馬晶晶 黃宏濤

（河南師范大學 教育技術系，河南 新鄉(xiāng) 4 5 3 0 0 7）

基于自適應學習系統(tǒng)的個性化學習環(huán)境設計研究

馬晶晶 黃宏濤

（河南師范大學 教育技術系，河南 新鄉(xiāng) 4 5 3 0 0 7）

個性化學習是近年來教育領域研究的熱點問題。如何對學生進行全面的評價并發(fā)現(xiàn)問題，從而制定出符合學生個性特點的教學方案，是研究個性化學習過程中必須解決的問題。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡教育平臺雖然打破了學生學習的時空限制，使學生能夠充分利用網(wǎng)絡資源。但是在實踐中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的教育平臺并沒有真正實現(xiàn)學生的個性化學習。本文通過分析自適應學習系統(tǒng)通用參考模型，了解各部分之間的特點，并探究如何將自適應學習系統(tǒng)應用于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡教學中，以實現(xiàn)學生的個性化學習，為我們的教學應用提供理論參考。

個性化學習；自適應學習；自適應學習系統(tǒng)

引言

隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，素質(zhì)教育和個性化教育已經(jīng)成為人們追求的理想教育體制，教育不再單純?yōu)榱藗魇谥R，而是更加注重學生綜合素質(zhì)的提升和個性化的發(fā)展。我國《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》提出:“努力為每一位學生和學習者提供個性化學習和終身學習的信息化環(huán)境和服務；面向不同社會群體的學習需求建設靈活便捷和個性化的學習環(huán)境”[1]。為了實現(xiàn)這個目標，近年來中國的在線教育平臺層出不窮，學習不再局限于課堂和學校，學生可以不再服從統(tǒng)一規(guī)劃和標準，而是通過分析學生在學習過程中所呈現(xiàn)的風格特征，結(jié)合學生自身的發(fā)展需求，從而選擇與自身學習狀況相匹配的學習方式，并且學生可以隨時隨地在教育平臺上與教師和同學進行遠程實時交流，有效地促進了學生的個性發(fā)展和自我實現(xiàn)。但是在實踐中發(fā)現(xiàn)，這些網(wǎng)絡教育平臺并沒有真正滿足學生個性化學習的需求，不能根據(jù)學生的學習風格、認知水平等創(chuàng)建真正意義上的個性化學習環(huán)境。

自適應學習是學生能夠根據(jù)自身的學習條件和需要，自主選擇適合自己的學習方式的一種學習觀念。近年來國內(nèi)外對于自適應學習有著深入的研究和探索，但是由于技術原因，國內(nèi)關于自適應學習系統(tǒng)的研究還停留在理論探討階段，開發(fā)出來的成功實例很少[2]。本文從個性化學習的基本支持要素出發(fā)，通過分析自適應學習系統(tǒng)通用參考模型，探討該參考模型各部分的特點，構建出一個基于自適應學習系統(tǒng)的個性化學習環(huán)境，使學生能夠真正實現(xiàn)個性化學習，期望為國內(nèi)開發(fā)自適應學習系統(tǒng)提供參考。

一、個性化學習和自適應學習

（一）個性化學習

個性化學習是學生在教師的指導下，根據(jù)自己個性特征、內(nèi)在需求和對現(xiàn)實情況的分析，對學習課程與內(nèi)容、學習時間與進程等進行自主選擇和實施，從而實現(xiàn)自己個性化特征的形成與發(fā)展[3]。所謂個性化，就是把學生放在教育的中心，關注每一位學生的個性特點，了解和發(fā)掘每一位學生的獨特稟賦。學生依據(jù)自己的興趣和愛好，自由地選擇學習內(nèi)容，并按照自己的方式進行學習。這種學習方式也需要有教師的個性化指導和同學之間的幫助，但是主動權掌握在學習者手中。因為只有學習者本人才知道自己想學什么，學到了什么，任何人都不能越俎代庖?？傊?，個性化學習能夠體現(xiàn)自主學習的真正意義。

