现代远程教育的个性化学习系统研究

第ｌ５卷总第５７期　广东广播电视大学学报　２００６年第１期　Ｖｏ１．１５　Ｓｕｍ　Ｎｏ．５７　ＪｏＵＲＮＡＬ　ＯＦ　Ｇｌ　ＪＡＮＧＤｏ№ＲＡＤＩＯ＆＂Ｉ　Ｖ　ＵＮＩ、，ＥＲｓＩＴＹ　Ｎｏ．１．２Ｏ０６　现代远程教育的个性化学习系统研究　张文丰，黄淑敏　（广州市广播电视大学，广东广州，５１０２６０）　【摘要】本文分析了目前基于网络的远程学习系统存在的几个主要问题，提出并设计了一种基于网络的个性　化远程学习系统。该系统以学习者为中心，能实现了同步交互式教学模式和异步交互式教学模式下对学习、　教师、教务以及系统的管理功能。　【关键词】远程学习系统；个性化服务；数据挖掘；用户模型；远程教育　【中国分类号】Ｇ４３４　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】１００８—９７６４（２Ｏ０６）０１—００１０—０４　管理系统的重要性，远程教育系统应该跟踪每一　一、研究背景　个学习者的学习过程并记录其相关信息，以便形　（一）问题的提出　成学习档案。当学习者在下次登录时，系统根据　远程教育是一种以计算机网络技术、卫星通信　学习档案为其动态地提供适合学习者自己的学习　技术为基础，以多媒体技术为主要手段的教育模　建议和学习信息。然而，目前的远程学习系统还　式。通过网络，它能使远程学习系统中的教师和学　不能满足这一点，只是一些系统能对用户名和密　生在相隔几千里（甚至在不同的国度）之间实现　码进行管理。　ｆａｃｅ　ｔＯ　ｆａｃｅ的交流，这无疑会给教与学的概念赋予　３、系统的负载能力差，难于适应日益增长的　新的内涵，给教育带来深刻的变革，它已受到了许　远程学习的需求　多国家的关注，并成为世界各国教育事业发展的一　基于网络的远程学习系统中的应用程序通常　种新趋势ｕＪ。然而，目前基于网络的远程学习系统　运行在动态的分布式环境中，需要处理大量的同　并非令人满意，主要表现在以下几个方面：　构或异构信息，这就要求信息库系统具有较大的　１、传统远程学习不适合学习者个性化学习　负载能力。而目前的系统平台采用三层Ｂｒｏｗｅｒ／　对于接受教育的成年人来讲，由于他们有～　Ｓｅｒｖｅｒ结构，负载能力十分有限，难于适应日益增　定的工作经验，对事物的观察有自己的见解，所以　长的远程学习系统在线学习的需求。特别是当在　要完成复杂的学习过程，就对知识服务提出了特　线学习人数急剧增加时，可能引起系统瘫痪。　定的、长期的信息需求。然而，传统的远程学习是　《二）理论基础　指将普通教育的环节（知识传授、答疑、作业、考　建构主义学习理论认为知识的获得是学习个　试、组织交流与协作等）通过互联网加以实现，强　体与外部环境交互作用的结果【２。它强调认知主　２Ｊ调以系统自身为中心，极少考虑到学习者自身的　体对学习的能动作用，倡导教师应作为学生主动　差异，使学习者个性化学习的需求不到满足。　意义建构的帮助者和促进者。依据这种理论所产　２、系统不能很好地对学习者的学习过程进行　生的教学模式应该是：学习者可以按照自己的个　智能化管理　性特征进行学习，享有教师为其提供的个性化教　远程教育的学习者分布的松散性决定了它的　学信息资源和适应性教学指导。教育心理学认为　【收稿日期ｌ　２００５—１２—２６　【作者简介】张文丰（１９７２一），男，汉族，ｆ－￣ｆ－州人。广州广播电视大学助理研究员；黄淑敏（１９８０一），　女。汉族，广东广州人，广州广播电视大学助理馆员。　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｙ　●　２０Ｏ６年第１期　孟祥林：问题与策略：远程开放教育教学过程分析　学习个体差异是个体在内在身心结构和外在行为　习惯上所表现出来的相对稳定而又不同于他人的　个性特征。在生理方面，个性差异主要表现为性　别、年龄、身体、体能和感知觉等方面；在心理方　面，个性差异主要表现在知识结构、智力类型、兴　趣、爱好、动机、情感和意志等方面Ｌ３Ｊ。实验心理　学、生物遗传学、统计学、心理测量学等学科的发　浏览课件、参加教师讲授的实时课程、通过视频点　播系统观看教师实时授课的视频记录、通过基于　网络的辅导答疑系统提出自己的问题或者套看教　师问题的解答、通过实时或者非实时的交流讨论　系统和老师或者其他同学进行交流、在线测试练　习来考察自己对所学知识的掌握情况等等。其相　互之间的调用关系如图１所示。　展，也为教育工作者从各个维度上测量、收集学习　者的个体差异提供了理论基础。　（三）国内外有关研究进展情况　目前，国外已经开展了一系列心理因素与网　络化学习的教学效果和学习方式的研究，并取得　了一些进展。例如：在基于Ｉｎｔｅｍｅｔ的学习方式　下，学习者个性与学习效果关系的研究中，Ｒａｓ．　