基于語義wiki的網絡課程設計與開發*

□ 李艷燕 王 麗 梁 妙

基于語義wiki的網絡課程設計與開發*

□ 李艷燕 王 麗 梁 妙

目前我國大多數網絡課程側重在界面和美工方面的改進，而網絡課程的核心要素即學習資源卻相對靜態固定，組織不靈活，重復利用率不高，缺乏語義關聯信息。學生的學習更多只是對資源進行瀏覽和簡單交互，缺乏深度互動，對資源建設的參與度低，主動學習的動機不高，學習效果不理想。針對這些問題，我們引入Web2.0群建群享的思想，提出了一種基于語義wiki的開放、靈活、可擴性網絡課程設計思想，強調網絡課程資源的群建、聯通、共享的特性，并開發了一門網絡課程進行探索性案例研究。實驗結果表明，基于語義wiki的網絡課程能促進師生、生生之間的協作交互，提高學生協作學習意識，并能在一定程度上提高學習效果。

語義wiki；網絡課程；協作學習

一、引言

網絡課程作為互聯網教育領域應用的主要形式之一，其設計與開發越來越受到高校的重視和推廣。綜觀我國的網絡課程，其中不乏優秀的數字化學習資源，但也存在一些共性問題，歸納起來有以下幾點：

（1）資源組織方式生硬，缺乏語義關聯。這就對學習者的學習能力有了較高要求。

（2）學習資源相對靜態固定，重復利用率不高，這造成資源重疊，同時也增加了網絡課程的開發成本。

（3）界面不夠友好，缺乏真正涉及學習內容或學習活動的深入研討與交流互動，使得教師無法準確追蹤學習者的學習過程，從而無法提供及時有效的指導，導致學生學習效果欠佳。

（4）從網絡課程的實際應用情況來看，大部分網絡課程都是學習者自主參與，導致大部分學習者動機不足，積極性不高。

以上種種問題要求我們將注意力更多地放在網絡課程的可用性上，盡可能開發出以學習者為中心、操作界面友好、協作氣氛濃厚的網絡課程。可用性意味著將學習者和學習者真正的需求放在重要位置，它是評價e-learning系統的一個基本參數[1]。學習資源作為網絡課程的核心要素，是建設一門網絡課程至關重要的設計環節。同時，學習者的動機嚴重影響到網絡課程的學習效果，如何激發動機和學習積極性也是在建設網絡課程時需要關注的問題。

二、從wiki到語義wiki的網絡課程設計概述

現有網絡課程的基本設計要素可以分為三種：課程的內容設計和組織方式、學習者的學習方式、課程的媒體表現形式[2]。本研究重點關注網絡課程的內容設計和組織方式。

Wiki作為一種協作式的超文本編輯環境，其本身面向社群協作式編輯的特點，恰恰支持了教育領域中的“協作學習”、“資源共建共享”的理念，為實現學生與資源、學生與教師、學生與學生之間的深度交互提供了廣闊的空間。國內一些學者也進行了一些實證研究。梁斌等人進行了基于wiki專題學習網站的設計與實現的相關研究，他們在內容設計方面打破了傳統的按章節順序排列的方式，采用以專題為核心，結構化重組學習資源，利用wiki的技術特點，實現了學習者自主學習過程中進行知識擴充[3]。薛紅果設計實踐了基于wiki的協作式大學英語寫作教學模式，該課程以建構主義作為理論支持，以wiki為平臺支持，實現了學習資源和學習思路的共享，以及作品的相互評閱，通過記錄每一次的修改操作及內容，實現了學生寫作的過程性評價[4]。調研中我們發現雖然wiki的使用可以將“知識建構”、“多用戶協作”“師生、生生交互”這些基本教學活動運用在教學情境中，同時使知識建構的過程透明化，但也存在不足：① Lee指出，wiki這樣的在線文本缺乏“清晰的結構來支持讀者去建構意義”，給學生理解和建構知識造成一定的障礙[5]；② 信息重用仍然困難重重[6]；③ 缺乏資源的語義關聯信息，機器無法理解，進一步限制了檢索能力。

