網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)學(xué)習(xí)者模型研究

莊科君++賀寶勛

摘 要 學(xué)習(xí)者模型是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵部分。根據(jù)學(xué)習(xí)者模型規(guī)范，結(jié)合學(xué)習(xí)者個體差異，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)學(xué)習(xí)者模型表示成由學(xué)習(xí)者基本信息、學(xué)習(xí)偏好、學(xué)習(xí)目標(biāo)、認(rèn)知狀態(tài)和知識水平五個元組組成的信息集合，為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)學(xué)習(xí)者模型的構(gòu)建提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)；個性化推薦；學(xué)習(xí)者模型

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）18-0067-03

1 前言

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)受地域和時(shí)空的限制，學(xué)習(xí)者可以在任何聯(lián)網(wǎng)的地方進(jìn)行學(xué)習(xí)并與教師和學(xué)習(xí)伙伴進(jìn)行遠(yuǎn)距離非面對面的交流與協(xié)作，共享優(yōu)秀的師資力量和豐富的教學(xué)資源。不僅如此，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)還可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)為學(xué)習(xí)者打造個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，推送個性化的學(xué)習(xí)資源和推薦個性化的學(xué)習(xí)活動與學(xué)習(xí)路徑，從而實(shí)現(xiàn)最能滿足學(xué)習(xí)者個別需求的個性化學(xué)習(xí)。

在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中，要實(shí)現(xiàn)個性化推薦需要準(zhǔn)確描述每位學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征、學(xué)習(xí)行為和認(rèn)知能力，也即在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中為每個學(xué)習(xí)者構(gòu)建符合學(xué)習(xí)者實(shí)際的學(xué)習(xí)者模型。學(xué)習(xí)者模型是對學(xué)習(xí)者信息的抽象描述和表示[1]。學(xué)習(xí)者模型是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵部分，它刻畫了系統(tǒng)對學(xué)習(xí)者的了解程度，為個性化學(xué)習(xí)推薦系統(tǒng)準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)貫閷W(xué)習(xí)者推送學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)活動提供依據(jù)，是實(shí)施個性化推薦的基礎(chǔ)。

2 學(xué)習(xí)者模型的功能

為了能為學(xué)習(xí)者推薦個性化學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)活動，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)者模型必須具備如下功能。

第一，在學(xué)習(xí)者首次使用系統(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)能通過測試估算出學(xué)習(xí)者的認(rèn)知偏好、學(xué)習(xí)興趣、知識基礎(chǔ)和認(rèn)知能力，以此作為為學(xué)習(xí)者推送適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)活動的初步依據(jù)。

第二，在學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動中，系統(tǒng)能監(jiān)控、搜集學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，以對初始學(xué)習(xí)者模型進(jìn)行補(bǔ)充和完善，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者模型的自我更新和自我維護(hù)。

3 學(xué)習(xí)者模型的類別

根據(jù)學(xué)習(xí)者模型數(shù)據(jù)的生命周期及其在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動中的功能和作用，并考慮到系統(tǒng)的易維護(hù)性，學(xué)習(xí)者模型可以分為靜態(tài)模型、動態(tài)模型和評價(jià)與錯誤診斷模型三類[2]。

靜態(tài)模型 靜態(tài)模型主要記錄和保存學(xué)習(xí)者的個人基本信息。學(xué)習(xí)者的個人基本信息又稱為學(xué)習(xí)者的人口信息，主要是指學(xué)習(xí)者初次登錄學(xué)習(xí)系統(tǒng)注冊時(shí)所填寫的個人基本資料，如用戶名、學(xué)號、姓名、性別、專業(yè)、年齡、民族、聯(lián)系方式等，這些信息是描述學(xué)習(xí)者的靜態(tài)屬性，在整個學(xué)習(xí)過程中不會改變。

