基于在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的個(gè)性化需求定制系統(tǒng)的研究

王飛雪

（重慶人文科技學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，重慶 401524）

1 引言

隨著教育信息化和“互聯(lián)網(wǎng)+”飛速發(fā)展，信息技術(shù)改變了當(dāng)代人們的學(xué)習(xí)方式和思維方式。在線學(xué)習(xí)平臺(tái)與傳統(tǒng)的學(xué)校教育相比有著自身的優(yōu)勢(shì)，諸如數(shù)字化學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)和定制服務(wù)學(xué)習(xí)等，日益被廣泛認(rèn)可。我們把學(xué)習(xí)者通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)的媒介稱作在線學(xué)習(xí)平臺(tái)[1]，學(xué)習(xí)者可以隨時(shí)登錄平臺(tái)進(jìn)行適合自己水平的學(xué)習(xí)，平臺(tái)記錄學(xué)習(xí)者的進(jìn)度、答疑以及相互交流，還有配套的學(xué)習(xí)資源可供使用，系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況的全面管理，甚至可以通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)分析，從而對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)度和方向進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同學(xué)習(xí)者進(jìn)行不同教學(xué)的目的。可以說(shuō)，進(jìn)行個(gè)性化需求定制的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)是學(xué)校教師教學(xué)的重要補(bǔ)充，同時(shí)也是學(xué)生學(xué)習(xí)的必要支撐。因此，開發(fā)出適應(yīng)學(xué)習(xí)者需要的并且能有效指導(dǎo)他們學(xué)習(xí)的系統(tǒng)平臺(tái)已成為基于互聯(lián)網(wǎng)教育中的重要課題。

針對(duì)個(gè)性化需求定制系統(tǒng)平臺(tái)，這兩年已經(jīng)出現(xiàn)大量的學(xué)習(xí)模型和學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這些模型和系統(tǒng)提供了豐富的學(xué)習(xí)資源、完善的動(dòng)態(tài)交互及合理的學(xué)習(xí)難易度等功能[2]。由于基于個(gè)性化需求定制系統(tǒng)都是針對(duì)學(xué)習(xí)者自身的特征而設(shè)計(jì)的，因此目前的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型大都從關(guān)鍵定制技術(shù)、個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型、教育應(yīng)用研究、圖書館個(gè)性化定制等方面來(lái)進(jìn)行研究。比如，文獻(xiàn)[3]從E-learning中通過(guò)對(duì)Web用戶行為模式出發(fā)，分析了網(wǎng)絡(luò)日志及特征，并對(duì)用戶的訪問(wèn)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行了探討。文獻(xiàn)[4]通過(guò)考慮網(wǎng)絡(luò)個(gè)性化定制服務(wù)系統(tǒng)的三種體系結(jié)構(gòu)和信息過(guò)濾功能，構(gòu)建了在網(wǎng)絡(luò)個(gè)性化定制服務(wù)系統(tǒng)中的信息過(guò)濾技術(shù)模型。文獻(xiàn)[5]討論了基于理性個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)信息定制服務(wù)，介紹了定制服務(wù)需要的關(guān)鍵技術(shù)及工作流程。文獻(xiàn)[6]說(shuō)明將個(gè)性化服務(wù)技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)。文獻(xiàn)[7]通過(guò)基于云計(jì)算環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建探究，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化的教學(xué)系統(tǒng)平臺(tái)。這些研究表明：雖然個(gè)性化定制種類繁多，但在網(wǎng)絡(luò)方面研究并不多，基于個(gè)性化定制需求的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，無(wú)法收集來(lái)自異構(gòu)平臺(tái)的學(xué)習(xí)資源，因此不具通用性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)平臺(tái)間的資源共享；或只實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)性定制（即通過(guò)挖掘、分析用戶的愛好等信息，對(duì)用戶進(jìn)行資源推送），并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)的主動(dòng)性定制。

本文在最常用的Felder Silverman量表的基礎(chǔ)上獲取學(xué)習(xí)者的風(fēng)格信息，然后重點(diǎn)分析和比較現(xiàn)有的學(xué)習(xí)者模型，根據(jù)CELTSC學(xué)習(xí)者模型規(guī)范，從而建立個(gè)性化學(xué)習(xí)者模型。最后，本文通過(guò)總體設(shè)計(jì)來(lái)介紹基于在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的個(gè)性化需求定制系統(tǒng)的研究，該研究表明，本文提出的學(xué)習(xí)者模型對(duì)于在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的個(gè)性化需求定制系統(tǒng)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