語義wiki是將語義網技術與wiki相結合，極大地豐富和增強了普通wiki協作內容管理功能，它能夠獲取和判斷與wiki頁面相關的知識以及知識之間的關系，方便對信息進行聚類與檢索。語義wiki除了繼承wiki的優點外，還具有自身獨特的三大亮點：① 知識結構化，通過本體組織wiki內容。隨著本體鏈接起來的知識越來越多，wiki知識結構被清晰地呈現出來；② 知識可重用。wiki本體的數據表示方式與語義網兼容，大多能夠實現本體的導入、導出；③ 知識機器可理解，使用特定結構來表示語義wiki的知識內容，使得機器能夠進行檢索與推理[7]。Schaffert等人，在語義wiki應用于本體工程方面做了相關研究[8]，并首次將語義wiki作為一種學習工具進行了探索研究，他在文中指出語義wiki應用于學習情境，其潛力是顯著的[9]。語義wiki的這些優點為我們解決傳統網絡課程中存在的資源可用性差、缺乏語義關聯、信息重用困難等問題提供了思路。它不僅為教授者和受教者提供了一個學習資源共建的平臺，實現了學習內容的協同構建，還提供學習資源重組的功能，使教師可以根據學習者的不同需求來組織學習資源。語義標注還可以用來幫助檢索和查詢相關內容、匹配課程的學習材料，以及為一個新課程創建課程結構[10]。

三、基于本體的課程資源組織框架

（一）課程本體

本網絡課程的開發主要基于黃榮懷等學者提出的“網絡課程開發三五模型”，即以學習活動為中心，開展教學設計，從項目的角度分析網絡課程開發過程，此過程分為規劃、設計、開發、測試和發布五個階段[11]。基于此，我們以學習活動為中心設計定義網絡課程本體，圖1顯示了課程本體的一部分。

如圖所示，我們定義了學習單元、學習活動、學習對象、用戶等幾個主要的類。同時，每個類定義了相應的屬性，屬性分為兩種，一種說明了類的屬性取值的數據類型，例如學習活動的開始時間和結束時間屬性是日期型；另一種是說明了類與類之間關系的屬性，例如學習對象之間的并列關系、順序關系，學習對象與學習活動之間的組成關系，學習活動與學習單元之間的組成關系，用戶、討論組與學習活動之間的參與關系等。

圖1 網絡課程本體

（二）課程資源的結構化組織框架

以設計好的學習活動為基礎，我們將每一個單元的學習內容以學習對象為基本單元進行組織，學習對象[12]是一種可重用的、獨立于媒體的信息塊，是e-learning學習內容的結構化模塊。圖2顯示了基于本體的課程資源組織框架。我們將具體的學習對象作為“學習對象”類的實例，存儲在知識庫中。通過繼承類間“并列”、“順序”以及“復合”等的關系，學習對象實例之間就有了各種語義關系。具有順序關系的學習對象之間是線性關系，在學習過程中有先后順序；并列的學習對象則可以不考慮先后順序，它們之間是網狀導航。原子對象可以復合成復合對象，不同粒度的學習對象滿足以不同粒度進行知識重用的需求，促進知識共享。建好的學習對象存儲在知識庫中，依據應用情境的不同，我們可以對學習內容進行靈活的組織與重構。這樣就建立起了具有語義的結構化的學習內容，這種課程組織結構能夠有效地促進檢索、導航和其他功能的實現。

圖2 課程資源的結構化組織框架示意圖

四、網絡課程平臺開發

基于前面提出的語義wiki網絡課程的設計思想，我們開發了一門《人工智能導論》網絡課程（http://114.255.218.78/ai）。該平臺設置了課程學習、名詞術語、互動社區等模塊，所有課程資源都是在課程本體基礎上實例化，可以動態更新和聚集。如果需要增設新的功能模塊，通過簡單編輯腳本語言就可以實現，體現了課程的靈活性和可擴性。特別的是，平臺提供了語義關聯導航、課程共建和課程管理等幾個功能，為方便學生學習以及資源共享和共建提供了有效支持。

