（教育技术学专业论文）基于上下文感知的学习活动通知系统的设计与实现.pdf

磺士謦柱强爻 醢a 耵e 鹾8 硼融 馥譬 摘要 随着计算机的普及和网络技术的快速发展，人们越来越多的使用课程管理系统 ( o n l i n ec o u r s em a n a g e m e n ts y s t e m ，简称c m s ) 来进行学习，它突破时空的限制， 提供更多的学习机会，提高了教学质量。虽然，c 憋提供给学生灵活、丰富、便利 的在线学习环境，但是它也存在着一些值得我们关注的问题。在当前的c m s 中远程 的学习者是单个的个体，他们根据自己的实际情况在c m s 远程平台中进行学习，无 法知道其他学习者的学习活动情况，同样教师也无法准确知晓学生的学习进度情 况，只能从言语上对学生进行指导，这具有一定的片面性和盲目性。 针对c m s 中存在的问题，我们进行了广泛的调研，在不断分析和研究的基础之 上引入了上下文感知技术来研发新型的学习活动通知系统。该系统通过对c m s 平台 中用户的活动行为进行获取，并基于用户的网络学习上下文环境和个性化需求将获 取的信息发送给各个用户，以创建用户与用户之间良好交互性的教与学环境，提高 学习效率，激发学习兴趣，为c m s 提供更好的支持以发挥其最大功效。 本文首先对e l e a r n i n g ，c m s ，上下文感知技术，w e b 2 o 等基本概念和技术进 行了介绍，随后结合上下文定义与分类给出了网络学习环境中的上下文含义以及类 别，并提出了网络学习上下文环境分析框架思想。在分析框架思想基础上，归纳了 学习活动通知系统的六大设计原则。 在上述工作的基础上，介绍了基于上下文感知的学习活动通知系统的设计与实 现。该系统对c m s 平台中产生的学习活动行为进行获取，对已获取的学习活动数据 进行分析、管理、存储、反馈。同时，基于用户设置的通知参数和用户当前上下文 内容进行反馈通知的发送，并采用多元化的发送方式，如：桌面引擎、手机短信等。 最后，进行了系统的测试工作，主要针对系统的各种功能的实现、查看各功能 模块正常工作情况等，并对该系统的优点及不足进行了分析和总结。 上下文感知是国内外新兴的研究领域，本文对基于上下文感知的学习活动通知 系统进行了较为深入的研究，并取得了一些初步的研究成果，具有一定的参考价值 和良好的应用前景。 关键词：网络学习上下文；上下文感知；学习活动通知系统 a b s t r a c t w i t hm ep c 叫a r i z a d o no f c o m p u t 盯锄df 奴l yd m l 唧吼e n to f 玳棚，0 | d 【t e c h l l o l o 蹈 m o r c 锄dm o f ep o o p l em a y 璐ec o u r s em 觚a g e m e n ts y s t e m ( c m s ) 幻s t l j d y i tb r e a k s 出吣m e l i l l l i to f s p e 卸dt i n l e p 州d 骼m o r c 舳dm o 他也e 蛐o p p 删t i 髓粕d i i i l l ) r o v 鼯m et e a c l l i l l gq u a l i 填a m l o u g l l ，c m sp r o u d 髂1 1 i 血b l e ，r i c l l c o n v e l l i e n to n - l i n e l e a m i n g 翎腑r 0 撇e n t 向rt l l es h l d e i l t b u ti ta l s oh 舔s o m ep r o b l e m e st 1 1 a ts h o u l db e c o n c 锄e d ht h ec u 饿斌c m s ，s t u d e i l t si st l l e 如百ei n d i 、，i d u a l ，t 1 1 e yc 锄了0 nm e s t i l d y a c c o r d i l l gt 0 嗍la c t i l a ls i t i l a _ c i o n ，b t i tt l l e yu n a b l et 0h l o wo t l l e rs t u d 即斟s i t l l a t i o no f l e 缸l l i n ga c t i 、，i t ya 1 s o ，t l l et e a c h e ra l s oi su na ：b l et ol m 0 、矽s t i l d e n t s s i t i l a t i o no fs t u i l v p r o 孕e s s ，t 1 1 et e a c h e ro n l yc a i lc a r 呵仰t l l ei 1 1 s