主動(dòng)推送式學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、    主動(dòng)推送式學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)     摘要：為學(xué)生提供充分且針對(duì)性強(qiáng)的學(xué)習(xí)素材是研究性學(xué)習(xí)實(shí)施的關(guān)鍵?；诖?，本文首先對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)信息需求進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查及分析，然后設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)推送式學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)按課程進(jìn)度為學(xué)生主動(dòng)推送研究性學(xué)習(xí)所需要的學(xué)習(xí)素材的功能。該主動(dòng)推送式學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)能有效地輔助研究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展，并進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)其深入探究相關(guān)知識(shí)。關(guān)鍵詞：研究性學(xué)習(xí)，主動(dòng)推送，學(xué)習(xí)支持一、引言2010年2月28日，國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（意見(jiàn)稿）中提出要“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性”“為

2、每個(gè)學(xué)生提供適合的教育”“把提高質(zhì)量作為教育改革發(fā)展的核心任務(wù)”?？梢?jiàn)，在信息化教育模式下，如何幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)主動(dòng)、個(gè)性化、有效的學(xué)習(xí)越來(lái)越得到整個(gè)社會(huì)的關(guān)注。研究性學(xué)習(xí)能較好地實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，并對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、改善教學(xué)的質(zhì)量有明顯作用。研究性學(xué)習(xí)以學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，結(jié)合課程由學(xué)生選擇和確定研究專(zhuān)題，主要以個(gè)人或小組合作的方式進(jìn)行。在研究性學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者通過(guò)各種途徑來(lái)查找學(xué)習(xí)素材，但查找效率與質(zhì)量可能不高。因此，如何根據(jù)課程進(jìn)度把相關(guān)的學(xué)習(xí)素材主動(dòng)推送給學(xué)生，即實(shí)現(xiàn)主動(dòng)知識(shí)服務(wù)就顯得尤為重要。通過(guò)研究性學(xué)習(xí)中的主動(dòng)知識(shí)服務(wù)，不僅可以有效地幫助學(xué)生

3、開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，更能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力、培養(yǎng)學(xué)生的探索意識(shí)。目前，主動(dòng)知識(shí)服務(wù)得到了專(zhuān)家學(xué)者們的廣泛關(guān)注：zhi-ping fan提出了一個(gè)基于企業(yè)職員主動(dòng)推送學(xué)習(xí)系統(tǒng)框架，該系統(tǒng)能為企業(yè)職員提供個(gè)性化的信息主動(dòng)推送服務(wù)；馮博提出了一種面向客戶(hù)的知識(shí)推送模型，基于該模型的知識(shí)推送系統(tǒng)可以根據(jù)客戶(hù)的需求，把客戶(hù)需求的知識(shí)及時(shí)、主動(dòng)地傳遞給客戶(hù)；吳彥文、黃珍等在畢業(yè)設(shè)計(jì)智能導(dǎo)師系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了參考文獻(xiàn)自動(dòng)推薦模塊，該模塊實(shí)現(xiàn)了參考文獻(xiàn)的自動(dòng)推薦，等等。可見(jiàn)，在研究性學(xué)習(xí)中引入主動(dòng)知識(shí)服務(wù)是可行的。筆者連續(xù)三年（20072009）在模擬電子技術(shù)課程中推行了研究性學(xué)習(xí)。在實(shí)施過(guò)程中，不斷地通過(guò)問(wèn)卷調(diào)

