支持個性化發(fā)展的網絡學習空間一體化設計

廖 軼，李 波，周 航

(1.北京教育網絡和信息中心，北京 100035；2.北京交通大學 經濟管理學院，北京 100044)

支持個性化發(fā)展的網絡學習空間一體化設計

廖 軼1,2，李 波1①，周 航1

(1.北京教育網絡和信息中心，北京 100035；2.北京交通大學 經濟管理學院，北京 100044)

知識經濟時代呼吁以人為本的個性化發(fā)展，網絡學習空間可以更好地適應不同學習者的學習特征，從而提供滿足其發(fā)展需求的個性化學習支持。該文首先分析了信息時代學生的個性化發(fā)展需求；然后提出了以學生為中心對網絡學習空間進行整合型一體化設計模型，具體闡述了網絡學習空間一體化設計理念、模型構建和技術架構；最后，提出并分析了在網絡學習空間一體化設計中的數據交換和學習者模型兩個關鍵問題。

網絡學習空間；個性化發(fā)展；一體化設計；數據交換；學習者模型

一、引言

2012年，我國教育信息化建設“十二五”核心目標與標志工程“三通兩平臺”中提出了“網絡學習空間人人通”，旨在促進教學方式與學習方式的變革[1]。近幾年，各級各類網絡學習空間的建設和應用逐漸成為各省、市教育信息化重點工作內容之一。

知識經濟時代呼吁以人為本的個性化教育，信息社會為學生的個性化發(fā)展與成長提供了技術條件。新一輪基礎教育課程改革倡導這樣的學生觀：學生是處于發(fā)展過程中的人；學生是有獨特個性的人；學生是具有獨立意義的人；學生是學習和發(fā)展的主體[2]。我國《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020 年)》中明確指出，要“培養(yǎng)學生信息化環(huán)境下的學習能力”，即通過信息技術的幫助實現學生更好地自我學習和自我發(fā)展[3]。隨著技術進步和教育信息化不斷深化，網絡學習空間已成為當下學生開展自我學習自我發(fā)展的主要環(huán)境。

網絡學習空間不是一個全新的概念，是隨信息技術發(fā)展而不斷完善不斷進化的個性化虛擬學習支持環(huán)境，是智慧學習環(huán)境的高端形態(tài)[4]。目前的研究尚未形成權威通用的網絡學習空間定義，一般認為，根據網絡學習空間運行載體服務性質的不同，可以將其分為廣義的網絡學習空間和狹義的網絡學習空間：廣義的網絡學習空間是指運行在任何平臺載體之上，支持在線教學活動開展的虛擬空間；狹義的網絡學習空間特指運行在專門的教育服務平臺之上，支持在線教學活動開展的虛擬空間[5]。目前大部分學習應用系統中建設有實名認證的網絡學習空間，不同應用、不同業(yè)務系統中的網絡學習空間相對獨立，形成的片段化數據無法互通共享，很難整合應用于學生的個性特征分析和學習風格分析，不利于為學生成長提供全面支持。

二、個性化發(fā)展是信息時代的教育需求

世界上沒有完全相同的兩片樹葉，更沒有完全相同的兩個人。個性化發(fā)展是人類本能的成長需求之一，是個體基于其主體性的成長與進步的過程，具備自主性、獨特性、創(chuàng)造性三大特征，即對自我活動具有支配和控制的權力與能力；具有獨特的個性特征，與其他人存在差異性；具備超越現實改善現實的創(chuàng)造能力[6]。

時代的發(fā)展對人格獨立性和創(chuàng)造性方面提出了更高的要求，學生在個性化成長和創(chuàng)新性培養(yǎng)上的需求越來越強烈。跟物理環(huán)境相比，學生在網絡學習空間中的學習行為自主性更強、個性特征更明顯，有的傾向于自主探究，利用數字化學習資源如圖片，視頻等獲取知識；有的傾向于社會化學習方式，通過與學習共同體交互研討來收獲經驗，通過案例迅速掌握知識[7]。越來越多的學生逐漸形成了鮮明獨特的個人學習風格。了解學生的學習特征，分析學生的學習現狀，可以為學生提供針對性的支持，推送適合的信息和資源，提升學習效率[8]，促進學生的學習和發(fā)展。

(一)自主學習需要學習環(huán)境的支撐

美國在21世紀技能要求中提出，學生要具備學習和創(chuàng)新技能[9]。我國新一輪基礎教育課程改革倡導學生開展自主學習、合作學習和探究學習。建構主義學習理論認為：學習是學習者進行意義建構的過程，在學習中學習者是信息加工的主體，學習行為本身是主動建構的過程[10]。伴隨著學習觀、教學觀的轉變和信息技術、網絡技術的發(fā)展，學生的學習方式發(fā)生改變，有更多的自主學習機會，能夠方便地獲取到豐富的學習資源和學習工具，在網絡學習環(huán)境中開展自主探究學習。因為自主性的增強，學習資源和學習工具要適應學生的個性使用需求，網絡學習空間要為這些個性化的自主學習活動提供適合的推薦。