t m c t i o n 南rt 1 1 es t l l d e n t 舶mt 1 1 es p o k e n l a n g u a g e ，觚d i th a sm eo n e s i d e d n e s sa i l db l i n d i l e s s hv i e w o ft 量l eq u c s t i o n e si i lt h ec m s ，w ec a r 】哆0 nt l l e 奶d e s p f e a di n v e s t i g 撕o na n d s t u d 弘趾di n t r o d u c et l l ec o n t e x ta w 搁l e s st e c l l l l 0 1 0 9 yt 0r e s e a r c ha n dd e v e l o pt h en e w l e 姗i n ga c t i 秒n o t i 矗c a t i o ns y s t e m t ：i l i ss y s t e mg a i n s 廿l el e 岫ga c t i v i t ) rb e h a v i o ro f 缸1 eu s e r si nm ec m s ，仃a n s m i t e st 王l en o t i f i c a t i o no f m e s eb e h a 访o rt ot l ee v e r ) ru s e rb a l s e d o n 吐l ep 猢e t e ro fn o t i 丘c a 土i o na i l dc l l r r e n tc o n t e x to fl l s mo r d e rt op r o v i d e l e m 砷【l a l s i t u a l i 蚰o ft e a c l l i n g 柚ds t l l d yb e 研e 饥t 1 1 e u s e 璐，i 瑚【p r o v et l l ee 伍c i c yo fs t u d y i 1 1 s p i r c l e 证t e r e s to fs t l l d y 锄do 妇衙丘n e rs l l p p o r t 蠡) r 廿抢c m st 0e x e r tt l l em o s t e 街c a c i e so fc m s ht l l i s 廿l e s i s ，w ef i r s t l yi i l 的d u c e l ec o n c 印t sa ：b o u te - 1 鼢r n i 】哩易c m s ，c o n t e x t 孙瞰e n 既s ，w e b 2 0 ，锄dt h e l l 酉v e 仕l em e a m n g sa i l dc a t e g o 巧o fe 1 e a m i n gc o m e x tb a s e d o n 也ed e 丘n i 6 0 na n dc l a 鼹i 丘c a 士i o no fc o n t e ) 【t b 血gf b r w a r dt 1 1 ef 锄e w o 出t ：h o u g 灿o f c - l e a m i n g0 0 n t e x t 舒而r o m n e n t f 饥t h 钮m o r c ，w ec o n c l u d et h es y s t e m 譬s i x 研n c i p l 髂o f d e s i 朗b a s e do n 也e e w o r kn l o u g h t b a s eo nn l ew d d ( sa b o v e ，w ed i s c u s st h ed e s i g n 锄dt 1 1 er e a l i z a t i o no ft l l el e a m i n g a c t i v i 秒n 0 6 丘c 撕0 ns y s t 锄t 1 1 i ss y s t e mc a i lc a t c ht 1 1 e1 e a i n j m ga c 6 v i 够be _ h a v i o ro fm e 璐e 璐i n 吐地c l 讧s ，弛da n a l ) ，s e ，m 趾a g e ，s t o r c ，f e e d b kt h e s ebe ：h a ：v i o r a t 也es 锄e 血鸣 i tc a n 缸龇l 鼠l l i tt h en 嘶丘c a ：t i o nt 0 也eu s e rb a s e do 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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：苏表弗 日期：2 帅8 年6 月2 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：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，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：番恚孑占 日期：2 8 年6 月2 日 本人已经认真阅读“c a l i 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“章程一中的 规定享受相关权益。