高級(jí)分布式學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)

1、高級(jí)分布式學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)The Design And Development of Advanced Distributed Learning彭金祥*張劍* 廣東紡織技術(shù)學(xué)院E-mail:*jinxiangpeng * zj3319896本文在分析ADL高級(jí)分布式學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)基于 Lotus Domino/Notes的具有 智能代理功能的高級(jí)分布學(xué)習(xí)系（ ADIAL , Advanced Distributed Intelligent Agent Learning ） 模型，描述了 ADIAL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究了系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)問題。關(guān)鍵詞： 高級(jí)分布學(xué)習(xí)（ADL ）學(xué)習(xí)

2、內(nèi)容對(duì)象 （SCO）學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)（LMS） Lotus Domino /Notes1引言1997年11月美國國防部和白宮科技局面對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及遠(yuǎn)程教育各自為陣的局面，提出了統(tǒng)一開發(fā)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育的方案高級(jí)分布式學(xué)習(xí)系統(tǒng)（Advanced Distributed Learning ）,即ADL系統(tǒng)1.。國內(nèi)外的許多學(xué)者對(duì)ADL系統(tǒng)的目標(biāo)、內(nèi)容、原理等進(jìn)行了研究和探討、但如何設(shè)計(jì)和實(shí)施 ADL系統(tǒng)的文章并不多，1中稍微提到可以采用HTML、JavaScript、Java Applets和Java Servlets技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。本文根據(jù)自己多年研究和使用Lotus Domino/

3、Notes的經(jīng)驗(yàn)和對(duì) ADL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分析，提出了一個(gè)基于 Lotus Domino/Notes的具有智能代理功能的高級(jí)分布學(xué)習(xí)系統(tǒng)模型，并對(duì)系統(tǒng)的體系結(jié) 構(gòu)、一些關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了研究和探討。2 Lotus Domino/Notes作為ADL學(xué)習(xí)系統(tǒng)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)ADL學(xué)習(xí)系統(tǒng)是集學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)管理于一體的復(fù)雜的高級(jí)分布式學(xué)習(xí)系統(tǒng)，它重點(diǎn)要解決如何構(gòu)建、管理和傳遞學(xué)習(xí)信息，如何組織學(xué)員進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)，如何快速處理學(xué)員反饋信息。ADL中的學(xué)習(xí)內(nèi)容涉及到文本、聲音、圖形、流媒體等各式各樣的非結(jié)構(gòu)化文檔數(shù)據(jù)，同時(shí)ADL學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)要處理的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。因此，ADL系統(tǒng)的思想平臺(tái)必須集通訊

4、基礎(chǔ)設(shè)施，文檔數(shù)據(jù)庫管理，信息發(fā)布以及跨平臺(tái)的特性于一體；Lotus Domino/Notes是先進(jìn)的單一架構(gòu)的多媒體文檔管理數(shù)據(jù)庫和電子郵件系統(tǒng)，提供了工作流自動(dòng)化以及標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)、全文檢索功能、完善的代理機(jī)制、功能強(qiáng)大的Notes圖1: ADL學(xué)習(xí)系統(tǒng)框架模型客戶端、快速、容易、可視化 地開發(fā)動(dòng)態(tài)、交互式的強(qiáng)大的 集成開發(fā)環(huán)境等，是實(shí)現(xiàn)ADL 高級(jí)分布式學(xué)習(xí)系統(tǒng)的理想平 臺(tái)。利用 Lotus Domino/Notes 的優(yōu)勢(shì)，我們可以很容易構(gòu)建 ADL的學(xué)習(xí)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi) 容庫管理、權(quán)限管理，學(xué)習(xí)代 理，協(xié)作學(xué)習(xí)，自由討論，學(xué) 習(xí)歷史追蹤、學(xué)習(xí)效果評(píng)估等 功能。我們給出一個(gè) ADL學(xué)

