（计算机软件与理论专业论文）支持在线学习的测试与资源标注系统的研究与设计.pdf

r e s e a r c h e sa n d d e s i g n s o f o n l i n et e s ta n d l e a r n i n g r e s o u r c ea n n o t a t i o ns y s t e m at h e s i s s u b m i t t e di np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t f o rt h em s d e g r e ei nc o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y b y y o n g j a nc h e n p o s t g r a d u a t ep r o g r a m c o m p u t e r s c i e n c ed e p a r t m e n t c e n t r a lc h i n an o r m a lu n i v e r s i t y s u p e r v i s o r ：y ib a o l i n a c a d e m i ct i t l e ：v i c ep r o f e s s o r s i g n a t u r e a p p r o v e d m a y 2 0 1 1 ： 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名： 日期：川年么月j 日 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解华中师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研 究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华中师范大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅； 学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、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遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。 非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 、 作者虢帕墨导师签名岛斛 日期w 产石月，日 日瓤2 , ol 降6 月，日 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程 ，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。回意诠塞握窑后进蜃；旦兰生；旦二生i 旦三生筮查! 储张i 匆卑 日期力川乖、刃e i 钠挠易讲 日期加f f 年多月f 日 摘要 随着信息技术的高速发展以及计算机网络的日益普及，计算机网络正在以其独 特的魅力影响着人们的生活方式，这其中就包括人们的学习方式。传统的学习方式 受到时间和空间的制约，而计算机支持的协作学习不仅克服了传统学习方式在时间 和空间方面的制约，而且借助于丰富的网络资源，极大地改变了人们的学习习惯和 方式。因此，很多教育专家在这一领域做了深入的研究，出现了一些新型的应用平 台。然而，很多在线学习平台并没有收到理想的学习效果，存在着学习者过分依赖 资源，而不主动地学习；过分强调学习结果，而不重视学习过程；在学习过程中不 重视团体协作等方面的问题。因此，如何来设计一个良好的在线学习平台，已经成 为国内外教育界专家的重要研究领域。 论文的主要工作如下： 在总结分析了当前在线学习平台的技术特点基础上，对在线学习系统进行了详 细的功能需求分析，给出了在线学习系统的整体架构方案，提出了各个子模块的设 计与实现方案；重点阐述了在线测试子系统的数据库设计、评分策略设计、学习效 果评估策略设计和学习资源标注子系统的设计。 在给出系统总体架构方案的基础上，考虑了系统实现的关键技术，尤其是针对 w e b 标注中可能出现的坐标无法定位标注内容的问题，提出了一种基于匹配的高亮 显示处理策略。 一 在提出学习资源标注子系统功能模块结构的基础上，给出了标注子系统的标 注、高亮、划线、笔记功能等模块。实践表明所提出的技术方案和策略的可行性和 有效性。 