（计算机软件与理论专业论文）面向个性化服务的学习资源管理系统的设计与实现.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 信息技术正在改变着人类社会的生产方式、工作方式、生活方 式和学习方式。随着互联网络的飞速发展，人们获取知识的方法与 手段发生极大改变，由传统的单一的文本知识学习转向集文本、光 盘、资料库、网络为一体的多元化知识学习与应用。e - l e a r n i n g 就是知识经济时代新兴的一种学习方式。 近年来，e le a r n i n g 的应用和研究领域飞速发展，为用户提 供了前所未有的丰富的学习资源和灵活的学习方式，同时使不同时 间、不同地点的人们可以方便地进行网上学习。尤其在高等教育中， e 一1e a r n i n g 的学习方式受到了普遍的好评。但目前存在的大多数 e le a r n i n g 系统在对知识库管理时都是对知识信息、知识信息之 间的关联进行孤立的管理，很少考虑到对他们进行统一的管理，因 而会影响到系统的个性化程度和性能，本文针对目前e l e a r n i n g 系统存在的上述缺陷，结合e - 1e a r n i n g 在高校这一应用领域的特 点，构造了一个基于e 一1e a r n i n g 的高校学习资源管理原型系统。 系统设计思路将知识信息与知识之间的相互关系同时时被管理，对 基于领域知识的e 一1e a r n i n g 系统分层体系架构中的知识共享，学 习资源内容管理，学习过程管理与用户建模以及个性化服务等方面 进行了研究。系统以可视化的形式建立知识库，实现挖掘学生浏览 信息并正确生成用户兴趣，根据兴趣模型对用户进行个性化学习资 源的推荐。 本文的主要工作有： 1 通过描述学习对象的属性，使用户能够获得学习对象的相 关信息而不用直接操作学习对象。基于这些属性，用户可以对学习 对象进行分类管理、浏览查找和共享互换等等。在此基础上给出了 元数据模型。 2 提出了一个个性化服务的学习环境设计模式。研究了 l ji 东大学硕+ 学位论文 曼喜皇量邑罾皇曼皇曼曼舅曼舅皇曼皇曼量量| 皇舅曼曼量皇曼量e 曼曼邑曼罾曼鲁i | 曼一 e - 1e a r n i n g 中的各种学习行为，通过学习行为模式实现学习行为 的分析和个性化学习建模，为学习者提供个性化的学习服务。 3 计算机课程网络教学平台开发及应用。开发了计算机课程 网络教学平台，为计算机教学的课程开发、网络学习与质量评估等 提供了一个实用的网络教学环境。通过实际运行对本文的研究结果 进行了应用验证，效果良好。 关键词：e ie a rnin g ：元数据；用户建模；个性化服务 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nn o w a d a y ss o c i e t y ， i n f o r m a ti o nt e c h n o l o g yh a sb e e n t r a n s f o r m i n gourw a yo f1i f e ，p r o d u c ti o n ，w o r ka n d1 e a r n i n g w i t ht h er a p i dd e v el o p m e n to fi n t e r n e t ，o u rm e t h o d sa n dmeans o fa c q u i r i n gk n o w l e d g eh a v eg r e a t l yc h a n g e df r o mt h es i n 9 1 e t r a d i t i o n a lt e x t u a lk n o w l e d g es t u d yi n t od i v e r s ek n o w l e d g e l e a r n i n ga n da p p li c a t i o nw i t ht h ea i do ft h ei n t e g r a t i o no f c d r o m ，d a t a b a sa n dn e t w o r k e l e a r n i n gi ss u c hanewe m e r g i n g le a r n i n gs t yl e i nt h ee r ao fk n o w le d g e b a s e de c o n o m y i nr e c e n ty e a r s ，t h er a p i dd e v e l o p m e n to fb o t he l e a r n i n g a p p li c a t i o n sa n dr e s e a r c ha r e ah a sp r o v i d e du s e r sw i t ha n u n p r e c e d e n t e dw e a l t ho fl e a r n i n gr es o u r c e sa n df l e x i b l ew a y o f1 e a r n i n g m e a n t i m ei