語義網(wǎng)自適應(yīng)學習系統(tǒng)中基于學習風格的教學策略模型研究

劉紅霞　趙蔚　陳雷

摘 要：研究證明，學習風格是影響學習效果的重要因素。本文對當前多種學習風格模型的特點和應(yīng)用情況進行了深入分析，選定FSLSM作為自適應(yīng)學習系統(tǒng)的學習風格模型，并提出了學習風格顯性診斷和隱性修正的具體方案，針對學習者的學習風格差異，從學習資源的提供、學習路徑的安排、自適應(yīng)規(guī)則等方面構(gòu)建出語義網(wǎng)環(huán)境下的自適應(yīng)教學策略模型。

關(guān)鍵詞：語義網(wǎng)；自適應(yīng)學習系統(tǒng)；學習風格；教學策略

中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2014）06-0024-04

研究證明，許多因素包括學習環(huán)境、學習風格等都可以對學習產(chǎn)生影響。主流的課程管理系統(tǒng)大多忽視學習者的個性特征，為其提供同樣的資源和活動，也無法根據(jù)學習者知識背景、學習結(jié)果的改變而作出智能調(diào)整，大大降低了網(wǎng)絡(luò)學習的效率。

自適應(yīng)學習系統(tǒng)（Adaptive Learning System），是針對個體學習過程中的差異性而提供適合個體特征的學習支持的學習系統(tǒng)，能夠為學習者提供個性化的資源及學習過程和學習策略等。[1]本文主要是對自適應(yīng)學習系統(tǒng)中基于學習風格的教學策略模型作出詳細的介紹。該模塊的研究主要涉及以下幾個問題：

1.采用何種學習風格模型作為自適應(yīng)學習系統(tǒng)的標準，以及如何選擇或設(shè)計一個有效的、定量的學習風格測量量表；

2.學習風格的診斷方法、學習風格中的哪些特征需要被診斷及被適應(yīng)、學習行為中的哪些信息可以用于確定學習者的學習風格；

3.自適應(yīng)學習系統(tǒng)如何實現(xiàn)自適應(yīng)，即基于學習風格的自適應(yīng)教學策略的生成。

一、學習風格模型的確定

在測量學習者的學習風格之前，要選擇一個學習風格模型，并設(shè)計一個可供量化的學習風格測量量表。目前存在多種類型的學習風格模型，Coffield等人[2]從模型的設(shè)計角度出發(fā)將學習風格模型分為五類。第一類主要是將學習風格和偏好分為四個模塊：視覺、聽覺、動覺和觸覺，例如Felder and Sliverman。第二類認為學習風格是認知結(jié)構(gòu)的深層次特征，包括能力模式等。第三類認為學習風格是一個相對穩(wěn)定的個性特征的組合，例如Myers-Briggs。第四類學習風格被看作是一種彈性的基本穩(wěn)定的學習偏好，例如Honey and Mumford、Kolb等。最后一類將學習風格看作是學習方法、策略，例如Pask、Entwistle、Grasha-Riechmann等。這些模型在教育超媒體系統(tǒng)中都已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。

在本研究進行之初，我們對主流的自適應(yīng)教育超媒體系統(tǒng)（Adaptive Educational Hypermedia System， AEHS）中學習風格模型的選擇進行了調(diào)查，并對各系統(tǒng)所采用的學習風格維度、針對各維度采取的自適應(yīng)教學策略等進行了深入的分析。目前主流的學習風格模型在教育超媒體系統(tǒng)中的應(yīng)用情況如表1所示。

我們選擇FSLSM（Felder & Sliverman Learning Style Model），首先是基于它的可靠性。截至目前為止，F(xiàn)SLSM已經(jīng)被其作者和多位專家所證實（Zywno， 2003）（Felder & Spurlin， 2005），[3]并且成功應(yīng)用到了多種自適應(yīng)超媒體教育系統(tǒng)中。這些成功的案例都表明了該模型具有良好的有效性和可靠性。

其次在于FSLSM提供了一個定量的學習風格測量量表ILS（Index of Learning Styles），該表是一個可計算的模型，通過對四個維度分別進行量化，其測量結(jié)果容易理解并具有很強的可操作性。同時FSLSM重視媒體類型的差異，對網(wǎng)絡(luò)學習中基于學習風格的教學策略的制定也有很強的指導性。

基于以上三點優(yōu)勢，我們選擇FSLSM作為自適應(yīng)學習系統(tǒng)的學習風格模型，并采用該模型自備的學習風格測量量表對學習風格進行診斷。

二、學習風格的診斷

學習風格的診斷包括顯性和隱性兩種方式。顯性方式主要是指學生填寫學習風格調(diào)查問卷，隱性方式主要是通過在學習過程中監(jiān)控學習者的各種行為進而確定其學習風格。在自適應(yīng)學習系統(tǒng)中，我們采用了顯隱性相結(jié)合的方式對學習風格進行診斷。在進入知識學習之前，建議學習者參與學習風格測試，如果學習者對測試結(jié)果提出異議，系統(tǒng)提供“學習風格切換”接口，可以在知識學習過程中隨時對學習風格做出適當?shù)恼{(diào)整。在學習過程中，制定了一套基于學習者學習行為的隱性的學習風格修正方案。