关键字：在线学习；协作学习：资源标注；智能评测 p r o c e s s ；i nt h el e a r n i n gp r o c e s sd o e sn o tv a l u et h eg r o u pc o l l a b o r a t i o n , e t c p r o b l e m s t h e r e f o r e ，h o wt od e s i g nag o o do n l i n el e a r n i n gp l a t f o r m ，h a sb e c o m ea l li m p o r t a n t i n t e r n a t i o n a lr e s e a r c he d u c a t i o ne x p e r t s t h em a i n w o r ko ft h i sp a p e ri sa sf o l l o w s ： f i r s t l y ，w ea n a l y z et h ec u r r e n tt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fo n l i n el e a r n i n gp l a t f o r m a n dg i v e sad e t a i l e da n a l y s i so ft h ef u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t s g i v e nt h eo v e r a l lf r a m e w o r k o fo n l i n el e a m i n gs y s t e mp r o g r a m ，w ep r o p o s e dd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fe a c h m o d u l e s t h e s ei n c l u d e sd a t a b a s ed e s i g no fo n l i n et e s ts u b s y s t e m s c o r i n gs t r a t e g ya n d l e a r n i n ga s s e s s m e n ts t r a t e g i e s a n dl e a r n i n gr e s o u r c e sa n n o t a t i o ns u b s y s t e m sa r ea l l d e s i g n e d t h e n , c o n s i d e r i n gt h ek e yt e c h n o l o g i e st or e a l i z et h es y s t e m ，e s p e c i a l l yf o rt h e p r o b l e mo fw e ba n n o t a t i o nl o c a t i o n ，w ep r o p o s em a t c ha n dh i g h l i g h t e ds t r a t e g i e sf o rt h e s e l e c t e dc o n t e n t s f i n a l l y ，w ei n d i c a t es o m ei m p l e m e n t a t i o n sf o r t h ed e s i g n e ds u b s y s t e m e x p e r i m e n t s s h o w st h a tt h ep r o p o s e dt e c h n i c a ls o l u t i o n sa n dt h es t r a t e g ya r ef e a s i b l ea n de f f e c t i v e k e y w o r d s ：o n l i n el e a r n i n g ；c o m p u t e rs u p o r t e dc o l l a b o r a t i v el e a r n i n g ；r e s o u r c e a n n o t a t i o n ；i n t e l l i g e n te v a l u a t i o n 摘要i a b s t r a c l l i i 目录1 第1 章绪论一1 1 1 研究背景及研究的意义1 1 2 国内外研究现状及发展趋势i 1 1 3 本文的工作，4 第2 章计算机支持的协作学习理论5 2 1 协作学习理论5 2 1 1 协作学习的定义5 2 1 2 协作学习的基本要素5 2 1 3 协作学习的基本模式6 2 1 4 协作学习的过程7 2 2 计算机支持的协作学习理论9 2 2 1c s c l 的基本概念9 2 2 2c s c l 的交互和协作9 2 3c s c l 与传统c l 的比较1 l 2 4 小结1 2 第3 章在线学习系统的设计1 3 3 1 系统需求分析1 3 3 1 1 业务需求1 3 3 1 2 用户需求1 3 3 1 3 功能需求1 4 3 2 系统用例分析1 4 3 3 系统设计1 7 3 3 1 系统整体架构1 7 3 3 2 各功能模块设计1 