（教育技术学专业论文）基于本体的学习对象共享性研究.pdf

摘要 随着互联网的迅速发展和全球对终身教育的需求 e l e a r n i n g 正成为互联网上的一种 重要应用 e l e a r n i n g 的应用越来越广也使网上的学习资源日益丰富 但是目前e l e a r n i n g 应用中还存在一些不足 例如学习资源不能够被有效地检索 资源的共享性差 资源重复 建设及信息孤岛的存在等 学习资源的标准化建设和学习对象理念的提出在一定程度上促进了资源的共享 文章 首先探讨了学习对象的概念及其发展历程 着重分析了学习对象的分类方法和国内外学习 对象的组织建设现状 接着研究了学习对象的标准化 重点分析我国对学习对象相关标准 的应用及主要不足 在以上研究的基础上提出资源共享性差这一问题的根本原因在于资源 缺乏语义 以及共享机制弱 问题的解决要求网上资源在语义层次上采用明确 规范 一致的表达方式 因此元数 据标准为统一资源的描述而被提出 学习对象也迈出了走向标准化的步伐 但学习资源标 准有其局限性 它们过于着重对属性的规范说明 且不能描述学习材料的主观信息 本体作为一个概念模型 可以表达出一个领域中的基本知识体系 论文充分研究了语 义网和本体的基本理论以及本体在网络资源应用中的必要性和可行性 进而提出使用本体 来描述学习对象的语义 并将这一应用实现在语义网框架中 通过增强语义互操作能力来 提高学习对象的共享水平 论文探讨了r d f o i l 和o w l 等本体描述语言的语义表达能 力 对比分析了多种本体创建工具 并采用o w l 作为本体描述语言 用p r o t 6 9 6 作为本体 的开发工具建立了学习对象本体o n t o l o 文中对本体中的概念集 关系集 属性集和实例 作了讨论 为全面的实现共享提供了语义基础 最后提出了在语义w e b 环境下基于本体的 学习对象的共享模式 关键词 本体 e l e a r n i n g 学习对象 元数据 共享 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e r n e ta n dt h eg l o b a lr e q u i r e m e n to fl i f ee d u c a t i o n e l e a r n i n gi sb e c o m i n ga ni m p o r t a n ta p p l i c a t i o no nt h ei n t e m e t t h el e a r n i n gr e s o u r c eb e c o m e r i c h e ra n dr i c h e rw i t ht h ea p p l i c a t i o no fe l e a m i n g b u tt h e r ea r es t i l ls o m ed i s a d v a n t a g e s s u c h a st h el e a r n i n gr e s o u r c 2c a n tb es e a r c h e de f f e c t i v e l y p o o rs h a r i n g r e s o u r c e sr e b u i l d i n ga n dt h e e x i s to fi n f o r m a t i o ni s l a n d l e a r n i n gr e s o u r c es t a n d a r d i z a t i o na n dt h ea p p e a r a n c eo fl e a r n i n go b j e c t sa c c e l e r a t e t h e s h a r i n go fr e s o r r c e w ef i r s t l yd i s c u s s e dt h ed e f i n i t i o na n dp h y l o g e n yo fl e a r n i n go b j e c ta n d f o c u s e do nt h et a x o n o m ya n dt h eo r g a n i z i n gs t a t u sq u ob o t hi na n da b r o a d t h e nw er e s e a r c h e d t h el e a r n i n go b j e c ts t a n d a r d i z a t i o na n de m p h a s i z e do nt h es c a r c i t yo fs t a n d a r d s a p p l i c a t i o ni n c h i n a b a s i so nt h e s er e s e a r c hw ep o i n t e do u tt h a tt h eu n d e r l y i n gr e o ni st h ew e a k s e m a n t i c r e s o b r c ea n dt h ew e a ks h a r i n gm e c h a n i s m t os o l