基于知识和建构主义的个性化网络课件.doc

基于知识和建构主义的个性化网络课件
Personalized Webcouse Based on Knowledge and Constructivism
基于传统教学模式的网络课件存在很多弊端，也使我们在设计个性化网络课件时受到了制约。本文以建构主义学习理论为基础，讨论了实现个性化网络课件要解决的相关问题，从学习知识的结构化、学习目标的框架表示到利用组件化的学习目标对学生资源对象的描述和学生学习的评价方法。在此基础上，结合按个性化特征的学生分类、学生模型技术，提出了个性化网络课件的一个完整的解决方案，即基于知识的、以学生“学”为主的、“协作”的和以课程的实现目标作评价标准的个性化网络课件。
关键词: 网络课件 知识 建构主义 个性化
1 引言
随着是科技的发展和人才竞争的加剧，社会对人才的要求已经了发生深刻的变化。因此，教育的目的将不仅是教会学生知识本身，更重要的是培养学生运用知识解决实际问题的能力。传统教育模式就很难适应教育目的变化和社会的发展的需要。
传统的教学模式是以教师的“教”为主，对学生的教学方式主要是知识灌输，即基于学习内容的教学，是一种单向的知识传送。其次，老师对学生的知识传授基本上是一种的施与受的关系，很少考虑到学生的知识基础、情感和对知识的学习情况等个性因素。学生对所学的知识只是知道、记住但不能应用于解决具体的问题，学习评价也往往集中在学生掌握知识多少和再现知识的能力。传统教学中的学生缺乏自我决策和主动探求知识的能力，个性也很难得到发挥。
建构主义从认知角度是基于学生的知识建构，强调以学生的学”为中心。比如对学科教育，可以让学生在获取知识的同时，就培养学生运用知识的能力，即在运用知识中学习知识。建构主义的应用并不意味着对传统教学模式的完全抛弃。结合两者的优点，可以实现一种更优化的教学模式。网络技术的发展为新的教学模式提供了有利的实现平台。
将建构主义学习理论应用于网络课件的学习设计中，可以改变传统网络课件的种种不足，同时网络和多媒体技术的发展也为充分实现建构主义中的情景创设和协作化学习提供了技术条件。传统的网络课件仅仅是通过对学习者进行多媒体学习资源对象的展现和播放来实现课程知识的传授。不足之处主要有两点一是以知识的灌输为主，缺乏学生的自主参与及学习效果信息的反馈，二是往往只是基于单机环境的CAI课件的Web翻版，没有充分利用网络在资源共享和协作化学习上的优势。在网络环境下，结合现代建构主义学习理论的网络课件通过创设情境、协作互助和信息共享等特点将会实现以学生的“学”为主的学习模式的转变，改变以上不足。本文以知识内容的组织和学习目标的组件化为前提，讨论如何运用建构主义思想来实现网络课件的个性化，提出了个性化网络课件的一种解决方案。
2 知识的组织
2.1知识内容的组织
开发网络课件时首要考虑是如何对此课程的领域知识进行合理的组织，同时网络课件中的学习活动也是以知识为中心来安排设计的。基于结构化知识的学习模式和基于复杂问题解决的学习模式都是有效的知识学习方式。结构化知识学习是指将要学习的知识按一定方式很好的组织起来，使知识结构化并且是易于访问的。根据Gagne的学习理论，可以把一个大的学习单元逐级细化为若干小的学习单元，每个小的学习单元都是针对某个知识或技能目标而设计的。分级别的目是为了明确哪些是使当前学习更容易的必备学习任务。Gagne的理论强调知识学习的先后顺序，因此适于对一些基本技能的学习和训练。基于复杂问题解决的学习模式，同样是一种知识的组织方式。这种方式充分体现了建构主义学习理论的思想，建构主义理论认为学习者获取知识的过程不是通过教师传授得到，而是通过意义建构的方式而获得。学生在创设的情景下，利用必要的学习资源和人际间的协作完成问题解决所需完成的相关任务如对信息调查、主题讨论等。学生在这种方式下实现的意义建构强调的是对知识的综合应用。
由以上讨论，课件设计时我们可以结合这两种方式，灵活运用。对于课程中基本技能和基础知识部分，可以采用基于结构化的知识学习模式制作课件。对于课程的综合运用部分，可以复杂问题解决的知识学习方式。或者也可结合这两种方式混合使用，如按照结构化的知识方式把课程领域知识分解划分较大大的学习单元，而对每一个学习单元进行学习设计，可以使用基于问题解决的知识组织方式。