5、 習(xí)系統(tǒng)框架模型，如圖1所示。3 ADL學(xué)習(xí)系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)思想ADL系統(tǒng)由學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)象、學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)二個(gè)主要部份組成，學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)象包括素材庫、試題庫、 實(shí)驗(yàn)、案例庫和課件庫等，學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)是一個(gè)專門負(fù)責(zé)傳送、跟蹤、報(bào)告及管理學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者的 進(jìn)度和學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的交互的系統(tǒng)，學(xué)生通過Notes進(jìn)行課程學(xué)習(xí)（自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和受控學(xué)習(xí)）、學(xué)習(xí)交流、提問、自測(cè)、做作業(yè)、考試，教師可以對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行管理，跟蹤學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度和 對(duì)知識(shí)的掌握情況，給學(xué)習(xí)者傳送學(xué)習(xí)內(nèi)容、監(jiān)視學(xué)習(xí)內(nèi)容中交互和操作的關(guān)鍵處來決定下一步傳給學(xué) 習(xí)者的學(xué)習(xí)內(nèi)容。 在本模型中，學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)象模型采用Domino文檔數(shù)據(jù)庫構(gòu)

6、建；學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)采用LotusDomino/Notes數(shù)據(jù)庫技術(shù)，其中，學(xué)習(xí)自由討論 BBS論壇采用Domino的BBS模板構(gòu)建，網(wǎng)上在線答疑 采用Domino數(shù)據(jù)庫技術(shù)，滯后式答疑采用 Notes的郵件系統(tǒng)；智能代理授課系統(tǒng)采用Lotus Domino/Notes的智能代理技術(shù)，學(xué)習(xí)內(nèi)容在不同的學(xué)習(xí)系統(tǒng)的傳送采用Lotus Domino/Notes的數(shù)據(jù)庫復(fù)制技術(shù)。4 LMS學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)模型LMS是一個(gè)專門負(fù)責(zé)傳送、跟蹤、報(bào)告及管理學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者的進(jìn)度和學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的交互的系統(tǒng)，LMS系統(tǒng)既可用于簡(jiǎn)單的資源管理系統(tǒng)，也可以用于復(fù)雜的分布廣泛的企業(yè)環(huán)境。LMS擁有主要三種對(duì)象角色：學(xué)生

7、、教師、管理員。學(xué)生通過 Browser （瀏覽器）進(jìn)行課程學(xué)習(xí)（自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和受控學(xué)習(xí)）、學(xué)習(xí)交流、提問、自測(cè)、做作業(yè)、考試。教師可以對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行管理，跟蹤學(xué)習(xí)者 的學(xué)習(xí)進(jìn)度和對(duì)知識(shí)的掌握情況，給學(xué)習(xí)者傳送學(xué)習(xí)內(nèi)容、監(jiān)視學(xué)習(xí)內(nèi)容中交互和操作的關(guān)鍵處來決定 下一步傳給學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)內(nèi)容。圖2就是一個(gè)的LMS系統(tǒng)模式。課件庫管理課程庫管理輔導(dǎo)答疑管 理授課管理題庫管理組卷管理閱卷管理試題試卷分亍教師庫管理學(xué)生庫管理班級(jí)庫管理權(quán)限管理圖2 LMS智能代理學(xué)習(xí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.1 LMS數(shù)據(jù)模型構(gòu)建LMS數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建參照標(biāo)準(zhǔn) 1,涉及的數(shù)據(jù)庫包括：班級(jí)庫、學(xué)生庫、教師庫、管理員庫、科目 庫、課程

8、庫、課件庫、試卷庫、試題庫、學(xué)生答卷庫、學(xué)生成績(jī)庫、學(xué)生學(xué)習(xí)情況庫、組卷策略庫、授 課策略庫、授課代理庫等。4.2 學(xué)習(xí)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生要進(jìn)行學(xué)習(xí)，首先上網(wǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)系統(tǒng)主頁進(jìn)行注冊(cè)，然后選擇學(xué)科，選擇學(xué)習(xí)方式，系統(tǒng)根據(jù) 學(xué)生所選的學(xué)習(xí)方式生成不同內(nèi)容的學(xué)習(xí)主頁，然后選擇相應(yīng)的課件進(jìn)行學(xué)習(xí)、練習(xí)、做作業(yè)、單元測(cè) 驗(yàn)、考試、提問、討論交流、實(shí)驗(yàn)等，最后退出學(xué)習(xí)系統(tǒng)結(jié)束學(xué)習(xí)，其學(xué)習(xí)流程如圖3所示。系統(tǒng)提供三種學(xué)習(xí)方式：自主學(xué)習(xí)，受控學(xué)習(xí)，個(gè)性化學(xué)習(xí)。自主方式包含學(xué)科的所有課程，按教學(xué)順序編排構(gòu) 建目錄和索引功能，目錄功能：左幀目錄按樹型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有合并和展開的功能，采取這種設(shè)計(jì)界面 使用戶容易