v et h o s ep r o b l e m s t h ee x p l i e i t bs p e c i f ya n da c c o r d a n tr e p r e s e n t a t i o no fw e br e s o u r c e s i sn e e d e d h e n c e t h em e t a d a t as t a n d a r di sp u tf o r w a r df o rt h er e s o u r c ed e s c r i p t i o na n dl e a r n i n g o b j e c tt e n d st o w a r d ss t a n d a r d i z a t i o n b u tt h e r e a r es t i l ls o m es h o r t a g e so fl e a r n i n gr e s o u r c e s t a n d a r d s s u c ha st h e ye m p h a s i z es p e c i f i c a t i o n so fp r o p e r t i e sa n dc a r l td e p i c tt h es u b j e c t i v e i n f o r m a t i o no f t h em a t e d a l s a sac o n c e p t u a lm o d e l o n t o l o g yc a ne x p r e s st h eb a s i ck n o w l e d g es y s t e mo fad o m a i n b a s i s o nt h es u f f i c i e n tr e s e a r c ho fb a s i ct h e o r i e so fs e m a n t i cw e b o n t o l o g ya n dt h en e c e s s i t ya n d f e a s i b i l i t yt oa p p l yo n t o l o g yt ow e br f 懿o b l c e s w ep r o p o s e dt od e p i c tt h el e a r n i n g0 b j e c t s e m a n t i c sb yo n t o l o g ya n di m p l e m e n t e di nt h es e m a n t i cw e bf h l m e w o r k t h e r e b yi m p r o v i n gt h e l e a m i n go b j e c ts h a r i n gt h r o u g hs e m a n t i ci n t e r o p e r a b i l i t y w ei n v e s t i g a t e dt h ee x p r e s s i o na b i l i t y o fo n t o l o g yd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ss u c hf i t sr d f o i l o w l a n da n y l i s i s e dav a r i e t yo f o n t o l o g yd e v e l o p i n gt o o l s w es e l e c t e do w l a s t h eo n t o l o g yd e s c r i p t i o nl a n g u a g ea n d e s t a b l i s h e dal e a r n i n go b j e c to n t o l o g y o n t o l o b yp r o t d g d a d d i t i o n a l l y t h ec o n c e p t i o n s r e l a t i o n s p r o p e r t i e sa n di n s t a n c e so fo n t o l oa r ed i s c u s s e dd e e p l yw h i c hp r o v i d e sas e m a n t i c f o u n d a t i o nf o ra c h i e v es h a r i n go v e r a l l a tl a s t w ep r o p o s e dt h eo n t o l o g y b a s e dl e a m i n go b j e c t s h a r i n gm o d e li ns e m a n t i cw e b e n v i r o n m e n t k e y w o r d s o n t o l o g y e l e a r n i n g l e a r n i n go b j e c t m e t a d a t a s h a r e l i 图表目录 图2 1 学习对象与教育资源对应关系图 