8 3 4 系统关键技术2 0 3 4 1 协作、交互的实现2 0 3 4 2 标注对象的高亮显示实现2 l 3 4 3 标注信息的存储及显示2 1 3 4 4 智能组卷算法2 2 3 5 小结2 2 一， j 甄士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第4 章系统关键技术研究2 3 4 1 在线测试子系统设计2 3 4 1 1 题库的设计“2 3 4 1 2 自动选题的策略2 3 4 1 3 测试的形式2 4 4 1 4 评分的策略2 4 4 1 5 学习效果评价2 5 4 1 6 数据库设计2 5 4 2 学习资源标注子系统设计2 8 4 2 1 数据库的设计2 8 4 2 2 文本的高亮显示3 3 4 2 3 标注信息的存储及呈现3 5 4 2 4 资源标注子系统实现3 6 4 3 小结3 8 第5 章总结与展望3 9 5 1 工作总结3 9 5 2 未来展望3 9 参考文献：4 0 致谢4 3 认为是一种重要的学习方式。与 此同时，由于计算机技术的飞速发展，计算机网络以极大的资源丰富性、时空的广 阔性，对人们的生活方式引起了重大的变革。而计算机支持的学习系统正是为了满 足人们的学习需要而被设计的一种重要平台。为了更好地提高人们的学习效率和质 量，基于计算机支持的协作学习系统( c o m p u t e rs u p o r t e dc o l l a b o r a t i v el e a r n i n g ， c s c l ) 倍受专家们的关注。如何更好地设计一种符合人们的学习习惯的平台系统， 以便让计算机更好地服务于人们的学习生活，提高教育教学效果，是信息技术和教 育专家共同关注的研究课题。 计算机之所以能很好地促进人们的学习效率，从广度方面来说，在于其资源的 丰富性，计算机网络中的知识正在以几何级数的形式增长，其日新月异的速度是每 一个人都很难跟进的。所以如何从纷繁复杂的知识网络中，找到有用的知识以及更 好得去理解这些有用的知识，成为学习者的一大困难。也是本文研究与设计时要考 虑的重要问题之一。 学习测试是学习活动中不可或缺的一个环节，它可以有效地检测人们的学习质 量和效果，从而更好地指导人们的学习行为。而在计算机支持的学习平台中，如何 提供一种更好的测试方式，让学习者感受到学习的方便和乐趣，而不是机械地局限 于标准答案中，也是本文在开发在线测试系统中要考虑的重要问题之一。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 协作学习是由美国约翰逊兄弟二人在上世纪六十年代提出，至今仍广泛运用的 一种学习模式。目前，在国外网络学习平台的研究开发中，取得了一定的成果，出 现了一些比较有代表性的网络协作学习平台h 。 1 、w e b c t ( w e bc o u r s et o o l s ) 是由加拿大b r i t i s hc o l u m b i a 计算机科学系为 高校开发的异步课程传递及管理系统，包括一系列可以与课程内容紧密集成的学习 工具，可以方便地用于开发联机的课程，还可以用于将已有的课程内容发布到网上。 w e b c t 具有强大的教师与学生、学生与学生之间的交互性，它的最大特点是为教师提 供了多种模板以及向导机制。 2 、v i r t u a l u 由加拿大的s i m o nf r a s e r 大学开发，它是一个提供实施基于w e b 3 、w i s h 是由美国州立大学开发的。它的主要模块有：课堂管理、电子通信、 课程新闻、实时会议、创作工具、教学资源服务。该系统的特色是通过使用一些常 用的网络工具实现网络教学功能。 4 、l e a r n i n gs p a c e 是由i b m 公司开发的针对远程教育的产品。它具备常用的 交互功能，如讨论组、在线聊天等；简单的课程开发功能。在交互性方面的主要特 色是异步学习、共享白板、应用共享、电子举手、实时讨论。在线问答，参加人员 列表，使教师能感知哪些学生参与了协作学习。除此之外，在跟踪学生的学习行为 方面，提供了多达1 7 种标准报告。在评估学生学习状况方面，支持随意提问、自 动打分。在试题库方面，提供了判断题、填空、多选、图形选择题、简答题，支持 限时测验。 5 、m o o d l e 是澳大利亚教师m d 设计并开发的一个开源系统。目前广泛应用于 各国教育系统内部，特别是在一些中小学校的教育中有广泛的应用。该平台的最大 特点是界面简洁，可以根据用户的需要进行相应的更改。该系统的主要模块有：课 程管理、作业模块、聊天模块、投票模块、论坛模块、测验模块。 相比之下，国内研究网络教学平台较晚。但是随着信息技术在中国的普及，国 家教育部拿出了相应的经费，支助相关的大学研究机构开发网络学习平台。比较有 代表性的有北京大学网络学院开发的b l u e p o w e r ；由北京师范大学的何克抗，余胜 泉等人设计开发的v c l a s s 。这些网络支撑教学平台基本上由以下几个系统组成：网 上教学系统、网上教务管理系统、网络课程开发系统。