4、查收集了該課程的學(xué)習(xí)者在各個(gè)學(xué)習(xí)階段的信息需求，通過(guò)總結(jié)這些信息需求，本文建立了該課程研究性學(xué)習(xí)的信息需求模型，并基于該模型設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)推送式學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)能結(jié)合課程進(jìn)度、依據(jù)學(xué)習(xí)者的個(gè)性化需求而主動(dòng)地推送適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)素材，從而有效地減少了學(xué)生查找學(xué)習(xí)素材的時(shí)間，提高學(xué)習(xí)效率。在對(duì)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)引導(dǎo)的同時(shí)，也幫助學(xué)生提高了學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步推動(dòng)了教學(xué)質(zhì)量的提高。二、研究性學(xué)習(xí)中主動(dòng)推送學(xué)習(xí)素材的需求分析學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中需要多樣化、系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)素材。為更好地了解學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)素材的需求、提高研究性學(xué)習(xí)中的主動(dòng)知識(shí)服務(wù)質(zhì)量，我們對(duì)參與模擬電子技術(shù)研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的師生進(jìn)行了相關(guān)的問(wèn)卷調(diào)查與訪

5、談。該調(diào)查與訪談涉及華中師范大學(xué)2006級(jí)至2008級(jí)電子信息工程專(zhuān)業(yè)6個(gè)本科班的學(xué)生與任課教師，其中學(xué)生共305人，男生所占比例為67%，女生所占比例為33%。調(diào)查以課程跟蹤方式進(jìn)行，即每章教學(xué)后進(jìn)行調(diào)查與訪談。調(diào)查的內(nèi)容不僅包括本章學(xué)習(xí)素材的獲取方式、內(nèi)容、困惑與問(wèn)題等方面，還包括研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)效果以及自我感受等。截止2010年1月26日，累計(jì)回收有效問(wèn)卷295份，回收率95.4%。通過(guò)這些調(diào)查與訪談，經(jīng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，可以得出以下調(diào)查結(jié)果：（1）研究性學(xué)習(xí)改變了學(xué)習(xí)者僅依賴(lài)教材的學(xué)習(xí)方式，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)者的問(wèn)題意識(shí)；（2）通過(guò)學(xué)習(xí)者與協(xié)作者的合作，提高了學(xué)習(xí)

6、者的團(tuán)隊(duì)意識(shí)等；（3）研究性學(xué)習(xí)能培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，能在新的情景中靈活應(yīng)用以前所獲得的知識(shí)和技能，完成新的學(xué)習(xí)任務(wù)。同時(shí)，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析還顯示了以下問(wèn)題：（1）網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)研究性學(xué)習(xí)幫助最大。在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要學(xué)習(xí)者查找學(xué)習(xí)素材，調(diào)查結(jié)果和訪談分析表明： 60%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)資源是對(duì)研究性學(xué)習(xí)幫助最大的工具； 22%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為圖書(shū)館是對(duì)研究性學(xué)習(xí)幫助最大的工具； 14.3%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)交流工具是對(duì)研究性學(xué)習(xí)幫助最大的工具； 3.7%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為課本是對(duì)研究性學(xué)習(xí)幫助最大的工具。這說(shuō)明，現(xiàn)代信息技術(shù)在學(xué)習(xí)過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這使得學(xué)習(xí)者更偏向于利用網(wǎng)絡(luò)資源

7、來(lái)查找學(xué)習(xí)素材。訪談中發(fā)現(xiàn)，大家主要依靠搜索工具來(lái)獲取網(wǎng)絡(luò)資源。（2）自主探究過(guò)程中最需要教師的幫助。在具體的研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者大都會(huì)遇到一些困惑： 41%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為學(xué)習(xí)過(guò)程中需要教師的及時(shí)指導(dǎo)，網(wǎng)絡(luò)搜索不能解決所有的問(wèn)題； 21%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為學(xué)習(xí)過(guò)程中與協(xié)作者進(jìn)行學(xué)術(shù)上的交流與溝通存在困難，需要教師幫助與協(xié)調(diào)； 19%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)資料的收集、分類(lèi)、整理和吸收存在困難，需要教師的指導(dǎo)； 19%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為自己基礎(chǔ)較差、研究能力弱等。這說(shuō)明，在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中，由于經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)的原因，學(xué)習(xí)者渴望教師能對(duì)其加以實(shí)時(shí)的指導(dǎo)，既包括對(duì)學(xué)習(xí)者探究過(guò)程的指導(dǎo)，也包括對(duì)小組交流與溝通的指導(dǎo)

