e-Learning環(huán)境下的項(xiàng)目中心培訓(xùn)課程學(xué)習(xí)單元信息模型構(gòu)建

☆ 王延華

（國家開放大學(xué)，北京 100039）

一、引言

e-Learning環(huán)境下的職業(yè)培訓(xùn)正在經(jīng)歷著從接受認(rèn)知教學(xué)范式向建構(gòu)認(rèn)知教學(xué)范式再到分布式情境認(rèn)知教學(xué)范式的轉(zhuǎn)型。這一轉(zhuǎn)型的外在表現(xiàn)就是從接受學(xué)習(xí)向協(xié)作式學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)、非正式學(xué)習(xí)等方式轉(zhuǎn)變，更加關(guān)注學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)，突顯學(xué)習(xí)共同體的作用，使教學(xué)活動向著個性化、虛擬化和情景化發(fā)展。同時，越來越多的實(shí)踐者認(rèn)為，培訓(xùn)課程只有以學(xué)習(xí)活動為線索有效地組織學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具，才有可能促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的發(fā)生[1]。

目前，職業(yè)培訓(xùn)課程資源被按章、節(jié)和知識點(diǎn)等順序劃分成粒度不一的學(xué)習(xí)對象，學(xué)習(xí)對象的元數(shù)據(jù)描述比較容易，但由于其學(xué)習(xí)對象元數(shù)據(jù)描述信息中缺乏教學(xué)過程和教學(xué)策略等信息的描述，共享和重用效果差。學(xué)習(xí)資源標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展脈絡(luò)表明，基于學(xué)習(xí)活動共享學(xué)習(xí)資源將成為大勢所趨。目前，SCORM、IMS-LD等教學(xué)資源共享規(guī)范盡管為網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)實(shí)踐提供了一些很有用的指導(dǎo)思想，但這些規(guī)范主要是在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語基礎(chǔ)上提出的，對學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)相關(guān)的術(shù)語（如學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)成果形式、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)方式等）的表達(dá)力度不夠，也忽視了學(xué)習(xí)過程信息和人際網(wǎng)絡(luò)交流信息和語義本體描述信息等的體現(xiàn)。因此，本文在汲取學(xué)習(xí)對象、學(xué)習(xí)活動技術(shù)促進(jìn)教育資源共享理念的基礎(chǔ)上，結(jié)合職業(yè)知識結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、職業(yè)知識表征方式的研究，形成新型的培訓(xùn)課程組織形式——項(xiàng)目中心課程組織形式。這就需要建立新的可以映射到相關(guān)規(guī)范的模型——項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型，對項(xiàng)目元素及屬性進(jìn)行描述，明晰其中促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的核心因素。同時，資源信息模型也可提供必要的通用語言表示資源對象的特性和部分功能，使不同的應(yīng)用程序?qū)Y源進(jìn)行重用、變更和分享，促進(jìn)學(xué)習(xí)資源的大范圍共享傳遞，減少資源建設(shè)的重復(fù)勞動，節(jié)約e-Learning的成本。

二、項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型構(gòu)建

模型是現(xiàn)象的理論或抽象表達(dá)，信息模型（Information Model） 是用計(jì)算機(jī)語言對模型的描述。為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元結(jié)構(gòu)的理解從而支持基于計(jì)算機(jī)的項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的檢索和共享，我們需要用計(jì)算機(jī)語言對項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的結(jié)構(gòu)及其要素進(jìn)行描述。

在職業(yè)培訓(xùn)中，以項(xiàng)目作為任務(wù)載體進(jìn)行組織的培訓(xùn)課程是以項(xiàng)目為參照點(diǎn)貫穿整個學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生在以項(xiàng)目為載體所設(shè)計(jì)的綜合化情境中理解完整的工作過程，獲得相應(yīng)的知識和技能的資源。項(xiàng)目通常被理解為有著明確目標(biāo)的產(chǎn)品、服務(wù)或決策?；趯?xiàng)目的分析，本文提出項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元應(yīng)包括培訓(xùn)目標(biāo)、項(xiàng)目描述（項(xiàng)目情境、項(xiàng)目任務(wù)、項(xiàng)目成果形式及評價規(guī)則）、學(xué)習(xí)場景（包括學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具）、過程序列（類型包括實(shí)地操作、實(shí)驗(yàn)、分組討論、協(xié)同工作、角色扮演、實(shí)地調(diào)查研究、上網(wǎng)搜索、采訪相關(guān)專家等活動）。項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的基本屬性包括項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元標(biāo)題和推薦學(xué)習(xí)時間。

