學習管理系統綜述和發展趨勢展望*

李 超 周 泓

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學習管理系統綜述和發展趨勢展望*

李 超 周 泓

（北京航空航天大學 經濟管理學院，北京 100037）

未來學習對傳統的學習管理系統（Learning Management System，LMS）提出了全新的要求和新的挑戰。文章首先通過對目前主流的如Blackboard、Canvas、Moodle、Sakai、Brightspace、Learning Studio等多種LMS進行詳細的分析，從應用現狀、分類、市場發展趨勢以及標準等角度對現有學習管理系統進行了比較和綜述。然后，文章從三個層面闡述了未來學習對于傳統學習理念、內容和學習管理系統的挑戰。最后，文章結合中國國情和實際應用場景對已經開始的下一代LMS發展趨勢進行了展望。

學習管理系統；下一代學習管理系統；LTI；SCORM；E-Learning

引言

從人類產生文明以來，知識的傳承和發展就在通過教與學的過程不斷重復迭代至今。相應的教與學方法和形式也在不斷地演進迭代。從古代大師們的門徒方式，演變到大學和研究機構的集中學習方式，再到今天的互聯網環境下的線上線下混合教學模式，工具的變化為整個學習過程的效率提升提供了極大的便利。然而傳統的教與學的模式仍然還是以“教”為核心，仍停留在“工業化”批量生產的階段，在學習內容復雜多樣、學習時間碎片化的現代，教學模式的變革面臨巨大的變革和挑戰。

“因材施教”是中國古代偉大的教育家孔子在2500多年前提出的概念，并進行了教學實踐。事實證明，充分的“因材施教”能夠極大地提高學習效果，但由于因材施教的前提是需要基于對學生特性的充分了解，而在傳統的線下教學過程中教師對學習內容的安排、所采取的教學方法以及學習過程的測量技術等還存在諸多限制，導致應用成本居高不下，只能應用于面向小眾的精英教學場景，無法大規模推行。

隨著互聯網的快速發展，在線學習越來越多地被應用在實際生活中，讓知識的學習不再限制于傳統的課堂之內，也不再局限于固定的時間段。2012年以來，以大規模在線開放課程（Massive Online Open Courses，MOOC）為代表的新型學習形態改變了高等教育的教學模式。但在體現諸多優勢的同時，在線學習也顯現出很多缺陷，如缺乏面對面的交互機制，傳統的考試、測量手段不適用于線上學習，課程知識還未完全圖譜化，學習內容和路徑無法根據學習者的反饋進行調整等，這導致在線學習的發展也遭遇到“瓶頸”。

如何能夠通過智能化服務，將大數據和人工智能技術應用于教育教學過程，為更多學習者提供規模化、個性化、高品質的學習資源和工具，已經成為眾多教育研究者和互聯網關注者所共同研究的方向。國際上對信息技術和互聯網在教育中的研究已經進行了20多年，學習管理系統（Learning Management System，LMS）的應用已經非常普遍。

二主流學習管理系統綜述

學習管理系統在很多情況下也被稱為虛擬學習環境（Virtual Learning Environments，VLE），是一套用來管理教務、文案、跟蹤、報告和落地教學課程或培訓內容的軟件應用[1]。該系統用以幫助教學者把教學材料傳遞給學習者，管理考試或者作業，跟蹤學習者學習進展以及管理整個學習記錄過程，是鏈接教育機構、教師和學習者的信息系統。EDUCAUSE在全球13個國家、251所大學調查了113,035名大學生，其分析和研究結果表明：最為基礎的教學資源，如機構的官方網站和LMS，是學生覺得最有價值的平臺，對學生最終的成功有重要的價值和作用[2]。

最早的LMS可以回溯到1990～2000年左右，英國開放大學使用由SoftArc公司開發的FirstClass在歐洲開展在線教育，通常將其定義為第一個現代的LMS。根據Weiss的研究[3]，目前有550多家廠商或開發者提供LMS相應的解決方案。截至2017年，目前全球主流的LMS有Canvas、Blackboard、Moodle、Desire2Learn以及Sakai等。除了應用于教育機構的應用平臺系統，還有從屬于泛教育平臺的學習系統，如由edX提供的OpenEdx等。

按照系統的結構和授權方式，可以將市面上的主流LMS分為三個大類：專有系統、開源系統和基于云端的系統。在實際使用中，這三類系統在成本、可靠性、靈活性、易用性、可擴展性、兼容性以及安全性等方面各有千秋。下文將介紹在美國市場上主要使用的6種LMS：

1 Blackboard Learn

BlackBoard Learn系統是由美國BlackBoard公司開發的專有LMS，也是目前全球市場履蓋率最高的LMS。按照許可證體系進行收費，Learn是其公司8大產品線的主要產品包。其解決方案覆蓋從K12到高等教育市場、從政府到商業應用等不同場景，支持移動端和PC端學習。從9.0版開始向云端服務進行遷移，采用的是基于Amazon的AWS云服務。