動態(tài)模型 動態(tài)模型是在學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程中動態(tài)建立起來的，會隨著學(xué)習(xí)的開展不斷變化并得到補(bǔ)充和完善的信息集合，主要搜集、記錄并刻畫學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格特征信息、學(xué)習(xí)過程信息、表現(xiàn)信息和學(xué)習(xí)狀態(tài)信息等。需要指出的是，盡管學(xué)習(xí)風(fēng)格反映的是學(xué)習(xí)者在長期的學(xué)習(xí)過程中所形成的個性化鮮明特征，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，大多數(shù)學(xué)習(xí)者模型研究也認(rèn)為學(xué)習(xí)風(fēng)格特征在整個學(xué)習(xí)過程中是保持不變的，因而通常在學(xué)習(xí)者進(jìn)入第一次學(xué)習(xí)前通過讓學(xué)習(xí)者回答學(xué)習(xí)風(fēng)格量表中的問題來獲取學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格，并將學(xué)習(xí)風(fēng)格特征信息存儲于靜態(tài)模型中，但是，筆者認(rèn)為，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格特征僅僅采用學(xué)習(xí)風(fēng)格量表對學(xué)習(xí)者進(jìn)行一次測量并不能完全準(zhǔn)確地得出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格特征，因?yàn)閷W(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)風(fēng)格量表中往往會靠感覺選擇自認(rèn)為“最適合”自己的學(xué)習(xí)方式。因此，需要結(jié)合學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)活動過程中的行為數(shù)據(jù)來修正學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格特征，故而學(xué)習(xí)風(fēng)格特征會在學(xué)習(xí)過程中朝著更加接近學(xué)習(xí)者真實(shí)學(xué)習(xí)風(fēng)格的方向變化，將學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格特征數(shù)據(jù)歸于動態(tài)模型中。

評價(jià)與錯誤診斷模型 該類模型主要搜集、記錄和描述學(xué)習(xí)者目前有哪些概念還沒有得到正確的理解，同時(shí)會對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)行評價(jià)，以使系統(tǒng)能夠進(jìn)一步了解學(xué)習(xí)者對知識的掌握程度以及發(fā)生錯誤的原因，為下一步的學(xué)習(xí)補(bǔ)救提供依據(jù)和切入點(diǎn)。

4 學(xué)習(xí)者模型規(guī)范

中國教育部教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究委員會組織相關(guān)專家學(xué)者在參考國際標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合中國國情的情況下制定了適合中國網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)情的學(xué)習(xí)者模型標(biāo)準(zhǔn)——CELTS-11[3]。CELTS-11學(xué)習(xí)者模型規(guī)范將學(xué)習(xí)者信息分為八類：個人信息、學(xué)業(yè)信息、管理信息、關(guān)系信息、安全信息、偏好信息、績效信息和作品集信息。這八類信息包含了最少量必要信息，并允許應(yīng)用系統(tǒng)自定義擴(kuò)展信息。

雖然CELTS-11學(xué)習(xí)者模型比較全面地刻畫了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)者的特征信息，為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)的學(xué)習(xí)者模型建構(gòu)提供了模板，但是其對學(xué)習(xí)者模型中各項(xiàng)信息的刻畫較為粗糙，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)有必要對各項(xiàng)信息做進(jìn)一步的拓展。同時(shí)，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)者的個體差異非常顯著，必須考慮學(xué)習(xí)者之間的個體差異，以實(shí)現(xiàn)真正的個性化推薦。遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者的個體差異主要體現(xiàn)在兩個方面：一是個體之間在學(xué)習(xí)背景、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)目標(biāo)等方面存在各種各樣的差異；二是個體在學(xué)習(xí)過程中，其知識狀態(tài)也是不斷變化的[4]。鑒于此，有必要在CELTS-11學(xué)習(xí)者模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)習(xí)者個體差異，對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)學(xué)習(xí)者模型進(jìn)行重構(gòu)。

5 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)學(xué)習(xí)者模型

學(xué)習(xí)者模型詳細(xì)記錄學(xué)習(xí)者的個性特征、學(xué)習(xí)特點(diǎn)和學(xué)習(xí)過程，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的個性化推薦提供基礎(chǔ)和依據(jù)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，在CELTS-11模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)習(xí)者個體差異，對CELTS-11模型中的信息進(jìn)行歸類并合理擴(kuò)展，用一個五元組來刻畫學(xué)習(xí)者模型中的信息[5]：學(xué)習(xí)者模型={基本信息，學(xué)習(xí)偏好，學(xué)習(xí)目標(biāo)，認(rèn)知狀態(tài)，知識水平}。