(二)學生個性的培養(yǎng)需要多種學習方式支持

學生的學習方式逐漸豐富，校外教育和非正式學習比重增大。MOOC形式的學習平臺、教學資源的O2O(Online To Offline)模式應用等新鮮事物陸續(xù)加入到學生的虛擬學習環(huán)境中，豐富學生的學習方式。以北京市為例，北京市教委自2008年開始建立北京市中小學生社會大課堂資源平臺，該平臺集合近千家社會教育資源單位的信息，提供給學生開展活動；2012年，北京數字學校正式開學，打破時空限制服務于全市學生，至今已匯集2萬節(jié)名師課程和微課程供學生開展自主學習；2015年，北京市初中開放科學實踐活動拉開序幕，采用O2O模式，將社會資源單位的851個科學實踐活動課程開放給9萬名初一學生自主選擇，學生根據個人需求完成線上預約咨詢、線下參與實踐、線上交流實踐成果、完成多種形式評價等過程。這些學習方式的改變是藉于網絡學習空間發(fā)生的，同時又對網絡學習空間提出了更多的需求，需要滿足學習場景的順暢切換與過渡，同時記錄學生和其所在學習共同體的行為數據，形成學生的成長檔案和數據集合。

(三)個性化學習需要個性化的診斷評估和智能互動反饋

不同學生的學習需求差異顯著，學習行為和學習過程、學習結果也各不相同。學生在不同的網絡學習空間中保存有個人的學習成長檔案，便于藉此對學生的學習行為和成長需求進行評估和反饋。這些數據信息可以幫助老師和學生自身對其實現智能化因“才”施教。但這些數據和信息由于源自相對獨立的不同學習應用，很難移植和互用，無法整合起來對學生進行更全面更系統地分析和診斷。因此，需要對學生的學習數據進行整合，才有可能避免斷章取義，開展整體行為分析，提供更加準確的診斷評估和反饋，滿足個性化學習中的個性需要。

如果將分散獨立的學生成長檔案和學習行為數據整合起來，建立整體性系統性數據分析，可以構建出學習者模型。學習者模型是為了描述學習者的學習風格和認知狀態(tài)等信息，是網絡學習空間的核心組件之一，代表了不同學習者的不同特征，不僅反映了學習者的學習風格，學習進度，知識背景以及與期望目標之間的差距，同時也反映了學習者個性化學習興趣，包括對學習對象媒體類型的興趣，對某種學習方式的偏好等[11]。學習者模型反映學生的個體差異，獲取學生的學習需求，可實現網絡學習空間與學生之間的智能互動。

三、網絡學習空間的一體化整合型設計

學習是學習者與學習環(huán)境不斷相互作用的過程[12]。在信息時代，學生的學習方式在不斷改變，信息化學習環(huán)境在不斷發(fā)展，相關研究工作一直在進行。2012年“三通兩平臺”提出之后，部分關于信息化學習環(huán)境的研究明確定位于“網絡學習空間”或“個人學習空間”。文獻調研發(fā)現目前關于網絡學習空間的研究大多以設計、建設為主。其中，部分文獻以建設某項應用中的獨立專用網絡學習空間為主，如唐燁偉構建了STSCS 模型，從物理學科應用、支撐工具、公共服務平臺三層對初中物理網絡學習空間的功能模塊進行設計[13]；部分文獻中體現了關于網絡學習空間的通用性設計和整體思考，如祝智庭等圍繞空間的構成要素及其要素之間的關系邏輯，建構了學生個人學習空間的信息模型，包含學生、活動、資源、工具、關系、情境等部分，并通過比較分析指出了當前建設的現狀和不足，比如無法支持空間的自由選擇和靈活配置，空間數據匯通與服務貫通薄弱，活動內外、空間內外的聯通受限[14]。Joseph Perkins在21世紀學習空間的設計框架(Framework for Considering 21st Century Learning Spaces)中較早提出整合型設計，認為需要綜合考慮信息技術、教學法、教學內容以及學習者等要素，才能促成有效學習的發(fā)生[15]。畢家娟和楊現民基于聯通學習理論，提出了以個人學習活動為核心要素，個人資源網絡、個人社交網絡、個性化工具集、個性化服務流為基本要素，個性化技術為支撐要素的個人學習空間概念模型，但未涉及相關研發(fā)與實現過程[16]。