9、了解知識(shí)的層次結(jié)構(gòu)，能夠避免迷航現(xiàn)象。這里沒有屏蔽，學(xué)生可任意瀏覽學(xué)習(xí)。索引功能，學(xué)生可輸入想查詢的關(guān)鍵詞，如輸入“L”，那么以L開頭的知識(shí)點(diǎn)即能找到，雙擊找到的知識(shí)點(diǎn)或按“顯示”按鈕即可顯示搜索到的內(nèi)容。圖3學(xué)生學(xué)習(xí)流程圖受控學(xué)習(xí)方式是學(xué)習(xí)教師在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)要完成教師所指定的學(xué)習(xí)內(nèi)容、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等，其導(dǎo)航結(jié) 構(gòu)由教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)生學(xué)習(xí)記錄的綜合情況動(dòng)態(tài)生成。個(gè)性化學(xué)習(xí)方式能動(dòng)態(tài)的在目錄中 標(biāo)記出學(xué)生當(dāng)前所在的位置，當(dāng)學(xué)生點(diǎn)擊左幀目錄進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，此目錄字變大，能標(biāo)志學(xué)生當(dāng)前所學(xué)知 識(shí)點(diǎn)的位置，并提供信息過濾的功能，統(tǒng)計(jì)出各章的分?jǐn)?shù)，根據(jù)規(guī)則屏蔽那些還不具備學(xué)習(xí)條件的章、節(jié)、知識(shí)點(diǎn)，并

10、給出提示信息，告訴學(xué)生當(dāng)前他需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。但作為基礎(chǔ)內(nèi)容不屏蔽，根據(jù)前章的 練習(xí)分?jǐn)?shù)屏蔽下章的內(nèi)容。4.3 考試模塊的設(shè)計(jì)考試系統(tǒng)由基本設(shè)置、試題管理、組卷、改卷、統(tǒng)計(jì)分析、試卷庫管理、打印七個(gè)部分組成。(1)試題管理：管理提供試題的查、錄、刪、改。錄入試題時(shí)分兩種情況：?jiǎn)晤}錄入和批量錄入。 單題錄入指通過程序的錄入界面一道一道地錄入；批量錄入指將利用字處理軟件將大量的試題處理成一 定格式的文檔，錄入程序處理此格式的文檔，一次性將所有試題錄入題庫中。(2)組卷：組卷按照一定的組卷?xiàng)l件，組成符合學(xué)生和教師使用的試卷。它應(yīng)包括三個(gè)方面的功能:個(gè)人組卷，考試組卷，組卷策略的設(shè)置、存儲(chǔ)和使用。個(gè)人組

11、卷指學(xué)生可根據(jù)自己的需要，針對(duì)自己的 知識(shí)缺陷，組出符合自己練習(xí)的試卷；考試組卷指能組出正式考試的試卷，它具備三種組卷策略：智能 組卷、絕對(duì)評(píng)價(jià)組卷、相對(duì)評(píng)價(jià)組卷。組卷策略的存儲(chǔ)和使用是指具備預(yù)先存儲(chǔ)組卷參數(shù)的功能，對(duì)于 一些典型的組卷方式，用戶便無需每次都要輸入組卷參數(shù)。利用該組卷功能，可用來組卷，也可用來組 織課外作業(yè)。(3)改卷：改卷采用自動(dòng)改卷和手動(dòng)改卷相結(jié)合的方式，對(duì)于客觀題，試卷提交后系統(tǒng)自動(dòng)改卷， 并將分?jǐn)?shù)自動(dòng)保存，對(duì)于主觀題，教師根據(jù)參考答案，學(xué)生答案，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)給出主觀題分?jǐn)?shù)，然后自動(dòng) 計(jì)算成績(jī)，將成績(jī)保存到考生成績(jī)表中。(4)統(tǒng)計(jì)分析：學(xué)生在考試中的得分，可提供大量的教育過程

