面向?qū)W習(xí)活動(dòng)課程群ＩＣＡＩ系統(tǒng)的構(gòu)建

馬曉絳　劉　昊　袁德明

摘 要:為了在ICAI系統(tǒng)中充分表達(dá)現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計(jì)理念和有效控制教學(xué)活動(dòng),提高系統(tǒng)的有效性、智能性和教學(xué)性,在研究IMS LD規(guī)范的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了面向?qū)W習(xí)活動(dòng)的課程群ICAI系統(tǒng)。首先,根據(jù)崗位能力目標(biāo)要求按課程群、崗位能力和知識(shí)點(diǎn)三個(gè)層次來確定課程群知識(shí),并將其加工成可用知識(shí)資源;其次,利用支持學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范的知識(shí)庫管理器對(duì)所確定的知識(shí)資源按教師的教學(xué)設(shè)計(jì)思想進(jìn)行組織和包裝,逐步建立課程群知識(shí)庫;然后,通過教學(xué)推理機(jī)為學(xué)習(xí)者提供所需的課程群知識(shí);最后由學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)解析工具來控制完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)活動(dòng),以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。這種設(shè)計(jì)方法不僅簡(jiǎn)便有效,還能充分發(fā)揮教師自身的教學(xué)優(yōu)勢(shì)和貫徹落實(shí)教師的教學(xué)理念。

關(guān)鍵詞:教育信息化 課程群 面向?qū)W習(xí)活動(dòng) 教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-8454(2009)13-0059-05

一、引言

長期以來,e-Learning系統(tǒng)一直是以學(xué)習(xí)對(duì)象為中心,根據(jù)不同情況對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行整合而形成的。像IEEE LOM、IMS CP、IMS QTI以及ADL SCORM等技術(shù)規(guī)范所關(guān)注的對(duì)象都是由單個(gè)學(xué)生來接受的學(xué)習(xí)內(nèi)容。這些技術(shù)規(guī)范雖然支持學(xué)習(xí)對(duì)象的可重用和共享,但它們并不能直接導(dǎo)致學(xué)習(xí)的有效性,不能充分發(fā)揮信息技術(shù)的潛能,更不能充分體現(xiàn)新的學(xué)習(xí)理念和學(xué)習(xí)方法。

2003年2月,IMS Global Learning Consortium(IMS全球?qū)W習(xí)聯(lián)盟)發(fā)布的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范(IMS Learning Design Specification,簡(jiǎn)稱IMS LD)正在逐漸改變著以學(xué)習(xí)對(duì)象為中心整合e-Learning系統(tǒng)的現(xiàn)狀,一種面向?qū)W習(xí)活動(dòng)的研究途徑應(yīng)運(yùn)而生,利用學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范不僅能有效地組織學(xué)習(xí)對(duì)象,而且能很好地落實(shí)先進(jìn)的教學(xué)設(shè)計(jì)理念和教學(xué)方法。[1][2]相對(duì)以學(xué)習(xí)對(duì)象為中心的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),IMS-LD在整合已有諸多標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上提出了一個(gè)相對(duì)高層的且能表達(dá)教師教學(xué)思想的技術(shù)框架。它不僅支持教學(xué)方法的重用和共享,還支持帶有相同角色或不同角色的多人合作學(xué)習(xí),它不僅能根據(jù)個(gè)人特點(diǎn)和具體情況調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容,還能調(diào)整學(xué)習(xí)活動(dòng),從而達(dá)到支持個(gè)性化教學(xué)的目的。

二、基本概念和相關(guān)定義

1.學(xué)習(xí)對(duì)象的概念

從構(gòu)建課程群和教學(xué)實(shí)際出發(fā),文中把學(xué)習(xí)對(duì)象定義為基于單一學(xué)習(xí)目標(biāo),建立在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)活動(dòng)基礎(chǔ)上以元數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)的可獲取、可交互、可重用的獨(dú)立教學(xué)構(gòu)件。