其中网上教学系统包括音频 会议子系统、视频会议子系统、异步通讯子系统、学生活动跟踪子系统、测试与答 疑子系统等；网上教务管理系统包括学生注册子系统、师生档案管理子系统、课程 编排子系统等。此外一些网络教学平台还包括了网上教学资源管理系统，该系统包 括试题库、案例库、网络课件库、文献资料库等。最近，由华中师范大学自主开发 的盘古电子双板课堂教学平台通过了教育部专家的鉴定，并在国内外的相关领域取 得了重大成果。除些之外，各大高校都开发了属于自己的网络教学平台。虽然风格 不一，但在功能模块上没有多大的区别。 在线学习是课堂教育的延伸和扩展，是实现学生终身学习的重要工具。目前， 研究在线学习的焦点主要有四个方面雎1 。 1 、协作学习模式的理论研究 关于协作学习模式的理论研究主要集中在概念的界定，子模块的组成，以及计 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 算机支持的学习系统的应用优势等方面。b l s 和j t m ( 1 9 9 2 ) 认为协作学习是各 种教育方式的统称，包括学生之间以及学生和教师之间的脑力上的合作。学生以小 组的形式，互相合作来解决问题或产生某种新观点。在线协作学习是指利用计算机 网络以及多媒体等到相关技术，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。许多研究对网络环境下协作学习所 面临的问题进行了研究，如v o o d m a n 等到人强调了网络协作学习中会话的重要性， m a r t i n e z 等到人探讨了学习者的参与对协作学习质量的影响，s t a h l 等人从社会实 践的角度分析了网络协作学习，在协作学习的理论研究方面比较丰富哺1 。 2 、协作学习模块的设计研究 协作学习就是一个人在与他人进行合作共同完成学习目标的过程。为完成共同 学习目标，就需要把学习内容融入到协作学习中，通过与他人或小组之间进行交流、 讨论、或通过观看他人的留言心得等方式，形成新的知识和观点。在线学习系统是 基于建构主义学习理论的一种模式，因此，在线学习系统主要是以学生主动参与学 习过程的一种教学设计。例如：赵建华，李克东在等人把教学设计分成六步：分析 协作学习目标，确定协作学习内容，确定小组基本结构，协作环境创设，信息资源 设计，协作学习效果评价。张晓莉，郑颖立，冯秀琪则提出了基于网络协作学习的 四条原则：“明确以学生为中心，强调教师对协作学习的知道，强调情景的设计 ， 并提出了基于协作式学习的网上教学软件的设计模式。通过研究文献可以发现，在 整个设计中缺少对学习活动的关注，在线协作学习活动是整个学习的核心部分，有 待遇于深入研究啪1 。 3 、协作学习的交互研究 交互作为在线协作学习取得成功的重要保障，是学生有效学习的种重要方 式，是国内外众多研究者所关注的焦点问题之一。刘黄玲子，黄荣怀在等人探讨了 c s c l 的交互过程，提出了交互的研究内容及分析研究方法，建立了交互研究的理论 框架t a p 2 模型，认为话题转换，情感变迁和过程模式是c s c l 交互研究的三个 重要维度。交互是在线学习系统的重要组成部分，一个良好的交互子系统的设计是 在线学习系统的重要评价指标汹，。 4 、协作学习的技术支持 随着w e b 2 0 技术的发展，社会性软件( 如q q ，w i k i ，b l o g ，m s n ) 等已经为人们 所熟悉。将这种实用软件应用到在线协作学习系统中，可以极大得提高系统的友好 性。张映姜等人通过公告牌、电子邮件、新闻i 聊天室、视频会议、虚拟网络等到 方式进行数字化协作学习班的设计与教学。 3 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 1 3 本文的工作 本研究是依据c s c l 学习理论，参考国内外众多系统平台的设计现状，找出其 中的可取以及不足之处，借鉴已有的研究成果，设计在线学习系统的总体架构，并 认真分析了各个子系统所要实现的功能。按照实用有效的原则，重点对资源标注子 系统和在线测试子系统进行了深入细致的思考，并实现了在线标注子系统。研究的 内容包括有五个方面。 1 、对研究现状的分析。对当前协作学习理论中的概念进行了整理，分析了当 前在线学习系统中存在的问题，并对这些问题进行了深入的思考。 2 、在线学习系统的各子系统的设计。从大的方面来说，该系统由协作学习主 题的确定、协作学习的过程及协作学习的评测三大部分构成。 3 、在线标注子系统的实现。在线标注子系统有利于学生借鉴学习他人的学习 经验和回顾已学的内容。该系统的实现将是本文讨论的重点之一。 4 、在线测试子系统的设计。针对当前在线学习系统中的测试模块不能提供较 好的智能化的评测技术，本文从数学题的智能评测方面入手进行了详细的讨论，以 期能实现一种适用的评测方式。 