基于Web2.0的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)研究與設(shè)計

劉曉 平鄭采星 李靜 馮迎

【摘要】Web2.0作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新時代,其去中心化、參與、分享、協(xié)作的理念,為智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)設(shè)計帶來了新的思路。RSS、Tag、SNS、Wiki、Mashup等作為Web2.0的代表性技術(shù),為智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)更好的實現(xiàn)交互性、共享性、開放性、自主性、協(xié)作性等基本特點,提供了有利的支持。運用相關(guān)認知理論、動態(tài)評價等理論的指導(dǎo),將web2.0的新技術(shù)運用到智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng), 可以設(shè)計出導(dǎo)學(xué)功能更強、智能性更高的導(dǎo)學(xué)系統(tǒng),體現(xiàn)以學(xué)生為主體的人本主義思想。

【關(guān)鍵詞】智能導(dǎo)學(xué);Web2.0;RSS;Tag;SNS;Wiki;Mashup;協(xié)作學(xué)習(xí);動態(tài)評價

【中圖分類號】G40-057 【文獻標(biāo)識碼】A【論文編號】1009—8097(2009)12—0099—03

引言

智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)作為一種Web教學(xué)系統(tǒng),不言而喻應(yīng)具備交互性、共享性、開放性、自主性、協(xié)作性等基本特點。但是,目前我國智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計往往缺失這些特點,存在缺少有效的導(dǎo)學(xué)機制以及系統(tǒng)智能性低的缺陷。隨著Web2.0時代的到來,參與、分享、協(xié)作、以用戶為中心這些全新理念的出現(xiàn),實際上與Web教學(xué)系統(tǒng)所追求的方向一脈相承。同時,作為對上述理念的有力支撐,新技術(shù)的應(yīng)用重視對用戶需求的把握,從而將Web應(yīng)用推向了一個新的階段,也為智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)提供了新的思路與技術(shù)支持。

Web2.0的新技術(shù)主要包括Wiki、博客(Blog)、新聞聚合(RSS)、Mashup、標(biāo)簽(Tag)、社會性網(wǎng)絡(luò)(SNS)等。在這些新技術(shù)的支持下,網(wǎng)絡(luò)用戶轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)的參考者、創(chuàng)造者,信息由單向傳播轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向傳播,信息“孤島”轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨冉涣骰拥男畔⑷后w[1],新技術(shù)帶來的這些轉(zhuǎn)變可以指導(dǎo)我們設(shè)計新型智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)。

一 如何運用Web2.0新理念、新技術(shù)設(shè)計新型智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)

1 Tag、Wiki等技術(shù)能在智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)中讓學(xué)習(xí)者之間、學(xué)習(xí)者與教師之間實現(xiàn)充分的協(xié)作與交互。

智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)要突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的簡單交互,一方面,我們要更新交互理念,人們普遍認為在學(xué)習(xí)過程中交互就是教師與學(xué)習(xí)者之間的交互,實際上還應(yīng)包括學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者的互動,這種交互可以貫穿在學(xué)習(xí)者的協(xié)作學(xué)習(xí)過程。Wiki作為一種超文本系統(tǒng)支持面向社群的協(xié)作式寫作,同時也包括一組支持這種寫作的輔助工具[2]。于是Wiki的寫作者自然構(gòu)成了一個社群,并且這個社群擁有所有成員均可任意查看與編輯的交流工具,從而為學(xué)習(xí)者相互協(xié)作與交互,共同解決問題,提供了平臺。

