基于強化理論的移動學習資源推送平臺的設計與實現

王嘉琦　徐朝軍　鐘柏昌　李藝

[摘 要] 智能手機、平板電腦等便攜式移動設備的出現，在豐富了教育媒體的同時，對學習資源的設計提出了新的挑戰。文章以成語移動學習資源開發為例，針對成語需反復誦讀達到熟記的特點，論述了強化理論在移動學習資源開發中的應用，提出將強化理論融入移動學習，構建在閑散時間進行連續且間歇性強化的教學程序，并結合移動技術研發出Android平臺與Web Service技術相結合的成語資源推送平臺，實現強化理論在移動學習資源開發中的創新性應用，既重視經典教學規律與實踐的交互，也為學習者提供了一個可以隨時隨地便捷學習的新工具。

[關鍵詞] 移動學習； 強化理論； 成語資源推送

[中圖分類號] G434 [文獻標志碼] A

[作者簡介] 王嘉琦（1988—），女，寧夏銀川人。碩士，主要從事文本挖掘和情感計算研究。E-mail：jqw413@126.com。

一、問題的提出

隨著移動通訊技術的發展，基于智能手機、平板電腦等便攜式設備的移動應用也紛紛涌現，移動學習應運而生。這為教育技術的發展提供了一個嶄新的視角——將移動技術與傳統教育理念合理地融合在一起，使得用戶既可以按照傳統教學規律安排學習，也可以因時、因地、隨需要獲取知識。[1]這種學習方式依托移動設備的便攜性，突破了時空的限制，不局限于課堂上和書桌前，而是將學習融入生活。

在移動時代來臨的大背景下，亟需調整構建教育資源推送平臺的既有思路，以適應用戶的新需求。目前通過數字化教學資源促進專業教學已形成共識，主要是使用一些主流的網絡開發技術對學習資源推送平臺進行架構和開發，[2]其中基于PC網絡的研究十分廣泛。如余勝泉提出了一個網絡教學平臺，從網絡教學管理系統、網絡教學子系統、網絡課件開發工具和教學資源管理等四個方面完整地論述了平臺的框架，充分重視師生間的溝通，并且為教師在網上實施雙向教學提供全面的工具支持。[3]胡欽太等介紹了“文字教材—學習輔助光盤—網絡學習平臺—技能實訓平臺”四位一體的計算機基礎課程立體化教學資源呈現方式，各種教學資源形成一個有機的整體，為開展多元化的教與學提供了有力的支撐。[4][5]張慧等針對當前教育信息化資源平臺建設零散分布、重復投資等突出問題，提出了基于云計算的開放性教學資源平臺建設方案，以期建立一個基于云計算的集中管理、分散存儲的資源開發、管理、應用系統平臺，形成高等教育信息化資源共建共享的機制。[6]雖然教育資源推送平臺的構建已取得了長足發展，但是在移動學習條件下，其突破時空限制、隨時隨地便捷學習的特點沒有得到充分體現，學習資源設計對知識記憶過程考慮不足，教學資源呈現形式缺乏多樣性和靈活性，[7]內容繁瑣冗長，用戶交互性不夠。

鑒于此，文章以成語資源推送為例，根據成語短小、結構性強、需反復誦讀達到熟記的特點，提出將強化理論應用到移動學習中，構建在閑散時間進行連續且間歇性強化的教學程序，并結合網絡和移動技術研發出基于Android的成語資源推送平臺。

二、強化理論在移動學習中的創新

將強化理論融入移動學習，不但使得移動學習得到傳統學習理論的堅實支撐，而且強化理論的小步子漸進原則和及時反饋原則依托移動學習得到更充分的體現。將需要學習的內容分組，利用閑散時間進行分解強化，移動終端確保學習者可以隨時隨地看到程序的提醒，為嚴格執行教學程式提供了基礎。平臺還可以根據每個學習者給出的反饋自動調整強化頻率，減少時間和精力的浪費，這在傳統課堂上一個教師面對眾多學生時是很難做到的。此外，基于移動設備的教學程式不再是教學內容的簡單堆疊，受屏幕大小和用戶心理的影響，移動類應用往往充滿趣味性和交互性，以期最快吸引用戶的注意。

本文將以成語學習為例，設計并構建一個融合強化理論的移動學習資源推送平臺。成語是漢語中的瑰寶，其結構嚴謹，意蘊豐富，是一個包羅萬千的中華文化載體。[8]通過反復誦讀達到純熟映入腦中，為以后的使用打好基礎，是成語背記中必要的過程。在語文教學過程中，應重視基礎年級學生在誦讀中積累一定數量的成語，這在新課程標準中也有描述。

經典的艾賓浩斯遺忘曲線描述了記憶的規律，該曲線如圖1所示，從圖中可以看出，剛學習后一天之內遺忘的速度最快，其中20分鐘后的保持率只有58.2%，僅一小時之后保持率就下降到了44.2%；從第二天到第六天，保持率下降的速度有所降低，共降低8.3%；第七天到第三十一天遺忘速度已趨于平緩，25天的時間保持率總共只降低了4.3%?？梢娺z忘速度最快的階段是記憶的初始階段，達到一定時間后，遺忘速度會顯著降低并趨于平緩，對于學過的知識應該在遺忘之前及時復習，[9]才能在大腦中保持較長的時間。