(一)設計理念

網絡學習空間作為智慧學習環(huán)境的高端形態(tài)，是以學生的個性化發(fā)展作為核心目標，向學生提供學習的虛擬智慧環(huán)境：從使用者的視角來看，這個環(huán)境提供的，正是自己想要的或需要的。與學生相關的一切(資源、工具等)都按照某種恰到好處的樣子呈現無處不在隨手可得的狀態(tài)，或適時出現在可用范圍之內，幫助學生開展更進一步的學習。這種智慧來自于對學生個體信息進行數據綜合分析和與之相關的大數據分析結果。網絡學習空間作為一個整體存在，和學生的個性特征互相適應，因此每個人的網絡學習空間在應用層面都是不完全相同的，是個性化的，從而為學生的學習活動提供度身定制的個性支持服務，促進學生個體的成長與發(fā)展。網絡學習空間的一體化整合設計思想正是藉此產生。

網絡學習空間一體化設計，即在網絡學習空間的設計和建設過程中，以學習者的個性化發(fā)展需求為核心，以數據交互通聯為技術基礎，整合學生的學習資源、學習工具，關聯相關角色形成學習共同體，通過數據分析建立學習者模型，為學生提供一個開展個性化學習活動的智慧型虛擬學習環(huán)境[17]，實現與學生成長過程的動態(tài)交互。

因此，網絡學習空間一體化設計基于以下核心理念是：(1)網絡學習空間以統一身份認證和數據交換作為最基本的技術基礎，實現打通現有各類應用和空間之間的壁壘；(2)以促進學生個性化發(fā)展為目標，整合線上線下及校內外各種教育資源，建立資源間的邏輯相通；(3)關聯與學生用戶相關的其他角色，如老師、家長、同學、社區(qū)群組等，形成學習共同體；(4)通過數據通融整合形成全面系統的成長檔案，結合動態(tài)數據分析，為學生提供智能診斷評估和反饋互動；(5)建立學習者模型，給出成長反饋和建議，并隨著學生成長不斷更新，實現與學生的動態(tài)交互。隨著這種交互，網絡學習空間逐漸成為每個學生個體量身定制、具有個人特色的個人學習環(huán)境，但不是孤立存在的，每個以學生為中心的網絡學習空間都會與其他相關角色的網絡學習空間發(fā)生各種各樣的交流和碰撞，共存于網絡生態(tài)環(huán)境之中。

網絡學習空間一體化設計思想的提出，是為了讓研究者和建設者更加重視新型虛擬化學習環(huán)境的研發(fā)，從學與教方式變革的角度，從支持學生個性化發(fā)展的角度，跳出某一項具體應用的局限，以學習者為中心，構建適應新時期學生成長需求的學習環(huán)境，支持學生開展自主性、獨特性、創(chuàng)造性的學習，實現更具有適應性的學習和成長。

(二)模型構建

從整體看，網絡學習空間一體化整合設計要在學生學習活動的不同應用中，通過統一身份認證和數據交換體系，打破信息孤島和應用孤島的局限，實現不同應用系統之間的數據融通，支持不同角色間協作交流互助等學習共同體活動；在數據分析基礎上建立學習者模型，根據學習者模型進行個性化學習資源、學習工具推薦及學習活動設計，實現個性化的應用、支持和管理。同時通過數據交換、學習共同體等途徑實現與外部環(huán)境的動態(tài)交互。具體模型如圖1所示。

圖1 網絡學習空間一體化設計模型

1.整合學習資源、學習工具和學習應用系統

身份認證是一把鑰匙，把這把鑰匙能開啟的應用、資源、工具都集合到一個房間，學生只需一次登入，不用記錄多套賬號密碼，并可按照自己的使用需求進行自動排列和組合。用這種整合的個性化來支持學生認知過程的個性化，并且在學習活動的開展過程中不斷調整完善。即使是最親密的學習伙伴，不同的兩個學生在網絡學習空間數據信息中關于學習資源和學習工具的記錄內容也不會是完全一致的。根據學習行為數據分析，學生還可以獲得一些適合自己的資源和工具的推薦。

2.學習者及學習共同體

人類的學習活動是學習共同體性質的活動。學生的學習行為不是孤立的，在物理環(huán)境中不是，在網絡學習空間中更不是。作為學習行為的主體，學生和老師、同學、家長等其他關聯角色之間會開展各種探討、共享等行為交互，形成多個不同的學習共同體。網絡學習空間中的學習共同體有的來自物理環(huán)境，如學校中的年級、班級、學習小組，有的是虛擬的，如在網絡社區(qū)活動中組成了群組，或根據學生行為數據的某些關聯為學習者發(fā)現并推薦形成的虛擬群組。