這個(gè)定義給出了學(xué)習(xí)對(duì)象的基本組成要素,包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、練習(xí)、學(xué)習(xí)評(píng)估和元數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)目標(biāo)用于指明通過學(xué)習(xí)對(duì)象能使學(xué)習(xí)者達(dá)到何種程度和獲取哪些成果;教學(xué)內(nèi)容用于指明通過學(xué)習(xí)對(duì)象為了實(shí)現(xiàn)其學(xué)習(xí)目標(biāo)要求而提供的所有可獲取的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)資源;教學(xué)設(shè)計(jì)用于指明學(xué)習(xí)角色、教學(xué)情境、教學(xué)方法等,為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)指導(dǎo);練習(xí)是指圍繞教學(xué)目標(biāo)而設(shè)置的必要的訓(xùn)練活動(dòng);學(xué)習(xí)評(píng)估指用于檢測(cè)學(xué)習(xí)者對(duì)教學(xué)內(nèi)容掌握程度而設(shè)置的考核活動(dòng);元數(shù)據(jù)用來標(biāo)識(shí)和描述該學(xué)習(xí)對(duì)象的屬性信息。

2.學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范的核心概念和基本原理

在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范中,無論采用何種教學(xué)模式,每個(gè)人都必須承擔(dān)一個(gè)角色(或?qū)W生或教師),然后根據(jù)各自的角色在環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)或支持活動(dòng),同時(shí)生成活動(dòng)的結(jié)果。因此在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中包含了許多諸如角色、方法、活動(dòng)和環(huán)境等重要元素。

學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的結(jié)果是一個(gè)規(guī)范的XML文檔,學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)文檔實(shí)施結(jié)構(gòu)分為A、B、C三個(gè)級(jí)別,C級(jí)為最高級(jí),它包含了IMS LD規(guī)范中的全部元素,B級(jí)LD文檔不含“通知”屬性,A級(jí)LD文檔不含“通知”、“屬性”和“條件”元素。

學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范中的主要概念及其與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中各事物間的映射關(guān)系,如表1所示。

3.課程群及其相關(guān)定義

(1)課程及課程群的概念

關(guān)于課程的概念,不同的課程觀有著不同的理解。后現(xiàn)代課程觀認(rèn)為:課程是一個(gè)開放的系統(tǒng),教學(xué)過程不僅是教師傳授知識(shí)的過程,而且是師生在互動(dòng)過程中探索未知,構(gòu)建他們自已的課程,并使師生共同得到發(fā)展。在美國的《新教育百科辭典》中把課程解釋為:“課程系指在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動(dòng)的總體?！逼渲邪私逃繕?biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動(dòng)以及教學(xué)評(píng)價(jià)等概念。在我國的《現(xiàn)代漢語辭?！分邪颜n程解釋為“學(xué)校教學(xué)的科目和進(jìn)程”。

文獻(xiàn)3中指出:課程群是將相互聯(lián)系緊密或具有相似性的幾門課程根據(jù)需要重新整合而形成一個(gè)具有相對(duì)獨(dú)立性和完整性的課程,進(jìn)而解決教學(xué)過程中學(xué)科門類過多、過細(xì)的問題。這里引入課程群概念有區(qū)分傳統(tǒng)課程(包括傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)課程)的含義。傳統(tǒng)課程是由單門課程按著學(xué)科體系分章節(jié)構(gòu)成的;而課程群則是由多門課程按著職業(yè)崗位能力要求重新整合產(chǎn)生的新課程,每個(gè)崗位能力所對(duì)應(yīng)的知識(shí)集合是由幾門課程中的相關(guān)知識(shí)交叉聚合在一起的,具有相對(duì)的獨(dú)立性和完整性。這種新課程是專門針對(duì)崗位能力形成的,它打破了學(xué)科界限。