每個項(xiàng)目成果可以關(guān)聯(lián)一到多個學(xué)習(xí)目標(biāo)，每個項(xiàng)目任務(wù)下包含一到多個學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)習(xí)過程序列采用IMS內(nèi)容包裝的思想，通過遞歸包含實(shí)現(xiàn)選擇和順序結(jié)構(gòu)的組合。每個過程步驟中需要若干資源、工具的聲明。學(xué)習(xí)目標(biāo)和項(xiàng)目任務(wù)中都包含對領(lǐng)域知識點(diǎn)的引用。項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的可視化模型如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的信息模型

表1 項(xiàng)目描述中的術(shù)語定義表

1.培訓(xùn)目標(biāo)的信息模型

職業(yè)培訓(xùn)關(guān)注員工具有能夠思考問題、解決問題的實(shí)踐能力，以及具備學(xué)習(xí)新知識、刻苦鉆研新技術(shù)、掌握新本領(lǐng)的學(xué)習(xí)能力。根據(jù)職業(yè)技能學(xué)習(xí)心理機(jī)制，我們知道職業(yè)培訓(xùn)并非按照知道-理解-應(yīng)用的認(rèn)知過程邏輯，而是遵循技能形成的實(shí)踐邏輯。與布魯姆和梅瑞爾的學(xué)習(xí)目標(biāo)相比，豪恩斯坦的分類框架刷新了認(rèn)知、情感和動作領(lǐng)域的分類，同時聚焦于“行為領(lǐng)域”，這似乎正是職業(yè)培訓(xùn)所關(guān)注的領(lǐng)域，但在其對“輸入信息（內(nèi)容）”的分類中漏掉了概念、程序性知識。雖然，豪恩斯坦強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)中要以衡量學(xué)習(xí)者真實(shí)的行為業(yè)績表現(xiàn)作為實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)或課程標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)，但良好的行為業(yè)績一定是在理解和運(yùn)用相關(guān)概念、程序性知識的基礎(chǔ)上而表現(xiàn)出來的。綜合以上考慮，職業(yè)培訓(xùn)目標(biāo)的術(shù)語包括：概括、推斷、解釋、分析、驗(yàn)證、解答、識別、觀察、模仿、協(xié)調(diào)、整合、維持、調(diào)整、應(yīng)用、創(chuàng)意、完善、評估、展示等。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的知識強(qiáng)調(diào)組塊化知識，引用多個知識點(diǎn)，知識點(diǎn)引用來自領(lǐng)域知識本體中定義的知識點(diǎn)。

2.項(xiàng)目描述的信息模型

項(xiàng)目描述包括項(xiàng)目情境、項(xiàng)目任務(wù)、項(xiàng)目成果等描述信息。項(xiàng)目情境是指構(gòu)成和蘊(yùn)含在項(xiàng)目背景中的那些相互交織的因素及其相互之間的關(guān)系，既指項(xiàng)目背景及其產(chǎn)生的條件，又指起因及其發(fā)展經(jīng)過。項(xiàng)目任務(wù)是學(xué)習(xí)者需要最后完成的任務(wù)，學(xué)習(xí)者所需要學(xué)習(xí)及其運(yùn)用的知識都體現(xiàn)在項(xiàng)目任務(wù)的完成過程中。每個預(yù)期的項(xiàng)目成果中包含有成果的基本描述信息，學(xué)習(xí)成果的評價規(guī)則和產(chǎn)出該成果需要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)習(xí)任務(wù)是受訓(xùn)者在項(xiàng)目實(shí)施的過程中需要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)，而項(xiàng)目的實(shí)施過程是對所學(xué)知識和技能的應(yīng)用和整合。成果類型、成果表現(xiàn)形式、任務(wù)組織形式和學(xué)習(xí)任務(wù)類型對應(yīng)的術(shù)語如表1所示。

