基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的研究

孫 多 周彩英

摘要:針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)不能很好滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要,我院構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)模型,它是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)上增加了自適應(yīng)交互處理模塊、自適應(yīng)教學(xué)處理模塊、本體推理模塊和規(guī)則推理模塊。本文詳細(xì)探討了此模型的自適應(yīng)支持功能,如為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)環(huán)境,提供自適應(yīng)的導(dǎo)航系統(tǒng)和自適應(yīng)的內(nèi)容支持等,并給出了自適應(yīng)學(xué)習(xí)處理過(guò)程。

關(guān)鍵詞:自適應(yīng)學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)系統(tǒng);自適應(yīng)導(dǎo)航;自適應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1問(wèn)題的提出

從理論上說(shuō),基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)任何人在任何時(shí)間與地點(diǎn)學(xué)習(xí)任何自己需要的知識(shí)的能力,是實(shí)現(xiàn)終身教育的一個(gè)有效途徑。正因如此,網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)備受歡迎?；诰W(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)應(yīng)該能夠?yàn)椴煌繕?biāo)的學(xué)習(xí)者定制適合學(xué)習(xí)者特性的課程,為相同目標(biāo)的不同學(xué)習(xí)者提供不同的課程學(xué)習(xí)過(guò)程。但實(shí)際上目前絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)向?qū)W習(xí)者提供的個(gè)性化學(xué)習(xí)主要在學(xué)習(xí)空間與學(xué)習(xí)時(shí)間方面,在設(shè)計(jì)上采用的是傳統(tǒng)的知識(shí)傳遞教學(xué)模式,當(dāng)然比較好的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)也注重了教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)過(guò)程設(shè)計(jì)、交互方式設(shè)計(jì)、資源庫(kù)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)設(shè)計(jì),但是系統(tǒng)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和功能基本上是固定的,并不能根據(jù)學(xué)習(xí)者的能力、背景、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)目標(biāo)等差異性,提供動(dòng)態(tài)的適應(yīng)性教學(xué)策略等,因此現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)并不能從根本上滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。如何在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)中真正實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)個(gè)體的主動(dòng)適應(yīng)和智能化支持,是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。

2基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的內(nèi)涵

自適應(yīng)學(xué)習(xí),源自“Adaptive Learning”?！癆daptive”,也可譯“適應(yīng)性”,其詞根是adapt,即是指?jìng)€(gè)體與環(huán)境在適應(yīng)過(guò)程中形成的適應(yīng)能力。在學(xué)習(xí)過(guò)程中,個(gè)體具有能力、背景、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)目標(biāo)等各種各樣的差異性,即使是個(gè)體本身,在學(xué)習(xí)過(guò)程中,知識(shí)狀態(tài)也在不斷變化著。而自適應(yīng)學(xué)習(xí)實(shí)際上是著眼于個(gè)體差異的學(xué)習(xí),是讓學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動(dòng)來(lái)適應(yīng)每個(gè)人不同特點(diǎn)的高度個(gè)性化學(xué)習(xí)過(guò)程。

基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下針對(duì)個(gè)體學(xué)習(xí)過(guò)程中的差異性而提供適合個(gè)體特征的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)。它能夠提供一個(gè)適應(yīng)用戶個(gè)性化特征的用戶視圖,這種個(gè)性化的學(xué)習(xí)視圖不僅包括個(gè)性化的資源,還包括個(gè)性化的學(xué)習(xí)進(jìn)程和策略。在其支持之下,學(xué)習(xí)者能夠以一種更快的速度,更加有效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

超媒體系統(tǒng)是一個(gè)由若干結(jié)點(diǎn)(頁(yè)面)和鏈組成的系統(tǒng),即在每一個(gè)頁(yè)面上除了有內(nèi)容信息外,還包含著許多指向其他頁(yè)面的鏈。在傳統(tǒng)的超媒體系統(tǒng)中,頁(yè)面的內(nèi)容和鏈接關(guān)系都是固定不變的,由創(chuàng)作人員在設(shè)計(jì)時(shí)確定。傳統(tǒng)的超媒體系統(tǒng),由于它圖文并茂的界面和以學(xué)生為中心的交互風(fēng)格受到廣泛的歡迎,但卻因?yàn)殒溄舆^(guò)多易造成學(xué)生迷航而受到批評(píng)。

基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)是將基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)與超媒體系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,彌補(bǔ)了各自缺點(diǎn),發(fā)揮了各自長(zhǎng)處,它能夠了解學(xué)生狀態(tài),因材施教,也能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和維持學(xué)生動(dòng)機(jī)。