(二) 自適應學習

自適應學習是一種學習者在學習具體的內(nèi)容時,經(jīng)過自己獨立的思考并動手操作得到知識的學習[4]。自適應學習與傳統(tǒng)的學習有差別，傳統(tǒng)的學習是學習者被動地接受教師傳授的知識，學習內(nèi)容和學習過程基本由教師控制，而自適應學習從學生的個體差異出發(fā),使學習環(huán)境、學習內(nèi)容和學習策略不同，且處在不同學習水平的學生都可以進行符合自身的個性化學習活動。自適應學習最大的特征是在進行自主化學習過程中，學習者能依據(jù)自己的學習狀況，適時調(diào)整自己的學習內(nèi)容和學習方式，從而使自己的學習更有針對性和高效性。通過上述分析比較可以總結(jié)出：通過自適應學習，學生可以真正地實現(xiàn)個性化學習，極大地彌補了傳統(tǒng)教育中學生被動學習的缺陷。

二、自適應學習系統(tǒng)

（一）自適應學習系統(tǒng)支持個性化學習的優(yōu)勢

近年來，借助網(wǎng)絡技術進行教學活動已成為潮流趨勢，應時而生，也出現(xiàn)了一大批用于網(wǎng)絡教學的遠程教育系統(tǒng)。但是在實踐中發(fā)現(xiàn)這其中存在許多問題，比如教師無法了解學生自學的過程，學生在利用網(wǎng)絡學習時會被網(wǎng)絡上的娛樂性信息所誘惑，而教師所提供的學習資源相對來說比較枯燥乏味，意志力和自覺性較弱的學生很有可能無法完成學習。這就導致學習者在網(wǎng)絡教育平臺上的學習變成了一種被動學習，不利于學習者自主學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高，也不利于學習者積極地進行知識建構，容易使學習者在學習過程中產(chǎn)生惰性[5]。這些問題歸根結(jié)底是因為這些在線教育平臺沒有考慮到學生的真正需求。所有的學生面對的是同樣的學習資源，進行的是同樣的學習活動，忽略了學生已有的認知水平和學習風格的不同[6]?？偟膩碚f，這些學習平臺不能為學生提供個性化的學習指導。所以在利用網(wǎng)絡平臺進行教育教學的過程中，最需要的是一個真正能夠為學生提供個性化服務的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)要為每位學生提供最優(yōu)質(zhì)的教育資源，并且能夠分析出不同學習背景和認知水平的學習者的差異，為他們提供與自身情況相匹配的個性化學習服務，這就是我們所說的自適應學習系統(tǒng)，該系統(tǒng)用來模擬學生的學習背景、學習風格、學習偏好和認知狀態(tài)，而且能夠滿足學生與系統(tǒng)互動過程中的個體需求[7]。

（二）自適應學習系統(tǒng)

自適應學習系統(tǒng)的研究最早始于國外，美國匹茲堡大學皮特·布魯希洛夫斯基(Peter Brusilovsky)教授提出了自適應學習系統(tǒng)的定義：自適應學習系統(tǒng)是通過收集并分析學生進行自主學習活動時與系統(tǒng)進行雙向交互所傳遞的數(shù)據(jù)信息，依據(jù)分析的結(jié)果來建立學習者模型特征，從而使傳統(tǒng)教育中所呈現(xiàn)的難以解決的“無顯著差異”問題得到很好改善和解決的系統(tǒng)[8]。同時，美國教育部教育信息化辦公室也提出了定義:系統(tǒng)會通過分析學生在學習過程中所反饋的行為信息來動態(tài)地更新學習內(nèi)容和學習策略[9]。近年來，國內(nèi)在進行自適應學習系統(tǒng)的研究過程中也作出了一些定義，徐鵬和王以寧提出自適應學習系統(tǒng)通過分析學生的個體差異而為學生提供符合不同學習特征的個性化學習支持[10]。黃伯平、趙蔚等闡述了自適應學習系統(tǒng)的內(nèi)容、文化和連通性。內(nèi)容指的是系統(tǒng)會根據(jù)學生模型的知識結(jié)構為其補充學生所缺失的課外信息，對于學生不需要的信息可以隱藏；文化指的是要考慮學習者不同的背景經(jīng)歷、學習動機和學習傾向性，并據(jù)此更新教學任務；連通性指的是學生所接觸的學習內(nèi)容在系統(tǒng)內(nèi)部通過某種方式連接在一起，系統(tǒng)的導航會指示學生選擇不同的學習內(nèi)容[11]?？偨Y(jié)上述定義，我們可以得出，自適應學習系統(tǒng)的本質(zhì)就是將學生置于學習過程的中心，將主動權交于學習者手中，通過一定的機制動態(tài)調(diào)整學習內(nèi)容，以滿足學習者個性化需求，從而改變學生被教育和被動接受知識的現(xiàn)狀。

