自適應學習系統研究設計

趙婉芳

摘 要：隨著智能化學習技術的研究和發展，基于網絡的自適應學習已經成為網絡學習研究的熱點和主流的發展趨勢，本文討論了自適應系統設計原則及系統架構建模方法，分析并設計了自適應學習系統功能模塊結構圖，給未來的校園建設自適應學習系統提供一些借鑒。

關鍵詞：自適應；軟件架構；功能模塊

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）22-0022-02

目前網絡學習成為課堂學習之外的另一種主流形式，網絡教學平臺建設也成為應用軟件研究的重點領域之一。傳統的網絡學習系統往往以系統為中心，較少考慮用戶特點及個性習慣，因此在交互性及用戶體驗方面問題較多，造成了學習效果不明顯，系統利用率低等諸多問題。隨著學習社會化，終身化的要求，如何區別學習者的個性差異，因材施教，充分按照人的學習規律來進行教育，是目前教學系統開發研究的首要問題，因此在網絡教育實踐中逐步開發出基于網絡的自適應學習系統，是擺在遠程教育技術工作者面前的一項迫切而重要的工作。

1 自適應系統設計原則

適應adaptation是指個體與環境達到和諧關系的動態過程[1]。自適應學習系統的核心就是能夠依據學習者的個性差異，提供不同的學習方案及學習難度，制定適合于學習者的學習計劃和相應內容?；诰W絡的自適應學習系統需要在網絡學習環境中以學習者為主體，學習者根據自己的實際需要自我組織制訂并執行適合自己的學習計劃自主選擇適合自己的學習內容和學習策略，通過交互不斷取得反饋信息，積極主動的監控自己的學習活動進行的過程，對學習活動進行自我評估，并相應地調節學習過程各環節以獲得適應自己的最優化的個性發展的學習。

基于網絡的自適應學習系統設計最重要就是體現“適應性”，即解決如何針對不同個性特征的學習者來制定并提供不同的學習策略和相關學習內容，因此自適應學習系統比普通學習系統更為復雜，涉及面更為廣泛，不僅包括學習對象分析、自適應學習內容及風格評估、學習者與系統交互等問題，更主要的是要不斷確定當前提供給每一個學習者的學習內容、風格及策略是否是最合適的學習方案，如何保證學習者能取得預定效果，因此在設計并實現自適應學習系統前，設計者首先需要思考并明確以下五個方面問題：

（1）分析學習者的相關知識基礎、學習能力及學習風格等，確定學習系統的面向對象范圍。

（2）如何針對不同的學習對象制定多樣不同的學習資料、學習策略、自適應測驗及學習評估等內容。

（3）如何獲取并分析學習對象的反饋信息，通過反饋信息選取最適合學習者的學習內容和學習風格，同時在學習者學習過程中如何能及時控制并調整其相應學習過程。

（4）明確所開發的自適應學習系統的主要特點，能實現的主要功能及具體分析。

（5）確定通過該學習系統的學習使用目標學習者所能達到的最佳具體學習目標。

2 自適應學習系統架構建模

軟件架構是軟件的系統藍圖，由構成系統的抽象組件組成，其中規定了系統性能及功能需求等各種具體而明確約束條件，從不同角度對組成系統的各部分進行搭配和安排。軟件架構對軟件開發過程起著指導作用，軟件架構有助于增量式開發和迭代開發，可以多次復用，因此軟件開發之前先要進行架構設計。般而言，軟件架構設計要達到可靠性、安全性、可伸縮性及可維護性等目標。目前軟件架構表示主要有如下幾種類型：

（1）結構模型：主要以構件和構件之間的連接件，并借助一些概念來刻畫這種構架。一般系統的配置，質量、風格和隱含的假設條件等通過這種架構來表示；

（2）框架模型：適合整體結構的描述和表示；

（3）動態模型：側重于研究中各構件之間的狀態，可以補充框架模型或者結構模型不能表現動態這一缺陷；

（4）過程模型：側重于對系統構建的過程、步驟進行研究；

（5）分層結構模型：是一種基于層次結構的模型，也是最常見的軟件架構，由一組構件按照不同的層次來構成，每一層都有清晰的角色和分工，不需要知道其他層的細節。在這種模型中，高層由其下一層提供服務。四層的結構最常見。

這五種模型有不同的優劣勢，適用環境各不相同，而由Kruchten在1995年提出的“4+1”的視圖模型則將這五種模型進行有機結合，形成了一個新的模型進行軟件架構表示，是目前比較全面經典的架構表示，其結構如圖1所示，可以采用這種架構表示自適應學習系統軟件架構更為合適。

3 自適應學習系統功能模塊規劃設計

基于系統邏輯結構分析，可以將自適應學習系統業務劃分為前臺和后臺兩部分。學習者用戶首先通過前臺登錄模塊進行身份驗證后，登錄自適應學習系統前臺業務，在學習資源模塊中可以查閱學習資料，搜索相關的學習信息。在學員進行正式學習前學員首先需要在測試評估模塊中進行相關知識能力測評，通過系統對測評結果的評估分析，制定適合自己的學習內容及學習計劃，在學員與系統交流的過程中，學員所有的學習動作都會記錄在學習者中心中，有助于學習者后續查詢管理。因此，在前端功能中主要的功能有：用戶登錄、學習者中心、學習交流、測試評估、課程資源、學習幫助等模塊，而后臺部分共分為六個管理模塊：用戶管理、科目知識管理、試卷管理、成績管理、學習記錄管理、評價反饋管理。系統前臺功能結構如圖2所示。

測試評估模塊是本系統中最關鍵的部分，該部分通過學習者的答卷交互結果結合學習者的瀏覽歷史和頁面停留時間，分析得出學習者的特點及興趣需求，根據該分析結果，推送相應的學習資料。而其中優秀的推薦算法能篩選出更符合學習者需求的學習資料，將能引發學習者學習興趣，提高自適應學習平臺的使用頻率及效果。選取合適的推薦算法，從海量的學習資源中篩選出符合學習者學習需求的課程資料。

4 結語

隨著智能化學習技術的研究和發展，基于網絡的自適應學習已經成為網絡學習研究的熱點和主流的發展趨勢，自適應學習系統為更多的學習者提供良好的網絡學習環境，大大促進全民教育及素質教育。本系統探索性的分析與設計可以為未來基于網絡的自適應性學習系統大規模的普及應用做一些基礎性的研究和探索，為自適應系統進一步的發展提供一些借鑒。

參考文獻

[1]陳肖生.網絡教育與學習適應性研究綜述.中國遠程教育，2002.3，6-7.

[2]陳仕品，張劍平.適應性學習支持系統的學生模型研究[J].中國電化教育，2010，（5），112-117.

[3]姜強，趙蔚，王朋嬌.自適應學習系統中雙向適應交互評價實證研究[J].現代遠程教育研究，2013，（5），106-112.

Abstract：With the research and development of intelligent learning technology， network-based adaptive learning has become a hot and mainstream trend of network learning research. This paper discussed the design principle and system architecture for adaptive system modeling， analysis and design of adaptive learning system function module structure diagram， provides some reference for the future construction of campus adaptive learning system.

Key words：self-adaption；software architecture； function module