在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中,可以將課程群的概念范圍界定為由教師、學(xué)生、教學(xué)資源和環(huán)境四要素構(gòu)成的互動(dòng)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中,教師的主要作用是創(chuàng)設(shè)資源和環(huán)境并指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí);學(xué)生主要是利用資源和環(huán)境來構(gòu)建知識(shí),其構(gòu)建過程是學(xué)生自主完成的或在教師指導(dǎo)下的自主行為。如果將教師的教學(xué)設(shè)計(jì)也作為共享資源存在并提供給學(xué)習(xí)者,不僅可以提高系統(tǒng)的智能性,還可以使更多的學(xué)習(xí)者通過網(wǎng)絡(luò)來接受名師的指點(diǎn),既可節(jié)省教學(xué)成本,又能提高教學(xué)質(zhì)量。

根據(jù)上述分析,文中把針對(duì)崗位能力目標(biāo)而圍繞所需教學(xué)資源和環(huán)境開展的一系列活動(dòng)的過程總和稱為課程群(或課程)。而在這個(gè)活動(dòng)過程中所涉及的各種教學(xué)資源信息就是所謂的課程群知識(shí)。課程群知識(shí)的表現(xiàn)形式有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)之分,也有顯性和隱性之分,無論是哪種表現(xiàn)形式必須能以有效的形式編碼表示,才能成為課程群中的有用知識(shí)。

(2)課程群知識(shí)的分層結(jié)構(gòu)

根據(jù)生成課程群的方法,課程群知識(shí)具有典型的層次特征,采用分層方法能夠很好地反映課程群知識(shí)的結(jié)構(gòu)。文中把課程群知識(shí)分為課程群層、崗位能力層和知識(shí)點(diǎn)層,并把每一層知識(shí)都看成是學(xué)習(xí)對(duì)象。課程群層的學(xué)習(xí)對(duì)象元素包括:課程群能力目標(biāo)、課程群元數(shù)據(jù)、崗位能力(1-m)、教學(xué)重點(diǎn)、認(rèn)知水平、教學(xué)設(shè)計(jì)、課程群練習(xí)和課程群評(píng)估;崗位能力層的學(xué)習(xí)對(duì)象元素包括:崗位能力目標(biāo)、崗位能力元數(shù)據(jù)、知識(shí)點(diǎn)(1-n)、教學(xué)重點(diǎn)、認(rèn)知水平、教學(xué)設(shè)計(jì)、能力訓(xùn)練和能力評(píng)估;知識(shí)點(diǎn)是具有原子特性的不可分單元,是最小學(xué)習(xí)對(duì)象。一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就是一個(gè)圍繞某個(gè)崗位能力中單項(xiàng)子能力目標(biāo)設(shè)計(jì)的一系列學(xué)習(xí)素材和學(xué)習(xí)活動(dòng)的集合,其元素包括知識(shí)點(diǎn)能力目標(biāo)(即單項(xiàng)子能力目標(biāo))、知識(shí)點(diǎn)元數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)素材(1-k)、教學(xué)重點(diǎn)、認(rèn)知水平、教學(xué)設(shè)計(jì)、知識(shí)點(diǎn)的練習(xí)和評(píng)估。

將課程群模塊化,把課程群中的知識(shí)點(diǎn)定義為最小學(xué)習(xí)對(duì)象,課程群和崗位能力定義為復(fù)合學(xué)習(xí)對(duì)象,這樣可以利用學(xué)習(xí)對(duì)象的重用性高、互操作性好等特性來提高課程群知識(shí)的可重用性、易組合性和互操作性。利用課程群資源庫中各種學(xué)習(xí)對(duì)象的不同組合來滿足不同崗位能力對(duì)知識(shí)的需求,極大豐富了教學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)容。