下面，从知识的学习目标角度，进一步讨论如何对组织课程领域知识。
2.2知识的学习目标组件化
对课程的学习目标作分析,把课程学习要达到的最终目标同课程领域知识分离出来。课程学习的最终目标，是从应用的角度描述学生应达到的各项能力。不同于知识“主题”中知识点的教学要求，学习目标主要强调的是对知识的综合应用，在实际应用中解决问题要求的各项能力。有时一项学习目标可能会贯穿与不同的知识“主题”中，也就是说一项学习目标在几个“主题”中都有涉及。
从学习最终要达到的目标入手，可以构建出课程目标的整体层次框架。这种目标层次框架可以用于“主题”的学习设计和学生的学习评价（Michael J.Safoutin）。按这种方法,对工程设计课程构建了学习目标框架。根据设计活动的组成要素，确定出十四项学习目标（需求认知、问题定义、计划...），每个学习目标项下又可详细的划分成若干学习目标子项。学习目标项与其子项构成了具有层次的目标列表。各项学习目标在认知领域上，用认知、理解、应用、分析、综合和评价这六个方面来描述。这样，学习目标项及其认知要求就构建出了此课程的学习目标认知属性框架。
在网络课件中，可以按这种方法对课程学习目标进行充分的结构化，构建出学习目标框架。在设计“主题”及其内部的学习活动时，可以参照目标框架中的相关学习目标。反之，每个学习活动所涉及的学习目标也可以用其在目标框架中的覆盖区域表示。对学习目标的结构化表示，可以成为评价学习活动设计合理性的一种方法。课程的学习目标用框架结构化后，每个目标项基本上是独立的，可以用这些组件化的学习目标项评价学生的学习效果。
3 个性化网络课件
个性化的网络课件，即能给学生提供满足其个性需要和学习进度的学习环境及其学习内容，并提供相应的学习活动。建构主义的引入，使个性化不再局限于传统教学模式下教学策略个性化的狭小空间，为个性化的学习设计提供了广阔的实现平台。从建构主义理论出发，个性化网络课件是对具有不同学习特征的学习者创设相应的学习环境实现所学知识的意义建构，完成课程学习的任务。基于建构主义的个性化网络课件的关键技术如下：
（1）学习者个性模型
个性化的实现首先要求系统对学生个体的识别，因此建立学生模型及记录其学习情况是实现个性化的基础。如何构建学生的个性化模型，可以从学生的学习倾向特征、目前关注的兴趣“主题”、偏爱和喜好、学习进度等几个方面研究。根据对学习倾向特征的研究,学习者的学习倾向有四种类型:转变型、任务型、环境适应型、逆反型。在确定学习者的学习倾向类型时，大致可以采用两种方法：通过学习倾向的问卷调查LOQ （The Learning Orientation Questionnaire），另一种方法是通过学习者的学习活动，逐步识别和确认学习者的学习倾向类型。前一种方法较为直接容易实现。后一种方法，需要分析学生的学习行为，不仅要用到学习心理学的研究成果，还要运用机器学习、数据挖掘的知识发现、神经元网络的模式识别和聚类等相关技术。这些技术如何运用于个性化网络学习，还有很多基础研究工作要作。
这里我们采用网上问卷调查的形式，确认学习者的基本学习倾向类型。同时在学习中根据其学习行为表现，学习倾向类应也可作相应变化。确认学习倾向类型后，为不同类型的学习者定制相应的学习指导建议或学习活动安排。
除了学习倾向类型的不同外，学习者对不同学习“主题”的关注程度也不相同。学习“主题”就是按知识内容划分的各个学习单元。各个学习主题中又围绕一些技能要求子目标划分成各子专题。这些学习活动的安排方式要针对不同的学习者要求展开。界面的偏爱和喜好，可由学习者自己定制或系统给出默认值。学习进度由系统根据学习者的学习效果反馈相应控制。
上述的这些关于学习者个性的信息，由于在学习活动中长期有效，因此需要建立学生模型保存在系统的数据库中。此外，这些信息，还可以实现个性化的“协作”学习。
（2）协作