3.以統一身份認證和數據交換為基礎，形成個人數據中心

跨系統統一身份認證是網絡學習空間中各項應用和組成部分實現互操作得以協同整合的前提條件，保證了網絡學習空間一體化設計的核心用戶身份唯一性。數據交互融通是提供出數據交換標準，建立統一的數據互操作服務平臺，代替私有數據接口，以電子學籍管理數據作為最基本的學生用戶信息，解決同一個學生在不同的業(yè)務系統中具有不同的字段名、標識號等導致各業(yè)務系統間無法開展數據互操作的問題，使得數據可識別、可互用，并實時動態(tài)完成數據更新，根據需要輸送到應用節(jié)點中去。一體化整合型網絡學習空間，要具備一個核心(實名統一認證的用戶身份)和與核心用戶對應的個人數據集合。

4.學習者模型

通過綜合分析個人數據中心的學生數據和成長檔案，開展學生學習風格和個性需求診斷，獲取學生的個性化應用特征，從而構建學習者模型。學生對學習資源的選擇傾向性會記錄在學習者模型中，使得網絡學習空間對學習資源進行選擇性分層次呈現或推送；學生的學習工具使用喜好、行為習慣、學習成果等，也會通過數據分析反映到學習者模型中?；趯W習者模型對學習者進行智能診斷分析評估，可以為學習者提供更有針對性的幫助，促進個性化發(fā)展。學習者模型是網絡學習空間與學生之間實現智能互動的基礎，其決定了網絡學習空間是否能夠充分注意并合理滿足學生的個性需要，據此提供準確的評價與反饋，對學生的個性化發(fā)展具有非常重要的意義。

5.學習活動

學習活動是學習資源，學習工具和人的聯接過程，是網絡學習空間的中心組件，是多項內容協同工作的最終作用點。網絡學習空間一體化設計中，學習活動實現以下幾種改變：

(1)課上與課下學習活動的整合。在“寬帶網絡校校通”和“優(yōu)質資源班班通”實現之后，學生具備了在課堂教學過程中使用網絡學習空間的條件，可以通過網絡學習空間將課上的學習活動延伸到課下，實現課上課下、校內校外的連接；應用移動互聯網，隨時隨地進入網絡學習環(huán)境，擴展學習場景，突破時空限制。

(2)線上與線下學習活動的整合。這里既包括對活動流程管理的信息化對接，也包括學習過程的對接和延續(xù)。如北京市開放性科學實踐活動，將科技場館等社會教育資源的實踐活動與網絡學習空間的整合，實現O2O模式的學習應用，學生主要完成預約、簽到、上傳成果、評價等。在日常的線下活動中，可通過在網絡學習空間中查閱相關資源來幫助學習。如一些非正式學習活動中，學生可隨時通過移動互聯網使用網絡學習空間的資源來獲得支持。

(3)現實與虛擬學習活動的整合。實名身份認證提供了復制現實組織建制關系的可能，學習活動可以在虛擬與現實間無縫切換過渡，通過虛擬現實技術可以在網絡學習空間中模擬或再現某些學習場景，如參觀燃氣工廠，可以將禁入區(qū)域通過網絡學習空間中3D仿真模擬的方式與實地參觀進行聯接，學習燃氣系統原理和安全知識。

(三)技術架構

一體化整合網絡學習空間總體架構設計主要劃分為五層，由界面層、應用層、支撐層、數據層、基礎層構成，如下頁圖2所示。數據層的個人數據中心、數據交換引擎，支撐層的以學習者模型為基礎的各項服務設計，以及應用層的一些管理工具，從邏輯上和技術實現上逐層遞進，最終在學生的學習應用和界面層中支持學生個性特征。

1.界面層

本層提供了面向用戶的前端界面，通過界面層的頁面和組件為用戶提供了訪問系統的入口和操作界面。這里給學習者帶來直接體驗，是在下面各層內容對學習者個性支持地最終呈現。

2.應用層

本層是支持本系統核心業(yè)務運行的關鍵部分，其中涵蓋了網絡學習空間的“協作中心”“學習中心”“知識管理”“社交網絡”“互動交流”“網絡競賽”“內容管理平臺”“數據管理平臺”“服務管理平臺”“學生檔案”。這些應用和管理工具在服務層的支撐下體現針對學生的個性化支持。

3.支撐層

本層基于個人數據中心和學習者模型，為應用層功能模塊提供了基礎的功能和服務支持，由應用基礎平臺的主要功能組成。包括：“存儲服務”“文檔服務”“多媒體服務”“搜索服務”“身份認證服務”“權限服務”“群組服務”“通訊錄服務”“消息服務”“通信服務”“日歷服務”“統計報表服務”，這些服務是基于“學習者模型”提出的。

