（计算机软件与理论专业论文）web服务环境下的个性化学习平台的研究与设计.pdf

关键字：w e b 服务，个性化学习，个体差异理论，n e t t h er e s e a r c ha n dd e slg n0 fw e bs e r vlc e - b a s e d a b s t r a c t p e r s o n a liz e dl e a r nin gp l a t f o r m m a j o r ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y n a m e ：s o n gh u a n s u p e r v i s o r ：w uj i a w e i n o w , t h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e tt e c h n o l o g i e sa n dt h ed e m a n d so fp e o p l et h a t e d u c a t i o ns h o u l db el i f e l o n ga n ds o c i a l i z a t i o nh a v em a d et h el e a r n i n gs y s t e mi nt h e w e bs e r v i c ee n v i r o n m e n tt og e tm u c ha t t e n t i o n i nt h i sn e w l e a r n i n gm o d e ，l e a m e r s c o u l ds t u d yw i t ht h eh e l po fi n t e m e tm a t e r i a l sa ta n yp l a c ea n da n yt i m e b u ti ti sa l l i m p o r t a n tp r o b l e mt h a th o wt om e e tt h ed i f f e r e n tn e e d so fd i f f e r e n tl e a r n e r si nt h e o n l i n es t u d ym o d e t h eo n l i n el e a r n i n gs y s t e mo nt h eb a s i so fi n d i v i d u a t i o nc o u l d a c h i e v et h er e a lp e r s o n a l i z e dl e a r n i n gr a d i c a l l y , a n dm a k e st h ep e o p l e s f o r e m o s t s t u d yc o m et r u e ，a n dg u a r a n t e et h el e a r n i n gq u a l i t y a tt h ep r e s e n tt i m e ，m o s to n l i n e l e a r n i n gs y s t e m sa r eu s e da si n f o r m a t i o n p u b l i s h e ds y s t e m so nt h eb a s eo fw e b i nt h i ss y s t e m ，t h ed e g r e eo fi n f o r m a t i o n s h a r i n gi sn o th i g h ，a n dt h eu s a g ee f f i c i e n c ya n dm a n a g e a b i l i t ya r ea l s ol o w a st h e r i s eo fw e bs e r v i c e s ，t h e s ep r o b l e m sh a v eb e e nd e a l tw i t l l h o wt oo f f e rl e a r n e r s p e r s o n a l i z e dm a t e r i a l s ，a n dh o w t oh a n d l en e w p r o b l e m so fl e a r n e r si nt h ep r o c e s so f l e a r n i n g ，a n de v e nh o wt op r o v i d ed e t a i ls u g g e s t i o n st od i f f e r e n tl e a r n e r sa r et h ek e y s t or e a l i z eag o o do n l i n el e a r n i n gs y s t e m i nt h i sa r t i c l e ，w es t u d ys o m em a i ns t c a mo f t h e o r i e sa b o u tt h el e a r n