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支持学习过程评价的虚拟学习社区创建方法研究与实现 摘要 随着网络技术的发展进步，网络学习或远程学习的人数日渐上升，如今各高校都 掀起制作网络课程、精品课程的热潮。研究者发现，随着网络学习资源的数目增多， 资源的质量以及符合学习者个性学习方面的学习环境并没有以类似速度增长，传统 的、被动的、资源的简单堆砌、并只注重学习结果情况的学习环境依然占主导地位。 学习者在网络环境下的学习行为显式或隐式地体现出学习者的一系列学习特征， 这些特征一定程度上能衡量学习者的学习态度和效果，如果学习者自身可通过可视化 方式获得这些信息的反馈，则对于提高学习兴趣和学习方法有一定益处。由此，论文 研究通过注重学习者的学习过程来创建一个新型的虚拟学习社区。那么如何注重学习 过程? 学习过程如何有效地体现于学习者? 以何种方式实现具有个性化的虚拟学习 社区? 这些将是本研究的重点。论文从学习过程评价和虚拟学习社区构建两个方面着 手研究。 第一、学习过程评价利用w e b 数据挖掘的技术手段进行数据采集，捕获学习者在 学习过程中的相关行为和表现进行分析，提出一个泊松分布算法，用于分析学习者在 群体中能反映学习态度的登录次数上的评价等级；提出一个协作学习过程评价算法， 解决学习者以及群体在协作学习中的协作程度的等级：设计一个协作学习过程的可视 化算法，直观地反映网络环境下学习者的动态学习过程；并结合模糊综合评价算法， 实现了对网络环境下学习者学习行为的综合评价，可用图形的方式为学习者和教师提 供及时信息查询。评价信息的反馈以及图形的可视化可以促进学习者的后续学习，使 网络环境下学习者能针对性地调整自己的学习策略，以有效地控制学习进程，形成高 质量的学习活动。本文模糊综合评价法的大致思路为：先确定评价因素集和结果集； 然后通过网络问卷，形成评价因素集在整个评价体系中的权重；通过用户网络学习行 为数据的实时更新，进行各个行为数据的捕获和处理，计算出各评价因素的评价等级， 再整合形成综合评价因素矩阵，即隶属度函数；最后形成学习者全方面的评价结果。 第二、本文虚拟学习社区的结构设计参照中国网络教育技术标准体系结构，有学 习资源子系统、协作学习子系统、管理子系统和学习过程评价子系统。虚拟学习社区 的实现基于数据库s q ls e r v e r2 0 0 5 进行系统数据库结构设计，采用集成化开发工具 v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 实现系统开发。系统功能包括后台管理和前台系统。 学习者可以通过网络环境在虚拟学习社区平台下完成动态的学习过程，包括学习 在线课程资料，阅读在线资源，检索资料，学习者交互和协作学习，教师任务及作业 的发布，学习任务的完成，作业的上交，成绩评定，查询实时可视化状态等一系列学 习过程，学习者能够及时获得学习过程评价和相关反馈信息。 关键词：学习社区；学习过程；模糊综合评价；w e b 数据挖掘：算法 t h ef o u n d a t i o nm e t h o dr e s e a r c ha n dr e a l i z eo f v i r t u a ll e a r n i n gc o m m u n i t ys u p p o r t n 寸g l e a r n i n gp r o c es se v a l u a t i o n a b s t r a c t n o w a d a y sm o r ea n dm o r ep e o p l ea r ei n c l i n e dt oa c q u i r ek n o w l e d g eb yn e t w o r ko r d i s t a n c el e a r n i n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n i c a l al o to fu n i v e r s i t i e sg e t d o w nt om a k i n gn e t w o r kc o u r s eo rh i g h q u a l i t yc u r r i c u l u m h o w e v e r , r e s e a r c h e r sf i n dt h a t t h es p e e do fn e t w o r kr e s o u r c e s q u a l i t ya n dt h el e a r n i n ge n v i r o n m e n tw h i c hf i t sl e a r n e r s s t y l ea r eg r o w i n gn o t 部w e l l 邪t h er e s o u r c eq u a n t i t y i nv i e wo ft h i s a ni d e ai sp r o p o s e d t od e v e l o pv i r t u a ll e a r n i n gc o m m u n i t yb a s e do ne v a l u a t i n ga n df e e d b a c kl e