基于SCORM標(biāo)準(zhǔn)微課程的智能幫助機(jī)器人的設(shè)計(jì)研究

白志亞　方海光　白偉偉　焦寶聰

摘要：指出在SCORM微課程在線學(xué)習(xí)中使用智能幫助機(jī)器人的意義，對智能幫助機(jī)器人的概念進(jìn)行界定，系統(tǒng)構(gòu)建智能幫助機(jī)器人模型，包含5個模塊和8個功能，針對5個模塊的功能設(shè)計(jì)，闡述如何將智能幫助機(jī)器人應(yīng)用于SCORM微課程學(xué)習(xí)過程中，以輔助學(xué)習(xí)者個性學(xué)習(xí)資源的匹配與監(jiān)督。

關(guān)鍵詞：微課程；SCORM標(biāo)準(zhǔn)微課程；智能幫助機(jī)器人；設(shè)計(jì)

1背景

基于微課程的移動學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)是一個難題，如何針對學(xué)習(xí)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)自動化的個性學(xué)習(xí)資源的匹配和監(jiān)督是解決這個難題的可行方案。美國的戴維·彭羅斯（David Penrose）認(rèn)為“微課程是在建構(gòu)主義思想指導(dǎo)下形成的一套新的比較有效的以在線學(xué)習(xí)或移動學(xué)習(xí)為目的的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容”。一節(jié)完整的微課程應(yīng)該包括指導(dǎo)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)單、課件和學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)使用的微視頻、指導(dǎo)單、測試題和輔助資源（可選），教師在進(jìn)行微課程設(shè)計(jì)時需要分別考慮這6個要素的設(shè)計(jì)。共享內(nèi)容對象參考模型SCORM（sharable content object reference model）是由美國國防部ADL（Advanced Distributed Learning）組織所擬定的標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)字內(nèi)容教材的制作和內(nèi)容開發(fā)提供一套共通的規(guī)范。SCORM微課程是利用SCORM課件開發(fā)工具，將教學(xué)設(shè)計(jì)單、課件、微視頻、學(xué)習(xí)指導(dǎo)單、測試題、輔助資源（可選），即同微課程相關(guān)的所有文件，以PIF（package interchange format）的格式形成符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的課程包。學(xué)習(xí)SCORM標(biāo)準(zhǔn)微課程時，每個學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)交互等都可以被非常詳細(xì)地記錄和跟蹤。當(dāng)前，學(xué)習(xí)者行為網(wǎng)絡(luò)化成為發(fā)展趨勢，通過跟蹤記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不僅有利于教育資源開發(fā)，支持教師更好地組織和改進(jìn)課程設(shè)計(jì)，還有利于對學(xué)習(xí)資源及學(xué)習(xí)者作出有效評價。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)主要是異步的教學(xué)模式且多采用教授傳播式教學(xué)手段，要實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行即時提問、解答等實(shí)時交互的教學(xué)活動有一定難度。智能Agent技術(shù)的發(fā)展，為解決以上問題提供了新的思路和方法。

2 SCORM微課程智能幫助機(jī)器人

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)者只是單純地觀看視頻，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。SCORM微課程在線學(xué)習(xí)中使用智能幫助機(jī)器人，能從一定程度上解決網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下面臨的幾大問題：①智能幫助機(jī)器人可以實(shí)時監(jiān)督學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，對于學(xué)習(xí)者遇到的問題，能有針對性地解決疑難點(diǎn)；②智能幫助機(jī)器人支持學(xué)習(xí)者隨時與之進(jìn)行雙向交互，能緩解學(xué)習(xí)者長時間關(guān)注學(xué)習(xí)資源帶來的學(xué)習(xí)疲勞，提高學(xué)習(xí)者的集中程度，為他們構(gòu)建舒適的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境；③對于不同層次和不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)習(xí)者，智能幫助機(jī)器人可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的個性化需求，高效地選擇相應(yīng)的微課程學(xué)習(xí)資源并推送給學(xué)習(xí)者，最大程度地幫助學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識。