建构主义要求协作发生在学习过程的始终。对于需要进行意义建构的学习知识目标，可以在其网络课件内部设计交流协作工具。在没有教师统一指导的网络学习中，学生对课件的学习与学生之间的交流协作就很容易脱节。利用这些嵌于课件内部的会话工具，学生就能学习课件知识的过程中因时因地的通过协作互助进行意义建构。这些内嵌式协作工具，可以以组件形式嵌入到不同的网络课件中因此有很高的可重用性。协作工具可以结合智能代理（Agents）技术成为学习者的协作智能代理。例如，学习者使用网络课件创设的情境中遇到问题时，可以随时随处的通过浏览器端的协作学习代理与他人（教师和学习伙伴）交互讨论，代理接到请求后会在服务器端的数据库中查找当前正在学习此课程的在线学习伙伴或任课老师，如果学习伙伴和教师在线且接受协作则实现协作讨论，否则由代理查找课件数据库给出此学习目标单元的系统帮助。在网络课件的学习设计中结合这些方法可以为网络课件扩展其他功能，为课件学习资源对象的共享、网络课件的个性化等准备了前提条件。
个性化学习不仅局限在单机上，“协作”可以从另一个角度体现网络学习的个性化（Tak-Wai Chan）。在系统中，对每个学习者的学习行为和学习现状都要作详细的记录，以支持学生个性模型的建立及学习中的“协作”。这些学习记录，是随时间改变而改变的，使用后导入数据仓库进行分析或被新的记录覆盖。“协作”学习的实现，就是通过充分使用这些学习记录，使学生能够相互“协作”，感到生活在一个学习的团体中。
个性网络课件中学习者的学习历史记录存放在服务器的数据库上，学生在选择学习活动时，可参照其他同类学生的学习情况来预测哪个学习活动更适合这个学生，从而选择出最适合的学习活动。通过这种方式，可以为每个学习者动态生成一系列的学习活动。“协作”的另一个方面是，学习者可根据其他学习者的学习历史记录，自己或由系统选择学习伙伴。可以建立不同的伙伴关系,同伴关系或辅导者与被辅导者的关系。在课件学习中，学生使用通信工具或学习代理完成“会话”实现学习上的协作。
（3）个性化的“主题”安排
基于建构主义的网络课件中，每个“主题”中知识的演示和学生的参与相互补充。个性化网络课件要求“主题”中有多样的学习环境，包括不同的创设情境、学习资源对象、协作化工具等，以便满足学习者的个性要求。从认知领域来讲，一个“主题”所涉及的相关知识内容，有认知、理解、应用、分析、综合和评价这六个方面的要求。为实现这些目标组件，所设计的学习方式可以很灵活，系统根据学生的个性类别和课程进度，可以选择相应的学习活动。
课程知识按知识的相对完整性和独立性划分成具有等级的各个学习“主题”。这些主题按先易后难、必备知识等级较高的学习规律，构成一个分层结构的课程知识“主题”树。主题之间的关系是松散的，呈基本有序。为指导学习者的学习进度，主题可以按学习计划中的时间安排分层逐级对学习者开放。同一层中各主题的学习顺序不分先后，可由学习者灵活掌握。对于个性化学习，学习者可以不受时间限制提前进入下一层各主题的学习，但需要满足一定的条件如测试成绩达到要求、对自己的学习评价为良好以上、老师的评价为良好以上等。当其中的某些条件成立时学习者可以进入下一阶段的学习，否者有一个最迟学习期限，时间到后系统自动开放下一阶段的主题。按照这种方法安排“主题”的学习顺序，既控制了学习者的学习进度又有一定的灵活性，体现了个性化的学习进度安排。
“主题”内部按学习目标分成各个技能要求的子专题。这些子专题是以知识的最终应用为目标的，围绕应用目标组织相关的必备学习资源。
（4）目标评价
为了评价“主题”中各学习活动设计的合理性和学生的学习效果，需要建立一种结构化的学习目标评价体系。对于以能力和技能培养的课程，可以采用上述的学习目标框架法描述此课程学习最终要达到的能力目标。建构主义强调知识的外化，即在实际场景中运用知识解决实际问题的能力。这种目标制定方法符合建构主义的原理。
学生在创设的情境中获得知识的同时也学会了知识的应用,即学习的外化。学习效果的评价可以结合学生的自我评价和老师的评价。学生根据习题，测试的完成情况，及学习中遇到困难的多少，对各学习目标项要求作自我评价，老师也可根据作业、学习报告、“主题”讨论等情况，按课程学习的各项要求评价学生。
按照对课程学习目标的组件化的方法，对课程的最终学习目标划分成粗细层次不同的几个层次，构成目标评价组件框架。学生的自我评价和老师的评价都是依据这个框架中的组件来分项评价。评价的等级可以分为较差、一般、良好、非常好、优秀评价五个等级。量化等级分别为1、2、3、4、5。学生的自我评定和老师的综合评定可以相比较，学生之间也可相互评价，系统把这些评价信息以图形和表格的形式显示给学生自己。学生按照学习的评价自己组织学习活动或由系统安排学习活动。