ta 1 s op r o v i d e sam o r eu s e r f i e n d l y e n v i r o n m e n tf o rw e b1 e a r n i n gi nd i f f e r e n tti m e sa n dp l a c e s e s p e c i a l1 yi nh i g h e re d u c a ti o n ，e 一1 e a r n i n gw a yo f1 e a r n i n g h a sb e e n w e l lr e c ei v e d h o w e v e r ， i nt h em a n a g e m e n to f k n o w l e d g eb a s e s ，m o s to fe x i s ti n ge 一1 e a r n i n gs y s t e mh a sj u s t a c h i e v e d i s 0 1 a t e dm a n a g e m e n to fk n o w l e d g ea n di n f o r m a t i o n a n d t h e1 i n kb e t w e e n k n o w l e d g ea n di n f o r m a t i o n l i t t l e c o n s i d e r a t i o nwasg i y e nt ot h e mi nau n i f i e dm a n a g e m e n t ， w h i c hw i11a f f e c tt h es y s t e m sd e g r e eo fp e r s o n a li z a t i o na n d p e r f o r m a n c e i nt h isa r t i e1 e ，t oo v e r c o m et h ed e f e c ti n c u r r e n te 一1 e a r n i n gs y s t e m ，b a s e do ne 1 e a r n i n ga n dc o m b i n e d w i t ht h ef e a t u r e si n c o l l e g ea n du n i v e r s i t ye 一1 e a r n i n g a p p li c a ti o na r e a ，t h ew r it e rh a sc o n s t r u c t e dap r o t o t y p e s y s t e mf o rs t u d y r e s o u r c em a n a g e m e n ti ni n s t i t u t i o n so f h i g h e r1 e a r n i n g s y s t e md e s i g n i n gi d e a sh a v et h e1 i n kb e t w e e n n i 山东大学硕士学位论文 k n o w l e d g e i n f o r m a t i o na n d k n o w l e d g e u n d e rs i m u l t a n e o u s m a n a g e m e n t a tt h es a m e ti m et h e ya ls oc o n d u c tas t u d yo n k n o w l e d g es h a r i n gi nl a y e r e de 一1 e a r n i n gs y s t e ma r c h i t e c t u r e o ft h e 1 e a r n i n g r e s o u r c e sb a s e do nd o m a i nk n o w l e d g e ，o n l e a r n i n gr e s o u r c ec o n t e n tm a n a g e m e n t ，o n1 e a r n i n gm a n a g e m e n t ， o nu s e rm o d e l i n gb u i l d i n ga n dp e r s o n a l i z e ds e r v i c e sa n ds o o n t h es y s t e mh a sb u il tak n o w l e d g eb a s ei nv i s u a lf o r mt o m i n es t u d e n t s a s s i m i l i n a t i o na n dt h u sg e n e r a t et h e c o r r e c tu s e ri n t e r e s ta n dt h e nr e c o m m e n du s e r si n d i v i d u a l l e a r n i n gr e s o u r c e sa c c o r d i n gt ot h eu s e ri n t e r