高級分布式學習系統(tǒng)的設計開發(fā)

1、高級分布式學習系統(tǒng)的設計開發(fā)The Design And Development of AdvancedDistributed Learning彭金祥 *張劍 *廣東紡織技術(shù)學院本文在分析ADL 高級分布式學習系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了一個基于Lotus Domino/Notes的具有智能代理功能的高級分布學習系（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： 高級分布學習 （ ADL ） 學習內(nèi)容對象 （ SCO） 學習管理系統(tǒng) （ LMS ） Lotus D

2、omino /Notes1 引言1997 年 11 月美國國防部和白宮科技局面對計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)的廣泛應用以及遠程教育各自為陣的局面， 提出了統(tǒng)一開發(fā)網(wǎng)絡遠程教育的方案高級分布式學習系統(tǒng)（ Advanced Distributed Learning），即 ADL 系統(tǒng) 1 .。國內(nèi)外的許多學者對ADL 系統(tǒng)的目標、內(nèi)容、原理等進行了研究和探討、但如何設計和實施 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)來實現(xiàn)的。 本文根據(jù)自己多年研究和使用Lotus Domino/Notes的經(jīng)驗和

3、對 ADL 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的詳細分析，提出了一個基于 Lotus Domino/Notes的具有智能代理功能的高級分布學習系統(tǒng)模型，并對系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、一些關(guān)鍵技術(shù)問題進行了研究和探討。2Lotus Domino/Notes作為 ADL 學習系統(tǒng)平臺的優(yōu)勢ADL學習系統(tǒng)是集學習內(nèi)容與學習管理于一體的復雜的高級分布式學習系統(tǒng)，它重點要解決如何構(gòu)建、管理和傳遞學習信息，如何組織學員進行協(xié)作學習，如何快速處理學員反饋信息。ADL 中的學習內(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ADL 學習管理系統(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)的思想平臺必須集通訊基礎(chǔ)設施，

4、文檔數(shù)據(jù)庫管理，信息發(fā)布以及跨平臺的特性于一體；Lotus Domino/Notes是先進的單一架構(gòu)的多媒體文檔管理數(shù)據(jù)庫和電子郵件系統(tǒng)， 提供了工作流自動化以及標準的Web 服務、全文檢索功能、完善的代理機制、功能強大的Notes客戶端、快速、容易、可視化地開發(fā)動態(tài)、交互式的強大的集成開發(fā)環(huán)境等，是實現(xiàn) ADL高級分布式學習系統(tǒng)的理想平臺。利用LotusDomino/Notes的優(yōu)勢，我們可以很容易構(gòu)建ADL 的學習內(nèi)容， 實現(xiàn)學習內(nèi)容庫管理、權(quán)限管理，學習代理，協(xié)作學習，自由討論，學習歷史追蹤、學習效果評估等功能。我們給出一個ADL 學圖 1： ADL 學習系統(tǒng)框架模型習系統(tǒng)框架模型，如圖

5、1 所示。3 ADL 學習系統(tǒng)組成和設計思想ADL 系統(tǒng)由學習內(nèi)容對象、學習管理系統(tǒng)二個主要部份組成，學習內(nèi)容對象包括素材庫、試題庫、實驗、案例庫和課件庫等，學習管理系統(tǒng)是一個專門負責傳送、跟蹤、報告及管理學習內(nèi)容、學習者的進度和學習者在學習過程中的交互的系統(tǒng)，學生通過Notes 進行課程學習 （自主學習、 協(xié)作學習和受控學習）、學習交流、提問、自測、做作業(yè)、考試，教師可以對學習內(nèi)容進行管理，跟蹤學習者的學習進度和對知識的掌握情況，給學習者傳送學習內(nèi)容、監(jiān)視學習內(nèi)容中交互和操作的關(guān)鍵處來決定下一步傳給學習者的學習內(nèi)容。在本模型中， 學習內(nèi)容對象模型采用Domino 文檔數(shù)據(jù)庫構(gòu)建；學習管理系統(tǒng)

6、采用LotusDomino/Notes 數(shù)據(jù)庫技術(shù)，其中，學習自由討論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)，學習內(nèi)容在不同的學習系統(tǒng)的傳送采用Lotus Domino/Notes的數(shù)據(jù)庫復制技術(shù)。4 LMS 學習管理系統(tǒng)模型LMS 是一個專門負責傳送、跟蹤、報告及管理學習內(nèi)容、學習者的進度和學習者在學習過程中的交互的系統(tǒng)， LMS 系統(tǒng)既可用于簡單的資源管理系統(tǒng)，也可以用于復雜的分布廣泛的企業(yè)環(huán)境。LMS主要三種對象角色：學