3.學(xué)習(xí)場景的信息模型

本部分借鑒IMS LD已有的設(shè)計(jì)成果，即將學(xué)習(xí)場景定義成學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具的集合，主要的改進(jìn)在于增加學(xué)習(xí)工具的類型以及將網(wǎng)絡(luò)課程資源類型納入資源的分類中。

表2 學(xué)習(xí)場景描述中的取值表

4.學(xué)習(xí)過程的信息模型

在學(xué)習(xí)過程的建模方面，國內(nèi)外很多學(xué)者提出了用工作流的思想替換IMS LD中的活動描述結(jié)果。因此，借鑒其中一些適合學(xué)習(xí)引導(dǎo)和管理的流程化思想，做到學(xué)習(xí)過程的線索既清晰，又能體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的主觀能動性。在本研究中，我們采納了XPDL描述流程跳轉(zhuǎn)四種類型中的三種：順序（sequential）、選擇（conditional）、并列（parallel）。其中“選擇”描述單個學(xué)習(xí)者對多個可選學(xué)習(xí)步驟的選擇，“并列”則描述多人對不同學(xué)習(xí)步驟的并行開展（比如在協(xié)作學(xué)習(xí)中）。

一個過程步驟對應(yīng)一個學(xué)習(xí)場景，場景中可以包含多個學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具，過程步驟中還包含學(xué)習(xí)任務(wù)的引用。完成一個學(xué)習(xí)任務(wù)可以是一個過程步驟，也可能需要多個過程步驟。在本研究中，學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)成多對多的關(guān)系。過程組合類型（aggregation-type）能引用的術(shù)語包括：sequential（順序）、conditional（選擇）、parallel（并列）。過程序列的類型或步驟的類型（step-type） 對應(yīng)的術(shù)語包括：task-show（了解任務(wù)）、activation（激活舊知）、demostration（同化新知）、application（應(yīng)用）、integration（整合）。

三、項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元中領(lǐng)域知識本體的描述

由圖1可知，學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)都包含對領(lǐng)域知識的引用。因此，在對項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元建模時，也需要對領(lǐng)域知識進(jìn)行建模。在知識工程和人工智能領(lǐng)域，知識表示的方法包括謂詞邏輯表示法、產(chǎn)生式表示法、框架表示法、面向?qū)ο蟮闹R表示、語義網(wǎng)絡(luò)表示法等多種方法[2]。本研究使用語義網(wǎng)技術(shù)對領(lǐng)域知識進(jìn)行建模。根據(jù)語義網(wǎng)的分層方案，語義網(wǎng)相關(guān)建模語言按描述能力從低到高包括 XML+XML Schema、RDF+RDF Schema、OWL 等[3]。為了提高領(lǐng)域知識點(diǎn)的檢索和推理能力，同時盡量與底層的標(biāo)準(zhǔn)描述語言（如RDF/RDFS）兼容，本研究使用OWL DL描述項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元對應(yīng)的知識模型。建立單元對應(yīng)的知識實(shí)例之前，首先需要對培訓(xùn)中涉及的職業(yè)知識類型及各知識類型之間的關(guān)系進(jìn)行原語建模。項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元、知識實(shí)例和知識模型的關(guān)系如圖2所示。

圖2 學(xué)習(xí)活動單元與知識實(shí)例、知識模型的關(guān)系

筆者在Wiggins和McTighe的分類、D.R.Herschbach和M.J.deVries的分類以及徐國慶博士分類的基礎(chǔ)上，結(jié)合職業(yè)活動單元的基本結(jié)構(gòu)模型將職業(yè)知識分為情境、實(shí)踐規(guī)則、策略性知識、實(shí)踐理論知識、技能和情感態(tài)度。不同類型的知識之間有不同的關(guān)系，本研究通過OWL DL對領(lǐng)域知識模型進(jìn)行了描述，由于篇幅的原因，這里僅列出該本體模型的RDFS的可視化圖。

