（教育技術(shù)學(xué)專業(yè)論文）基于語義網(wǎng)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中領(lǐng)域模型的研究.pdf

摘要 2 1 世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，是一個(gè)充滿機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)的時(shí)代，國家之間綜合國力和社 會(huì)地位的競爭取決于教育的發(fā)展，科技的進(jìn)步，知識(shí)占據(jù)了越來越重要的地位這時(shí)期 我國的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育也隨之進(jìn)入了前所未有的大發(fā)展時(shí)期，目前隨著網(wǎng)絡(luò)教育大范圍的 開展，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間越來越不受限制，但是目前的網(wǎng)絡(luò)課程基本上還是千人 一面的固定模式，即把現(xiàn)有的學(xué)習(xí)資源按照一定的順序擺放在網(wǎng)絡(luò)上供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，學(xué) 習(xí)者進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)課程之后只能按部就班的對(duì)知識(shí)進(jìn)行接收，不能夠根據(jù)自己的知識(shí)水平有 效地展開學(xué)習(xí)。由此可見，傳統(tǒng)靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)方式不能很好的滿足入們的個(gè)性化 學(xué)習(xí)的要求，所以我們需要進(jìn)行教育教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)思想的轉(zhuǎn)變，從總體上優(yōu)化課程組織 結(jié)構(gòu)，精煉教學(xué)內(nèi)容，使得學(xué)習(xí)者能夠?qū)W到自己真正需要的知識(shí)內(nèi)容構(gòu)建自適應(yīng)學(xué)習(xí) 系統(tǒng)中的領(lǐng)域模型是解決學(xué)生需求的個(gè)性化和教學(xué)資源的靜態(tài)化這一矛盾的有效方案。 通過對(duì)領(lǐng)域模型的設(shè)計(jì)明確知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系以實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)化，為課程實(shí)施過程 中根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識(shí)水平進(jìn)行知識(shí)的自適應(yīng)呈現(xiàn)做好必要的前提準(zhǔn)備 本論文首先簡單介紹了自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)以及語義w e b 的主要理論和技 術(shù)，然后重點(diǎn)介紹了領(lǐng)域模型和本體的有關(guān)知識(shí)，進(jìn)而對(duì)構(gòu)建領(lǐng)域模型的方法和流程進(jìn) 行了探討，最后主要是運(yùn)用了本體編輯工具( p r o t 6 9 6 ) 對(duì)構(gòu)建簡單領(lǐng)域模型進(jìn)行了實(shí)踐， 雖然實(shí)踐的范圍比較小，但重要的是我們提供了一種改進(jìn)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程知識(shí)系統(tǒng)的種 新的思想。 本論文主要對(duì)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的領(lǐng)域模型進(jìn)行了研究，以期在語義網(wǎng)等先進(jìn)的技 術(shù)支持下探索構(gòu)建領(lǐng)域模型的方法和流程，并進(jìn)行了簡單領(lǐng)域模型構(gòu)建的初步實(shí)踐。在 一定程度上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)習(xí)內(nèi)容的自適應(yīng)呈現(xiàn)。 關(guān)鍵詞：語義網(wǎng)；自適應(yīng)學(xué)習(xí)；領(lǐng)域模型；本體 a b s t r a c t t h e2 1 s tc e n t u r yi sak n o w l e d g ee c o n o m yt i m e s ，t h a tf u l lo fo p p o r t u n i t i e sa n dc h a l l e n g e s c o m p e t i t i o nb e t w e e nc o u n t r i e s c o m p r e h e n s i v en a t i o n a lp o w e ra n ds o c i a ls t a t u sd e p e n d so n t h ed e v e l o p m e n to fe d u c a t i o na n dt h ep r o g r e s so fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , k n o w l e d g eo c c u p y a n i n c r e a s i n g l yi m p o r t a n tp o s i t i o n a tt h e s a n l et i m eo u rc o u n t r y sm o d e md i s t a n c e e d u c a t i o nh a se n t e r e da l l u n p r e c e d e n t e dp e r i o do fg r e a td e v e l o p m e n t 觸t h eg r e a t d e v e l o p m e n to fn e t w o r ke d u c a t i o nt h el i m i t so ft h el e a r n e r s s t u d yt i m ea n da r e ab e c o m e s m a l l e rn o w b u tt h ec o u r s e s p a t t e r ni sb a s i c a l l yt h es a m et oe v e r y o n e ，t h a ti s ，e v e r yl e a r n e r s s t u d yt h ea v a i l a b l ec o u r s e st h a tp l a c e do n l i n ei n t h eo r d e f l e a r n e r sc a n tb ee f f e c t i v e l y c a r r i e do u tt h es t u d ya c c o r d i n gt ot h e i rl e v e lo fk n o w l e d g e s ot h et r a d i t i o n a ls t a t i cd e s i g n e d c o u r s e sa r en o tag o o dw a yt om e e tl e a r n e r si n d i v i d u a ll e a r n i n gr e q u i r e m e n t s w en e e dt o c h a n g et h ei d e ao nd e s i g n i n go fi n s t r u c t i o n a ld e s i g n ，o p t i m i z i n gt h es t r u c t u r eo fc o u r s e sf r o m w h o l e ，r e f i n i n gt h et e a c h i n gc o n t e n t s ，a n dl e a r n e r sc a nm a s t e rt h er e a ln e e d so fk n o w l e d g e c o n s t r u c t i n gt h ed o m a i nm o d e lo ft h ea d a p t i v el e a r n i n gs y s t e mi s a l le f f e c t i v eo p t i o nt o s o l v et h ec o n f l i c tt h a tl e