2 Instructure Canvas

Canvas是由美國Instructure公司的開源LMS，基于AGPLv3許可協議，目前已經超越Moodle成為了美國高教市場的第二大LMS。Canvas是基于用戶私有云的服務體系，支持移動和PC同步學習；提供豐富的OpenAPI接口，能夠與諸多社交媒體和互聯網應用進行整合。

3 Moodle

Moodle是一個用于制作網絡課程或網站的軟件包，在國內被稱為“魔燈”。它是一個全球性的基于GNU公共許可協議的PHP自由開源開發項目，用以支持社會建構主義的教育框架。商業上采用認證合作伙伴的模式進行部署，最新版本3.2.2同時支持移動和PC應用在K12和高等教育都有大量用戶。從部署和運行結構上看，由于Moodle是一種基于Web的系統，維護難度相對較低，因此有約三分之二的高校用戶選擇了自行運營，其余的用戶基于穩定性或其它考慮選擇托管在Moodle合作伙伴處。雖然用戶眾多，但近期從趨勢上看很多高校用戶開始從Moodle向其它LMS進行轉移，如部分機構用戶遷移向Canvas，而同時也有各7%的用戶轉向了BrightSpace和Learn[5]。

4 D2L Brightspace

Brightspace由加拿大公司Desire2Learn公司開發，提供從平臺到分析工具的產品序列。產品同樣覆蓋K12領域、高等教育和相關企業的需求，提供基于云的服務。產品最新的理念是“面向產出的學習”，聚焦于確保系統所分發的學習材料確實被學習者所學習，同時教授學習者能夠在實際情況中使用的知識。產品包括5類：平臺類、分析工具類、移動產品類、視頻工具類以及其它類。在銷售上，D2L使用授權代理商的機制進行合作。亞洲地區的合作伙伴目前主要集中于印度、印度尼西亞和菲律賓。

5 Sakai

Sakai是基于教育社區許可（the Educational Community License），由美國印第安納大學、密西根大學、斯坦福大學和麻省理工學院于2004年發起的一項開放源代碼的課程管理系統（Course Management System，CMS）開發計劃。目標是提供一組軟件工具，來幫助需要開發一個共同用于協作或學習環境的院校、商業組織和自主群體創建一個用于協作的網站，主要用于教學、研究和協作。整個平臺基于Java開發，提供一套類似于Moodle的課程管理、學習管理系統以及虛擬學習環境。然而從數據上看，目前不少使用Sakai的大學都在向Canvas轉移，Sakai用戶整體上呈下降趨勢。

6 Pearson Learning Studio

Pearson Learning Studio是由著名教育公司培生Pearson推出的LMS系統，但官方已經宣布該產品將于2018年1月1日退出市場[4]，其客戶向BrightSpace或Canvas轉移。而培生官方則宣稱其相應功能和作用可由其產品My Lab&Mastering、REVEL及其專業課程服務和在線課程管理相關服務替代。由eduTechnica.com提供的2017年春季美國大學應用主流LMS的機構數量和學生人數數據分析可知僅有7%的機構未使用LMS系統，而此部分機構的學生僅占1.5%，如表1所示。

表1 2017春季美國大學應用主流LMS的機構數量及學習者規模[5]

從圖1可以看出，各個主流系統在春秋季的市場占有率基本保持平穩，只有Canvas超過了Moodle成為第二大市場份額供應商，除排名第一的BlackBoard屬于專有系統外，排名第二和第三的都屬于開源+供應商定制體系的解決方案。

圖1 美國市場各主流LMS市場份額變化趨勢[5

圖2 國際市場上的LMS系統份額[5]

從國際市場上看情況基本類似，除了美國市場較為分散，其它市場都較為集中。但加拿大和英國的教育機構對Moodle的偏好遠超BlackBoard，如圖2所示。

綜上所述，傳統的學習管理系統更多地還是聚焦于以服務學校教務體系，并輔以學生學習過程管理的信息系統；更多地是面向教學安排和資料分發等事務性功能，而在服務和支持學習者學習過程這個核心點上，離“以學習者為中心”的理念還存在一定的差距。

