基于EML構建移動學習資源對象單元的研究

方海光 吳淑蘋 李玉順

【摘要】教育建模語言(EML)是構建E-learning資源的技術。該研究以EML應用特征為基礎,對移動學習資源進行特征分析,然后對EML在移動學習資源建設中的應用進行了詳細的研究和可行性分析,提出了移動學習資源對象單元構建模型,并對該模型進行了關鍵因素分析,最后給出了EML在大學英語移動學習資源構建中的應用案例。

【關鍵詞】教育建模語言;移動學習;資源特征;學習對象;對象單元

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097(2009)12—0100—05

引言

移動學習是利用移動設備隨時隨地進行學習的一種方式,它所使用的移動設備能夠有效地呈現學習內容并且提供學生和教師之間的雙向交流[1]。移動學習資源是指支持開展移動學習的各種信息資源,即移動學習資料、移動學習環境和移動學習支持系統[2]。移動學習資源是移動學習的重要組成部分,是教師組織教學的工具和學習者獲得信息的途徑[3]。移動學習資源的構建是移動學習的基礎,而應用教育建模語言進行移動學習資源的構建是可行的。

一 EML概述

教育建模語言(Educational Modeling Language,EML)是20世紀90年代末出現的一種用于構建E-learning應用產品的技術[4]。據國際網絡教育標準制定組織統計,截至2002年9月已有30多種EML,被廣泛使用的有OUNL-EML,PALO,CDF,LMML等[5]。其中由荷蘭開放大學研發的OUNL-EML最具代表性和推廣性[6]。該組織在對EML的調查報告中,根據其研究內容給出了EML的定義。EML是為了支持學習對象的可重用性和互操作性,用來綁定和描述一個學習單元(Unit of Learning)內的學習內容和學習過程,而從教育學角度構建的語義信息模型。2003年1月,該組織把EML作為IMS學習設計(Learning Design)規范的基礎,EML正式成為一種數字教育資源的學習技術規范。

學習單元(Unit of Learning)是指能為學習者提供學習事件,滿足一個或幾個相互關聯學習對象的最小單元[7]。一個學習單元是指在不喪失其語義和實現其學習目標效力情況下的最小單元。一個學習單元可以是一個過程,一次練習,或一個完整的研究計劃等。學習單元不是學習對象堆積的容器,而是一個具有教學目標的意義單元[8]。學習單元起源于教育元模型的思想,是EML的核心。

EML作為一種語義信息模型,主要用UML建模符號來描述。EML用XML綁定來描述信息結構模型,描述學習單元中的文檔結構、數據類型等內容,這為學習單元的交換、攜帶和查詢提供了技術支持。EML不但能描述學習內容,還能描述學習環境中的各種角色和相互關系。EML是面向過程的單元學習設計思想和面向對象的教學語義信息模型的結合。目前國內對EML的相關研究還很少見,只有少數學者提出要思考EML的設計與實現問題。

二 移動學習資源的特征分析

移動學習除具備數字化學習的特征之外還有其獨一無二的特性,即學習者可以自由自在、隨時隨地進行不同目的、不同方式的學習。學習環境是移動的,教師、研究人員、技術人員和學生都是移動的。移動學習可以充分利用零碎的時間片段,以學習者為中心,由學習者自己控制學習的方式和進度。斯坦福學習實驗室(SLL)的研究表明:人在移動中注意力是高度分散的,學習者是在零碎的時間進行學習,學習資料要設計簡單的原型,設計適合于聽覺,適合于零碎時間,不易受外界干擾的學習內容[9]。