a r n e r s i n d i v i d u a ln e e d sa n dt h es t a t i co ft e a c h i n gr e s o u r c e s b yt h e d e s i g no fd o m a i nm o d e lw ed e a ra b o u tt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ek n o w l e d g ep o i n t st o r e a l i z et h e i fs t r u c t u r e a n dp r e p a r et op r e s e n tt h el e a r n e r sa p p r o p f i m ek n o w l e d g ea c c o r d i n gt o t h e i rk n o w l e d g el e v e l f i r s to fa l l ，w es i m p l yi n t r o d u c er e l a t e dk n o w l e d g eo ft h ea d a p t i v el e a r n i n gs y s t e ma n d t h et h e o r yo ft h es e m a n t i cw e bi nt h i sp a p e r , a n dt h e nw ef o c u so nt h er e l a t e dk n o w l e d g eo f t h ed o m a i nm o d e la n do n t o l o g y , p r o b i n gi n t om e t h o d sa n dp r o c e d u r e so fd o m a i nm o d e l s c o n s t r u c t i o n a tl a s tw em a i n l yu s eo fo n t o l o g ye d i t i n gt o o l s ( p r o t 6 9 6 ) t op r a c t i c et oc o n s t r u c t as i m p l ed o m a i nm o d e l t h em o s ti m p o r t a n ti st h a tw ep r o v i d ean e wi d e at oi m p r o v e c o n s t r u c t i n gk n o w l e d g es y s t e mo ft h en e t w o r k mt h i st h e s i sw em a i n l yf o c u so nt h ed o m a i nm o d ei na d a p t i v el e a r n i n gs y s t e m 。w e e x p e c tt op r o b ei n t ot h em e t h o da n dp r o c e d u r e so fd o m a i nm o d e l sc o n s t r u c t i o nu n d e rt h e a d v a n c e dt e c h n o l o g yo fs e m a n t i cw e b w ea l s op r a c t i c et oc o n s t r u c tas i m # ed o m m um o d e l ， i nac e r t a i ne x t e n t ，w er e a l i z et h ef u n c t i o nt h a tt e a c h i n gc o n t e n t sa r ea d a p t i v ep r e s e n t e di nt h e a d a p t i v el e a r n i n gs y s t e m k e yw o r d s ：s e m a n t i cw e b ；a d a p t i v el e a r n i n g ；d o m a i nm o d e l ；o n t o l o g y 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究 工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致 謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果， 也不包含為獲得東北師范大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使 用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已 在論文中作了職確的說明并表示謝意。 學(xué)位論文作者簽名：量! j 臣i 互日期：2 邏z 上濫 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解東北師范大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位 論文的規(guī)定，即：東北師范大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī) 構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人 授權(quán)東北師范大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù) 據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編 學(xué)位論文。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書) 學(xué)位論文作者簽名：主厘! 盔 指導(dǎo)教師簽名： 日 期：遮i 。畢日 期： 學(xué)位論文作者畢業(yè)后去向： 工作單位： 通訊地址： 電話： 郵編： 鞋 引言 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及i n t e r n e t 技術(shù)的快速發(fā)展，以信息技術(shù)為核心的知識(shí)經(jīng)濟(jì)占據(jù) 了主導(dǎo)地位，國家的綜合國力和社會(huì)地位的競爭取決于教育的發(fā)展，科技的進(jìn)步。2 0 世紀(jì)末，計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用到了教育教學(xué)領(lǐng)域，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了基于計(jì) 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程教育，教育終身化、人才科技化，導(dǎo)致了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已經(jīng)不能 完全滿足人們對(duì)知識(shí)的需求，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育為人們的學(xué)習(xí)提供了新的途徑?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程教 育所具有的革命性的力量和其巨大的生命力以及帶來的市場機(jī)會(huì)是有日共睹的。 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育作為一種全新的教育方式和手段，突破了時(shí)間和空間的限制，使得人 們可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行學(xué)習(xí)，它是傳統(tǒng)教育與現(xiàn)代信息技術(shù)( 計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 通信技術(shù)) 的完美結(jié)合。教育部在“面向2 l 世紀(jì)教育振興行動(dòng)計(jì)劃”中決定要實(shí)施“現(xiàn) 代遠(yuǎn)程教育工程”。通過該工程的實(shí)施，可以有效發(fā)揮現(xiàn)有各種教育資源的優(yōu)勢，符合 世界教育發(fā)展的潮流。而在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育這個(gè)大工程中，網(wǎng)絡(luò)作為學(xué)習(xí)資源的來源提供 了豐富的信息資源，因此網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)與開發(fā)成為重中之重的環(huán)節(jié)。