i n gm o d eo ni n t e r n e t w ed e s c r i b et h e i m p l e m | t n t a t i o n p r o c e d u r eo fp e r s o n a l i z e dl e a r n i n gs y s t e mi nd e t a i lo nt h eb a s eo fi n d i v i d u a l d i f f e r e n c e st h e o r y t h i st h e s i sm a i n l yi n t r o d u c e ss o m em a i nf u n c t i o nm o d u l e s ，a n d i i i 5 叫42舢86川7， iii_洲y t a k i n gt h e c o u r s e “t h eb a s i co fc o m p u t e r a sa n e x a m p l e ，t oi m p l e m e n ta p e r s o n a l i z e do n l i n el e a r n i n gs y s t e m f i r s t l y , t h i st h e s i si l l u s t r a t e st h eb a c k g r o u n d ，s i g n i f i c a n c ea n dm a i nc o n t e n to f t h er e s e a r c h s e c o n d l y , i td e s c r i b e st h et e c h n o l o g i e sa n dt h e o r i e s ，c o n c l u d i n gw e b s e r v i c e s 、n e tp l a t f o r m 、d a t a b a s ea n di n d i v i d u a ld i f f e r e n c e s t h e o r y t h i r d l y , i t p r o v i d e st h et o t a ld e s i g no ft h i sl e a r n i n gs y s t e ma b o u ti t sd e m a n d s 、a r c h i t e c t u r ea n d f u n c t i o nm o d u l e s a tl a s t ，i ti l l u s t r a t e sh o wt oi m p l e m e n tt h e s em a i nf u n c t i o nm o d u l e s o ft h i ss y s t e mi nd e t a i l k e yw o r d s ：w e b s e r v i c e ，p e r s o n a l i z e dl e a r n i n g ，i n d i v i d u a ld i f f e r e n c e st h e o r y , n e t i v 目录 1 绪论1 1 1 研究背景与意义1 1 2 网络教育的概念2 1 3 现有网络教育系统存在的问题2 1 4 本文的结构3 2 w e b 服务与相关开发工具的概述4 2 1w e b 服务的相关概念4 2 1 1w e b 服务的定义4 2 1 2w e b 服务的模型5 2 1 3w e b 服务的主要技术6 2 2n e t 平台1 0 2 2 1 n e tf r a m e w o r k 的概述1 1 2 2 2a s p n e t 1 3 2 2 3a d o n e t 1 3 2 3 n e t 平台下w e b 服务的编程模型1 4 2 4s q ls e r v e r2 0 0 0 1 4 3 基于网络的个性化学习的理论基础1 7 3 1 个性化学习的相关概念1 7 3 1 1 个体差异1 7 3 1 2 个性化教学与个性化学习1 8 3 2 个性化学习的相关理论1 8 3 2 1 多元智力理论1 8 3 2 2 元认知理论1 9 3 2 3 建构主义理论1 9 3 2 4 人本主义理论2 0 4 在线学习系统的总体设计2 2 4 1系统需求分析2 2 4 2系统的逻辑框架的设计2 3 4 3系统功能框架的设计2 5 4 4 系统数据库的设计2 9 v 4 4 1 数据库的标准化2 9 4 4 2 数据库的表单设计2 9 5 在线学习系统的主要功能模块的研究3 5 5 1 学前自测模块的分析与设计3 5 5 2 在线学习模块的分析与设计3 6 5 3 单元测试模块的分析与设计：3 9 5 4 智能答疑模块的分析与设计4 2 5 4 1 智能答疑模块的相关概念4 3 5 4 2 智能答疑模块的特点4 3 5 4 3 实现智能答疑功能的相关算法4 4 6 总结和展望4 7 6 1 本论文所做的主要工作4 7 6 2 有待进一步研究的问题4 7 参考文献4 9 致谢5 2 攻读学位期间发表的学术论文目录5 3 v i w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 1 1 研究背景与意义 1 绪论 2 l 世纪是一个充斥着计算机技术与信息技术的时代，特别是随着i n t e r n e t 越来越广泛的应用，网络正不断地改变着人们的工作及生活方式。