同時,通過各學(xué)習(xí)者給學(xué)習(xí)資源打上個性化Tag標(biāo)簽,還可以找到興趣相投的學(xué)習(xí)伙伴。當(dāng)然教師也應(yīng)加入這一協(xié)作性學(xué)習(xí)的平臺,實時監(jiān)測學(xué)習(xí)者協(xié)作學(xué)習(xí)的過程。當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者走入誤區(qū)的時候,教師可及時進行正確科學(xué)的引導(dǎo)。對于學(xué)習(xí)者解決問題的過程,教師可就各具體部分,以Tag標(biāo)簽的形式進行評價引導(dǎo),從而提高了團體學(xué)習(xí)的效率,而且學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中能實時看到教師人性化的Tag標(biāo)簽,必定學(xué)習(xí)興趣提高,與教師的情感也得到交流,有利于教學(xué)情感目標(biāo)的實現(xiàn)。

2 Mashup、RSS等技術(shù)的合理運用可以讓智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)更好的實現(xiàn)資源共享、聚集與復(fù)用,學(xué)習(xí)者的自主性也得以充分發(fā)揮。

引入Mashup可以聚合和重用滿足不同學(xué)習(xí)者需求的相關(guān)學(xué)習(xí)資源。就像Mashup的新聞應(yīng)用一樣,將其引申到智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng),它可以對各知識結(jié)點進行聚合,按照學(xué)習(xí)者的自主選擇(包括信息組合模式、信息取舍過濾、信息更新頻率等定制信息)[3],最終給出與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)風(fēng)格等完全匹配的學(xué)習(xí)資源組合。因此從根本上改變了學(xué)習(xí)者獲取信息的方式,讓學(xué)習(xí)者完全掌握了學(xué)習(xí)的自主權(quán),同時避免了其他冗余信息的干擾,防止網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)迷航。

RSS技術(shù)也可使我們的系統(tǒng)更人性化。學(xué)習(xí)者可以在系統(tǒng)中留下自己的疑難問題,鑒于智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)是一個開放性系統(tǒng),任何學(xué)生都可以基于Wiki平臺對某些疑難問題發(fā)表自己的見解,當(dāng)這個問題出現(xiàn)任何更新時,學(xué)習(xí)者便可通過RSS訂閱技術(shù)在第一時間內(nèi)得知,以便向他人學(xué)習(xí),及時解決疑難。有了及時的反饋,能從很大程度上提高學(xué)習(xí)者的積極性。

3 SNS社會化網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的開放性。

SNS:SNS(Social Networking Service社會化網(wǎng)絡(luò)軟件)是Web2.0體系下的一個技術(shù)應(yīng)用架構(gòu)。SNS基于六度分隔理論運作,用戶通過Tag、RSS或者IM、郵件等方式連接到一起,每個個體的社交圈都不斷放大,最后成為一個大型的社會化網(wǎng)絡(luò)(SNS)[4]。在智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)中,通過這個開放的社會化網(wǎng)絡(luò),學(xué)習(xí)者不再是孤立的個體,面對的不再是沒有感情的機器,因為他們可以輕易的找到網(wǎng)絡(luò)上的任何一個節(jié)點并與之交流。

二 基于Web2.0的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計

Web2.0的相關(guān)工具為智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了充分的技術(shù)支持,我們?yōu)橹悄軐?dǎo)學(xué)系統(tǒng)設(shè)計了如下模塊:

圖1 基于web2.0智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)設(shè)計圖示

在這個系統(tǒng)中,個性化學(xué)習(xí)環(huán)境將由三個子系統(tǒng)組成:

1 個體學(xué)習(xí)平臺——學(xué)習(xí)者獨立完成學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)者進入個體化學(xué)習(xí)平臺,發(fā)出學(xué)習(xí)請求,系統(tǒng)針對具體的學(xué)習(xí)請求,對學(xué)習(xí)者進行前測,即診斷性評價。Mashup在收集學(xué)習(xí)需求、前測的結(jié)果、學(xué)習(xí)者信息庫中有關(guān)學(xué)習(xí)進度、學(xué)習(xí)風(fēng)格等信息基礎(chǔ)上,依據(jù)規(guī)則庫,通過智能推理生成學(xué)習(xí)方案,并按學(xué)習(xí)方案給學(xué)習(xí)者配送個性化學(xué)習(xí)資源。