e s tm o d e l t h em e i nw o r ko ft h i sa r t i c l ei s ： 1 b yd e s c r i b i n g t h e p r o p e r t i e so fl e a r n i n go b j e c t s ， a ll o wu s e r st oa c c e s si n f o r m a t i o na b o u t1 e a r n i n go b j e e t s w i t h o u td i r e c tm a n i p u l a t i o n b a s e do nt h e s ep r o p e r t i e s ， u s e r sc a nc l a s s i f yt h eo b j e c t so f1 e a r n i n gm a n a g e m e n t ，b r o w s e t of i n da n ds h a r es w a p sa n ds oo n a n db a s e do nt h i s ，m e t a d a t a m o d e li sg i y e n 2 p r o p o s e dap e r s o d a li z e ds e r v i c el e a r n i n ge n v i r o n m e n t d e s i g np a t t e r n sa n ds t u d i e dav a r i e t yo fl e a r n i n gb e h a v i o r s i ne 一1 e a r n i n g t h r o u g ht h es t u d yo fb e h a v i o rp a t t e r n st o a c h i e v et h ea n a l y s i so f1 e a r n i n gb e h a v i o ra n dt h eb u il d i n g o fp e r s o n a l i z e dl e a r n i n gm o d e l ，t h ew r i t e rm a k e sa ne f f o r t t op r o v i d e p e r s o n a li z e d1 e a r n i n gs e r v i c e sf o rl e a r n e r s 3 t h ed e v e l o p m e n ta n da p p li c a t i o no fc o m p u t e rc o u r s e a n dn e t w o r kt e a c h i n gp 1 a t f o r m t h ed e v el o p m e n to fac o m p u t e r c o u r s eo n l i n et e a c h i n g p l a t f o r mh a sp r o v i d e dap r a c ti c a l n e t w o r ko ft e a c h i n ga n dl e a r n i n ge n v i r o n m e n tf o rt h ec o m p u t e r t e a c h i n gc u r r i c u l u md e v e l o p m e n ta n dl e a r n i n g a n dq u a l i t y a s s e s s m e n t o v e rt h ea c t u a lo p e r a t i o n ，t h er e s u l t so ft h i s i v l i 东大学硕士学位论文 r e s e a r c hh a v eb e e nv e r i f i e dt oag o o de f f e c t k e y w o r d s ：e ie arnin g ：m e t a d a t a ：u s erm o d ei in g b ui idin g ：p e rs o n aiiz e ds e r vic e v 原创性声明和关于论文使用授权的说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：盐亟袅 日 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：煦导师 期： f 、； 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 i n t e r n e t 的迅猛发展，使学生获取信息的途径和学习的方法 正发生巨大的变化，网络越来越成为学生获取信息和知识的重要来 源，e 一1e a r n i n g 综合运用网络、通信、多媒体等技术，以网络技 术作为支撑，在教师和学生、学生和学生之间提供了便捷快速的通 信渠道，打破了过去教师、学生必须面对面、共聚一堂的时间和空 间的限制，使更多的人能够享受到有限的社会教育资源，从而普遍 受到了人们欢迎。