（一）語義關聯導航

傳統的網絡課程導航大多是將學習內容以樹形目錄方式顯示在頁面上，通過預先定義的頁面超鏈為學生提供導航。當學習資源增多或刪除時，都需要人工添加或修改超鏈。在基于語義wiki的網絡課程平臺中，每個具體的學習對象都是學習對象類的實例，并對應于一個頁面，每個學習對象的屬性和值都顯示在頁面右上方的浮動面板上。所有頁面之間的鏈接是通過上層本體類之間的關系建立語義關聯，而不是通過人工設定超鏈方式，從而實現了學習對象的自動化語義關聯。圖3顯示了三個語義鏈接的頁面。在學習過程中，學生可以順序瀏覽每個頁面實現傳統的線性學習，即按照老師既定學習路徑開展學習。同時，學生也可以點擊頁面右上方浮動面板中的藍色文字跳轉到其他頁面學習相關的內容，比如關鍵概念、前一個任務、后一個任務等，這為學生的個性化自主學習提供了支持和幫助。

此外，本網絡課程提供兩種搜索方式，一種是常規的關鍵字搜索；另一種是語義wiki自帶的直接查詢自身知識庫的搜索方式，其搜索語言的語法結構是基于語義wiki的標記語言，用這種查詢方式搜索“李曉明”的相關活動信息，查詢語句是：[[Category:activity]][[Performer::user::李曉明]]，即可查出李曉明參與的所有活動，包括他參與活動的角色。此外，學生還可以選擇搜索結果的顯示項，如：活動狀態、開始時間、結束時間等。關鍵字搜索的結果只能顯示該活動的標題或內容中明確帶有“李曉明”的項，而語義所搜方式可以通過本體自動關聯出與“李曉明”有關的所有活動，如：參與的項目、上傳的資源等等。

圖3 關聯導航

（二）課程共建

基于語義wiki的網絡課程特別地為學習者提供了協同編輯的功能。通過權限分配，學生可以進行頁面編輯、修改等操作，協同共建課程內容。上傳資源時系統會自動將正在上傳的資源標題與資源庫中已有的資源進行匹配，如果已經存在相同標題的資源，學習者就不能上傳此資源，系統自動推送資源庫中的已有資源供學生進行編輯。如果沒有找到相同標題的資源，系統自動跳轉到與標題匹配度最高的資源界面，學生可以對該界面的資源進行編輯。如果沒有找到匹配的學習資源，系統跳轉到資源上傳界面。同時，網絡課程提供的歷史記錄功能可以保存操作歷史以避免惡意修改。

《人工智能導論》網絡課程允許學生在每個頁面上進行協同編輯和評論。為了激發學生進行協作學習，我們通過設計不同類型的學習活動讓學生參與到資源共建和協同編輯中。例如，本課程的期末作業是設計一個智能教學系統，共分三個階段：第一個階段，個人獨立設計；第二個階段，同學間互相評價；第三個階段，個人根據評價進行修改。圖4展示了一個學生的期末作業及學生之間就該作業進行的討論。

圖4 學生活動中的協作討論

（三）課程管理

教師對課程的合理管理，可以為學生的自主學習和協作學習提供有效的指引。教師管理課程需要有效的數據支持，通過分析數據，教師才能掌握學生的學習進展、協作學習的動向，以及學生對資源共建的參與度。課程管理模塊的設計滿足了教師的這一需求，教師和課程管理員具有課程管理的權限。該模塊提供用戶帳戶管理、資源管理和用戶行為統計等主要功能。通過記錄用戶的操作（如頁面編輯、瀏覽等），可以計算出每個用戶的貢獻度，并實現降序查看，如圖5所示。因此，教師可以了解每個學習者的表現，及時給予引導和幫助，同時也為期末學生評價提供依據，彌補了傳統單一評價方式的不足。此外還可根據關注度對頁面進行降序顯示，幫助教師定位熱點頁面，追蹤學習者協作討論的動向以及討論過程。

