e-Learning環(huán)境下的項(xiàng)目中心培訓(xùn)課程學(xué)習(xí)單元信息模型構(gòu)建

☆ 王延華

（國家開放大學(xué)，北京 100039）

一、引言

e-Learning環(huán)境下的職業(yè)培訓(xùn)正在經(jīng)歷著從接受認(rèn)知教學(xué)范式向建構(gòu)認(rèn)知教學(xué)范式再到分布式情境認(rèn)知教學(xué)范式的轉(zhuǎn)型。這一轉(zhuǎn)型的外在表現(xiàn)就是從接受學(xué)習(xí)向協(xié)作式學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)、非正式學(xué)習(xí)等方式轉(zhuǎn)變，更加關(guān)注學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)，突顯學(xué)習(xí)共同體的作用，使教學(xué)活動(dòng)向著個(gè)性化、虛擬化和情景化發(fā)展。同時(shí)，越來越多的實(shí)踐者認(rèn)為，培訓(xùn)課程只有以學(xué)習(xí)活動(dòng)為線索有效地組織學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具，才有可能促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的發(fā)生[1]。

目前，職業(yè)培訓(xùn)課程資源被按章、節(jié)和知識(shí)點(diǎn)等順序劃分成粒度不一的學(xué)習(xí)對(duì)象，學(xué)習(xí)對(duì)象的元數(shù)據(jù)描述比較容易，但由于其學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)描述信息中缺乏教學(xué)過程和教學(xué)策略等信息的描述，共享和重用效果差。學(xué)習(xí)資源標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展脈絡(luò)表明，基于學(xué)習(xí)活動(dòng)共享學(xué)習(xí)資源將成為大勢所趨。目前，SCORM、IMS-LD等教學(xué)資源共享規(guī)范盡管為網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)實(shí)踐提供了一些很有用的指導(dǎo)思想，但這些規(guī)范主要是在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語基礎(chǔ)上提出的，對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)相關(guān)的術(shù)語（如學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)成果形式、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)方式等）的表達(dá)力度不夠，也忽視了學(xué)習(xí)過程信息和人際網(wǎng)絡(luò)交流信息和語義本體描述信息等的體現(xiàn)。因此，本文在汲取學(xué)習(xí)對(duì)象、學(xué)習(xí)活動(dòng)技術(shù)促進(jìn)教育資源共享理念的基礎(chǔ)上，結(jié)合職業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、職業(yè)知識(shí)表征方式的研究，形成新型的培訓(xùn)課程組織形式——項(xiàng)目中心課程組織形式。這就需要建立新的可以映射到相關(guān)規(guī)范的模型——項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型，對(duì)項(xiàng)目元素及屬性進(jìn)行描述，明晰其中促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的核心因素。同時(shí)，資源信息模型也可提供必要的通用語言表示資源對(duì)象的特性和部分功能，使不同的應(yīng)用程序?qū)Y源進(jìn)行重用、變更和分享，促進(jìn)學(xué)習(xí)資源的大范圍共享傳遞，減少資源建設(shè)的重復(fù)勞動(dòng)，節(jié)約e-Learning的成本。

二、項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型構(gòu)建

模型是現(xiàn)象的理論或抽象表達(dá)，信息模型（Information Model） 是用計(jì)算機(jī)語言對(duì)模型的描述。為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元結(jié)構(gòu)的理解從而支持基于計(jì)算機(jī)的項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的檢索和共享，我們需要用計(jì)算機(jī)語言對(duì)項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的結(jié)構(gòu)及其要素進(jìn)行描述。

在職業(yè)培訓(xùn)中，以項(xiàng)目作為任務(wù)載體進(jìn)行組織的培訓(xùn)課程是以項(xiàng)目為參照點(diǎn)貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生在以項(xiàng)目為載體所設(shè)計(jì)的綜合化情境中理解完整的工作過程，獲得相應(yīng)的知識(shí)和技能的資源。項(xiàng)目通常被理解為有著明確目標(biāo)的產(chǎn)品、服務(wù)或決策。基于對(duì)項(xiàng)目的分析，本文提出項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元應(yīng)包括培訓(xùn)目標(biāo)、項(xiàng)目描述（項(xiàng)目情境、項(xiàng)目任務(wù)、項(xiàng)目成果形式及評(píng)價(jià)規(guī)則）、學(xué)習(xí)場景（包括學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具）、過程序列（類型包括實(shí)地操作、實(shí)驗(yàn)、分組討論、協(xié)同工作、角色扮演、實(shí)地調(diào)查研究、上網(wǎng)搜索、采訪相關(guān)專家等活動(dòng)）。項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的基本屬性包括項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元標(biāo)題和推薦學(xué)習(xí)時(shí)間。