（三）自適應學習系統(tǒng)的通用參考模型

參考模型是包含對象的基本目標和思想的模型，可用于研究。參考模型用于創(chuàng)建規(guī)則，確定體系內(nèi)各個部分的任務，降低問題的復雜程度，同時易于比較與交流[12]。參考模型用一定的準則來指導系統(tǒng)的開發(fā)，重視組織層面的要素，進一步也說明了系統(tǒng)的各個部分交互的過程，所以探究參考模型對于設計和開發(fā)自適應學習系統(tǒng)有著極其重要的意義[13]。

關于自適應學習系統(tǒng)的參考模型，皮特·布魯希洛夫斯基教授提出了一個通用模型，該模型有以下核心組件：學生模型、領域模型、教育學模型、接口模型、自適應引擎。其中學生模型主要包含的是學習者現(xiàn)有的學習水平、學習風格、學習經(jīng)歷和背景等基本信息，這是學習者個性化學習狀態(tài)的表征，也是自適應學習系統(tǒng)中必不可少的一部分，如果沒有建立完善的學生模型，該系統(tǒng)就無法準確反饋學習者在學習中的問題，也就無法為學習者提供準確的學習方案和學習策略。領域模型反映的是系統(tǒng)中知識呈現(xiàn)的結(jié)構形態(tài)，也就是指不同概念間的聯(lián)系，每個概念都有不同的屬性，同樣屬性的概念可以被視作不同的數(shù)據(jù)類型[14]。教育學模型定義了學生模型如何訪問領域知識模型，訪問規(guī)則需要以領域知識為依據(jù)[15]。接口模型即代表用戶和系統(tǒng)進行信息交互的部分，系統(tǒng)通過訪問接口模型中用戶的數(shù)據(jù)來確定學生模型[16]。自適應引擎是自適應學習系統(tǒng)中具有典型性的部分，整個系統(tǒng)就是通過自適應引擎來分析領域模型和學生模型中的問題，然后動態(tài)地反映學習者學習過程中的信息。

三、基于自適應學習系統(tǒng)的個性化學習環(huán)境設計

構建個性化學習環(huán)境最需要關注的是如何將學生置于中心地位，讓學生根據(jù)自己的喜好和認知方式自主選擇學習內(nèi)容和學習策略，通過自我評估來發(fā)現(xiàn)和反思自己在學習過程中出現(xiàn)的問題，并根據(jù)問題來調(diào)整自己的學習進度和學習方式。在個性化的學習環(huán)境中，首先學生要有強烈的自覺意識和自我反省意識，還要有較強的學習能力，根據(jù)自己的學習情況來調(diào)整自己的學習策略，使自己在這個學習環(huán)境中充分利用網(wǎng)絡資源來提高學習效率。其次網(wǎng)絡教育平臺要具有強大的交互性和智能性，一方面可以使學生在自主學習過程中及時與教師和同學溝通交流，另一方面可以根據(jù)學生的需求提供個性化服務。