8、。訪談中普遍反映，學(xué)習(xí)者依靠搜索工具自主搜索、整理學(xué)習(xí)素材的效率并不高，且收集到的學(xué)習(xí)素材不一定能完全滿(mǎn)足學(xué)習(xí)的需求?？梢?jiàn)，對(duì)學(xué)習(xí)者主動(dòng)推送個(gè)性化學(xué)習(xí)素材將能有效地促進(jìn)研究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展。（3）教師提供的學(xué)習(xí)素材能提高學(xué)習(xí)效率、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在對(duì)影響研究性學(xué)習(xí)進(jìn)程和效果的主要因素調(diào)查中，我們發(fā)現(xiàn)： 43%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為教師提供的學(xué)習(xí)素材有助于自主選題和研究； 32%的學(xué)習(xí)者希望學(xué)校能提供更充分的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和物質(zhì)條件； 25%的學(xué)習(xí)者想進(jìn)一步擴(kuò)展或深化自己的研究范圍，希望得到教師的進(jìn)一步指導(dǎo)。這說(shuō)明，開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中，老師為學(xué)生提供恰當(dāng)充分的學(xué)習(xí)素材和信息化教育的條件將對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率的

9、提高有很大的幫助作用。（4）學(xué)習(xí)者期待個(gè)性化的主動(dòng)知識(shí)服務(wù)。我們也對(duì)學(xué)習(xí)者希望提供的知識(shí)服務(wù)類(lèi)型進(jìn)行了調(diào)查和訪談，結(jié)果顯示： 72%的學(xué)習(xí)者希望得到內(nèi)容定制的知識(shí)服務(wù)； 28%的學(xué)習(xí)者希望得到廣泛、綜合性的知識(shí)服務(wù)。這說(shuō)明，根據(jù)個(gè)人偏好而實(shí)行個(gè)性化的主動(dòng)知識(shí)服務(wù)是最受學(xué)習(xí)者推崇的。調(diào)查統(tǒng)計(jì)和訪談還發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者對(duì)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)知識(shí)服務(wù)的主要途徑有明確的要求： 42.9%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為根據(jù)以往積累的個(gè)人興趣模型來(lái)進(jìn)行主動(dòng)服務(wù)會(huì)更有效； 34.5%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為根據(jù)活動(dòng)記錄更能突顯近期所需求的信息； 22.6%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為主動(dòng)服務(wù)的主要途徑可以通過(guò)根據(jù)個(gè)人填寫(xiě)的資料進(jìn)行定制。以上數(shù)據(jù)表明，學(xué)習(xí)者更希望得到根據(jù)

10、個(gè)人興趣和個(gè)人近期信息需求來(lái)推送學(xué)習(xí)素材的主動(dòng)知識(shí)服務(wù)。綜上，研究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展過(guò)程中，需要為學(xué)習(xí)者主動(dòng)推送個(gè)性化、多樣化、系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)素材。這不僅有助于研究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展，更有助于學(xué)生研究意識(shí)的培養(yǎng)。三、主動(dòng)推送式學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過(guò)專(zhuān)家訪談發(fā)現(xiàn)，研究性學(xué)習(xí)實(shí)施的關(guān)鍵在于教師，他的角色主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題情境、為學(xué)生提供恰當(dāng)而充分的學(xué)習(xí)素材、信息化教育的條件、引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)并給予及時(shí)的支持。顯然，教師由于教學(xué)科研等原因，可能精力有限從而無(wú)法實(shí)時(shí)為學(xué)生提供他們所需要的學(xué)習(xí)素材，能不能有其它的辦法呢？隨著信息技術(shù)在學(xué)習(xí)過(guò)程中的廣泛應(yīng)用，我們可以利用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助教師完成一些教學(xué)工作，如主動(dòng)向?qū)W