当今社会以 信息技术为核心的知识经济占据着主导地位，国家的综合国力已经逐渐取决于 科技的进步与教育的发展。社会对人才科技化与教育终身化的要求使得传统的 教学模式已经不能完全满足社会对人才培养的需求，随之出现的新型的教育模 式一现代网络教育一呈现出强劲的发展势头。网络教育为学生创造了广阔自由 的学习环境，提供了丰富的学习资源，打破了时间与空间的束缚。 但是，网络教育模式也存在着一定的局限性。因为网上教育资源极其丰富， 使得人们在使用网络教育平台的同时，也会因为过多的信息资源而偏离自己的 学习目标。一方面学习者找不到自己想要的资源，另一方面网络上大量有用的 学习资源又没有被用到，形成了极大的浪费。除此以外，网络教育模式还改变 了传统教育模式中教师与学生面对面的沟通与交流，造成授教者与受教者之间 的时空分离。在没有指导者实时监督的学习环境中，学习者只有通过自我约束 来进行学习活动。但在我国心理学和社会学的研究以及一些对网络教育的相关 调查中表明，我国学生的自我控制能力整体呈现为“缺乏独立性、缺乏自主意 识，自我控制能力较低”n 1 的特征，因此在网络教育系统的开发过程中，一定 要考虑到学习者的管理、情感和交流等因素。 近年来，随着社会信息化程度的不断提高，国内外各高等院校已经将培养 大学生的信息素质作为新时期的人才培养计划。从早期提供电子书形式的学习 模式，到目前提供一定程度个性化的教育模式都取得了显著的成绩。如美国、 加拿大、欧盟等一些发达国家和地区都制定了各种政策对学校和研究机构进行 资助，并且有一些厂商也共同参与了网络教学软件的开发、应用与推广。仅美 国就已经有超过2 0 0 所大学不仅对其校内的学生提供网络教育，还对校外的进 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 修者也同样开放。同样，亚洲部分国家也将网络教育模式列为大学的发展重点， 如马来西亚建设了该国第一所虚拟大学；韩国的放送通讯大学于上世纪9 0 年代 就开始进行网络教育的研究；印度的英迪拉甘地大学所研发的视频会议教学 系统在上世纪9 0 年代末就已经扩展到了1 8 个地区，并建成了一百多个学习中 心。我国则是从1 9 9 8 年起，开始由各级教育管理部门组织成立了许多网络教育 的试点。时至2 0 0 6 年我国教育部已经批准清华大学、华南师范大学等超过6 0 多所高校建立了网络教育学院，注册学员有8 0 多万人心1 。各试点学校通过开展 网上教学、网上测试等活动，建立了一批网络教育课程，实现了教学资源的共 享。 1 2 网络教育的概念 那么，什么是网络教育呢? 简单来说，网络教育口1 就是在网络环境下通过 信息技术进行设计、执行、选择、管理、支持和扩展学习的一系列活动；是通 过网络来表现学习资源及开展学习活动的总和。它包括按一定的学习目标、学 习策略组织起来的学习内容和网络教学所支持的环境。网络教育系统一般由以 下几部分组成h 1 ：1 门户网站，它主要是面向指导者，学习者，管理者以及其 他参与者，为其提供简捷高效的学习站点；2 学习平台，它主要是为参加网络 教与学的人员提供服务，在整个网络教育系统中占核心地位；3 教师平台，它 主要是为参与到网络教学系统中的教师提供一个能够维护资源及指导学生学习 的子系统；4 管理平台，主要是为使网络教育系统的维护人员能够进行资源、 人员及系统安全的管理。 1 3 现有网络教育系统存在的问题 信息技术、网络技术及多媒体技术的迅猛发展为网络教育提供了必要的技 术支持。从上世纪9 0 年代起在各国均出现不少的网络教育台，但其大都在个 性化设计方面存在着一些问题。我们根据以学生为中心的个性化学习模式的理 论基础，就学习内容、学习方法、交互水平及学习评价等几方面对当前部分网 2 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 络学习系统进行了调查，概括起来有以下几点不足： ( 1 ) 网上教学资源封闭，交互性不强。 ( 2 ) 缺少学习内容及环境的个性化设计。 ( 3 ) 知识点的表现形式多以静态网页为主，不够灵活。 ( 4 ) 缺乏多元化的学生评价系统。 网络教育要真正实现任何人，在任意设备的帮助下，不论何时何地都可以 进行学习活动的目标，这需要综合地运用各种计算机技术和学习理论为学习者 创建一个以学习者为中心的网络教育平台。 1 4 本文的结构 本文介绍了网上教育系统的特点和现状，说明了设计一个以w e b 服务为基 础的个性化网络教育平台的必要性，由此确定了本文的任务：构建一个基于w e b 服务的个性化学习平台。内容总共分为六章，具体安排如下： 第一章，提出了课题的研究背景、意义以及国内外研究的现状。 第二章，介绍了系统相关的技术，包括w e b 服务、n e t 平台以及涉及的数 据库技术。 第三章，介绍了网络环境下的个性化学习的理论基础。 