☆ 杨志平

（湖南师范大学，湖南长沙 410081）

基于知识点的远程个性化学习支持系统的构建

☆ 杨志平

（湖南师范大学，湖南长沙 410081）

引言

网络技术和多媒体信息技术的进步推动着教育教学领域的持续发展，从传统的班级授课到基于Internet的远程教学，从单一模式的人机交互平台到各类虚拟学习社区，从形式单调的网络学习资源到丰富、便利、动态的学习辅助资源和各级各类学习支持服务。发展远程教育是我国扩大教育规模、提高教育质量、增强办学效益、建立全民终身教育体系的重大战略措施[1]。

一、远程个性化学习支持系统的发展现状和趋势

学习支持服务主要是指远程教育机构、学科专家、教师及其他学习者通过教育教学平台或其他通讯手段为远程学习者解决学习过程中碰到的疑难问题而提供的各种类型的帮助活动。为远程自主学习的进行提供个性化学习支持服务一直受到研究者的关注。美国高级分布式学习研究小组ADL正致力于E－Learning平台中的个性化学习环境的建构研究。国外开展个性化学习支持服务研究的还有Elena、SeLeNe等项目[2]。我国对此研究起步相对较晚，但是发展速度很快，目前很多高校都有远程教学管理平台，其内容和形式也从普通的学习资源库、学习管理库、学习内容管理库发展到了通用的网络教学平台，对学习支持服务正一步步完善，对个性化支持的关注度也逐渐上升。

二、问题的提出

体现学习者充分的个性化和信息自主权是远程学习支持系统适用性的重要体现。切身体验部分开放式远程教学平台和学习支持系统后发现，目前基于Internet的远程教学系统在资源组织、交互及个性化的学习支持提供等方面存在以下不足之处：

（1）系统中的学科课程知识没有经过科学的编排和组织，呈现顺序及结构不合理。尽管知识点呈现样式丰富，灵活多变，在一定程度上能吸引学习者，但需学习者耗费大量的时间和精力来从中筛选对自己有用的信息，而无法将学习重心放在对知识的意义建构上，影响学习绩效。

（2）由于部分远程教学平台的设计、开发者缺乏教育专业素养和教学实践经验，过多地关注如何在系统中采用和集成最先进的交互技术和交互媒体，而忽略了构建良好教学交互环境所需的其他要素，如学习资源、教师及其他学习者等都是重要构成元素。此外，在如何使教学平台最大效用地发挥“行为上帮助学习者、情感上激励学习者”的作用还有待学科专家、经验丰富的教师以及系统开发人员的共同探讨。

（3）在教学监控和评价方面，当前采用的最普遍的方法是统计学生的登录次数和在线时间。实际上，随着一些自动刷新、点击器等软件在网络上的盛行，这些数据已无法真实地反映学生的学习情况[3]。

（4）学习支持服务缺乏“个性”。学习者在学习需求、初始能力、兴趣爱好、认知风格等方面的差异使其学习也具有鲜明的个性特征，具体体现：学习资源类型的偏好、问题解决的思维方式、交流沟通途径的选择等方面。尊重学习主体的个性，让学习者在学习过程中拥有独特的理解、体验和感受，高效率、创造性地学习是目前学习支持服务系统需要加以改进的。

三、基于知识点的个性化远程学习支持系统的构建

（一）系统整体架构

本系统基于B／S架构模式，采用．net开发平台进行设计和实现。为了使系统更灵活、通用，后期的维护和扩展更方便、简易，主要由基础层、数据层、支撑层和应用层[4]四层构建成完整的系统。系统整体架构如图1所示。

如图1所示，基于现有的硬件和网络设施，系统以Windows Server 2003、IIS 6．0 及 ．Net framework 3．5 作为运行环境，业务数据由SQL Server2005进行存储和管理。为了实现多维度、多视角地给远程自主学习者提供支持服务，在支撑层和应用层，系统以学科课程知识点管理为中心，融合个性化的学习辅助资源推荐、实时及非实时的交互支持服务、学习过程跟踪及检测评价控制等于一体，打造出一个实用的个性化学习支持环境。

（二）主要功能模块分析

1．课程知识点管理

从笔者自身的远程自主学习体验和为学生提供信息技术课程远程学习支持服务的实践经验来看，对于网络远程学习，按照学科课程知识点来组织学习内容是最适用、最有效的方式。故本系统中的每一项支持服务都是以“更好地促进学习者进行学科课程知识的意义构建”为目标来设计和实现的。

知识点的管理可以从宏观和微观两个层面来着手。在此，以高中信息技术课程为例进行阐释。从宏观层面看，我国《普通高中技术课程标准（实验）》（信息技术）将高中信息技术课程划分为六大模块，其中，必修模块“信息技术基础”为全体高中生共同学习的基础内容，“算法与程序设计”、“多媒体技术应用”、“网络技术应用”、“数据管理技术”、“人工智能初步”为五大平行的选修模块[5]。各模块内又分章和节将各知识点归类编排。在本系统中，也参照课程标准基本思想，将知识点进行分层管理。从微观层面看，每一个知识点又是一个独立的结构体。其中包含了知识点名称、内容、知识点类型、创建人、创建时间等信息。在系统中，为了实现对这些知识点进行科学合理的组织和管理，以关系型数据库技术为基础，构建了一个知识点信息库，用以存储知识点内容、创建及知识点之间的逻辑关系等信息。

知识点的学习离不开学习辅助资源的支持。类型丰富的辅助资源能让学生得到多通道的体验，从而加深对知识的掌握和理解。系统在保证资源质量的前提下，给学生提供文字、图片、动画、视音频等多种形式的辅助资源，并构建相关的检测题库、学习疑难问题库、学习辅助资源库等，形成一个以知识点信息库为中心的数据信息网，为远程自主学习者提供全方位的学习资源支持。