三LMS系統協同的兩個關鍵標準

由于LMS系統貫穿于整個學習過程，因此必然涉及其與多套系統之間的交互、通訊和數據共享，不同的機構定義了相關標準用于體系之間的交互。目前，主流的標準有兩個：

1 SCORM內容共享標準

SCORM標準由美國國防部在1997年11月成立的項目ADL（Advanced Distribution Learning Initiative）所確定的集成各個學習標準制定而成，對數字教材內容的制作、內容開發提供了一套通用的打包規范[6]。ADL項目的主旨是在美國聯邦政府各個部門、企業、軍事、教育和培訓機構之間協同合作，將線上教育內容和學習平臺及工具模塊化，實現跨系統的互相連接和嵌入。在制定SCORM時，特別強調復用現有資源和標準，把重點擺在提出集成現有E-learning規范的架構模型上。SCORM標準的版本經歷了由SCORM 1.0、SCORM 1.1、SCORM 1.2到SCORM 2004的演變。

2 學習工具協同能力（Learning Tool Interoperability，LTI）標準

LTI標準是由教學管理系統全球學習聯盟（Instructional Management System Global Learning Consortium）建立的開放標準[7]，在過去兩年因為LMS平臺的迅速發展，LTI變得越來越重要。一個獨立的開發商不可能提供所有學校和組織需要的學習工具，因此需要通過協同協議在不同系統之間進行習題、視頻、成績等內容的同步。LTI由服務使用者、服務提供者和連接三個核心部分組成。SCORM需要將整個應用按照一定的標準進行組織后放到一個下載包內下載到應用系統中（如Zip壓縮目錄），而LTI應用并不需要下載，使用方可以通過遠程調用的方式使用供應方提供的服務。LTI標準從2010年的V1.0發展至V1.1、V1.1.1、V2.0，同時還有對接學習成果的Outcomes Management Service 1.0、覆蓋內容項目交換的Content-item message 1.0和系統用戶角色及信息交換的Membership Service 1.0。

四未來學習的挑戰

互聯網的高速發展將人和人、人和物、人與知識之間的連接變得更加緊密，而學習者獲取知識的來源也不僅僅只限于書本或教師，還有更加豐富的方式和渠道。本研究認為，未來學習主要來自三個層面的挑戰：

1 未來學習理念的挑戰

隨著時代的快速發展，在學習過程中的兩個主要過程“教”與“學”都面臨著非常大的挑戰和轉變：一方面，傳統的以“教”為中心的灌輸式教學理念已經延續了上千年，但隨著教學資源、工具和方法的快速發展，以“學”為中心的教學理念也已經充分具備落地的可能。案例分析式學習、面向問題解決的學習方法、翻轉課堂、學測一體等學習方法對傳統的學習理念構成非常大的挑戰[8]；另一方面，“學”所對應的主體——學習者也發生了巨大的變化，他們從單一學校、機構的在學校學習的學生擴展為來自社會、處在人生各個階段的“終身學習者”，同時也已經從“互聯網初步使用者”或“互聯網時代的原住民”轉變為“移動互聯網時代的原住民”，移動時代的互聯網已經成為他們的一種生活習慣和生活方式。如何與時俱進地調整傳統“非互聯網時代”的學習理念和學習方式，滿足他們的需要，同樣需要投入巨大的努力。

2 未來學習內容和方法的挑戰

隨著人工智能技術的日臻成熟，從柔性生產線、無人駕駛汽車、自動值守柜臺到機器同步翻譯、智能金融代理等傳統認為只能人工進行的工作都正在被機器所替代，其效率、成本和穩定性都超過一般人工。大部分高等教育的目標是要滿足未來職業的需要，因此在未來學習的內容與當前面向操作和職業發展的需求會發生巨大的變化[9][10][11]。另外，學習過程從單純課堂學習轉向多維度碎片化學習，綜合利用好課堂內外的工具和資源進行正式和非正式的學習，同樣對傳統僅專注于課堂的學習內容和方法都提出了挑戰。

3 對下一代學習管理系統的挑戰

現有的LMS在實現思路和功能方面存在較多限制，過于聚焦在教學管理而非學習本身[10]。未來學習對于學習過程和內容要求的挑戰，傳統的主流LMS已經無法滿足未來學習的需要。因此下一代LMS的概念被提出，也被稱為下一代數字學習環境（Next-Generation Digital Learning Environments，NGDLE）[12]，用以幫助學習者高效利用各種資源進行學習，管理和應用在線和混合式教學課程。這樣的系統將能夠綜合校內外和互聯網范圍內的各種學習資源，支持學生進行課前預習和拓展閱讀、自我學習，可以提交作業，查看成績，與教務、老師和助教互動；同時，教學機構也能夠通過相應的系統監督和檢查學生的學習效果，了解課程學習中的實際情況。

五下一代學習管理系統核心框架及展望

2014年，EDUCAUSE在比爾和梅林達蓋茨基金會的資助下，開始啟動對未來LMS的研究，探索如何在高等教育中最大化學生成就的理想平臺。他們提出：NGDLE的基本屬性應包括異構交換、個性化、分析、智能建議、學習評測、協同、可訪問性、通用化設計。本研究建議采取一種“拼插式”的建設理論來打造一套學習環境，確保系統能夠彈性化地滿足機構和個人的獨特需求，進一步提升機構和個人的學習效率。