a r n e r s l e a r n i n g p r o c e s s ，i no r d e rt od i s t i n g u i s hf o r m e rr e s o u r c ea n de n v i r o n m e n t t h u s ，h o wt oe m p h a s i z e l e a r n i n gp r o c e s s ? h o wt or e a l i z ea l li n d i v i d u a ll e a r n i n gc o m m u n i t y ? t h e s ea r et h ef o c u so f t h i st h e s i s s o m ew e bb e h a v i o ro fc o m m u n i t yl e a r n i n gi nw e be n v i r o n m e n tc o u l dr e f l e c tt os e r i e s l e a r n i n gc h a r a c t e r i s t i c se x p l i c i t l yo ri m p l i c i t l y , w h i c hm o r eo rl e s sr e s p o n s es o m el e a r n i n g a t t i t u d ea n de f f e c t i fl e a r n e r sc a l la t t a i nt h i si n f o r m a t i o nt h r o u g hf i g u r eb yt h e m s e l v e s ，i t w i l lp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei n i m p r o v i n gl e a r n i n gi n t e r e s ta n dm e t h o d t h e r e f o r e ，i ti s m e a n i n g f u lo fc o n s t r u c t i n gv i r t u a ll e a r n i n gc o m m u n i t ys u p p o r t i n gl e a r n i n gp r o c e s s e v a l u a t i o n f o l l o w i n gi n v o l v e st w op a r t st oi n t r o d u c et h er e s e a r c h t h e r ea r el e a r n i n g p r o c e s se v a l u a t i o na n dd e v e l o p i n gv i r t u a ll e a r n i n gc o m m u n i t y f i r s t l y , l e a r n i n gp r o c e s se v a l u a t i o nu s e st h et e c h n o l o g yo fw e bd a t am i n i n gt oc o l l e c t d a t a , a n dc a t c hr e l a t i v eb e h a v i o ri nl e a r n i n gp r o c e s s w es t u d yt h ec o r r e s p o n d i n ga l g o r i t h m t oe v a l u a t et h eb e h a v i o r p o i s s i o nd i s t r i b u t i o na l g o r i t h mi sp r o p o s e dt oa n a l y s i st h el o g i n t i m e sw h i c hc a ns h o wo n e sl e a r n i n ga t t i t u d e c o o p e r a t i o na c h i e v e m e n ta l g o r i t h mi s p r o p o s e dt or e s o l v et h eg r a d eo fc o o p e r a t i o nd e g r e ei nc o l l a b o r a t i v el e a r n i n g v i s u a l i z a t i o n o fc o l l a b o r a t i v el e a r n i n ga l g o r i t h mi sp r o p o s e dt ov i s u a l i z et h er e a lt i m el e a r n i n g w h e n o t h e r sb e h a v i o rh a se v a l u a t e d ，t h eg r a d eo fw e bb e h a v i o ri s c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n