１ｎｕｓｓｅｎ与Ｄａｖｉｄｓｏｎ（１９９８年）ｔ４ｊ的研究表明：适应　学习者学习类型的远程网络课件能够很好地帮助　学习者实现个性化学习，提高学习效果和学习成　绩。Ａｎｄｅｒｓｏｎ和Ｒｅｅｄ（１９８８年）Ｌ５Ｊ认为，具有场依　存ＦＤ（Ｆｉｅｌｄ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）学习类型特征的学习者，　适于基于事实的、教学材料有良好结构的、教学目　标明确的结构化学习方式；而对于具有场ｎ　（Ｆｉｅｌｄ　Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）性学习类型特征的学习者，则　应开展以学习者控制为主的个别化学习方式，并　促使他们最大限度地进行探索、发现和讨论等。　在国内，王陆等【６儿７ｊ以首师大虚拟学习社区为网　络教学支撑平台，进行了为期两年半的网络教学　实践，就学习者的个性因素和学习风格对网络学　习效果的影响进行了研究，得出有恒性因素、实验　性因素、创造能力因素、在新环境中的成长能力因　素和世故性因素共５项学习者特征因素影响网络　学习效果的研究结论。　在国外，基于网络的支持学习者个性化学习　的软件系统还基本上处于实验阶段。较成功的支　持个性化学习的远程教学系统是俄罗斯技术大学　计算机科学学院的智能计算机技术系和人工智能　实验室等共同研究开发的“远程智能导师系统”　（简称ＩＤＬＥ）。　二、远程学习模型　（一）传统的远程学习模型　传统的基于网络的学习系统一般包括以下几　个子模块：课件学习、答疑系统、交流系统、考试系　统等，通常将教学环节放到Ｉｎｔｅｍｅｔ上，学生可以　豳１　传统的远程学习模型　由图１可见，传统的远程学习系统没有对教　师提供教学效果的反馈，教师只能从学生的提问、　讨论和测试成绩，从直觉上感性地判断所有学生　的知识掌握情况和每个学生的学习状况，并根据　判断的结果制定教学策略和组织教学活动；几个　子系统之间相互，没有形成相互之间的有机　联系，使得系统中隐含的潜在可用信息没有被发　现，为现代远程教育教学策略的制定提供支持。　而且这种远程教育系统没有考虑用户的个性需　求，没有学生的行为进行研究，不能根据学生的差　异提供适合学生的个性化教育，不是以学生为中　心，而是以系统为中心，要求学生去适应系统，而　不是系统去适应学生的需要。　（二）个性化远程学习模型　基于网络的个性化学习系统综合分析学生个　人信息、学习情况、辅导答疑、作业、测试和考试信　息，从中获得有用的信息，帮助教师制定下一步教　学策略。主要目的是为了克服现代远程教育中教　师无法通过面对面的交流和视觉观察了解学生的　认知能力和学习情况，从而及时调整教学策略，使　教学内容、教学活动更加适合学生的认知能力，更　容易被学生理解和接受，提高教学效果和教学质　量；从学生的个人信息、学习信息、辅导答疑信息、　作业完成情况、在线测试练习、考试等教学活动情　况中分析出有关学生个性、习惯、爱好、认知能力　维普资讯 http://www.cqvip.com

１２　广东广播电视大学学报（笫ｌｓ卷总５７期）　２０Ｏ６年１月２０日　等隐含的有用信息，教师据此制定适合学生个性　的教学策略，为学生提供的个性化的教学内容。　如图２所示［Ｂ］：　辅导菩肇　囊统　蛀、计　，Ｉ　１两　／　．。ｒ＿＝二　Ｔ苣《　Ｉ］，ｉｉｉ习习惯，教师使用这些分析结果，决定行之有效的　教学策略，根据教学策略提供适合学生个性的个　性化远程教育。在这个教学策略实施之后，教师　再次使用教学效果反馈系统获得学生对这种策略　的教学内容和教学活动的反馈，教师根据反馈的　结果得知学生的需求，进而决定下一步的教学策　略……如此反复，使教师及时掌握学生对所教授　知识的掌握情况和所采用的教学方法的认可程　、立魔）萎　蚱　　Ｈ　｛ｌ　资—潭＿　，　田２　基于知识点框架的学习累统模型　三、远程学习系统的设计　基于网络的个性化远程学习系统（Ｐｅｒｓｏｎａ１．　ｉｚｅｄ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ　Ｌｅａｒｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＰＤ【Ｓ）是笔者采　用数据挖掘技术和信息过滤方法等技术提出的模　型构架，能实现了同步交互式教学模式和异步交　互式教学模式下对学习、教师、教务以及系统的管　理功能，结构框图如图３所示。　两　培　凰　务　■　＿……………●一…一…一…　圈３基于网络的个性化远程学习系统的结构框图　（一）系统的基本原理　１、系统的原理　ＰＤＬｓ的基本原理是把学生个人的详细信息、　学生的学习活动信息、学生的辅导答疑信息、学生　的作业完成情况、学生的在线测试信息、考试信息　有机地结合起来，分析学生的认知能力，分析学生　学习中的弱点和没有掌握的知识，分析学生的学　度，了解学生的需求、动态地调整教学策略，提供　满足学生个性需要的远程教育。　