隨著目前網(wǎng)絡(luò)教 育試點(diǎn)工作的開展，雖然學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間越來越不受限制，但是目前的網(wǎng)絡(luò)課 程基本上還是千人一面的固定模式，把現(xiàn)有的資源按照一定的順序擺放在網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)習(xí) 者進(jìn)入之后只能按部就班的對(duì)知識(shí)進(jìn)行接收，這種網(wǎng)絡(luò)課程不能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知特 征和知識(shí)背景動(dòng)態(tài)的呈現(xiàn)最適合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的內(nèi)容。由此可見，傳統(tǒng)的靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)課程 設(shè)計(jì)方式不能夠很好的滿足人們的個(gè)性化學(xué)習(xí)的要求，所以必須進(jìn)行教育教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì) 思想的轉(zhuǎn)變。構(gòu)建自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的領(lǐng)域模型是解決學(xué)生需求的個(gè)性化和教學(xué)資源的 靜態(tài)化這一矛盾的有效方案。要想真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)習(xí)者為中心的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，就要求我 們?cè)谥谱骶W(wǎng)絡(luò)課程的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)教學(xué)內(nèi)容以及內(nèi)容呈現(xiàn)的自適應(yīng)性設(shè)計(jì)，而這種自適應(yīng)學(xué) 習(xí)系統(tǒng)中的核心就是完成對(duì)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的結(jié)構(gòu)化領(lǐng)域模型，這也就是我論文要研 究的問題。另外，在研究這部分內(nèi)容時(shí)我們運(yùn)用的技術(shù)包括快速發(fā)展的語義網(wǎng)技術(shù)、數(shù) 據(jù)庫技術(shù)和w e b 建站技術(shù)等。我們的目的是通過對(duì)領(lǐng)域模型的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)化， 為課程實(shí)施過程中根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識(shí)水平進(jìn)行知識(shí)的自適應(yīng)呈現(xiàn)做好必要的前提準(zhǔn)備， 使得學(xué)習(xí)者能夠在最合適的時(shí)候掌握最適合的知識(shí)，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性，保 證學(xué)習(xí)質(zhì)量 由上述的分析可見，運(yùn)用具有資源共享和系統(tǒng)互操作性等特點(diǎn)，有巨大發(fā)展?jié)摿Φ?先進(jìn)的語義網(wǎng)技術(shù)來支持來自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的領(lǐng)域模型，可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識(shí)水平 實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自適應(yīng)呈現(xiàn)，突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)課程中知識(shí)資源的靜態(tài)呈現(xiàn)的不足，我們發(fā)現(xiàn) 這有著非常必要的現(xiàn)實(shí)意義，所以選定的論文研究內(nèi)容是基于語義網(wǎng)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng) 中領(lǐng)域模型的研究。本論文著重解決自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的核心領(lǐng)域模型的研究。 第一章基于語義網(wǎng)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)概述 第一節(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的主要特征就是在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的知識(shí)水平 選擇最適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)策略，學(xué)習(xí)者能夠自我組織、制訂并執(zhí)行學(xué)習(xí)計(jì)劃， 并能控制整個(gè)學(xué)習(xí)過程，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行自我評(píng)估。此系統(tǒng)能成功實(shí)現(xiàn)的核心前提是對(duì)學(xué)科 知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化組織構(gòu)建領(lǐng)域模型，只有構(gòu)建出了完善的領(lǐng)域模型，系統(tǒng)才可能通 過鋇5 試學(xué)習(xí)者的認(rèn)知風(fēng)格、知識(shí)背景進(jìn)行知識(shí)的動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)。 目前國外適應(yīng)性學(xué)習(xí)理論已經(jīng)基本建立，對(duì)于自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開發(fā)與研究正處于 研究的熱潮之中，其中自適應(yīng)測驗(yàn)和認(rèn)知模型建構(gòu)的研究已經(jīng)取得一定的成果。1 9 7 0 年c a r b o n e l l 為南美洲地理研制了s c h o l a r 系統(tǒng)，是對(duì)智能教學(xué)系統(tǒng)的最早探索， 該系統(tǒng)的知識(shí)庫采用了由事實(shí)、概念和過程組成的語義網(wǎng)絡(luò)形式，使用了蘇格拉底對(duì)話 方式進(jìn)行教學(xué)，通過推理機(jī)( 教師模塊) 產(chǎn)生問題讓學(xué)習(xí)者應(yīng)答并作出評(píng)價(jià)，系統(tǒng)中具備 診斷學(xué)習(xí)者的錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤的功能。目前國外很多研究機(jī)構(gòu)及大學(xué)都積極地對(duì)本體進(jìn) 行研究。由英國e p s r c ( t h ee n g i n e e r i n ga n dp h y s i c a ls c i e n c e sr e s e a r c hc o u n c i l ) 的d i m ( d i s t r i b u t e di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ) 計(jì)劃提供基金，南安普頓大學(xué)與曼徹斯 特大學(xué)合作開展的c o h s e ( c o n c e p t u a lo p e nh y p e r m e d i as e r v i c e se n v i r o n m e n t ) 項(xiàng)目的 目標(biāo)是大幅度提高檢索互聯(lián)網(wǎng)上各種文檔的效率和有效性，該項(xiàng)目開發(fā)了一個(gè)從開放的 概念化超媒體系統(tǒng)中集成表示符的系統(tǒng)，用元數(shù)據(jù)來描述文檔的內(nèi)容，在文檔之閫產(chǎn)生 了概念化的鏈接。當(dāng)前，本體被限制為百科全書中的術(shù)語及術(shù)語間的關(guān)系。通過為文檔 加入概念化鏈接，c o h s e 系統(tǒng)為現(xiàn)有的網(wǎng)頁提供了附加的信息和鏈接。