7、生、教師、管理員。學生通過Browser （瀏覽器）進行課程學習（自主學習、協(xié)作學習和受控學習） 、學習交流、提問、自測、做作業(yè)、考試。教師可以對學習內(nèi)容進行管理，跟蹤學習者的學習進度和對知識的掌握情況，給學習者傳送學習內(nèi)容、監(jiān)視學習內(nèi)容中交互和操作的關(guān)鍵處來決定下一步傳給學習者的學習內(nèi)容。圖2 就是個的LMS 系統(tǒng)模式。擁有LMS 學習管理系統(tǒng)授課子系統(tǒng)測試子系統(tǒng)系統(tǒng)維護課課授 理 輔題組閱 析 試學教班權(quán)件程課導庫卷卷題生師級限庫庫管答管管管試庫庫庫管管管理理理理管管管理疑卷理理理理理管分圖 2 LMS 智能代理學習系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.1LMS 數(shù)據(jù)模型構(gòu)建LMS 數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建參照標準 1 ，

8、涉及的數(shù)據(jù)庫包括：班級庫、學生庫、教師庫、管理員庫、科目庫、課程庫、課件庫、試卷庫、試題庫、學生答卷庫、學生成績庫、學生學習情況庫、組卷策略庫、授課策略庫、授課代理庫等。4.2 學習模塊的設計與實現(xiàn)學生要進行學習，首先上網(wǎng)進行學習系統(tǒng)主頁進行注冊，然后選擇學科，選擇學習方式，系統(tǒng)根據(jù)學生所選的學習方式生成不同內(nèi)容的學習主頁，然后選擇相應的課件進行學習、練習、做作業(yè)、單元測驗、考試、提問、討論交流、實驗等，最后退出學習系統(tǒng)結(jié)束學習，其學習流程如圖 3 所示。系統(tǒng)提供三種學習方式：自主學習，受控學習，個性化學習。自主方式包含學科的所有課程，按教學順序編排構(gòu)建目錄和索引功能，目錄功能：左幀目錄按樹型

9、結(jié)構(gòu)設計，具有合并和展開的功能，采取這種設計界面使用戶容易了解知識的層次結(jié)構(gòu)，能夠避免迷航現(xiàn)象。這里沒有屏蔽，學生可任意瀏覽學習。索引功能，學生可輸入想查詢的關(guān)鍵詞，如輸入 “ L ”，那么以示”按鈕即可顯示搜索到的內(nèi)容。L 開頭的知識點即能找到，雙擊找到的知識點或按“顯自主學習學習測試主頁學生注冊選擇學科受控學習選擇課件提問個性化學討論實驗跟蹤學習結(jié)束學習圖 3 學生學習流程圖受控學習方式是學習教師在規(guī)定的時間內(nèi)要完成教師所指定的學習內(nèi)容、作業(yè)、實驗等，其導航結(jié)構(gòu)由教師根據(jù)學生的學習進度和學生學習記錄的綜合情況動態(tài)生成。個性化學習方式能動態(tài)的在目錄中標記出學生當前所在的位置，當學生點擊左幀目

10、錄進行學習時，此目錄字變大，能標志學生當前所學知識點的位置，并提供信息過濾的功能， 統(tǒng)計出各章的分數(shù)，根據(jù)規(guī)則屏蔽那些還不具備學習條件的章、節(jié)、知識點，并給出提示信息，告訴學生當前他需要學習的內(nèi)容。但作為基礎(chǔ)內(nèi)容不屏蔽，根據(jù)前章的練習分數(shù)屏蔽下章的內(nèi)容。4.3考試模塊的設計考試系統(tǒng)由基本設置、試題管理、組卷、改卷、統(tǒng)計分析、試卷庫管理、打印七個部分組成。（ 1）試題管理：管理提供試題的查、錄、刪、改。錄入試題時分兩種情況：單題錄入和批量錄入。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

11、中。（ 2）組卷： 組卷按照一定的組卷條件，組成符合學生和教師使用的試卷。它應包括三個方面的功能：個人組卷，考試組卷，組卷策略的設置、存儲和使用。個人組卷指學生可根據(jù)自己的需要，針對自己的知識缺陷，組出符合自己練習的試卷；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、絕對評價組卷、相對評價組卷。組卷策略的存儲和使用是指具備預先存儲組卷參數(shù)的功能，對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：改卷采用自動改卷和手動改卷相結(jié)合的方式，對于客觀題，試卷提交后系統(tǒng)自動改卷，并將分數(shù)自動保存，對于主觀題，教師根據(jù)參

12、考答案，學生答案，評分標準給出主觀題分數(shù)，然后自動計算成績，將成績保存到考生成績表中。（ 4）統(tǒng)計分析：學生在考試中的得分，可提供大量的教育過程信息，統(tǒng)計分析功能就是要分析學生的考試成績，將隱含于其中的教育過程信息明晰化。具體的說，統(tǒng)計分析包含二項功能：試題分析：從考生試卷表中分析學生統(tǒng)計各題的得分，計算各題正確率，各知識點的得分、正確率，了解學習障礙、知識單元的掌握情況等等，自動調(diào)整試卷區(qū)分度、難度等屬性。試卷分析：計算某次考試的總分、平均分，平均方差，各分數(shù)段的人數(shù)，點總?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：能夠存儲系統(tǒng)自動組成的試卷，也可

