。这个环节是在适应性学习的 开始之自口进行的，是教学内容适应性呈现和自主学习策略选择的依据，如学习者 第一章嘲上适应性学习的发展 喜欢详细的内容呈现还是简略的呈现方式，或学习者喜欢讲授式学习方式还是其 他学习方式等项目的测试。 学习诊断就是利用一些经过测量理论校定的测试练习题对学生进行测试，并 根据学生的反应情况来估测学生能力以及领域知识的掌握程度，它是系统对学习 内容进行动态组织的重要依据。它可以发生在学习的开始、学习的结束或学习的 过程之中，在学习开始时进行测试，可以了解学生的原有知识水平、认知水平， 结合学生学习过程的历史记录，便可以对学生的知识水平和能力进行估测，从而 可根据学习者的能力组织和呈现与他的知识能力最适应的学习内容，并给出相应 的学习建议：在学习过程中进行测试，主要是做针对性的测试，为学生发现薄弱 环节并进行巩固性练习提供依据，而且练习与测试也是一种学习手段。在学习结 束时进行测试，主要是对学生学习结果的成就性检测，检测学生是否达到预期教 学目标的要求，若已经达到，则建议学生终止学习或开始新一轮学习过程，若未 达到相应的教学目标，则建议学生进行补习单元的学习。在适应性学习中，学习 诊断是至关重要的一环，因为它是适应性学习系统了解学生学习能力、认知能力 的重要依据，没有这个依据，适应性学习系统根本无法了解个别学生的学习需求， 那就更谈不上适合学生需求进行适应性教学了。因此，适应性学习系统对教学诊 断测试具有非常严格的要求，它要求这种测试具有极高效率，尽可能的以最少的 测试内容诊断出学生的真实能力，而且在不同环境、不同时间内所诊断的结论是 一致的。 学习内容的适应性呈现是指适应性学习系统根据学习风格测试和学习诊断 的结果以及学生的学习历史记录，动态的组织与呈现与学习者当前学习能力最相 关的学习内容。它有两个含义：首先是学习内容的选择上，系统根据学习历史记 录和能力估计，选择学生没有掌握或是没有学习过的教学内容，这些学习内容是 与当前学生能力最接近的。学习内容的选择与组织以认知单元为最小单元，一个 认知单元就是教学目标中所规定的最小的一个知识点，针对这一个小知识点所展 丌的教学内容称之为一个认知单元，每个学习阶段，可以选择一个或几个认知单 元。其次，是在学习内容的组织上，系统将根据对学生估测的能力和学生的学习 地圈祯等，远距离学习环境中智慧型学习删验度评估系统之埘f 究，弁湾9 6 年计算机会议论文集 v o l u m e2 ，1 2 9 - i3 4 1 2 第一章网上适应性学习的发展 风格，选择最适合学习者的内容呈现方式，在适应性学习系统中，每个认知单元 的教学展开都有好几种形式，有一些详细、有一些简略：有一些具体形象、有一 些抽象；另外，提供给学生的相关辅助材料，练习试题等等，都各不相同。学习 内容的组织，主要以超媒体的方式进行，差别主要体现在链接的层次和链接的单 元上，它将根据不同能力的学生而有所不同。学习内容的动态组织，需要四个方 面的支持：一是对学生掌握知识能力的诊断：二是对学生知识水平、学习风格与 认知能力的表征；三是根据学生的学习风格和学习能力不同而以不同的方式组织 的认知单元；四是根据学生个体差别而有针对性组织的教学策略，其核心内容是 教学内容的组织方式。 学习策略是针对特定的学习内容，学生进行学习时所采取的方法。一般来说， 不同的学生，根据自己不同的学习风格而采取的学习策略是不一样的，同一个学 生在不同时期内所采用的学习策略也可以不同，甚至于同一学生在学习同学习 内容时，可采取多种学习策略，各种学习策略各有特色，可互为补充。在适应性 学习系统中，学生一般都采用三种学习策略：传授式策略、探索式学习策略和协 作式学习策略。并在学习过程中自由地选择学习策略，或者将这些学习策略结合 起柬，而不是象其他学习系统那样只能使用单一的学习方式。 传授式学习策略：在我们传统的教学过程中，最经典的教学模式是以教师 为主，教师讲、学生听，它是一种单向沟通的教学模式。在适应学习中，同样可 以实施这种传授式学习模式，它与传统的学习模式相似，学生通过聆听教师( 视 频、音频等) 对教学内容的讲解，或者是阅读教师准备的教学材料来进行学习， 当学生学习过程遇到疑难问题时，可通过话音网络或双向视频网络与教师进行实 时的交互，也可以通过电子邮件来进行异步的交互。 探索式教学策略：在这种学习策略中，学生要解决适应性学习系统专门为学 生设计好的学科问题，为此，学习系统提供大量的、与问题相关的信息资源供学 生在解决问题过程中查阅。另外，学生可以通过请教专家或其他有相同知识能力 的同伴来寻求帮助。给学生的帮助并不是直接告诉他答案，而是给以适当的启发 或提示，如“请查阅某某节点上的某某文章”之类。这种学习策略彻底改变了传 统教学过程中学生被动接受的状态，而使学生处于积极主动的地位，因而能有效 地激发学生的学习兴趣和创造性。 