還有德國 k a r l s r u h e 大學(xué)的一個(gè)以商業(yè)應(yīng)用為目標(biāo)的開源的本體管理基礎(chǔ)項(xiàng)目k a o n ( t h e k a r l s r u h eo n t o l o g ya n ds e m a n t i cw e bi n f r a s t r u c t u r e ) 對(duì)蒂姆伯納斯李所提出 的語義網(wǎng)模型的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探索，創(chuàng)建了一系列工具，包括本體的刨建工具、管理工具 來為基于本體的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。l ( a o n 關(guān)注的重點(diǎn)是傳統(tǒng)的本體管理和應(yīng)用技術(shù)與商業(yè)應(yīng) 用技術(shù)( 如關(guān)系數(shù)據(jù)庫) 的集成。在l 【a o n 項(xiàng)目中，本體和元數(shù)據(jù)在實(shí)現(xiàn)語義w e b 中具有 重要地位，r d f 被用來作為本體和元數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)模型。該項(xiàng)目中開發(fā)了處理r d f 的 工具集，并提供專用的工具和服務(wù)來實(shí)現(xiàn)本體和元數(shù)據(jù)的開發(fā)、管理和表示。這些工作 以組件化的方式來完成，使k a o n 系統(tǒng)具有較好的可擴(kuò)展性和靈活性。利用k a o n 提供的 這些工具，可以很方便地創(chuàng)建語義w e b 應(yīng)用。歐洲i s t ( i n f o r m a t i o ns o c i e t y t e c h n o l o g i e s ) 計(jì)劃中的一個(gè)項(xiàng)目o n - t o k n o w l e d g e 通過在信息中應(yīng)用本體來提高大型 分布式系統(tǒng)的知識(shí)管理水平，本體可以明確的表示半結(jié)構(gòu)化信息的語義，這樣就可以為 信息的獲取、保存和訪問提供復(fù)雜的自動(dòng)化支持。另外還有1 9 8 2 年c l a n c e y 開發(fā)了g u i d o 2 系統(tǒng)，用于就醫(yī)療診斷知識(shí)的問題求解，它采取了“雙向互動(dòng)對(duì)話”方式進(jìn)行教學(xué)的過 程。c l f c 是位于美國德州奧斯汀的m c c ( m i c r o e l e c t r o n i c sa n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y c o r p o r a t i o n ) 公司的研究項(xiàng)目，其目的是通過本體開發(fā)為常識(shí)推理提供基礎(chǔ)。t o v e 項(xiàng)目 是多倫多大學(xué)e i l 實(shí)驗(yàn)室( e n t e r p r i s ei n t e g r a t i o nl a b o r a t o r y ) 的一個(gè)項(xiàng)目，它的目 標(biāo)是建立一套為商業(yè)和公共企業(yè)建模的集成本體，并且已經(jīng)建成了相關(guān)本體k a c t u s 是歐洲e s p r i t 項(xiàng)目，其目的是開發(fā)出技術(shù)系統(tǒng)全生命周期的知識(shí)復(fù)用方法，以便在設(shè) 計(jì)、診斷、操作、維護(hù)、再設(shè)計(jì)和培訓(xùn)時(shí)使用同一知識(shí)庫。 在國內(nèi)，研究基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)系統(tǒng)的熱潮正在興起，比如有上海師范大學(xué)的基于 e - l e a r n i n g 的個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的研究：該系統(tǒng)能根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格，學(xué) 習(xí)進(jìn)度等等動(dòng)態(tài)提供適合學(xué)習(xí)者實(shí)際情況的學(xué)習(xí)內(nèi)容：另外還有基于本體的智能答疑系 統(tǒng)研究；根據(jù)相似概念利用相關(guān)度分析算法按照相關(guān)度高低在資源庫中找出相關(guān)的課 件，從而實(shí)現(xiàn)問題的解答：如果用戶查找的問題在本地知識(shí)庫中沒有對(duì)應(yīng)答案，則可通 過搜索主體去遠(yuǎn)端進(jìn)行信息抽取，取回相應(yīng)的文檔，添加到知識(shí)庫，并抽取答案返回給 用戶；本體在領(lǐng)域知識(shí)管理中的應(yīng)用研究：利用循環(huán)進(jìn)化法構(gòu)建文獻(xiàn)知識(shí)本體中兩個(gè)重 要本體( 文獻(xiàn)結(jié)構(gòu)本體和語義詞典本體) ，并對(duì)語義詞典本體作語義相關(guān)性分析；以及 基于本體的領(lǐng)域研究等等。 由此可見，國內(nèi)的研究已經(jīng)開始引入并應(yīng)用國外的適應(yīng)性學(xué)習(xí)理論，并且已經(jīng)有了 一些基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要是基于對(duì)學(xué)習(xí)者個(gè)性特征的研究，也僅僅是一 種理論探討和嘗試，對(duì)于自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的核心一將領(lǐng)域模型與教學(xué)相結(jié)合的研究還 基本處于空白狀態(tài)。 第二節(jié)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng) ( 一) 什么是自適應(yīng)學(xué)習(xí) 我曾經(jīng)從雜志上看到過這樣一句話“自適應(yīng)學(xué)習(xí)破土而出的e - l e a r n i n g 概念”。 自適應(yīng)學(xué)習(xí)，源自a d a p t i v el e a r n i n g ，a d a p t i v e ，我們也常常譯為“自適應(yīng)”或者“適 應(yīng)性”，其詞根是a d a p t ，即“改編、適配”的意思。人們根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式的不 同，將學(xué)習(xí)分為三種不同的類型：機(jī)械的學(xué)習(xí)、示教的學(xué)習(xí)，以及自適應(yīng)的學(xué)習(xí)。自適 應(yīng)學(xué)習(xí)是一種主動(dòng)學(xué)習(xí)，在“以學(xué)習(xí)者為主體”的思想指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)者可以自主監(jiān)控自 己的學(xué)習(xí)過程，根據(jù)自己的實(shí)際需求，自主選擇最適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)策略。在 自適應(yīng)學(xué)習(xí)條件下，學(xué)習(xí)不是一個(gè)被動(dòng)的接受知識(shí)的過程，而是主動(dòng)發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過程。 自適應(yīng)學(xué)習(xí)一般發(fā)生在遠(yuǎn)距離學(xué)習(xí)環(huán)境中，指學(xué)習(xí)者通過自身原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與遠(yuǎn)距離學(xué) 習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行交互活動(dòng)來獲取知識(shí)、獲得能力的過程，在這個(gè)過程中，學(xué)生能夠自我組織、 制訂并執(zhí)行學(xué)習(xí)計(jì)劃，并能控制整個(gè)學(xué)習(xí)過程，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行自我評(píng)估。 