1.顯性診斷

在學習風格的顯性診斷階段，我們采用FSLSM中自帶的學習風格測量量表ILS，分別從信息加工、感知、輸入、理解四個方面將學習風格分為4個維度8種類型。四個維度彼此獨立，分別是：活躍/沉思，感悟/直覺，視覺/言語，序列/綜合。

（1）學習風格前測

學習風格前測主要是對學習者模型中“學習風格”模塊中部分字段的初始化。ILS具有很強的可操作性，學習者在回答ILS中設(shè)置的問題后，系統(tǒng)通過問題答案分析學習者的學習風格傾向和每種風格的強弱程度，進而推斷出學習者所歸屬的學習風格類型。

（2）學習風格切換

由于量表測試往往會存在一定的誤差，學習者使用系統(tǒng)前期缺乏修正誤差所需的數(shù)據(jù)，并且一些學習者的學習風格傾向性并不明顯，因此不將量表測試結(jié)果作為認定學習風格的唯一依據(jù)，而是提供給學習者充分自由的選擇空間，提供“學習風格切換”功能，使學習者在學習過程中根據(jù)需要對學習風格進行調(diào)整，為量表的不足提供人性化的解決方案。

2.隱性修正

通過ILS對學習者進行的學習風格測試，以及學習者在學習過程中進行的學習風格切換，都存在較強的主觀意識。并且學習者的學習風格也不是一成不變的，單一的量表也存在一定的誤差，所以需要后期的數(shù)據(jù)挖掘?qū)W習風格模型進行修正。在學習活動的過程中，我們將對學習者的各種行為進行監(jiān)控，通過其各種行為表現(xiàn)對學習風格進行修正。在學習風格的隱性修正階段，我們需要確定學習行為中的哪些信息可以用于確定學習者的學習風格。表2中詳細列出了學習風格模型中各個維度的相關(guān)行為模式。

（1）活躍/沉思維度

活躍型學習者往往不深入思考就采取行動，喜歡積極表達自己的想法，在交流、協(xié)作等活動中來掌握信息，傾向于在集體的氛圍中進行學習。沉思型學習者喜歡安靜地思考問題，力求在頭腦中完成對問題的全面、精細的分析之后再進行表達，傾向于獨立進行學習。這一維度，主要通過學習者的論壇參與情況以及練習和實例的瀏覽次數(shù)對其進行修正。

（2）感悟/直覺維度

感悟型學習者喜歡學習事實性的知識，關(guān)注知識的細節(jié)，認真仔細并具有耐心，對知識往往偏重記憶，傾向于做一些現(xiàn)成的工作。直覺型學習者比較擅長抽象思維，能夠更快地掌握新概念并積極應(yīng)對復雜情況和突發(fā)情況，傾向于發(fā)現(xiàn)某種可能性和事物之間的關(guān)系。[4] 這一維度，主要通過學習者對不同抽象程度材料的瀏覽情況以及瀏覽實例的時間對其風格傾向進行修正。

（3）視覺/言語維度

視覺型學習者對于圖像刺激比較敏感，喜歡從圖片、圖表、影片等內(nèi)容中獲取知識。言語型學習者對于文字信息和口頭的闡釋擁有更強的理解力。這一維度，主要通過記錄學習者對不同媒體類型的瀏覽情況來修正其所屬風格類型。

（4）序列/綜合維度

序列型學習者喜歡按照線性的方式按部就班地進行學習，學習步調(diào)往往比較程序化，由局部到整體逐步掌握知識。綜合型學習者喜歡先把握全局，在頭腦中形成知識的整體框架，再通過頓悟等方式完成對知識的深入理解。這一維度，主要通過學習者對知識樹、概述、總結(jié)等知識體系相關(guān)內(nèi)容的瀏覽情況為其風格修正提供依據(jù)。

三、自適應(yīng)教學策略的生成

每種學習風格都既有優(yōu)勢，又有劣勢。教育的根本目的是要充分發(fā)揮其優(yōu)勢，又要盡力彌補由于學習方式、學習傾向所表現(xiàn)出的不足。自適應(yīng)學習系統(tǒng)的短期目標是提高本知識點的學習效率，長期目標是使學習者均衡發(fā)展，能夠適應(yīng)所有類型的資源。本研究嘗試找出一種針對學習風格差異的學習服務(wù)模式。

1.自適應(yīng)內(nèi)容的呈現(xiàn)