9 表2 1l s t c 学习对象元数据标准草案1 8 项 1 1 表2 2 网络环境下学习对象聚合特性 1 1 表2 3 国外主要学习对象知识库项目 1 2 表2 4 我国主要教育教学资源网站 1 3 表3 1d c 元数据集元素 1 7 图3 ii x 元数据h t m l 形式描述文档 1 8 图3 2d c 元数据r d f 形式描述文档 1 8 表3 2 学习对象元数据元素集 2 0 表3 3 基础教育教学资源元数据规范 核心元数据集 2 2 表3 4 基础教育教学资源元数据规范 修饰词 2 2 表3 5e l e a r n i n g 标准对比分析 2 3 表3 62 0 0 3 年的标准实现情况 2 4 表3 7 各资源库中图片元数据情况 2 4 图4 1 学习对象的可重用性表现 2 6 图4 2 语义网体系结构图 2 9 图4 3w e b 服务体系结构 3 l 表4 1l o m 元数据集到d c 基本元数据集的映射表 3 5 图4 4 各种本体描述语言及其与瑚l 的关系 4 0 图4 5 本体描述语言 4 0 表4 2 本体开发工具对比表 4 2 图5 i 本体的建立过程 4 4 图5 2 本体分类图 4 6 图5 3 教育领域本体 部分 4 7 表5 i 类l e a r n i n g0 b j e c t s 中的概念术语表 4 9 图5 4c l a s s l e a r n i n go b j e c t i v e s 及其子类 5 0 图5 5c l a s s c a t e g o r y 及其子类 5 0 图5 6o n t o l o 中类的关系图 部分 5 1 图5 7o n t o l o 中实例与类的关系图 5 l 图5 8 行为目标的构成 5 2 图5 9l e a r n i n go b j e c t s 的属性 5 2 图5 l o 实例e n g l i s h t e s t l 的描述信息 5 2 图5 1 1 学习对象本体的共享层次 5 5 图5 1 2 本体的共享模式 5 4 v 首都师范大学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 独立进行研究工作所取 得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的作品成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 寻珊 首都师范大学位论文授权使用声明 本人完全了解首都师范大学有关保留 使用学位论文的规定 学校有权保留学位论文 并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版 有权将学位论文用于非赢利 目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅 有权将学位论文的内容编入有关数据 库进行检索 有权将学位论文的标题和摘要汇编出版 保密的学位论文在解密后适用本规 定 学位论文作者签名 黼 日期多俨精广月 阳 1 1 论文研究背景 第1 章绪论 伴随计算机技术和网络技术的发展 e l e a r n i n g 在世界范围内兴起 在本文中 e l e a m i n g 专指使用互联网作为交流媒介和支持技术的学习方式 如今 不断更新发展的 计算机软硬件环境为基于网络的教学提供了可行的技术方法和资源平台 同时对学习资源 的组织和建设也提出了更高的要求 由于信息和资源的无限增长 如何提高资源的共享与 重用 如何更好地组织适应e 1 e a r n i n g 环境的学习资源 成为越来越被关注的问题 也成为教 育机构 科研院所及信息供应商共同关注的重点和发展目标 学习对象理念的出现使学习资源的组织和建设向标准化迈进了一大步 目前各机构的 教育者和研究者们都在致力于学习对象的标准化研究 主要是对于学习对象元数据的开 发 国外一些比较重要的元数据标准有i e e el o m i m s 和d cc o r e 等 我国也在2 0 0 0 年推 出了 现代远程教育资源建设技术规范 尽管元数据丰富了学习对象的表示 为学习对 象的共享奠定了进一步的基础 但还是存在一些不足之处 如这些规范过于强调学习对象 资源属性的规范说明 缺少对其分类结构和共同属性的描述 不能提供学习对象的主观信 息 缺少对学习对象资源相互关系的说明等 语义网 s e r n a n t i cw e b 的提出 为学习对象的语义描述提供了理论和技术的支撑 语 义网技术的最大特点是在本体的支撑下 实现对共享资源的语义理解 本体论是近些年来 知识工程的重大进展之一 也是语义网的核心技术 本体描述了实体之间的关系和限制 使用形式化的语言表达以达到被机器理解的目的 本体的目标在于获取领域知识 确定领 域内共同认可的词汇术语 提供对领域知识的共同理解 本体论的方法和技术是解决学习 对象的共享和重用问题的一种有效方式 通过标记学习对象的形式和语义为学习对象提供 了语义基础 可以使领域内对知识的理解和运用达到一致性 精确性 可重用性和共享性 同时本体技术也有利于实现语义网上资源的语义互操作 基于语义网的w e b 服务为学习对 象的发布和有效检索提供了服务基础 