3自適應(yīng)支持功能

任何一個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)都要依據(jù)一定的學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)?；诰W(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的理論依據(jù)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論角度出發(fā),學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在一定的情景下,在自身經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)與學(xué)習(xí)環(huán)境交互,主動(dòng)進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程。由于學(xué)習(xí)者的個(gè)體差異而導(dǎo)致了不同的知識(shí)建構(gòu)過(guò)程?；谝陨侠碚?基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)應(yīng)該有以下幾個(gè)自適應(yīng)支持功能。

3.1學(xué)習(xí)者特征的自適應(yīng)支持

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)應(yīng)該建立在對(duì)每個(gè)學(xué)生特征進(jìn)行準(zhǔn)確分析的基礎(chǔ)上,才能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要,才能促進(jìn)每一個(gè)學(xué)習(xí)者的成功。它主要包括3個(gè)方面內(nèi)容:

(1) 年齡特征。反映的是在一定年齡階段的學(xué)習(xí)者所具有的特征,它具有普遍性和共同性。根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段理論,在不同年齡階段的學(xué)生,其認(rèn)知能力、思維方式、情感、意識(shí)、動(dòng)機(jī)等方面是不同的,通過(guò)年齡分析就可以掌握學(xué)習(xí)者在一定年齡階段所具有的特征變化。這對(duì)了解學(xué)習(xí)者在一定年齡階段的思維能力、認(rèn)知程度、情感變化有著重要指導(dǎo)意義。

(2) 社會(huì)化特征。社會(huì)化特征反映的是學(xué)習(xí)者在社會(huì)化過(guò)程中的社會(huì)閱歷、文化背景、家庭背景、性別等特征。由于學(xué)習(xí)者的社會(huì)化特征不同,對(duì)學(xué)習(xí)意義的建構(gòu)不同,學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)需求也不同,通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者的性別、文化背景、教育程度等社會(huì)化特征因素分析就可以掌握動(dòng)機(jī)類型、學(xué)習(xí)態(tài)度、社會(huì)經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知成熟程度及與他人的交往能力等。

(3) 個(gè)性特征。個(gè)性特征所反映的是每個(gè)學(xué)習(xí)個(gè)體獨(dú)有的學(xué)習(xí)風(fēng)格、動(dòng)機(jī)、興趣、性格、意志、情緒、氣質(zhì)等特征,通過(guò)對(duì)這些個(gè)性特征因素的分析,就可以間接了解學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)速度和質(zhì)量以及學(xué)習(xí)內(nèi)容選擇等。個(gè)性特征雖然不一定會(huì)直接影響學(xué)習(xí)的發(fā)生,但它是學(xué)習(xí)有效發(fā)生的情感因素和動(dòng)力因素。

3.2學(xué)習(xí)者水平診斷的自適應(yīng)支持

這是在學(xué)習(xí)者開(kāi)始學(xué)習(xí)之前,系統(tǒng)幫助其對(duì)自身的知識(shí)水平、能力和認(rèn)知風(fēng)格作出正確的自我診斷,確定學(xué)習(xí)起點(diǎn),使之能順利進(jìn)入到與自己發(fā)展水平相適應(yīng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)中。主要包括兩個(gè)方面內(nèi)容:

(1) 知識(shí)能力診斷。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)是一種能夠適應(yīng)不同學(xué)生的自主的高度靈活的學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)者在正式學(xué)習(xí)之前,需要了解自己的知識(shí)和能力水平,這樣才能順利進(jìn)入到與自己發(fā)展水平相適宜的學(xué)習(xí)活動(dòng)中,因?yàn)閷W(xué)習(xí)要滿足“最近發(fā)展區(qū)”。

(2) 認(rèn)知診斷。認(rèn)知特征所反映的是每一個(gè)學(xué)習(xí)個(gè)體在認(rèn)知風(fēng)格的差異,通過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知差異分析,可以幫助學(xué)生選擇正確的學(xué)習(xí)策略。

3.3學(xué)習(xí)導(dǎo)航的自適應(yīng)支持

這是指系統(tǒng)在了解學(xué)習(xí)者特征和學(xué)習(xí)者水平的基礎(chǔ)上為學(xué)生提供導(dǎo)航圖,解決學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)超媒體空間的方向性問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生瀏覽合適的頁(yè)面內(nèi)容,避開(kāi)與自己無(wú)關(guān)的內(nèi)容或當(dāng)時(shí)還不具備條件去查看的內(nèi)容,以一條最合適的路徑引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.4學(xué)習(xí)內(nèi)容的自適應(yīng)支持

