面向個(gè)性化學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)課程資源構(gòu)建路徑探索

胡姣 張文蘭

摘要隨著學(xué)習(xí)分析技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課程的個(gè)性化推薦和學(xué)習(xí)資源構(gòu)建有了新機(jī)遇。立足于教育大數(shù)據(jù)下“個(gè)性化”學(xué)習(xí)，以網(wǎng)絡(luò)課程中個(gè)性化資源推送為目的，設(shè)計(jì)面向個(gè)性化學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)課程資源推送和構(gòu)建系統(tǒng)框架，并從支持系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、推薦系統(tǒng)和構(gòu)建系統(tǒng)四個(gè)方面闡述網(wǎng)絡(luò)課程資源構(gòu)建實(shí)踐模型，在此基礎(chǔ)上提出了雙軌制的資源構(gòu)建模式：課程設(shè)計(jì)者開發(fā)制作資源和互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)課程資源抓取。

關(guān)鍵詞：個(gè)性化學(xué)習(xí) 網(wǎng)絡(luò)課程資源 資源構(gòu)建 路徑

隨著學(xué)習(xí)分析技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)課程資源設(shè)計(jì)研究逐漸轉(zhuǎn)向結(jié)合教育大數(shù)據(jù)和相關(guān)技術(shù)支持的個(gè)性化資源推送設(shè)計(jì)，結(jié)合學(xué)習(xí)分析結(jié)果制定針對(duì)學(xué)習(xí)者的個(gè)性化教學(xué)過程，基于學(xué)習(xí)風(fēng)格的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的研究和開發(fā)受到廣泛關(guān)注。Ocepek等通過學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格的調(diào)查結(jié)果和學(xué)習(xí)資源的類型之間進(jìn)行匹配，依據(jù)不同學(xué)習(xí)風(fēng)格學(xué)習(xí)者對(duì)資源的偏好來實(shí)現(xiàn)個(gè)性化資源推送。李寶和張文蘭構(gòu)建了學(xué)習(xí)者的特征模型，并采用協(xié)同過濾和相似度匹配的方法實(shí)現(xiàn)個(gè)性化資源推送。Liang等在傳統(tǒng)向量空間方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，采用遞歸算法獲取學(xué)習(xí)者的興趣，優(yōu)化教學(xué)過程。Lin和Yi通過知識(shí)內(nèi)容規(guī)范、建立學(xué)習(xí)者檔案袋、學(xué)習(xí)行為監(jiān)測(cè)等建立學(xué)生學(xué)習(xí)系統(tǒng)。Mampadi等人開發(fā)了一個(gè)能根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格為其提供不同的用戶界面的個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源系統(tǒng)。以上研究對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程中個(gè)性化學(xué)習(xí)和資源推送服務(wù)有一定的價(jià)值，但更多關(guān)注的是學(xué)習(xí)者特征提取與分析、算法實(shí)現(xiàn)的研究。而關(guān)于網(wǎng)絡(luò)課程資源的能動(dòng)性、適配性、豐富性等問題的研究相對(duì)較少，基于此，本研究立足于大數(shù)據(jù)背景下的個(gè)性化學(xué)習(xí)，探究網(wǎng)絡(luò)課程資源構(gòu)建路徑。

一、基于個(gè)性化推送的課程資源構(gòu)建框架

本研究在分析文獻(xiàn)資料和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)課程模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合個(gè)性化推薦算法和理論，設(shè)計(jì)了個(gè)性化視角下的學(xué)習(xí)資源推送和構(gòu)建系統(tǒng)框架（圖1）。整個(gè)系統(tǒng)框架分為兩條路線——學(xué)習(xí)者分析路線和學(xué)習(xí)資源分析路線，共同實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)。其中學(xué)習(xí)者特征和學(xué)習(xí)資源特征分析是匹配推送的基礎(chǔ)，而學(xué)習(xí)資源構(gòu)建是滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化需求的條件。