c o m b i n i n gw i t hf u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n t h e nt h er e s u l to fe v a l u a t i o na sw e l la s t h ev i s u a l i z a t i o no fl e a r n i n gp r o c e s sf e e d b a c kt ol e a r n e r s ，w h i c hc o u l dp r o m o t es u b s e q u e n t l e a r n i n ga n d c o n t r o ll e a r n i n gp r o c e s s ，f i n a l l yr a i s et h es t u d ye f f i c i e n c y t h ea p p r o x i m a t es t r u c t u r eo ff u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni sf o l l o w i n g ：t h e e v a l u a t i o nf a c t o rs e ta n dr e s u l ts e ti sf i r s td e f i n e d t h e nt h ef a c t o rs e tw e i g h ti sd e f i n e d t h r o u g hn e t w o r kq u e s t i o n n a i r e a n dm e m b e r s h i pf u n c t i o ni s c a l c u l a t e dd u et ot h e e v a l u a t i o nr e s u l to fe a c hf a c t o r f i n a l l y , t h et o t a le v a l u a t i o ni sa t t a i n e dt h r o u g hf o r m u l a s a n df o r m sa ni n d i v i d u a ll e a r n i n gm o d u l e s e c o n d l y , r e f e r r i n g t ot h ea r c h i t e c t u r eo fc h i n e s e e l e a r n i n gt e c h n o l o g y s t a n d a r d i z a t i o nc o m m i t t e e ( c e l t s ) ，av i r t u a ll e a r n i n gc o m m u n i t yh a sd e v e l o p e dw h i c h c o m p o s e do fl e a r n i n gr e s o u r c es y s t e m ，l e a r n i n gp r o c e s ss y s t e m ，m a n a g e m e n ts y s t e ma n d l e a r n i n gp r o c e s se v a l u a t i o ns y s t e m w em a k eu s eo fd a t a b a s et o o l ( s q ls e r v e r2 0 0 5 ) t o r e a l i z et h ed a t a b a s ed e s i g n a n du s ep r o g r a m m i n gt o o l ( v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 ) f o rd e v e l o p i n g t h es y s t e mo fv i r t u a ll e a r n i n gc o m m u n i t y t h ef u n c t i o nc o n t a i n sf o r e g r o u n ds y s t e ma n d b a c k g r o u n dm a n a g e m e n t i nt h el e a m i n gc o m m u n i t y , l e a m e r sc o m p l e t et h ew h o l ef l o wo fl e a r n i n g ，e x a m p l ea s l o o k i n go v e r o n l i n er e s o u r c e ，s e a r c h i n gi n f o r m a t i o n ，l e a r n e r s i n t e r a c t i o n ，f i n i s h i n g u p l o a d i n gl e a r n i n gt a s k ，s e l e c tt h ef i g u r eo f r e a l t i m es t a t u sa