結合移動學習的資源條件和實際學習環境的要求,移動學習資源主要包括以下特征:第一,移動學習資料的呈現形式簡潔且概括性強。移動學習資源主要是學習者通過手機、PDA等移動設備瀏覽訪問的,移動設備顯示屏一般較小,因此要求導航和菜單簡單明了。第二,移動學習資源的信息內容承載量要小而精。移動學習的靈活性和隨機性很強,對學習內容的獲取是隨機的,要求信息快速反饋,內容簡單明了。所以在構建移動學習資源的時候,要運用EML中“學習單元”的思想,把學習內容設計成相對獨立的“學習單元”,由“學習單元”構成知識點,再由不同的知識點構成知識主題。第三,移動學習資源的構建要考慮使用對象的心理特點和個性化特點。移動學習大都適合在年輕人當中展開,在進行移動學習資源構建時,一定要充分考慮年輕人的心理特點和個性化特點,注重構建適合以年輕人群體為主體的移動學習資源。第四:移動學習環境的構建要充分考慮學習氛圍的創設。移動學習一般是在分散的、移動的、嘈雜的外部環境下進行的,學習環境對學習效果的影響至關重要,所以在移動平臺設計和學習工具選擇上要注重創設舒適的學習氛圍,最大限度的減少外部環境對學習的影響。

三 基于EML構建移動學習資源對象單元

1 構建的可行性分析

移動學習是數字化學習和移動計算技術相結合的產物,它是讓學習者通過移動設備來實現數字化學習,一系列針對移動學習的教學、學習資源開發與研究由此展開。學習資源的開發要明確學習對象,注重教學過程的規范化和靈活性,還要充分考慮學習者的個性化,資源的互操作性、可持續性和兼容性,可重用性和生命周期等因素。

EML可以作為移動學習資源開發的基礎。首先,EML的語義信息模型可以通過UML建模符號來描述,UML設計具有靈活性、模塊化的特點,支持EML進行大規模的系統設計。其次,UML是面向對象的統一可視化面向對象建模語言,為不同階段的開發者提供了交流的工具,也使語義信息模型遵循了國際標準。統一的標準有利于學習對象的可重用性和互操作性。再次,XML具有良好的數據存儲格式和很強的可擴展性,使其具有跨平臺、與應用程序無關的特點,便于系統間的數據交換。最后,利用XML綁定技術使EML語義信息模型形式化,支持學習對象的可重用性和互操作性,增加資源的利用率和提高系統共享信息的能力。

EML作為一個資源規范標準,它應用軟件工程的思想和方法來建模,傳遞教學的經驗,幫助教學者真實交流設計思想。目前EML在E-learning學習資源的建設方面具有廣闊的研究和應用前景,相信它在移動學習資源構建的應用中也將會發揮很大的作用。

2 移動學習資源對象單元構建模型

移動學習受用戶終端的約束很大,很難實現現有在線富媒體的多方位的并行接入,因此結合了學習對象和教材內容的最小單元的提出是必要的。移動學習資源對象單元是指由學習角色、學習環境、學習平臺三方面要素支持的最小和特定的移動學習單元。移動學習對象單元包括學習對象和學習內容兩部分內容,是支持移動學習,滿足移動學習平臺約束的最小粒度的集合體。其基本組成要素包括五個部分:學習對象、學習單元、學習角色、學習環境和學習平臺;其中,前兩者是對象單元的核心部分,后三者是對象單元的支持部分。對象單元的提出可以方便快速地對“學習單元”構建移動學習活動,是移動學習資源構建的基本組成部分。

結合EML的語義信息模型和移動學習的特點,提出基于UML的移動學習資源對象單元構建模型,如圖1所示。該模型以學習單元的設計與實現為核心,遵循面向過程的學習單元設計思想。移動學習資源對象單元構建模型主要有三部分:角色(學生和教師)、移動學習活動和學習環境。學生是學習活動的主體,而教師在學習活動中起到輔助作用。

圖1 移動學習資源對象單元的構建模型

該模型描述了角色在環境的支持下進行移動學習活動的過程。學習過程的角色有學生和教師。移動學習活動包括學習選擇、學習順序、支持平臺和學習活動的開展等部分。其中,學習選擇包括學習方法的選擇和學習內容的選擇;學習活動的開展受到學習對象和先決條件的影響。學習活動的進行離不開環境的支持,這里的環境包括學習工具、學習資料和學習服務。移動學習工具有筆記本電腦、PDA和手機等移動便攜設備。學習資料是指可以利用移動學習方式進行學習或為移動學習提供參考的各種資料的總稱。移動學習服務可以有訪問站點、發郵件、發短信和學習監控等方面。另外,移動學習活動、環境和角色之間的內部關系也不容忽略。在進行學習選擇時,無論是學習內容的選擇還是學習方法的選擇都是由學生進行,如何進行選擇也受到學習對象和環境的影響。同時,學習進行的順序也受環境的影響。所以,在學習過程中環境對學習活動的影響不容忽視。

