以工作过程为导向的适应性学习系统的研究与实现以工作过程为导向的适应性学习系统的研究与实现.docVIP

以工作过程为导向的适应性学习系统的研究与实现? 许驰1，商磊2，陈庆章3 1（温州科技职业技术学院，浙江温州，325006) 2（湖州交通学校, 浙江省湖州市 313000） 3（浙江工业大学计算机学院, 浙江省杭州市 310023） 摘 要: 本研究旨在把职业学院教育中以工作工程为导向的教育模式与计算机辅助教学中的适应性学习相结合，利用计算机网络的优势，给出一种满足学生个性化需求且符合职业教学特点的适应性学习系统的设计。本文给出了系统构建的原理，包括学习情境、学生模型、适应性机制、认知负荷评价，也给出了系统的胸替结构设计和主要算法。 关键词: 以工作过程为导向，适应性学习系统，个性化学习，学习系统构建 绪论 职业技术学院的学生，学科基础差异很大，个人需求多样化，建立适应学生基础和学习能力的学习系统，很有必要。它既是满足学生个性化需求教学规律的要求，更是教学手段改革的一种有益尝试。鉴于职业技术学院的学习，非常强调与工作过程相结合，于是我们考虑能否建立一种将工作过程导向与适应性学习结合起来的学习系统。工作过程的特点是一个时刻处于运动状态之中但结构相对固定的系统，而适应性教学的特点是针对学生的个性和能力差异采取不同的教学方式、呈现不同的教学内容。工作过程导向的课程体系可以借助适应性学习系统的平台，实现多因素的过程性的评价机制，这样的适应性学习系统可以借助工作过程导向的课程体系很好地与实际教学相结合，使得教学内容更加职业化、岗位化，评价机制更加符合职业教学的特点。 关于适应性学习系统的研究，已经有很多成果推出。例如有概念图与学习系统相结合的[1]，有案例教学与网络交互系统相结合的[2]等等。而关于以工作过程为导向的适应性学习系统则几乎没有。本文将给出这种以工作过程为导向的适应性学习系统的设计。 系统构建的原理 以工作过程为导向的适应性学习系统需要构建学习情境、学生模型、适应性算法和综合评价方面的机制。 学习情境构建 适应性系统需设置不同需求的学习情境，创建学习情境数据库，以满足系统适应性实现的需要。根据适应性学习理论，系统适应性需从学习策略选择、学习内容呈现和学习导航三个方面来设计与实现。 学习策略是针对特定的学习内容为学生进行学习时所采用的方法。一般来说，不同的学生根据自己的认知风格的不同，采取的学习策略也是不一样的。根据系统实现的可行性结合办公软件这门课程的具体情况，本文选择任务驱动法和引导文教学法作为系统执行的两种学习策略。 学习内容的呈现是指适应性系统根据学生模型和学习评定的结果，动态地组织与呈现学习者当前学习能力最相关的学习内容。根据学生模型的认知风格和认知负荷动态的进行学习内容的呈现，结合以工作过程为导向的职业教学模式与课程体系，根据系统实现的可行性结合办公软件这门课程的具体情况，本文选择在学习情境的难度、学习归纳方式、样例变式关联度[4]三个方面采取学习内容的适应性呈现。 以工作过程为导向在原有学科体系基础上构建的新课程体系，它的学习领域安排是以工作能力的逐渐提高为依据的，从新手到专家的培养模式，而在学习领域中的学习情境由于是每个职业学院根据自己的具体情况开发的，学习情境之间呈现或水平或递进或包含的状态。因此，系统学习情境很有必要根据他们所包含的知识点，进行因素关系分析，从而确立学习情境之间的相互关系，有利于实现系统的学习导航避免学生迷航现象的出现。 学生模型构建 在学生模型的建立方面。本研究根据学生模型的特点，结合以工作过程为导向的适应性学习支持系统的功能需求，在参考IEEE PAPI模型[5]、IMS LIP模型[6]和CSLS模型[7]的基础上，通过对网络学习者和学生的个体进行抽象，提炼出若干关键的个体特征，从而形成基于认知风格和认知负荷的学生模型（student model based on cognitive style and cognitive load , CSCL）的基本结构，如图1所示。 图1 CSCL学生模型的结构 根据职业学院学生的特点，选取认知负荷作为评定学生学习情况的参数，作为系统的因变量是很有必要的。本研究选取表示学生学习前自身具备的知识和技能存储量的认知状态，以及表示学生当前的学习兴趣、心理努力程度、学习积极性的认知能力作为衡量学生认知负荷的重要属性。以工作过程为导向的学生学习状态与认知负荷对照模型如图2所示： 图2以工作过程为导向的学生学习状态与认知负荷对照模型 适应性机制 在学习系统适应性机制的设计方面，本研究根据实验结论，可以得出基于认知风格的适应性机制构架如图 3所示： 图 3 基于认知风格的适应性机制构架 认知负荷评价 在认知负荷方面评价算法上，我们把一级模糊综合评价的过程设计为一个子程序，多次调用[8]。算法中所涉及的符号列表如表1，相关算法如