自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)

趙婉芳

摘 要：隨著智能化學(xué)習(xí)技術(shù)的研究和發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)研究的熱點(diǎn)和主流的發(fā)展趨勢(shì)，本文討論了自適應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及系統(tǒng)架構(gòu)建模方法，分析并設(shè)計(jì)了自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)圖，給未來(lái)的校園建設(shè)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng)；軟件架構(gòu)；功能模塊

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）22-0022-02

目前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)成為課堂學(xué)習(xí)之外的另一種主流形式，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)也成為應(yīng)用軟件研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)往往以系統(tǒng)為中心，較少考慮用戶(hù)特點(diǎn)及個(gè)性習(xí)慣，因此在交互性及用戶(hù)體驗(yàn)方面問(wèn)題較多，造成了學(xué)習(xí)效果不明顯，系統(tǒng)利用率低等諸多問(wèn)題。隨著學(xué)習(xí)社會(huì)化，終身化的要求，如何區(qū)別學(xué)習(xí)者的個(gè)性差異，因材施教，充分按照人的學(xué)習(xí)規(guī)律來(lái)進(jìn)行教育，是目前教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究的首要問(wèn)題，因此在網(wǎng)絡(luò)教育實(shí)踐中逐步開(kāi)發(fā)出基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，是擺在遠(yuǎn)程教育技術(shù)工作者面前的一項(xiàng)迫切而重要的工作。

1 自適應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

適應(yīng)adaptation是指?jìng)€(gè)體與環(huán)境達(dá)到和諧關(guān)系的動(dòng)態(tài)過(guò)程[1]。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的核心就是能夠依據(jù)學(xué)習(xí)者的個(gè)性差異，提供不同的學(xué)習(xí)方案及學(xué)習(xí)難度，制定適合于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)計(jì)劃和相應(yīng)內(nèi)容?；诰W(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)需要在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中以學(xué)習(xí)者為主體，學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的實(shí)際需要自我組織制訂并執(zhí)行適合自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃自主選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)策略，通過(guò)交互不斷取得反饋信息，積極主動(dòng)的監(jiān)控自己的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程，對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行自我評(píng)估，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程各環(huán)節(jié)以獲得適應(yīng)自己的最優(yōu)化的個(gè)性發(fā)展的學(xué)習(xí)。

基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要就是體現(xiàn)“適應(yīng)性”，即解決如何針對(duì)不同個(gè)性特征的學(xué)習(xí)者來(lái)制定并提供不同的學(xué)習(xí)策略和相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，因此自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)比普通學(xué)習(xí)系統(tǒng)更為復(fù)雜，涉及面更為廣泛，不僅包括學(xué)習(xí)對(duì)象分析、自適應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容及風(fēng)格評(píng)估、學(xué)習(xí)者與系統(tǒng)交互等問(wèn)題，更主要的是要不斷確定當(dāng)前提供給每一個(gè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)內(nèi)容、風(fēng)格及策略是否是最合適的學(xué)習(xí)方案，如何保證學(xué)習(xí)者能取得預(yù)定效果，因此在設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)前，設(shè)計(jì)者首先需要思考并明確以下五個(gè)方面問(wèn)題：

（1）分析學(xué)習(xí)者的相關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)風(fēng)格等，確定學(xué)習(xí)系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓秶?/p>

（2）如何針對(duì)不同的學(xué)習(xí)對(duì)象制定多樣不同的學(xué)習(xí)資料、學(xué)習(xí)策略、自適應(yīng)測(cè)驗(yàn)及學(xué)習(xí)評(píng)估等內(nèi)容。

（3）如何獲取并分析學(xué)習(xí)對(duì)象的反饋信息，通過(guò)反饋信息選取最適合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)風(fēng)格，同時(shí)在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程中如何能及時(shí)控制并調(diào)整其相應(yīng)學(xué)習(xí)過(guò)程。

（4）明確所開(kāi)發(fā)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)的主要功能及具體分析。

（5）確定通過(guò)該學(xué)習(xí)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)使用目標(biāo)學(xué)習(xí)者所能達(dá)到的最佳具體學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)架構(gòu)建模

軟件架構(gòu)是軟件的系統(tǒng)藍(lán)圖，由構(gòu)成系統(tǒng)的抽象組件組成，其中規(guī)定了系統(tǒng)性能及功能需求等各種具體而明確約束條件，從不同角度對(duì)組成系統(tǒng)的各部分進(jìn)行搭配和安排。軟件架構(gòu)對(duì)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程起著指導(dǎo)作用，軟件架構(gòu)有助于增量式開(kāi)發(fā)和迭代開(kāi)發(fā)，可以多次復(fù)用，因此軟件開(kāi)發(fā)之前先要進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)。般而言，軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)要達(dá)到可靠性、安全性、可伸縮性及可維護(hù)性等目標(biāo)。目前軟件架構(gòu)表示主要有如下幾種類(lèi)型：

