王英彥

（義烏工商學院，浙江義烏 322000）

基于Webservice的個別指導式遠程學習軟件及知識設(shè)計策略

王英彥

（義烏工商學院，浙江義烏 322000）

建構(gòu)個別指導式遠程學習軟件的系統(tǒng)模型，根據(jù)認知心理學領(lǐng)域，知識分為陳述性知識和程序性知識，主要討論知識庫模型中，針對不同的知識選擇不同的設(shè)計策略，以增加軟件的可讀性，使學生能進行高效率地學習。

個別指導遠程學習軟件;陳述性知識;程序性知識

我國從2001－2007年相繼完成了三次課程改革，改變了傳統(tǒng)課程內(nèi)容與現(xiàn)實脫節(jié)，內(nèi)容偏難的現(xiàn)狀。教學方法相應(yīng)也有很大的改變，從傳統(tǒng)的以教師、教材為中心，向以學生為中心轉(zhuǎn)變，強調(diào)采用培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，教學過程與社會實踐相結(jié)合的教學模式，如探究式，PBL，4MAT等教學方法。但課程與教學方法的改革對教師提出了很高的要求，需要一種新的教學工具或方法，能根據(jù)學生不同的學習風格提供不同的教學方式，以實現(xiàn)個性化教學。但據(jù)調(diào)查顯示，當前我國師生比例為1：20左右，要滿足教師對學生個別指導幾乎是不可能，要開發(fā)一種智能化的軟件，實現(xiàn)計算機代替老師，隨時給學生提供輔導，這就是全球正在關(guān)注的個別指導式遠程學習軟件，它可以實現(xiàn)一對一的輔導式教學，正好滿足教育所需。

個別指導式遠程學習軟件，是一種基于網(wǎng)絡(luò)的智能化教學軟件，它引入人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，用計算機模擬教師對學生進行個別指導，達到因材施教、成功學習的目的。該軟件通常有明確的學習目標、計劃，根據(jù)已有的材料和指導方針，由設(shè)計人員和教學經(jīng)驗豐富的老師圍繞學習目標組織和設(shè)計學習內(nèi)容，確保學生成功地學習。在軟件設(shè)計中，作者試圖應(yīng)用教育學、心理學的知識，使軟件更加人性化。在認知心理學中，知識又分為陳述性知識和程序性知識，本文就從這兩個方面出發(fā)來探討在個別指導式遠程學習軟件中陳述性知識和程序性知識的設(shè)計策略。

1 陳述性知識和程序性知識概述

根據(jù)現(xiàn)代認知心理學的觀點，知識就是個體通過與環(huán)境相互作用后獲得的信息，分為陳述性知識和程序性知識。

陳述性知識是個體對有關(guān)客觀環(huán)境的事實及其背景與關(guān)系的知識，是可以用語詞加以表述“是什么”的知識。［1］陳述性知識主要是以命題或命題網(wǎng)絡(luò)來表征的。它有一個最為重要的特征是靜態(tài)性，即這類知識僅代表了人對某些事物的狀況有所知悉、理解，主要用于回答是什么、為什么和怎么樣的問題并未涉及到人如何去做。這類知識主要通過記憶來獲得的所以又稱記憶性知識或描述性知識。

程序性知識又稱過程性知識，在人的記憶中是以“產(chǎn)生式或產(chǎn)生式系統(tǒng)”這種動態(tài)的形式來表征的。主要用于回答“怎么做”的問題，并指導人們怎樣解決問題。產(chǎn)生式實際上就是一條具有If－Then（“如果—那么”）形式的規(guī)則，在此規(guī)則中If部分陳述了使用該規(guī)則時必須存在的條件，而Then部分，則提出了當這些條件存在時，人可以執(zhí)行的哪些行為工作，因此，程序性知識的獲得是以陳述性知識為條件。程序性知識的獲得過程比較慢，需要經(jīng)過一系列有目的的訓練才能掌握。

從教育學的觀點來看，陳述性知識就是各門學科的基礎(chǔ)理論和基本概念;程序性知識就是運用陳述性知識解決問題的方法和技能。陳述知識是程序性知識的基礎(chǔ)和起始階段，在理解和記憶概念的基礎(chǔ)上有助于我們形成技能，技能的形成又促進我們對概念的進一步理解。如掌握了閱讀、理解和檢索文獻的技能可以幫助我們獲得更多的信息，所以這兩類知識是相輔相成的。