第一章网上适应性学习的发展 协作式学习策略：协作学习与个别化学习相比，有利于促进学生高级认知能 力的发展，有利于学生健康情感的形成，因而受到广大教育工作者的普遍关注。 在适应性学习系统中，协作学习是指利用计算机网络以及多媒体等相关技术，由 多个学习者针对同一学习内容彼此交互和合作，以达到对教学内容比较深刻理解 与掌握的过程。 另外是学习者与系统的交互。如学习者的问题请求、对相关资源的咨询与搜 索，系统对学习者学习情况的适应性反馈，以及对学习者的请求的反应。协作与 交流活动也算是学习者与系统交互的活动之一。 第五节建设网上适应性学习支持系统的必要性 在适应性超媒体专家b r u s i l o v s k y 的一篇文章中总结了采用了适应性的超媒 体的几个重要的实验研究报告。包括演示适应性内容呈现、适应性链标记和隐藏 等技术的实际应用效果。 其中的一个实验的目标是比较三种形式的超文本：正常的超文本、具有伸缩 功能的超文本、适应性伸缩的超文本。要求实验的对象回答5 个搜索浏览问题和 8 个阅读理解问题，结果表明，适应性伸缩的超文本有助于阅读理解性能的提高， 利用这种技术，阅读理解所需的时间明显减少，同时表明，内容适应性对学习者 的浏览航行无明显影响。 利用隐藏和标记技术来适应性导航的实验研究利用了三个版本的学习系统： 无适应功能的f 常版本a ，采用链标记技术的版本b ，采用链隐藏技术的版本 c 。实验的结果表明，采用后两者的适应性导航技术，浏览的步数，对以前学过 概念的重复阅读次数明显减少，学习者通过较少的浏览步骤和访问次数可以达到 同样的学习效果。 在其它的一些实验中，也得到了大致相同的结论，采用适应性技术的学习系 统可以提高学习者的学习效率，节省学习时间，学习过程中的方向性更明确，学 生在自学过程中感觉更舒适。 。陈品德、李克东，适麻。h 教育超媒体系统模型、方法0 技术 h t t p ：h c z d j c z e d u c o mc n y j z y y j 肚d l w ，k d l w 6h t m 第一章刚上适应性学习的发展 在上述的实验结果中我们知道采用适应学习性支持系统对提高学习者的 学习效率是有效的。而我们国内对该领域的研究几乎是空白，因此我们有必要在 国外研究的基础上进行一些理论和实践研究，来不断完善适应性学习模式以及研 究适应性学习的效果与实现技术。 第二章阿上适应性学习支持系统的设计 第二章网上适应性学习支持系统的设计 在第一章中经过分析了现存的网上学习系统的不足，提出采用适应性学习模 式可以弥补网上学习的这些缺陷。为了能在网上开展适应性学习，就必须有一个 支持这种学习模式的支持系统，使适应性学习模式能在这个系统平台上开展开 来。根据适应性学习的理论模式，作者将在下文中介绍网上适应性学习支持系统 的总体结构模型，并对其中的模块以及数据层进行详细的设计，将理论与支撑环 境进行整合。 第一节系统的理论结构模型 依据前面谈到的适应性学习模式，作者认为一个完整的适应性学习支持系统 应包括四个部分：领域模型d m ( d o m a i nm o d e l ) 、用户模型u m ( u s e rm o d e l ) 、 教学模型或适应性模型a m ( t e a c h i n gm o d e l a d a p t a t i o nm o d e l ) 、适应性引擎 a e ( a d a p t i v ee n g i n e ) a 适应模型 ，一一、 一 适应性内容呈现 i 适 h 、 应 刊适心性导航支持l 一 性 0 i 叫适麻性帮助l 擎 叫个人模型修改l 图2 - l 适应性学习支持系统理论结构模型 领域模型是由该应用领域知识的专题、子专题、概念知识点及它们之间的关 系组成。 学生模型是对学习者信息的抽象描述，通常包括学习者的学习风格特征和学 习者的知识状态特征，系统利用学生模型中的信息柬对学习者表现出适应性的。 适应模型定义了系统如何实施内容的适应性、链的适应性以及如何修改用户 曰囝 第二章嘲上适应性学习支持系统的设计 模型的一套规则。包括适应性的内容呈现、适应性导航支持、适应性帮助和个人 模型的修改功能。 领域模型、用户模型、适应模型构成了系统中的数据部分。 适应性引擎则对应着系统的实现，是执行部件。它的功能包括：响应用户的 请求，根据学生模型选择和组装及呈现页面，执行适应性规则( 体现内容及链的 适应性) ，根据学习者与系统的交互记录修改与维护学生模型等。 第二节系统的功能模块设计 根据前一节系统的理论结构模型，在这一节里作者将对系统的整体结构模块 进行设计，再对各个小模块进行详细的设计。 图2 2 学习系统的模块结构幽 学 生 模 型 学习者想要进入系统必须经过注册，确定身份的唯一性，以便于实现适应性 学习。注册的同时必须进行学习风格的测试和知识的前测，系统会将测试出来的 学习者的学习风格特征记录到学生模