e 一1 e a r n i n g 远程教学和信息化教育将成为主导 模式，网络大学、虚拟大学、虚拟学习社区、虚拟校园正在变为现 实。据中国互联网中心( c n n i c ) 最新的统计数字显示，我国10 3 0 0 万上网的用户中已超过1 20 5 万用户将获取学习资料作为他们上网 的主要目的。鉴于此，为了满足使用者的需求，建立适合不同人群 的学习资源管理系统已经成为i n te r n e t 发展的一个大趋势。 1 1 引言 高校是典型的学习共同体，即学习性组织，它依托于多媒体网 络技术进行知识交流与共享，从而为高校教职员工和学生的知识建 构提供丰富的资源和信息。高校作为知识密集型、人力资本最为丰 富的知识型组织承担着为国家输送满足信息化社会与知识经济时 代所需要的高水平、现代化、复合型知识人才的重要任务，同时， 高校也从事着高、精、尖科研项目研究，与国内外各大企事业单位、 科研院所及政府部门形成广泛的合作关系，高校已成为大量使用和 生产知识资本的信息中心，是知识生产、知识传播、知识共享知识 创新的重要载体，在知识社会发展的作用日益凸显。 定义高校知识管理的e l e a r n i n g 环境，它主要包括以中国教 育部、中国教育网为中心枢纽的联结各大高校信息与资源的宏观高 校知识管理网络环境，实现各大高校内部信息与各个职能部门沟通 的校园门户网站，实现教育资源共享的多层次教育学习平台以及提 山东大学硕士学位论文 供网络技术支持的各校网络教育技术中心、微观环境下支持多媒体 网络学习与信息交流的学习中心或教室等。 e le a r n i n g 环境下的高校学习资源管理是利用现代信息技术 捕获教育或与教育相关的各种来源的信息进行加工、处理、组织、 创造，进而转化知识和智慧，并通过网络传播以促进全球教育知识 共享和知识创新的理论与技术，本文构造的高校学习资源管理原 型系统，将知识与知识信息同时被管理，系统以可视化的形式建立 知识库，并实现挖掘学生浏览信息，正确生成用户兴趣，并根据兴 趣信息对学生进行个性化学习资源的推荐。 1 2e lo arnin g 圭i 教学 在传统的课堂教学中不同的教师会按照不同的思路进行教学， 从而形成自己的教学风格。但是，如果要提高教学质量，就必须以 先进的教育思想、教学理论、学习理论做指导，进行科学的教学设 计，来指导自己的教学活动。 1 2 1 教学设计 教学设计也称教学系统设计，是以传播论、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乜1 。是将学和教的原理转 化成教学材料和教学活动的方案的系统化过程，是一种教学问题求 解，侧重与问题求解中方案的寻找和决策的过程。 教学设计是为了实现一定的教学目标，依据课程内容主题、学 生特征和环境条件，运用教与学的原理，为学生策划学习资源和学 习活动的过程，即教学设计是在现代教育理论指导下，为了促进学 生学习和发展而设计的解决教与学问题的一套系统化程序。 1 2 2 教学模式 乔伊斯和韦尔在教学模式一书中认为：“教学模式是构成 课程和作业、选择教材、提示教师活动的一种范式或计划。实际 教学模式并不是一种计划，因为计划往往显得太具体，太具操作性， 从而失去了理论色彩。将“模式”一词引入教学理论中，是想以此 2 山东大学硕士学位论文 来说明在一定的教学思想或教学理论指导下建立起来的各种类型 的教学活动的基本结构或框架，表现教学过程的程序性的策略体 系。因此教学模式可以定义为是在一定教学思想或教学理论知道下 建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序。作为结构框 架，突出了教学模式从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部 的关系和功能；作为活动程序则突出了教学模式的有序性和可操作 性。 1 2 3e ie arnin g 学习模式 在e 一1e a r n i n g 研究和应用中，根据所依据的学习理论不同， 表现出不同的e le a r n in g 学习模式，主要的模式有：计算机支持 协作学习，个性化学习，自适应学习，自主学习等1 。 1 、计算机支持协作学习 计算机支持协作学习( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v e l e a r n in g ，c s c l ) 是一种教学技术模式，它是从协作学习 ( c o1 la b o r a tiy el e a r n in g ，c l ) 的思想发展来的，是计算机支持 协同工作c s c w 在学习中的应用。c s c l 使用信息和通信技术作为学 习工具，采用协作学习方法( 如伙伴学习，小组讨论，基于工程或 者基于问题的学习、仿真和游戏等方法) 进行学习，其核心思想就 是充分发挥计算机支持协同工作( 通信、合作和协调) 系统的优势 来促进协作学习1 。 c s c l 是一个跨学科的研究领域，涉及计算机支持协同工作、 通信技术、学习理论、心理学、社会学等不同学科，其研究范围非 常广泛。