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[摘要]对自适应教学系统的相关概念和功能进行详细的分析，主要研究学习理论的研究和发展，对学习理论的研究和发展给出各个阶段的学习理论的方法及其各个学习理论的工作流程和思路。同时系统给出领域模型、学生模型、自适应展示和自适应导航的具体实现。
[关键词]自适应 领域模型 学生模型
中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120139－01
一、引言
当前，随着中国高职教育的高速发展，远程教学系统越来越受到人们的重视。人们一直在研究和解决远程教育教学互动过程，想要建立一个互动的学习环境，使互动过程达到共识，师生能够充分发挥其主观能动性和创造性，以获得最佳教学效果。但由于许多远程教学系统平台缺少必要的个性化和足够的智能性，造成教学质量不高的结果。自适应远程教学系统是解决以上问题，同时实现智能教学的有效解决方法。自适应远程教学系统作为比较特殊的教育应用领域课题，在理论上融合了教育、教学等的基本理论，在实现上又依赖于信息技术及网络技术的应用。
本文主要研究了学习理论的研究和发展。同时研究了自适应远程教学系统的领域模型、学生模型、自适应展示和自适应导航。
二、学习理论发展
随着认知科学的发展，人们对学习和学习过程的认知也不断发展，出现了不同的学习理论研究，主要划分为四种类型：行为主义学习理论、认知主义学习理论、人本主义学习理论、构建主义学习理论。
行为主义学习理论是由美国心理学家华生在巴甫洛夫条件反射学说的基础上创立的，他主张心理学应该摈弃意识、意象等太多主观的东西，只研究所观察到的并能客观地加以测量的刺激和反应。认为人类的行为都是后天习得的，环境决定了一个人的行为模式，无论是正常的行为还是病态的行为都是经过学习而获得的，也可以通过学习而更改、增加或消除，认为查明了环境刺激与行为反应之间的规律性关系，就能根据刺激预知反应，或根据反应推断刺激，达到预测并控制人的行为的目的。认知主义学习理论认为在人类行为的背后都有一个思维过程，基于这种假设，他们认为，行为的变化是可观察的，同时通过行为的变化也可以推断出学习者内心的活动。人本主义心理学家认为，要理解人的行为，就必须理解行为者所知觉的世界，即要知道从行为者的角度来看待事物。在了解人的行为时，重要的不是外部事实，而是事实对行为者的意义。如果要改变一个人的行为，首先必须改变他的信念和知觉。当他看问题的方式不同时，他的行为也就不同了。建构主义学习理论认为学习是获取知识的过程，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助教师的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。
三、自适应远程教学系统
自适应远程教学系统包括四个组成部分：领域模型、学生模型、自适应展示模型和自适应导航模型，其中领域模型和学生模型是领域主要知识和学生的抽象表示，而自适应展示模型和自适应导航模型是自适应教学过程的实现机制，包括自适应展示和导航策略。
（一）领域模型。领域模型是领域知识的教学结构，定义一个领域意味着：确定它的实体及实体间存在的关系。前者描述了要详细说明的主题相关的对象的特性，任何两个实体各自的属性不同，后者保存这些对象间的关系。
在教学领域中，领域知识是学生要学习的知识，包括概念、理论、例题、习题等知识。这些知识按照某种顺序排列，就形成了教学单元。应用领域模型可给学生呈现领域知识来解答问题和解释答案、给予暗示和动态评估学习者的答案。建立领域模型要求领域模型有良好的知识结构体系，以便于学生建构学科知识的认知体系。
在自适应远程教学系统中我们使用基于语义网络的XML表示方法来表达领域知识。一般而言，领域知识结构主体部分是树状的，而XML本质上是一种树形结构。因此，使用XML的知识表示方法能较好地表达这种结构。另外，知识点之间存在着各种关系，使得教材的组织结构呈网状图形，语义网络的知识表示可以较好地表达这种网状结构。
（二）学生模型。学生模型是指在自适应教学系统中构造出的一种可靠的表示学生认知特征的数据结构。学生模型用于记录学生的认知结构和认知能力，反映学生的学习进度、知识的熟练程度、存在的误解以及与期望目标之间的差距，描述计算机所能理解的学生特征；学生模型记录学生的学习过程、学习特点和个性特点，提供了解学生的途径，为实现学生的个性化学习提供分析基础，为制定教学策略和选择教学资源准备基本信息。
在自适应远程教学系统中，我们给定以下几个方面为系统的特征因素：用户学习偏好与学习风格；用户知识背景；用户学习任务。