2 個別指導式遠程學習軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

2．1 個別指導式遠程學習軟件的特點

個別指導式遠程學習軟件，實際上是一種基于WEB的智能化學習軟件。它具有智能性、高交互性、自適應(yīng)性等特點。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，它根據(jù)學生不同的學習能力、特質(zhì)，提供相應(yīng)的學習方法。第二，人機交互頻繁，激發(fā)了學生學習興趣。據(jù)加利福尼亞大學歐文分校的研究，計算機大概在每隔20秒鐘的時間會對學生進行提問或安排學生要做的事情。［2］第三，學習和評估同時進行，代替了傳統(tǒng)教育中無意義的考試。第四，計算機代替老師，學生在學習過程中遇到的一些問題，通過與軟件智能交互可以解決。第五，知識通過網(wǎng)絡(luò)鏈接知識庫服務(wù)器，實現(xiàn)自動更新。

2．2 個別指導式遠程學習軟件的模型

筆者根據(jù)認知心理理論、人本主義理論、教育理論，利用軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘和人工智能技術(shù)，建構(gòu)了個別指導式遠程學習軟件的系統(tǒng)模型（如圖1所示）。知識庫：從認知心理學領(lǐng)域來看，知識分為陳述性知識和程序性知識。知識庫用于表示教學領(lǐng)域中的相關(guān)知識。

圖1 軟件模型

數(shù)據(jù)庫：在人機交互過程中所輸入的數(shù)據(jù)，以及整個學習過程都保存在數(shù)據(jù)庫中。當計算機提示出錯信息用戶詢問Why的時候，計算機就從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用出錯的相應(yīng)步驟。此外，老師通過訪問數(shù)據(jù)庫根據(jù)學生的學習過程給學生評分。

知識庫獲取支持模塊：知識獲取實現(xiàn)了知識庫的自動升級、更新，在知識獲取過程中并不是把專家教師的知識進行直接輸入，而是讓教師對自己頭腦中的知識意識化、體系化，這就是知識獲取支持模塊的作用。

智能接口模塊：該部分作為系統(tǒng)與用戶的交互界面，為其它各個模塊提供智能化的多媒體知識輸入、用戶信息和行為獲取、知識輸出的途徑。界面設(shè)計要盡可能直觀、易操作，方便人機交互。

推理機：人機以問－答方式實現(xiàn)交互，推理機對學生知識庫進行判斷，根據(jù)其不同的學習風格選擇相應(yīng)的學習策略，然后按一定步驟呈現(xiàn)教學內(nèi)容。

學生模型：能準確反應(yīng)學生的學習風格、能力水平，為軟件實現(xiàn)個別化指導提供了依據(jù)。

教師模型：其主要任務(wù)是根據(jù)一定的教學原理，選擇適當?shù)慕虒W內(nèi)容并以適當?shù)谋磉_形式，在適當?shù)臅r候呈現(xiàn)給學生。該模型運行的關(guān)鍵是用于解決教學問題。

評價模型：該模型一方面用于診斷先決知識、技能，以及對某個知識點掌握的程度，并確定下一步學習內(nèi)容。另一方面，它代替了傳統(tǒng)的考試。

2．3 個別指導式遠程學習軟件的過程

圖2學習組織結(jié)構(gòu)說明了學生在個別指導式遠程學習軟件中的學習過程。學生通過用戶名登錄系統(tǒng)，選擇所需的知識點;進入新知識學習前，系統(tǒng)對學生進行前端分析，一方面是為了檢查學生對先決知識、技能掌握的程度，另一方面是測驗學生的學習風格，以采用相應(yīng)的教學策略，然后按順序呈現(xiàn)陳述性知識;如果學生的先決知識掌握的程度達到制定的標準，學生就可以進入新知識的學習否則只能強化先決知識;掌握陳述性知識后，學生通過反復練習掌握程序性知識，成功地完成了學習。

圖2 學習組織結(jié)構(gòu)

3 個別指導式遠程學習軟件中知識的設(shè)計策略

該軟件中知識保存在知識庫中，知識庫的建立可以使用，如java、delphi、．net等技術(shù)。知識庫的主要工作是搜集人類的知識，將之有系統(tǒng)地表達或模塊化，使計算機可以進行推論、解決問題。知識庫中包含兩種型態(tài)：一是知識本身，即對物質(zhì)及概念作實體的分析，并確認彼此之間的關(guān)系，即陳述性知識;而另一則是人類專家所特有的經(jīng)驗法則、判斷力與直覺，即程序性知識。