12、信息，統(tǒng)計(jì)分析功能就是要分析學(xué)生 的考試成績(jī)，將隱含于其中的教育過程信息明晰化。具體的說，統(tǒng)計(jì)分析包含二項(xiàng)功能：試題分析：從 考生試卷表中分析學(xué)生統(tǒng)計(jì)各題的得分，計(jì)算各題正確率，各知識(shí)點(diǎn)的得分、正確率，了解學(xué)習(xí)障礙、 知識(shí)單元的掌握情況等等，自動(dòng)調(diào)整試卷區(qū)分度、難度等屬性。試卷分析：計(jì)算某次考試的總分、平均 分，平均方差，各分?jǐn)?shù)段的人數(shù)，點(diǎn)總?cè)藬?shù)的百分比，前三名名單，得出試卷的效度、信度、得分分布等信息。（ 5）試卷庫管理功能：能夠存儲(chǔ)系統(tǒng)自動(dòng)組成的試卷，也可存儲(chǔ)外來試卷，供用戶查詢使用。（ 6）打印功能：可打印組卷功能生成的試卷，及試卷對(duì)應(yīng)的參考答案，學(xué)生成績(jī)表，試題分析表，試卷分析表等。4

13、.4 組卷策略的設(shè)計(jì)組卷策略的設(shè)計(jì)首先如何存組卷策略，這里采用一個(gè)數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)，組卷策略表屬性為：序號(hào)、試卷編碼、試題號(hào)、分類、試題類型、單元、知識(shí)點(diǎn)、難點(diǎn) 、 區(qū)分點(diǎn)、認(rèn)識(shí)類型、總題數(shù)、抽題數(shù)、每題分?jǐn)?shù)、檢測(cè)標(biāo)志。表中的每一條記錄表示要同時(shí)滿足的各條件，條件可按試題號(hào)、分類、試題類型、單元、知識(shí)點(diǎn)、難點(diǎn)、 區(qū)分點(diǎn)、認(rèn)識(shí)類型進(jìn)行部份匹配設(shè)置。給出抽題數(shù)，就可以符合條件的試題中隨機(jī)抽取等于抽題數(shù)的試題。一份試卷可對(duì)應(yīng)組卷策略表中的多條記錄。然后把所抽取試題存放在試卷內(nèi)容表中。4.5 實(shí)驗(yàn)?zāi)K的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K由題目和提示兩部分組成：題目給出實(shí)驗(yàn)的具體要求，提示給出完成實(shí)驗(yàn)的每一步驟，學(xué)生可按提示完成該

14、實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)?zāi)K的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由實(shí)驗(yàn)表和實(shí)驗(yàn)操作表兩個(gè)表構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)表的屬性為實(shí)驗(yàn)編號(hào)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)應(yīng)課件編號(hào)（通過它和課件關(guān)聯(lián)） ；實(shí)驗(yàn)操作表的屬性為實(shí)驗(yàn)編號(hào)（通過它和實(shí)驗(yàn)表關(guān)聯(lián)） ，操作步驟。4.6 智能代理授課子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（ 1）課程設(shè)計(jì)：課程內(nèi)容采用模塊化的組織方法，模塊的劃分具有相對(duì)的獨(dú)立性，以知識(shí)點(diǎn)為依據(jù)制作成課件。課件的組織是以有良好導(dǎo)航結(jié)構(gòu)的 Web 頁面為主，并提供前后課件、前繼課件、后繼課件 及相關(guān)參考資料的鏈接。課件內(nèi)容根據(jù)具體的知識(shí)要求采用文本、聲音、圖像、動(dòng)畫等多種表現(xiàn)形式。課程則由若干個(gè)課件構(gòu)成，并可根據(jù)具體的知識(shí)單元通過考試系統(tǒng)制定相應(yīng)練習(xí)、作業(yè)、考試組卷策略，