第四章，从需求分析、功能框架和数据库三方面提出了学习系统的总体设 计。 第五章，详细研究了系统的主要功能模块。 第六章，对本文进行了总结，提出了系统的不足和对未来工作的展望。 3 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 2 w e b 服务与相关开发工具的概述 2 1w e b 服务的相关概念 自上个世纪9 0 年代t i mb e r n e r s l e e 提出了w w w 概念以来，它已经在 i n t e r n e t 中占据了主导地位。学术界和工业界技术厂商，如i b m 、s u n 、m i c r o s o f t 等一直密切关注并推动着w e b 技术的发展，而近年来出现的w e b 服务技术成为 w e b 技术发展的一种重要趋势。到目前为止，支撑w e b 服务的基础标准工作己 基本实现，各大厂商也都逐步推出了相关的w e b 服务开发环境和解决方案， 如：w i n d o w s 平台上的m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o n e t ，w i n d o w s 和l i n u x 平台 上的s u no n es t u d i o ，i b m 的w e bs p h e r es t u d i o ，以及b e a 的w e bl o g i cw o r k s h o p 等，但仍有很多w e b 服务标准仍在制定当中。 2 1 1w e b 服务的定义 w 3 c 中给出的定义是：“w e b 服务畸1 是由u r i 标识的软件系统，其接口和绑 定可以通过x m l 进行定义、描述和发现，它支持通过基于i n t e r n e t 的协议使用 基于x m l 的消息与w e b 服务或者与其它的软件系统直接交互。” w e b 服务的特点有如下几个方面： 首先，w e b 服务可以发布在w e b 上，并被发现和调用，它们是一些自包含、 自描述、模块化的程序，并且这些模块具有可重用性。 其次，w e b 服务使得w w w 从静态的、松散的w e b 页面集合逐渐演化成为动 态的、互联的应用和服务平台。 最后，由于w e b 服务是一种新型的w e b 应用程序，它建立在一系列开放的 i n l ，e r n e t 标准的基础上，其基本的规范包括有x m l ( e x t e n s i b l e 、, l a r k u p l a n g u a g e ，可扩展标记语言) 、s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l ，简单 对象访问协议) 、w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，w e b 服务描述 语言) 以及u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o nd i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，通用 4 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 描述、发掘与整合) 。也就是说，w e b 服务是由一套协议栈构成的层次化体系结 构，如图2 1 湖所示。 图2 1w e b 服务体系结构图 总之，w e b 服务是在i n t e r n e t 的基础上出现的一种新型的软件开发模式，： 它把消息以x m l 的格式进行编码后通过标准的网络传输协议( 如h t t p ) 将其发 送出去。w e b 服务的实质可以看作是“供计算机使用的w e b 站点”。这种特性使 得它可以用多个w e b 服务来构建一个完整的企业平台，这也是基于w e b 应用的 发展方向。 2 1 2w e b 服务的模型 在w e b 服务模型中有三种角色，包括服务提供者、服务请求者以及服务注 册中心。其中，服务请求者代表服务器，是服务的拥有者，如企业、i c p ( i n t e r n e t c o n t e n tp r o v i d e r ，即网络服务提供商) 等。服务请求；：代表客户端，是服务的 使用者。服务注册中心则是连接服务提供者和服务请求者的纽带，服务提供者 在此发布他们的服务描述，而服务请求者在服务注册中心查找他们需要的w e b 服务，不过在某些情况下，服务注册中心是个可有可无的角色。 5 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 w e b 服务的整个流程是：首先，w e b 服务提供者使用服务描述语言w s d l 对 w e b 服务进行详细、准确、规范的描述，在u d d i 注册中心注册并将该描述提交 到w e b 服务注册中心。其次，w e b 服务的请求者向w e b 服务注册中心提出服务 请求，然后该中心根据其请求查询u d d i 注册中心，如果遇到匹配的服务描述， 则利用s o a p 消息向w e b 服务请求者发送该描述信息，并允许w e b 服务的调用。 