(3)知識(shí)點(diǎn)的大小界定

對(duì)于教學(xué)系統(tǒng)而言,關(guān)于知識(shí)點(diǎn)的大小問題一直都是學(xué)習(xí)對(duì)象的研究者們重點(diǎn)探討的問題,至今也只是一些經(jīng)驗(yàn)性結(jié)果。文中結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)際,把對(duì)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)時(shí)間限制在35~45分鐘之內(nèi)(即1節(jié)課)。另根據(jù)來自認(rèn)知心理學(xué)的7±2法則把知識(shí)點(diǎn)中學(xué)習(xí)素材的數(shù)量限制在9個(gè)以內(nèi)。[4]在設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)時(shí),要充分考慮時(shí)間上(40±5分鐘)和空間上(7±2個(gè))的限制,對(duì)于超過上限的知識(shí)點(diǎn)必須將其再分解成若干小知識(shí)點(diǎn),對(duì)于低于下限的知識(shí)點(diǎn)必須再聚合若干學(xué)習(xí)素材,以滿足知識(shí)點(diǎn)的時(shí)空要求。

對(duì)于教學(xué)設(shè)計(jì)者來講,可以先根據(jù)學(xué)習(xí)者特征預(yù)測(cè)出該學(xué)習(xí)者對(duì)當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)知結(jié)構(gòu),并據(jù)此對(duì)欲呈現(xiàn)的內(nèi)容預(yù)先進(jìn)行分組。分組的方法可以是空間分組或時(shí)間分組,也可以根據(jù)有關(guān)概念進(jìn)行語義分組。無論如何分組,均要保證每個(gè)知識(shí)點(diǎn)在時(shí)間上和空間上的要求。

三、課程群ICAI系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

為了避免重復(fù)開發(fā),防止資源浪費(fèi),提高系統(tǒng)質(zhì)量,在課程群ICAI(智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué))系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,采用IMS LD規(guī)范來構(gòu)建課程群知識(shí)庫,把崗位能力所涉及的知識(shí)點(diǎn)和相應(yīng)的學(xué)習(xí)素材均作為對(duì)象分層進(jìn)行管理,這些對(duì)象的隸屬關(guān)系如圖1所示。這樣有利于教師和系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們協(xié)同開發(fā)和利用教學(xué)系統(tǒng)資源,有利于對(duì)崗位能力(培養(yǎng)方案)、知識(shí)點(diǎn)(教學(xué)大綱)和學(xué)習(xí)素材(教學(xué)內(nèi)容)的設(shè)計(jì)描述。這些對(duì)象可以被拷貝、傳輸、共享和重用。借助LD集成工具,教師可以按著教學(xué)過程和教學(xué)策略靈活地將學(xué)習(xí)素材組織成一個(gè)知識(shí)點(diǎn),可以由若干知識(shí)點(diǎn)再構(gòu)成滿足某項(xiàng)能力要求的更大的知識(shí)單元。教師在整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)過程中集中精力策劃教學(xué)內(nèi)容組織方法和落實(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)策略即可。IMS LD規(guī)范為這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想提供了一個(gè)可行性的技術(shù)框架,能夠正確、有效地將教學(xué)設(shè)計(jì)思路運(yùn)用學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)文檔表現(xiàn)出來。

四、課程群ICAI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

基于上述設(shè)計(jì)思想,課程群ICAI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與教師的備課、授課過程十分相似,其結(jié)構(gòu)框架如圖2所示。整個(gè)系統(tǒng)分課程群知識(shí)庫、教學(xué)推理機(jī)、知識(shí)庫管理器、管理維護(hù)視圖和教學(xué)視圖五個(gè)模塊。課程群知識(shí)庫中存儲(chǔ)著大量的教學(xué)所需知識(shí)信息(即教材)和所涉及的教學(xué)對(duì)象(即學(xué)習(xí)者)的學(xué)習(xí)狀態(tài)信息;教學(xué)推理機(jī)(即教師備課)能夠根據(jù)教學(xué)目標(biāo)要求,結(jié)合學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀況和知識(shí)水平,有針對(duì)性地組織教學(xué)方案,完成教學(xué)設(shè)計(jì);教學(xué)視圖(即教學(xué)實(shí)施)是按教學(xué)設(shè)計(jì)思路呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的模塊,當(dāng)學(xué)習(xí)者提出教學(xué)請(qǐng)求后,系統(tǒng)就會(huì)通過分析判斷為其選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué);知識(shí)庫管理器是用于管理、維護(hù)和更新課程群知識(shí)庫的開發(fā)平臺(tái),教學(xué)者通過知識(shí)庫管理器可以創(chuàng)建和修改教學(xué)資源庫、教學(xué)策略庫、學(xué)習(xí)單元庫和學(xué)習(xí)者庫中的元數(shù)據(jù);管理維護(hù)視圖是為教學(xué)者提供的操作控制界面。