4 ： ： 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第2 章计算机支持的协作学习理论 计算机支持的协作学习理论是从传统的协作学习理论演化得来的，它继承了传 统的协作学习理论的一些基本要素，但是，在计算机环境下的协作学习又有自身独 到的一些特点。 2 1 协作学习理论 、 2 1 1 协作学习的定义 协作学习( c o ll a b o r a t i v el e a r n i n g ) 是一种通过小组或团队的形式组织学生进 行学习的一种策略瞄3 。小组成员通过协同学习实现班级和个人学习目标。小组协作 活动中的重要一点是小组成员可以将其在学习中探索、发现的信息或学习资源与小 组中的其他成员共享，还可以同其它组同学共享。在此过程中，学生为了达到学习 目标，个体之间通过交流、讨论、辨论等形式对问题进行探讨，以期达到学习目标。 协作学习活动有利于发展个体的思维能力、增强学生的沟通能力以及学生对他人的 包容能力。此外，协作学习有利于满足学生的自我成就感，从而大大提高学生的学 习兴趣，增强学生主动参与学习的积极性盯3 。 2 1 2 协作学习的基本要素 目前，协作学习已经成为一种学习模式，在学生的课内课外学习中发挥了积极 的作用。协作学习模式是指采用协作学习组织形式促进学生对知识的理解与掌握的 过程，由四个基本要素组成，即协作学习小组、小组成员、辅导教师和协作学习环 抽匕 2 l 】 岘 o 1 、协作学习小组。协作学习小组是协作学习模式的基本组成部分，小组的规 模将直接影响到小组协作学习的效果。通常情况下，协作学习小组以2 4 人为宜， 这主要是让学习成员发挥学习的主人翁意识。 2 、小组成员。小组成员是指学习者按照一定的策略被划分到各协作学习小组 中。人员的分派上根据许多因素，如学习者的学习成绩、学习能力、学习风格、学 习方式等。采用异质互补的形式进行分派，有利于提高小组协作学习的效果，如将 学习成绩好的学生与成绩差的学生组合，可有利于实现差生的转化，并满足优生在 与差生交流过程中的成就感：将学习方式不同的学生组合，有利于让不同认知类型 学生相互借鉴，从而促进学习者认知风格的“相互强化”。协作学习成员除了是学 s 生，还可以是计算机模拟的学习伙伴。 3 、辅导教师。辅导教师是协作学习过程的组织者，辅导教师在学习过程中可 以指导学生进行学习交流、协调小组之间和小组成员内部的交流、回答学生在学习 过程中的疑问、监督学生进行在线学习，是协作学习效果得到有效保证的重要因素。 因此，辅导教师应具备一定的协调、组织的能力。此外辅导教师本身应具有灵活的 教育思想和观念，这样才能促进学生灵活地学习知识，探讨知识，形成较好的思维 方式。 4 、协作学习环境。协作学习环境是指协作学习的组织环境、空间环境、硬件 环境和资源环境。组织环境是指协作学习小组成员的组成结构，包括小组的构成结 构等。空间环境是指协作学习的场所，如教室、机房中的互联网环境等。硬件环境 指协作学习所利用的硬件条件，如计算机支持的协作学习等。资源环境是指学习者 在学习过程中可利用的资源，如教材，网络资源等。 2 1 3 协作学习的基本模式 主要的协作学习基本模式有7 种，分别是竞争、辩论、合作、问题解决、伙伴、 设计和角色扮演h 。 1 、竞争。是指多个学习者在学习过程中，根据辅导教师或学习小组组长划分 的学习任务，各自独立完成，以快和好的标准来提交任务，以期获得教师和小组其 他成员的认可的一种学习形式。辅导教师可以评论学习者的任务完成情况，小组的 其他成员也可以对其发表意见。学生的积极性与主动性可以在竞争中被有效激发， 但也可能造成因竞争而导致学习者信心受挫的结果。因此辅导教师要根据学习的知 识、能力合理分配学习任务。竞争可在小组内，也可以在小组间进行。 2 、辩论。是指协作学习者在学习过程中，为了维护自己的观点、见解，通过 查阅资料等手段，与其他学习者之间展开讨论的一种学习形式。学习者在辨论的过 程中，可以吸取他人对问题的见解，从多个维度来理解知识，也可以及时纠正自己 的错误。辩论的主题可以是由辅导教师确定，也可以由学习者自由提出。辩论的形 式可以进行在小组内，也可以进行在小组间。 3 、合作。是指多个协作者为了达到一个共同的学习目标，在学习过程中，协 作者之间互相配合、相互帮助、相互促进，或者根据学习任务的性质进行分工协作。 合作可以是围绕一个共同的学习任务而进行的，也可以是在分工后，小组成员之间 相互协调各任务完成的进度，协调各任务之间的有机组成逻辑而进行的合作。 4 、问题解决。是指学习者在通过竞争、辩论、合作后，对学习任务最终的完 6 硕士学住论文 m a s t e r st h f s i s 成情况。问题解决过程中，协作者需要提供问题解决的材料和依据，这种材料和依 据可以是从图书馆或网络中找到的正确的理论或资源。问题解决的最终成果可以是 报告、展示或论文，也可以通过汇报的形式。问题解决有利于培养学生的解决问题 的思维模式和各种高级认知活动。 5 、伙伴。指协作者之间在完成某项学习任务的过程中形成的一种互相帮助的 伙伴关系。在协作学习过程中，伙伴之间展开讨论与协商，并相互吸取解决问题的 知识或策略，获取解决问题的有效途径。