基本信息 基本信息主要搜集、記錄和反映學(xué)習(xí)者的靜態(tài)特征信息，這類信息在學(xué)習(xí)過程中通常保持不變。學(xué)習(xí)者基本信息中的元數(shù)據(jù)是CELTS-11中的個人信息、學(xué)業(yè)信息、管理信息、關(guān)系信息、安全信息中部分信息的集合，如學(xué)習(xí)者的賬號、姓名、學(xué)號、性別、民族、所在學(xué)校、出生日期、專業(yè)方向、聯(lián)系方式、密碼等，這些信息通常在學(xué)習(xí)者第一次登錄系統(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)通過注冊向系統(tǒng)提供，是建立學(xué)習(xí)者初始模型的重要信息，也是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)初次向?qū)W習(xí)者推薦學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)活動的主要依據(jù)。

學(xué)習(xí)偏好 學(xué)習(xí)偏好反映學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中獲取和處理信息的特性和喜好，主要描述學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式偏好、學(xué)習(xí)資源類型偏好、學(xué)習(xí)風(fēng)格。對于某個學(xué)習(xí)者而言，從長久來看其學(xué)習(xí)偏好是相對穩(wěn)定的，但是對于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)的學(xué)習(xí)者模型中的學(xué)習(xí)偏好信息而言，卻是需要不斷變化、修正的，因?yàn)閷W(xué)習(xí)者模型中對學(xué)習(xí)者偏好的描述是系統(tǒng)通過“學(xué)習(xí)”得到的。這種“學(xué)習(xí)”的途徑通常有兩種方式。

一是通過學(xué)習(xí)者初次登錄系統(tǒng)時(shí)要求學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)風(fēng)格量表進(jìn)行回答而搜集到的關(guān)于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格的數(shù)據(jù)和信息。通過這種方式獲取的學(xué)習(xí)風(fēng)格往往無法準(zhǔn)確反映學(xué)習(xí)者的真實(shí)學(xué)習(xí)風(fēng)格，原因有二：1）常用的學(xué)習(xí)風(fēng)格量表中的問題數(shù)量較多，如所羅門學(xué)習(xí)風(fēng)格量表中就包含了44個題目，學(xué)習(xí)者一般很少能完整回答量表中的所有問題；2）即便是強(qiáng)制要求學(xué)習(xí)者回答完量表中的所有問題，也很難僅僅通過學(xué)習(xí)風(fēng)格量表來獲取到學(xué)習(xí)者精確的學(xué)習(xí)偏好，因?yàn)閷W(xué)習(xí)者在回答量表中的問題時(shí)總是依靠自我感覺選擇那些他們自認(rèn)為“最適合”的學(xué)習(xí)方式，因而帶有很強(qiáng)的主觀性。

鑒于此，學(xué)習(xí)者模型要完整準(zhǔn)確描述學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)偏好，需要通過第二種途徑：對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動中學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘來不斷“習(xí)得”學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)偏好，以便修改、完善學(xué)習(xí)偏好使之能越來越接近學(xué)習(xí)者真實(shí)的學(xué)習(xí)偏好。因此，筆者認(rèn)為，學(xué)習(xí)者模型中的學(xué)習(xí)偏好信息是會隨著學(xué)習(xí)活動的開展而不斷變化的，是動態(tài)的。在學(xué)習(xí)者模型中描述學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)偏好有利于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)者偏好信息向?qū)W習(xí)者推送適合他們喜好的資源類型、學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方式，以增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。

學(xué)習(xí)目標(biāo) 學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動能順利開展，總是受到學(xué)習(xí)目標(biāo)的驅(qū)動的，同時(shí)，學(xué)習(xí)目標(biāo)在一定程度上也映射出學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源。在學(xué)習(xí)者模型中描述出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)有助于系統(tǒng)向?qū)W習(xí)者推送能有效達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源。學(xué)習(xí)目標(biāo)通常采用分層級的方式來描述，即一級目標(biāo)下有哪些二級子目標(biāo)，二級子目標(biāo)下又包含哪些次一級的子目標(biāo)。在學(xué)習(xí)者模型中采用分層級的方法來描述學(xué)習(xí)目標(biāo)，能分析并判斷出學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中是否朝著既定學(xué)習(xí)目標(biāo)的路徑進(jìn)行學(xué)習(xí)，有利于個性化推薦系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成狀況為學(xué)習(xí)者及時(shí)推送相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)策略，也有利于系統(tǒng)檢測出學(xué)習(xí)者是否偏離學(xué)習(xí)目標(biāo)以便提供相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