移動學習平臺主要有教輔平臺,交互平臺和課件發布平臺。移動教輔平臺可以實現教學效果測試、作業管理等教學組織功能,也可以完成通知公告、招生注冊、機構管理、學籍管理、考試/成績管理等教務管理功能。通過移動教輔平臺可以最大限度地利用手機和無線網絡實現教育流程,并完成教學過程和教學成果的跟蹤、統計、分析,不但改善了傳統教學手段的不足,也使教育活動真正的隨時隨地進行。教學效果測試可以根據學習情況隨時移動測評學生的學習狀況,監督學生的學習狀態和學習行為。

移動教學交互中心是支持平臺的重要組成部分。他的功能有:移動答疑、移動討論、移動成績查詢、移動咨詢、投訴與建議等。學生可以通過移動教學交互中心查詢自己的學習成績,也可以通過該平臺咨詢有關問題,或者向學校提出自己在某方面的意見與建議,最重要的是學生可以通過交互平臺及時與老師討論學習中遇到的各種問題。這個平臺為學生提供便利的學習條件。

移動課件制作發布平臺可以根據學習內容制作移動學習多媒體課件,為移動環境下的教學提供技術上的支持。移動學習課件制作特點:(1)移動課件的制作要遵循學習單元的特點,每一個學習單元可以分為一節“小課”,學習單元的選擇由學習內容的特點來決定。(2)將移動課件按照知識點控制在10分鐘左右,移動課件的短小精悍剛好滿足在等車、等人的間隙中學習的需要。(3)由于便攜式移動終端的屏幕比較小,一般采用縱向穿插的方式制作課件。移動學習中的任何“學習單元”都可以應用移動學習資源對象單元模型進行資源和學習活動的規劃,為移動學習資源的建設提供了參考標準和模型。

3 大學英語移動學習資源對象構建案例

本案例為某大學英語移動學習資源構建的例子。大學英語具有移動學習資源的特征,學習內容主要包括聽力、口語、閱讀、書面表達、翻譯和詞匯等。大學英語學習的基礎是單詞和句子,而每個英語單詞都是一個獨立的信息塊,它的記憶是瑣碎而長期的過程。移動學習是以無意識狀態下的學習為心理學基礎的,這種學習一直以來被人們所忽略,然而對于需要記憶的知識來說其學習的能量和潛力十分巨大。所以,相對于數學等邏輯結構比較強的學科,英語的學習更適合用移動學習的方法。

圖2 基于EML的教育資源系統結構

EML強調學習設計的重要性及學習對象的可重用性和互操作性。上圖展示了基于EML構建的教育資源系統。該系統在學習對象和學習設計的基礎上創建了學習單元數據庫,實現了學習對象的可移植性和可重用性。學習者通過移動學習支持平臺獲取知識,同時學習者在支持平臺上進行學習的情況,會被記錄在學習情況數據庫中。這些數據會反饋給學習者,供學習者和教師對學習情況進行反思、評價。

圖3 英語移動學習資源對象單元構建模型

移動學習是利用零碎的時間進行的學習單元的學習,要想通過移動學習提高英語水平,應該將英語學習拆分成適合用于移動學習的各部分。移動學習主要針對聽力、口語、單詞、語法等方面,這些內容的綜合學習可以使英語水平得到相應的提高。所以大學英語移動學習的學習資料包括聽力練習、口語練習、單詞學習、語法學習和翻譯等部分。在對每個學習單元進行學習的過程中,學生可以通過教學交互系統中的移動討論、移動答疑系統和同學、教師討論交流,在生活中遇到問題時也可以隨時通過移動終端來在線查詢信息。同時,移動測評可以隨時隨機測評學習者移動學習的情況,并給予學習者適當的反饋,以促進后繼的學習。學生在移動學習平臺上的學習過程與學習內容在學習情況數據庫中都有記錄,這些記錄會定期反饋給學生,幫助學生改進學習方法,促進學習效率最大化,教學效果最優化。學習資源的可重用性和互操作性是以學習單元的存在為前提的,圖4所示為以