在語義網(wǎng)環(huán)境下，利用本體建模，可以通過語義元數(shù)據(jù)方便地添加關(guān)于資源本身的屬性。結(jié)合學習風格涉及的多種影響因素，為學習資源定義了知識類型、媒體類型、抽象程度等元數(shù)據(jù)信息，表3中列出了部分與學習風格相關(guān)的語義元數(shù)據(jù)。系統(tǒng)針對學習者的學習風格提供了相應(yīng)的知識呈現(xiàn)方式，同時，為了使學習者不局限于我們直接呈現(xiàn)出的內(nèi)容，我們?yōu)閷W習者提供了一個可接觸到平臺其它優(yōu)質(zhì)資源的接口，使學習者能夠有效利用本知識點相關(guān)的更多資源。

2.自適應(yīng)導航的呈現(xiàn)

對于不同風格的學習者，合理的學習路徑對于其認知過程有著重要影響。例如，綜合型學習者適合首先掌握知識的整體架構(gòu)再逐步細化，序列型學習者則與之相反。自適應(yīng)學習系統(tǒng)主要通過自適應(yīng)導航來為各種類型的學習者提供個性化的學習路徑。

在語義網(wǎng)環(huán)境下，我們利用本體為每一個知識點設(shè)置了知識類型、前向知識、后向知識、難度級別、父子層級、相關(guān)知識等屬性，使學習內(nèi)容形成統(tǒng)一、規(guī)范、清晰的語義組織結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了知識點之間的有效推理，為自適應(yīng)導航的實現(xiàn)提供了可能。

自適應(yīng)學習系統(tǒng)中的導航可以分為全局性導航和局部導航。全局性導航主要由領(lǐng)域知識樹形結(jié)構(gòu)來呈現(xiàn)。樹形結(jié)構(gòu)可以顯示出課程的完整知識體系，并通過學習狀態(tài)標記顯示出當前學習者對知識的掌握狀態(tài)。通過全局性導航，各類型的學習者都可以明確自己當前所學內(nèi)容在知識體系中所處位置以及自己對課程知識的掌握情況，從而避免了信息迷航和對學習情況模糊不清的狀況。

局部導航是系統(tǒng)進行自適應(yīng)導航的關(guān)鍵。不同風格類型的學習者正是通過局部導航來獲取個性化的學習路徑。系統(tǒng)為學習者提供學習路徑導航圖，建議的學習步驟從上到下依次排列，學習者既可以按建議步驟進行學習，也可以自行安排。同時，局部導航還為學習者提供了知識概念圖，使學習者可以方便地進入當前知識點的相關(guān)知識、先前知識、后向知識等，幫助學習者生成合理的圖式。

3.資源的自適應(yīng)排序

通過自適應(yīng)的知識內(nèi)容和學習路徑呈現(xiàn)，我們?yōu)閷W習者提供了個性化的學習方案。而針對某一種風格的學習者，在確定為其呈現(xiàn)資源的方式之后，還需要保證學習者能夠優(yōu)先學習到最優(yōu)質(zhì)的資源。為此，有必要對學習資源進行有效的評價與排序。在語義網(wǎng)環(huán)境下的自適應(yīng)學習系統(tǒng)中，我們通過Web2.0理念下的智能挖掘技術(shù)來實現(xiàn)資源的自適應(yīng)排序，其中最為典型的應(yīng)用是掘客。我們將掘客移植到自適應(yīng)學習系統(tǒng)中，從而使傳統(tǒng)的自上而下的由少數(shù)專家作為主導的資源呈現(xiàn)體系轉(zhuǎn)變?yōu)樽韵露系挠汕猩韰⑴c學習的廣大學習者的影響作為主要控制因素的自適應(yīng)資源體系。

在我們的自適應(yīng)學習系統(tǒng)中，掘客作為系統(tǒng)的一種功能和服務(wù)，主要通過學習者對學習資源的評價作為實現(xiàn)的依據(jù)。系統(tǒng)為學科專家和學習者的評價設(shè)置相應(yīng)的權(quán)值，在系統(tǒng)使用初期，由于缺乏足夠的用戶，學科專家對資源的評價占主導地位，這在一定程度上解決了“冷開始”的問題，使最初的學習者也可以優(yōu)先瀏覽到高質(zhì)量的資源。隨著學習者的增多，系統(tǒng)動態(tài)調(diào)整權(quán)值分配，學習者的評價將逐漸替代專家意見，成為影響資源評價和排序的主要因素，對資源的評價也將趨于客觀和穩(wěn)定。

四、總結(jié)

語義網(wǎng)是下一代的智能網(wǎng)絡(luò)，語義網(wǎng)環(huán)境下的自適應(yīng)學習也將成為智能化學習的重要發(fā)展趨勢。針對不同學習風格的學習者建立自適應(yīng)教學策略模型，為自適應(yīng)學習系統(tǒng)功能的實現(xiàn)和教學應(yīng)用提供了依據(jù)。本研究是自適應(yīng)學習系統(tǒng)中的用戶模型和領(lǐng)域模型溝通的橋梁，三者共同構(gòu)成自適應(yīng)學習系統(tǒng)的三大核心組件。

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（編輯：李曉萍）