基于SCORM標準微課程的智能幫助機器人的設計研究

白志亞　方海光　白偉偉　焦寶聰

摘要：指出在SCORM微課程在線學習中使用智能幫助機器人的意義，對智能幫助機器人的概念進行界定，系統(tǒng)構建智能幫助機器人模型，包含5個模塊和8個功能，針對5個模塊的功能設計，闡述如何將智能幫助機器人應用于SCORM微課程學習過程中，以輔助學習者個性學習資源的匹配與監(jiān)督。

關鍵詞：微課程；SCORM標準微課程；智能幫助機器人；設計

1背景

基于微課程的移動學習和個性化學習指導是一個難題，如何針對學習目標實現(xiàn)自動化的個性學習資源的匹配和監(jiān)督是解決這個難題的可行方案。美國的戴維·彭羅斯（David Penrose）認為“微課程是在建構主義思想指導下形成的一套新的比較有效的以在線學習或移動學習為目的的實際教學內容”。一節(jié)完整的微課程應該包括指導教師的教學設計單、課件和學習者學習使用的微視頻、指導單、測試題和輔助資源（可選），教師在進行微課程設計時需要分別考慮這6個要素的設計。共享內容對象參考模型SCORM（sharable content object reference model）是由美國國防部ADL（Advanced Distributed Learning）組織所擬定的標準，對數(shù)字內容教材的制作和內容開發(fā)提供一套共通的規(guī)范。SCORM微課程是利用SCORM課件開發(fā)工具，將教學設計單、課件、微視頻、學習指導單、測試題、輔助資源（可選），即同微課程相關的所有文件，以PIF（package interchange format）的格式形成符合SCORM標準的課程包。學習SCORM標準微課程時，每個學習者的學習進度、學習成績、學習狀態(tài)、學習時間、學習交互等都可以被非常詳細地記錄和跟蹤。當前，學習者行為網(wǎng)絡化成為發(fā)展趨勢，通過跟蹤記錄學習者的學習行為并對相關數(shù)據(jù)進行分析，不僅有利于教育資源開發(fā)，支持教師更好地組織和改進課程設計，還有利于對學習資源及學習者作出有效評價。網(wǎng)絡學習主要是異步的教學模式且多采用教授傳播式教學手段，要實現(xiàn)學習者在學習過程中進行即時提問、解答等實時交互的教學活動有一定難度。智能Agent技術的發(fā)展，為解決以上問題提供了新的思路和方法。

2 SCORM微課程智能幫助機器人

網(wǎng)絡學習環(huán)境下學習者只是單純地觀看視頻，完成學習任務。SCORM微課程在線學習中使用智能幫助機器人，能從一定程度上解決網(wǎng)絡學習環(huán)境下面臨的幾大問題：①智能幫助機器人可以實時監(jiān)督學習者的學習過程，對于學習者遇到的問題，能有針對性地解決疑難點；②智能幫助機器人支持學習者隨時與之進行雙向交互，能緩解學習者長時間關注學習資源帶來的學習疲勞，提高學習者的集中程度，為他們構建舒適的網(wǎng)絡學習環(huán)境；③對于不同層次和不同學習風格的學習者，智能幫助機器人可以根據(jù)學習者的個性化需求，高效地選擇相應的微課程學習資源并推送給學習者，最大程度地幫助學習者建構知識。

2.1基于SCORM微課程的智能幫助機器人的概念界定

基于SCORM微課程的智能幫助機器人是在基于SCORM微課程的網(wǎng)絡學習環(huán)境下，代替教師進行部分教學活動，以提高教學效率和優(yōu)化教學效果的人機交互系統(tǒng)，簡稱智能幫助機器人。它能夠支持跨平臺多終端使用，既可以在“一對一”設備（包括PC和手持設備）支持下的泛在學習環(huán)境中使用，又可以在課堂網(wǎng)絡教學環(huán)境中使用。一個智能幫助機器人能夠代替教師完成教學活動，需要具備多種功能，如學習跟蹤、教學分析等。

2.2基于SCORM微課程的智能幫助機器人的功能設計

基于SCORM微課程的智能幫助機器人主要具有五大功能，結構如圖1所示。它可以根據(jù)學習者的需求，提供SCORM微課程學習資源；監(jiān)測學習者的一系列學習行為（如學習進度、學習成績、學習狀態(tài)、學習時間、學習交互等）；對學習者的整個學習過程進行教學分析；與學習者進行多方面的交流。

1）信息處理。

信息處理模塊既是智能幫助機器人的開端，又是智能幫助機器人的終端。SCORM微課程信息處理功能實現(xiàn)如圖2所示，學習者首次登錄時要進行學習模型匹配，由學習者選擇適合自己認知風格的模型，作為個性化學習的開端。隨著學習活動的進行，信息處理模塊與其他模塊共同作用，相互幫助。學習者開始學習后，智能幫助機器人要跟蹤與記錄學習過程，同時將記錄的相關數(shù)據(jù)發(fā)送到實時監(jiān)督模塊，供教學分析使用，再根據(jù)教學分析的結果為學習者匹配學習路徑，推送其他SCORM微課程。通過如此循環(huán)，學習者的學習會更加順利。