n ds oo i l k e yw o r d s ：l e a r n i n gc o m m u n i t y ；l e a r n i n gp r o c e s s ；f u z z yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n ；w e bd a t am i n i n g ；a r i t h m e t i c i v 浙江师范大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机 构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在 论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。 作者签名；卉哜豪1 扒 日期：伊1 年占月2 目 学位论文使用授权声明 本人完全了解浙江师范大学有关保留、使用学位论文的规定，口：学校有权保留 并向国家有关机关或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可 以采用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编学位论文。同意浙江师范大学可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播论文的全部或部分内容。 保密的学位论文在解密后遵守此协议。 作者签名：乖0 彖仙、 导师签名： 日期：少铴肜日 浙江师范大学学位论文诚信承诺书 我承诺自觉遵守浙江师范大学研究生学术道德规范管理条 例。我的学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、 观点等，均已明确注明并详细列出有关文献的名称、作者、年份、 刊物名称和出版文献的出版机构、出版地和版次等内容。论文中未 注明的内容为本人的研究成果。 如有违反，本人接受处罚并承担切责任。 承诺人( 研究生) ：林表f 厶 一驯盹弘 6 以沙| | 1 1 研究背景和研究问题 第一章绪论 随着信息通讯技术和互联网的迅速发展与广泛普及，突破了传统的时空概念，超 越了区域性文化差异，把不同文化、种族的人们紧密地联系起来。为了满足人们沟通 信息、交流情感的需要，虚拟社区应运而生。对学习者来说，在网络中学习便成了知 识时代的主要学习方式之一，网络虚拟学习社区平台越来越多。虚拟学习社区是计算 机科学与教育行业相结合形成一种行业应用产物。最初，它是从网络上的b b s ，新 闻讨论组和聊天室等演变而来。随着技术的进步，建构主义、协作学习等理论的成熟， 以学习者为中心的虚拟学习社区更适合于现阶段学习模式。在未来几年中，虚拟社区 建设将是网络应用中增长最快的领域【l j 。 虚拟学习社区的出现是网络服务发展的必然结果，但当服务变得从内容、形式和 质量上差别不再明显时，情感因素便成为用户选择的决定性因素。构建面向服务的虚 拟学习社区为人们所向往，以学习者为中心的建构主义理念越来越深入人心。然而当 前的虚拟学习社区主要还是以“教师教”和“学生学 为出发点的，注重学习的结果， 而且许多网络课程顺应形势，在网络上简单的搭建，其交互性和实时性无法体现，不 注重学习者的学习过程，即学习者网络学习行为的分析没有深入研究。由此，本文提 出基于学习者学习过程评价的虚拟学习社区的研究与实现，在建设虚拟学习社区过程 中着重对学习者的网络学习行为进行分析、采集和综合，以此进行学习行为的实时评 价，并直接以图形或数据报表的形式反馈给学习者。在某些环节，如协作学习模块， 加入学习过程的可视图形，使学习者可以观察自己和他人的实时学习情况，以达到自 我监督和提高学习自觉性的目的，最终促进学习者的网络学习效果。 对网络学习行为的评价，以往大多数以调查方式为主，而且评价依据的采集方面 比较注重与学习结果相关的信息，对学习活动相关的信息采集还不够重视，网络学习 者的学习行为又具有模糊性和非线性，如何利用数据挖掘技术采集与学习过程相关的 因子? 用何种评价方法对这些因子进行综合评价，并以数据或图形来准确及时地反映 学习者的实时行为? 如何进行学习行为的可视化? 如何构建虚拟学习社区平台并通 l 第一章绪论 过技术手段实现? 这几个方面正是本文研究的内容。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内现状 国内对虚拟学习社区的研究大致有以下几个方面： ( 1 ) 从技术实施角度的研究。如“基于w e b 2 0 的虚拟学习社区模式探讨一文 在分析了虚拟学习社区的发展与网络技术的密切关系的基础上，提出在w e b 2 0 技术支 持之下的虚拟学习社区新的结构模式，分析了应用w e b 2 0 技术构建虚拟学习社区的技 术与特点【2 1 。在“一个协作式虚拟学习环境的设计与实现”一文根据建构主义和认知 科学理论提出了一个基于w e b 的协作式虚拟学习系统的设计方法，并以一种工业产品 为学习对象开发了一个原型系统，旨在通过先进的学习理念和计算机技术提高学习者 的认知效率【3 1 。还有，从对等网络( p 2 p ) 方面入手的虚拟学习社区建设，如“基于 p 2 p 和j x t a 技术的远程教学平台研究”一文对p 2 p 和j x t a 这两个热点技术作了介绍， 指出目前远程教学平台普遍存在的问题【4 j 。