圖5 教師獲得學習者參與度信息

五、實驗研究與結論

該課程在2009年夏季開設，是教育技術學專業大三學生的選修課。我們采用任務驅動的協作學習作為主要教學策略，整個課程劃分成九個學習單元，每個學習單元包含二到四個學習活動，每一個學習活動包含一系列學習步驟。除了每周三個學時的課堂授課時間外，要求學生們課后登陸平臺針對每個學習單元完成一到兩個學習活動。本實驗旨在了解學生對使用基于語義wiki的網絡課程平臺的態度，以及調查學生參與協作編輯的次數對其學習效果產生的可能影響。因此本研究提出兩個研究問題：① 學生對該網絡課程平臺的態度；② 該網絡課程平臺對學生學習效果的影響。

（一）學生對該網絡課程平臺的態度

我們在課程結束后就學生對網絡課程平臺的態度進行了問卷調查，共發放問卷22份，其中20份有效，有效率91%。調查問卷是以李克特量表形式設計的，其中包括十三道問題。問題的設置分為四個維度：① 網絡課程平臺的有用性；② 網絡課程平臺的易用性；③ 使用網絡課程平臺學習的滿意度；④ 參與wiki支持的協作學習的意愿。這個問卷最早是由Davis提出[13]，之后Addison等對此問卷進行修改，用于評價學生對于他們開發的一個協作標注系統（PAMS2.0）的接受和使用情況[14]。同樣，針對該網絡課程平臺，我們基于這四個維度對問卷進行了相應修改。同時在問卷設計過程中，我們請了四位心理學和計算機方面的專家來評估這些問題的有效性，并根據專家給出的意見刪除、修改了一些含糊不清的問題。三個月之后我們采用相同問卷對學生進行了重測，再測信度r等于0.816，說明該問卷的高可信度。

表1 是問卷調查的結果。問題1表明100%的學生認為該課程平臺對他們協作學習有幫助。問題2表明85%的學生認為課程平臺對他們管理個人和小組內部知識有幫助。問題3的統計結果表明95%的學生認為該課程平臺對他們分享自己的知識與想法有幫助。有65%的學生認為關聯導航對學習有幫助，如問題4所示。原因是有些學生認為任務驅動的層級導航模式導航太深，使用不便。關于平臺的易用性，得到了大部分學生的認可。需要指出的是，問題7中有25%的學生對平臺的易用性不太確定是因為他們很少使用或從未使用過該平臺。學習滿意度方面，100%的學生對該課程平臺提供的討論功能感到滿意。大部分學生對平臺的互動功能滿意，并且認為該平臺適合用來協作學習。對于將來是否愿意繼續使用基于語義wiki的網絡課程平臺，有80%的學生回答是肯定的，20%中立。至于最后一個問題，有15%的學生不確定，10%的學生不愿意繼續使用該平臺。通過訪談幾個學生，我們了解到不同的任課老師要求學生使用不同的網絡課程平臺，這增加了學生的負擔，也降低了學生在正式學習中使用課程平臺的熱情。不過，他們表示在非正式學習中愿意使用基于語義wiki的網絡課程平臺。

表1 問卷調查結果（N=20）

兩次調查的數據統計結果顯示，學生對協作學習持積極態度，并且能夠投入到基于語義wiki的網絡課程中，有意愿通過協同編輯與同學交流信息、共建知識。語義wiki協同編輯、語義關聯導航、自適應性組織學習內容的特點也顯示出對學生學習的較大輔助，學生對基于語義wiki的網絡課程給予了較高的評價。

（二）該網絡課程平臺對學生學習效果的影響

通過對學生在網絡課程中的表現與其學習效果之間的相關度分析，我們可以了解基于語義wiki的網絡課程是否能夠促進學生學習。學生在網絡課程中的表現以活躍度作為評價指數，活躍度主要參考學生創建的網絡課程頁面數以及對頁面的編輯次數。學習者的活躍度的計算公式為：