圖2 網絡學習空間總體架構設計

4.數據層

本層主要包含網絡學習空間的個人數據中心，同時存儲文檔、圖片、電子書籍、課程視頻和音頻等學習資源數據。其中網絡學習空間數據中心通過數據交換引擎與學生信息管理、基礎數據管理、各類學習應用系統和其他管理系統等進行數據交換服務。這里與常見架構設計中的數據來源不同，不是直接來自應用數據庫，而是數據交換的結果。

5.基礎層

本層泛指為本系統提供底層支持的操作系統、基礎軟件、服務器、網絡設備等IT基礎設施?；A層由信息管理部門進行使用需求實現統籌管理和分配計算資源。

(四)特色及優(yōu)勢

相對于非整合型設計，基于上述模型的網絡學習空間一體化設計在以下幾個方面能夠對學生提供更好地支持與幫助：

1.其整合應用的便利性能夠改善學習者應用體驗，有助于提高學習者對學習的關注度。統一身份認證簡化了多次登錄等方面的流程，各應用之間的數據融通增加了學習的個性支持程度、學習資源和學習工具的個性整合、學習場景的無縫切換以及虛擬與現實、正式學習和非正式學習的順暢過渡，減少了網絡學習空間在學習活動中對學生注意力和專注度的影響，提升學習效果。

2.其智慧性特征能針對學生個性提供有效支持，促進學生開展深度學習。在數據互操作和學習者模型基礎上實現了學習者智能診斷和評價反饋，依據學習行為的過程性數據形成科學可量化的客觀評價結果，與學生的個體特色和需求相對應，并依據結果進行智能推送和智能服務，促進學習和思考不斷深入。

3.其個性化特點保護了每個學生身上最寶貴的獨特性。一體化設計的網絡學習空間因人而異，各具特色，這種個性化源于學生本身的個性特征?；趯W生個人數據的綜合分析構建學習者模型，并形成與學習者特征相適應的差異與不同。這樣的“定制環(huán)境”會鼓勵學生的個性化發(fā)展，而不是將大家按照相同的模子來打磨。學生的個性化發(fā)展是學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎，因此有助于提高學生的創(chuàng)造力。

4.學習共同體的創(chuàng)建，保持學習的社會性特征。在網絡學習環(huán)境下的學習共同體中，學生在學習過程中有幾種主要的社交網絡：同學網絡、教師網絡和家長網絡等。在同學網絡中，學生可以通過網絡形成協作小組，按著各自的擅長進行分工合作，共同完成一定的學習任務。也可以分享一些自己的學習感悟和心得并借鑒他人的學習經驗，快速提升自身水平[18]。在教師網絡中，支持教師在網絡教學環(huán)境下的教師教學活動，與學生進行互動、交流，并及時掌握學生的學習情況和效果，開展針對性的指導和幫助。通過從一段時期的網絡學習空間數據進行教師工作情況的分析反饋幫助教師提升教學水平[19]。在家長網絡中，家長可以及時了解學生的學習狀態(tài)并積極參與到其中， 通過多種形式與教師開展有效溝通。

5.一體化設計為學生構建了一個動態(tài)開放的生態(tài)型學習環(huán)境。網絡學習空間以學習者的個性需求為核心，但并不是一個封閉的環(huán)境，而是通過數據交換和學習共同體等組件與外部環(huán)境進行實時的動態(tài)交互。學習工具等是隨學習要求和現實學習環(huán)境等改變而動態(tài)改變的，學習者模型也是隨學習行為的不斷發(fā)生在進行不斷地更新；外部環(huán)境中的大數據分析等研究成果，會在數據交換的過程中傳遞和作用到網絡學習空間中；學習活動開展過程中會出現與學習共同體中其他角色的網絡學習空間之間的信息交互，等等。因此，每個網絡學習空間都是在物理環(huán)境與虛擬環(huán)境、外部交流與內部交互等多重影響下動態(tài)適應學習者個性特征的生態(tài)型學習環(huán)境，促進學習者輕松、投入和有效的學習[20]。

四、一體化設計的關鍵技術問題

網絡學習空間一體化設計是打造智慧學習環(huán)境，全面支持學生個性化發(fā)展的重要研究方向之一。其實現過程涉及從身份認證、數據交換等底層支持到智能評估反饋、學習者模型建立等多個環(huán)節(jié)，相對復雜。這里主要介紹其中關于建立數據交換體系和構建學習者模型兩個環(huán)節(jié)的相關研究。