基于w e b 的智能適應(yīng)性教學(xué)系統(tǒng)中的技術(shù)可分為三類( b r u s i l o v s k y ，1 9 9 9 ) ： ( 1 ) i t s 技術(shù)在w e b - b a s e d 教育系統(tǒng)中的運(yùn)用：課程序列化( c u r r i c u l u m 3 s e q u e n c i n g ) 、問題求解( p r o b l e ms o l v i n gs u p p o r tt e c h n 0 1 0 9 i e s ) ； ( 2 ) 適應(yīng)性超媒體技術(shù)在w e b b a s e d 教育系統(tǒng)中的運(yùn)用：適應(yīng)性呈現(xiàn)( a d a p t i v e p r e s e n t a t i o n ) 和適應(yīng)性導(dǎo)航支持( a d a p t i v en a v i g a t i o ns u p p o r t ) ： ( 3 ) w e b 環(huán)境所引發(fā)的一些新的技術(shù)( w e b - i n s p i r e dt e c h n o l o g i e s ) 在教學(xué)系統(tǒng)中的 運(yùn)用，這些技術(shù)在非i n t e r n e t 環(huán)境不具備實(shí)現(xiàn)的條件。例如，學(xué)生模型匹配技術(shù)( s t u d e n t m o d e lm a t c h i n g ) ，這種技術(shù)其實(shí)質(zhì)是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，許多人同時(shí)參與學(xué)習(xí)，系統(tǒng)可以 分析同時(shí)在線的用戶的狀態(tài)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)適應(yīng)性對(duì)等幫助和智能的課程監(jiān)控。 主流的適應(yīng)性學(xué)習(xí)模式可以用圖1 1 來表示，它的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是：學(xué)習(xí)診斷、學(xué)習(xí)內(nèi) 容的動(dòng)態(tài)組織和學(xué)習(xí)策略。舊 已達(dá)到目標(biāo)要求，繼續(xù)學(xué)習(xí) 學(xué) 習(xí) 動(dòng) 機(jī) 與 學(xué) 習(xí) 目 的 自適應(yīng)診斷學(xué) 習(xí)起點(diǎn)的確定 教學(xué)內(nèi)容的 自適應(yīng)呈現(xiàn) 自主學(xué)習(xí)策 略的選擇 反饋的請(qǐng)求 與響應(yīng) 相關(guān)資源的 調(diào)查 協(xié)作與交流 適 應(yīng) 性 練 習(xí) 單元補(bǔ)習(xí) 學(xué)i 融 未達(dá)到目標(biāo)要求 知 識(shí) 能 力 的 獲 得 、 成 就 感 的 獲 得 圖i i 適應(yīng)性學(xué)習(xí)模式 ( 二) 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的定義和特點(diǎn) 在自適應(yīng)學(xué)習(xí)條件下，學(xué)習(xí)不是一個(gè)被動(dòng)的接受知識(shí)的過程，而是主動(dòng)發(fā)現(xiàn)知識(shí)的 過程。我們知道在學(xué)習(xí)過程中，個(gè)體具有各種各樣的差異性，不僅表現(xiàn)在個(gè)人的能力、 背景、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)目標(biāo)等，另外即使是個(gè)體本身，在學(xué)習(xí)過程中，知識(shí)狀態(tài)也在不 斷變化。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)作為一種學(xué)習(xí)支持平臺(tái)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了以學(xué)習(xí)者為主體， 它的突出特征是提供適合學(xué)習(xí)者個(gè)別需求的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)環(huán)境的支持，它客觀要求將 教學(xué)輔助模塊、學(xué)習(xí)環(huán)境支持、學(xué)習(xí)等自然的融合在一起，學(xué)習(xí)者可以實(shí)現(xiàn)自我組織、 制訂并執(zhí)行學(xué)習(xí)計(jì)劃并能控制整個(gè)學(xué)習(xí)過程，還可以對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行自我評(píng)估，使學(xué)習(xí)交得 自主。由此可見自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作對(duì)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)有著至關(guān)重要的影響， 在自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的支持下學(xué)習(xí)是通過自身原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行交互 活動(dòng)來進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)充分地考慮到教學(xué)行為的個(gè)人化與學(xué)習(xí)行為的 個(gè)性化特征，打破了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)群體的結(jié)構(gòu)，把學(xué)習(xí)者作為一個(gè)個(gè)體，置于一個(gè)更為個(gè)人 4 化的情景之中。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)是以學(xué)生模型、領(lǐng)域模型和教學(xué)策略作為三大主要組成 模塊，其中領(lǐng)域模型是領(lǐng)域知識(shí)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，它包含要教的所有知識(shí)以及與新知識(shí)有關(guān) 的習(xí)題、試題、資料等等內(nèi)容，因此教學(xué)領(lǐng)域模型的構(gòu)建是構(gòu)建自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的重 要部分 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)： ( 1 ) 適應(yīng)性，學(xué)習(xí)者通過與系統(tǒng)交互，系統(tǒng)根據(jù)不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)者昀個(gè)性特征、 本學(xué)科的知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)準(zhǔn)各，和學(xué)習(xí)內(nèi)容的交互狀況等，自動(dòng)呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者提供最適 合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的知識(shí)； ( 2 ) 自主性，系統(tǒng)提供給學(xué)習(xí)者要進(jìn)行學(xué)習(xí)的內(nèi)容之后，學(xué)習(xí)者可以按照自己學(xué)習(xí) 的風(fēng)格選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)的進(jìn)程以及探索知識(shí)空間的路徑等，充分體現(xiàn)了學(xué)習(xí) 者的主體參與性： ( 3 ) 資源建構(gòu)性，自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)說到底是為了讓學(xué)習(xí)者掌握本學(xué)科的知識(shí)體系， 所以它的核心就是教學(xué)資源的全面融合，教學(xué)資源( 包括文本、圖像、聲音、視頻、c a i 軟件等) 可以適應(yīng)各種學(xué)習(xí)者的需要和背景而進(jìn)行不同的選擇，也就是教學(xué)內(nèi)容的組織 和呈現(xiàn)與學(xué)習(xí)者的特征相適應(yīng)；整個(gè)學(xué)習(xí)的過程是在領(lǐng)域知識(shí)空間中探索及與他人協(xié)同 學(xué)習(xí)的過程。 社會(huì)的信息化步伐加快，終身學(xué)習(xí)成為每個(gè)人的必備素質(zhì)，如何有效的提高學(xué)習(xí)的 效率成為了教育人員工作的重中之重。