將艾賓浩斯記憶理論融入到強化理論指導下的教學程式設計之中，針對記憶的規律設計強化步驟，使得學習者能夠在最需要的時間得到強化，防止精力和時間的浪費。強化理論認為復雜的行為通常是逐漸形成的，因為每一段行為總是包含著多個單一的操作性活動，實驗者可以一步一步引導學習者去做預先設計好的事情。其小步子漸進原則要求在設計教學程式時先進行環境預設，將教學內容分解為多個單元，學生分步驟學習。若強化過于頻繁，會占用學習者過多的精力，降低學習效率；若強化時間間隔太長，每次總是在遺忘后才復習，會使學習失去連貫性并打擊學習者積極性，可根據艾賓浩斯記憶理論選擇每個步驟進行的“正確”的時間點。艾賓浩斯記憶理論揭示了記憶的一般性規律，但在細節上還應考慮個人差異，還應根據學習者的每次反饋來調整強化頻度和學習進度，真正做到個性化學習。

在移動學習的背景下，根據強化理論的小步子漸進原則和及時反饋原則，參考艾賓浩斯記憶理論，本文制定了詳細的教學程式。第一天是復習的關鍵時間，趁著對學習內容的記憶還比較清晰時安排最密集的復習；第二天至第六天復習頻次可有所下降；第七天到第三十一天幾乎不再遺忘，安排一次復習加強記憶即可。由于目前還沒有嚴格的統一標準，考慮到普通中學生使用手機的客觀條件是課程門類多、學習任務繁重，所以成語強化周期不宜拖得過長，每次學習不宜占用學生過多精力；同時參考上述“先密后疏”的原則，本文為成語設定了七個記憶級別，將其量化為強化頻率后，具體的復習策略見表1（其中m表示分鐘數，h表示小時數，d表示天數）。

“成語級別”代表了記憶簿中成語的所有可能狀態，級別越高，說明其在學習者腦中的記憶度越高，從而可以逐漸增大強化的時間間隔。當成語被加入記憶簿時，初始等級自動設置為1，對應的“時間間隔”表示處在該級別上的成語距離下一次進入復習隊列的時間長度。每次學習者對記憶簿中的成語進行復習時，系統會記錄用戶的操作：若用戶對某成語不熟悉，則降低該成語的等級，即減少時間間隔提高強化頻率，否則升一級，從而降低強化頻率。通過這個方法實現了根據學習者的反饋自動調整強化頻率，控制學習進度。達到最高等級后，答對不升級，答錯則降一級。通過該強化程式，針對還未熟記的成語反復記憶，相對較熟悉的成語也保持低頻強化，在最需要的時間學習，從而提高了學習效率。

三、平臺設計方案

（一）學習目標設計

學習目標是指學習者通過學習后，應該表現出來的可見行為的具體明確描述。[10]該平臺在傳統課堂之外為學習者熟練誦記成語提供了一個輔助工具，旨在利用一切可利用的閑散時間。首先通過本地或網絡查詢獲得成語的詞條及釋義，然后以連環畫的形式觀看典故，在頭腦中構建多維度的立體認知圖，最后通過強化模塊使得學習者能夠快速熟記成語。

（二）學習對象分析

移動資源推送平臺可針對不同的學科特點面向一切移動設備持有者。在成語資源推送中，設定學習對象為中學生。首先，中學生中擁有移動設備的比例已經達到一定規模，為本平臺的應用提供了前提條件。其次，中學生在心理活動方面已具有一定的自主性，知道自己學習的薄弱之處，并且有能力調控自己的動機。最后，中學生面對著中、高考的競爭，在語文學習方面，對于成語有一定的強化記憶需求。

（三）學習情境設計

移動學習不同于傳統的課堂學習，它強調對于閑散時間的利用，是課堂學習的一種輔助手段，學習的地點可能在任何地方。[11]在本平臺所構建的環境中，學習者可以在移動終端本地或者利用網絡查詢成語，了解其內容及釋義；也可以通過連環畫的方式查看其典故，通過不同形式的信息呈現，構建立體的知識體系，加深理解。對于想進一步熟記的成語，系統會根據設計好的程式自動提示復習。系統功能架構如圖2所示。

1. 成語查詢模塊

在成語查詢模塊，學習者可以自主選擇學習內容，按照自己的意愿進行查詢。學習者首先需認知自己的知識，擁有一定主動學習的愿望和動機。

事先已將大量成語資源編排放入客戶端和服務器端的數據庫中。查詢時，學習者在編輯框輸入要查詢的內容，點擊“搜索”按鈕后，系統首先默認進行本地查詢，若在客戶端數據庫內沒有查詢到該詞條，再由學習者決定是否訪問服務器端進行查詢，最終結果顯示在客戶端界面，如圖3所示。