l ip p o n e nl 认为c s c l 研究的是怎样通过计算机支持的协 作学习来增强群组的交互和合作，怎样通过协作学习的方法和计算 机技术手段来增进知识在群组成员中的共享和分布。k u m a rv 认为 c s c l 为群体学习活动提供一种协作学习环境，来完成概念学习、 问题解决和设计的任务。 c s c l 是当今计算机网络教育发展和研究的重要领域之一，从 c s c l 已有的论文和研究成果看，其研究范围非常广泛，包括：( 1 ) 3 山东大学硕士学位论文 协作学习的心理学与协作学习教学设计；( 2 ) 协作学习中的学习环 境、学习方法、知识表示、计算模型研究：( 3 ) 各种感知信息的表 示和传输，c s c l 的同步、异步通信技术，移动计算环境下c s c l 的 通信技术研究：( 4 ) c s c l 平台和工具的设计与开发，c s c l 工具在 协作学习中的应用研究；( 5 ) c s c l 环境下对学习效果和学习成绩 的评价技术研究等等。 从学习和技术的角度来分类，c s c l 的研究内容可以分成两个 方面，即：c l ( 协作学习) 和c s ( 支持协作的计算机技术和工具) 。 对c l 的研究多从教育心理学、社会学、学习理论等角度进行，对 c s 的研究则更多的借鉴群件的思想和技术，结合c l 的研究成果， 研究能够支持协作学习的计算机技术。 c s c l 经历了较长时间的发展，取得了一系列的研究成果。但 是，在这样一种多学科支撑的研究领域的发展过程中，就其学科本 身的理论基础问题一直有较大的争议，迄今为止，研究人员仍未就 其基本的理论框架达成普遍共识。 2 、个性化学习 个性化学习( p e r s o n a lize dl e a r n i n g ) 的思想与实践在传统 教育中一直存在，特色班、兴趣小组、分级教学、因材施教都可以 看作是个性化的教学。关于个性化学习，没有一个确切的定义，但 普遍认可的说法是：个性化学习是由学习者个体差异所表现出的个 体独特的学习方式。与个性化学习相关或促进个性化学习形成的 相关因素很多，包括个人个性心理特征( 能力、气质、性格等) 、 生活背景、学习风格以及社会因素等。 在e le a r n i n g 中，研究个性化学习主要是强调个体差异，如： 根据个人的接受能力、背景、学习风格、学习目标以及在学习过程 中，个人知识状态的变化等，来提供适合个体特征的学习支持，从 而为不同的用户提供个性化的学习视图。 个性化的学习主要包括了学习材料的个性化、学习目标的个性 化、测试的个性化以及建议的个性化。在e le a r n i n g 的学习环境 4 山东大学硕士学位论文 中，个性化可以是定制的，也可以通过学生建模、自适应导航、智 能代理及个性化服务等技术来实现。 相对于c s c l ，个性化学习的研究重点主要是数据挖掘、学习 行为分析、用户建模、个性化服务等。 3 、自适应学习 认知心理学将学习分成三种类型，分别是：机械的学习、示教 的学习和自适应的学习b 一。在机械的学习中，学习内容是一些符 号或文字，如：无意义音节等，学习者的任务是通过反复的背诵将 它们记住，以便在需要的时候能够准确而流利地复述出来。在示教 的学习中，学习内容是概念、原理等知识，学习内容般用言语、 文字等形式陈述出来，学习者通过听讲或阅读，理解这些知识，以 便在适当的时候运用这些知识解决具体问题。在机械学习和示教学 习的情况下，学习是一种被动地接受知识的过程，是传统教学中所 采用的主要学习方式。 自适应的学习不同于机械学习和示教学习，学习的引入既不是 简单的符号或文字，也不是言语或文字陈述的概念或原理，而是一 些具体的实例或问题，学习者通过考察实例和解决问题，从中发现 有关的知识和解决问题的技能。在自适应学习的条件下，学习不是 一个被动地接受知识的过程，而是在考察实例和解决问题中主动地 发现知识的过程。根据实例或问题的不同呈现方式，自适应的学习 又可以分为发现学习、解释学习和示例学习等不同形式。 在e - 1e a r n i n g 中，自适应性学习支持系统本质上是一种个性 化的学习支持系统。它的重点是能够根据学习者知识状态的动态变 化提供个适应用户当前状态的个性化的学习视图，这种个性化的 学习视图不仅包括个性化的资源而且包括个性化的学习过程控制 和学习策略。这种适应是系统适应学习者，以学习者为中心，而不 是传统的以系统为中心。 4 、自主学习 学习者主要是成年入，具有较好的学习能力，学习目的主要是 山东大学硕士学位论文 皇量曼曼曼ni | 奠舅曼曼曼皇曼量量曼舅皇曼曼笪曼曼曼量皇| e 鼍罾鼍曼曼量量量曼曼曼鲁曼 知识更新或新技能学习。学习主体和学习目的决定了支持终身教育 的学习手段应该是一种以学习者自我为中心的学习，即自主学习 ( s e1 f - 1e a r n i n g ) 。关于自主学习并没有一个确切的定义，一般认 为：自主学习是学习者根据自己的学习需求、学习目标、学习能力， 积极主动的调整学习内容、学习方式、学习策略、学习过程和学习 努力程度的过程。 计算机支持的自主学习正成为e - 1earni n g 的研究热点，是一 种更加实用的e l e a r n i n g 学习模式。一个s e1 f 一1e a r n i n g 系统可 以根据学习者的学习目标，能够自动的组织学习内容、调整学习顺 序、学习进度。