基于自適應學習系統(tǒng)的個性化學習環(huán)境設計的原則，將自適應學習系統(tǒng)參考模型的核心部分通過技術支持轉(zhuǎn)化成為學生提供個性化學習的系統(tǒng)。學生模型即代表學生，包括學生的學習行為、認知風格、學習水平、興趣愛好等。領域模型代表與學科相關的領域知識，反映的是概念與概念之間的聯(lián)系。自適應引擎即代表提供個性化服務的系統(tǒng)，能根據(jù)學生模型和領域模型動態(tài)呈現(xiàn)信息。系統(tǒng)會通過分析學生模型中學生的個性化信息，按照自適應引擎中的規(guī)定，在領域模型中找到相應的學習對象，借助一定的方式呈現(xiàn)給處于不同學習層次的學生，從而滿足具有個體差異性的學生需求。根據(jù)這一原則，我們需要設計出一個學生、教師、系統(tǒng)相輔相成的個性化學習環(huán)境結(jié)構模型。

（一）課程資源

優(yōu)秀的課程資源是學生進行有效學習活動的前提，教師上傳到教育平臺上的課程資源一定要經(jīng)過精心制作和篩選，既要引起學生的興趣，又要涵蓋全面具體的知識點。教師將資源上傳到教育平臺之前應該將資源設置成不同的難度等級，學生在學習過程中系統(tǒng)會根據(jù)學生的表現(xiàn)動態(tài)提示學生是否要更改資源的難易程度，這樣可以滿足不同學習能力的學生。

學生在進行自主學習過程中通常會用到三類資源：第一類是課程知識講解視頻和課件，就像當下流行的微課，在簡短的時間內(nèi)將學生所要學習的內(nèi)容組織起來形成一個完整的體系，以視頻的形式呈現(xiàn)給學生。課件是視頻的補充和說明，以文字的形式將課程主要內(nèi)容呈現(xiàn)給學生。第二類是測試題和作業(yè)，這一部分的內(nèi)容既是對學生學習結(jié)果的檢測，也是系統(tǒng)分析學習過程的重要信息來源。只有通過檢測，系統(tǒng)才能分析出學生對于學習內(nèi)容的掌握情況，以便于系統(tǒng)為學生推送具有個性化的學習內(nèi)容。第三類是與課程相關的參考知識，比如學科前沿研究，擴展學生思維的課外知識，通過這些知識的補充，使學生可以更快更深入地掌握課程核心內(nèi)容。

(二) 學生學習過程記錄

首先，學生要先明確自己的學習目標，只有目標明確才能更有針對性地進行學習活動。目標的制定既要符合教師的教學目標，又要基于學生自身的學習狀況和學習興趣。學生在進行學習過程中，系統(tǒng)要為學生提供實時的個性化學習導航支持，來及時解決學生在學習過程中的問題，從而滿足學生的個性化需求。如果有系統(tǒng)無法解決的問題，學生可以通過與同學或教師進行實時遠程交流來解決。同時，系統(tǒng)會根據(jù)學生的學習行為來記錄學生的在線學習時間、作業(yè)完成情況、測試成績、參與互動學習的情況、學習工具的使用偏好等。

(三) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析

在線學習時間的記錄從學生登錄系統(tǒng)開始，到退出系統(tǒng)終止。教師布置作業(yè)要限定在某一時間段內(nèi)，過了截止日期將自動關閉提交系統(tǒng)。每部分知識學習完之后系統(tǒng)會提供相應的自測題目，用于檢測學生的學習效果，系統(tǒng)會記錄下學生每道題的答題情況?；訉W習情況就是記錄學生在討論區(qū)與其他學習者的互動情況，包括自己提出問題和回復他人問題。系統(tǒng)會根據(jù)學生使用學習工具的頻率分析出學生對于系統(tǒng)中學習工具的使用偏好。

（四）動態(tài)更新學習內(nèi)容

學生在完成知識的學習后，首先會進行測試題的檢測，這些測試題都有不同的難度等級。如果學生第一次就通過了測試，系統(tǒng)會自動彈出對話框，詢問學生是否需要加大難度等級，學生可以根據(jù)自己的學習興趣自主選擇。如果學生選擇是，系統(tǒng)會自動調(diào)出預設的難度更大的題目；如果學生選擇否，則由學生自主選擇接下來的學習內(nèi)容。如果學生不能順利完成測試，系統(tǒng)會彈出是否需要降低題目難度的對話框，由學生自主選擇?？傊到y(tǒng)會給學生提供適合學生水平的資源和題目，這樣既加強了學生對知識的掌握，又不會打擊學生的學習積極性。