代碼的形式來具體描述一個學習單元的基本組成和結構。

圖4 大學英語移動學習對象單元定義的結構

學習資源的可重用性和互操作性的表現有:第一、移動學習平臺具有靈活性。第二、學習資源的統一性。系統可以根據當前移動設備的特點自動生成不同的學習資源表現形式,以適應學習平臺的要求和學習者的需求。第三、學習情況數據庫記錄的信息不僅包括學生的學習內容和學習反饋,也包括學生對學習材料的利用情況。結合三者對學生的學習進行形成性評價。第四、系統會定期自動生成試卷對學生進行階段性測試。在自動化測試和學習的過程中,教師會根據每個學生的具體情況,從心理學、教育學的觀點出發對學習過程進行一定的控制。

4移動學習資源構建中應注意的問題

移動學習資源的構建是一個系統工程,涉及到多種教育教學原理和開發技術,并且還要根據移動學習的學習環境、學習工具及學習過程的特殊性進行設計開發。

在基于EML的移動學習資源構建中,應該注意以下問題:

(1) 保證資源的可重用性和互操作性。移動學習平臺是一個完整的系統,系統管理員隨時對系統內的學習材料進行更新。隨著學科的發展和學習者的需求提高,學習材料的特點和側重點會不斷變化,系統管理員和教師要時刻留意學習者對學習材料的反饋情況,根據時代的要求不斷更新教學內容。

(2) 學習單元的設計要合理。首先,針對具體的知識點確定每個學習單元應該有哪些內容,切忌不要因為貪多而把學習單元的內容設計的龐大而雜亂[10],要符合移動學習資源特征的要求。其次,教學設計是教學過程科學化,教學效果最優化的重要手段。最后,要有明確的教學目標。學習單元要能夠引導學習者選擇學習方法、改進學習技巧,幫助學習者進行自學和協作學習。

(3) 學習內容的設計要符合學習者利用零碎時間學習的特點,學習內容、教學方法和策略的選擇要適當。移動學習是個性化的自主學習,移動學習資源應能滿足不同學習者的需求。對學習者的需求分析要準確,重難點明確,不要泛泛而談,不要做成教學材料的說明書。利用學習者自主制定學習計劃,選擇學習方法等方式來滿足不同個體的需求。

(4) 學習環境的建設和學習支持系統的建設也不容忽視。教師和系統管理員要構建舒適融洽的移動學習氛圍,學習材料的呈現要多樣化,不能單一枯燥。移動學習課件不是教材搬家,要充分發揮移動教育資源的優勢,注意資源的合理利用和交互在教學中的重要作用。同時還應提供各種支持服務和學習服務,例如答疑系統、自測系統、互動討論系統等。

四 總結

目前,國內對EML的研究還很少見,但是國外的研究已經取得一定成果。本文系統分析了EML這一網絡教學資源開發技術在移動學習資源構建中應用的可行性,提出了EML在移動學習資源構建中的應用模型,并且對該模型在應用中要注意的問題進行了闡述。學習資源的建設是學習活動進行的基礎,但是國內真正開展了移動學習資源構建并且取得成果的實踐研究還少見,對于具體課程系統全面的開發移動學習資源的研究仍很欠缺。所以,希望本研究能引起教育者、移動學習專家對EML的興趣,促進移動學習資源標準規范的研究,促進移動學習資源對象的構建,真正實現學習資源的可重用性和互操作性。

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參考文獻

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[7] Rob Koper and Jocelyn Manderveld,“Educational modeling language: modeling reusable,interoperable, rich and personalised units of learning”, British Journal of Educational Technology Vol 35 No 5 2004,537–551.

[8]Rob Koper, Educational Modeling Language: Adding Instructional Design to Existing Specifications [EB/OL]. Heerlen, Open University of the Netherlands,

[9] Mobile Learning Explorations at the Standford Learning Lab:A newsletter for Standford academic community[EB/OL].

[10] Iván Martínez-Ortiz and Pablo Moreno-Ger,“Supporting the Authoring and Operationalization of Educational Modeling Languages”, Journal of Universal Computer Science, vol.13,no.7(2007),938-947.