2．个性化资源推荐模块

个性化资源推荐服务，即系统根据学生的学习风格、认知水平、学习兴趣和学习过程追踪等信息，结合知识点类型、归属范围，依照匹配规则动态地向学生推荐相关的知识点辅助资源、活动任务案例或经验[6]。在具体实现中，首先需要收集系统中学习者的各类信息，然后据此构建出学习者特征模型，最后按规则进行资源的推送。远程学习者特征信息分为两大部分：一部分为静态特征，如性别、年龄及一贯的学习风格特征等；另一部分则指随着学习过程的进行而不断变化的动态特征，如学习者对某个知识点的关注度、理解掌握程度、对团队活动的参与度等。图2为系统中学习者信息收集途径示意图。

图2 学习者信息收集途径示意图

3．个性化交互和多种学习辅助支持服务

个性化学习支持实际上是追求“在适当的时间以适当的方式将适当的资源提供给学习者”[7]。在远程教育教学中，与学习者进行交互的对象包括：学习资源、教师、学习服务支持人员和其他学习者等[8]。为了最大程度上改善因学习者与其交互对象在时空上的分离而产生的消极影响，本系统从以下几个方面提供交互支持服务：①教师或学科专家发布各种高质量的学习资源；②提供丰富的活动项目素材和参考案例；③在学生学习过程中提供实时和非实时的答疑、辅导等；④提供学习者相互交流的论坛讨论区；⑤根据问卷填写、测验成绩以及学习跟踪情况的评价，分析学生的认知风格、知识和能力水平等；⑥针对学生的学习态度、学习兴趣、认知水平与特点，通过留言或及时通讯等方式提供一对一的个别指导、推荐资源以及提供学习建议。

此外，系统提供非实时的邮件交互、在线答疑讨论、知识检测平台以及个体数字化学习空间等辅助服务。

四、系统开发实现所需的关键技术

（一）ASP．NET 与 Microsoft．NET Framework

ASP．NET 是统一的 Web应用程序平台，它为建立和部署Web应用程序提供了必需的服务[9]。本系统基于ASP．NET进行构建，主要基于以下考虑：

第一，ASP．NET为开发出能够运行在任何浏览器或设备上的WEB应用程序提供了新的编程模型和基础结构，这也是目前应用得最普遍的模式和结构。第二，ASP．NET具有安全、可管理、高性能的输出缓存以及良好的扩展性、可用性等特点。第三，ASP．NET中强大的技术支持能使开发者比较轻松地构建出功能强大的Web应用程序和系统，如Web窗体技术、服务端控件技术、代码隐藏技术和Web Service的支持等。

Microsoft．NET Framework则为系统应用程序的开发提供了底层支持，其核心部分是CLR（通用语言运行时），它是ASP．NET程序的执行引擎和运行环境，主要负责对象生命周期的管理、内存管理和线程管理等。此外，．NET Framework还提供了对．NET类库和命名空间的支持，保证了系统开发的规范性。

（二）数据库访问技术

系统采用SQL Server 2005作为后台数据库，数据访问主要通过ADO．NET实现。在ASP．NET中使用不同方法可以返回 Connection、Command、DataReader、DataSet和DataAdapter等对象。在本系统页面实现中，具体操作流程如下:①确定要访问的数据库。②选择相应的．NET Framework数据提供程序，利用该数据提供程序中的Connection对象与数据源建立连接。③利用Command对象执行对数据库的具体命令（如添加、删除、更新、查询等）。④使用DataReader对象获得数据源的一个只读的数据流，或者使用DataAdapter对象来填充DataSet。⑤将DataReader对象或者DataSet对象绑定到数据控件（如DataGrid控件）上完成输出。

（三）基于知识点的搜索引擎

本系统在数据层上构建了相应的数据结构对知识点特征、知识点间逻辑结构关系以及知识点与其他信息资源的关系进行表示、分析、编码和存储。为了体现个性化、动态灵活地实现系统的各项支持服务功能，应用程序中采用了基于知识点的搜索引擎技术，基于结构化的知识点信息库，通过对学习者键入的关键词和搜索条件，结合学习者特征模型内各种参数，如学习者特征、学习行为、历史状态等进行智能分析，实现个性化的检索功能。

五、结束语

本系统是以学习者为主体、以学习者自主学习为中心，综合考虑其个性化、远程自主学习适应性、情感激励等需求构建的一个远程自主学习支持系统。在系统内知识点管理上注重科学的编排和教学设计，在学习支持模式上注重学生创造性、主动性的发挥。当然，此系统还存在很多不足的地方，随着新技术的不断进步和研究的不断深入，将得到进一步的完善和改进。

[1]李震声．对远程教育试点实践的几点思考[J]．中国远程教育,2004,(9):20－22．

[2][6]王冬青．远程教育个性化学习支持服务研究[J]．中国远程教育,2008,(8):38－42,79－80．

[3]李卫东,杨耐声,申华强,卫兆臣．基于知识点的远程自主学习辅助系统的开发研究[J]．中国远程教育,2006,(5):34－37．

[4]张友生,王胜祥,殷建民．系统架构设计师教程[M]．北京:电子工业出版社,2006．

[5]彭绍东．高中信息技术课程标准[J]．中国教育报:2003,(3)．

[7]荆永君,李兆君,李昕．基础教育资源网中个性化资源推荐服务研究[J]．中国电化教育,2009,(8):102－105．

[8]闫海波,刘洁．影响教学交互质量的因素分析[J]．天津电大学报,2004,(4):71－81．

[9] 张庆华等．ASP．NET 2．0 完全自学手册[M]．北京:机械工业出版社,2007:67－258．

王 喆]