（1）結(jié)構(gòu)模型：主要以構(gòu)件和構(gòu)件之間的連接件，并借助一些概念來(lái)刻畫(huà)這種構(gòu)架。一般系統(tǒng)的配置，質(zhì)量、風(fēng)格和隱含的假設(shè)條件等通過(guò)這種架構(gòu)來(lái)表示；

（2）框架模型：適合整體結(jié)構(gòu)的描述和表示；

（3）動(dòng)態(tài)模型：側(cè)重于研究中各構(gòu)件之間的狀態(tài)，可以補(bǔ)充框架模型或者結(jié)構(gòu)模型不能表現(xiàn)動(dòng)態(tài)這一缺陷；

（4）過(guò)程模型：側(cè)重于對(duì)系統(tǒng)構(gòu)建的過(guò)程、步驟進(jìn)行研究；

（5）分層結(jié)構(gòu)模型：是一種基于層次結(jié)構(gòu)的模型，也是最常見(jiàn)的軟件架構(gòu)，由一組構(gòu)件按照不同的層次來(lái)構(gòu)成，每一層都有清晰的角色和分工，不需要知道其他層的細(xì)節(jié)。在這種模型中，高層由其下一層提供服務(wù)。四層的結(jié)構(gòu)最常見(jiàn)。

這五種模型有不同的優(yōu)劣勢(shì)，適用環(huán)境各不相同，而由Kruchten在1995年提出的“4+1”的視圖模型則將這五種模型進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成了一個(gè)新的模型進(jìn)行軟件架構(gòu)表示，是目前比較全面經(jīng)典的架構(gòu)表示，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，可以采用這種架構(gòu)表示自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)軟件架構(gòu)更為合適。

3 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)功能模塊規(guī)劃設(shè)計(jì)

基于系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)分析，可以將自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)業(yè)務(wù)劃分為前臺(tái)和后臺(tái)兩部分。學(xué)習(xí)者用戶(hù)首先通過(guò)前臺(tái)登錄模塊進(jìn)行身份驗(yàn)證后，登錄自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)前臺(tái)業(yè)務(wù)，在學(xué)習(xí)資源模塊中可以查閱學(xué)習(xí)資料，搜索相關(guān)的學(xué)習(xí)信息。在學(xué)員進(jìn)行正式學(xué)習(xí)前學(xué)員首先需要在測(cè)試評(píng)估模塊中進(jìn)行相關(guān)知識(shí)能力測(cè)評(píng)，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)測(cè)評(píng)結(jié)果的評(píng)估分析，制定適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)計(jì)劃，在學(xué)員與系統(tǒng)交流的過(guò)程中，學(xué)員所有的學(xué)習(xí)動(dòng)作都會(huì)記錄在學(xué)習(xí)者中心中，有助于學(xué)習(xí)者后續(xù)查詢(xún)管理。因此，在前端功能中主要的功能有：用戶(hù)登錄、學(xué)習(xí)者中心、學(xué)習(xí)交流、測(cè)試評(píng)估、課程資源、學(xué)習(xí)幫助等模塊，而后臺(tái)部分共分為六個(gè)管理模塊：用戶(hù)管理、科目知識(shí)管理、試卷管理、成績(jī)管理、學(xué)習(xí)記錄管理、評(píng)價(jià)反饋管理。系統(tǒng)前臺(tái)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

測(cè)試評(píng)估模塊是本系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，該部分通過(guò)學(xué)習(xí)者的答卷交互結(jié)果結(jié)合學(xué)習(xí)者的瀏覽歷史和頁(yè)面停留時(shí)間，分析得出學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)及興趣需求，根據(jù)該分析結(jié)果，推送相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料。而其中優(yōu)秀的推薦算法能篩選出更符合學(xué)習(xí)者需求的學(xué)習(xí)資料，將能引發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣，提高自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用頻率及效果。選取合適的推薦算法，從海量的學(xué)習(xí)資源中篩選出符合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)需求的課程資料。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著智能化學(xué)習(xí)技術(shù)的研究和發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)研究的熱點(diǎn)和主流的發(fā)展趨勢(shì)，自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)為更多的學(xué)習(xí)者提供良好的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，大大促進(jìn)全民教育及素質(zhì)教育。本系統(tǒng)探索性的分析與設(shè)計(jì)可以為未來(lái)基于網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)大規(guī)模的普及應(yīng)用做一些基礎(chǔ)性的研究和探索，為自適應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步的發(fā)展提供一些借鑒。

參考文獻(xiàn)

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Abstract：With the research and development of intelligent learning technology， network-based adaptive learning has become a hot and mainstream trend of network learning research. This paper discussed the design principle and system architecture for adaptive system modeling， analysis and design of adaptive learning system function module structure diagram， provides some reference for the future construction of campus adaptive learning system.

Key words：self-adaption；software architecture； function module