每個(gè)項(xiàng)目成果可以關(guān)聯(lián)一到多個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)下包含一到多個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)習(xí)過程序列采用IMS內(nèi)容包裝的思想，通過遞歸包含實(shí)現(xiàn)選擇和順序結(jié)構(gòu)的組合。每個(gè)過程步驟中需要若干資源、工具的聲明。學(xué)習(xí)目標(biāo)和項(xiàng)目任務(wù)中都包含對(duì)領(lǐng)域知識(shí)點(diǎn)的引用。項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的可視化模型如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元的信息模型

表1 項(xiàng)目描述中的術(shù)語定義表

1.培訓(xùn)目標(biāo)的信息模型

職業(yè)培訓(xùn)關(guān)注員工具有能夠思考問題、解決問題的實(shí)踐能力，以及具備學(xué)習(xí)新知識(shí)、刻苦鉆研新技術(shù)、掌握新本領(lǐng)的學(xué)習(xí)能力。根據(jù)職業(yè)技能學(xué)習(xí)心理機(jī)制，我們知道職業(yè)培訓(xùn)并非按照知道-理解-應(yīng)用的認(rèn)知過程邏輯，而是遵循技能形成的實(shí)踐邏輯。與布魯姆和梅瑞爾的學(xué)習(xí)目標(biāo)相比，豪恩斯坦的分類框架刷新了認(rèn)知、情感和動(dòng)作領(lǐng)域的分類，同時(shí)聚焦于“行為領(lǐng)域”，這似乎正是職業(yè)培訓(xùn)所關(guān)注的領(lǐng)域，但在其對(duì)“輸入信息（內(nèi)容）”的分類中漏掉了概念、程序性知識(shí)。雖然，豪恩斯坦強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)中要以衡量學(xué)習(xí)者真實(shí)的行為業(yè)績表現(xiàn)作為實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)或課程標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)，但良好的行為業(yè)績一定是在理解和運(yùn)用相關(guān)概念、程序性知識(shí)的基礎(chǔ)上而表現(xiàn)出來的。綜合以上考慮，職業(yè)培訓(xùn)目標(biāo)的術(shù)語包括：概括、推斷、解釋、分析、驗(yàn)證、解答、識(shí)別、觀察、模仿、協(xié)調(diào)、整合、維持、調(diào)整、應(yīng)用、創(chuàng)意、完善、評(píng)估、展示等。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的知識(shí)強(qiáng)調(diào)組塊化知識(shí)，引用多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，知識(shí)點(diǎn)引用來自領(lǐng)域知識(shí)本體中定義的知識(shí)點(diǎn)。

2.項(xiàng)目描述的信息模型

項(xiàng)目描述包括項(xiàng)目情境、項(xiàng)目任務(wù)、項(xiàng)目成果等描述信息。項(xiàng)目情境是指構(gòu)成和蘊(yùn)含在項(xiàng)目背景中的那些相互交織的因素及其相互之間的關(guān)系，既指項(xiàng)目背景及其產(chǎn)生的條件，又指起因及其發(fā)展經(jīng)過。項(xiàng)目任務(wù)是學(xué)習(xí)者需要最后完成的任務(wù)，學(xué)習(xí)者所需要學(xué)習(xí)及其運(yùn)用的知識(shí)都體現(xiàn)在項(xiàng)目任務(wù)的完成過程中。每個(gè)預(yù)期的項(xiàng)目成果中包含有成果的基本描述信息，學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)規(guī)則和產(chǎn)出該成果需要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)習(xí)任務(wù)是受訓(xùn)者在項(xiàng)目實(shí)施的過程中需要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)，而項(xiàng)目的實(shí)施過程是對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的應(yīng)用和整合。成果類型、成果表現(xiàn)形式、任務(wù)組織形式和學(xué)習(xí)任務(wù)類型對(duì)應(yīng)的術(shù)語如表1所示。