语义网可以为网络环境下学习对象的应用提供语义 交互基础 从而实现知识发现 共享和重用瞳1 基于本体的学习对象描述与组织形式也为 在网络教学中实现进一步的推理提供了可能 1 2 理论依据与研究现状 1 2 1 理论依据及关键技术 1 语义网和本体相关理论 语义网是由t i mb e r n e r s l e e 首先提出的 语义网提供了一个通用框架 它允许数据 跨越应用 企业 社区 团体的边界来实现共享和重用 语义网是对当前网络的扩展 其 中信息被注以明确定义的含义 使得计算机与人类之间进行更好的协同工作 语义网的目 的是为了使机器可以像人类一样理解自然语言中表达的语义 实现信息资源之间的语义互 操作 语义网的核心技术和理论是以知识工程成熟的理论 技术和方法为基础的 其中本体 是知识工程中基础的 且具有广泛影响的技术 本体 最早是个哲学概念 本意是本体论 或存在论 关于本体的定义 最著名并被引用最多的是由g r u b e r 提出的 本体是概念化 的明确的规范说明 领域本体是面向特定领域 用于描述领域知识的概念模型 并要求 模型中的概念在领域或范围内是公认的 领域本体的目标是捕获相关领域的知识 提供对 该领域知识的共同理解 确定该领域内共同认可的词汇 并从不同层次的形式化模式上给 出这些词汇和词汇之间的明确定义 尽管w e b 上的信息都是机器可读的 但是却不全是机器可理解的 语义网使用本体以 精确的 机器可解释的形式来表达信息 并可被软件代理处理 共享和重用 本体在任何 领域中都是极为重要的一部分知识 同时 本体也是知识的基础部分 其他知识都应当依 赖或参照它 目前已有许多关于本体的定义 这些定义都具有以下共同点 概念化 c o n c e p t u a l i z a t i o n 通过抽象出客观世界中一些现象的相关概念而得到的模型 它所表示的含义独立于具体的环境状态 明确 e x p l i c i t 概念及它们之间的联系都被精确定义 形式化 f o r m a l 精确的数学描述 必须是计算机可读的 共享 s h a r e 本体体现的是共同认可的知识 反映的是相关领域中公认的概念集 本体表达的是对知识的一致理解 不是单个个体的某些主观知识 而是被团队或领域 内共同接受的知识 因此本体传达的是对领域知识的共享的理解 这个理解被领域中的所 有个体或代理所接受 这样的一致理解便于组织内部精确的 高效的通信和交流 同样 也为知识共享和重用 在智能代理和应用问实现互操作带来了可能性 2 2 学习对象元数据标准 元数据是关于数据的数据 用于描述数据的属性 学习对象元数据 l e a r n i n go b j e c t m e t a d a t a 指的是描述学习对象的数据 其目的是提供比查看内容本身更多的有用信息 它使得用户可以根据关键字 所有者等已知的属性值来精确地定位和获取知识 学习对象 元数据的作用在于 用户可以在不操作学习对象的情况下 通过元数据信息来了解学习对 象的一些有用的属性 从而可以获取和更好地利用学习对象 通过元数据所提供的信息 可以对学习对象进行有效的分类管理和查找 用户可以从元数据信息中获取学习对象的评 价信息 也可以把自己的评价加入到元数据中 以便和他人共享 学习对象元数据可以为 学习对象的互换和共享提供支持 1 2 2 学习对象研究现状 目前国内外都非常重视学习对象的组织建设 美国 英国 日本及欧洲都有基于大型 项目的学习对象开发和建设 在我国学习对象主要以资源库及资源网站的形式组织建设 目前存在的突出问题是 在学习对象组织建设方面 开发的主体有政府部门 社会团体 学校 企业及个人 在标准化方面 对学习对象元数据标准及学习资源建设标准应用不足 有些组织根本不参照任何标准 在应用方面 形成了资源数量多而有效的可利用的资源少 的矛盾 由于学习对象的共享性差人们总是找不到自己想要的资源 这就使得不断地开发 新资源造成了大量的重复建设 最后使矛盾更加突出 为了更好地解决国内在学习对象资源组织和建设方面存在的不足 适应网络学习环境 的不断发展 支持和促进各类在线学习 我国必须加强学习对象的组织建设 其中 创建 可共享的 重用的 标准统一的学习对象是主要的解决方式 虽然我国相关部门已经致力 于学习对象元数据以及教育资源建设相关技术规范的开发 但是仅有元数据还是不够的 元数据仅仅列出了学习对象的一些属性 有一些问题还是需要解决的 如 如何形式化的 描述学习对象的内容 如何增强学习对象应用中的共享性以及推理能力 如何在不同的 学习环境中最大限度的实现学习对象共享 基于本体的学习对象组织与描述为提高学习对象的共享性提供了一种新的思路 本体 论的方法和技术是解决学习对象的共享问题的一种有效方式 通过标记学习对象的形式和 语义为学习对象提供了语义基础 可以使领域内其理解和运用达到一致性 精确性和共享 性 3 1 3 研究内容 1 学习对象的分类研究 要想创建基于本体的学习对象描述 对学习对象的分类是必不可少的一步 但目前仍 没有一个可与各种教学设计原理都相配的学习对象分类法口1 本文综合论述了几类常见的 学习对象分类法 内容结构分类法 聚合度分类法 用途分类法 并根据创建本体的需要 确立以学科 类型 学习目的为分类标准的学习对象分类体系 着重探讨在创建学习对象 本体的过程中子类与类的属性的选择 以及类的属性和元数据的关系 2 学习对象的标准化研究 