這是指系統(tǒng)所呈現(xiàn)的內(nèi)容能夠適合學(xué)習(xí)者的特征和水平,如系統(tǒng)根據(jù)不同的學(xué)習(xí)者隱藏一些與之無(wú)關(guān)的信息,也可以在某個(gè)內(nèi)容之前插入一些前提性知識(shí),還可以將一個(gè)概念作幾種解釋等,即系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同的用戶所看到的頁(yè)面內(nèi)容是不同的。

3.5元認(rèn)知自適應(yīng)支持

這是指系統(tǒng)在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的進(jìn)程中,給出一些提示和評(píng)估信息,促使學(xué)習(xí)者不斷地提高認(rèn)知過(guò)程中的自我監(jiān)控意識(shí),強(qiáng)化其對(duì)認(rèn)知活動(dòng)進(jìn)行反省、評(píng)估、達(dá)到認(rèn)知活動(dòng)的計(jì)劃性、策略性、調(diào)控性。

3.6同伴自適應(yīng)支持

基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)不僅是基于個(gè)人的知識(shí)建構(gòu),更是基于社會(huì)交流的知識(shí)建構(gòu)。系統(tǒng)對(duì)個(gè)人和群體的自適應(yīng)學(xué)習(xí)支持才是真正意義上的知識(shí)建構(gòu)。系統(tǒng)支持“課堂討論”、“角色扮演”、“競(jìng)爭(zhēng)”和“伙伴”的教學(xué)策略運(yùn)用于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的不同階段。

4設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)建立在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)上,并增加了自適應(yīng)交互處理模塊、自適應(yīng)教學(xué)處理模塊、本體推理模塊和規(guī)則推理模塊。其中,自適應(yīng)交互處理模塊包括3個(gè)子模塊,分別為:學(xué)習(xí)者背景特征測(cè)試與處理模塊,學(xué)習(xí)者知識(shí)能力、認(rèn)知測(cè)試與處理模塊以及學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)需求收集與處理模塊。

學(xué)習(xí)者進(jìn)入學(xué)習(xí)系統(tǒng)后,首先選擇該門(mén)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo),由自適應(yīng)交互處理模塊接受學(xué)習(xí)者輸入數(shù)據(jù)并對(duì)學(xué)習(xí)者各方面進(jìn)行測(cè)試,調(diào)用自適應(yīng)教學(xué)處理模塊存儲(chǔ)學(xué)習(xí)目標(biāo)信息和前測(cè)結(jié)果,并以此為輸入調(diào)用本體推理機(jī),獲取適應(yīng)于學(xué)習(xí)者個(gè)人的課程領(lǐng)域知識(shí)樹(shù)。自適應(yīng)交互處理模塊根據(jù)課程領(lǐng)域知識(shí)樹(shù)動(dòng)態(tài)生成適合于學(xué)習(xí)者的目標(biāo)知識(shí)能力測(cè)試項(xiàng)。測(cè)試結(jié)果交由本體推理機(jī)確定學(xué)習(xí)者合適的學(xué)習(xí)資源集合,并進(jìn)一步利用規(guī)則推理機(jī),生成學(xué)習(xí)資源集合,供學(xué)習(xí)者從中選擇。學(xué)習(xí)者通過(guò)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)進(jìn)入自適應(yīng)學(xué)習(xí)界面學(xué)習(xí)。自適應(yīng)過(guò)程如圖1所示。

在學(xué)習(xí)者課程學(xué)習(xí)過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)發(fā)生“網(wǎng)絡(luò)迷航”,對(duì)于這種現(xiàn)象,自適應(yīng)教學(xué)模塊要提供自適應(yīng)導(dǎo)航,根據(jù)當(dāng)前學(xué)習(xí)者的知識(shí)狀態(tài),引導(dǎo)學(xué)習(xí)者瀏覽合適的頁(yè)面內(nèi)容,避開(kāi)無(wú)關(guān)的干擾信息或當(dāng)時(shí)還不具備條件去查看的內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)習(xí)者在一條最合適的超媒體路徑中航行。系統(tǒng)通過(guò)4種方法達(dá)到目的。

(1) 直接導(dǎo)航。當(dāng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)完一個(gè)頁(yè)面時(shí),自適應(yīng)教學(xué)處理模塊接受數(shù)據(jù)并由本體推理和規(guī)則推理系統(tǒng)推薦一個(gè)最適合學(xué)習(xí)的頁(yè)面,并以“下一步”的按鈕形式指引著用戶學(xué)習(xí)下一個(gè)頁(yè)面。