3．1 個別指導式遠程學習軟件中陳述性知識的設(shè)計策略

心理學家奧蘇伯爾把陳述性知識學習分為三類：符號表征學習、概念學習和命題學習。筆者從這三個方面來探討陳述性知識在個別指導式遠程學習中的設(shè)計策略：

1）符號表征學習與個別指導式遠程學習軟件的設(shè)計策略

符號表征學習指學習單個符號或一級符號的意義，其主要內(nèi)容是詞匯學習，即學習單詞代表什么，學習的關(guān)鍵是在于符號意義的獲得。例如，單獨給出“table”這個單詞，對新學者來講是沒有意義的，當把它與“table”（實物）對照起來時，學生的大腦中才建立起“table”的意義來。

在進行該軟件設(shè)計時，對符號表征知識的設(shè)計要盡可能增加相應(yīng)的圖片、聲音、視頻等，實物的選擇盡可能形象，能準確表達字符的意思，這樣有助于學生更好地理解，記憶。

2）概念學習與個別指導式遠程學習軟件的設(shè)計策略

概念學習實質(zhì)上是掌握同類事物的共同關(guān)鍵特征。［3］對于不同的學習個體，其學習方法也不相同，使用最多方法的有二種：一種是邏輯推理型，這類學生通常在概念學習中通過觀察發(fā)現(xiàn)同類事物中的共同關(guān)鍵特征，從而推斷出這個概念。針對這類學生，在軟件中設(shè)計概念知識時，主要以提問的方式與學生交互，學生在解決問題過程中，逐步思考，從而得出并理解概念。另一種是記憶型，這類學生喜歡通過直接記憶來獲得知識。針對這類學生，軟件在設(shè)計時，概念以最簡單直接的方式呈現(xiàn)給學生。

例如，在對“動物”這個概念學習時，軟件提供至少兩種學習途徑，一種是首先給出幾只如“貓”“狗”“老虎”等大家所熟悉的動物實圖，然后要求學生分別說出這些動物的特點及生活習性，最后讓學生總結(jié)“動物”這個概念。另一種途徑是，在軟件上直接給出“動物”的概念，學生借助其上位概念來理解、掌握這個新概念。對不同類型的學習者設(shè)計不同的學習方法、途徑，達到因材施教的目的，這也是體現(xiàn)了該軟件智能化的一面。

3）命題學習與個別指導式遠程學習軟件的設(shè)計策略

命題學習包含了符號表征學習和概念學習兩種形式，各命題之間的關(guān)系有三種，即上位，下位和并列關(guān)系。分別如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 上位關(guān)系

圖4 下位關(guān)系

圖5 并列關(guān)系

對于上、下位關(guān)系的命題，在軟件設(shè)計時中，以時間為先后順序，按層級結(jié)構(gòu)組織起來。對于并列命題，則以空間為參照，通過鏈接組織起來。

3．2 個別指導式遠程學習軟件中程序性知識的設(shè)計策略

程序性知識獲得的三個階段：第一階段，認知。認知階段學習者仍然用陳述性知識表征來引導程序的執(zhí)行，逐漸形成用小的產(chǎn)生式來表征程序形式的技能。第二階段，聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)階段技能的程序性表征錯誤被糾正，小產(chǎn)生式得以構(gòu)成大產(chǎn)生式。第三階段，自動化。自動化階段技能開始被自動地執(zhí)行。在設(shè)計有關(guān)程序性知識的知識庫時，根據(jù)程序性知識的特點以及獲得過程來分析知識在個別指導式遠程學習軟件中的設(shè)計策略。

1）程序性知識表達要恰到好處，結(jié)構(gòu)清晰，重點突出

在認知階段學生主要掌握陳述性知識，它是推理和問題解決的前提。［4］這一階段與陳述性知識設(shè)計要求相一致語言要表達準確，但有點不同的是程序性知識與人的行動直接相關(guān)，所以重點還要體現(xiàn)出其較強的操作性。因此，除了對語言做出要求外，對產(chǎn)生式的條件也要有所突出，如果學生掌握了行動的條件，那么在以后的操作中只要按條件進行操作就可以了。

例如，當計算機向?qū)W生提出：3/4+1/6=?時，對于沒有接觸過分數(shù)算法的同學，在他們的記憶中是沒有解決這類問題的產(chǎn)生式，計算機于是就直接給出解決這個問題的步驟，并以重點形式表示出來，如不同字體，顏色等，學生在解決這類問題之前必須掌握這些產(chǎn)生式。