框架中第一部分是識(shí)別儲(chǔ)存模塊，呈現(xiàn)的是數(shù)據(jù)收集與存儲(chǔ)部分。其中學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)包含靜態(tài)屬性和動(dòng)態(tài)信息，靜態(tài)數(shù)據(jù)可以避免推送系統(tǒng)冷啟動(dòng)問題，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)能更加精確地分析、挖掘?qū)W習(xí)者隱性特征。靜態(tài)的信息包含屬于學(xué)習(xí)者的各類人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息，作為初步分析輔助，該模塊主要利用基本統(tǒng)計(jì)人口學(xué)的推薦方法基礎(chǔ)幫助構(gòu)建初步特征模型;而動(dòng)態(tài)的信息則是學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)系統(tǒng)不斷地交互而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息。在識(shí)別儲(chǔ)存模塊中，學(xué)習(xí)資源作為一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的靜態(tài)實(shí)物存在于學(xué)習(xí)系統(tǒng)之中，其屬性僅包含靜態(tài)的特征，代表該學(xué)習(xí)資源本身所具有的資源特征。識(shí)別和儲(chǔ)存模塊中，學(xué)習(xí)者的靜態(tài)特征可以通過問卷調(diào)查、個(gè)人資料填寫等方式獲得，結(jié)合系統(tǒng)記錄下來的大量動(dòng)態(tài)特征，利用大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘的方法分析獲得學(xué)習(xí)者的個(gè)人偏好特征;學(xué)習(xí)資源特征則在每一次管理者上傳學(xué)習(xí)資源或系統(tǒng)自動(dòng)更新時(shí)，人為填寫或者機(jī)器自動(dòng)識(shí)別信息獲得。這些數(shù)據(jù)獲取之后，將會(huì)被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。

框架中第二部分是匹配推送模塊。由于系統(tǒng)已經(jīng)儲(chǔ)存了學(xué)習(xí)者動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的數(shù)據(jù)信息，以及不同課程學(xué)習(xí)資源的特征數(shù)據(jù)，可根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)形成學(xué)習(xí)者靜態(tài)特征映射、學(xué)習(xí)者動(dòng)態(tài)特征映射、學(xué)習(xí)資源特征映射和學(xué)習(xí)者個(gè)人偏好模型。特征映射都是初步匹配推薦的基礎(chǔ)，而學(xué)習(xí)者偏好模型是一個(gè)不斷累積和構(gòu)建的算法結(jié)果，需要在數(shù)據(jù)量足夠大、特征抽取完備的前提下逐漸實(shí)現(xiàn)，是最終映射的集成。特征映射匹配之后將進(jìn)行個(gè)性化資源推送，本模塊的資源推送分為兩種情形：一種是初始學(xué)習(xí)狀態(tài)下，系統(tǒng)將學(xué)習(xí)者的靜態(tài)特征以及學(xué)習(xí)資源特征映射到同一維度下，計(jì)算學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)者靜態(tài)數(shù)據(jù)與課程學(xué)習(xí)資源之間的相似度，推送相似度最大的學(xué)習(xí)資源;另一種則是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)量足夠識(shí)別的狀態(tài)下，系統(tǒng)會(huì)通過數(shù)據(jù)挖掘中的推薦算法，利用數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)包含的個(gè)人偏好特征模型、學(xué)習(xí)資源特征及學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)需求等數(shù)據(jù)，加權(quán)組合為學(xué)習(xí)者推送更優(yōu)的學(xué)習(xí)資源。

框架中第三部分是優(yōu)化完善模塊。每一個(gè)學(xué)習(xí)者都是獨(dú)特的個(gè)體，因此學(xué)習(xí)者之間的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、模式和風(fēng)格千差萬別，課程平臺(tái)已有課程資源不一定能滿足所有學(xué)習(xí)者的需要，匹配推送模塊的推送可能存在完美匹配、匹配不足、匹配失敗的三種情況，優(yōu)化完善模塊主要是消除或減少后兩種情況的產(chǎn)生。當(dāng)完美匹配時(shí)系統(tǒng)記錄推送路徑，同時(shí)主動(dòng)識(shí)別、收集學(xué)習(xí)者對(duì)該資源處理的一系列步驟和特征。當(dāng)學(xué)習(xí)者主動(dòng)對(duì)推送的資源進(jìn)行識(shí)別、加工、運(yùn)用等處理，系統(tǒng)會(huì)將學(xué)習(xí)者的操作信息記錄到學(xué)習(xí)者的動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)庫，同時(shí)完善學(xué)習(xí)資源的特征模型，儲(chǔ)存相似資源特征映射，每一次記錄都是后續(xù)推送系統(tǒng)的再改進(jìn)和精確。當(dāng)匹配不足或者匹配失敗時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)者需求和個(gè)人偏好模型進(jìn)行資源特征建模，以幫助管理者或課程設(shè)計(jì)者了解學(xué)習(xí)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程資源的需求，提示系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)課程資源的不足，以可視化方式呈現(xiàn)所需資源特征，提供后續(xù)資源建構(gòu)依據(jù)。

二、網(wǎng)絡(luò)課程中學(xué)習(xí)資源構(gòu)建實(shí)踐模型

在設(shè)計(jì)了系統(tǒng)框架之后，為了明確個(gè)性化推送中資源構(gòu)建路徑，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課程中資源的個(gè)性化推送，本研究以學(xué)習(xí)分析技術(shù)和教育大數(shù)據(jù)作為背景構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)課程中學(xué)習(xí)資源構(gòu)建實(shí)踐模型，包括支持系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、推薦系統(tǒng)和構(gòu)建系統(tǒng)（圖2）。