标准化是促进共享的前提 本文对学习对象标准化进程中涉及到的概念 组织 标准 和规范作了深入细致的研究 并着重分析了国内在学习对象组织建设过程中对标准的应用 情况 从而分析得出我国学习对象标准化不足 这严重阻碍了学习对象的共享 3 本体描述语言及开发工具研究 本体发展过程中产生了多种描述语言及开发工具 多数语言及工具是在实现特定的项 目中产生的 文中分析了多种本体描述语言的发展及表达能力 最后确定选择o w l 作为 本体描述语言 本体开发工具的选择主要考虑是否可免费下载使用 其输入和输出格式是 否支持x m l 或语法基于x m l 的相关推荐语言 编辑工具是否提供可视化的本体表达视 图 可扩展性等因素 本研究中最后选择p r o t 6 9 6 作为创建的学习对象本体的工具 4 学习对象本体的创建 首先确定学习对象本体的概念体系 相关术语 概念之间的关系和属性集 使用o w l 对本体进行形式化描述 主要是定义类 子类 属性和各自特征 以斯坦福大学开发的 p r o t 6 9 6 为本体开发工具 首先建立学习对象本体的分层描述 再创建一个面向我国基础教 育领域的学习对象本体实例 利用p r o t 6 9 6 的可扩展性 添加本体可视化的插件 使所创建 的本体更加形式化的表现出来 可以充分描述各种类 子类 实例之间的关系 最后将生 成的学习对象本体工程存储 生成o w l 文件 5 学习对象本体的共享 在e l e a m i n g q b 对学习对象描述的理解很容易发生偏差 如两个不同的作者尝试用不同 的方式表示同一个内容 这就意味着语义上相同的概念 可能会取自某个领域词汇表中的 不同术语来表示 本文将以创建的学习对象本体为例 重点分析和研究学习对象的共享性 提出在学习对象本体在语言 语义和语境三个层次的共享 4 2 1 认识学习对象 2 1 1 学习对象的基本理念 第2 章学习对象 自从面向对象的思想引入教学领域之后 这种具有可重用特性的教学构件就得到了不 断地发展 学习对象正是在结合面向对象的计算机科学思想以及有关教学理论基础之上而 产生的一种新型计算机辅助教学构件h 1 面向对象的计算机科学思想使一个构件 c o m p o n e n t 或对象 o b j e c t 能够在多种情境下重复有效地使用 学习对象在运用了 面向对象的基本理念之后使得教学设计者可以建立适当大小的 能在不同学习情境下多次 重复使用的数字化教学构件 这种可重用 易组合的教学资源构件不同于传统的书本 录 像带等教学媒体 也先进于现有水平的数字化教学资源 它能够为许多人在不同时间 不 同地点接触并利用 此外 那些由多个学习对象集成的教学信息可以相互组合并快速更新 这也使学习对象区别于传统的教学资源 2 1 2 学习对象的概念 学习对象 这一术语最早出现于1 9 9 4 年c e d m a c o m p u t e re d u c a t i o nm a n a g e m e n t a s s o c i a t i o n 协会会长h w a y n eh o d g i n s 的一篇论文标题中 l e a r n i n ga r c h i t e c t u r e s a p i s a n dl e a r n i n go b j e c t s 2 0 0 0 年 他负责领导的i e e ep1 4 8 4 学习对象元数据工作 小组则正式采用 l e a r n i n go b j e c t 一一词来描述这种可重用的学习资源构件嘲 电气电子工程师协会 i e e e 在1 9 9 6 年成立国际性组织 学习技术标准委员会 l t s c 来开发和推进教育技术标准的研究 l t s c 的学习对象元数据工作小组在2 0 0 0 年提出了一个工作定义来描述这种小的教学构件 学习对象是任何数字或非数字化的实 体 这种实体可以在技术支持学习的过程中被利用 重用或作为参引 技术支持的学习实 例包括基于计算机的训练系统 交互式学习环境 智能计算机辅助教学系统 远程学习系 统 合作学习环境等 而学习对象的例子包括在技术支持学习的过程中用到的多媒体内容 教学内容 学习目标 教学软件及软件工具 以及参考到的个人 组织或事件等等b 1 i e e e l t s c 的定义还列举一些教学系统作为 技术支持学习 的例子 如智能教学系统 r r s 交互作用学习环境 c b t 系统 c o m p u t e r b a s e dt r a i n i n gs y s t e m 远程教育系统和协作 学习环境 l t s c 同时也列举了一些 学习对象 的例子 如多媒体内容 学习内容 教 育内容 教学软件 交互软件工具 甚至其他在 技术支持学习 中参考到的个人 组织 5 或事件 l t s c 的这一定义首先将 任何数字化和非数字化 的实体包括其中 另外因为几乎 所有的学习资源都能够在 技术支持学习的过程 中作为资料 因此上述关于学习对象的 定义囊括的范围过大 所以不能有效地区分学习对象和其他学习资源 许多研究机构和专 家学者都意识到了这个定义的不足之处 因此纷纷寻求新的解释来限定学习对象的定义 于是产生了许多关于学习对象的定义 在这些定义中 比较典型的有 1 任何具有重用特性并用来支持学习的数字化资源 a n y d i g i t