2）練習和評估相結(jié)合使學生能熟練運用規(guī)則且達到自動化階段

在軟件中針對每類問題設(shè)計了適量的練習，當學生在練習過程中出現(xiàn)錯誤時計算機會給予提示，如果學生對問題仍然不能解決，那么計算機會針對問題給予適當?shù)难a充。例如，其它方面的知識或者解決此題的產(chǎn)生式等，練習的作用就是使學生能掌握規(guī)則的運用。

在傳統(tǒng)課堂教學和遠程學習中，學習和評估是分開的，中間有一定時間間隔，所以對學生掌握知識的情況不能很好把握，而在個別化指導式學習軟件中，學習和評估同時進行，這是軟件的最大優(yōu)點。在評估時，計算機給學生提供一些測試題如果學生能通過測試，那么就可以繼續(xù)學習下面的內(nèi)容，否則針對某方面的不足進行再學習。評估的作用就是檢查學生是否成功地完成了這方面的學習。通過學習、練習、評估，熟練掌握解決問題的規(guī)則，并且運用規(guī)則達到自動化的階段，在以后的學習中，不用特意去記憶這類問題的規(guī)則就能把問題解決。

3）對程序性知識的設(shè)計要求有更高的交互性

程序性知識與操作性知識密切相關(guān)，當學生在執(zhí)行到某一步驟遇到問題時，如果不能及時得到幫助，那么就可能無法完成下面的任務(wù)，所以在對程序性知識設(shè)計時要求有更高的交互性。［5］在學生利用軟件進行學習遇到問題時，計算機會給予幫助，這已在軟件設(shè)計過程中，都已經(jīng)考慮到學生可能遇到的基本問題?？梢酝ㄟ^軟件設(shè)計的幫助功能，或者通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)作學習小組來得到幫助。

例如，在學習flash制作時，如果有一個步驟出現(xiàn)問題可能會得出不理想的結(jié)果或者跟本無法再操作下去，這時學生可以通過網(wǎng)絡(luò)請求遠程協(xié)助，或者申請協(xié)作學習小組幫助。

4）程序性知識中的實例有助于掌握規(guī)則的運用

陳述性知識中的實例主要用來對概念的補充說明，而程序性知識中的實例，可作示范講解，但更多的是為學生創(chuàng)設(shè)探索學習的情境和運用所學知識的條件，使他們更好地利用已有經(jīng)驗來學習新知識。實例的作用在于讓學習者通過例子來學習使用規(guī)則，因此程序性知識中實例設(shè)計時也要有交互性，學習者通過觀看實例自己總結(jié)規(guī)則，然后自己動手演練，以達到運用規(guī)則解決問題的能力。

4 結(jié)束語

通過分析陳述性知識和程序性知識的特點，結(jié)合了軟件的高交互性，提供個性化學習等優(yōu)點，提出了在軟件設(shè)計時針對不同知識所采用的不同策略。總之，在個別指導式遠程學習軟件設(shè)計中，知識庫的設(shè)計是重點也是難點，因此，需要更多的學者去關(guān)注并研究。

［1］梁寧建．當代認知心理學［M］．上海：上海教育出版社，2003．

［2］Sigrun Gunnarsdottir，Alfred Bork．個別指導式遠程學習：教育體系的重構(gòu)［M］．劉惠芬，譯．北京：清華大學出版社，2004．

［3］吳慶麟．認識教學心理學［M］．上海：上?？茖W技術(shù)出版社，2000．

［4］加涅．學習的條件和教學論［M］．皮連生，譯．上海：華東師大出版社，1999．

［5］李春艷．信息技術(shù)在陳述性知識教學中的作用［J］．中小學電教，2005，（1）：29．

［編校：楊虹］

Design Strategy of Software and Know ledge for Individual Guidance and Distance Learning Based on W ebservice

WANG Yingyan
（Yiwu Industrial and Commercial College，Yiwu Zhejiang 322000）

This paper constructed the software system model of individual guidance and distance learning．According to the field of cognitive psychology，knowledge is divided into declarative knowledge and procedural knowledge．Itmainly discusses the knowledge model and chooses the different design ways in view of different knowledge，in order to increase readability of software and to enable students to learn efficiently．

individual guidance and distance learning software;declarative knowledge;procedural knowledge

G642

A

1671－9654（2011）01－021－04

2011－03－13

王英彥（1981－），女，湖南祁陽人，講師，工學碩士，研究方向為遠程教育、計算機集成網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、教育技術(shù)及研究方法。