2）信息過濾。

網(wǎng)絡信息過濾功能是網(wǎng)絡學習環(huán)境下智能幫助機器人系統(tǒng)所必備的，其功能實現(xiàn)如圖3所示。網(wǎng)絡虛擬學習環(huán)境下，學習者無法及時甄別出有用的信息，既浪費時間，又不利于針對性地學習。智能幫助機器人根據(jù)學習者的需求，在微課程資源數(shù)據(jù)庫中精確查找有效資源，當被學習者判別為無效資源時，智能幫助機器人會屏蔽與學習者需求無關的內容，將有效的學習資源推送給學習者。在不斷的反復推薦過程中，智能幫助機器人可以根據(jù)學習者的學習習慣，更加準確地定位學習者需求，幫助學習者很好地完成知識建構。

3）實時監(jiān)督。

在學習SCORM微課程時，智能幫助機器人可以非常詳細地跟蹤和記錄學習者的學習狀態(tài)，如學習者觀看微視頻的個數(shù)、某個微視頻被觀看的次數(shù)、單個（或總體）微視頻的觀看時長等，對于長時間沒有作出積極響應的學習者，智能幫助機器人可以給予提醒。此外，智能幫助機器人還能實時監(jiān)測學習任務單的瀏覽與完善、測試題的成績、課件、輔助學習資源的閱讀情況，將實時監(jiān)測結果記錄在系統(tǒng)中，以備教學分析使用。

4）教學分析。

教學分析是智能幫助機器人的核心，其功能實現(xiàn)如圖4所示。在教學分析模塊，智能幫助機器人將實時監(jiān)督的數(shù)據(jù)與目標數(shù)據(jù)進行比對，給學習者明確的反饋，如學習者是否達到學習時長、測試是否通過、學習任務單是否完成等，并推測學習者的學習狀態(tài)；根據(jù)智能推理情況，對于達到學習要求并有進一步學習需求的學習者，為其匹配個性化SCORM微課程學習資源，通過信息推送技術，把學習資源推送到不同的學習端供學習者學習；對于沒有達到學習要求的學習者，智能幫助機器人搜集整理不同學習者的學習難點并反饋給教師，然后由教師給出具體指導意見，協(xié)助學習者建構知識。智能幫助機器人也可以根據(jù)智能推理情況，對學習者的學習內容給予規(guī)劃，為學習者推薦類似的微課程學習資源；個別化地根據(jù)學習者需求，進行不同層次的推理、規(guī)劃和指導。

5）學習交流。

學習者可以與智能幫助機器人進行交流，如智能幫助機器人推送的學習資源是否適合自己，自己學習中有什么難點和疑點，需要加強哪一模塊的學習內容等；也可以與學習者相互解答疑難點，分享學習經驗與感悟；還可以向老師發(fā)起提問。

2.3基于SCORM微課程的智能幫助機器人的案例應用

該研究以“X知識點”SCORM微課程為例設計智能幫助機器人幫助學習者的簡單案例，如圖5所示。當學習者開始“X知識點”SCORM微課程學習時，智能幫助機器人首先要推送測試題1（前測），如果學習者通過測試，智能幫助機器人會給予學習者高匹配度的其他SCORM微課程，否則學習者開始SCORM微課程1的學習。智能幫助機器人跟蹤和記錄學習者的整個學習過程，并將學習數(shù)據(jù)反饋給學習者。學習完成后，智能幫助機器人推送測試題2（從題庫中隨機抽取的一種總結性測驗，必須經驗證，使題庫中的測驗題目難度、題目結構、區(qū)分度和信度基本相似，達到平行性測試），并根據(jù)測試結果判斷學習者是否達到學習目標。對于達到學習要求的學習者，智能幫助機器人為其提供可視化的自我反思幫助（如筆記、錯題整理等），“X知識點”SCORM微課程學習結束，否則針對學習者的不同需求進行個性化幫助：①為學習者重新匹配學習路徑；②幫助學習者向老師發(fā)起提問；③繼續(xù)學習SCORM標準微課程1。

3結語

基于SCORM標準微課程，在SCORM微課程在線學習中，可以引入智能幫助機器人幫助學習者更好地建構知識。SCORM微課程能夠在不同設備中使用，同時實現(xiàn)自動化跟蹤和管理，為教師帶來便利。筆者對基于SCORM微課程的智能幫助機器人進行系統(tǒng)構建、功能設計及案例應用，由于對動態(tài)匹配算法的研究較淺顯，因此對智能幫助機器人在SCORM微課程中的運行機制和精確計算剖析力度不夠，后續(xù)的研究將聚焦于在線學習中教育數(shù)據(jù)的挖掘與分析。

（編輯：宋文婷）