基于網絡的自適應學習系統設計與實現

趙婉芳+趙妍+徐江紅

摘要：隨著互聯網技術、智慧教育的發展， 研究和建設能夠基于學習者個體特征的自適應網絡學習系統有著廣泛的應用前景，本文討論了自適應學習系統的定義，分析了系統相關功能，并給出了前臺系統功能結構圖及實現技術，對于未來自適應學習系統的研究和發展有一定參考意義。

關鍵詞：自適應；學習系統；.NET

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0139-02

隨著互聯網技術、智慧教育的發展，人們對網絡學習的要求也越來越高，如何在學習過程中動態反映學習者不斷變化的知識水平和認知能力，并能針對學習者個性特征提供相適應的學習內容是網絡教學系統未來研究的方向。因此，研究和建設能夠基于學習者個體特征，引導其高效學習的自適應網絡學習系統具有十分重要的意義和價值，有著廣泛的應用前景。

1 自適應學習系統

自適應，是指“自動適應、自動改變”的意思。自適應學習，即 Adaptive Learning，是指學習者在學習過程中，通過積極的探索和思考，把知識與技術的獲取與學習者學習條件及其學習進度相結合的一種學習方式[1]。這種學習方式的特點為學習者不再被動接受知識，而是結合自己實際需求主動去發現知識，并自主的監控個人的學習過程，選擇適合自己的學習內容、時間、方式和策略進行學習。自適應學習系統則是滿足學習者這一學習特點要求而開發的軟件系統，該系統重點體現在于“自適應”，是隨著Web技術的發展形成的一類基于“瀏覽器/服務器”結構的支持“自適應”的學習系統。自適應學習系統在就其本質來說，實際上是一種能夠支持和反映學習者個性學習需要的在線學習環境，它能夠根據學習者個體的差異，因人、因時提供適合個體特征的學習支持，例如：個性化的學習資源提供、學習過程輔導和學習策略支持等[2]。該系統通過對學生學習行為與知識掌握的數據進行分析，推送合理的學習策略與適當難度的學習資源給學習者，在學習過程中，通過郵件、短信等方式提醒學習者相關信息并且對學生的學習效果做及時準確的評價反饋，對不同的學習者提供不同的個性化學習幫助，有利于提高學習者學習興趣，學習效率，促進網絡的教與學。

2 系統功能設計規劃

自適應學習系統設計的主要目的就是將適當的并符合學習者需要的資源推送給相應學習者，針對不同的學習者會提供不同的符合其個性學習特點的資源，通過提高學習者興趣和學習效率，最大程度提高學習者學習效果。因此系統設計中不僅需要詳細分析學習者類型和學習資源，更重要的是要保證系統能進行有效的交互以及通過有效交互選擇出最合適的學習方法及策路提供給學習者。

基于網絡的自適應學習系統總體邏輯結構可以劃分為相對獨立的學習部分、教學部分 支持部分以及管理維護部分四部分。學習部分是系統面向學習者的部分，在該部分中，學習者需要登陸到系統中，參加系統提供的自適應測試，測試結束后系統將給出測試結果及推薦相應的學習計劃，學習策略，學習者在系統的幫助下自主選擇并確定適合自己的學習內容、學習計劃、策略等，從而開始自適應學習。教學部分是以指導者為主導，主要幫助學習者更好的實現個性化的自適應學習，在該部分中當學習者需要時可以與指導者交互，尋求指導者幫助其制定學習計劃、學習方式、學習策略以及學習過程中碰到的具體困難等。支持部分主要提供整個系統的數據支持，數據主要包含有知識庫、學習者記錄庫、自適應測試題庫等信息。學習者的整個學習過程將記錄在數據庫中，針對學習者的分析建議等都基于該支持部分的數據，因此該部分是實現自適應學習的根本保障。管理維護部分主要是負責對整個系統的維護和管理工作。它要對學習者、指導者、學習內容、測試題庫、評價反饋等對象進行管理和維護操作，是整個系統的統籌管理者。基于以上分析，學習系統的具體實現中，可以將其分為前臺管理系統和后臺管理系統兩部分，前臺管理系統主要針對學習者，是學習系統的主體部分，學習者登錄到該部分，在學習過程中可以瀏覽所有的學習資源，接收系統推送的消息，獲取幫助并和其他的學習者進行交流學習。因此該部分的功能規劃設計是自適應學習系統能夠真正高效的關鍵。經過分析規劃，自適應學習系統前臺系統功能結構如圖1所示。

后臺系統提供網站管理員及指導教師管理使用，主要針對網站中的學習者用戶、學習資源、測評信息等內容進行管理。管理員使用密碼登錄后臺系統后，通過管理界面，可以對資源數據庫中的學習資源進行管理操作，系統配置、上傳資料，學習管理等功能。

3 系統實現技術

從系統穩定性、安全性、兼容性及后期可維護性等方面考慮，可以選擇使用.NET開發模型來進行自適應系統的實現。.NET是微軟推出的一種新的軟件開發模型，這種新模型使得采用不同程序設計語言創建的應用程序都能夠相互地通信。這個平臺還允許開發者創建基于WEB的應用程序，然后將其分發到大量設備（甚至手機）和桌面計算機，供其使用，為學習系統提供了統一、高效的實現平臺。

利用.NET技術構建的基于網絡的自適應學習系統架構可以劃分為三個層級，分別是：用戶界面層、業務邏輯層和數據層。用戶界面層主要面對用戶，接受用戶請求及返回服務器數據，為客戶端提供應用程序的訪問，實現學習者與系統的交互。業務邏輯層主要負責對數據層的操作，把一些數據層的操作進行組合邏輯判斷并將數據分發到客戶端。數據訪問層是針對數據庫進行操作，主要完成對各個數據文件的操作。三層架構之間有機結合，互相獨立，任意一層完全替換，都不會對其它兩層造成影響，有利于系統的后期維護和升級處理。系統實現結構圖如圖2所示。

其中的數據庫系統實現可以采用Sql Server或Mysql數據庫管理系統都可以。.NET技術可以采用ODBC（Open Database Connectivity）即開放數據庫連接技術很方便地實現與SQL數據庫的連接。ODBC建立了一組規范，并提供了一組對數據庫訪問的標準應用程序編程接口。這些接口利用SQL來完成其大部分任務。另外ODBC本身也提供了對SQL語言的支持，用戶也可以直接將SQL語句送給ODBC。這樣大大簡化了系統開發的難度，有利于加快系統開發進程。

4 結語

適應性學習是提高網上學習效果的一種有效途徑。通過自適應學習系統呈現給每個學習者的學習背景、學習水平和學習風格是因人而異的，因此更能有效的針對學習者個性特點來提高學習效果。另外學習系統還應該根據學習者的學習狀況來給予適當的幫助指導，并推送學習者真正需要的學習信息，因此推送機制將是未來該領域研究的熱點之一，對于提高學習系統的使用率至關重要。

參考文獻

[1]高虎子，周東岱自適應學習系統學習者學習風格模型的研究現狀與展望[J].電化教育研究，2012，（02）：32-38.

[2]宋歡.Web服務環境下的個性化學習平臺的研究與設計[D].廣州：華南師范大學，2010.endprint