1.課程群知識(shí)庫及其創(chuàng)建方法

課程群知識(shí)庫是ICAI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心模塊,它直接影響著知識(shí)庫中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性,影響著教學(xué)推理機(jī)的推理效果。知識(shí)庫中的知識(shí)都是經(jīng)過必要的加工處理后的可用信息,并以元數(shù)據(jù)格式按學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范要求表示的。[5]文獻(xiàn)5中給出了以元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)構(gòu)建ICAI知識(shí)庫的過程。課程群知識(shí)庫包括教學(xué)資源庫、教學(xué)策略庫、學(xué)習(xí)單元庫和學(xué)習(xí)者庫。

(1)教學(xué)資源庫

教學(xué)資源描述的是具體的學(xué)習(xí)素材,如網(wǎng)頁、PPT文檔、Word文檔、圖表、動(dòng)畫、視頻等,即教學(xué)素材。教學(xué)資源庫的建立需要經(jīng)過兩個(gè)階段,首先選擇相應(yīng)開發(fā)工具(如Dreamweaver、PowerPoint)來加工制作學(xué)習(xí)對(duì)象;然后再運(yùn)用支持學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范的工具(如Reload Editor)對(duì)其進(jìn)行包裝。

(2)教學(xué)策略庫

教學(xué)策略描述的是具體的知識(shí)點(diǎn)和引用相關(guān)素材的學(xué)習(xí)活動(dòng)過程,突出展現(xiàn)了學(xué)習(xí)活動(dòng)的條件和方法。它為教學(xué)推理機(jī)正確地組織教學(xué)提供了判斷依據(jù)。學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范以活動(dòng)為中心,一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)的控制過程是通過活動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,可以是順序式結(jié)構(gòu),也可以是選擇式結(jié)構(gòu)。在建立教學(xué)策略庫時(shí),針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí),都要明確何人何時(shí)采用何種活動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí),才能達(dá)到知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)。

這種以學(xué)習(xí)活動(dòng)為核心的ICAI系統(tǒng)能很好地實(shí)現(xiàn)教師的教育理念和教學(xué)方法,教師可以把針對(duì)同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的各種不同的教學(xué)策略和教學(xué)流程存放到教學(xué)策略庫中,以滿足不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)要求。由于教學(xué)資源庫和教學(xué)策略庫在物理邏輯上是獨(dú)立相關(guān)的,所以對(duì)素材的更新不會(huì)影響教學(xué)策略庫,對(duì)同一素材增添不同的教學(xué)策略也不會(huì)影響教學(xué)資源庫,但必須保證教學(xué)資源庫與教學(xué)策略庫之間邏輯映射關(guān)系的正確性。

(3)學(xué)習(xí)單元庫

學(xué)習(xí)單元描述的是具體的崗位能力(或子能力)和所需知識(shí)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)信息。每個(gè)崗位能力(或子能力)對(duì)應(yīng)一個(gè)學(xué)習(xí)單元,每個(gè)學(xué)習(xí)單元又包含若干知識(shí)點(diǎn)。學(xué)習(xí)單元是一個(gè)根據(jù)內(nèi)容包裝規(guī)范包裝起來的可共享、可重用的相對(duì)獨(dú)立的教學(xué)內(nèi)容,即常說的小課件。[6]