要注意的是，一般情况下，学习伙伴之间 的关系比较融洽，但也可能因为某个问题的争论而形成对立的情绪，给协作学习造 成阻力。协作学习伙伴可以是学生，但也可以由计算机充当。由计算机学习伙伴要 有人工智能的支持。它主要通过对学习者的状态进行合理的判断，智能得给出评论， 指导学生进行有效的学习。 6 、设计。是辅导教师基于学习者的学习能力，给定一个主题，各成员提出自 己的解决方案而进行的一种学习模式。这种学习模式主要强调学生的综合运用知识 的能力，创新解决问题的能力。有利于提高学习的创新思维，激发学生的创作动机， 提高学生的创作水平。 7 、角色扮演。是不同的学习者分别扮演指导者和学习者，由学习者提出对问 题解决的思路，而由指导者给出评论和意见，而进行的一种学习模式。在学习过程 中，学习者所扮演的角色可以相互转换。在角色扮演过程中，学习者可以从不同的 角度来体会问题，从而有利于培养学生的辩证思维能力。 ， 协作学习模式的应用应依据学习目标，灵活采取一种或多种形式进行。在学习 过程中，学习者可以感受到合作的快乐，也可以感受到竞争、辩论其实也是一种合 作，培养学生正确的科研观，有利于学生正确处理学生与学生之间，学生与教师之 间的关系。 2 1 4 协作学习的过程 协作学习的设计应该综合考虑学习任务的难度、学习者现有的知识水平、学习 者的基本特征、以及资源环境等各方面的因素n 副。协作学习过程的设计要依据不同 的学习环境进行相应的设计。但是一般来说，协作学习过程应该包括以下五个方面 的内容： 1 、明确任务和学习目标 学习目标是学习者最终应该达到的水平。学习目标是由教师制定的，供学生在 学习过程中进行自我评价的一种标准。学习者从现有的知识出发，通过查找资料、 7 的过程。 2 、团体设计 从心理学的角度来讲，要使协作学习产生优于个入学习的效果，必须使协作组 中的学习者个体都有参与感，并能够充分发挥个体的潜能1 。因此，团体设计的目 标应该是有利于让协作组成员整体参与到讨论中、各成员积极参与到整体学习的规 则、进程中来，设计安排学习过程的各个环节。在实践中，常设计的内容有六个 方面7 1 ( 1 ) 环境：教师应设置一个良好的工作环境和工作空间。 ( 2 ) 协作组标识：用于标识各学习小组的称谓，方便小组之间的交流。 ( 3 ) 资源：包括课件、网络图书馆的资料、网络上搜集到的资源、以及其他学 习者发表的观点和看法等。 ( 4 ) 外敌：可以是小组内个体，也可以是其他竞争小组。外敌是小组学习的外 部动力，是维系学习进行持久化学习的重要动力之一。 ( 5 ) 基本原则：各成员都必须遵守的，使学习过程朝着有利于达到学习目标方 向进行的各种规则，如不得恶作剧、不得发送不堪入眼的词汇等。 ( 6 ) 进程计划表：根据协作者现有的知识和学习内容强度等因素制定的学习进 程。 3 、成员设计 成员在明确了自己的任务和职责后，从个人现有的知识和个人在集体中所扮演 的角色出发，制定的学习程序、方法、进程。成员需要考虑的因素不仅是个人的因 素，还要考虑整体任务的有机组成结构口制。 4 、进行协作学习 协作学习者通过讨论、交流、共享经验和资源等方式，在交互中学习新知识， 在讨论中修正不正确的知识观点，在交流中从多个维度学习知识点，在协作过程中 体会学习的自我成就汹1 。 5 、评价 评价可以是教师针对学生的学习行为或学习结果，给出的意见或评论，也可以 是小组其他成员对某成员学习结果的认同。评价是个体最终学习效果的界定，也可 以是学习者在学习过程中，得到的阶段性的评价，有利于学生及时发现自己的学习 错误，形成正确的学习思路汹1 。 8 2 2 1c s c l 的基本概念 计算机支持的协同学习( c s c l ) 是在计算机支持的协同工作( c o m p u t e r s u p p o r t e dc o l l a b o r a t i r ew o r k ，简称c s c w ) 和协作学习相融合的基础上发展起来 的h 3 。它是利用计算机技术建立协作学习的环境，使教师与学生、学生与学生在讨 论、协作与交流的基础上进行协作学习的种学习方式，是传统合作学习的延伸和 发展。由于它是建立在以计算机为中介的机制上的一种学习方式，克服了传统课堂 学习在时间和空间上的局限，因此，受到众多学习者的欢迎n 1 。 2 2 2c s c l 的交互和协作 计算机网络强大的通信功能，可以让处于各个地域的人，进行无缝交流，以此 来协作完成学习目标口5 1 。相对于传统的学习活动来讲，c s c l 只是学习的环境和资源 发生了相应的变化。但是，要达到学习效果，协作学习中的各要素仍然是c s c l 要 遵守的。所以，良好的交互和协作方式，是每一个c s c l 系统必须要考虑的因素。 因此，交互性和协作性是实现c s c l 系统最关键的两个问题”。 1 、c s c l 的交互性 计算机网络技术的高速发展，拉近了人们之间的距离。特别是多媒体网络的发 展，为人们之间提供了实时的交互。这种通过人一机交互、机一机交互的方式而间 接形成的人一人之间的交互，为人们之间交流情感，及时反馈信息提供了无比的便 利。