回童途塞握窒卮溢厦! 旦堂生；旦二生；旦三生蕉查! 作者签名：涨基名 日期：2 卯8 年占月2 日 导师签 日期： 壤毒攀柱豫文 醢a 裁懈8 z 团臌 第一章绪论 1 1 课题来源 本课题来源于以下项目： “十一五打国家科技支撑计划重大项目课题，数字教育公共服务示范工程，项 目编号：2 0 0 6 b a h 0 2 a 2 4 ： 教育部国家外国专家局高等学校学科创新引智计划，教育数字媒体与可视化 创新引智基地，项目编号：b 0 7 0 4 2 ； 教育部科技创新工程重大项目培育资金项目，国家知识服务体系支撑技术研 究，项目编号：7 0 5 0 3 8 ； 湖北省自然科学基金项目创新团队计划，知识服务理论及若干关键技术研究， 项目编号：2 0 0 6 a b c o l l 。 1 2 相关理论与技术 1 2 1e l e a 加i n g ( 一) e l e a r n i n g 的定义 所谓e - l e a r n i n g ，简单地说是在教育领域建立互联网平台，学生通过p c 上网， 通过网络进行学习的一种全新的学习方式。当然，这种学习方式离不开由多媒体网 络学习资源、网上学习社区及网络技术平台构成的全新的网络学习环境。在网络学 习环境中，汇集了大量数据、档案资料、程序、教学软件、兴趣讨论组、新闻组等 学习资源，形成了一个高度综合集成的资源库，而且这些学习资源对所有人都是开 放的。一方面，这些资源可以为成千上万的学习者同时使用，没有任何限制；另一 方面，所有成员都可以发表自己的看法，将自己的资源加入到网络资源库中，供大 家共享。 美国教育部在2 0 0 0 年度“教育技术白皮书m 中对“e - l e a r n i n g 有比较权 威的论述： e - l e a r n i n g 是一种受教育的方式，包括新的沟通机制和人与人之间的交互作 用。这些新的沟通机制是指：计算机网络、多媒体、专业内容网站、信息搜索、电 子图书馆、远程学习与网上课堂等。 e l e a r n i n g 指的是通过因特网进行的教育及相关服务。 e l e a r n i n g 提供了学习的随时随地性，从而为终身学习提供了可能；学生在 e l e a r n i n g 中是以一种全新的方式进行学习。 e - l e a r n i n g 将改变教师的作用和师生之间的关系，从而改变教育的本质。 e l e a r n i n g 是提高学生批判性思维和分析能力的重要途径。 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，但会极大地改变课堂教学的目的和功能。 综合以上所述，可以对e l e a r n i n g 给出如下定义： “e l e a r n i n g 是指主要通过因特网进行的学习与教学活动，它充分利用现代信 息技术所提供的、具有全新沟通机制与丰富资源的学习环境，实现一种全新的学习 方式；这种学习方式将改变传统教学中教师的作用和师生之间的关系，从而根本改 变教学结构和教育本质。一 关于“e - l e a r n i n g 一词的翻译，目前有三种不同的译法：网络化学习、电子 化学习和数字化学习。按上述定义，e l e a r n i n g 本来是指网络化学习( 强调基于因 特网的学习) ，但在实际应用中，有时又把基于多媒体资料的数字化学习也包括在 e l e a r n i n g 的范畴中。例如，美国教育部部长r w 赖利在2 0 0 0 年1 2 月向美国国 会递交的“国家教育技术计划”蚴中，就是以e l e a r n i n g 作为整个计划书的总标 题，但是在该计划书的四章内容中又在多处提到基于多媒体资料的数字化内容( 这 类内容包括c d r 伽、数据文件、计算机模拟、数字音视频等) ，并强调在e - l e a r n i n g 中要把数字化内容与网络资源结合起来。可见在赖利部长的计划书中，e - l e a r n i n g 又不仅仅是指网络化学习，而是指“数字化学习 。由于“电子化学习”的概念过 于广泛，所以我们认为把“e l e a r n i n g ”翻译为“数字化学习 是比较适当的。