1.支持系統(tǒng)

支持系統(tǒng)主要是環(huán)境支持、資源媒體類型及大數(shù)據(jù)資源支持。資源媒體的類型是課程內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，主要有文本、圖片、音頻、視頻和網(wǎng)頁形式，支持系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)主要指大數(shù)據(jù)資源和分析技術(shù)。分析現(xiàn)實(shí)條件下可以利用的硬件及軟件環(huán)境，互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)工具和其他軟件工具，現(xiàn)實(shí)環(huán)境是網(wǎng)絡(luò)課程活動(dòng)開展的物質(zhì)基礎(chǔ)，管理者或者課程設(shè)計(jì)者要結(jié)合現(xiàn)實(shí)環(huán)境具備的條件，依據(jù)教育教學(xué)原理，分析確定媒體呈現(xiàn)類型和方式以開發(fā)課程資源，同時(shí)后期的個(gè)性化資源推送和學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)，也需要支持系統(tǒng)的技術(shù)工具支持和學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)分析，因此支持系統(tǒng)不僅是網(wǎng)絡(luò)課程資源制作、發(fā)布、推送的載體，還是分析系統(tǒng)、推送系統(tǒng)和構(gòu)建系統(tǒng)的前提條件。

2.分析系統(tǒng)

分析系統(tǒng)重點(diǎn)是對(duì)學(xué)習(xí)者基本特征分析和學(xué)習(xí)資源特征分析?；咎卣鞣治霭▽W(xué)習(xí)者靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，學(xué)習(xí)者的靜態(tài)數(shù)據(jù)可以避免推送系統(tǒng)冷啟動(dòng)的問題，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)主要是為了更加精確挖掘?qū)W習(xí)者隱性特征。其中學(xué)習(xí)資源特征分析提取的方法很多，可以利用知識(shí)點(diǎn)特征提取映射的方法，采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法對(duì)資源進(jìn)行訓(xùn)練，得到資源的特征模態(tài)，然后通過轉(zhuǎn)換、分享、輸出等步驟確定資源特征知識(shí)點(diǎn)，作為資源推薦和構(gòu)建的依據(jù)。分析系統(tǒng)主要利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)對(duì)海量教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，改變將傳統(tǒng)課下資源搬到網(wǎng)絡(luò)的局面，解決學(xué)習(xí)者迷航問題，能夠快速、準(zhǔn)確掌握每位學(xué)生的興趣點(diǎn)、知識(shí)能力等，從而為其提供更加靈活多樣、更具凇寸性的學(xué)習(xí)資源推送。

3.推薦系統(tǒng)

推薦系統(tǒng)是個(gè)性化推薦的重要部分，由眾多推薦引擎組成，推薦引擎主要用來選擇、過濾、匹配學(xué)習(xí)者需求和學(xué)習(xí)資源。首先推送系統(tǒng)會(huì)結(jié)合相似學(xué)習(xí)者特征和以往推薦形成的相似資源特征映射為其他學(xué)習(xí)者推薦其可能感興趣的學(xué)習(xí)資源。然后當(dāng)學(xué)習(xí)者動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息的增多至足夠豐富時(shí)，推薦系統(tǒng)自動(dòng)學(xué)習(xí)資源所擁有的知識(shí)點(diǎn)標(biāo)記特征匹配。這時(shí)推薦系統(tǒng)中不同的數(shù)據(jù)信息可以分別采用不同的推薦引擎，也可以混合使用幾種推薦引擎，推薦引擎輸出的推薦結(jié)果必須經(jīng)過優(yōu)化推薦處理，才能將最優(yōu)結(jié)果輸出推送給學(xué)習(xí)者。如采用單一推薦處理、并行推薦處理、管道推薦處理等方法，