最后，w e b 服务提供者根据w e b 服务请求者的要求执行相关的w e b 服务并将结 果返回给w e b 服务的请求者，如图2 - 2 盯1 所示。 图2 - 2w e b 服务模型 2 1 3w e b 服务的主要技术 为了实现w e b 服务的发现、发布及调用，需要有一系列的协议规范来支撑 服务运行的环境，这就是w e b 服务协议栈，如图2 - 3 口1 所示。 6 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 图2 - 3w e b 服务协议栈结构图 2 1 3 1w s d l w s d l 嗍9 j ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，即w e b 服务描述语言) 是 一种对w e b 服务的调用通信加以描述的x m l 语言，它由a r i b a 、i n t e l 、 i b m 以及m s 等共同提出。w s d l 不仅定义了w e b 服务的描述与如何调用这些服务( 如 它做什么，它位于哪里和怎样调用它) 的方法，还集中描述了与w e b 服务调用 相关的各种信息( 如网络协议、消息格式、参数类型等) 。 w s d l 文档被分成两种类型：服务接口文档( s e r v i c ei n t e r f a c ed o c u m e n t ) 和服务实现文档( s e r v i c ei m p l e m e n t a t i o nd o c u m e n to 其中，服务接口以t m o d e l 的角色在u d d i 注册中心被发布，而服务实现则用于描述服务的实例。文档的基 本结构框架如图2 4 嫡3 ： 7 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 w s d l s e r v i c ei n t e r f a c ed o c u m e n t w s d l s e r v i c ei m p l e m e n t a t i o nd o c u m e n t 图2 4 文档的基本结构框架图 图中涉及到的几种元素有： ( 1 ) t y p e s 一数据类型定义的容器，它使用某种类型系统( 一般使用x m ls c h e m a 中的类型系统) 。 ( 2 ) p o r t t y p e 一对于某个访问入口点类型所支持的操作的抽象集合，这些操作 可以由一个或多个服务访问点来支持。 ( 3 ) b i n d i n g 特定端口类型的具体协议和数据格式规范的绑定。 ( 4 ) s e r v i c e 一相关服务访问点的集合。 ( 5 ) p o r t 一定义为协议数据格式绑定与具体w e b 访问地址组合的单个服务访问 点。 因为w s d l 中包含了对服务接口的完整描述，所以我们可以使用它来创建能 简化服务访问的存根，该存根能够自动生成访问w e b 服务的类。这样一来，如 果需要访问w e b 服务时，只需调用该类中对应的方法即可。 通过w s d l ，我们还可以描述w e b 服务的三个基本属性： ( 1 ) w e b 服务可以做什么，即w e b 服务可以实现的全部操作； ( 2 ) 如何访问w e b 服务，即同w e b 服务交互时所必须遵守的规范； ( 3 ) w e b 服务位于何处，即w e b 服务所遵守的协议的地址。 2 1 3 2s o a p s o a p n 们( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l ，即简单对象访问协议) 是在分 8 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 散或分布式的环境中交换信息的简单协议，是一个基于x m l 的协议。它把成熟 的基于h t t p 的w e b 技术与x m l 的灵活性与可扩展性相组合，w e b 服务就是在这 个基础上进行x m l 消息的交换。s o a p 还提供了一种标准的方法，使得运行在不 同的操作系统并使用不同的技术和编程语言的应用程序可以互相进行通信。 s o a p 消息以s o a p 信封( s o a pe n v e l o p e ) 为根元素，包含s o a p 头部( s o a p h e a d e r ) 和s o a p 主体( s o a pb o d y ) 两个子元素，其基本结构如下： 其中，e n v e l o p e 元素以及b o d y 元素是必需的，而h e a d e r 元素和f a u l t 元 素是可选的。e n v e l o p e 元素用来把一条x m l 文档定义为s o a p 消息；b o d y 元素 则用来实现所有的调用和响应。 s o a p 的主要设计目标是简单性与可扩展性，它不仅可用于单向通信，也可 用于较复杂的通信，如电子文档交换( e d i ，e l e c t r o n i cd o c u m e n ti n t e r c h a n g e ) 等。 