系統(tǒng)會分析學生在線視頻的觀看時間和觀看頻率，如果某一個知識點的在線視頻的平均觀看時間超過了教師預先設定的標準，而且觀看頻率也很高，說明該知識點的難度偏大，教師需要補充相關知識點的在線資源，以適應不同學習水平的學生學習[17]。如果某一知識點觀看頻率低，說明這一部分內(nèi)容不能吸引學生的學習興趣或者這部分知識不夠重要，這時教師要及時與同學溝通找出問題，并調(diào)整相關學習資源。

（五）教師為學生提供個性化指導

教師根據(jù)系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)，對學生的學習情況進行分析和總結(jié)。對于學習時間較短和學習頻率較低的學生，教師要及時提醒和監(jiān)督。對于測試題錯誤率較高的知識點，教師要在課堂上重點講解。對于學生在討論區(qū)討論的問題，教師要及時解答。對于作業(yè)沒有及時完成，測試成績不佳的學生，教師要主動幫助，及時了解學生的情況并進行個性化指導。

四、結(jié)束語

網(wǎng)絡教育的最初目的是為了讓學生的學習過程更獨立、學習效率更高，但現(xiàn)有的網(wǎng)絡教育平臺由于教師、學生、技術等各個方面的原因，并不能完全實現(xiàn)學生有效的自主學習。本文從這些問題出發(fā)，通過分析自適應學習系統(tǒng)參考模型的特點，討論個性化學習環(huán)境所需要的支持要素，提出了一個基于自適應學習系統(tǒng)的個性化學習環(huán)境結(jié)構模型。這個模型補充了現(xiàn)有網(wǎng)絡教育平臺的不足，讓系統(tǒng)能動態(tài)更新課程資源，學生可以根據(jù)自身情況自由選擇適合自己的學習內(nèi)容，這樣充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，使學生在學習過程中能夠獲得個性化的學習服務。但是這個模型還處于探索階段，學生學習行為記錄和數(shù)據(jù)分析方面的設計還有一定的缺陷，而且現(xiàn)今的技術還不能真正實現(xiàn)理想化的導航服務。但是我們相信，科技在不斷地發(fā)展和進步，只要我們在教學實踐中不斷嘗試、不斷反思、不斷創(chuàng)新，我們的網(wǎng)絡教育就能發(fā)展得更好，學生就能獲得更加智能有效的學習環(huán)境。

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（責任編輯 喬磊）

Research on Personalized Learning Environment Design Based on the Adaptive Learning System

MA Jingjing,HUANG Hongtao
(Department of Educational Technology,Henan Normal University,Xinxiang,Henan,China 453007)

In recent years,personalized learning has become the hot research topic in the field of education.How to conduct an all-round evaluation on students and find out their problems in learning and how to formulate teaching plans suitable for students’ personalized characteristics are the problems that must be solved in the process of personalized learning research.The traditional Internet education platform breaks the time and space limit in students’ learning,making it possible for students to make full use of Internet resources.However,in practice,the traditional Internet education platform does not really realize students’ personalized learning.By analyzing the general reference model of the adaptive learning system,by knowing the features among its different components,and by studying how to apply the adaptive learning system in the traditional Internet teaching,this study aims to help realize students’ personalized learning and offer some theoretical references for our teaching.

personalized learning;adaptive learning;adaptive learning system

G 4

A

2096-0069（2017）04-00 14-05

2017-04-07

馬晶晶（1996— ），女，河南南陽人，河南師范大學本科生，主要研究方向為教育信息化；黃宏濤（1980— ），男，河南漯河人，河南師范大學教育技術學副教授、博士， 主要研究方向為教育信息化、教學認知診斷。