圖3 RDFS的可視化圖

四、學(xué)習(xí)活動單元模型與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的映射

1.學(xué)習(xí)活動單元模型向SCORM規(guī)范映射

SCORM中的核心的思想是“學(xué)習(xí)對象”（Item）。從SCORM的角度，項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元和其中的學(xué)習(xí)任務(wù)、過程步驟都可以看作是不同含義的“學(xué)習(xí)對象”，項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型與SCORM之間的映射關(guān)系如圖4所示。

圖4 項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型與SCORM之間的映射關(guān)系

由于項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型的語義比SCORM模型更豐富，所以，在這種轉(zhuǎn)換過程中學(xué)習(xí)成果的類型、學(xué)習(xí)任務(wù)的類型、過程步驟類型等信息將被丟棄，并且學(xué)習(xí)場景中學(xué)習(xí)工具也無法轉(zhuǎn)換成SCORM中的元素。

2.學(xué)習(xí)活動信息模型向IMS LD規(guī)范映射

IMS LD標(biāo)準(zhǔn)最核心的概念是按樹形結(jié)構(gòu)組織的可以共 享 的 單 個 活 動 （activity） 和 復(fù) 合 活 動（activity-structure），以及劇本（play）、幕（act）、角色分配（role-parts）等概念組成的活動過程序列。項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動信息模型與IMS LD之間的映射關(guān)系如圖5所示。

圖5 項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型與IMS LD之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系

項(xiàng)目成果可以轉(zhuǎn)換成IMSLD中的復(fù)合活動（activity-structure），而學(xué)習(xí)任務(wù)可以轉(zhuǎn)換成下面的單一活動（activity）。當(dāng)過程序列中沒有嵌套關(guān)系時，過程序列和單個步驟可以分別轉(zhuǎn)化成劇本（play）和幕（act），當(dāng)過程序列有嵌套關(guān)系時，則需要把嵌套的子序列處理成復(fù)合活動（activity-structure）。

由于項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型的語義比IMS-LD模型更豐富，所以，在這種映射過程中學(xué)習(xí)成果類型、學(xué)習(xí)任務(wù)類型、過程步驟類型等信息將被丟棄。

五、小結(jié)

本研究構(gòu)建了學(xué)習(xí)活動單元的信息模型。該模型與SCORM、IMS LD等已有規(guī)范相比，融入了更多的與教學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)的術(shù)語，容易被教學(xué)設(shè)計(jì)者和學(xué)科專家所理解和采納，便于教學(xué)設(shè)計(jì)者、學(xué)科專家與技術(shù)開發(fā)人員溝通，共同設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動。該模型對推動我國相應(yīng)規(guī)范的發(fā)展也有一定的參考意義。本文雖然提出了學(xué)習(xí)活動單元的信息模型和領(lǐng)域知識本體描述的解決方案，但沒有基于領(lǐng)域本體模型和學(xué)習(xí)活動單元模型實(shí)現(xiàn)基于語義的學(xué)習(xí)活動的檢索。本研究實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)活動單元要素的重用目前局限在簡單的檢索基礎(chǔ)上。結(jié)合領(lǐng)域知識本體和學(xué)習(xí)活動單元模型，實(shí)現(xiàn)對學(xué)習(xí)活動單元、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)資源等要素的跨用戶、大規(guī)模的檢索和共享是下一步值得研究的重點(diǎn)。

[1]何伏剛,陳麗.網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)研究[J].開放教育研究,2007,(4):89-94.

[2]史忠植,王文杰.人工智能[M].北京：國防工業(yè)出版社,2007.

[3]Tim Berners-Lee.Semantic Web-XML 2000[EB/OL].http://www.w3.org/2000/Talks/1206-xml2k-tbl/Overview.html,2000/2006-5-23.