(一)網絡學習空間數據交換體系

數據交換可以打通各級應用之間的數據封鎖，解決“信息孤島”和“應用煙囪”問題。同一個學生在不同的中小學應用系統中具有不同的字段名、標識號等問題，數據標準混亂，造成信息孤立，學習行為和成長數據片段化，而且在不同的應用系統和學習空間體系中，存在大量無法關聯的字段名。數據交換技術將產生于各類應用系統的數據按照一定的交換標準和規(guī)則進行互操作，并實時交互更新，形成動態(tài)的數據交換中心。在此基礎上，按照學生的業(yè)務數據與學生個人及關聯角色相關的數據進行匯聚，形成學生的網絡學習空間個人數據中心。

數據交換體系是一個可伸縮的數據交換解決方案，在技術架構上應采用同一結構[21]，根據需要靈活設置交換區(qū)域。區(qū)域中包括多個交換前置節(jié)點或數據交換代理，每個可以產生數據和需要使用數據的應用都作為一個數據交換前置節(jié)點出現在整個數據交換引擎中。根據需要，每個前置節(jié)點與中心的數據交換可以是雙向的，也可以是單向的。數據交換體系是開放的，原則上只要符合數據交換標準都可以參加到數據交換體系之中，通過控制單元來對接入的交換節(jié)點或代理進行控制。

根據交換標準完成數據交換之后，數據通過接口服務進入到整體數據交換體系。這些數據具有來源唯一、數據準確、數據完整的特點，其數據的唯一來源是產生該數據的業(yè)務系統，最終匯聚到網絡學習空間成為個人數據中心。各交換代理可以使用數據交換引擎的數據訂閱功能，從中讀取所需要的學生數據，并控制這些數據寫入網絡學習空間的個人數據中心。數據交換如圖3所示。

圖3 網絡學習空間數據交換示意圖

數據交換引擎滿足如下要求：應符合國家對交換信息資源交換管理的相關標準和規(guī)范，符合教育部信息化的總體規(guī)劃和各地區(qū)的地方標準(如北京市中小學應用互操作框架(CIF：Application Interoperability Framework)，包括多層設計的中間件技術體系[22]等。

數據交換的可能性依賴于交換標準的建立。數據交換標準可以幫助實現不同應用之間的互操作(互聯互通)，即系統之間能夠傳輸數據，保證數據傳輸的完整、可靠和有效，并且能夠被準確地理解和應用。數據交換標準是通用的數據文件格式規(guī)范，是實現不同應用、不用層次信息系統之間兼容和交換共享的前提條件。

在滿足國家相關工作標準的基礎上，數據交換標準應根據各地區(qū)的實際工作需要進行研制，具有一定的地方特色。例如，北京市中小學應用互操作框架定義了北京市中小學相關應用系統進行數據交換和互通共享中的規(guī)范，為了保證其有效性，不僅在研制初期要進行大量的調研、試點工作，還要在使用過程中定期進行修訂和新版發(fā)布。

(二)構建學習者模型

學生在網絡學習空間中學習是否高效率與其個性化學習特征有較高的相關性。那些具有較高學習動機、對學習內容充滿興趣、能夠積極主動學習的學生，會比那些沒有興趣、不愿學習的學生學得更快更好[23]。網絡學習空間是否充分注意并合理滿足學生的知識需要，對學生的學習效果具有非常重要的意義，應盡可能讓每個學生都感受學習的樂趣，獲得成就的快樂。由于一次又一次的成功，學習的愿望得到加強，學習的內驅力就會大大增強[24]。而這其中關鍵的基礎就是建立準確的學習者模型。

然而，構建學習者模型十分復雜。目前，一些學者和部分網絡學習空間建設者已經開始關注此項工作，做了一些研究和嘗試。其中一種做法是注重從學習風格角度考慮，Cha和Kim等[25]，Graf和Kinshuk[26]、Graf和Liu[27]、Graf和Viola[28]、Limongelli和Sciarrone[29]提出了自動檢測學習者學習風格的方法。這些研究的通用做法是基于預定義的行為模式來推斷學習者的學習風格，這種做法存在的問題之一就是通過學習者行為而判斷得到的學習風格的規(guī)則具有不確定性和復雜性，這種規(guī)則本身也很難制定并執(zhí)行。此外，Marzano和Kendall[30]指出基于學習者行為的學習風格相關研究很難考慮到一個重要影響因素，就是學習風格是動態(tài)性和學習者行為的不確定性之間的關聯。還有一種研究采用的做法是，通過抽取中小學應用系統中相關的元數據初始化學習者模型，獲取準確的學習者特征信息，并在數據發(fā)生改變時在此基礎上進行數據同步更新。這種方式較好地解決了前面提到的上述問題。本文采用的方式是通過元數據獲取學習者特征的方式。