a lr e s o u r c e t h a t c a n b e r e u s e dt os u p p o r tl e a r n i n g 一 d 撕dw i l e y 3 1 2 能够用来支持学习的 模块化的 以元数据唯一标识的数字化资源 m o d u l a r d i 西t a lr e s o u r c 骼 u n i q u e l yi d e n t i f i e da n dm e t a t a g g e d t h a tc a nb eu s e dt os u p p o r tl e a r n i n g n a t i o n a ll e a r n i n gi n f r a s t r u c t u r ei n i t i a t i v e 嘲 3 一个学习对象是可重用的在线学习资源 它可以是一个a p p l e t 动画 文本块 视频流或其他形式等 al e a r n i n go b j e c ti sar e u s a b l eo n l i n el e a r n i n gr e s o u r c e w h i c hc o u l d b ea p p l e t a na n i m a t i o n ab l o c ko ft e x t as e g m e n to fs t r e a m i n gv i d e o o ra n o t h e rf o r m k a 僦b e l f e r 跚 这些定义虽表述不同 但都突出了学习对象的数字化 可重用 面向教学的主要特征 并且它们所指的学习对象范畴都在l t s c2 0 0 0 定义之内 更保证了学习对象元数据交换 共享的兼容性 从而有效限定了学习对象的范畴 为了方便起见 本研究中采用d a v i d w i l e y 对学习对象的定义 即 学习对象是支持学习的可重用的数字资源 2 1 3 学习对象的特征 学习对象的定义有多种 且不少理论学者仍还在致力于寻找一种更好的定义来描述它 的特性和理念 绕过这些定义的争论 通过直接阐述学习对象的特性 可以更切实详细地 了解学习对象的要旨与精髓 在对各种描述 定义 和解释学习对象的大量文献进行研究 之后 可以归纳分析出学习对象有下列共同的显著特性 1 可重用性 r e u s a b i l i t y 7 1 所有关于学习对象的理论文献都将可重用摆到了突出显要的位置 可重用是学习对象 最根本 最重要的特性 也是统领其它特性的关键点 从某种程度上说 其它特性都是为 了保证学习对象可重用而加以突出的 可重用是一个含义广阔的范畴 它既包括不同人 资 源利用者 出于不同目的对资源的重用 也包括在不同时间 不同空间上的重用 还有在 6 同一情境内 或不同情境问等多种情形下的重用效率和共享效果的问题 学习对象理念追 求的是一个各种影响可重用因素间最优化组合的结构状态 2 数字化 d i g i t a l 信息时代 数字化的进程已势不可挡 数字化将学习对象与传统的教学媒体 教学材 料严格区分开来 在l t s c 关于学习对象的定义中没有很好地将数字化与非数字化资源进 行区分 传统的非数字化的学习资源也具有某种程度上的可重用性 但是这些非数字化资 源存在先天的不足 造成了资源信息静态 僵化 难于共享传输 而各种狭义的定义将学 习对象限定在数字化实体之内 包括数字图像或图片 视频 音频片断 文本 动画及小 型网络传输应用程序 如j a v a 小程序等 大的可重用数字化资源包括完整的网页 它可 以结合文本 图像或其他媒体 应用程序来完成一个完整的教学事件 3 以元数据标识 t a g g e c lw i t hm c t a d a t a 嘲 以元数据标识是学习对象的另一突出特征 每一个学习对象都包括一系列的描述信 息 即各种重要的元数据 如标题 作者 版本 格式 内容描述 教学作用 可重用度 等 为学习对象建立元数据的主要作用是 一方面保证资源的容易检索 高效检索 另 一方面 保证并加速各个组织机构间不同学习对象的传输与交换 在标有关键的元数据属 性之后 不同机构 组织 学校间的学习对象资源可以互通有无 或进行相关兼容性的修 改 元数据是学习对象中必不可少的组成部分 正是因为有了元数据标识才保证了学习对 象被有效地检索以及重用 4 教学性 i n s t r u c t i o n a l 在学习对象发展的进程中 曾经出现了诸如信息对象 知识对象 教育对象 内容对 象等许多相近 相似的术语 而教学性明确指出了学习对象应用的目的指向 使其根本区 别于其他术语 学习对象是针对教学而产生的特定构件 它为教学而特别设计并存在 5 可共享 可搜索 易接触 s h a r e a b l e s e a r c h a b l e a c c e s s i b l e 可重用的前提表现就是资源能够得到共享 一种不能共享的资源难以展开大规模的重 用 保证资源共享的措施有多种 如标准规范开放化 格式统一化等 而共享网上教学资 源的首要前提又在于能够检索到符合需求的资源 进一步则需要能高效搜索获取到相关度 高的资源 y a h o o 等搜索引擎的出现大力推动了i n t c r n c t 资源的搜索共享特性 但是当网 络资源越来越多时 冗余信息 