通过分析问题的成因，尝试突破技术的局 限性，利用p 2 p 和j x t a 技术提出新的解决方案，并给出了系统设计和设计实例。 ( 2 ) 从行为分析的角度讨论。如“基于个性化学习的中学生虚拟学习社区设计 策略研究”一文将个性化学习与虚拟学习社区相结合，试图通过探索虚拟学习社区这 一新生事物为中学生的个性化学习提供理想条件，进而提出关于构建基于个性化学习 的中学生虚拟学习社区的有效设计策略口j 。在“虚拟学习社区中学习共同体的建构” 中，论述了学习共同体的概念、功能、构成要素，建构学习共同体的意义，以及如何 在虚拟学习社区中建构学习共同体1 6 j 。 ( 3 ) 从知识管理的角度分析。“e l e a r n i n g 、知识管理与虚拟学习社区 一文详 细探讨了e l e a r n i n g 、知识管理与虚拟学习社区三者之间的密切关系。比较了正式学 习与非正式学习的特点，分析了三者共同关注的核心问题，以及目前e l e a r n i n g 和虚 拟学习社区存在的问题。最后阐述了知识管理应用于e l e a r n i n g 和虚拟学习社区的方 法与途径，以及融合三者的集成框架1 7 】。“虚拟学习社区中个体隐性知识的建构 阐 述了个体隐性知识主要是通过非正式学习获得的，虚拟学习社区作为非正式学习环境 的一种重要形式，能够为个体隐性知识的建构提供便利条件。此文主要从非正式学习 的视角来讨论如何利用虚拟学习社区来促进个体隐性知识的建构问题【8 】。 ( 4 ) 从其他角度的研究。“基于本体的多主体网络协作学习模型研究”一文设计 了基于本体的多主体网络协作学习模型，该模型不仅具有语义互操作性，而且能有效 2 第一章绪论 支持知识的重用和共享，从而提高协作学习效率p j 。还有，如“基于学术交往的研究 生虚拟学习社区构建研究”等。 在网络学习者行为分析与评论方面，也有不少研究。如“网络学习行为分析及其 模型研究一文讨论了网络学习行为的内涵，界定了网络学习行为的概念，提出了一 个多维度和多层次的网络学习行为模型，以期反映网络学习行为在行为类型多样性和 行为级别层次性上的特点，并给出了一个基于网络学习行为分析的学习平台结构【1 0 】。 “网络学习者的学习行为调查及分析”一文对网络学习者的学习行为规律进行了调 查，详细分析了网络学习者的学习行为，围绕如何改进网络学习平台、网络学习资源 的设计与开发，展开了相关讨论，并给出了有针对性的建谢1 1 】。“基于数据挖掘的在 线学习行为评估系统设计与实现”一文提出了基于数据挖掘技术构建在线“学习行为 效果模型对学生在线学习进行评估的方案【1 2 】。 1 2 2 国外现状 国外关于基于网络环境来设计虚拟学习社区的相关文献及研究较多。许多学习理 论如基于问题解决的学习、建构主义、情境学习、合作学习等学习理论，也都逐步运 用到计算机支持的学习领域，获得了许多有价值的研究成果。文献 1 3 】分析了传统网 络学习系统的优缺点，设计了w v o c 系统，基于网络的虚拟在线课堂由两部分组成， 一是i c e ( 指导交流环境) ，二是c l e ( 协作学习环境) 。文献 1 4 介绍了e 1 e a r n i n g 和使能技术及其它的优点，讨论e 1 e a r n i n g 的相关技术。文献 1 5 提出了用p t 来观测 学习者的动态学习过程。p t 的思想是用可视化的图形( 圆形) 来说明学习者参加的 积极程度等等。 国外有许多虚拟学习社区的存在，如英国s t a f f o r d s h i r e 大学的c o s e 虚拟学习环 境( c r e a t i o no fs t u d ye n v i r o n m e n t ) 。也有很多的网络教育产品有：v i r t u a l u 由加拿 大的西蒙弗雷泽( s i m o nf r a s e r ) 大学开发，是一个提供实施基于w - e b 教学和培训的 集成工具，它可以设计、发布基于w e b 的联机教学内容，并为教师联机教学和学生 联机学习提供了集成的教学工具和学习工具。由美国宾夕法尼亚州立大学开发的 w i s h ( w e bi n s t r u c t i o n a ls e r v i c e sh e a d q u a r t e r s ) 包括多项基于i n t e m e t 的教学服务：课堂 管理、电子通信、实时会议和课件创作工具，同时也提供教学资源管理服务及一些教 学设计方面的服务。由i b m 开发的l o t u sl e a m i n g s p a c e ，功能强大，包括先进的创 作工具、字处理软件、简报演示软件，并且它还融合了自我学习方式和强大的交互式 学习方式。 3 第一章绪论 1 2 3 现状分析 目前，虚拟学习社区的研究和建设迅速发展，许多社区体现出很强的交互性，虚 拟学习社区的教师在线答疑、学生在线交流学习等功能对教学的确能起到很大的帮 助，但通过分析发现，这样的虚拟学习社区从根本上来说还是以教师教和学生学为出 发点的，注重学习的结果，学生的主体地位也未得到很好的体现，学生学习过程中的 一些网络行为尚无深入研究，即使某些平台在研究关于学生学习的评价，但在评价依 据的采集方面比较注重与学习结果相关的信息，对学习活动相关的信息采集还不够重 视。