（三）自适应展示。自适应展示表现在对于不同的用户，所看到的页面内容可能不一样。自适应远程教学系统采用了页面自适应方式来实现自适应内容展示。在学生模型和领域知识模型构建起来以后，就可以设计如何为用户提供自适应展示的算法。该系统提出了一种通过入口测试来确定每个学习单元的难度等级，从而给不同的用户提供不同的难度页面。为了方便起见，我们在这里把学生对学习单元只分为三种认知水平分别用Level1，Level2，Level3表示，其中。
（四）自适应导航。自适应导航主要是为了解决用户在教学系统中的方向性问题，系统根据用户的知识状态，引导着用户浏览合适的页面内容，避开无关的干扰信息，以一条最合适的路径在教学系统中航行。自适应远程教学系统在课程结构列表中采用了链标记和直接导航两种导航方法。在课程内容页面区采用直接导航。我们分别用“前一页”，“后一页”，“获取更详细内容”来直接指引用户学习需要学习的内容。对于指向学习单元的链，我们采用了链标记中的信号灯来指引学生哪些知识项已经掌握，哪些没有掌握。
其中设置信号灯的对象分为两种：叶子学习单元和根知识单元。两者之间有如下关系：一个根学习单元包含一个或多个叶子学习单元；叶子知识项是有向无环图中的最底层。
四、自适应远程教学系统技术实现
该系统是以《计算机网络》课程为实例，利用以上所提到的领域模型、学生模型、自适应展示和自适应导航方法，来实现一个自适应的教学系统，该系统包括用户注册和登陆、学生模型的初始化和更新、教学内容的自适应展示和导航以及练习反馈等功能。从而初步实现了一个功能比较全面的教学系统。系统采用Eclipse为开发平台，用Java为主要开发语言。数据库软件采用MS SQL Server2000，采用JDBC技术与服务器相连接，信息发布平台采用Tomcat 5.0服务器软件。网页的样式采用CSS技术。学习资料被保存在静态的HTML文件中，存储知识内容的节点用XML技术。
五、结束
自适应远程教学系统采用了人工智能技术设计，能综合利用各种交互手段和信息针对不同的学生特点引导学生自主学习。从而实现因材施教的智能教学目标.为高职远程教育提供了一个公正的学习评价系统。
参考文献：
[1]邓志伟，个性化教学论．2002 年 3 月第 1 版．上海：华东师范大学出版社.2002.
[2]汪前进，基于Agent的智能教学系统.南京理工大学硕士论文.2003.11.
[3]李海燕，基于多Agent的智能网络教学系统研究.中南大学硕士论文. 2004.9.
[关键词]自适应 领域模型 学生模型
中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120139－01
一、引言
当前，随着中国高职教育的高速发展，远程教学系统越来越受到人们的重视。人们一直在研究和解决远程教育教学互动过程，想要建立一个互动的学习环境，使互动过程达到共识，师生能够充分发挥其主观能动性和创造性，以获得最佳教学效果。但由于许多远程教学系统平台缺少必要的个性化和足够的智能性，造成教学质量不高的结果。自适应远程教学系统是解决以上问题，同时实现智能教学的有效解决方法。自适应远程教学系统作为比较特殊的教育应用领域课题，在理论上融合了教育、教学等的基本理论，在实现上又依赖于信息技术及网络技术的应用。
本文主要研究了学习理论的研究和发展。同时研究了自适应远程教学系统的领域模型、学生模型、自适应展示和自适应导航。
二、学习理论发展
随着认知科学的发展，人们对学习和学习过程的认知也不断发展，出现了不同的学习理论研究，主要划分为四种类型：行为主义学习理论、认知主义学习理论、人本主义学习理论、构建主义学习理论。
行为主义学习理论是由美国心理学家华生在巴甫洛夫条件反射学说的基础上创立的，他主张心理学应该摈弃意识、意象等太多主观的东西，只研究所观察到的并能客观地加以测量的刺激和反应。认为人类的行为都是后天习得的，环境决定了一个人的行为模式，无论是正常的行为还是病态的行为都是经过学习而获得的，也可以通过学习而更改、增加或消除，认为查明了环境刺激与行为反应之间的规律性关系，就能根据刺激预知反应，或根据反应推断刺激，达到预测并控制人的行为的目的。认知主义学习理论认为在人类行为的背后都有一个思维过程，基于这种假设，他们认为，行为的变化是可观察的，同时通过行为的变化也可以推断出学习者内心的活动。人本主义心理学家认为，要理解人的行为，就必须理解行为者所知觉的世界，即要知道从行为者的角度来看待事物。在了解人的行为时，重要的不是外部事实，而是事实对行为者的意义。如果要改变一个人的行为，首先必须改变他的信念和知觉。当他看问题的方式不同时，他的行为也就不同了。建构主义学习理论认为学习是获取知识的过程，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助教师的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。