2 1 3 3u d d i 9 y dob p a o stl u a y f j u0d d p a ： o p s a q s = 二二二= 返回结果 s q ls e r v e r 服务器 图2 7s q ls e r v e r2 0 0 0 客户机服务器体系结构 s q ls e r v e r2 0 0 0 的特性包括以下几个方面n 引： ( 1 ) i n t e r n e t 集成。s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库引擎不仅可以提供完整的x m l 支 持，它还具有构成最大的w e b 站点的数据存储组件所需的可伸缩性、可用 性和安全性等功能。s q ls e r v e r2 0 0 0 的程序设计模型与w i n d o w sd n a 构架 集成后，可用于开发w e b 应用程序，并且s q ls e r v e r2 0 0 0 支持e n g li s h q u e r y 和m i c r o s o f t 搜索服务等功能，在w e b 应用程序中包含了用户友好的 查询和强大的搜索功能。 ( 2 ) 可伸缩性和可用性。从运行m i c r o s o f tw i n d o w s9 8 的便携式电脑，到运行 m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0 数据中心版的大型多处理器服务器，s q ls e r v e r 2 0 0 0 允许同一个数据库引擎可以在不同的操作系统平台上使用。除此以外， s o ls e r 、, e r2 0 0 0 的企业版还支持联合服务器、索引视图和大型内存支持等 功能，使其得以升级到最大w e b 站点所需的性能级别。 ( 3 ) 企业级数据库功能。s q ls e r v e r2 0 0 0 关系数据库引擎能够支持当今的数据 1 5 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 处理环境所需要的功能。数据库引擎可以充分保护数据的完整性，并且具 备了同时将上千个并发修改数据库的用户的开销降低到最小的功能。s q l s e r v e r2 0 0 0 分布式查询可以使我们引用来自不同数据源的数据，就好象这 些数据是s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库的一部分一样，同时分布式事务还可以 支持保护任何分布式数据更新的完整性。另外，复制功能可以使我们得以 维护多个数据复本，并且可以确保单独的数据复本与之保持同步。除此以 外，s q ls e r v e r2 0 0 0 还允许将一组数据复制到多个移动的脱接用户端，使 这些用户可以自主地工作，并将他们所做的修改结果合并后发布到服务器 上。 ( 4 ) 易于安装、部署和使用。s q ls e r v e r2 0 0 0 包括一系列的管理和开发工具， 这些工具能够改进在多个站点上安装、部署、管理和使用s q ls e r v e r 的方 式。s q ls e r v e r2 0 0 0 还支持基于标准的、与w i n d o w sd n a 集成的程序设计 模型，使该数据库和数据仓库的使用成为强大的可伸缩系统的无缝部分。 1 6 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 3 基于网络的个性化学习的理论基础 3 1 个性化学习的相关概念 网络学习这种新型的学习模式自其产生以来，就因为它的多样性以及灵活 性使其得到了快速广泛的发展，已经被越来越多的人们所接受。但是网络学习 也有其不足之处，因为学习者各方面因素的差异，使得传统的全体教学的模式 已经不能够满足人们不同的学习要求。如何将学习过程具体到每一个人，如何 能够满足不同学习者对学习内容甚至是学习模式不同的需求已经成为了网络学 习系统亟待解决的一个问题。由此，个性化学习的概念应运而生。 个性一词来源于拉丁语p e r s o n a l ，最初的意义是指演员所戴的面具，后来 演化为指演员- - d - - 这个具有特殊性格的人。到目前为止，由于个性这个词所表示 的意义十分复杂，我国心理学界对其还没有一个统一地定义。在心理学大词 典中是对个性一词的定义为：“个性( p e r s o n a l i t y ) ，也可称人格，它是在一 定的社会条件和教育影响下形成的一个人比较固定的心理特征的综合。个性包 括个性倾向和个性结构两个方面。相应地，个性化学习( p e r s o n a l i z e d l e a r n i n g ) 乜就是指以学习者原有的知识经验和个性特征为基础，以学习者内 在需求为核心，以每个学习者的能力与个性的自由、充分、和谐发展为目标而 实施的学习活动。 3 1 1 个体差异 个体差异是一个心理学的专有名词，也被称为个别差异或个性差异，通常是 指一个人比较稳固的心理特征的总和，主要指一个人在气质、性格以及能力等 各方面所表现出来的不同。