11、生推送一些配合課程進(jìn)度的學(xué)習(xí)素材等?；诖?，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)主動(dòng)推送式學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)。雖然，該系統(tǒng)不能完全代替教師的作用，但可以解放一部分教師的精力，輔助課程研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展。1.構(gòu)建課程研究性學(xué)習(xí)的信息需求模型筆者在模擬電子技術(shù)課程的研究性教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，主動(dòng)為學(xué)習(xí)者提供與課程相關(guān)的學(xué)習(xí)素材可以很好地提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣并激發(fā)其主動(dòng)學(xué)習(xí)的意愿。如在講二極管應(yīng)用這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，筆者首先在課前提供“揭秘60周年國(guó)慶聯(lián)歡晚會(huì)的高科技發(fā)光樹(shù)”的材料給學(xué)生閱讀，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究發(fā)光二極管的原理與應(yīng)用等知識(shí)。結(jié)果學(xué)生均課前自主查閱了相關(guān)學(xué)習(xí)素材，課堂上討論的積極性很高。課程中，筆者又引導(dǎo)學(xué)生拋出問(wèn)題

12、：如何自制一個(gè)小“發(fā)光樹(shù)”？課后，通過(guò)為學(xué)生提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)素材，不少小組自制了各種各樣的“發(fā)光樹(shù)”，此活動(dòng)不僅使學(xué)生對(duì)二極管的原理與應(yīng)用等有了深刻的認(rèn)識(shí)，還鍛煉了大家的動(dòng)手能力，并進(jìn)一步激發(fā)了他們主動(dòng)學(xué)習(xí)后序章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的積極性。該實(shí)例表明，了解學(xué)習(xí)者的信息需求并為學(xué)習(xí)者提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)素材能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。為此，我們以模擬電子技術(shù)課程第二章為例，分析了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)信息需求，如表1所示。 通過(guò)對(duì)模擬電子技術(shù)課程研究性學(xué)習(xí)中的信息需求分析，我們建立了該課程研究性學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)素材需求模型，如圖1所示。 2.主動(dòng)推送式學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)模擬電子技術(shù)研究性

13、學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)素材需求層次模型，本文設(shè)計(jì)了主動(dòng)推送式學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)（如圖2所示），以輔助教師指導(dǎo)研究性學(xué)習(xí)。圖2中各功能模塊具體說(shuō)明如下： （1）用戶(hù)注冊(cè)模塊：對(duì)學(xué)習(xí)者的個(gè)人基本信息、個(gè)人信息偏好等進(jìn)行采集。（2）用戶(hù)興趣模型靜態(tài)屬性模塊：對(duì)用戶(hù)注冊(cè)模塊采集到的學(xué)習(xí)者個(gè)人信息進(jìn)行建模。（3）日志挖掘模塊：對(duì)學(xué)習(xí)者的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、課程學(xué)習(xí)進(jìn)展進(jìn)行監(jiān)控、挖掘。（4）用戶(hù)動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)信息模塊：對(duì)日志挖掘模塊挖掘到的學(xué)習(xí)者動(dòng)態(tài)信息、課程進(jìn)展信息進(jìn)行建模。（5）用戶(hù)興趣模型生成：把用戶(hù)靜態(tài)信息模塊和用戶(hù)動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)信息模塊結(jié)合起來(lái)，建立實(shí)時(shí)的用戶(hù)模型。（6）知識(shí)庫(kù)模塊：該模塊需要教師在建庫(kù)時(shí)對(duì)各學(xué)習(xí)素材標(biāo)明課