与 此同时，关于e _ 1 e a r n i n g 的上述定义，最好也按以下方式稍微作些修改嘲： “p l e a r n i n g 是指通过因特网或其他数字化内容进行学习与教学的活动，它充 分利用现代信息技术所提供的、具有全新沟通机制与丰富资源的学习环境，实现一 种全新的学习方式；这种学习方式将改变传统教学中教师的作用和师生之间的关 系，从而根本改变教学结构和教育本质。一 ( 二) e - l e a r n i n g 的特点 e - l e a r n i n g 不仅为学生提供了终身学习和个性化学习的手段，也为教师提供了 向学生传递知识信息的途径。它具有以下几个方面的特性： ( 1 ) 开放性。从教学资源来看，e _ - l e a r n i n g 是开放性的，e - - l e a r n i n g 为学 习者提供了丰富的学习资源以及选择学习材料和学习方式的机会。学习可以不受时 空的限制，教育对象也不受年龄、性别、职业、学历的限制。这一特性使得网络教 育拥有了较传统教育更多的选择余地，学习者可以自由选择学习科目、学习资源和 2 学习时间、地点。学习者能够根据自己的需要，选择和决定所学内容和学习方式。 ( 2 ) 个性化。在具体的学习过程中，e _ - l e a r n i n g 学习者结合自己的特点和经 验，分析面临的学习任务和学习情境中的相关因素，根据自身的条件，提出个人的 实现目标和需求，然后根据自己确定的目标，选择自己喜爱的学习方法，建立解决 问题的方案。在实施过程中，可以随时随地根据学习结果，评价自己达到的水平， 找到自己的差距，加强薄弱环节，巩固已知内容，真正地发展和完善自我。 ( 3 ) 交互性。虽然e - l e a r n i n g 教学的参与者在时间和空间上相互分离，但 是通过网络工具，仍然可以进行有效的交流，每一个学习者都可以明确和关注自己 的学习目标和需要。 ( 4 ) 随机性( 非系统性) 。网络教育的特定条件和灵活的学习方式，比较符合 实践性比较强而不需要特殊教学试验设备的技能知识学习。因此，在一段时期内， 网络教学可以承担一些人对于特殊知识( 技能) 的临时性学习或知识更新，而系统的 知识体系学习还是要到学校中通过传统学习完成。 ( 5 ) 动态变化。学习资料和学习内容是动态的，不断发展和更新的。学习的 知识不再是一本书，也不再是几本参考书，而是专业知识的数据库。在数据库的支 持下，知识体系将被重新划分，学习内容将发生重新组合，学习与研究方法也将发 生新的变化。 ( 三) c m s ( c o u r s em a n a g e m e n gs y s t 鲫) 从广义上讲，应用平台是e l e a r n i n g 供应商为学习者提供一系列具体的教 育、教学相关服务的软件平台，是学习者接受e - l e a r n i n g 服务的主要手段。从概 念上说，各种e _ l e a r n i n g 应用软件如多媒体学习系统、智能答疑系统、作业提交 系统、分布式考试系统、论文答辩系统、分布式教务管理系统、计费系统等都属于 e l e a r n i n g 应用平台的范畴。但是随着e l e a r n i n g 的不断发展与演变，上述功能 单一的e l e a r n i n g 软件越来越不能满足多方面、不断变化的学习需求。为此我们 需要一个考虑诸多方面需求、功能强大的整体解决方案，这个时候e l e a r n i n g 综 合应用平台课程管理系统( c o u r s em a n a g e m e n ts y s t e m ) 应运而生田。 简单地说，课程管理系统( c 0 u r s em a n a g e m e n ts y s t e m ) 就是为课程建立网站， 老师可以在其上发布课程大纲、教学计划，以及每堂课的教学内容，布置作业，批 改作业，公布学生成绩。课程管理系统往往还为课程提供一些通讯工具，如讨论组、 聊天室，支持这门课程师生之间的交流。好的课程管理系统还会采集学生学习时的 一些习性信息或做些数据统计，以便老师了解学生对课程内容的喜好，了解学生的 用功程度，学习上是否有困难等。 3 磋士章柱耱震 醢燃l 鼷8 譬团巳8 l 鞋 1 2 2 上下文感知 ( 一) 上下文感知定义 早期的上下文感知计算的研究，一般是将上下文通知给应用程序，应用程序根 据上下文调整自己的行为。因此，上下文感知几乎成了其它一些术语的同义词， 如：a d a p t i v e b r o w n ，9 6 ，r e a c t i v e c o o p e r s t o c k ，9 5 ，r e s p o n s i v e e l r o d ，9 3 ，s i t u a t e d h u l l ，9 7 】，c o n t e x t s e n s i t i v e r e k i m o t o ，9 8 a n d e n v i r o n m e n t d i r e c t e d f i c k a s ，9 7 。 