随着技术的进步，虚拟学习社区平台不再是一个静态的支持系统，当前关于虚拟 学习社区的研究热点主要集中在系统需要什么样的智能以及如何实现人们所期望的 智能特性上，以及通过对学习者的学习行为分析，构成了对学习者的行为评价和学习 智能化、个性化调整等方面i l 们。北京师范大学现代教育技术研究所余胜泉等提出，网 络学习评价方式包括形成性( 过程性) 评价和总结性评价，在评价依据的采集过程中 应当更注重过程性评价依据的采集【i 。7 1 。因此，学习过程的评价显得有意义且须重视的。 1 3 研究工作与贡献 本文研究支持学习过程评价的虚拟学习社区。理论上探讨了学习过程评价的具体 算法，提出泊松分布算法、协作学习评价算法、协作学习可视化算法，结合模糊综合 评价法对网络环境下的学习者进行了学习绩效的总体评价，及时反馈于学习者。实践 上设计并实现了虚拟学习社区平台，在学习者自主学习下支持学习过程的实时评价。 从理论上，本文支持学习过程评价主要从以下方面做了研究工作： 首先探讨了学习者在网络学习中产生的一系列行为因素，整理出能影响或表现出 学习者的学习态度、学习过程和学习效果的1 3 个因素。通过对这些因素的分析，制 作成网络调查问卷，经过统计与数据处理，得到各因素的相对重要程度。然后研究评 价方法，对各因素分别进行评价。本文每个因素的性质不同，提出不同的评价算法。 如对登录学习社区的次数研究可以分析学习者在群体中的学习态度，经研究，登录次 数满足概率分布中的泊松分布，因此通过泊松分布算法确定评价等级；又如协作学习 过程评价，通过计算其群体或小组的协作程度，来反映学习者的学习过程。其思路是 根据学习者在网络环境中的表现，统计出能反映协作学习参与程度的信息量，利用数 据库排序功能，在完成个别学习者的等级评定之后，计算其小组的协作绩效，求得群 体或小组的协作学习程度，等等。其它学习行为因素都可通过类似算法实现。各因素 在评价过程中结合可视化的思想，把学习者的状态通过图形显示出来。如协作学习的 4 第章绪论 过程可视化，引入v p c 过程可视图，显示协作学习的动态信息。最终结合模糊综合 评价法计算出学习者学习过程的一个综合评价值。 从实践上，本文虚拟学习社区主要完成了以下工作： 虚拟学习社区的实现基于数据库s q ls e r v e r 2 0 0 5 进行系统数据库结构设计，采用 集成化开发工具v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 实现系统开发。系统功能包括后台管理和前台系统。 具体包括学习资源子系统、协作学习子系统、管理子系统和学习过程评价子系统。学 习者可以通过网络环境在虚拟学习社区平台下完成动态的学习过程，而且能够及时获 得学习过程评价和相关反馈信息。 本文在构建虚拟学习社区时，提出利用学习过程评价原理实现学习者行为的实时 评价和过程可视，为虚拟学习社区的建设提供了新的思路，在如何实现学习过程的评 价上提供了一些依据。提出的泊松分布算法、协作学习评价算法、协作学习可视化算 法，结合模糊综合评价法，或许能为以后建设更具个性的学习社区积累一点经验。 1 4 论文结构 本文详细叙述了支持学习过程评价的虚拟学习社区的创建方法研究和实现，从理 论上探讨了如何支持学习过程评价，实践上实现了虚拟学习社区平台的开发。论文包 含有以下六个部分： 。 第一章绪论。主要介绍虚拟学习社区的研究背景、研究问题、国内外现状、研究 工作与贡献，以及论文主要的思路。 第二章虚拟学习社区相关理论与技术。介绍了虚拟学习社区的概念、分类、发展 以及虚拟学习社区的理论基础，即建构主义学习理论，着重强调其中的协作学习；叙 述了学习过程评价的相关知识，如网络学习行为的分析，网络学习行为评价概述及评 价方法；并介绍了实现虚拟学习社区的相关技术。 第三章讲述学习过程评价的具体实现和介绍可视化理论。选择模糊综合评价作为 学习过程评价的方法，通过评价流程阐述学习过程评价的详细过程。首先，确定网络 学习行为的评价指标体系，即网络学习的因素集和结果集；然后确定评价指标权重， 权重的确定通过网络调查进行处理得到；接着是因素集数据的采聚，利用w e b 数据 挖掘技术采集学习者的学习行为信息；在进行数据的预处理后，提出各因素的评价算 法。如登录次数的评价运用泊松分布算法计算评价等级，协作学习根据协作绩效衡量 小组协作的程度等。最后确定所有因素的评价等级，形成隶属度函数。最终通过计算 得出综合评价结果。 s 第一章绪论 第四章分析与设计虚拟学习社区系统。根据设计目标及原则，设计学习社区的系 统，包括学习资源子系统、协作学习子系统、管理子系统、学习过程评价子系统，并 详细设计各个模块数据的数据库方案。 第五章实现了支持学习过程评价的虚拟学习社区，详细地阐述关键子系统的实现 过程。包括协作学习区、作业提交区、学习过程评价和后台管理系统的具体实现。其 中，在学习者学习过程可视化这方面，文章着重讲述协作学习的过程可视化，通过学 习过程可视图介绍可视化的思路及算法。 第六章总结与展望，主要总结了所做的一些工作，叙述了论文的不足之处，以及 未来的展望。 6 第二章虚拟学习社区的相关理论和技术 虚拟学习社区是一个由计算机、网络和人所组成的人机系统，它改变了传统的面 对面和独学的学习方式，使学习渠道更为宽广，学习群体更为庞大，学习结构从封闭 变为开放。