14、程進(jìn)度、內(nèi)容分類(lèi)等屬性值，且需要教師經(jīng)常維護(hù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)（如更新學(xué)習(xí)素材等）。整個(gè)知識(shí)庫(kù)包括學(xué)習(xí)交流論壇、應(yīng)用程序知識(shí)、作業(yè)布置和消息通知、課程擴(kuò)展知識(shí)等多個(gè)子數(shù)據(jù)庫(kù)。（7）推薦匹配運(yùn)算：顯然，不同的用戶(hù)可能研究性學(xué)習(xí)的選題不同，因此需要為其主動(dòng)推送不同的學(xué)習(xí)素材。這就需要把用戶(hù)興趣模型和知識(shí)庫(kù)進(jìn)行匹配，抽取并整合學(xué)習(xí)交流論壇、應(yīng)用程序知識(shí)、作業(yè)布置和消息通知、課程擴(kuò)展知識(shí)等多個(gè)子數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)學(xué)習(xí)素材，并把符合學(xué)習(xí)者需求的學(xué)習(xí)素材傳送到主動(dòng)知識(shí)呈現(xiàn)模塊。（8）主動(dòng)知識(shí)呈現(xiàn)模塊：對(duì)推薦匹配運(yùn)算模塊傳送過(guò)來(lái)的學(xué)習(xí)者需求的學(xué)習(xí)素材進(jìn)行整理并推送到用戶(hù)。該系統(tǒng)中的主動(dòng)推送是一個(gè)動(dòng)態(tài)、交互的過(guò)程。該系

15、統(tǒng)的工作過(guò)程如下：（1）判斷學(xué)習(xí)者是否為首次登陸，若為首次登陸就進(jìn)入用戶(hù)注冊(cè)模塊，否則就進(jìn)入日志挖掘模塊；（2）提取學(xué)習(xí)者的靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)信息，構(gòu)建實(shí)時(shí)用戶(hù)模型；（3）把知識(shí)庫(kù)與用戶(hù)興趣模型進(jìn)行匹配，把符合學(xué)習(xí)者潛在需求的學(xué)習(xí)素材主動(dòng)推送給學(xué)習(xí)者。3.應(yīng)用與測(cè)試為了測(cè)試該主動(dòng)式推送學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的性能，我們?cè)谀M電子技術(shù)省級(jí)精品課程平臺(tái)上進(jìn)行了該系統(tǒng)的應(yīng)用與測(cè)試。在該系統(tǒng)中，我們實(shí)現(xiàn)了根據(jù)課程進(jìn)度主動(dòng)推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)素材給學(xué)習(xí)者的功能，并通過(guò)跟蹤用戶(hù)的行為來(lái)更新用戶(hù)的興趣模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶(hù)的興趣模型的動(dòng)態(tài)調(diào)整。為了進(jìn)一步提升該系統(tǒng)的性能，我們還通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷來(lái)獲得用戶(hù)的滿(mǎn)意度。用戶(hù)滿(mǎn)意度調(diào)查包括學(xué)習(xí)素材的有效性和針對(duì)性、對(duì)學(xué)習(xí)者問(wèn)題意識(shí)的促進(jìn)作用、對(duì)學(xué)習(xí)者探究活動(dòng)的幫助、對(duì)學(xué)習(xí)興趣的引導(dǎo)等多個(gè)方面，最后我們用加權(quán)平均法得到的用戶(hù)平均滿(mǎn)意度為86.9%。試用表明，系統(tǒng)能主動(dòng)推送學(xué)習(xí)素材給學(xué)習(xí)者，從而有效地減少了學(xué)習(xí)者收集學(xué)習(xí)素材的時(shí)間，在對(duì)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)行引導(dǎo)幫助的同時(shí)也提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，在輔助研究性學(xué)習(xí)方面效果理想，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)滿(mǎn)意度高。四、結(jié)束語(yǔ)我國(guó)高等教育法（第五條）明確規(guī)定高等教育的培養(yǎng)目標(biāo)是“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才”，而人才培養(yǎng)的中心環(huán)節(jié)就是教學(xué)工作，在模擬電子技術(shù)課程中開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)正