后来，在更加广泛的讨论上下文感知计算中，h u l l 等 h u l l ，9 7 a n dp a s c o e 等 p a s c o e ，9 8 a p a s c o e ，9 8 b r y a n ，9 8 定义上下文感知的计算是：计算对用户环 境及环境中计算设备的监测、感知、解释和反应能力。 d e y ，9 8 a ，j d e y ，9 8 b ， s a l b e r ，9 9 b 定义上下文感知是软件系统使用上下文 改变界面，以及提供最大灵活性的计算服务。 其中一些研究者对上下文感知进行了更为具体的定义，很多研究者 s c h i l i t ，9 4 、 b r o w n ，9 7 、 d e y ，9 7 、 w a r d ，9 7 、 a b o w d ，9 8 、 d a v i e s ，9 8 、 k o r t u e m ，9 8 定义上下文感知计算是应用程序根据程序和用户的上下文信息改变 自身的行为。 r y a n r y a n ，9 7 定义得更加的具体，他们认为上下文感知计算是应用程序监视 从环境传感器输入的信息，根据当前的兴趣和行为选择其中的部分。 b r a 期 b r o w n ，9 8 定义上下文感知计算为应用程序根据被传感器监测到的上下 文信息，向用户提供信息和调整自己的行为。f i c k a s 等 f i c k a s ，9 7 定义环境指挥 ( e n v i r o n n l e n t d i r e c t e d ) 的应用为应用程序监视环境的变化，然后根据预先定义或 用户定义的规则调整他们的行为嘲。 总结起来，给出上下文感知定义如下： 上下文感知是指计算系统或网络自动地对上下文，上下文变化以及上下文历史 进行感知和利用，并据此做出决策从而自动提供相应的响应或服务。 根据上下文信息的流动，上下文感知一般分为以下几个过程嘲； 1 ) 上下文的检测和获取：检测应用程序定义的特定上下文信息； 2 ) 上下文转换和表达：将获取的上下文以适当的形式提供给相应的计算组件； 3 ) 上下文的使用：在计算过程中运用上下文信息； 4 ) 上下文的存储和提取：保存上下文信息，以供将来使用。 ( 二) 上下文感知应用现状 上下文感知自9 0 年代提出以来，受到了来自国内外各研究机构的广泛关注， 4 ； 矮士擘征诗囊 嫡a j 蝴8 湖越缓毽 开发出了许多的相关应用，以下列举几个主要的应用： 国外研究现状分析： l 、购物助手( s h o p p i n ga s s i s t a n t ) m 系统通过设备指导购物者在商店中购物，提供各种商品的详细信息( 商品的位 置、价格、折扣) 。商店可以拥有顾客的基本信息表( p r o f i l e s ) ，据此将顾客分为 两类：一部分为一般顾客，即不存有信息的顾客，另一部分为会员顾客，即已经注 册并存有其基本信息，他们可以享受会员的折扣待遇。 2 、智能地图( a c t i v em a p ) 踟嘲 系统通过p a r ct a bs y s t e m 来收集位置信息，在地图上集中显示每个人的位置， 使用者手中有一个p a l m 移动终端，可以和基站进行红外数据传输。 3 、移动浏览器( m o b i s a i cw 踞b r 0 w s e r ) n 叼 对传统的客户端浏览器进行扩展，允许在u r l 中加入环境变量、获取上下文信 息来作为环境变量的值，并指向合适的页面。还支持将环境变量嵌入到w e b 页面中， 随着变量值的改变，将页面自动刷新。 4 、智能向导( c y b e r g u i d e ) n l 】【i 幻 c y b e r g u i d e 是美国乔治亚理工学院开发的一个基于位置的移动服务实验系 统。主要用于为实验室的访问者来做引导和介绍。每一个进入c y b e r g u i d e 实验室 的访问者都会得到一个手持智能显示设备作为参观的向导，这个设备能判断出访问 者在实验室的什么方向，什么位置，在注意参观着什么，并根据这些信息为访问者 作一些介绍，回答一些典型的问题。c y b e r g u i d e 是现存的比较典型的基于位置的服 务，它的特点是用户需要一个专用的位置探测器，并只能在一定的范围内获得服务。 5 、适应性移动电话和个人数字助理( a d a p t i v eg s mp h o n ea n dp d a ) n 3 1 分为在个人数字助理p d a ( p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t ) 和在移动电话两种情 景中不同的应用。p d a 中：作为一个记事本应用，可以对用户的行为进行适应，例 如，当用户在行走的时候，字号会自动变大，静止时字号会自动变小等等。