適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)作為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢得 到了人們的廣泛關(guān)注，語義網(wǎng)克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無法理解語言邏輯意義的缺點(diǎn)，基于語義 網(wǎng)構(gòu)建出的適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)對(duì)于人們的學(xué)習(xí)提供了非常有效的支持工具。 第三節(jié)語義網(wǎng) 構(gòu)建自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的領(lǐng)域模型我們選擇了語義網(wǎng)的作為技術(shù)支持，關(guān)于語義網(wǎng) 的相關(guān)知識(shí)我們將從其定義、特點(diǎn)、應(yīng)用以及體系結(jié)構(gòu)四方面作一下簡單的介紹。 ( 一) 語義網(wǎng)的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用 1 定義 語義w e b ( s e m a n t i cw e b ) 這一概念由萬維網(wǎng)之父，英國人t i mb e r n e r s - l e e 【“提出 他所領(lǐng)導(dǎo)的非贏利性組織w 3 c 于2 0 0 0 年創(chuàng)建了w 耵s e m a n t i c w e b o r g 網(wǎng)站，并在2 0 0 1 年正式提出語義w e b 。所謂“語義”就是文本的含義，語義w e b 就是能夠根據(jù)語義進(jìn)行 判斷的網(wǎng)絡(luò)。它旨在使w e b 上的文本信息具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以理解的語義因此，簡單 地說，語義w e b 是一種能理解人類語言的智能網(wǎng)絡(luò)，它不但能夠理解人類的語言，而且 還可以使入與電腦之間的交流變得像人與人之間交流一樣輕松。語義w e b 是下一代互聯(lián) 網(wǎng)的發(fā)展方向，其實(shí)質(zhì)就是增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)資源內(nèi)容和功能的語義表示，以滿足分布式主流計(jì) 算環(huán)境語義互操作的需要，使軟件a g e n t 對(duì)w w 上異構(gòu)和分布信息進(jìn)行智能的、有效的 訪問和檢索其研究的重點(diǎn)就是如何把信息表示為計(jì)算機(jī)能夠理解和處理的形式，即帶 5 有語義。 2 特點(diǎn) ( 1 ) 辨別能力強(qiáng)。語義網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)不僅能夠連接各個(gè)文件，而且還能夠正確識(shí)別文 件里所傳遞的信息，例如：它可以讓計(jì)算機(jī)辨認(rèn)和識(shí)別“h e a d ”這個(gè)單詞的意思是“頭 腦”還是“領(lǐng)導(dǎo)”；在讀者看新聞時(shí)，它能輕松地分辨出哪句是標(biāo)題、哪句是導(dǎo)語。也 就是說，它是一種聰明的網(wǎng)絡(luò)，可以干人所從事的工作。 ( 2 ) 信息共享。語義網(wǎng)是一個(gè)“數(shù)據(jù)網(wǎng)，某種意義上可以說是全球數(shù)據(jù)庫?！彼哪?標(biāo)就是定義、互聯(lián)一個(gè)在功能方面不僅僅顯示內(nèi)容( 給人看) 的網(wǎng)絡(luò)，還要盡量使得機(jī) 器可以通過各種各樣的程序自動(dòng)操作、集成以及重復(fù)使用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的信息，真正實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)的信息共享。 ( 3 ) 語義w e b 最大的特點(diǎn)是可讓計(jì)算機(jī)具有對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，進(jìn)行智能評(píng) 估的能力。這樣計(jì)算機(jī)就可以像人腦一樣“理解”信息的含義，完成“智能代理”的功 能“。語義w e b 提供了一種嶄新的信息描述和知識(shí)表達(dá)的手段，而要在語義層次上實(shí)現(xiàn) 信息的互操作，就需要對(duì)信息涵義的理解達(dá)成一致。語義w e b 采用了本體( o n t o l o g y ) 的 思想，本體描述的是具有共識(shí)的、概念化的事物，它對(duì)實(shí)現(xiàn)語義層次上的知識(shí)共享、知 識(shí)重用有著巨大的優(yōu)勢。 3 應(yīng)用 在信息中加入語義，使得在w e b 世界中流動(dòng)的不再是單純的數(shù)據(jù)流而是機(jī)器可理解 的語義信息。利用這些語義，信息之間的交換就可以建立在語義的層面而非文字的層面， 從而可以使機(jī)器精確地理解、采集和組合信息，同時(shí)提供包含數(shù)字圖書館、電子商務(wù)、 醫(yī)療保健等各種類型的自動(dòng)化服務(wù)。目前語義網(wǎng)主要應(yīng)用于e - l e a r n i n g 。智能信息檢索 和語義w e b 挖掘，數(shù)據(jù)交換與知識(shí)管理以及網(wǎng)格與網(wǎng)格計(jì)算方面等等。 ( 二) 語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 為了實(shí)現(xiàn)語義w e b 信息服務(wù)的智能化與自動(dòng)化的目標(biāo)，t i mb e r n e r s - l e e 給出了語 義網(wǎng)中的層次關(guān)系基于x m l 和r d f r d f s ，并在此之上構(gòu)建本體和邏輯推理規(guī)則，以 完成基于語義的知識(shí)表示和推理。從而能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)所理解和處理。t i mb e r n e r s l e e 提出了x m l2 0 0 0 語義w e b 模型“，它是一種分層結(jié)構(gòu)的模型，如圖1 2 所示。 6 圖1 2x m l2 0 0 0 語義w e b 體系結(jié)構(gòu) ( 1 ) u n i c o d e 和u r i 層。是語義w e b 的最底層。u n i c o d e 可以保證使用國際化、通用 化的字符集，避免不同類型字符集之間由于編碼不同而造成的存儲(chǔ)、傳遞和使用上的混 亂，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)多國語言的混合存儲(chǔ)和使用。在語義w e b 中任何可以被描述資源都 由惟一的u r i 所標(biāo)識(shí)，不同的資源擁有不同的u r i ，通過指定的u r i 可以確定互聯(lián)網(wǎng)中惟 一的資源( 即定位的惟一性) 。 ( 2 ) ) ( m l + n s + x m ls c h e m a 層。是語義w e b 中首要的關(guān)鍵技術(shù)也是整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ) x m l 是一種允許自定義標(biāo)記的通用、結(jié)構(gòu)化描述語言。命名空間n s 為x m l 文檔中的結(jié)構(gòu) 化標(biāo)記提供了上下文環(huán)境。x m ls c h e m a 在標(biāo)記的使用和文檔結(jié)構(gòu)上為x m l 文檔提供了明 確的語義限制，最終確保每一個(gè)x m l 文檔都是語義合法、結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容有效的。 ( 3 ) r d f r d fs c h e m a 層。r d f 定義了一種用以描述資源及相互關(guān)系的簡單模型，是 語義w e b 實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是語義信息描述的有效手段。其基本數(shù)據(jù)模型包含三 類對(duì)象：資源、屬性和陳述；資源之間的關(guān)系通過屬性和值來描述。描述特定資源特定 屬性的值，就構(gòu)成r d f 中的一個(gè)陳述，通常可用三元式 描述；其中；被描述的資源稱s u b j e c t ，描述資源的屬性稱p r e d i c a t e ，o b j e c t 則是屬 性對(duì)應(yīng)的值。