（二）系统的组成及特点　该系统由用户系统、网络服务器、应用服务　器、数据服务器组成。　用户系统内涵系统的显示逻辑，系统的教师　通过它发布教学内容，查看学生的学习情况；系统　的学习者通过它发出学习请求，并接受系统提供　的网页信息；系统的管理者通过它对系统进行管　理、更新、维护等。当用户发出请求时，支持ＸＭＬ　语亩的Ｗｅｂ浏览器与网上的Ｗｌｅｂ服务器实现连　接，该Ｗｅｂ服务器首先验证用户的身份，然后运　用ＨＴｒＰ协议把所需要的信息以网页的形式与用　户交互，并将内容显示在Ｗｅｂ浏览器上。　网络服务器内涵系统的事务处理逻辑，用于　处理学习过程中的各种事务。网络服务器首先将　用户请求的原始数据进行组装形成ＸＭＬ文档信　息，然后将这些信息传递给应用服务器。应用服　务器处理这些信息，并将处理结果以ＨＴＭＬ或　ＸＭＬ文档形式通过ＨＴｒＰ反馈给网络浏览器。　应用服务器直接为网络服务器提供相关服　务，处理网络服务器以ＸＭＬ文档组成的用户的事　务请求信息。　数据库服务器内涵系统的数据处理逻辑，为　应用服务器提供相关服务。当应用服务器通过智　能化的系统对数据库提出操作请求时，数据库服　务器能够提供数据查询、修改、更新等服务，并把　运行结果提交给应用服务器。　由图３不难看出，ＰＤＬＳ是在传统远程学习系　统的基础上增加了专门的应用服务器，将大量的　事务处理逻辑模块从网络服务器中分离出来并分　配给应用服务器，由应用服务器承担原来网络服　务器的部分工作，这种系统结构降低了网络服务　器的负载，消除了网络服务器产生的负载瓶颈，提　高了系统的整体负载能力。同时，这种系统结构　不仅具有Ｃ／Ｓ和Ｂ／Ｓ系统的特点，而且负责业务　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第１期　张文丰。黄淑敏：现代远程教育的个性化学习系统研究　１３　处理的应用服务器和数据处理的数据服务器可以　馈给智能信息分析中心，然后智能信息分析中心　设置为多个，使得大型系统中的应用程序和数据　进行再加工并及时更新用户信息库。　库可以分布于不同的服务器上运行。这些服务器　在建立了这一模型的基础上。ＰＤＬＳ还可以应　既可以是本地的也可以是远程的，这就使得系统　用于数字图书馆、Ｅ—Ｃｏｍｍｅｒｃｅ、综合信息门户等　更具有合理性、灵活性和扩展性。　平台上。　应用服务器由学习者信息收集中心、智能信　息分析中心、信息调度中心组成。当学习者经身　【参考文献】　份确认登录系统时，网络服务器将此信息传递给　【１　ＪＣｈｉｎａＥ—ｌｅａｎｒｉｇｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　２ＯＯ２，ｈｔｔｐ：／／ｗ￣．ｃｄｕ．ｃｒｄ　学习者信息收集中心，该中心利用智能Ａｇｅｎｔ的　［２］张屹．建构主义理论指导下的信息化教育［Ｊ］．电化教　育研究，２ＯＯ２，（１）：１９—２３．　关键词学习和字典学习方法，自动经用户库服务　［３］桑新民，张倩苇．学习理论与实践［Ｍ］．广播电视　器从用户库中收集该学习者目前的信息，主要有　大学出版社。２０００．　学习者的个人情况、经常访问的地址与栏目、感兴　［４］Ｒａ湖ｌ８跎ｎ　Ｋ　Ｌ，Ｄａｖｉｄｓｏｎ　Ｇ．Ｈｙｐｅｒｍｅｄｌａ　ａｎｄ　Ｌｅａｒｎｉｎｇ　趣的话题、经常搜索的关键字、作业与考试的完成　Ｓｔｙｌｓｅ：Ｃａｎ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｂｅ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ［Ｊ］．Ｊ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｍｕｈｉｍｃｄｉａ　ａｎｄ　Ｈ］，ｐｅｎｎｅｄｉａ，１９９８，（７）：１３—１５．　过程与结果、进行电子讨论的话题、访问的时间段　［５］ｈｎｄｅｒｓｏ　Ｄ　Ｋ，Ｒｅｅｄ　Ｗ　Ｍ．Ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒａｃｔ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，　等，经过上述过程，学习者的大多数行为都能被信　Ｐｒｉｏｒ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ａｎｄ　Ｌｅａｒｎｉｎｇ　Ｓｔｙｌｅ　ｏｎ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ’　息收集中心收集到，这时可将这些信息送入下一　Ｉｎｔｅａｒｃｔ　Ａｔｔｉｔｕｄｅｓ　ａｎｄ　ＩＣ￣ｏｗｌｅｄｓｅ［Ｊ］．