在移动 电话中，可对情景模式进行自动选择应用，如电话放在桌上、在手中、在手提箱中 等情况下，响铃、震动、音量都会自动调节。 6 、办公助手( o f f i c ea s s i s t a n t ) 嘲 这一助手是一个a g e n t ，它能够与到达办公室门口的访闯者进行交互并能管理 其主人的活动安排。当一个到访者来到时助手被激活，它可以根据上下文信息( 到 访者身份、主人当前的活动状态繁忙程度、主人是否愿意同到访者见面等) 来调节 自己的行为。 5 硬每攀柱藏史 蛙a 裁r 陇8 粥团瓣 国内研究现状分析： 目前，国内开发的基于上下文感知的研究主要有以下几个方面嘲： l 、多模式移动导游系统的研究 ( 1 ) 系统采用多模式交互方式，以提高移动环境中多模式交互的效率，采用 语音、笔、键盘和上下文输入等交互模式与系统进行交互，有效改善人机交互的自 然性和提高人机交互的效率。 ( 2 ) 系统采用上下文感知技术，以提高系统的交互智能性。上下文感知技术 是提高系统交互智能性的重要途径。使用上下文感知技术，可以有效减少用户输入， 提高系统的交互智能性。在导游系统原型中，系统通过g p s 自动感知用户位置，并 向位置服务器主动发送位置信息，由位置服务器经上下文计算后改变系统行为。 ( 3 ) 系统采用客户端服务器3 层结构，在客户端和各种应用服务器之中加入 g u i d e 服务器。g u i d e 服务器功能主要包括：语音识别，日记生成和w e b 服务代理。 g u i d e 服务器增加了系统的性能和可扩展性，它是移动终端功能的延伸。在系统中 引入g u i d e 服务器，也是该系统与多数导游系统的不同之处。 2 、智能交互系统研究 系统研究的两个方面：一是从交互环境中提取和形成上下文；二是协调控制各 种上下文与高层应用之间的通信。并提出了一种上下文感知和调度的策略，建立了 一个基于上下文感知的智能交互系统结构模型。 3 、智能教室系统研究 此系统通过利用a g e n t ，语义w e b ，推理和用于安全和隐私的声明性规则等技 术，参考早期的普遍深入的计算系统，开发了一个新的智能教室系统模型。该模型 使用本体w e b 语言一0 7 l 来实现知识共享和上下文推理，使用逻辑推理来检测和解 决上下文知识的不一致问题，并向老师和学生提供一种策略语言来控制他们的私人 信息。i c s 将完全改变传统的教学方法并为未来的教学工作提供更多的便利。 通过以上的国内外研究现状分析，我们了解到上下文感知技术已经在社会工作 与生活的各个领域得到广泛与成功的应用。这些基于上下文感知的应用有两个明显 的特点：一是基于位置的应用；二是应用于办公、会议、向导、野外考察等领域。 鉴于上下文感知技术的理论与实践都已经过多年的发展，建设成功、应用广泛的相 关系统也有不少，这为此系统的建设提供很好的框架和功能模型。 1 2 3w 曲2 o w e b 2 o 并没有准确的定义，而是对想象的一种描述。让用户自己主导信息的生 产和传播，从而打破了原来门户网站所惯用的单向传输模式。w e b 2 o 最重要的特征： 6 ： 镬查季柱黻 a 笺嘲8 粥田t 蜘魏 生产关系变革，生产力得到解放；个性化；自组织；更广泛的信息共享。它的四种 类型：基于b l o g 的个人门户型；内容聚合型；基于博客的网民主体型；以物品为 中心主体的商品门户型。 业内普遍的一种说法是，微内容是w e b 2 0 的一个关键词。其中，微内容包括 个人所形成的任何数据：比如一则网志、一个评论、一副图片、收藏的书签、喜好 的音乐列表、想结交的学习伙伴等等。这些微内容，充斥在了人们的生活、工作和 学习的方方面面，而w e b 2 o 重点要解决的正是对这些微内容的重新发现和利用n 们。 如果从应用的角度看，w e b 2 0 或许更好理解一些，它就像一个带着光芒的大框， 凡是于以往集中式互联网不同的模式或者技术，都可以框在其中。 总之，w e b 2 o 是以f l i c k r 、c r a i g s l i s t 、l i n k e d i n 、t r i b e s 、r y z e 、f r i e n d s t e r 、 d e l i c i o u s 、4 3 t h i n g s c o m 等网站为代表，以b 1 0 9 、t a g 、s n s 、r s s 、w i k i 等应 用为核心，依据六度分隔、姗1 、a j a x 等新理论和技术实现的互联网新代模式。 所以，到目前为止，对于w e b 2 0 概念的说明，通常采用w e b 2 o 典型应用案例 介绍，加上对部分w e b 2 0 相关技术的解释，这些w e b 2 o 技术主要包括：博客( b l o g ) 、 r s s 、百科全书( w i k i ) 、网摘、社会网络( s n s ) 、p 2 p 、即时信息( i m ) 等。 