學習者特征包括學生的學習背景，學習風格和認知水平等方面信息，具體內容如圖4所示。

圖4 學習者模型

其中個人信息主要包括描述學習者的基本信息，如姓名、聯系方式等；學業(yè)信息主要是與學習者學業(yè)相關的的信息，如學段、年級等；管理信息指在校的相關教學管理信息，如學費繳納情況、學籍號等；關系信息主要用于在系統中查找協作學習的其他學習者；安全信息指的是與學習者應用中信息安全相關一些信息內容，如密碼、加密文檔等；學習風格信息：學習者的學習風格偏好、認知偏好等；績效信息：學習者的學習經歷信息等；作品集信息：學習者的作品或者成就等信息等。

建立有效的學習者模型，首先需要準確的獲取學習者的特征信息。學習者特征信息的獲取是持續(xù)性的，隨學生的學習活動采集并更新的，不是一次性完成的。根據實際情況，具體可以結合采用以下兩種方式完成獲?。?/p>

1.在最初建立網絡學習空間階段，學生基本數據存在，例如已進入中小學學生信息管理系統(稱為電子學籍系統)，已建中小學應用系統，但尚無歷史學習記錄和行為數據的學生，可以按照Guarino等[31]對學習者注冊填表和調查問卷等方式，Demirtas和Demirkan等[32]，?zyurt ?和?zyurt H等[33]對學習者分類的方式來獲取學習者特征信息進行初始化。

2.對于在已建中小學應用系統中有歷史數據的學生，或學生已經具備一定應用數據和行為數據積累之后，可以通過元數據建模后對異構數據庫進行元數據抽取，并轉換元數據模型成為融合元數據庫進行整理并存儲，在此基礎之上獲取學習者的特征項。

五、結束語

隨著“三通兩平臺”工程的不斷推進，“網絡學習空間”將成為“十三五”期間我國教育信息化的核心工作之一。在分析當前學生發(fā)展需要的基礎上，本文討論了網絡學習空間的一體化設計思想和實現的關鍵技術問題。從學生的個性化發(fā)展需求入手，從建設智慧學習環(huán)境的角度思考，網絡學習空間一體化整合設計思想就不難理解。一體化整合設計的目標是通過統一身份認證和數據交換系統，實現聯通整合的學生成長數據和行為數據，打通各項應用之間的壁壘，關聯相關角色和應用，進行全面系統地數據分析，建立學習者模型，從而提供各方面與學生特色相適應，能與學生進行智能反饋和動態(tài)交互的適應性網絡學習空間。

[1] 劉延東國務委員在全國教育信息化工作電視電話會議上的講話[EB/OL].http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3342/201211/xxgk_144240.html,2012-09-05.

[2] 陳旭遠. 新一輪基礎教育課程改革的基本理念[J]. 現代中小學教育, 2001, (7): 5-6.

[3] 教育部. 教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)[EB/OL]. http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3342/201203/xxgk_133322.html,2012-03-13.

[4] 祝智庭, 管玨琪. “網絡學習空間人人通” 建設框架 [J]. 中國電化教育, 2013, (10): 1-7.

[5] 楊現民, 趙鑫碩等. 網絡學習空間的發(fā)展：內涵、階段、問題與建議[J].中國電化教育,2016,(4):30-36.

[6] 陳曉娟. 個性的意義及其培養(yǎng)[D]. 重慶:西南師范大學, 2004.

[7] Chen, C. M., & Sun, Y. C. Assessing the effects of different multimedia materials on emotions and learning performance for visual and verbal style learners[J]. Computers &Education, 2012,59(4): 1273-1285.

[8] Herod, L.. Learning styles and strategies[EB/OL].http://www.edu.gov.mb.ca/ael/all/publications/learning_styles_and_strategies_aug_2004.pdf,2016-01-05.

[9] Trilling B, Fadel C. 21st century skills: Learning for life in our times[M].New York: John Wiley & Sons, 2009.

[10] 梁愛民, 周志民. 建構主義學習理論大學英語教學設計和教學模式范式研究[J]. 山東省青年管理干部學院學報: 青年工作論壇,2008,(4): 143-145.

[11] Mahnane L, Tayeb L M, Trigano P. A Model for an Adaptive e-Learn ing hypermedia system[J]. International Journal of Information and Co mmunication Technology Education (IJICTE), 2013, 9(4): 21-39.

[12] 薛煥玉. 對學習共同體理論與實踐的初探[J]. 中國地質大學學報: 社會科學版, 2007, 7(1): 1-10.

[13] 唐燁偉. 初中物理網絡學習空間模型設計研究[D]. 長春:東北師范大學, 2015.

[14] 祝智庭, 郁曉華等. 面向 “人人通” 的學生個人學習空間及其信息模型[J]. 中國電化教育, 2015, (8): 1-9.