我国早在春秋时期就由著名的教育家孔子提出了“因 材施教 的教育思想，这一概念的提出表明孔子根据其学生的学习状况发现了 学生间存在的差异性，并从这些差异着手进行有针对性的教学。现代教育心理 学的研究则进一步表明，学习者之间的个别差异是客观存在的，它们主要表现 1 7 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 在以下几个方面瞳：认知方面( 包括智力和认识结构方面的差异) 、性格类型方 面、气质类型方面以及能力方面( 包括一般能力和特殊才能方面的差异等) 。总 之，个体差异不仅会影响到一个人的学习行为，也会影响到一个人的学习 素质。它不仅是心理学的重要研究课题，而且也是教育学中因材施教教学 原则的心理学依据。 3 1 2 个性化教学与个性化学习 当今世界教育改革的大趋势就是发展个性化教育，就是要充分尊重和发挥 学生的学习积极性，重视学生个性的和谐发展，并通过教学唤起学生的求知欲 和对个人全面发展的追求。同时还要引导学生独立思考，主动获取信息，实现 知识、能力和人格的协同发展乜刳。美国学者卡罗尔曾说过，个性化教学是“在 学习者个性特征与学习环境之间努力达到的一种平衡，也就是说，它是学习者 个性特征与所学知识、行为方式、概念、学习环境、激励系统及习得性技能之 间的一种合理匹配。 个性化学习是在承认学习者之间客观存在着的个体差异的前提下，进行探 索、实践甚至是创造活动的学习过程。这种学习模式是完全以学习者为中心， 能够使学习者根据个人的爱好以及学习进度来进行自我调节的一系列学习活 动。它能够充分地发挥学习者的主观能动性，能在促进学习者全面、自由、协 调发展的基础上，努力使学习者的个性特征与学习环境之间达到平衡并实现学 习者的个性的发展以及潜能的开发。 3 2 个性化学习的相关理论 3 2 1 多元智力理论 多元智力理论( m u l t i p l ei n t e l l i g e n c e s ) 1 是由美国哈佛大学教育研究 院的心理发展学家霍华德加德纳( h o w a r dg a r d n e r ) 在1 9 8 3 年提出。加德纳 一 从研究脑部受创伤的病人中发现到他们在学习能力上的差异，从而提出本理论。 传统上，学校一直只强调学生在逻辑数学和语文( 主要是读和写) p j 面的发展。 但这并不是人类智力的全部，不同的人会有不同的智力组合。加德纳认为过去 1 8 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 对智力的定义过于狭窄，未能正确反映一个人的真实能力。他认为，人的智力 应该是一个用于量度他的解决问题能力( a b i l i t yt os o l v ep r o b l e m s ) 的指标。 根据这个理论，他认为人类的智力至少可以分成以下八个范畴： ( 1 ) l i n g u i s t i ci n t e l l i g e n c e ，即语言方面的智力。 ( 2 ) l o g i c a l m a t h e m a t i c a li n t e l l i g e n c e ，即逻辑一数学方面的智力。 ( 3 ) s p a t i a li n t e l l i g e n c e ，即空间方面的智力。 ( 4 ) b o d i l y k i n e s t h e t i ci n t e l l i g e n c e ，即肢体动作方面的智力。 ( 5 ) m u s i c a li n t e l l i g e n c e ，即音乐方面的智力。 ( 6 ) i n t e r p e r s o n a li n t e lli g e n c e ，即人际关系方面的智力。 ( 7 ) i n t r a p e r s o n a li n t e l l i g e n c e ，即个人内心方面的智力。 ( 8 ) n a t u r a l i s ti n t e lli g e n c e ，即自然探索方面智力。 多元智力理论强调多元性、差异性、创造性以及开发性。对我国的教育改 革来说，多元智力理论不仅可以帮助我们转变传统的教学观和学生观，还能够 帮助我们形成正确的智力观、评价观以及发展观。 3 2 2 元认知理论 根据美国心理学家弗拉维尔( j h f l a v e l l ) 的观点，元认知 ( m e t a c o g n i t i o n ) 就是对认知的认知，具体来说，就是关于个人自己在认知 过程中获得的知识以及调节这些认知过程的能力，即对思维和学习活动的知识 和控制。元认知的实质是对认知活动的自我意识和自我调节。 元认知乜钔包括元认知知识、元认知控制和元认知体验三方面的内容。其中 元认知知识就是有关认知的知识，即人们对于什么因素影响人的认知活动的过 程与结果、这些因素是如何起作用的、它们之间又是怎样相互作用的等问题的 认识。元认知控制是对认知行为的管理和控制，是主体在进行认知活动的全过 程中，将自己正在进行的认知活动为意识对象，不断地对其进行积极、自觉的 监视、控制和调节。元认知体验指的是在认知活动的过程中产生的认知体验或 情感体验。在实际的认知活动中，元认知知识、元认知控制和元认知体验三者 是相互联系、相互影响、相互制约的。 