(2) 鏈排序。系統(tǒng)對(duì)多個(gè)熱區(qū)(鏈)按照重要程度排序,最適合的鏈排在最上面。這種方法適合于信息檢索。

(3) 鏈標(biāo)記。根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識(shí)水平對(duì)頁(yè)面上的熱區(qū)(鏈)進(jìn)行分類,分別加上不同的標(biāo)記,(如不同的顏色、字體或字形等)。不同的標(biāo)記代表不同的含義,如綠色代表目前最適合訪問(wèn)的熱區(qū),紅色代表目前不太適合訪問(wèn)的熱區(qū),灰色代表已經(jīng)掌握的內(nèi)容等。

(4) 鏈隱藏。根據(jù)學(xué)習(xí)者當(dāng)前的知識(shí)狀態(tài),系統(tǒng)通過(guò)隱藏某些熱區(qū)(鏈)對(duì)超媒體空間進(jìn)行適當(dāng)?shù)募舨?以阻止學(xué)習(xí)者訪問(wèn)無(wú)關(guān)的內(nèi)容或訪問(wèn)尚未具備訪問(wèn)條件的內(nèi)容。

系統(tǒng)的自適應(yīng)教學(xué)模塊在學(xué)習(xí)者具體瀏覽某一頁(yè)面時(shí),提供適應(yīng)性內(nèi)容支持。例如,同一個(gè)頁(yè)面,對(duì)于一個(gè)初級(jí)學(xué)習(xí)者,隱藏那些學(xué)習(xí)者目前還不能理解的低層的細(xì)節(jié),同時(shí)給與更多的解釋和指導(dǎo),而對(duì)于有較好知識(shí)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)者,可以呈現(xiàn)更多深入的知識(shí)。又如,當(dāng)學(xué)習(xí)者訪問(wèn)某概念時(shí),系統(tǒng)利用概念之間的關(guān)系鏈,在該概念知識(shí)的前面插入用戶還未掌握的有關(guān)前提知識(shí),還可以插入與該概念相似的其他概念,便于學(xué)習(xí)者比較它們之間的異同。

基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)還為課程知識(shí)領(lǐng)域?qū)＜液徒虒W(xué)設(shè)計(jì)者提供了操作界面。課程知識(shí)領(lǐng)域?qū)＜姨峁╊I(lǐng)域知識(shí)及其關(guān)系圖,構(gòu)建課程領(lǐng)域知識(shí)本體。教學(xué)設(shè)計(jì)者與課程設(shè)計(jì)者一起,設(shè)計(jì)完成學(xué)習(xí)目標(biāo)各種可能的途徑與任務(wù),并據(jù)此進(jìn)行學(xué)習(xí)對(duì)象的設(shè)計(jì)與封裝,或選擇遠(yuǎn)端已注冊(cè)的其他學(xué)習(xí)對(duì)象。通過(guò)本體標(biāo)注,形成學(xué)習(xí)對(duì)象本體庫(kù)。此外,通過(guò)對(duì)所有注冊(cè)課程進(jìn)行學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)風(fēng)格,可能的知識(shí)準(zhǔn)備情況進(jìn)行學(xué)習(xí)者分類,生成該門(mén)課程的學(xué)生模型數(shù)據(jù)庫(kù)。最后,由教學(xué)設(shè)計(jì)者與教師共同編輯適應(yīng)性學(xué)習(xí)策略,生成學(xué)習(xí)策略庫(kù)。利用學(xué)生前測(cè)結(jié)果以及現(xiàn)有學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù),生成學(xué)生該門(mén)課程的學(xué)習(xí)者模型,根據(jù)學(xué)生模型、學(xué)習(xí)策略,生成適應(yīng)于該學(xué)習(xí)者的課程。

5小結(jié)

本文提出的基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)在本質(zhì)上是一種支持個(gè)別化學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)超媒體在線學(xué)習(xí)系統(tǒng),它針對(duì)個(gè)體在學(xué)習(xí)過(guò)程中的差異性(因人、因時(shí))而提供適合個(gè)體特征的學(xué)習(xí)支持,它是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)智能化的一個(gè)重要趨勢(shì),它是傳統(tǒng)的知識(shí)傳遞教學(xué)模式向知識(shí)建構(gòu)型教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。本文描述了系統(tǒng)的自適應(yīng)支持功能,并設(shè)計(jì)了相關(guān)的支持模塊,為下一步具體設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

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