結合國內實踐，本研究認為下一代學習管理系統核心應該是能夠用來支持個性化學習，滿足標準通用兼容設計標準，能夠更好地支持多屏的跨平臺的正式和非正式學習，并同時有嚴謹的評估過程。它不再特指一套單一的系統，更多的是一系列符合相同標準的應用和基礎IT系統的合體和生態，在保證系統建設過程和體驗的一致性的同時還能夠滿足學習過程的多樣性和專業性，整體框架結構如圖3所示。

值得注意的是，近年來隨著人工智能理論和計算能力的飛速發展，結合認知科學的人工智能應用成為了下一代學習管理系統中的重要研究和應用方向，機器學習和智能優化算法將在大規模教育教學過程中起到重要的輔助作用。在國外，斯坦福大學、劍橋大學、卡耐基梅隆大學等都在相關方向上進行了嘗試和研究，一方面通過機器學習技術進行知識圖譜的分析和繪制；另一方面通過人工智能和大數據應用技術，對學習者學習認知過程的模式進行識別分析，為學習者和機構的管理者提供更加有效的支持。在國內，清華大學通過教育部在線教育研究中心的研究成果應用平臺“學堂在線”也推出了人工智能助教“小木機器人”和實時智慧課堂教學互動平臺“雨課堂”，并通過“雨課堂”這樣的應用，貫穿教學過程的平臺和人工智能技術搭建面向未來學習的下一代LMS系統，已經有數百萬用戶和20多萬個班級在使用。

圖3 下一代學習管理系統框架結構規劃

六小結

我國的LMS發展在全球范圍內來說起步較晚，前幾年我國已有部分高校使用Blackboard等系統[13]，也有部分高校使用Moodle自行進行二次開發[14][15]，但大多數高校仍然處于自行開發或多套系統并行，分別獨立使用國內一些集成圖書館資源或課程的產品，各系統間并未實現連通集成，對教師的教學過程支持還有很多限制。然而，由于基礎設施發展迅速，歷史負擔較少，諸如手機支付、微信等互聯網應用普及率高，符合中國國情的下一代LMS已然呼之欲出。面向未來的下一代學習管理系統需要以開放平臺為理念，以優秀內容為核心載體，能夠快速通過技術的手段實現整個教育教學過程的一體化，支持多種混合式教學方法的應用和落地，真正實現教育的規模化、個性化和高質量。

[1]Wikipedia. Learning management system[OL].

[2]Dahlstrom E, Bichsel J.ECAR Study of Undergraduate students and information technology[R]. EDUCAUSE Center for Analysis and Research, 2014:11-15

[3]Craig W. Top ten learning management systems——July rankings [OL].

[4]Pearson. Pearson LearningStudio will retire on January 1, 2018[OL].

[5]Edutechnica. LMS data – spring 2017 updates[OL].

[6]ADL. SCORM overview [OL].

[7]IMS Global Learning Consortium. Learning tools interoperability[OL].

[8]John O. Understanding project-based learning in the online classroom [OL].

[9] Hassan M M H. Rethinking higher education[OL].

[10]Gallup. 2016 gallup college and university presidents study[OL].

[11]Malcolm B, Joanne D, Nancy M. What’s next for the LMS? [OL].

[12]EDUCAUSE. NGDLE[OL].

[13]蔡建平,黃素芬. Blackboard平臺應用初探[J].計算機教育,2007,(5x):59-60.

[14]張雪云,馬志強.國內Moodle平臺研究綜述[J].開放教育研究,2007,(6):96-99.

[15]閆英琪, 阿不來提,郭紹青.基于Moodle平臺的學習活動設計[J].現代教育技術,2008,(6):70-74.

編輯：小西

Overview of Learning Management System and Prospect of Future Development

LI Chao ZHOU Hong

Future learning raised brand new requirements and challenge to legacy learning management system. A detailed analysis of six mainstream LMS, such as Blackboard, Canvas, Moodle, Sakai, Brightspace and Learning Studio, was provided in the first part, followed by a comparison among the six LMS with dimensions in categories, application, market trends and stands. Moreover, challenges to legacy learning process were discussed from three aspects: concept, content and LMS. Finally, based on domestic situation and application scenario, a framework of NGLMS was proposed.

learning management system; NGLMS; LTI; SCORM; E-Learning

G40-057

A

1009—8097（2018）02—0113—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.02.017

本文受“聯合國教科文組織國際工程科技知識中心”建設項目支持。

李超，在讀博士，研究方向為管理科學與工程、智能優化算法和教育過程管理，郵箱為lichao.sem@buaa.edu.cn。

2017年5月18日