3.學(xué)習(xí)場景的信息模型

本部分借鑒IMS LD已有的設(shè)計(jì)成果，即將學(xué)習(xí)場景定義成學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具的集合，主要的改進(jìn)在于增加學(xué)習(xí)工具的類型以及將網(wǎng)絡(luò)課程資源類型納入資源的分類中。

表2 學(xué)習(xí)場景描述中的取值表

4.學(xué)習(xí)過程的信息模型

在學(xué)習(xí)過程的建模方面，國內(nèi)外很多學(xué)者提出了用工作流的思想替換IMS LD中的活動(dòng)描述結(jié)果。因此，借鑒其中一些適合學(xué)習(xí)引導(dǎo)和管理的流程化思想，做到學(xué)習(xí)過程的線索既清晰，又能體現(xiàn)學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性。在本研究中，我們采納了XPDL描述流程跳轉(zhuǎn)四種類型中的三種：順序（sequential）、選擇（conditional）、并列（parallel）。其中“選擇”描述單個(gè)學(xué)習(xí)者對(duì)多個(gè)可選學(xué)習(xí)步驟的選擇，“并列”則描述多人對(duì)不同學(xué)習(xí)步驟的并行開展（比如在協(xié)作學(xué)習(xí)中）。

一個(gè)過程步驟對(duì)應(yīng)一個(gè)學(xué)習(xí)場景，場景中可以包含多個(gè)學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具，過程步驟中還包含學(xué)習(xí)任務(wù)的引用。完成一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)可以是一個(gè)過程步驟，也可能需要多個(gè)過程步驟。在本研究中，學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)成多對(duì)多的關(guān)系。過程組合類型（aggregation-type）能引用的術(shù)語包括：sequential（順序）、conditional（選擇）、parallel（并列）。過程序列的類型或步驟的類型（step-type） 對(duì)應(yīng)的術(shù)語包括：task-show（了解任務(wù)）、activation（激活舊知）、demostration（同化新知）、application（應(yīng)用）、integration（整合）。

三、項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元中領(lǐng)域知識(shí)本體的描述

由圖1可知，學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)都包含對(duì)領(lǐng)域知識(shí)的引用。因此，在對(duì)項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元建模時(shí)，也需要對(duì)領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行建模。在知識(shí)工程和人工智能領(lǐng)域，知識(shí)表示的方法包括謂詞邏輯表示法、產(chǎn)生式表示法、框架表示法、面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示、語義網(wǎng)絡(luò)表示法等多種方法[2]。本研究使用語義網(wǎng)技術(shù)對(duì)領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行建模。根據(jù)語義網(wǎng)的分層方案，語義網(wǎng)相關(guān)建模語言按描述能力從低到高包括 XML+XML Schema、RDF+RDF Schema、OWL 等[3]。為了提高領(lǐng)域知識(shí)點(diǎn)的檢索和推理能力，同時(shí)盡量與底層的標(biāo)準(zhǔn)描述語言（如RDF/RDFS）兼容，本研究使用OWL DL描述項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元對(duì)應(yīng)的知識(shí)模型。建立單元對(duì)應(yīng)的知識(shí)實(shí)例之前，首先需要對(duì)培訓(xùn)中涉及的職業(yè)知識(shí)類型及各知識(shí)類型之間的關(guān)系進(jìn)行原語建模。項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元、知識(shí)實(shí)例和知識(shí)模型的關(guān)系如圖2所示。

圖2 學(xué)習(xí)活動(dòng)單元與知識(shí)實(shí)例、知識(shí)模型的關(guān)系

筆者在Wiggins和McTighe的分類、D.R.Herschbach和M.J.deVries的分類以及徐國慶博士分類的基礎(chǔ)上，結(jié)合職業(yè)活動(dòng)單元的基本結(jié)構(gòu)模型將職業(yè)知識(shí)分為情境、實(shí)踐規(guī)則、策略性知識(shí)、實(shí)踐理論知識(shí)、技能和情感態(tài)度。不同類型的知識(shí)之間有不同的關(guān)系，本研究通過OWL DL對(duì)領(lǐng)域知識(shí)模型進(jìn)行了描述，由于篇幅的原因，這里僅列出該本體模型的RDFS的可視化圖。