本文第一節(jié)介紹了本文需要研究的問(wèn)題和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，第二節(jié)介紹了Felder-Silverman學(xué)習(xí)風(fēng)格測(cè)試量表，第三節(jié)討論了基于Felder-Silverman學(xué)習(xí)風(fēng)格的個(gè)性化學(xué)習(xí)者模型的建立，第四節(jié)提出了基于在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的個(gè)性化需求定制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，說(shuō)明了本文提出的學(xué)習(xí)者模型對(duì)于在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的個(gè)性化需求定制系統(tǒng)的有效性，最后一節(jié)對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)。

2 Felder-Silverman學(xué)習(xí)風(fēng)格測(cè)試量表

經(jīng)典的Felder-Silverman學(xué)習(xí)風(fēng)格模型的創(chuàng)建最初是為了獲取本科學(xué)生間的差異而設(shè)計(jì)的，此模型從學(xué)生差異的角度出發(fā)，圍繞信息加工、感知維度、信息輸入和內(nèi)容理解四個(gè)方面，把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格分成以下幾種[8]，如表1所示：

表1 學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格劃分

Felder-Silverman學(xué)習(xí)風(fēng)格模型的分類對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)起著很重要的作用，針對(duì)不同的風(fēng)格的學(xué)習(xí)者按照不同的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行學(xué)習(xí)，比如對(duì)于序列型的學(xué)習(xí)者可以循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，對(duì)于活躍型的學(xué)習(xí)者可以安排積極的交流討論環(huán)節(jié)，對(duì)于視覺型的學(xué)習(xí)者可以以視頻和圖片為主進(jìn)行講解。

Felder-Silverman學(xué)習(xí)風(fēng)格模型的分類定義好以后，由此產(chǎn)生了基于多元智能理論和教學(xué)實(shí)踐的《學(xué)習(xí)風(fēng)格指數(shù)問(wèn)卷》，該問(wèn)卷經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)之后，形成了目前的最新版本，稱為Felder-Silverman學(xué)習(xí)風(fēng)格測(cè)試量表，一共有44個(gè)問(wèn)題，每個(gè)問(wèn)題有a,b兩個(gè)選項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)維度下的不同的學(xué)習(xí)者類型。該量表通常用來(lái)測(cè)試學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格，該量表在測(cè)試學(xué)習(xí)者不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格上起到了應(yīng)有的作用，是目前使用最多的量表。

3 基于Felder-Silverman學(xué)習(xí)風(fēng)格的個(gè)性化學(xué)習(xí)者模型的建立

學(xué)習(xí)者模型是個(gè)性化服務(wù)定制中的基本概念，每個(gè)學(xué)習(xí)者有不同的學(xué)習(xí)行為和習(xí)慣，學(xué)習(xí)者模型是指智能系統(tǒng)中某個(gè)用戶的表示法，系統(tǒng)利用用戶模型中包含的知識(shí)來(lái)剪裁它的界面以適合特定的用戶需求?？梢哉f(shuō)，學(xué)習(xí)者模型是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程中的針對(duì)某個(gè)具體的學(xué)習(xí)者的心理和生理各個(gè)方面的抽象，它包含學(xué)習(xí)者的特定信息、興趣、學(xué)習(xí)方式、觀念等的描述，所以它可以作為在線平臺(tái)提供個(gè)性化服務(wù)的重要依據(jù)。系統(tǒng)根據(jù)這些描述來(lái)判斷學(xué)習(xí)者屬于哪種類型，從而推薦適合于特定用戶的學(xué)習(xí)方法及學(xué)習(xí)資源。

教育部教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(CELTSC)制定了一個(gè)比較完整的信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，其中CELTSC-11規(guī)定了與學(xué)習(xí)者信息相關(guān)的語(yǔ)法和語(yǔ)義的規(guī)范[9]，本文根據(jù)此規(guī)范的要求進(jìn)行了取舍，從個(gè)人興趣、知識(shí)水平、認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格和資源定制等方面建立學(xué)習(xí)者模型[10]，如圖1所示。