网络环境下的交互相对于传统的交互有五个方面的特点m 1 。 ( 1 ) 传输信息丰富。由于多媒体技术的发展，在网络环境下的信息交互，已 经不再局限于人们之间的语言、文本交互，还可以通过传输视频、三维动画等形式 来表达自己的思想和观点。 ( 2 ) 交互人数可变化。可以是一对一、一对多，也可以是多对一、多对多。 ( 3 ) 交互的控制权灵活。可以进行集中控制，也可以均衡分配控制权。 ( 4 ) 交互对时间、空间的要求灵活。可以进行同步的交互，也可以进行异步 的交互，交互的地点可以是任何有网络的地理位置。 ( 5 ) 交互的过程可以被记录保存。 网络环境下的交互，不同于人们之间日常的交互，最重要的是它不再是人们之 间直接的感观体验，而是通过网络而进行的间接体验，这种间接体验具有片面性。 在传统的协作学习环境中，学习者面对面进行交流时，首先因同处一立体空间里， 9 “你见即我见”，“我见即你见 ，使得交互的信息更加丰富；其次，人们不仅可 以通过言语来交互，还可以通过肢体语言来表情达意、通过演示实物来表达思想。 尽管现有的网络技术可以很好得实现交互的多维度，但是，人们之间的情感表达毕 竟不是面对面的交流，而是通过网络这种中间介质而进行的，所以那种“身临其境” 的感觉毕竟还不是真正意义上的直接接触。在多人视频交互中，如何克服计算机屏 幕的限制仍然是我们开发c s c l 系统时，所要考虑的重要因素。 尽管基于计算机网络的交互是间接的，但它也有优于面对面交互的一面： 匿名交互效果：由于是非面对面的交互，学习者自身的一点弱点可以不被呈 现出来，这样，学生不必去理会他人的想法而自由得发表自己的观点，这样，对于 一些表达能力欠佳的学生，他们在交互时就会在心理上有一种优势。 公共交互中的私有通道：面对面交互中的一对多和多对多的交互只能是同步 的，即交互是有序的，如果多人同时与一个人进行交互，那么其中某个人的信息很 可能被淹没在其他人的信息之中。在计算机网络环境下，网络的通道是多渠道的， 每个人的信息都被记录下来，不会被丢失。 2 、c s c l 的协作性 交互是达到协作学习目标的一种重要手段阳1 。在c s c l 系统中应充分考虑一种有 效的交互机制，由此本平台确定五个方面的原则口到： ( 1 ) 支持共享信息：学习的过程就是直接或间接得从他人那里获取信息的过 程，个体在协作学习小组中既是信息的接受者，也是信息的传递者。只有协作组的 每一个成员都充分共享自己的信息，才能保证达到较高的协作学习效果。 ( 2 ) 支持共享活动：协作学习过程应该是各成员积极参与到活动中来的过程， 因此c s c l 也应体现这一点。 ( 3 ) 支持角色扮演：协作学习具有正负依赖性，同样c s c l 也需要具有这一特 性。 ( 4 ) 支持创造行为：协作学习者进行学习的目标是确定的，但是学习的最终 目的是让学生的内部知识结构发生变化，由被动得接爱知识向主动发现知识进行过 渡，所以c s c l 应具备让学生自由发挥其联想的通道。 ( 5 ) 支持控制管理：学生在协作学习过程中的行为是多种多样的，这种行为 有的不一定是朝着有利于实现学习目标的方向的，所以c s c l 中应包含对学习行为 的控制机制。 总之，在c s c l 中，应充分利用网络的环境，方便学生共享知识、交流信息。 这样，才能充分调动广大学习者的积极性，促进学习共同体向着积极的方向进行转 石螽士学位论炙 m a s t e r st h e s i $ 化，进行促使个人内部的知识和技能在学习过程中有所提高。 2 3c s c l 与传统c l 的比较 在教室环境下的学习活动，主要是以学生的被动学习为主，学生的学习协作性 无法充分发挥出来。在网络环境下的协作学习，协作学习应该融入计算机的环境因 素，相比之下c s c l 具有某些c l 不具备的优点口。 1 、c l 范围的突破 从时间上来说，传统的协作学习只是局限于课堂教学中，而c s c l 可以进行在 任何时间；从空间上来说，传统的协作学习只是局限在教室、班级之中，而c s c l 可以支持远程的交互，打破了学校场所的限制；从学生的参与度来说，参与协作学 习的对象不再是同一个年级，也不再是一个学校的学生，这使得协作学习的对象群 体无限扩大，有利于知识在不同的群体中得到传播，知识在不同背景，不同的工作 环境下的人们中被反馈，更加有利于知识的升华。 2 、c l 交互的可控性 在传统的教室学习环境下进行协作学习，教师的职责是布置学习主题，让学生 自由讨论，以此来达到学习目标的过程。但是，由于教师在学生心中的权威性，而 往往使教师的协调变成了主导，学生无法自由充分发表自己的思想观点，学习的过 程变成了一种在教师主导下的学习行为，学生思维被束缚的结果是不能达到协作学 习的效果；相比之下，由于网络环境使协作学习者与教师在地理位置上的脱离，或 者，教师根本就没有参与到协作学习中，这样，使得学生在学习过程中可以自由发 表观点，从而促进学生内部知识的建构，有利于达到较好的协作学习效果。 