13、存儲外來試卷，供用戶查詢使用。（ 6）打印功能：可打印組卷功能生成的試卷，及試卷對應的參考答案，學生成績表，試題分析表，試卷分析表等。4.4組卷策略的設計組卷策略的設計首先如何存組卷策略，這里采用一個數(shù)據(jù)表實現(xiàn)，組卷策略表屬性為：序號、試卷編碼、試題號、分類、試題類型、單元、知識點、難點 、區(qū)分點、認識類型、總題數(shù)、抽題數(shù)、每題分數(shù)、檢測標志。表中的每一條記錄表示要同時滿足的各條件，條件可按試題號、分類、試題類型、單元、知識點、難點 、區(qū)分點、認識類型進行部份匹配設置。給出抽題數(shù)，就可以符合條件的試題中隨機抽取等于抽題數(shù)的試題。一份試卷可對應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)

14、容表中。4.5實驗模塊的設計實驗模塊由題目和提示兩部分組成：題目給出實驗的具體要求，提示給出完成實驗的每一步驟，學生可按提示完成該實驗；實驗模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由實驗表和實驗操作表兩個表構(gòu)成，實驗表的屬性為實驗編號，實驗內(nèi)容，實驗要求，對應課件編號（通過它和課件關(guān)聯(lián)） ；實驗操作表的屬性為實驗編號（通過它和實驗表關(guān)聯(lián)） ，操作步驟。4.6智能代理授課子系統(tǒng)的設計（ 1）課程設計：課程內(nèi)容采用模塊化的組織方法，模塊的劃分具有相對的獨立性，以知識點為依據(jù)制作成課件。課件的組織是以有良好導航結(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)具體的知識要求采用文本

15、、聲音、圖像、動畫等多種表現(xiàn)形式。課程則由若干個課件構(gòu)成，并可根據(jù)具體的知識單元通過考試系統(tǒng)制定相應練習、作業(yè)、考試組卷策略，從組卷策略庫提取數(shù)據(jù)動態(tài)生成練習、作業(yè)、考試網(wǎng)頁。（ 2）課件組織結(jié)構(gòu)的設計：課件組織結(jié)構(gòu)按開放性和可擴充性要求，采用線性結(jié)構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡圖結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)，導航系統(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)知識點間的關(guān)聯(lián)，確保用戶在學習或教學過程中可根據(jù)需要跳轉(zhuǎn)。（ 3）智能代理授課的設計：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間、代理對象和代理的內(nèi)容三個問題。代理時間由科目課程表中的開始時間和結(jié)束時間決定，代理對象由學

16、生課程表中的課程（學習時間位于開始時間和結(jié)束時間之間）決定，代理的內(nèi)容則課程的內(nèi)容決定。4.7輔導答疑系統(tǒng)的設計答疑系統(tǒng)的數(shù)據(jù)由答疑表、答疑表與相關(guān)知識點的關(guān)聯(lián)表（稱之為答疑課件表）和疑問表三個表組成。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、提問時間，電子郵件等；答疑課件表的屬性為：問題編碼，課件編號等。答疑系統(tǒng)的工作流程見圖 4。學生輸入問題在答疑庫中查找？是否顯示答案添加問題到疑問庫中給答案再返回并更新答疑庫。結(jié)束圖4答疑系統(tǒng)的工作流程答疑系統(tǒng)的功能如下：（ 1）對“疑問 -解答”庫中存在的問題提供基于Web 的自動答疑功能；（ 2）

17、可通過“疑問 -解答”庫中的關(guān)鍵詞對問題進行檢索；（ 3）可統(tǒng)計問題提問的次數(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 " 樣板題 "與一問一答式教學課件的功能；（ 6）對 " 疑問 -解答 " 庫中找不到的問題可提供滯后式答疑功能，即對計算機無法自動回答的問題時，將問題反饋給相應教師，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)遠程學習系統(tǒng)都采用客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)，而基于Lotus Domino/Notes 的學習系統(tǒng)的研究相對較少，Lotus Domino/Notes作為

18、一個基于標準的企業(yè)級Internet 應用平臺，集通信、電子郵件、文檔數(shù)據(jù)庫、應用開發(fā)、系統(tǒng)管理于一體，成為電子商務、電子政務、辦公自動化的首選平臺，一定也可成為遠程學習系統(tǒng)的優(yōu)秀平臺。本文提出了用LotusDomino/Notes 開發(fā)遠程學習系統(tǒng)的一些思路，希與同行共同研究探討。參考文獻1王經(jīng)，劉秀 . ADL 系統(tǒng)學習資源的共享和共建.高等學?，F(xiàn)代教育技術(shù)理論與應用學術(shù)研討會論文集.2001.15-21.2彭金祥，張劍 .基于 WEB 的智能遠程教學系統(tǒng).高等學校現(xiàn)代教育技術(shù)理論與應用學術(shù)研討會論文集.2001.81-84.3 RonBall ，Dexter ，F(xiàn)letcher ，Alan Hobemey ，Paul Jesukiewicz ，Kirk Johnson ，JcffKrinock ，Schawn Thropp等， Sharable GontentObject Reference Model （ Version 1）， 1999.4現(xiàn)代遠程教育工程資源建設開發(fā)標準.教育部現(xiàn)代遠程教育資源建設委員會.2000.By analyzing adv