3 2 3 建构主义理论 建构主义( c o n s t r u c t i v i s m ) 最早是由瑞士的心理学家皮亚杰( j p i a g e t ) 1 9 w c b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 通过研究儿童的认知发过所提出的一个理论，其基本观点是儿童的认知结构就 是通过同化与顺应过程逐步建构起来，并在平衡一不平衡一新的平衡的循环中 得到不断的丰富、提高和发展。随后又有科恩伯格( 0 k e r n b e r g ) 、斯滕伯格 ( r j s t e r n b e r g ) 、卡茨( d k a t z ) 、维果斯基( v o g o t s g y ) 等著名的科学 家对这个上述理论作了扩进一步的研究，逐渐丰富和完善了建构主义理论，为 实际应用于教学过程创造了条件。 建构主义理论的核心是以学习者为中心，强调了学习者的主观能动性一 主动探索、主动发现、主动学习以及主动建构。建构主义认为瞳引，学习者的知 识是在一定情境下，在人与人之间的协作交流的基础上，通过意义的建构而获 得的，因此，理想的学习环境应当包括情境、协作、交流和意义建构四个部分。 其中，情境是学习的整个大环境，协作是贯穿于整个学习活动过程当中的，交 流则是在协作过程中实现学习任务的最基本的手段或方式，意义建构是教学过 程的最终目标。 3 2 4 人本主义理论 人本主义哺1 是德文a n t h r o p o l o g i s m u s 的意译，又译人本学。在历史上人本 主义最早是于1 4 世纪下半期发源于意大利并传播到欧洲其他国家的哲学和文 学运动，它构成现代西方文化的一个要素。但目前讨论较多的人本主义心理学 是2 0 世纪五六十年代在美国兴起的一种心理学思潮，其主要代表人物是马斯洛 ( a m a s l o w ) 和罗杰斯( c r r o g e r s ) 。人本主义的学习与教学观深刻地影 响了世界范围内的教育改革，是与程序教学运动、学科结构运动齐名的2 0 世纪 三大教学运动之一。 罗杰斯把学习分成了两类，一类是只涉及心智而不涉及感情的学习，另一 类则是不仅涉及知识的积累，还涉及到学习者个体在学习过程中行为、态度以 及个性的变化的学习。罗杰斯把第二种学习称为是意义学习，他认为意义学习 不仅可以累积知识，还可以把学习者个体在学习过程中所得到的各种经验都融 合在一起，真正地帮助学习者全面成长。 事物都是有两面性的，学习理论也是一样。任何一种学习理论都有其科学 合理的一面，也都有其局限不足的一面。我们在其基础上进行问题的研究时， 不可以将它们绝对化，而是需要取长避短，综合应用，将其科学、积极、合理、 2 0 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 客观的部分应用于指导我们的理论与实践研究当中。 2 1 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 在线学习系统的总体设计 4 1系统需求分析 系统的需求分析是开发系统前期的必备工作，也是系统在开发过程中所依 据的重要因素。本文是设计以w e b 服务为基础的个性化学习平台，所以对该系 统的需求分析可以分为以下三个部分： 第一部分，该系统是一个在线的学习平台，对其使用者来说，如何能够实 现以人为本的学习模式，以及如何能够满足他们的不同需求是该系统成功与否 的关键。所以，首先要对系统的使用者进行分析。一般系统的使用者，即学习 者，对其自身的分析包括两个方面，一方面是学习者对某一课程中所包含的知 识点的掌握情况，即初始能力的分析；另一方面则是对学习者的学习风格的分 析。在分析学习者初始能力的时候，我们应该要了解学习者对某课程的掌握程 度，其已经掌握的知识点有哪些，还有哪些知识点是没有掌握的。这样有利于 系统根据学习者的个人情况来安排知识点的教学，把其还没有掌握的知识点作 为教学重点来进行。对学习者知识点掌握情况的分析决定了不同的学习者有不 同的学习起点和学习内容，是开展个性化教学的基础。学习风格乜7 3 是由美国学 者哈伯特塞伦于1 9 5 4 年首次提出的。学习风格一经提出，便引起教学心理学、 学习理论和教学论工作者的广泛关注，并成为一个重要的课题，被誉为“现代 教学的真正基础”。学习风格是指学习者在不同的社会背景及不同的心理特征的 基础上所形成的带有个性特征的学习方式。学习者一旦形成某种学习习惯，就 可以说已经具有了相对的稳定性。电从某种程度上说，学习风格是学习者 个别差异的集中表现。分析不同学刿彳，的不同学习风格是为了在承认和尊重学 习方式差异的前提下，安排教学内容、选择教学方法乘! 教学媒体，使教学活动 能够最大限度地适应学习者的学习习惯。所以对学习老学习风格的分析，是因 材施教的前提和根本。 第二部分，学习系统中最重要的因素除了使用者之外，就是被使用者，即 2 2 w e b 服务环境下的个性化学习平台的研究与设计 学习资源。好的学习资源不仅可以丰富学习者的知识面，还可以有助于学习者 建构属于自己的知识点框架。所以在学习平台上选择哪些知识点，如何分布这 些知识点