近年来虚拟学习社区发展迅速，在国内外的网络教育中得到了越来越多的 普及和应用。那么，什么是虚拟学习社区? 虚拟学习社区发展的历程是怎样的? 在虚 拟学习社区中运用到哪些与之相关的理论? 如何运用这些理论构建适合学习者学习 的社区? 以及建设虚拟学习社区应用了哪些技术方法? 这些问题将在这一章中详细 阐述。 2 1 虚拟学习社区 2 1 1 虚拟学习社区概念和分类 所谓虚拟学习社区，是指建立在网络和通信技术之上，借助网络和通信工具，由 许多个体成员组成，通过教学、研究等活动建立一个虚拟的社会形态，以交互学习、 协作学习和自主学习方式为主，使学习者获取知识、增进理解和提高技能，形成以此 为目的的一个交互的自治区域【l 引。它是网络教育在现代信息技术和学习理论发展基础 上的一种新的学习形式，同时也是解决教学中存在的资源不均、教学形式单调、教学 效果不甚理想等问题的一种新型网络教学支撑环境。 当前，虚拟学习社区是一个满足知识时代教育要求的强有力工具。它为学习者提 供一个开放的学习环境，并能够促进知识的获取、分类、存储和共享。学习者在这样 的学习环境中交流信息、探讨问题、产生新观念、拓展新思路、交流学习心得、相互 争论、达成共识，不仅学到知识，而且能获得学习能力，提高自身智能，促进团队合 作，提升集体智慧。因此，建立虚拟学习社区以促进e l e a r n i n g 的发展是知识时代各 教育机构和组织的重大任务l l 州。 目前，从组织者和功能的不同，将虚拟学习社区分为两类：一是正式教育类的学 习社区。这类学习社区集中在远程教育领域，其组织者是各个远程教育机构、网络学 7 第二章虚拟学习社区的相关理论和技术 校和正规学校等。这类学习社区是以一个班级或- - f - j 课程为基础来建立的，对学习有 明确的目的、要求和评估方法。学习社区的设计基于一定的学习理论和学习方法，其 活动和学习内容都经过仔细的设计和规划。教师作为助学者、组织者和监控者参与学 习活动中，本文研究与构建这一类型的虚拟学习社区。二是非正式教育类的学习社区。 这类学习社区往往没有明确的组织者和指导者，大多由一些专业网站或由一群专业爱 好者建立。这类学习社区围绕某一专业领域知识来建立，如全球l i n u x 技术爱好者建 立的各种各样的l i n u x 社区，其参与者基于对学习的爱好而自然形成，没有正式的学 习计划和学习目的，学习者基于共同的话题展开讨论、相互学习、交流知识和经验。 2 1 2 虚拟学习社区的发展 虚拟学习社区的发展大致经历了3 个阶段： 第一阶段为松散组织阶段。网络上的公告栏、新闻讨论组和聊天室进行学习讨论 的学习者群体是最初的虚拟学习社区中的成员，其组织形式是一种自发的松散组织。 这种自发式的虚拟学习社区由于学习者知识水平、学习兴趣、学习者年龄、个性等方 面的巨大差异，而使得学习者的话题讨论缺乏持久性，很难进行深入的学习讨论，而 且有效信息量太小。可以说，这时期的教学交互具有盲目性。因而在这一阶段，虚拟 学习社区并未真正走进学校和课堂。 第二阶段为突出个性化服务阶段。这一阶段人们开始研究学习者个性与基于虚拟 学习社区的学习效果的关系问题，从而出现了能够提供较为粗糙的个性化服务的学习 社区系统，即在虚拟学习社区的设计过程中，考虑了学习者个性因素，并能够针对学 习者的个性因素设计开展多种网上学习活动形式的栏日，丰富社区生活，增强学习社 区的凝聚力和社区成员之间的交流，促进知识的建构，最终实现高质量学习。 第三阶段为形成智能人机系统阶段。随着人工智能、数据挖掘技术的发展，一些 研究者考虑将这些技术应用于虚拟学习社区系统中，以提高系统的快速响应性、敏感 性和个性化服务质量。虚拟学习社区的研究者和应用虚拟学习社区进行教学的教师期 望虚拟学习社区能够捕获学习者的某些学习特征，从而具有诊断学习者学习难点、提 供有较强针对性的教学补救措施的功能，也有研究者和教师期望虚拟学习社区能记录 学习者行为，分析他们更为深层的学习特点，即具有提供适合学习者自身特征的认知 工具的功能等。也就是说，这类系统是当前虚拟学习社区系统的研究重点。 2 1 3 协作学习理论 把计算机技术与先进的学习理论有机地结合起来是设计网上学习系统的关键。盲 目地开发出不具备领域性质的网络工具，不会使用长久。学习理论中的建构主义学习 8 第二章虚拟学习社区的相关理论和技术 理论认为：对于客观世界的理解和赋予意义是由每个人自己决定的，学习是学习者主 动建构内部心理表征的过程，它注重学生的学，同时不忽视教师的指导作用，主张情 境、协作、会话、意义建构是学习环境的要素【2 。因此虚拟学习社区就是建构主义学 习理论的很好体现。其中，协作是建构主义学习的重要组成部分。学生以小组形式参 与、为达到共同的学习目标、在一定的激励机制下最大化个人和他人习得成果，而合 作互助的一切相关行为，这就是协作学习。协作学习的优势：1 、能产生更好的学习 成绩和学习质量。2 、能促进学习者之间更加相互关心、相互支持和更有利于改善学 习氛围。3 、更有利于心理健康、社会责任感和自尊心的建立。 因此，协作学习是指导虚拟学习社区建设较好的理论依据。那么，如何知道协作 学习的程度呢? 即如何评价协作学习呢? 这里引入内聚力和协作绩效来说明。 ( 1 ) 内聚力 在人们以一定关系结成的群体内部，还存在着一种力量，社会心理学把这种力量 称为群体内聚力，并把它定义为：“群体对其成员的吸引力和群体成员之间的吸引力， 以及群体成员的满意程度”【2 1 1 。 