r d fs c h e m a 提供了這種表達(dá)機(jī)制，它描述了r d fp r o p e r t i e s 的使用規(guī)則， 為r d f 定義了領(lǐng)域字典，并用類型層次結(jié)構(gòu)來組織該字典，從而構(gòu)成完備的語義空間 r d fs c h e m a 規(guī)范用r d f 定義了建模原語，r d f s 中主要的類、特性和約束所使用的 描述原語如下： 核心類包括r d f s ：r e s o u r c e ，r d fp r o p e r t y 以及r d f s ：c l a s s , 核心特性包括r d ft y p e ，r d f s a u b c l a s s o f 和r d f s ：s u b p r o p e r t y o f ： 核心約束包括r d f s ：c o n s t r a i n t r e s o u r c e ，r d f s ：c o n s t r a i n t p r o p e t y ，r d f s ：r a n g e 和r d f s ：d o m a i n ； 其中，r d f s ：c l a s s 定義概念，每個(gè)類都必須是r d f s ：c l a s s 的實(shí)例。r d f 中的資 源可以看作是r d f s ：r e s o u r c e 的實(shí)例。r d f s ：p r o p e r t y 是用來描述資源特性的類， r d f s ：c o n s t r a i n t r e s o u r c e 用來定義所有的約束條件，而r d f s ：c o n s t r a i n t p r o p e r t y 7 是r d f s ：c o n s t r a i n t r e s o u r c e 和r d f s ：p o r p e r t y 的子類，它所有的實(shí)例都用來確定約 束條件的特性，例如：r d f s ：d o m a i n 和r d f s ：r a n g e 就用來約束特性所隸屬的類。r d f s ： 3 1 a s sr d f ：p r o p e r t y 和r d f s ：c o n s t r a i n t r e s o u r c e 是r d f s ：r e s o u r c e 的子類。在r d f s 中，所有的屬性都是r d f ：p r o p e r t y 的實(shí)例。r d f ：t y p e 表示資源和類的實(shí)例關(guān)系。r d f s ： s u b c l a s s o f 屬性表示類間的繼承。r d f s ：s u b p r o p e r i y o 滾示屬性問的繼承， r d f s ： d o m a i n 和r d f s ：r a n g e 被用來限截屬性的值域和定義域( 關(guān)系模型如圖1 3 所示) 。 圖i 3r d f sm o d e l “” ( 4 ) o n t o l o g y 層。語義信息的交流必須以共同的理解為前提，否則雙方就會(huì)發(fā)生誤解 或不理解。o n t o l o g y 是一種用以描述語義的、概念化的顯式說明。它通過定義屬性并建 立一個(gè)分類層次結(jié)構(gòu)，將不同的概念區(qū)分和組織起來同時(shí)也通過屬性將概念相互聯(lián)系 起來，從而建立起概念的語義空間亦即對(duì)某一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)事物的共同理解。在語義w 曲 的交流通信中o n t o l o g y 擔(dān)當(dāng)著語義溝通的重要角色，是其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 o n t o l o g y 需要用o n t o l o g y 語言描述和建構(gòu)。常用的o n t o l o g y 描述語言有o w l s 、d a m l s 等。 ( 5 ) o n t o l o g y 的頂層：l o g i c p r o o f 和t r u s t 這三層位于語義w e b 體系結(jié)構(gòu)的頂 都，也是語義表達(dá)的高級(jí)要求，基前歪處于研究階段，也有一些簡單的示范性應(yīng)用系統(tǒng) 正在建設(shè)中。其中邏輯層( l o g i c ) 提供了推理規(guī)則的描述手段，論證層( p r o o f ) 通過運(yùn)用 這些規(guī)則進(jìn)行邏輯推理和求證，而信任層( t r u s t ) 則負(fù)責(zé)為應(yīng)用程序提供一種機(jī)制以決 定是否信任給出的論證。 。 ( 6 ) 數(shù)字簽名( d i g i t a ls i g n a t u r e ) 。數(shù)字簽名位于層次模型的右側(cè)并貫穿于中間 的四層。數(shù)字簽名是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的安全認(rèn)證機(jī)制。當(dāng)信息內(nèi)容從一個(gè)層次傳遞到另 一個(gè)層次時(shí)，允許使用數(shù)字簽名說明內(nèi)容的來源和安全性，這樣接受方就可通過數(shù)字簽 名鑒別其來源和安全性以決定是否接受。數(shù)字簽名保證了交換的信息內(nèi)容的正確性。 在這里，我們構(gòu)建領(lǐng)域模型重點(diǎn)是對(duì)語義網(wǎng)的二、三、四層進(jìn)行應(yīng)用。 s 第四節(jié)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中關(guān)于領(lǐng)域模型的理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)原則 一個(gè)好的學(xué)習(xí)系統(tǒng)或是一個(gè)好的學(xué)習(xí)平臺(tái)，不但能夠突破時(shí)間、空間和地域的限制， 讓學(xué)習(xí)者完成學(xué)習(xí)，更重要的是要以提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，滿足社會(huì)及個(gè) 人發(fā)展的要求為目標(biāo)。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)工具，我們還把教育教學(xué)理念更好 的滲透到了系統(tǒng)中去，提出這個(gè)以滿足學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)需要、提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率的新的方 式，以適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育的開展。 ( 一) 構(gòu)建領(lǐng)域模型的理論基礎(chǔ) 1 系統(tǒng)科學(xué)理論 系統(tǒng)科學(xué)理論是研究一切系統(tǒng)的模式、原理和規(guī)律的科學(xué)，主要包括系統(tǒng)論、信息 論和控制論。系統(tǒng)論是以系統(tǒng)整體性為總的出發(fā)點(diǎn)，分析系統(tǒng)、要素和環(huán)境及其相互關(guān) 系的科學(xué)，它注重結(jié)構(gòu)與功能，并且將對(duì)象作為不可分割的系統(tǒng)，以探討系統(tǒng)的整體性 規(guī)律為目的。系統(tǒng)科學(xué)的最基本原理有：反饋原理、有序原理和整體性原理。信息論是 系統(tǒng)科學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科，是一門應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來研究信息處理和傳遞的科學(xué)?？?制論主要通過分析信息反饋一控制目的的行為，揭示了機(jī)器、生物和人所遵 從的共同規(guī)律。 系統(tǒng)科學(xué)已經(jīng)被認(rèn)為是現(xiàn)代信息社會(huì)的基礎(chǔ)學(xué)科之一，它對(duì)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中領(lǐng)域 模型的設(shè)計(jì)具有直接的指導(dǎo)意義領(lǐng)域模型包含的學(xué)科知識(shí)是一個(gè)大而復(fù)雜的系統(tǒng)，它 的設(shè)計(jì)必須遵循知識(shí)的整體性、動(dòng)態(tài)性和有序性等原則，以求得整體性效果，所以需要 用系統(tǒng)科學(xué)理論作指導(dǎo)理論。 