3 、附属角色的隐藏 在传统教室环境下，一方面由于协作过程中，协作组的交互是以面对面的形式 进行的，协作学习过程是稍纵即逝的，然而，为了将协作学习过程保存下来以供将 来进行参考和学习，需要将协作学习过程记录下来，于是需要专门的人员进行记录。 另一方面，学习过程中的信息呈现需要人员来进行传递，如学习材料的朗读、抄写， 于是产生了抄写员。 在数字环境下，整个学习过程都可以被记录下来，省去了传统的一些角色的使 用。 4 、复杂低层工作的简化 学生在协作学习过程中，应将精力主要集中在对问题分析、对解决问题的思路 上，不应纠结于复杂的数据计算，作图和对信息的记忆中。在数字环境下，可以借 1 1 的作图功能来进行，省 去了复杂的低层工作过程。 5 、全面展现问题情景 在传统的教室学习环境下，为激发学生的学习行为，教师往往要进行情景的创 设，而这种情景创设往往是教师用生动的语言进行描述。在数字环境下，借助于计 算机强大的多媒体功能，可以将问题情景进行全面的展现，这种展现方式更加生动 有趣。 6 、在线资源 在计算机环境下的学习资源丰富多样，相对传统的教室学习环境下，这是无法 比拟的。 2 4 小结 为更好地明确在线学习平台应具有的功能模块，本章介绍了传统的协作学习模 式和协作学习环境，分析了协作学习必须具有的功能，并将计算机环境下的协作学 习与传统协作学习进行了比较，指出了计算机环境下的协作学习的特点，为开发在 线学习平台提供了指导。 体现协作学习的两 有些子系统本身可 以成为一个独立的系统。 3 1 系统需求分析 3 1 1 业务需求 ， 在线学习系统将传统的课堂学习和考试过程转移到了计算机环境中，学习者在 计算机环境中从事学习活动应该要与传统的学习过程相符合，这样才能让学生轻松 进入到在线学习活动过程中。 系统应该提供一个友好的用户界面，保证学生能将注意力集中在学习过程中， 不至于将注意力花费在操作过程中。学生在登录在线学习系统后，应能便捷地进入 学习操作流程中。协作学习的过程和结果应能自动保存并共享给全体学习者，协作 学习者在协作学习过程中，应能及时收到他人所发表的思想、建议等。 3 1 2 用户需求 在线学习系统的目的是在网络上搭建一个公共的平台，使教师的学习指导过程 与学生的学习过程相隔合。 同传统的学习方式一样，教师可以方便得对学习过程进行管理与控制。首先， 教师登录到服务器，发布本次学习任务，并提供相关学习资源。然后教师可以对学 生的讨论过程进行监控，回答学生提出的问题，与学生进行一对一的交流指导。教 师通过举行全体学习者测试，了解学生学习的结果，总结问题，并进行相关的阐述。 在线学习系统的另外一个用户是学习者，学习者在学习过程中，主要通过与他 人的交互来进一步构建自己的知识结构，完成学习任务。所以在系统要有良好的交 互工具供学习者使用，交互的工具既要具有快捷性，又要功能全面，如易于表达观 点态度的图形界面等。实现终身化学习是在线学习系统的另一个重要目标，学习者 可以进行单独的课后学习，通过回顾学习过程，查看他人的学习过程或成果进行再 学习。学习者可以通过系统提供的章节自测和教师举行的全体学习者测试对学习成 果进行检验，发现学习问题，查找解决方案等。 的输入，服务器进行 的异步刷新。系统以 s o ls e r v e r2 0 0 0 为后台数据库，应用a j a x 技术实现信息的存储与显示功能。 2 、服务高效性。学习者在协作学习的交流过程中，要进行大量的服务器访问， 服务器反馈信息的速度将是实现快捷性的一个瓶颈，采用h i b e r n a t e 技术，通过实 体属性的封装，由服务器向用户的浏览器发送x m l 文本，由客户端进行解释并显示， 可大大提高服务的性能。 3 、可扩展性。随着网络技术的快速发展，各种信息实体的属性千变万化，系 统应具有较好的可扩展性，这样才能在不同的时期以更好的方式去描述信息。 4 、动态页面。采用j s p 技术和j a v a s c r i p t 技术可以向用户呈现动态页面。 3 2 系统用例分析 一 从基于角色方面来讲，系统的用户角色分为三种，即管理员，教师，学生。 管理员的用例图如图3 - 1 所示。 图3 - 1 管理员用例图 1 4 管理员主要管理系统的一些信息，如添加新教师的信息、设置教师的权限、删 除和修改教师的信息、添加班级信息、添加班级成员信息、添加学生信息、删除学 生信息、修改学生信息、数据的备份与恢复等。系统管理员还可以对系统的资源进 行整理，如删除一些重复上传的资源，以保证系统的干净。 管理员角色用例还包括标注信息管理、笔记信息管理、划线信息管理、高亮信 息管理、用户信息管理、系统数据库管理、系统登录、管理员信息管理。其中标注 信息管理包括标注信息的查看、修改、删除；笔记信息管理包括笔记信息的查看、 修改、删除；划线信息管理只包括删除；高亮信息管理只包括高亮信息删除；用户 信息管理包括用户信息的查看，修改、删除；系统数据库管理包括数据库备份、数 据库恢复；管理员信息管理包括管理员信息的修改、密码修改。 教师用例图如图3 2 所示。 图3 - 2 教师用例图 教师主要从事教育教学活动，它包括：创建课程、创建学习小组、制定学习目 标、