學(xué)習(xí)單元本身蘊(yùn)含了課件的特征,它是因某種教學(xué)需要利用學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)的相對(duì)獨(dú)立的教學(xué)組件。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中,一個(gè)完整的學(xué)習(xí)單元就是一個(gè)包交換文件,其中包括XML格式的學(xué)習(xí)內(nèi)容清單(由元數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)和知識(shí)目錄組成)和物理文件(實(shí)際的物理資源,如HTML文件、媒體文件、活動(dòng)描述文檔、其他物理文件等)。

(4)學(xué)習(xí)者庫

學(xué)習(xí)者是課程群知識(shí)庫所面對(duì)的教學(xué)對(duì)象,即學(xué)生。對(duì)學(xué)習(xí)者的描述是依據(jù)學(xué)習(xí)者模型規(guī)范實(shí)現(xiàn)的,學(xué)習(xí)者庫中記錄了學(xué)生的基本信息、認(rèn)知能力、知識(shí)水平、學(xué)習(xí)狀態(tài)、考核結(jié)果等數(shù)據(jù),是ICAI系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行監(jiān)控、個(gè)性化、評(píng)價(jià)和選擇教學(xué)策略的重要依據(jù)。[7]

在ICAI系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,通過將學(xué)習(xí)者庫中的數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中使用的“屬性”元素建立邏輯關(guān)系來提供必要的教學(xué)反饋信息,從而達(dá)到有效控制學(xué)習(xí)活動(dòng)的目的。例如,設(shè)置File型變量用于接收學(xué)生完成的作業(yè),設(shè)置Integer型變量用于保存學(xué)生的成績,設(shè)置Boolean型變量用于控制學(xué)生進(jìn)入下一階段學(xué)習(xí)等。

2.教學(xué)推理機(jī)原理

教學(xué)推理機(jī)由知識(shí)搜索器和教案生成器兩部分組成。知識(shí)搜索器負(fù)責(zé)檢索符合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)要求的知識(shí)信息,并根據(jù)學(xué)習(xí)者的當(dāng)前學(xué)習(xí)狀態(tài)和認(rèn)知能力進(jìn)行決策響應(yīng),其工作原理為:1)由學(xué)習(xí)者提出教學(xué)請(qǐng)求(如給出所需求的能力標(biāo)題或知識(shí)標(biāo)題);2)對(duì)學(xué)習(xí)者的歷史記錄信息進(jìn)行比對(duì)分析確定學(xué)習(xí)者當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀態(tài),接著選擇適合當(dāng)前學(xué)習(xí)者的教學(xué)策略;3)檢索與教學(xué)策略相對(duì)應(yīng)的教學(xué)資源或?qū)W習(xí)單元。

教案生成器負(fù)責(zé)處理和封裝知識(shí)搜索器決策的結(jié)果,最后生成一個(gè)電子教案,如圖3所示即是其生成的電子教案元數(shù)據(jù)模板。

3.知識(shí)庫管理器

知識(shí)庫管理器主要用于管理和維護(hù)整個(gè)ICAI系統(tǒng)知識(shí)庫,它由知識(shí)編輯器和知識(shí)再生器兩部分組成。教學(xué)者根據(jù)培養(yǎng)方案、課程群性質(zhì)、崗位能力要求及其他特定需求,運(yùn)用知識(shí)編輯器可以完成對(duì)各種知識(shí)庫的更新、刪除和查詢等操作。知識(shí)再生器可以幫助教學(xué)者在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上生成滿足特定要求的新知識(shí),以提高知識(shí)創(chuàng)作的效率。知識(shí)庫中的知識(shí)表示均是依據(jù)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范以XML文檔形式保存的,在創(chuàng)建知識(shí)庫的過程中需要檢查驗(yàn)證各種知識(shí)庫間知識(shí)表示的正確性、一致性、有效性和冗余性。