認(rèn)知狀態(tài) 認(rèn)知狀態(tài)主要刻畫學(xué)習(xí)者為達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)績效表現(xiàn)行為及結(jié)果，對應(yīng)于CELTS-11中的績效表現(xiàn)信息。認(rèn)知狀態(tài)反映了學(xué)習(xí)活動的狀態(tài)，是隨學(xué)習(xí)活動的展開而不斷更新變化的。認(rèn)知狀態(tài)信息主要包括學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)時(shí)間、練習(xí)、測驗(yàn)和考試的完成情況、討論答疑的次數(shù)、瀏覽的次數(shù)等信息。陳仕品（2009）將認(rèn)知狀態(tài)維度用六個屬性來描述學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，這六個屬性分別是準(zhǔn)備狀態(tài)、訪問狀態(tài)、練習(xí)狀態(tài)、測試狀態(tài)、掌握狀態(tài)和能力水平。認(rèn)知狀態(tài)是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)為學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法的依據(jù)。

知識水平 知識水平反映學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資源的認(rèn)知水平，主要描述學(xué)習(xí)者對某一知識點(diǎn)的習(xí)得程度。根據(jù)美國著名教育心理學(xué)家布盧姆的“教育目標(biāo)分類”理論，對知識的認(rèn)知水平可以分為識記、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價(jià)六個等級。學(xué)習(xí)者對某知識點(diǎn)的認(rèn)識水平主要通過挖掘?qū)W習(xí)者的作品集而得到，因此，知識水平信息主要對應(yīng)于CELTS-11中的作品集信息。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者總會根據(jù)系統(tǒng)要求完成相應(yīng)的任務(wù)，而任務(wù)成果即是學(xué)習(xí)者的作品集和。隨著學(xué)習(xí)的開展，學(xué)習(xí)者的作品集合也會動態(tài)變化，也就反應(yīng)出學(xué)習(xí)者知識水平的變化。學(xué)習(xí)者模型中的知識水平信息是個性化推薦系統(tǒng)為學(xué)習(xí)者提供適應(yīng)性學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑、診斷并補(bǔ)救學(xué)習(xí)錯誤的基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

學(xué)習(xí)者模型是學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)中的抽象表示，是系統(tǒng)對學(xué)習(xí)者的認(rèn)知，是網(wǎng)絡(luò)個性化推薦系統(tǒng)為學(xué)習(xí)者推送個性化學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)方法的基礎(chǔ)和依據(jù)。本研究從分析網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)學(xué)習(xí)者模型的類型和功能出發(fā)，以CELTS-11模型規(guī)范為依據(jù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)者的個體差異，對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)個性化推薦系統(tǒng)學(xué)習(xí)者模型中包含的信息進(jìn)行歸類合并與拓展，將學(xué)習(xí)者模型中的信息用一個五元組來描述，即學(xué)習(xí)者模型主要包括學(xué)生基本信息、學(xué)習(xí)偏好、學(xué)習(xí)目標(biāo)、認(rèn)知狀態(tài)和知識水平五個部分。本研究下一步將具體分析學(xué)習(xí)者模型中各元組信息的來源和表示方法，探討學(xué)習(xí)者模型的建模方法，以便能在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中為學(xué)習(xí)者提供個性化的服務(wù)?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]楊卉，王陸，馮紅.在智能教學(xué)系統(tǒng)中兩層動態(tài)學(xué)生模型的研究[J].電化教育研究，2005（1）：72-75.

[2]孫中紅.個性化智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中學(xué)生模型的研究[J].中國電化教育，2009（10）：107-110.

[3]徐素霞.E-Learning中學(xué)習(xí)者建模研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2007：8-11.

[4]陳仕品.適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的學(xué)生模型研究[D].重慶：西南大學(xué)，2009：64-77.

[5]孫志偉.基于學(xué)習(xí)者特征分析的個性化學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的研究[D].天津：天津師范大學(xué)，2009：9-11.