2 人本主義學(xué)習(xí)理論 人本主義學(xué)習(xí)理論是五、六十年代在美國興起的一種心理學(xué)學(xué)派，其主要代表人物 是馬斯洛( a m a s l o w ) 和羅杰斯( c r r o g e r s ) 。它以人的整體性研究為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)入 的尊嚴(yán)和價(jià)值，重視學(xué)習(xí)過程中人的因素，提出學(xué)習(xí)者是學(xué)習(xí)主體的思想，認(rèn)為學(xué)習(xí)者 是一個(gè)有目的，能夠選擇和塑造自己行為并從中得到滿足的人，他們各有其求知向上的 潛在能力。在人本主義看來，人的成長源于個(gè)體自我實(shí)現(xiàn)的需要，自我實(shí)現(xiàn)是促使人生 長和發(fā)展的最大驅(qū)動(dòng)力。在學(xué)習(xí)過程中，只要視學(xué)習(xí)者為活動(dòng)的主體，為他們創(chuàng)設(shè)一個(gè) 良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，他們就會(huì)學(xué)到所需要的一切。它主要有三個(gè)特點(diǎn)；自主性，即學(xué)習(xí)是 個(gè)人主動(dòng)發(fā)起的( 不是被動(dòng)地等待刺激) ，學(xué)習(xí)者內(nèi)在的思維和情感活動(dòng)極為重要；全 面性，即個(gè)人對(duì)學(xué)習(xí)的整體投入不僅涉及認(rèn)知方面，還涉及情感、行為、個(gè)性等方面； 滲透性，即學(xué)習(xí)不單是對(duì)認(rèn)知領(lǐng)域產(chǎn)生影響，而且對(duì)行為、態(tài)度、情感等多方面發(fā)生作 用。 因此，根據(jù)人本主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)習(xí)者是整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)過程中的主體，他們可以按 照自己的個(gè)性特征和興趣愛好選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的領(lǐng)域 模型為學(xué)習(xí)者提供了豐富的學(xué)習(xí)資源和選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)路徑等等的機(jī)會(huì) 系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識(shí)水平和學(xué)習(xí)需要以及與學(xué)習(xí)內(nèi)容的交互情況，呈現(xiàn)最適宜的 學(xué)習(xí)內(nèi)容，提供最佳的指導(dǎo)方案學(xué)習(xí)者也可以隨時(shí)隨地根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果，評(píng)價(jià)自己達(dá)到 9 的水平，找出的差距，加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)的繼續(xù)學(xué)習(xí)，鞏固己知內(nèi)容，真正地發(fā)展和完善自 我。 3 認(rèn)知靈活性理論 認(rèn)知靈活性理論( c o g n i t i v ef l e x i b i l i t yt h e o r y ) 是由斯皮羅( s p i r o ，1 9 9 1 ) 等人提出并倡導(dǎo)的一個(gè)學(xué)習(xí)理論。所謂認(rèn)知靈活性。是指以多種方式同時(shí)重構(gòu)自己的知 識(shí)，以便對(duì)發(fā)生根本變化的情景領(lǐng)域做出適宜的反應(yīng)。認(rèn)知靈活性理論有兩個(gè)基本原理， 一是只有在顯示多元事實(shí)時(shí)才能以最佳方式對(duì)結(jié)構(gòu)不良領(lǐng)域的現(xiàn)象進(jìn)行思考。該理論的 中心問題是多元認(rèn)知表征，即要求從多于一個(gè)觀點(diǎn)的角度檢查某一概念，這既能增強(qiáng)對(duì) 該概念自身理解，同時(shí)也能增強(qiáng)將這一理解遷移至其它領(lǐng)域的能力，同樣，從同一觀點(diǎn) 檢查不同概念也能導(dǎo)致一種新的認(rèn)識(shí)。其原理之二是概念與案例之間的交叉是多維的、 非線性的。有理由、有根據(jù)的正確理解會(huì)因背景的不同而存有差異，也就是說，在解決 問題的過程中，往往存在著不止一個(gè)正確答案，通過多種方式解決問題，可以加深對(duì)問 題的理解。認(rèn)知靈活性理論接受了建構(gòu)主義的基本觀點(diǎn)：學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)內(nèi)部心 理表征的過程，但它與極端建構(gòu)主義相比采取的是較為折中的觀點(diǎn)。它既反對(duì)傳統(tǒng)教學(xué) 機(jī)械地對(duì)知識(shí)做預(yù)先限定( p r e s p e c i f i c a t i o n ) ，讓學(xué)生被動(dòng)地接受；同時(shí)也反對(duì)極端 建構(gòu)主義只強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)中的非結(jié)構(gòu)的一面，忽視概念的重要性。它主張一方面要提供建構(gòu) 理解所需的基礎(chǔ)，另一方面又要留給學(xué)生廣闊的建構(gòu)空間，讓他們針對(duì)具體情境采取適 當(dāng)策略( 張建偉，陳琦，1 9 9 7 ) 。 根據(jù)認(rèn)知靈活性理論在自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容以多種方式進(jìn)行教學(xué)和智力上 的表征，讓學(xué)習(xí)者以多種方式加以利用和學(xué)習(xí)知識(shí)，只有讓學(xué)習(xí)者從多種觀點(diǎn)的角度接 近概念并構(gòu)建知識(shí)表征時(shí)，才有可能使其真正地掌握復(fù)雜概念。 從認(rèn)知靈活性理論 的特點(diǎn)可知，在學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)過程中應(yīng)給學(xué)習(xí)者構(gòu)造一個(gè)非線性的網(wǎng)狀學(xué)習(xí)環(huán)境， 可以使學(xué)習(xí)者靈活地在各個(gè)知識(shí)節(jié)點(diǎn)上自由瀏覽以補(bǔ)充自己沒有掌握或掌握不牢固的 知識(shí)。因此在構(gòu)建領(lǐng)域模型的時(shí)候要注意認(rèn)真分析概念之問的內(nèi)在聯(lián)系以加強(qiáng)學(xué)習(xí)資源 的有效組織，也要注意真實(shí)學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)，讓學(xué)習(xí)者從做中學(xué)，從而更好的促進(jìn)學(xué)習(xí) 鞏固學(xué)習(xí)。 4 多元智能理論 1 9 8 3 年，哈佛大學(xué)教授、當(dāng)代著名心理學(xué)家和教育家霍德華加德納在智能的結(jié) 構(gòu)一書中，提出了一個(gè)全新的概念多元智能理論( m u l t i p l ei n t e l l i g e n c e s ，簡 稱m ：l 理論) 。多元智能理論認(rèn)為人類思維和認(rèn)識(shí)的方式是多元的，以組合的方式進(jìn)行 的。每個(gè)正常人都在一定程度上擁有多項(xiàng)技能，并都有各自的智能強(qiáng)項(xiàng)和弱項(xiàng)。智能之 間的不同組合表現(xiàn)出個(gè)體間的智能差異，教學(xué)如果考慮這些差異，考慮學(xué)生的個(gè)人強(qiáng)項(xiàng) 而不是否定或忽視這些強(qiáng)項(xiàng)，并以最大程度的個(gè)別化方式來進(jìn)行，教育就會(huì)產(chǎn)生最大的 功效。在多元智能理論看來，不同的智力領(lǐng)域都有自己獨(dú)特的發(fā)展過程和所依托的不同 符號(hào)系統(tǒng)，因而不同的教學(xué)內(nèi)容需要不同的教學(xué)技術(shù)，以適應(yīng)不同的智力特點(diǎn)。即使是 相同的教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)每個(gè)學(xué)生不同的智力特點(diǎn)、學(xué)習(xí)風(fēng)格和發(fā)展方向，選擇和創(chuàng)設(shè)豐 富多樣的、適應(yīng)性的、有廣泛選擇性的教