[15] Perkins J. Enabling 21st century learning spaces: practical interpretations of the MCEETYA Learning Spaces Framework at Bounty Boulevard State School, Queensland, Australia[J]. QUICK,2010 ,(113): 3-8.

[16] 畢家娟, 楊現民. 聯通主義視角下的個人學習空間構建[J]. 中國電化教育, 2014 ,(8): 48-54.

[17] 教育部督查推進教育信息化重點工作(一)[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s6381/201305/152102.html, 2013-10-18.

[18] 梁為. 基于虛擬環(huán)境的體驗式網絡學習空間設計與實現[J]. 中國電化教育, 2014, (3): 81-85.

[19] 杜炤, 蕭瀟. 面向自主學習的互動式網絡學習系統研究[J]. 華東師范大學學報 (自然科學版), 2015,(1):440-445.

[20] 黃榮懷. 智慧教育的三重境界: 從環(huán)境, 模式到體制[J]. 現代遠程教育研究, 2014, (6): 3-11.

[21] 劉永亮, 張衛(wèi)紅. 數字校園中的數據交換平臺設計[J]. 中國教育網絡, 2011 ,(2): 91-93.

[22] 趙洋, 王芳等. 基于中間件技術的多層分布式系統的研究[J]. 計算機與信息技術, 2005, (8): 34-35.

[23] Yang, T. C., Hwang, G. J., & Yang, S. J. H.. Development of an adaptive learning system with multiple perspectives based on students’ learning styles and cognitive styles[J]. Educational Technology & Society, 2013, 16 (4):185-200 .

[24] Akbulut Y, Cardak C S. Adaptive educational hypermedia accommodating learning styles: A content analysis of publications from 2000 to 2011[J]. Computers & Education, 2012, 58(2): 835-842.

[25] Cha H J, Kim Y S, Park S H, et al. Learning styles diagnosis based on user interface behaviors for the customization of learning interfaces in an intelligent tutoring system[M]. Berlin:Springer, 2006.513-524.

[26] Graf S. Using cognitive traits for improving the detection of learning styles[DB/OL]. http://sgraf.athabascau.ca/publications/graf_kinshuk_SPeL10.pdf,2016-02-01.

[27] Graf S, Shuk K, Liu T C. Identifying learning styles in learning management systems by using indications from students’behaviour[DB/OL].http://sgraf.athabascau.ca/publications/graf_kinshuk_liu_ICALT08.pdf,2016-02-01.

[28] Graf S, Viola S. Automatic student modelling for detecting learning style preferences in learning management systems[DB/OL].http://wit.at/people/graf/publications/graf_viola_kinshuk_CELDA07.pdf, 2016-02-01.

[29] Limongelli C, Sciarrone F, Temperini M, et al. Adaptive learning with the LS-plan system: a field evaluation[J]. IEEE Transactions on Learning Technologies,2009, 2(3): 203-215.

[30] Marzano, R., & Kendall, J. The new taxonomy of educational objectives[M]. Thousand Oaks,Ca:Corwin Press, 2006.

[31] Guarino N. Formal ontology in information systems: Proceedings of the first international conference (FOIS’98)[M].Amsterdam: IOS press,1998.

[32] Demirba? O O, Demirkan H. Focus on architectural design process through learning styles[J]. Design Studies, 2003, 24(5): 437-456.

[33] ?zyurt ?, ?zyurt H. Learning style based individualized adaptive e-learning environments: Content analysis of the articles published from 2005 to 2014[J]. Computers in Human Behavior, 2015, (52):349-358.

責任編輯：趙興龍

The Design and Research of Integrated Learning Cyberspace for the Character Development

Liao Yi1,2, Li Bo1, Zhou Hang1
(1.Beijing Educational Network and Information Center, Beijing 100035; 2.School of Economics and Management, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044)

Era of knowledge economy appeal the development of character. Learning cyberspace adapts to the different learners’learning characteristics, and provides personalized learning supports to meet their development needs. This paper analyzes the needs of individual, and puts forward the view of a student-centered integration design for the learning cyberspace. We specifically address the design ideas of integrated learning cyberspace. The two key problems in the design of integration learning cyberspace are presented: learning models and data exchange. Finally, we solve these two problems.

Learning Cyberspace; Character Development; Integrated Design; Data Exchange; Learner Model

G434

：A

1006—9860(2016)04—0043—09

廖軼：在讀博士，研究方向為教育信息化理論與應用實施(zx_ly@bjedu.gov.cn)。

李波：碩士，高級教師，研究方向為基礎教育信息化應用、信息技術與教育教學融合(zx_libo@bjedu.gov.cn)。

周航：碩士，主任助理，研究方向為基礎教育信息化(zx_zh@bjedu.gov.cn)。

2016年2月28日

① 李波為本文的通訊作者。