Ｊ　ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐｕｔ—　步的智能信息分析中心，用来进行学习者的个性　ｉｇｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９８，（１９）：４５—４６．　［６］王陆，方平，刘维民．学生个性因素与远程教育相关性　分析。　的探讨［Ｊ］．电化教育研究，２００１，（６）：２８—３２．　对ＰＤＬＳ来说，智能信息分析中心是非常关　［７］王陆，杨卉，刘维民．学习者特征与基于ＣＭＣ的相关性　键的一部分。智能信息分析中心需要运用数据挖　研究［Ｊ］．电化教育研究，２ＯＯ２，（１）：２４—２８．　掘技术和基于关键词向量的信息过滤方法，对学　［８］李华，何茜，吴中福．基于Ｗｅｂ的个性化学习系统研究　［Ｊ］．计算机计算机工程与应用，２ＯＯ２，（１３）：２３９—２４２．　习者信息收集中心收集到的学习者的信息进行分　［９］ｑ：ｆｉｒ，史浩山等．基于ＰＫＩ的安全现代远程教育系统的　析和过滤，并将分析和过滤后的信息送入下一步　研究［Ｊ］．中国电化教育，２００４，（１０）：１２—１５．　的信息调度中心。信息调度中心根据智能信息分　［１０］蔡伟杰等．数据挖掘语言浅析［Ｍ］．上海，复旦大学出　版社，２ｏ０２．　析中心送来的学习者的信息，通过资源库服务器　［１１］王云，史浩山．一种基于网络的智能远程学习系统的　调度资源库中学习者所需要的知识，并将其反馈　研究［Ｊ］．情报杂志，２００５，（３）：２７—２９．　给学习者；同时，把学习者在系统中的活动信息反　Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　０ｎ　Ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ　Ｅｄｕｃａｔｉ０ｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｚ＝　Ⅳｃ　Ｗｅｎ．ｆｅｒｔｇ，日［　ｍ　（Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｒａｄｉｏ　ａｎｄ　ＴＶ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＧｕａｎｇＤｏｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，５１０２６０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｂｅｇｉｎｓ　ｗｉｔｈ　ａｌｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆｍａｉｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｍｏｄｅｍ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ｆｏｌｌｏｗｅｄ　ｂｙ　ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ　ｍｏｄｅｍ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．ｉｔ　ａｌ￣ｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｃａｎ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌｅａｒｎｅｒｓ，ｔｅａｃｈｅｒｓ，ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ　ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｓ　ｕｎｄｅｒ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｎａｄ　ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｔｅａｃｈ－　ｉｎｇ　ｍｏｄｅ．　．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｓｙｓｔｅｍ；ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ　ｓｅｒｖｉｃｅ；ｄａｔａ　ｍｉｎｉｎｇ；ｐｅｒｓｏｎａｌ　ｍｏｄｅｌ；ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