15、從組卷策略庫提取數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成練習(xí)、作業(yè)、考試網(wǎng)頁。（ 2）課件組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：課件組織結(jié)構(gòu)按開放性和可擴(kuò)充性要求，采用線性結(jié)構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)圖結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)，導(dǎo)航系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)，相關(guān)內(nèi)容鏈接采用圖結(jié)構(gòu)，通過前繼索引表和后繼索引表建立相關(guān)知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)，確保用戶在學(xué)習(xí)或教學(xué)過程中可根據(jù)需要跳轉(zhuǎn)。（ 3）智能代理授課的設(shè)計(jì)：智能代理授課用于受控方式的授課，智能代理要解決定代理時(shí)間、代理對(duì)象和代理的內(nèi)容三個(gè)問題。代理時(shí)間由科目課程表中的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間決定，代理對(duì)象由學(xué)生課程表中的課程（學(xué)習(xí)時(shí)間位于開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間之間）決定，代理的內(nèi)容則課程的內(nèi)容決定。（ .7 輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)答疑系統(tǒng)的

16、數(shù)據(jù)由答疑表、答疑表與相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)表（稱之為答疑課件表）和疑問表三個(gè)表組成。答疑表的屬性為問題編碼、問題、關(guān)鍵詞、解答、提問的次數(shù)等；問題表的屬性為問題編碼、問題、提問者、提問時(shí)間，電子郵件等；答疑課件表的屬性為：?jiǎn)栴}編碼，課件編號(hào)等。答疑系統(tǒng)的工作流程見圖 4。顯示答案添加問題r到疑問庫中給答案再返回 并更新答疑庫。圖4答疑系統(tǒng)的工作流程答疑系統(tǒng)的功能如下：(1)對(duì)“疑問-解答”庫中存在的問題提供基于Web的自動(dòng)答疑功能；(2)可通過“疑問-解答”庫中的關(guān)鍵詞對(duì)問題進(jìn)行檢索；(3)可統(tǒng)計(jì)問題提問的次數(shù)；(4)可提供與相關(guān)課件的鏈接；(5)可利用"疑問-解答“庫生成"樣

17、板題"與一問一答式教學(xué)課件的功能；(6)對(duì)“疑問-解答"庫中找不到的問題可提供滯后式答疑功能，即對(duì)計(jì)算機(jī)無法自動(dòng)回答的問題時(shí), 將問題反饋給相應(yīng)教師，由教師回答后再返回給提問者，并更新答疑資料庫。5結(jié)束語目前，大多數(shù)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)系統(tǒng)都采用客戶/服務(wù)器體系結(jié)卞而基于 Lotus Domino/Notes的學(xué)習(xí)系統(tǒng)的研究相對(duì)較少，Lotus Domino/Notes作為一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)級(jí)Internet應(yīng)用平臺(tái)，集通信、電子郵件、文檔數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用開發(fā)、系統(tǒng)管理于一體，成為電子商務(wù)、電子政務(wù)、辦公自動(dòng)化的首選平臺(tái)，一定也 可成為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)系統(tǒng)的優(yōu)秀平臺(tái)。本文提出了用Lotus Dom

18、ino/Notes開發(fā)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)系統(tǒng)的一些思路，希與同行共同研究探討。參考文獻(xiàn)1 王經(jīng)，劉秀.ADL系統(tǒng)學(xué)習(xí)資源的共享和共建.高等學(xué)?，F(xiàn)代教育技術(shù)理論與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2001.15-21.2彭金祥，張劍.基于WEB的智能遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng).高等學(xué)?，F(xiàn)代教育技術(shù)理論與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2001.81-84.3 RonBall , Dexter, Fletcher, Alan Hobemey , Paul Jesukiewicz , Kirk Johnson , JcffKrinock , Schawn Thropp 等，Sharable Gontent Object Reference Model (Version . 1), 1999.4 現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程資源建設(shè)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn).教育部現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源建設(shè)委員會(huì).2000.By analyzing advanced dist