一个群体的内聚力，对于群体的活动有着重要的影响。首先，群体内聚力会使群 体成员紧密地团结在一定的目标之下，使群体具有高度的整合性。一个群体内聚力的 高低，可以说是该群体内人际关系融洽程度的直接表现。因此，高度的内聚力对于群 体成员之间积极肯定的关系有着重要作用。另外，群体内聚力还对群体的工作效率有 着重要影响。一般来说、高度的群体内聚力会提高群体成员的士气，明确活动的动机， 自觉地努力完成群体的工作。但是，这仅限于群体倾向与群体目标相一致的时候。如 果群体倾向与群体目标相违背，高度的群体内聚力不仅不会使工作效率提高，反而会 降低。 通过对群体内聚力的论述可以发现，协作组内也有一种类似的力量存在，这种协 作组对其成员的吸引力和协作小组各个成员之间的吸引力，以及协作组成员的满意程 度，就叫做协作组内聚力。一般情况下，较高的协作组内聚力既是协作学习赖以成功 的必要条件，又是协作学习成功评价的一个维度。 ( 2 ) 协作绩效 在个别学习中，单个学习者是整个教与学的中心，一切学习资源、环境以及教学 策略的设计都是围绕学习者的初始水平、动机目标等与学习相关的个人特征设计并实 施的。因此，发生在学习者个人身上的变化就能表征整个教学系统的输出情况，就能 反映教学或学习的成效。而在协作学习中，若干个学习者组成了一定结构的协作小组， 拥有共同的学习目标，学习者与学习者之间合作互助，其目的是最大化个人和小组的 习得成果。因此，发生在学习者个人身上的变迁不能全面地表征协作教学系统的输出。 9 第二章虚拟学习社区的相关理论和技术 协作组内聚力表征的是协作组成员心理上或行为上的协作程度。但这种协作程度 带来的具体效果、成绩并不能确定。也就是说，内聚力高低值无法反映协作的具体成 效，并不表示协作组内各成员实现了最大化个人和协作组的习得成果。那么，应该用 什么样的参量来反映协作学习的成效呢? 我们把这个参量定义为协作绩效。 按照前面的分折，协作组内每个成员的个人成绩都会对协作绩效的高低造成一定 程度的影响。如果协作组内成员成绩普遍高，那么协作绩效也一定高：反之，如果个 人成绩普遍偏低，那么协作绩效也一定高不了。因此，我们把协作组的平均成绩作为 协作绩效的一个维度。 对于个人成绩高低参差不齐的情况，如何评价协作绩效呢? 协作组成员的成绩 差别很大，说明其协作绩效并不高。即个体成绩的离散程度也是反映协作绩效的一个 方面。我们定义协作度来表征协作绩效的另一个维度，它与离散程度成“反比”，因 此，协作绩效由协作组内学习者学习成绩的平均值和协作度两个值来表征。 2 2 学习过程评价 2 2 1 网络学习行为分析 2 2 1 1 网络学习行为概念 人本心理学派的代表人物卡尔罗杰斯( c a r lr r o g e r s ) 在自由学习一书中 写道：“在现代社会中，最有用的学习就是对于学习过程的学习，这是一种始终面向 体验的学习，同时也是将学习者和变化的过程融为一体的学习 1 2 2 】。“面向过程 和“以学习者为中心是相辅相成、互相渗透的。因此，在构建虚拟学习社区时应当 注重学习过程，即注重学习者的网络环境下的学习行为( 以下简称为网络学习行为) ， 注重行为的反馈。 网络学习行为在国内外尚无明确的界定，但它主要描述的是：学习者利用计算机 网络媒体，主动地运用和调控自己的认知、动机和学习行为进行网络课程学习的活动。 其特征是充分利用网络平台提供的各种信息资源、交流工具等，强调学习者“自我导 向、自我激励、自我监控”，强调时空分离和媒体教掣2 3 】。 2 2 1 2 网络学习行为分析方法 目前，对网络学习行为的分析通常是基于以下两种形式：基于调查问卷的统计分 1 0 第二章虚拟学习社区的相关理论和技术 析和对网络学习者在线学习行为的分析。 ( 1 ) 问卷调查统计分析 问卷调查有书面调查和网上调查这两种形式进行。现阶段关于网络学习行为的问 卷调查主要围绕：网络学习者的基本情况( 如年龄、学历背景等) 、网络学习者的学习 观念和学习动机、主要的学习方式、网络学习过程中的交互行为( 生生交互、师生交 互) 、自主学习过程中的适应性、使用多媒体资源的情况、所遇到的学习障碍及问题 解决的途径、学习效果以及影响学习效果的主要因素等。根据问卷调查的结果，从整 体上了解学习者在学习过程中的行为表现、内在想法以及需求等，可以给网络学习者 的学习行为特征的分类提供一个大体的划分标准。 然而，这些信息反应出的是网络学习者的普遍的、一般的外在学习行为特征，很 难从中获取网络学习者内在的学习风格。目前也有研究者对网络学习者的风格因素编 制测验题进行问卷调查。总之，这类调查只能在一定程度上反映出学习者的某些行为 特征。 ( 2 ) 网络学习者的在线行为分析 随着i n t e m e t 和w w w 的迅速发展，近几年很多学者都关注对网络学习者在线行 为的监控与分析。在线行为分析能够更加准确、及时地掌握网络学习者的学习行为。 利用网络通信技术对学习者的学习活动进行实时追踪，记录所有与学习相关的信息。 这类信息主要是对各种网络学习行为进行量化的参数，它们是动态数据，具体有：经 常点击的u r l 、搜索的关键字、经常访问信息的类型、停留的时间、访问的频率； 参与电子讨论的话题、访问的时间段、经常使用的工具；访问课件的内容、时间、已