虚假信息 重复信息使网络不堪重负 试想利用g o o g l e 搜索引擎搜索 l e a r n i n go b j e c t 关键词的情形 你可以得到1 2 6 0 0 0 0 0 个结果网页 2 1 1 2 0 0 8 如何在它们当中进一步精确定位呢 依照学习对象的标准 如元数据等 7 来建立教学资源 可以在精确检索方面得到提高 6 目标指向 t a r g e t o r i e n t e d 某个学习对象应该是针对某个特定学习目标的 它的建立是为了让学习者在不同层次 上了解 掌握直至应用某类学习内容 学习者在使用这个学习对象之后 应该掌握其内含 的教学内容 并达到教学目标 目标指向需要学习对象设计者在设计之初就确定学习者学 习此学习对象后应能达到的学习水平 如了解 记忆 掌握 评价 综合等 再根据这个 目标来对学习对象内部进行编列组建 内容与目标不符将导致学习对象的失效或无效 7 自足内聚 s e l f c o n t a i n e d s e l f s u 佑d e n t 自给自足 自我包容 内聚的特性使学习对象成为一个能离散独立而又绝对具有应用 价值的教学资源构件 一个自给自足的学习对象可以单独完成它自己的教学功能 而无需 过多地求助于其他教学资源或学习对象 这样使它可以独立高效地传输共享给其他使用 者 并在不同情境下重用 8 可聚合 c a nb ea g g r e g a t e d 阻1 可聚合是指单个的学习对象可被聚合而重组成更大层次的学习对象 或编组成更大的 学习内容序列 如教学模块 网络课程等 学习对象是一种有效的数字化教学资源构件 教学者可以将它快速高效地进行组合 当然对学习对象的组合编列需要依照一定的教学设 计原理 学习策略 和相关编列理论来进行 2 1 4 学习对象与教育资源的区别 学习对象和教育资源 学习资源 之间存着密切的联系 教育资源是真实存在的 能提 供网上教学的任何资源 学习对象是在教育资源的基础上抽象出来的一个概念侉 在了解 了学习对象的概念及特点这后 可以明确学习对象不仅包括了教育资源 还包括了对教育 资源必要的描述信息 组织信息等 学习对象允许网上教育资源内容的重用 根据不同的 学习目的可以同其他学习对象组合 学习对象实际上是由资源的内容和资源的元数据组 成 而学习对象的核心理念并不是内容而是其重用性 这一突出特点把我们的研究限定在 了可重用学习对象的范畴 学习对象与教育资源之间存在着一定的对应关系 图2 1 为一个比较简单的学习对象 与教育资源之间的对应关系实例 单个的教育资源既可以封装成一个学习对象 也可以分 解为多个学习对象 多个教育资源也可以对应一个学习对象 学习对象c e 锄 l 学习对蒙氨b 组织荛系嬲描述信息淘 i g o 举习对象a b煳 教育资源a 教育资源a 的描述信息i 骱 绷 举习对象b b 鞴i 教育资源b 教育资源b 酶描述信愚i 漶 图2 1 学习对象与教育资源对应关系图 了解了学习对象与普通教育资源的区别之后就可以解释这样一个问题 即为什么要把 教育资源的内容组织成学习对象 在当前的e l e a r n i n g 学习环境下 大多数学习内容是基于特定的目的开发的 比如 一门课程或一次测验 而不是为了组建一个对象资源库 一个学习对象的集合 学习对 象资源库会随着对象的不断增加而变得越来越有使用价值 对象化的过程可以满足即时的 学习需求 学习对象不仅使学习内容更加灵活 也使学习变得更加方便缺捷 更有针对性 元数据标识使学习内容更容易检索 不但提高资源的利用率而且充分发挥互联网优势达到 共享 2 2 学习对象的分类 为了更有效地创建 组织和描述学习对象 对学习对象分类法的研究是必不可少的 当前学习对象的研究者都是从特定的研究角度出发建立各种分类法 常见的分类法有 从 学习对象的内部结构进行分类 从学习对象的大小规模进行分类 以及从学习对象的作用 进行分类等n 训 2 2 1 内部结构分类法 d a v i dw i l e y 提出的分类法是内部结构分类法的典型代表 他将学习对象区分成五种 类型 射 1 基本型 f u n d a m e n t a l 没有与其它资源相结合的 单个的 独立的数字化资源 一般用来充当展示或示例功 能 例如 一个用于展示中国地形地貌的j p e g 格式的中国地图 2 组合一封闭型 c o m b i n e d c l o s e d 9 组成它的学习对象不能从这个封闭的对象中单独获取或加以重用 如一段视频片断 它是由音频和图像组成 但组成它的音频和图像信息不能从对象中复原获取 此类学习对 象一般目的单一 要么提供教学 要么提供实践 3 组合一开放型 c o m b i n e d o p e n 组合一开放型学习对象是由计算机为满足建立对象的请求而实时合成的大量数字化资 源的组合 构成它的学习对象要素可以从自身中直接获取或加以重用 例如网页 它包含 图像 视频 文本及其他类型可重用的媒体 这些媒体是在受请求时组合而成的 4 生成一演示型 g e n e r a t i v e p r e s e n t a t i o n 能组合或生成一些低层次类型学习对象的逻辑推理结构 生成一演示型学习对象具有 高度的在同一情境内可重用的潜力 但是在不同的情境间可重用的潜力比较低 例如 一 个能够图形化生成一系列五线谱 音符 