在面向?qū)W習(xí)活動(dòng)的ICAI系統(tǒng)中,知識(shí)庫管理器是利用現(xiàn)有的工具軟件實(shí)現(xiàn)的。這里采用LD Editor工具來實(shí)現(xiàn)知識(shí)編輯器的功能,采用LD再生器工具來解決ICAI系統(tǒng)中知識(shí)的再生問題。LD Editor和LD再生器能有效地創(chuàng)建知識(shí)庫所需的知識(shí),并按學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)知識(shí)進(jìn)行正確的包裝,同時(shí),對(duì)其進(jìn)行正確性、一致性和有效性檢驗(yàn)。

依據(jù)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范包裝的知識(shí)資源文件可以在不同的管理系統(tǒng)中進(jìn)行交換,不受其內(nèi)部學(xué)習(xí)資源的具體內(nèi)容和格式的限制,并以.zip壓縮文件的形式進(jìn)行傳遞。

4.視圖管理

課程群ICAI系統(tǒng)提供了兩類視圖,一是管理維護(hù)視圖,它是教學(xué)者與知識(shí)庫管理器間的交互界面,教學(xué)者通過它操縱控制知識(shí)庫管理器以完成對(duì)課程群知識(shí)庫實(shí)施的各種操作;二是教學(xué)視圖,它是學(xué)習(xí)者與教學(xué)推理機(jī)間的交互界面,學(xué)習(xí)者通過它可以達(dá)到學(xué)習(xí)課程群知識(shí)庫中知識(shí)的目的。

由于知識(shí)庫中的知識(shí)都是以一個(gè)XML文檔格式呈現(xiàn)的,所以通過構(gòu)造一個(gè)具有一致性的解析器(或發(fā)布引擎),就可以將所需的知識(shí)按特定風(fēng)格展現(xiàn)在教學(xué)響應(yīng)界面上。最典型的響應(yīng)界面就是通用的HTML網(wǎng)頁。在ICAI系統(tǒng)中,通過對(duì)教學(xué)推理機(jī)生成的教案進(jìn)行解析處理,生成可以在IE瀏覽器中瀏覽的網(wǎng)頁,為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)通用友好的教學(xué)視圖,其中,對(duì)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)文檔的解析處理是借助LD Player工具實(shí)現(xiàn)的。

五、結(jié)束語

利用上述方案開發(fā)ICAI系統(tǒng),教師僅需掌握相應(yīng)工具(如LD Editor、LD Player、Word、PowerPoint等)的使用方法,就可以根據(jù)自己的教學(xué)設(shè)計(jì)來開發(fā)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)文檔,創(chuàng)建課程群知識(shí)庫,完成一個(gè)以學(xué)習(xí)活動(dòng)為核心的課程群ICAI教學(xué)系統(tǒng)。

目前,支持學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范的開發(fā)平臺(tái)很少,文中提及的LD Editor和LD Player是由Reload公司發(fā)布的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)工具,其功能比較完善。在ICAI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中,知識(shí)編輯器借用了LD Editor工具,知識(shí)解析工具借用了LD Player,而知識(shí)再生器和教學(xué)推理機(jī)是根據(jù)ICAI系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求自行設(shè)計(jì)的。

在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中,知識(shí)資源的開發(fā)過程與教師的教學(xué)設(shè)計(jì)思想有機(jī)結(jié)合,知識(shí)的呈現(xiàn)方式(LD文檔或LD組件)不僅能夠充分表達(dá)教師的教學(xué)意圖,還可以引導(dǎo)他們專心組織和設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng),從而減少了知識(shí)資源開發(fā)的盲目性,提高了整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的合理性與有效性。同時(shí),學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范所具有的良好性質(zhì)也能充分體現(xiàn)在課程群知識(shí)庫中。

依據(jù)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)規(guī)范來實(shí)現(xiàn)面向?qū)W習(xí)活動(dòng)的課程群ICAI系統(tǒng)是一種全新的設(shè)計(jì)與開發(fā)理念,也是重要的發(fā)展方向,它必將受到廣大教育工作者的重視和歡迎。

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