同时，能够在学习者和系统之间、学习者之间建立 方便的交流和协作手段哺2 引。 从自主学习产生的背景看，在e 一1e a r n i n g 环境中，自主学习 模式的目标是最大化的为学习者的自主学习提供学习支持服务。自 主学习的研究重点包括：不同学习理论在系统中的综合应用，知识 体系的组织和知识表达，学习资源的组织和检索，学习流程控制， 学习环境设计等。 1 3 主要问题 目前，在e - 1e a r n i n g 系统的研究中出现的问题主要有： l 、一部分系统过分注重e le a r n i n g 技术或过分注重学习理 论，没有将二者很好的联系起来，使e - 1e a r n i n g 很难收到应有的 教学和学习效果。 2 、在技术层面，国内外的团体或企业系都开展了关于网络教 育技术标准的研制工作，并且产生了许多标准化成果。但是，这些 标准都是从技术上对课件制作、教育资源建设、内容封装、元数据、 以及系统体系架构等进行规范和定义，对于知识体系中知识之间的 复杂关系，知识和教学资源之间的关系，课程内容更新与维护等问 题，现有的教育技术标准缺少有效的表达和描述能力。 1 4 本文主要研究内容 针对上述问题，本文的主要研究内容包括以下几个方面： 6 山东大学硕士学位论文 1 在任何知识领域，知识之间都存在着错综复杂的关系，常见 的一种复杂关系就是人类认知的基本规律一基于知识点的知识体 系。本文根据认知发展学习理论，按照课程分类，对知识点进行分 类，研究不同类型知识的认知结构，以及知识点之间的认知顺序。 建立了学习资源库以及学习对象的元数据标准。 2 基于元数据的e 一1e a r n i n g 系统分层体系架构研究。在知识 体系、课程结构研究的基础上，给出了基于学习资源对象库的 e 一1e a r n i n g 系统分层体系架构，目标是建立一种界面友好、可扩 展性和可维护性的e 一1e a r n in g 系统。 3 基于知识点的学习资源管理研究。学习资源是知识的载体， 它是构成e - 1e a r ni n g 系统两最重要的组成部分。学习资源通常表 现为不同的学习对象，为了解决知识体系和学习资源之间的逻辑关 系，以知识点为核心数据定义学习对象模型，通过知识点建立课程 学习内容和学习资源之间的映射关系。 4 个性化服务结合e - i e a r n i n g 的应用。一个成功的e - 1 e a n i n g 系统中个性化学习服务至关重要，可以根据用户的兴趣模型向用户 提供用户感兴趣的学习内容，有利于提高学习效率。 1 5 论文的组织结构 根据上述主要的研究内容，本文组织结构如下： 第一章绪论。首先总结了传统教学设计教学模式和 e 一1e a r n i n g 学习模式的异同，并对它们的学习观点进行了介绍。 然后给出e - ie a r n i n g 的主要学习模式并分别进行了详细的阐述。 第二章e l e a r n i n g 相关技术研究。本章对什么是 e le a r n i n g ，e 一1e a r n in g 的产生、发展以及e l e a r n in g 研究框架、 技术标准进行了介绍，对e - 1e a r n i n g 系统中个性化服务的关键技 术做了分析，给出了学习资源描述以及个性化推荐的解决方案。 第三章学习资源管理系统总体设计。本章给出系统总体框架， 描述了系统支持的服务。在参照s c o r m 元数据标准的基础上，建立 了元数据模型与学习资源库。对知识点和学习对象的关系、学习资 7 山东大学硕士学位论文 源管理进行了深入研究，给出了知识点与学习对象的逻辑映射机 制。 第四章用户建模与个性化服务。本章针对不同用户的学习兴 趣与学习行为的不同，对用户模型以及个性化服务的相关技术做了 阐述。 第五章系统实现。根据学习资源管理和学习环境设计的研究 结果，在基于个性化服务的e l e a r n in g 系统分层体系架构上，设 计实现了学习资源网络教学平台，对本文的研究结果进行了应用验 证。 第六章总结和展望。对全文的总结，并对未来的研究工作进 行了展望。 1 6 本章小结 本章对传统教学设计与教学模式进行了分析讨论，对“学习 这样一个涉及哲学、心理学、教育学和信息技术等众多研究领域的 问题给出一个大体的认识框架和研究脉络。本章同时也对 e - l e a r n i n g 的学习模式进行了阐述，目的是对传统的教学与学习 方式与e - ie a r n i n g 环境中的个性化学习进行对比，简要介绍了 e - ie a r n i n g 环境下高校学习资源管理研究的目的、意义。 山东大学硕士学位论文 第二章e ie a rnin g 相关研究 2 1e ie arnin g e - ie a r ni n g 是信息时代的产物，和传统的课堂教学相比，它 的发展历史还很短，有自己的优势，也存在不足，在技术观、学习 观、理论体系上还在不断的发展和完善。 1 、e 一1 e a r n i n g 的产生与发展 计算机在教育中的应用，最早可以追溯到19 5 8 年i b m 公司开 发成功世界上第一个计算机教学系统，从此计算机辅助教学 ( c o m p u te ra i d edi n s t r u c ti o n ，c a i ) 得到了迅速发展1 。