w e b 2 o 的精髓是以人为本，提升用户使用互联网的体验，此技术的最大特点是 个人化、去中心化。它是一种由集中式向大众化发展的网络，提倡用户的参与和贡 献，重视用户体验。 1 3 课题的提出 随着高校信息化的发展，越来越多的课程都将通过e l e a r n i n g 综合应用平台 课程管理系统( c 0 u r s em a n a g 锄e n ts y s t e m ，简称c m s ) 来进行学习。c 淞对远程学 习进行自动化管理，为教师提供强大的施教环境、网络课程编辑和管理环境，为学 生提供良好、便捷的学习环境。在c m s 中，教师可以管理、编辑课件与题库，进行 教学安排，查阅参考资料，批改作业，为学生答疑，考评学生学习情况等；学生可 以选修自己想学习的课程，根据自己的实际情况安排学习计划，学习教师安排的课 件，完成作业，向教师提问，查看教师推荐的参考资料，查看自己的学习成绩等。 虽然，c m s 提供给学生灵活、丰富、便利的在线学习环境，但是它也存在着一 些值得我们关注的问题。当前的c 憋具有以下特点：( 1 ) 学习者是单个的、孤立 的；( 2 ) 主要关注学习内容的传送；( 3 ) 为测试与训练提供较简单的交互。因此在 多数情况下，c m s 在教师与学生和学生与学生之间就如一层面纱，如学生看不到小 组中其它学生的工作，亦在很大程度上限制了协作学习的形成；教师无法看见学生 7 壤每晕往嫩 蛙a 黢陷瓣8 匍田国嚣 的工作只能从言语上对学生进行指导等。 现如今用户对c i l s 的迫切需求是能够即时记录与跟踪学习者的学习活动，为学 习者提供丰富即时可取的知识，创建稳定流畅的学习交流环境以及教师即时进行指 导的协作机制。解决上述问题的关键在于学习活动的记录与学习共同体的建立。 因此，针对以上在c m s 平台中存在的现状，我们设计学习活动通知系统 ( l e a r n i n ga c t i v i t yn o t i f i c a t i o ns y s t e ，简称l a n s ) 来解决此问题。此系统 运用了上下文感知技术的思想，采用了上下文感知技术中对于上下文信息处理的流 程，并结合w e b 2 o 技术之理念与精髓进行设计和实现。其主要功能是对在线学习 环境中用户的行为进行获取、分析、存储和反馈以创建用户与c m s 之间，用户与用 户之间良好交互性的教与学环境，提高学习效率，激发学生学习兴趣，为c m s 提供 更好的支持以发挥其最大功效。 1 4 课题的研究目的与内容 本文的研究目的是针对c m s 平台中用户的特点以及用户对交互性、个性化等诸 方面的需求，研究用于解决当前网络学习中实际情况的可共享、可重用的学习活动 通知系统，为用户提供良好交互环境和便利学习方式，以促进用户的学习兴趣，加 快学习进度，提高学习效率。 论文的主要研究内容有： ( 1 ) 对在c m s 中的学习活动行为进行检测和获取：检测c m s 系统中用户特定 学习环境中的上下文信息； ( 2 ) 对上下文信息的转换和传送：将获取的上下文信息转换成适当的格式( 形 式) ，并提供给相应的系统组件； ( 3 ) 对上下文信息的使用：对传递到系统中的上下文信息进行分析、管理、 存储； ( 4 ) 对上下文信息的反馈服务：根据用户的需求，提取数据库中相应的上下 文信息并传递给该用户。用户信息的反馈采用多元化的方式，如：桌面引擎、手机 短信、电子邮件等。同时，设计制定用户需求信息的工具，如：接收信息的时间、 方式、优先级顺序等； ( 5 ) 对系统的测试与评估：通过对系统进行相应的测试，检验其功能的实现 情况，系统的运行稳定性等。 1 5 论文安排 文章共分为六个章节，各章节安排如下： 糍。每孝槛蓊囊 鲢a j 蜘? 窿8 獭田黼 第一章，介绍了课题的来源，相关理论与技术，并分析了相应的研究背景提出 此研究课题。 第二章，首先介绍了上下文的定义与分类，然后提出了网络学习环境中的上下 文含义以及类别，最后，给出了网络学习上下文环境分析框架思想。 一第三章，基于分析框架思想提出了学习活动通知系统的设计原则，给出了系统 架构设计，并对系统的整体结构功能进行了明确的分工和流程安排。 第四章，针对学习活动通知系统的各个组成模块进行了研究与实现。 第五章，对学习活动通知系统进行用户测试，并总结测试的问题。 第六章，对全文进行总结，并对系统中需要继续深入研究和扩展之处作了迸一 步的展望。 9 第二章网络学习上下文环境分析 2 1 引言 e - l e a r n i n g 在教育领域的应用方式主要有两种：第一种称为辅助式，即将 e l e a r n i n g 作为一种辅助传统教学的手段加以应用，例如：学校利用计算机、网络 技术辅助教学，以及各类中小学辅导网校等。