通过这种方法可以分阶段的获得学生学习效果的反馈，解决了传统教学过程中无法了解学生学习情况的问题。知识的分解有利于知识的综合应用，对课程知识的结构化使学生按等级的逐步学习课程知识和技能，是一个学习的过程。对课程最终能力目标的组件化可作为设计学习活动的依据和使对学生学习效果评价更明确的一种有效方法。
4 结论
我们在设计个性化网络课件的生成系统时，遇到了关于个性化学习如何实现的一些问题。个性化网络课件的实现涉及到课程的知识如何组织，学习资源对象的设计、学习效果如何评价及个性化的分类和实现。在这些问题研究的基础上，提出了一种开发个性化网络课程的初步思想，即基于建构主义的、以知识为中心的、以课程的最终目标作评价标准的个性化网络课件。
下一步的工作是根据这种设计思想和系统解决方案，实现一个具有个性化学习性质的网络课件原型。
目前设计中还存在很多难点和问题，需要在研究和实践中一步步解决。如学习设计要考虑到不同课程的特点，如文理科差别、技能培养课程与知识综合运用课程的差别等；学生个性模型的建立需要用到神经网络、网络和数据库技术及一些相关算法；课件学习资源库的建设要借助网络的优势，按照信息开放、资源共享的原则设计网络课件。采用教育资源标准规范建立学习资源对象的元数据，使用XML语言来描述并便于个性化的信息查询及课件间的学习资源对象共享；协作工具和学习环境的界面设计也要遵从学习者的学习个性，帮助学习者更好的实现意义建构。
参考文献
[1] 何克抗. 建构主义理论基础.
[2] 何克抗. 网络应用技术新发展.
[3] Michael J.Safoutin, Cynthia J.Atman, "A Design Attribute Frameword for Course Planning and Learning Assessment" , IEEE transactions on education ,vol 43, no 2, 188-199 （may 2000）.
[4] Tak-Wai Chan ,Chih-Wei Hue , Four spaces of network learning models. Computers & Education ,vol 37 141-161 （2001）.
[5] the Training Place. Learning Orientations research.
The conventional webcourse often suffer from overlook of the student's need and difficulty to get feedback , for personalized learning is confined to the conventional pattern of instruction. This paper, which centers on how to construct a personlized webcourse based on constructivism, discusses the structed-knowledge, components of course outcomes in framework and how to assess the learning objects and student achievement ,which are incorporated in the tuneup for personalization, as well as how to identify learing-orientatin and built learning profile etc. Finally, we expect the more detail work.
Key words: Webcourse Knowledge Constructivism Personalized learning