學習效果采用最終的學習成績來反映，也就是學生在這門課程中的最終成績，通過學生互評、教師評價的方式共同決定。將學生活躍度（behavior）和學習效果(grade)進行斯皮爾曼相關分析得：

grade behavior Spearman's rho grade Correlation Coefficient 1.000 .548*Sig.(2-tailed) .012 N 20 20 behavior Correlation Coefficient .548* 1.000 Sig.(2-tailed) .012 N 20 20

學生的活躍度和學習效果之間的斯皮爾曼相關系數為0.548，這兩個變量之間呈正相關，p=0.012＜0.05，即在0.05水平上顯著相關。這就是說，學生在語義wiki網絡課程中的活躍度可以在一定程度上解釋學生的最終學習效果，活躍度越高，學習成績相應也越高。

但是我們從以上分析結果也可以看出，活躍度與學習成績之間的相關系數為0.548，屬于中度相關，即活躍度并不能作為學生學習效果高低的全部解釋。這一點與實際情況是相符合的，我們知道學生的學習效果還會受到其他諸多因素的影響，這些因素并不在本次的研究的范圍內，所以在這里不展開討論。

（三）結果與討論

基于語義wiki的網絡課程可以對學習內容進行結構化、連貫靈活的組織，其友好的操作界面和對協作學習的支持，促進學生積極地參與知識的共同建構。利用網絡課程關聯導航及檢索功能，學生可以便捷的訪問站內資源，促進學生與資源、學生與學生之間的深度交互。通過后期的效果評估，我們發現，學生的協作學習意識比較強烈，對基于語義wiki的網絡課程評價較高，學生在協作學習過程中的參與度越高，其學習效果相應地也越好。但同時，我們在進行課程開發和實際教學的過程中也發現了一些問題：

1.課程頁面導航不能太深，信息量不能太大，否則容易造成信息迷航。信息量過大、導航過深對學生的信息技術素養要求就越高，學生必須具備良好的信息檢索與鑒別能力，才能順利地實現對信息的篩選與組織。實際教學中我們發現，學生的信息技術素養并沒有預期的那么高。在教學的過程中有部分同學反應信息太多，不知道該如何進行學習；導航太深，在通過網絡課程學習的時候就會模糊學習目標。

2.學生協作學習意識強烈，但是主動進行協作學習的積極性不夠。從我們對學生的觀察來看，由于深受傳統教學方式的影響，學生還是比較習慣于被動地接受，只有在任務和要求都比較明確的情況下才能顯示出較高的學習熱情和積極性，這就要求教師在進行教學設計時要張弛有道，既給學生一定的方向與方法的指導，又給他們自由發揮的空間，培養其創造力。

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Designing an Online Course Based on Semantic Wiki

Li Yanyan,Wang Li and Liang Miao

Outstanding issues in most of the online courses in China are currently two-faceted:on the one hand,most attention is given to interface design and layout whereas the key component,the learning content itself,is not regularly updated,not flexibly organized,not used repeatedly enough,and short of semantic association and cross reference;on the other hand,students’learning remains at merely browsing the materials and simple interaction,without contributing to creating the learning materials,with low motivation and unsatisfactory learning result.An open,flexible and extendable web course design principle is adopted in a case study based on web 2.0,with emphasis on everybody-contributes,cross-referencing and sharing.The results show that online courses based on semantic Wiki can strengthen both teacher-to-student and student-to-student collaboration and interaction,enhancing students’learning collaborative learning consciousness,hence,to a certain extent,improving learning effectiveness.

semantics; wiki; online courses; collaborative learning

G40-057

B

1009—458x（2012）02—0071—06

*本文受國家自然科學基金項目“基于語義上下文的知識服務關鍵技術研究” (項目編號：61075048)、北京師范大學文科青年教師發展培育項目“社會交互語義的理論與方法研究”、中央高校基本科研業務費專項北京師范大學重點項目“泛在學習環境中的學習資源設計與共享研究”（項目編號：2009SD-9）資助。

2011－10－30

李艷燕，副教授，博士；王麗，碩士研究生；梁妙，碩士研究生。北京師范大學教育技術學院知識工程研究中心（100875）。

責任編輯 三 川