2.1基于SCORM微課程的智能幫助機(jī)器人的概念界定

基于SCORM微課程的智能幫助機(jī)器人是在基于SCORM微課程的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下，代替教師進(jìn)行部分教學(xué)活動，以提高教學(xué)效率和優(yōu)化教學(xué)效果的人機(jī)交互系統(tǒng)，簡稱智能幫助機(jī)器人。它能夠支持跨平臺多終端使用，既可以在“一對一”設(shè)備（包括PC和手持設(shè)備）支持下的泛在學(xué)習(xí)環(huán)境中使用，又可以在課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境中使用。一個智能幫助機(jī)器人能夠代替教師完成教學(xué)活動，需要具備多種功能，如學(xué)習(xí)跟蹤、教學(xué)分析等。

2.2基于SCORM微課程的智能幫助機(jī)器人的功能設(shè)計(jì)

基于SCORM微課程的智能幫助機(jī)器人主要具有五大功能，結(jié)構(gòu)如圖1所示。它可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的需求，提供SCORM微課程學(xué)習(xí)資源；監(jiān)測學(xué)習(xí)者的一系列學(xué)習(xí)行為（如學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)交互等）；對學(xué)習(xí)者的整個學(xué)習(xí)過程進(jìn)行教學(xué)分析；與學(xué)習(xí)者進(jìn)行多方面的交流。

1）信息處理。

信息處理模塊既是智能幫助機(jī)器人的開端，又是智能幫助機(jī)器人的終端。SCORM微課程信息處理功能實(shí)現(xiàn)如圖2所示，學(xué)習(xí)者首次登錄時要進(jìn)行學(xué)習(xí)模型匹配，由學(xué)習(xí)者選擇適合自己認(rèn)知風(fēng)格的模型，作為個性化學(xué)習(xí)的開端。隨著學(xué)習(xí)活動的進(jìn)行，信息處理模塊與其他模塊共同作用，相互幫助。學(xué)習(xí)者開始學(xué)習(xí)后，智能幫助機(jī)器人要跟蹤與記錄學(xué)習(xí)過程，同時將記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到實(shí)時監(jiān)督模塊，供教學(xué)分析使用，再根據(jù)教學(xué)分析的結(jié)果為學(xué)習(xí)者匹配學(xué)習(xí)路徑，推送其他SCORM微課程。通過如此循環(huán)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)會更加順利。

2）信息過濾。

網(wǎng)絡(luò)信息過濾功能是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下智能幫助機(jī)器人系統(tǒng)所必備的，其功能實(shí)現(xiàn)如圖3所示。網(wǎng)絡(luò)虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)習(xí)者無法及時甄別出有用的信息，既浪費(fèi)時間，又不利于針對性地學(xué)習(xí)。智能幫助機(jī)器人根據(jù)學(xué)習(xí)者的需求，在微課程資源數(shù)據(jù)庫中精確查找有效資源，當(dāng)被學(xué)習(xí)者判別為無效資源時，智能幫助機(jī)器人會屏蔽與學(xué)習(xí)者需求無關(guān)的內(nèi)容，將有效的學(xué)習(xí)資源推送給學(xué)習(xí)者。在不斷的反復(fù)推薦過程中，智能幫助機(jī)器人可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)習(xí)慣，更加準(zhǔn)確地定位學(xué)習(xí)者需求，幫助學(xué)習(xí)者很好地完成知識建構(gòu)。

3）實(shí)時監(jiān)督。

在學(xué)習(xí)SCORM微課程時，智能幫助機(jī)器人可以非常詳細(xì)地跟蹤和記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，如學(xué)習(xí)者觀看微視頻的個數(shù)、某個微視頻被觀看的次數(shù)、單個（或總體）微視頻的觀看時長等，對于長時間沒有作出積極響應(yīng)的學(xué)習(xí)者，智能幫助機(jī)器人可以給予提醒。此外，智能幫助機(jī)器人還能實(shí)時監(jiān)測學(xué)習(xí)任務(wù)單的瀏覽與完善、測試題的成績、課件、輔助學(xué)習(xí)資源的閱讀情況，將實(shí)時監(jiān)測結(jié)果記錄在系統(tǒng)中，以備教學(xué)分析使用。