圖1 學(xué)習(xí)者模型的建立

4 基于在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的個(gè)性化需求定制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)為學(xué)習(xí)者提供了具有注冊(cè)、登錄、學(xué)習(xí)風(fēng)格測(cè)試、資源定制、在線學(xué)習(xí)、用戶管理、交流互助等綜合性的一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)。此平臺(tái)改變了普通在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的基于搜索的被動(dòng)定制，對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行主動(dòng)推送，更好地實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)。系統(tǒng)由5個(gè)模塊組成：學(xué)習(xí)者信息收集模塊、在線學(xué)習(xí)模塊、學(xué)習(xí)者信息處理模塊、學(xué)前預(yù)備模塊、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)管理模塊和學(xué)習(xí)者資源管理模塊等。具體的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 在線學(xué)習(xí)平臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用經(jīng)典的B/S三層架構(gòu)，分為表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層三個(gè)層次。第一層表示層：瀏覽器。瀏覽器向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，接收由服務(wù)器返回的結(jié)果。具體是由瀏覽器向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求信息，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收到信息后對(duì)用戶的合法性進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)驗(yàn)證之后就把請(qǐng)求的信息返回瀏覽器，這個(gè)過(guò)程采用HTTP協(xié)議。在表示層中，涉及了學(xué)前預(yù)備模塊和在線學(xué)習(xí)模塊，其中，學(xué)前預(yù)備模塊是負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)習(xí)者的具體個(gè)性化需求定制相關(guān)的信息輸入，包括了個(gè)人興趣、知識(shí)水平、認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格等，在線學(xué)習(xí)模塊主要負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)者在登錄之后的具體學(xué)習(xí)，給學(xué)習(xí)者提供了可操作的與學(xué)習(xí)相關(guān)的界面，而此界面與第二層的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)管理模塊相聯(lián)系。第二層業(yè)務(wù)邏輯層：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收從瀏覽器傳送過(guò)來(lái)的請(qǐng)求并對(duì)用戶請(qǐng)求進(jìn)行分析處理。首先它分析用戶的請(qǐng)求是否涉及訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，如果需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，就會(huì)與相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)連接，在數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取所需要的數(shù)據(jù)，比如定制庫(kù)數(shù)據(jù)、模型庫(kù)數(shù)據(jù)等，讀出數(shù)據(jù)后返回結(jié)果到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器處理數(shù)據(jù)并返回結(jié)果到瀏覽器。所以這一層涉及了業(yè)務(wù)處理的相應(yīng)模塊，包括學(xué)習(xí)者信息收集模塊、學(xué)習(xí)者信息處理模塊、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)管理模塊和學(xué)習(xí)者資源管理模塊。第三層數(shù)據(jù)訪問(wèn)層：數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)里包含了學(xué)習(xí)者定制庫(kù)、學(xué)習(xí)者模型庫(kù)、學(xué)習(xí)者資源庫(kù)等，主要負(fù)責(zé)接收從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳來(lái)的請(qǐng)求信息，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相應(yīng)的查詢、修改、更新等操作，與學(xué)習(xí)者相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)相匹配，然后把結(jié)果提交給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

建立基于Felder-Silverman學(xué)習(xí)風(fēng)格的個(gè)性化學(xué)習(xí)者模型之后，服務(wù)器端就可以直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取已有的個(gè)性化學(xué)習(xí)者模型，它根據(jù)個(gè)性化學(xué)習(xí)者模型庫(kù)中的資源，從本地資源庫(kù)中提取出最匹配的模型資源，對(duì)資源進(jìn)行組織，然后將資源通過(guò)HTTP協(xié)議返回給客戶端。學(xué)習(xí)者登錄后即可進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源定制，就可以輕松地在學(xué)習(xí)資源界面看到自己定制的相關(guān)資源信息。學(xué)習(xí)者可以定制自己感興趣的主題信息，也可以隨時(shí)改變自己定制的信息，定制完成后，主題信息即可保存在數(shù)據(jù)庫(kù)的學(xué)習(xí)者定制庫(kù)中。

5 總結(jié)

個(gè)性化需求定制是今后在線學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)展的大方向，也是在線學(xué)習(xí)平臺(tái)研究的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格進(jìn)行主動(dòng)定制，將學(xué)習(xí)風(fēng)格應(yīng)用到在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上，可以更好更有效地實(shí)現(xiàn)與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格相適應(yīng)的教學(xué)方式，提供更適合學(xué)習(xí)者的教學(xué)資源。本文主要在最常用的Felder Silverman量表的基礎(chǔ)上獲取學(xué)習(xí)者的風(fēng)格信息，重點(diǎn)分析和比較現(xiàn)有的學(xué)習(xí)者模型，根據(jù)CELTSC學(xué)習(xí)者模型規(guī)范建立個(gè)性化學(xué)習(xí)者模型，基于此模型設(shè)計(jì)了在線學(xué)習(xí)平臺(tái)個(gè)性化需求定制系統(tǒng)。本文對(duì)于目前的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。