三、自适应远程教学系统
自适应远程教学系统包括四个组成部分：领域模型、学生模型、自适应展示模型和自适应导航模型，其中领域模型和学生模型是领域主要知识和学生的抽象表示，而自适应展示模型和自适应导航模型是自适应教学过程的实现机制，包括自适应展示和导航策略。
（一）领域模型。领域模型是领域知识的教学结构，定义一个领域意味着：确定它的实体及实体间存在的关系。前者描述了要详细说明的主题相关的对象的特性，任何两个实体各自的属性不同，后者保存这些对象间的关系。
在教学领域中，领域知识是学生要学习的知识，包括概念、理论、例题、习题等知识。这些知识按照某种顺序排列，就形成了教学单元。应用领域模型可给学生呈现领域知识来解答问题和解释答案、给予暗示和动态评估学习者的答案。建立领域模型要求领域模型有良好的知识结构体系，以便于学生建构学科知识的认知体系。
在自适应远程教学系统中我们使用基于语义网络的XML表示方法来表达领域知识。一般而言，领域知识结构主体部分是树状的，而XML本质上是一种树形结构。因此，使用XML的知识表示方法能较好地表达这种结构。另外，知识点之间存在着各种关系，使得教材的组织结构呈网状图形，语义网络的知识表示可以较好地表达这种网状结构。
（二）学生模型。学生模型是指在自适应教学系统中构造出的一种可靠的表示学生认知特征的数据结构。学生模型用于记录学生的认知结构和认知能力，反映学生的学习进度、知识的熟练程度、存在的误解以及与期望目标之间的差距，描述计算机所能理解的学生特征；学生模型记录学生的学习过程、学习特点和个性特点，提供了解学生的途径，为实现学生的个性化学习提供分析基础，为制定教学策略和选择教学资源准备基本信息。
在自适应远程教学系统中，我们给定以下几个方面为系统的特征因素：用户学习偏好与学习风格；用户知识背景；用户学习任务。
（三）自适应展示。自适应展示表现在对于不同的用户，所看到的页面内容可能不一样。自适应远程教学系统采用了页面自适应方式来实现自适应内容展示。在学生模型和领域知识模型构建起来以后，就可以设计如何为用户提供自适应展示的算法。该系统提出了一种通过入口测试来确定每个学习单元的难度等级，从而给不同的用户提供不同的难度页面。为了方便起见，我们在这里把学生对学习单元只分为三种认知水平分别用Level1，Level2，Level3表示，其中。
（四）自适应导航。自适应导航主要是为了解决用户在教学系统中的方向性问题，系统根据用户的知识状态，引导着用户浏览合适的页面内容，避开无关的干扰信息，以一条最合适的路径在教学系统中航行。自适应远程教学系统在课程结构列表中采用了链标记和直接导航两种导航方法。在课程内容页面区采用直接导航。我们分别用“前一页”，“后一页”，“获取更详细内容”来直接指引用户学习需要学习的内容。对于指向学习单元的链，我们采用了链标记中的信号灯来指引学生哪些知识项已经掌握，哪些没有掌握。
其中设置信号灯的对象分为两种：叶子学习单元和根知识单元。两者之间有如下关系：一个根学习单元包含一个或多个叶子学习单元；叶子知识项是有向无环图中的最底层。
四、自适应远程教学系统技术实现
该系统是以《计算机网络》课程为实例，利用以上所提到的领域模型、学生模型、自适应展示和自适应导航方法，来实现一个自适应的教学系统，该系统包括用户注册和登陆、学生模型的初始化和更新、教学内容的自适应展示和导航以及练习反馈等功能。从而初步实现了一个功能比较全面的教学系统。系统采用Eclipse为开发平台，用Java为主要开发语言。数据库软件采用MS SQL Server2000，采用JDBC技术与服务器相连接，信息发布平台采用Tomcat 5.0服务器软件。网页的样式采用CSS技术。学习资料被保存在静态的HTML文件中，存储知识内容的节点用XML技术。
五、结束
自适应远程教学系统采用了人工智能技术设计，能综合利用各种交互手段和信息针对不同的学生特点引导学生自主学习。从而实现因材施教的智能教学目标.为高职远程教育提供了一个公正的学习评价系统。
参考文献：
[1]邓志伟，个性化教学论．2002 年 3 月第 1 版．上海：华东师范大学出版社.2002.
[2]汪前进，基于Agent的智能教学系统.南京理工大学硕士论文.2003.11.
[3]李海燕，基于多Agent的智能网络教学系统研究.中南大学硕士论文. 2004.9.