4）教學(xué)分析。

教學(xué)分析是智能幫助機(jī)器人的核心，其功能實(shí)現(xiàn)如圖4所示。在教學(xué)分析模塊，智能幫助機(jī)器人將實(shí)時監(jiān)督的數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，給學(xué)習(xí)者明確的反饋，如學(xué)習(xí)者是否達(dá)到學(xué)習(xí)時長、測試是否通過、學(xué)習(xí)任務(wù)單是否完成等，并推測學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)；根據(jù)智能推理情況，對于達(dá)到學(xué)習(xí)要求并有進(jìn)一步學(xué)習(xí)需求的學(xué)習(xí)者，為其匹配個性化SCORM微課程學(xué)習(xí)資源，通過信息推送技術(shù)，把學(xué)習(xí)資源推送到不同的學(xué)習(xí)端供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)；對于沒有達(dá)到學(xué)習(xí)要求的學(xué)習(xí)者，智能幫助機(jī)器人搜集整理不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)難點(diǎn)并反饋給教師，然后由教師給出具體指導(dǎo)意見，協(xié)助學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識。智能幫助機(jī)器人也可以根據(jù)智能推理情況，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)內(nèi)容給予規(guī)劃，為學(xué)習(xí)者推薦類似的微課程學(xué)習(xí)資源；個別化地根據(jù)學(xué)習(xí)者需求，進(jìn)行不同層次的推理、規(guī)劃和指導(dǎo)。

5）學(xué)習(xí)交流。

學(xué)習(xí)者可以與智能幫助機(jī)器人進(jìn)行交流，如智能幫助機(jī)器人推送的學(xué)習(xí)資源是否適合自己，自己學(xué)習(xí)中有什么難點(diǎn)和疑點(diǎn)，需要加強(qiáng)哪一模塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容等；也可以與學(xué)習(xí)者相互解答疑難點(diǎn)，分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)與感悟；還可以向老師發(fā)起提問。

2.3基于SCORM微課程的智能幫助機(jī)器人的案例應(yīng)用

該研究以“X知識點(diǎn)”SCORM微課程為例設(shè)計(jì)智能幫助機(jī)器人幫助學(xué)習(xí)者的簡單案例，如圖5所示。當(dāng)學(xué)習(xí)者開始“X知識點(diǎn)”SCORM微課程學(xué)習(xí)時，智能幫助機(jī)器人首先要推送測試題1（前測），如果學(xué)習(xí)者通過測試，智能幫助機(jī)器人會給予學(xué)習(xí)者高匹配度的其他SCORM微課程，否則學(xué)習(xí)者開始SCORM微課程1的學(xué)習(xí)。智能幫助機(jī)器人跟蹤和記錄學(xué)習(xí)者的整個學(xué)習(xí)過程，并將學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)反饋給學(xué)習(xí)者。學(xué)習(xí)完成后，智能幫助機(jī)器人推送測試題2（從題庫中隨機(jī)抽取的一種總結(jié)性測驗(yàn)，必須經(jīng)驗(yàn)證，使題庫中的測驗(yàn)題目難度、題目結(jié)構(gòu)、區(qū)分度和信度基本相似，達(dá)到平行性測試），并根據(jù)測試結(jié)果判斷學(xué)習(xí)者是否達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。對于達(dá)到學(xué)習(xí)要求的學(xué)習(xí)者，智能幫助機(jī)器人為其提供可視化的自我反思幫助（如筆記、錯題整理等），“X知識點(diǎn)”SCORM微課程學(xué)習(xí)結(jié)束，否則針對學(xué)習(xí)者的不同需求進(jìn)行個性化幫助：①為學(xué)習(xí)者重新匹配學(xué)習(xí)路徑；②幫助學(xué)習(xí)者向老師發(fā)起提問；③繼續(xù)學(xué)習(xí)SCORM標(biāo)準(zhǔn)微課程1。

3結(jié)語

基于SCORM標(biāo)準(zhǔn)微課程，在SCORM微課程在線學(xué)習(xí)中，可以引入智能幫助機(jī)器人幫助學(xué)習(xí)者更好地建構(gòu)知識。SCORM微課程能夠在不同設(shè)備中使用，同時實(shí)現(xiàn)自動化跟蹤和管理，為教師帶來便利。筆者對基于SCORM微課程的智能幫助機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建、功能設(shè)計(jì)及案例應(yīng)用，由于對動態(tài)匹配算法的研究較淺顯，因此對智能幫助機(jī)器人在SCORM微課程中的運(yùn)行機(jī)制和精確計(jì)算剖析力度不夠，后續(xù)的研究將聚焦于在線學(xué)習(xí)中教育數(shù)據(jù)的挖掘與分析。

（編輯：宋文婷）