2 在SNS社會化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的協(xié)作性學(xué)習(xí)平臺,在這里,學(xué)習(xí)者親身參與問題解決,實際上是研究性學(xué)習(xí)的一個過程,從而培養(yǎng)學(xué)習(xí)者自主解決問題的能力,最終達到提高學(xué)習(xí)者創(chuàng)造力的目的。

Web2.0重參與的特性告訴我們:個體不僅僅是知識的消費者,同時也應(yīng)是知識產(chǎn)生過程中的參與者和貢獻者;學(xué)習(xí)不應(yīng)該僅僅是消耗知識內(nèi)容的過程,也應(yīng)該是體驗、交流、創(chuàng)造的過程,唯有這樣,學(xué)習(xí)者才能最終實現(xiàn)知識的轉(zhuǎn)化與遷移。

這一平臺依據(jù)一系列Web2.0技術(shù)實現(xiàn)。首先,學(xué)習(xí)者通過RSS訂閱自己感興趣的主題和疑難問題,附上個性化Tag標(biāo)簽,組成不同的學(xué)習(xí)共同體。圍繞共同體內(nèi)大家均感興趣的主題,在Wiki平臺上,學(xué)習(xí)者相互協(xié)作,共同解決問題,并最終生成個性化的專題學(xué)習(xí)文檔。在整個過程中,教師可實時監(jiān)控,最后進行總結(jié)性評價,將各學(xué)習(xí)共同體創(chuàng)造的專題學(xué)習(xí)文檔通過審核、加工之后,將有價值的內(nèi)容加以提煉,存入策略知識庫,成為其他學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)資源。

在這里,值得一提的是,Wiki平臺不僅可以實現(xiàn)多人協(xié)作,同時它在系統(tǒng)中構(gòu)建了一個開放的系統(tǒng),學(xué)習(xí)者可以以任意方式任意編輯或添加內(nèi)容,這就成了一個個性展示的舞臺,通過這個平臺,學(xué)習(xí)者可以任意添加自己的學(xué)習(xí)心得和知識結(jié)點,并授權(quán)自己的內(nèi)容是否允許其他人進行修改,最終由系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù),將其按類別存入數(shù)據(jù)庫。

3 遷移評價分支系統(tǒng)

鑒于傳統(tǒng)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)缺少有效敏感的響應(yīng)與反饋評價系統(tǒng),因此教師除了提供學(xué)習(xí)資源、搭建學(xué)習(xí)平臺之外,還應(yīng)對學(xué)習(xí)者的認知過程實施動態(tài)評價,我們可以借鑒坎佩恩―布朗的漸進提示評價模式(Graduated Prompting Evaluation or Assessment)。通過這種模式,實際上實現(xiàn)了在整個學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者與教師的動態(tài)交互。

在智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)中,我們把教師的動態(tài)評價功能賦予系統(tǒng)。通過設(shè)置遷移評價分支系統(tǒng),以知識遷移作為評價的載體。當(dāng)學(xué)習(xí)者進入遷移評價模塊,如果能按系統(tǒng)通過推理提供的試題順利完成遷移,則系統(tǒng)不進行介入,如果學(xué)習(xí)者不能順利完成零遷移、近遷移、遠遷移和極遷移四個不同的難度層級或距離層次遷移測試的話[5],那么系統(tǒng)就將加以介入,通過數(shù)據(jù)挖掘與智能推理技術(shù),生成彌補其不足的學(xué)習(xí)分支,讓學(xué)習(xí)者進行同一級別的遷移,而不增加難度,同時從過程知識庫中抽出相應(yīng)的學(xué)習(xí)策略,作為對學(xué)習(xí)者的提示,直至學(xué)習(xí)者完成該知識結(jié)點的遷移過程。再通過漸進的提示,不斷更新最近發(fā)展區(qū),最終達到系統(tǒng)化教學(xué)目的。