第二种称为完全式，即将e l e a r n i n g 作为主要学习手段而完全替代传统教学方式，例如：网络学院、网络大学，以及各 类面向成人的职业网络教育项目等。本文所指e l e a r n i n g 教育领域应用主要针对 后者，即完全应用e l e a 功i n g 方式的教育或培训应用，也就是我们常说的网络教 育。 国内的网络教育兴起于上个世纪末，从1 9 9 8 年教育部批准4 所可开展高等网 络教育的高校，至今已发展至6 8 所。根据i r e s e a r c h 发布的报告显示，2 0 0 7 年中 国网络教育呈现出快速发展趋势，市场规模总量将创记录的2 0 2 亿元，比上年增长 2 3 ，其中高等网络教育市场所占比重超过八成。网络教育的发展趋势令人可喜， 然而，这些数据并不代表网络教育是在健康的发展，网络教育快速发展的背后存在 很多亟待解决的问题。当然，i r e s e a r c h 的统计数据至少证明一点人们对网络 教育有着强烈的需求。我们的焦点在于聚焦当前网络教育中的“亟待解决的问 题，分析问题产生的根源以及提出可行性的解决问题思路。 在此，我们针对网络教育的典型平台一课程管理系统( c m s ) 探讨其中存在的 现状，并简要分析一下造成这些现状的原因，主要的原因有以下三点： 首先，学习模式单一。虽然，网络教育在国内已经发展近l o 年时间，但在网 络学习模式上仍然没有突破性创新，几乎所有的网络教育项目都将学生自主学习作 为主要学习模式。但作为正式学习的网络教育项目，如网络学院等，从最终效果来 看是不适合完全采用自主学习的网络课件模式。从国外成功的网络教育项目中可以 看到，没有一家以自主学习模式为主。将学习模式完全限定在“自主学习 ，也使 得网络教育机构将更多关注点放在设法提高学习者的自主学习能力上，然而，学习 者有限的自我约束和控制能力几乎成为不可逾越的鸿沟。 其次，学习者个性化程度不易控制。在学习过程中，学习者结合自己的特点和 经验，分析面临的学习任务和学习情境中的相关因素，根据自身的条件，提出个人 的实现目标和需求，然后根据自己确定的目标，选择自己喜爱的学习方法，建立解 决问题的方案。 l o 籁每母往疆囊 蛐_ 憾醇e 臣8 鬈圆巴g 】 但是，由于网络学习比传统教学拥有更大的选择余地，常常会出现学习目标、 学习方法和学习过程的设置和安排不合理，学习过于随意，并由于学习者之间的竞 争减弱而影响学习动力，导致学习效果不好，甚至偏离最初的学习目标。 第三，交互性程度较弱。虽然e 一_ l e a r n i n g 教学的参与者在时间和空间上相互 分离，但是通过网络工具，仍然可以进行有效的交流，但是这种交互并不十分有效。 在网络教学中，时空分离这些客观因素会造成学习者和知识传授者之间，学习者相 互之间的感情交流减弱，在教学过程中缺乏教师面授所传播的肢体语言信息以及减 弱教师对教与学过程的控制程度，在学习过程中学习者之间的协作学习机遇降低。 在现有的c m s 平台中存在诸多方面的问题表明，了解与分析在网络学习环境中 用户上下文信息的重要性。通过对网络学习环境中上下文的获取和传递能够对用户 的行为产生积极影响：当在线学生了解了同组其它学生的上下文范围后，可以及时 调整自我的学习进程或方向，提高学生的自主学习能力；当教师明确了班级学生的 上下文内容后，可以及时进行指导，使学生更加明确学习目标，提高学习效率；同 样，它提升了师生之间、生生之间的交互机遇，可以增强教师与学生之间的情感交 流，促进学生之间的良性竞争、协作学习等。 2 2 上下文定义与分类 在上下文知晓计算这一领域，研究者对于上下文的定义大致可以分为两类：一 类是对上下文信息进行列举，另一类则是采用分类的方法n 钉。下面将一些比较好的 定义列举出来。 ( 1 ) s c h i l i t 将c o n t e x t 分为三类n 6 1 计算上下文( c o m p u t i n gc o n t e x t ) 。比如网络连通性、通信带宽以及邻近资源 ( 打印机、显示器、工作站) 。 用户上下文( u s e rc o n t e x t ) 。比如用户信息表( p r o f i l e ) 、地理位置、邻近的 人或是当前的社会环境。 物理上下文( p h y s i c a lc o n t e x t ) 。比如照明条件、噪音等级、交通状况以及 温度等。 ( 2 ) d e y 将c o n t e x t 定义为n 7 3 上下文是能够判定一个对象状态的一切信息，这个对象可以是一个用户、一个 设备或者任何一个系统关心的实体。通俗地讲，上下文是用来描述用户状态和周围 环境的任何信息。 ( 3 ) s c h l i d te ta 1 将c o n t e x t 定义为n 町 壤士攀柱话裳 蟮a 朗晦遍8 田湖氇 有关用户和i t 设备状态的知识。包括环境( s u r r o u n d i n g s ) ，情形( s i t u