2. 成語典故模塊

除了上述通過成語詞條及釋義的文本式記憶外，如圖4所示，本系統還在成語典故模塊中通過連環畫的方式，將成語背后的歷史故事呈現給學習者，為學習者構建多維度知識體系，知其然并且知其所以然，在誦記的時候通過聯想加深印象，在理解的基礎上進行記憶。通過手指在圖片上左右滑動可以切換圖片。

3. 成語強化模塊

在查詢之后，學習者將需要熟記的成語添加到記憶簿，通過系統的強化程式進行連續且間歇性強化，達到更好的學習效果。

參考艾賓浩斯遺忘曲線，遺忘的速度不是均衡的，表現為先快后慢。如圖5所示，首先用戶在成語查詢界面將成語加入記憶簿，系統會定期統計需記憶成語個數，顯示在通知欄里。點擊該通知，進入記憶簿界面；然后用戶點擊進入強化界面，通過用戶答題情況及時調整強化頻率。本模塊強調對閑散時間的利用，而設備的便攜性確保了用戶可能在一切閑散時間進行分散隨機學習，是課堂學習的一個良好輔助。

四、平臺關鍵技術實現

（一）網絡查詢

成語查詢模塊的網絡查詢基于Web Service技術，用戶在客戶端設定參數，系統進行邏輯判斷，在服務器端調用相應的Web Method并輔以信息庫搜索，將返回信息呈現給用戶。將“如何交互信息”和“交互什么信息”分層處理，這種多層次架構的思想使系統更具可伸縮性。本功能由視圖顯示器、業務處理器和邏輯分發器組成。其組織關系如圖6所示。

1. 資源獲取

本系統所采集的成語資源均為中學課本中出現過的成語，分別保存在手機客戶端和服務器端數據庫中。服務器端信息庫在Microsoft SQL Server下高效安全地實現。客戶端采用Sqlite3輕量級數據庫。

2. 資源推送

（1）業務處理器

業務處理器運行在服務器端程序中，以微軟公司的Microsoft Visual Studio為開發平臺，是Web Service的主要容器，它負責接收由邏輯分發器傳送的請求，調用相應Web Method，并輔以信息庫查詢，最后返回數據給視圖顯示器，如圖7所示。這種機制使得用戶無法直接訪問服務器端信息庫，確保了信息的安全性。

（2） 邏輯分發器

邏輯分發器并不是一個進行實際處理的模塊，而是在邏輯上對消息處理機制的一種描述。服務器始終開啟，等待用戶的請求；客戶端請求觸發后，邏輯分發器接受用戶的請求，并根據請求參數決定調用業務處理器的哪一個函數來完成，然后將結果交給后者做進一步處理。

（3） 視圖顯示器

在本系統中，視圖顯示器部署在客戶端，基于Android平臺進行開發，選擇JDK1.6 + Eclipse作為開發工具，可以將得到的資源顯示在自己的移動設備上，工作原理如圖8所示。

（二）強化功能

成語強化模塊是強化程式的載體。在實現的過程中，使用了Android系統中的定時器功能。設置定時器工作時間間隔為五分鐘，每五分鐘定時器就會啟動一項自定義的服務Alarm Service。在Alarm Service中，根據每個成語的當前級別判斷其下一次進入復習所需時間間隔，然后在上一次復習并且點擊“記得”的時間點的基礎上加上該時間間隔，將結果與當前時間進行比較，從而判斷是否需要進入復習隊列。統計好需要復習的成語總數后，發送通知給系統，系統會在手機首頁的下拉菜單中顯示，提醒用戶進行復習。

當系統計算出的復習時間與學習者的休息時間沖突或者學習者當時較忙，系統會在提醒后進入等待，直到學習者瀏覽了該詞條并點擊“記得”后，才會在此時間點的基礎上計算下一次的復習時間。

五、總結與展望

移動學習為教育資源推送平臺的構建提供了一個全新的視角。本平臺針對成語需反復誦讀達到純熟記憶的特點，將強化理論融入移動學習，并制定了詳細的教學程式。強化理論的融入使得移動學習程式的設計更加具有科學性，而強化理論的小步子漸進原則和及時反饋原則也依托移動設備得到了更充分的體現。平臺為每個強化單元制定了嚴格的執行時間，只有依托移動終端才能確保學習者隨時隨地看到程序的提醒，使每個步驟得到及時強化。移動設備也可根據每個學習者的反饋自動調節學習進度，節省教學者的精力。

為了更精確地分析該平臺對于提高成語學習的作用，在后續工作中還需將其投入應用，通過教學一線師生的使用結果對平臺的學習效果進行評價。通過調查問卷進行前期調研，確定學習者對于成語的掌握現狀；學習者使用本平臺進行學習后，再通過書面測試的方法量化學習效果。除此之外，教育資源推送系統在實現上還可以基于其他技術進行開發。在系統使用對象方面，該平臺并不僅僅局限于成語學習，還可以考慮針對不同學科、不同年齡的學習者，進一步推廣至其他學科或知識領域。而更完善的功能亟待后續研究和探索，相信在未來，此領域巨大的潛能會通過進一步的研究開發而得以挖掘。

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