學(xué)習(xí)者在任何時刻都可以在這三個模塊中實現(xiàn)跳轉(zhuǎn),滿足不同思維習(xí)慣的學(xué)習(xí)者需求。另外,在個體學(xué)習(xí)平臺以及遷移評價分支系統(tǒng)中,學(xué)習(xí)者仍然可以利用web2.0的相關(guān)技術(shù),比如對學(xué)習(xí)的結(jié)點打標(biāo)簽,在遷移學(xué)習(xí)過程中,同樣可以建立自己的社會網(wǎng)絡(luò),與其他伙伴共同學(xué)習(xí)。

三 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

基于Web2.0的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)基本實現(xiàn)了去中心化,相反它以個體為核心,為學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)、協(xié)作性學(xué)習(xí)提供了個性化平臺。通過與傳統(tǒng)Web教學(xué)系統(tǒng)的比較我們可以看到它的優(yōu)勢所在:

表1 傳統(tǒng)web教學(xué)系統(tǒng)與基于web2.0智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)比較

前臺優(yōu)勢的體現(xiàn),要求后臺有強大數(shù)據(jù)庫的支持,基于Web2.0的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng),必須對學(xué)習(xí)者提供的微內(nèi)容進行標(biāo)準(zhǔn)化、過濾、粒度分析、聚類分類、文檔摘要等一系列加工處理過程,最終將生成的數(shù)據(jù)加入數(shù)據(jù)庫中,從而為數(shù)據(jù)挖掘、智能推理生成學(xué)習(xí)方案、遷移策略提供基礎(chǔ)。同時,由于社會化網(wǎng)絡(luò)的形成,對數(shù)據(jù)庫的自我擴展能力、互聯(lián)性、數(shù)據(jù)處理速度等方面也提出了較高的要求。

在這樣的需求下,我們采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫。具體而言,關(guān)系模型的由幾個關(guān)系模式組成:

學(xué)習(xí)者模型:賬號、密碼、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)進度、訂閱的主題、Wiki討論的主題

領(lǐng)域性知識模型:知識點標(biāo)識、知識點名稱、關(guān)鍵詞、知識目標(biāo)、情感目標(biāo)、能力目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容難易等級、教學(xué)重點、重要程度、學(xué)習(xí)時間、媒體資源、強前驅(qū)知識、弱前驅(qū)知識、強后繼知識、弱后繼知識、文本、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫

策略性知識模型:認知策略、調(diào)控策略、資源管理策略

協(xié)作學(xué)習(xí)主題模型:協(xié)作學(xué)習(xí)主題、參與者、各參與者留言、使用策略

教學(xué)遷移題分支模型:要進行自我評價的知識點、零遷移練習(xí)題、近遷移練習(xí)題、遠遷移練習(xí)題和極遷移練習(xí)題]

規(guī)則模型:學(xué)習(xí)方案生成規(guī)則、遷移分支生成規(guī)則

建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫模型以后,要通過建立索引、視圖來優(yōu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),為了應(yīng)對數(shù)據(jù)的激增,我們可以采用分布式存儲的方式,防止進行相關(guān)操作時,服務(wù)器負荷過重,影響系統(tǒng)性能。

四 結(jié)語

智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)是現(xiàn)代遠程教育向智能化發(fā)展的新階段,其實現(xiàn)涉及人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等現(xiàn)代技術(shù)手段,但是其本質(zhì)仍然是以學(xué)習(xí)者為根本的學(xué)習(xí)系統(tǒng),故必須以相關(guān)認知理論和教育理論、人本主義思想等作為系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ),特別是在Web2.0時代,越來越多的新技術(shù)涌現(xiàn),我們應(yīng)該在科學(xué)利用這些技術(shù)的同時,不忘根本,才能開發(fā)出真正智能化且人性化的優(yōu)良系統(tǒng)。

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參考文獻

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