圖3 RDFS的可視化圖

四、學(xué)習(xí)活動(dòng)單元模型與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的映射

1.學(xué)習(xí)活動(dòng)單元模型向SCORM規(guī)范映射

SCORM中的核心的思想是“學(xué)習(xí)對(duì)象”（Item）。從SCORM的角度，項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元和其中的學(xué)習(xí)任務(wù)、過程步驟都可以看作是不同含義的“學(xué)習(xí)對(duì)象”，項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型與SCORM之間的映射關(guān)系如圖4所示。

圖4 項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型與SCORM之間的映射關(guān)系

由于項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型的語義比SCORM模型更豐富，所以，在這種轉(zhuǎn)換過程中學(xué)習(xí)成果的類型、學(xué)習(xí)任務(wù)的類型、過程步驟類型等信息將被丟棄，并且學(xué)習(xí)場景中學(xué)習(xí)工具也無法轉(zhuǎn)換成SCORM中的元素。

2.學(xué)習(xí)活動(dòng)信息模型向IMS LD規(guī)范映射

IMS LD標(biāo)準(zhǔn)最核心的概念是按樹形結(jié)構(gòu)組織的可以共 享 的 單 個(gè) 活 動(dòng) （activity） 和 復(fù) 合 活 動(dòng)（activity-structure），以及劇本（play）、幕（act）、角色分配（role-parts）等概念組成的活動(dòng)過程序列。項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)信息模型與IMS LD之間的映射關(guān)系如圖5所示。

圖5 項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型與IMS LD之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系

項(xiàng)目成果可以轉(zhuǎn)換成IMSLD中的復(fù)合活動(dòng)（activity-structure），而學(xué)習(xí)任務(wù)可以轉(zhuǎn)換成下面的單一活動(dòng)（activity）。當(dāng)過程序列中沒有嵌套關(guān)系時(shí)，過程序列和單個(gè)步驟可以分別轉(zhuǎn)化成劇本（play）和幕（act），當(dāng)過程序列有嵌套關(guān)系時(shí)，則需要把嵌套的子序列處理成復(fù)合活動(dòng)（activity-structure）。

由于項(xiàng)目中心課程學(xué)習(xí)單元信息模型的語義比IMS-LD模型更豐富，所以，在這種映射過程中學(xué)習(xí)成果類型、學(xué)習(xí)任務(wù)類型、過程步驟類型等信息將被丟棄。

五、小結(jié)

本研究構(gòu)建了學(xué)習(xí)活動(dòng)單元的信息模型。該模型與SCORM、IMS LD等已有規(guī)范相比，融入了更多的與教學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)的術(shù)語，容易被教學(xué)設(shè)計(jì)者和學(xué)科專家所理解和采納，便于教學(xué)設(shè)計(jì)者、學(xué)科專家與技術(shù)開發(fā)人員溝通，共同設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)。該模型對(duì)推動(dòng)我國相應(yīng)規(guī)范的發(fā)展也有一定的參考意義。本文雖然提出了學(xué)習(xí)活動(dòng)單元的信息模型和領(lǐng)域知識(shí)本體描述的解決方案，但沒有基于領(lǐng)域本體模型和學(xué)習(xí)活動(dòng)單元模型實(shí)現(xiàn)基于語義的學(xué)習(xí)活動(dòng)的檢索。本研究實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)單元要素的重用目前局限在簡單的檢索基礎(chǔ)上。結(jié)合領(lǐng)域知識(shí)本體和學(xué)習(xí)活動(dòng)單元模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)單元、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)資源等要素的跨用戶、大規(guī)模的檢索和共享是下一步值得研究的重點(diǎn)。

[1]何伏剛,陳麗.網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)研究[J].開放教育研究,2007,(4):89-94.

[2]史忠植,王文杰.人工智能[M].北京：國防工業(yè)出版社,2007.

[3]Tim Berners-Lee.Semantic Web-XML 2000[EB/OL].http://www.w3.org/2000/Talks/1206-xml2k-tbl/Overview.html,2000/2006-5-23.