及注释并呈现给学生用来识别音弦问题的j a v a a p p l e t 小程序 5 生成一教学型 g e n e r a t i v e i n s t r u c t i o n a l 组合不同类型学习对象 以上四种类型 并能在这些组合中评价学生交互的逻辑推 理和结构 应用生成一教学型学习对象具有高度的情境间及情境内的可重用能力 2 2 2 用途分类法 从学习对象用途的角度可以把学习对象分为综合型 信息型和实践型 这种分类法关 注学习对象整体特性所具有的不同用途 认为学习对象整体分别可以作为综合教学 信息 呈现和实践练习三种目的使用n 们 1 综合型 主要指袖珍型教学 如微型案例研习 模拟 概要和总结等 2 信息型 用来呈现信息的描述 定义 示范 模型 工作实例 案例 故事 论文 及决策助手等到 3 实践型 如问题 案例研习 游戏 模拟 操作练习 复习 测试及评价等 这种分类方法突出了应用学习对象时的目的性 但是并没有突出学习对象本身的特 点 如重用性 因此应用并不广泛 2 2 3 聚合度分类法 聚合度分类法是从学习对象的规模大小程度来进行分类的 这种方法关注于学习对象 所呈现的媒体块的大小 在l s t c 学习对象元数据标准草案6 3 版中 从学习对象的聚合 度上把学习对象分成媒体片断 原子集合 集合课程 课程体系四类n u 见表2 1 1 n 表2 1l s t c 学习对象元数据标准草案1 8 项 编号名称解释取值范围1 1 8 项聚合层次此种学习对 1 最小层次上的聚合 如原始的媒体数据或小型号片段 象的功能粒2 原子层的集合 如一个嵌有图片的h t m l 文档与一课时 度3 原子层的集合 如一个有索引主页将所有h t m l 文档链接起 来的w e b 页面集 或者是一门课程 4 最大粒度上的聚合 如能获得某项证书的所有刘程的集合 2 2 4 网络环境中学习对象的粒度定位 网络环境中的学习对象以网页或网上程序为内容载体呈现信息 呈现的媒体方式也多 种多样 如文本 图片 动画 音视频等 针对这种情况 在文献1 0 中给出了网络环境 中学习对象的粒度定位 为的是加强学习对象在网络教学中的可操作性 表2 2 网络环境下学习对象聚合特性 内容结构方法适用j 层次说明实例 完整性灵活性j 单个具有较完整突出教 媒体块视频 动画低较高 学意义的媒体块 具有完整教学意义的多单个网页 小型网络教 简单媒体集 偏低 较高 个媒体的小型集合学程序 具有完整教学意义的多 课时 几个网页的集合 中中 个媒体集的小型集合 具有完整教学意义的多 模块多个网页的集 中中 个媒体集的中型集合 具有完整教学意义的多一组很多个网页的集 课程高偏低 个媒体集的大型集合网上课程 一门完整知识体系的教数个课程组成的含有许 课程体系高低 学结构集多网页的课程体系 2 3 国内外学习对象研究现状 2 3 1 国外学习对象组织建设现状 国外非常重视网络环境下学习对象的组织与建设 主要的途径是建立学习对象知识库 l e a r n i n g o b j e c tr e p o s i t o r i e s l o r 表2 3 列出了目前国外主要的学习对象知识库 通过对国外这些项目的分析 可以看出国外学习对象组织者多为政府及教育机构 或多个教育机构联合组织建设 学习对象知识库具有开放 分布 可检索和互操作性 学习对象的组织参照相应的标准和规范 并致力于实现学习对象的世界共享和免费获取 以美国麻省理工学院m i t 开放课程为例 网站提供了可供全世界范围内教育者 学生和 学习者使用的m i t 课程资源 开放课程是由麻省理工学院提供的基于网络的免费教学资 源 并且可为学习者提供讲义 作业 实验 各学科教学资源以及部分课堂视频和示例 m i t 开放课程已由中国开放教育协会组织翻译 目前已有3 2 9 门课程被翻译为中文 并 且有大批志愿者不断地加入到这一队伍中 加快了共享优质资源的步伐 表2 3 国外主要学习对象知识库项目n 1 项目 项目内容简介 h t t p m 俺 e d g o v f r e e a n d e x h t m l 优化教育联邦资源 由5 0 多个联邦政 美国 府机构共同建立 为美国教师提供免费的教学资源 通过g a t e w a yt o 眦e e d u c a t i o n a lm a t e r i a l s 提供来自4 0 0 多个机构的超过4 0 0 0 0 种网络课程教 学资源 美国 h t t p o c w m i t e d u i n d e x h t m l 目的在于为全世界的教育者 学生和学习 m n 者提供免费获取的m i t 课程资源 h t t p w w w e d u s o u r c e c a e n g l i s h h o m e e n g h t m l 由加拿大政府发起 目 加拿大的在于创建跨越整个国家的互联共享学习对象知识库网络 学习资源对 e d u s o u r e c 所有的加拿大人开放 主要知识库包括a l e x a n d r i a c a n l o m c a r e o c l o e 等 加拿大 h t t p w w w e d n a e d u a l l 是澳大利亚的教育和培训社区网络 包括公立和 e d n a 非公立教育机构的各种学习对象 日本 h