2 0 世 纪5 0 年代到7 0 年代是c a i 发展的第一阶段，主要基于当时的行为 主义学习理论。2 0 世纪8 0 年代是c a i 发展的第二阶段，这个阶段 认知主义成为指导c a i 发展的重要理论基础。进入9 0 年代后，学 习理论、信息技术都有了重大的发展，使得计算机辅助教学的发展 也发生了质的飞跃1 。19 9 6 年第一篇有关基于局域网培训的论文在 美国t r a i n in gm a g a zin e 杂志上发表以来，教育技术界和培训 界正式开始了有关e - l e a r ni n g 的相关研究。 和传统的课堂教学相比，e le a r n i n g 有许多优势，包括：学 习不受时间、不受地域限制，可以最大化的共享教育资源等。在 e - l e a r n i n g 的发展过程中，也暴露出e l e a r n i n g 的许多不足，例 如：缺少人际交互易产生厌倦情绪，教学效果不够理想，缺少适应 学习者需要的定制课程，缺少角色扮演活动降低了学习内容的应用 价值，较高的辍学率，投资回报率较低等。另外，e - l e a r n i n g 在 管理、人际交流、协商谈判等软技能培养方面缺乏优势，将学生的 隐性知识向显性知识转化有一定的难度h j l 。在技术上，不同系统 之间异构数据的集成也增加了e 一1e a r n i n g 成本。在e le a r n i n g 优 势与缺点相互交织的发展过程中，研究者逐步认识到e - l e a r n i n g 不可能完全取代传统的课堂教学。 9 山东大学硕士学位论文 2 、e 一1e a r n i n g 的内涵 关于e - 1e a r n i n g ，并没有一个标准的定义，学术界普遍认同 的说法是：e - 1e a r n i n g 是指通过计算机网络或多媒体等数字化内 容形式进行的学习和教学活动，它充分利用现代通信技术、计算机 网络技术、多媒体技术、虚拟现实技术等现代信息技术所提供的、 具有全新沟通机制与丰富教育资源的学习环境，从而实现一种全新 的学习方式1 。 e - l e a r n i n g 不仅带来了学习形式上的变革，更重要的是它推 动了教育思想、教育观念的进步。这种学习方式将改变传统教学中 教师的作用和教师与学生之间的关系，从而根本改变教学模式和教 育本质。 3 、e - 1e a r n i n g 与课堂教学的关系 2 0 世纪9 0 年代初，随着e - 1e a r n i n g 的兴起，教育界曾对网 络教育是否将替代传统的课堂教学展开了激烈的争论。在经历了十 多年的网络教育实践后，教育界已经认识到e le a r n i n g 替代传统 的课堂教学的“取代论是一种过于偏激的片面观点，从而逐渐取 得共识。 2 0 0 0 年12 月，在由美国当代一流的教育专家和一流的教育技 术专家起草的“美国教育技术白皮书”中就e - 1e a r n i n g 和传统课 堂教学，给出下列观点哺1 ： “e - l e a r n i n g 能很好地实现某些教育目标，但不能代替传统 的课堂教学 。 “e l e a r n i n g 不会取代学校教育，但是会极大地改变课堂教 学的目的和功能”。 上述观点已经得到教育技术界的普遍认可，为e 一1e a r n i n g 的 发展和在教育中的地位给出了科学的定位。 2 1 1e ie a rnin g 研究框架 e l e a r n i n g 从概念的提出开始，就吸引了大量的研究开发人 员，研究开发了各种各样的研究原型和应用系统。总结这些已有的 1 0 山东大学硕士学位论文 研究成果，将e - 1e a r n i n g 系统的研究框架归纳为如图2 一l 所示n 3 。 e l e a r n i n g 系统研究的主要内容可以归纳为以下六个方面： ( 1 ) e le a r n i n g 中的学习理论与学习设计理论应用研究。研 究内容主要包括现代教育心理学、学习理论及其在e 一1e a r n i n g 中 的应用，以及e 一1e a r n i n g 中的学习策略设计等 3 。 图2 1e 一1 e a r n in g 系统研究框架 ( 2 ) e 一1e a r n in g 系统体系架构研究。研究e - 1e a r n i n g 系统 的体系结构，包括抽象的逻辑结构。如：s u t h e r s 将c s c l 体系结 构分成中央结构、复制结构、分布式结构和混合结构， k y p a r is ia ，a ，申瑞民等研究人员对支持个性化学习的e - 1e a r n i n g 系统框架结构和各个组成部分进行了研究等j 1 。 近几年来，随着计算机软件体系架构的发展，研究人员分别从 不同技术架构来研究e 一1 e a r ni n g 系统的组成和结构，这些研究包 括：基于知识驱动的e le a r n in g 体系架构，基于工作流的 e - 1e a r n i n g 体系架构，基于w e bs e r v iee 的e 一1e a r n i n g 体系架构， 以及基于网格的e - 1e a r n in g 体系架构等凹1 。 ( 3 ) e le a r ni n g 中学习资源管理研究。学习资源是知识的载 体，对知识和学习资源管理的研究一直是e 一1e a r ni n g 研究的重要 内容。学习资源管理的研究内容主要包括学习对象、知识本体在学 习资源管理中的应用和学习资源内容管理研究。 山东大学硕士学位论文 在学习对象和知识本体在学习资源管理中的应用研究中，研究 人员主要研究学习对象元数据、学习对象中的教学设计、学习对象 重用、利用本体技术来实现学习资源查找、学习资源推荐等内容。 在学习资源内容管理方面，主要是将内容管理的思想应用于学 习资源的组织与管理。b e r g s t e d t 等研究了内容管理系统c m s 和 e - ie a r n i n g 的关系，指出在e - 1e a r n in g 中实行内容管理可以显著 的提高e le a r n i n g 系统教学质量b ，1 0 1 。k w a n g - h o o nki m 给出了一 个过程驱动的内容组织模型。j m s u 等人研究了s c o r m 兼容学习 对象库的内容管理模式。s j h y a n g 对自适应学习环境的内容管 理进行了讨论。李君丽和祝智庭则对学习内容管理系统的功能、在 整个学习技术系统中的角色进行了研究，指出学习资源内容管理是 实现教学资源和课程融合的重要手段阳1 1 ”1 。 另外，教育开源项目e d u f o r g e 则专门的建立了学习内容管理 主题，探讨教育资源内容管理的思想、技术和实现。 ( 4 ) 交流技术研究。主要研究各种各样的同步和异步交互技 术和学习工具，a g e n t 技术，人机界面设计，以及自然语言交互的 形式化研究等。 ( 5 ) 学习环境研究。根据建构主义学习理论，在e le a r n i n g 中，学习环境研究的内容包括：学习情景设计、人机交互技术、学 习行为分析等，其目标是构建一个更加适于数字学习的网络学习环 境。 ( 6 ) 教育技术标准研究。网络教育技术标准是保证教育资源 共享和系统互操作的根本措施，教育资源的共享、复用和系统互操 作对e 一1earni n g 系统的实用性和经济性具有决定性的意义。国际 上许多企业和学术团体都开展了关于网络教育技术标准的研制工 作，并且产生了许多标准化成果，主要有：a i c c 的a g r s 规范，i m s 标准、i e e e l t s c 标准、a d l 的可共享内容对象参考模型s c o r m 。 我国参照国际教育技术标准，也颁布了中国教育信息化技术标准 c e l t s c 规范。 山东大学硕士学位论文 2 1 2 相关技术标准 计算机被发明后不久，心理学家和教育学家就认识到了计算机 的教学价值和潜力。随后，i n te r n e t 的出现，为信息和知识的交 流传播提供了便捷的途径，网络成为一个环球的公共的传递平台， 基于网络的学习内容几乎可以被任何媒体传递，基于网络的技术迅 速成为学习技术的主流，这也对原有的c b 工( c o m p u t e r - b a s e d i n s t r u c t i 0 1 1 ) 和i t s ( i n t e 儿i g e n tt u t o r i n g s y s t e m s ) 产生了巨 大的影响。研究者开始关注如何运用网络这个学习传递平台，更好 地为学习者服务。解决此问题的关键在于标准化，因此，国际上许 多企业和学术团体都开展了关于网络教育技术标准的研制工作，并 且产生了许多标准化成果，比较著名的有以下几种： ( 1 ) a r c c 的a g r s 规范。美国航空工业计算机辅助训练委员会 ( a f c c ) 成立于19 8 8 年，负责航空工业中计算机辅助教学( c b t ) 和相 关技术培训标准的制定，针对不同的领域制定了相应的a g r s 规范 ( a i c c g u i d e l i n e s & r e c o m m e n d a t i o n s ) ，其中主要的有a g r - 0 0 6 ( 基 于文件的c m i 系统) 和a g r - 0 10 ( 基于w e b 的c m i 系统) ，计算机管 理教学标准c m i 主要规定了计算机管理系统的互操作问题，包括移 动课程、c m i 通信和存贮学生数据。 ( 2 ) i m s 标准。i m s 最早为美国高等教育协会的非盈利机构 e d u c o m ( 现为e d u c a u s e ) 下的一个项目组，已经发展成为全球学习 联合公司。包括一套e le a r ni n g 内容的确认和标记规范，以及跟 踪在学习过程的一些通用参数，如：元数据、内容包装、问题与测 试互操作、学习者信息包装等。目前很多标准都引用了i m s 的规范 文档。 ( 3 ) i e e e l t s c 标准。i e e e 学习技术标准化委员会l t s c 也制定 了关于学习技术的相关标准，标准涉及的内容包括五个方面：总规 范、学习者、学习内容、数据与元数据、管理系统与应用软件，构 成正e e14 8 4 标准体系凹 ，许多l t s c 开发标准