4.構(gòu)建系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)課程中的學(xué)習(xí)資源主要有兩種來源：一種是設(shè)計(jì)和開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)資源，另一種是互聯(lián)網(wǎng)中能夠?yàn)閹熒慕虒W(xué)活動(dòng)提供支持的教育資源。因此，構(gòu)建系統(tǒng)中資源構(gòu)建有課程設(shè)計(jì)者開發(fā)和互聯(lián)網(wǎng)資源獲取這兩種方式，將線上和線下的教學(xué)資源進(jìn)行優(yōu)化整合。課程設(shè)計(jì)者開發(fā)是在分析了學(xué)習(xí)者基本特征和學(xué)習(xí)資源基礎(chǔ)上開發(fā)制作所需的課程資源;互聯(lián)網(wǎng)資源一般可以通過引擎搜索獲得，為了節(jié)約資源查找和下載的時(shí)間，本構(gòu)建系統(tǒng)中互聯(lián)網(wǎng)資源的獲取采用網(wǎng)絡(luò)抓取技術(shù)進(jìn)行搜集和儲(chǔ)存，系統(tǒng)會(huì)基于權(quán)威網(wǎng)站進(jìn)行學(xué)習(xí)資源查找，再進(jìn)行篩選分析，選擇可以刺激學(xué)習(xí)者動(dòng)機(jī)、切合主題、優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，再根據(jù)學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)資源的興趣和需求，進(jìn)行個(gè)性化資源推薦和資源庫的完善。

三、網(wǎng)絡(luò)課程資源構(gòu)建路徑

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)中教學(xué)資源呈爆炸式增長，基于我國網(wǎng)絡(luò)課程眾多、學(xué)習(xí)資源參差不齊、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源豐富、學(xué)習(xí)資源開發(fā)支持環(huán)境現(xiàn)狀不一等情況，為了節(jié)省時(shí)間成本、完善網(wǎng)絡(luò)課程、擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)資源共享、促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，本文提出了雙軌制的學(xué)習(xí)資源構(gòu)建模式：第1軌利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段輔助課程設(shè)計(jì)者進(jìn)行學(xué)習(xí)資源的開發(fā)制作。第Ⅱ軌利用網(wǎng)絡(luò)抓取技術(shù)獲取互聯(lián)網(wǎng)中的優(yōu)質(zhì)教育資源。

1.課程設(shè)計(jì)者開發(fā)課程資源

網(wǎng)絡(luò)課程中的學(xué)習(xí)資源是課程內(nèi)容的重要載體，學(xué)習(xí)資源建設(shè)的水平直接影響著網(wǎng)絡(luò)課程的質(zhì)量，但網(wǎng)絡(luò)課程中學(xué)習(xí)資源的內(nèi)容和形式也必須經(jīng)過設(shè)計(jì)和開發(fā)，重視系統(tǒng)設(shè)計(jì)，符合教育教學(xué)規(guī)律和學(xué)習(xí)者發(fā)展。在課程建設(shè)之初，擁有網(wǎng)絡(luò)課程管理權(quán)限的設(shè)計(jì)人員、平臺(tái)管理員、課程教師等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和開發(fā)，這些課程設(shè)計(jì)者依據(jù)教學(xué)原理和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)者特征、學(xué)習(xí)內(nèi)容，選擇適當(dāng)?shù)馁Y源呈現(xiàn)媒體，設(shè)置學(xué)習(xí)形式，開發(fā)課程資源，完成課程初步構(gòu)建。網(wǎng)絡(luò)課程推薦匹配失敗后，系統(tǒng)會(huì)記錄所缺資源特征，生成課程資源建設(shè)要點(diǎn)。之后，網(wǎng)絡(luò)課程的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)存推薦匹配過程的動(dòng)態(tài)信息，再由課程資源的知識(shí)模型結(jié)合匹配信息輸出所需資源的描述性信息，可視化顯示資源信息需求。之后教師對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行完善設(shè)計(jì)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容或者知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行“再度開發(fā)”或者“加工改造”，豐富網(wǎng)絡(luò)課程資源，滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)資源的匹配推送。

2.互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)課程資源抓取

教育大數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)資源構(gòu)建帶來了新的機(jī)遇，為教學(xué)資源和教學(xué)媒體的合理利用、精準(zhǔn)落腳提供了更大的可能，使教學(xué)活動(dòng)能真正體現(xiàn)和關(guān)注到學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性和差異性。在個(gè)j生化推薦過程中，當(dāng)學(xué)習(xí)資源特征匹配不足時(shí)，需要全面收集、準(zhǔn)確分析、合理配置教育資源。網(wǎng)絡(luò)資源的選擇和利用首先提取知識(shí)點(diǎn)的分層特征，再進(jìn)行學(xué)習(xí)資源特征采集，然后將所需的學(xué)習(xí)資源特征編碼輸出，作為網(wǎng)絡(luò)抓取的主題。在抓取課程視頻以及課程課件等資源的過程中，將存在于資源附近的文字題目描述信息、簡介信息、評(píng)價(jià)信息等相關(guān)評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫中。抓取資源結(jié)束之后，對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)庫中的教育資源以及相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整理，整合形成優(yōu)質(zhì)教育資源知識(shí)庫，完善網(wǎng)絡(luò)課程資源。