微信架構下網絡學習平臺的學習路徑設計與實現研究

摘要：遠程教育中，教師教學與學員學習在時間和空間上未必一致，如何能象面授教育那樣有效地實時引導和監督學員學習是一個重要問題。教師制作的教學資源，應該有邏輯地放置在學習平臺上，允許教師定義學習路徑，從而使遠程教學更加符合教學規律，有效解決遠程教學效果，提升教學質量。本文詳細研究了微信架構下網絡學習平臺學習路徑的設計與實現方案。

關鍵詞：微信；學習平臺；學習路徑

中圖分類號：TP391

0 引言

《遼寧省中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》提出，要構建靈活開放的終身教育體系，以國民教育體系為依托，整合各類教育資源，構建新型繼續教育體系。綱要認為：要積極支持各級各類學校面向社會開放學習資源，搭建終身學習的平臺，滿足人民群眾日益增長的多樣化學習需求，形成比較完善的終身教育體系。

沈陽廣播電視大學是全國四十四所省級電大之一，長期耕耘于學歷教育和非學歷教育領域，具有豐富的遠程教育教學經驗。學歷教育方面，一直以來，始終致力于以開放教育為特征的高等學歷教育，并依托網絡學習平臺為學員提供遠程教育支持服務。非學歷教育方面，與遼寧省保監會、沈陽市財政局、沈陽市藥監局、沈陽市交通局等多個行業主管部門開展合作，依托沈陽終身教育學習網，努力實現現代信息技術與終身教育的深度融合，以全新的培訓理念，先進的技術手段，創造人人皆學、時時能學、處處可學的遠程教育學習環境。目前已經開發完成了基于PC、基于手機APP和基于微信的多重網絡學習平臺，竭力為用戶創造任何時間、任何地點、任何設備，隨時隨地參與學習的條件。

雖然在終身教育領域取得了一定成果，但也分析發現了存在的一些問題，例如：遠程教育中，教師教學和學員學習在時間和空間上未必一致，缺少面授教育那樣的實時監督機制。如何有效引導學員學習成為遠程教育中亟待迫切解決的問題。教師在線下制作的大量以微課程為特征的教學資源，如果一股腦地堆疊在學習平臺上，必將引發邏輯混亂、主次不清。如果允許教師設置課程或知識點的學習順序，即學習路徑，就可以讓遠程教學更加符合教學規律，進而有效提升遠程教學的學習效果和教學質量。

1 微信架構下的學習路徑的設計思路

為了更好地提高遠程教育的教學質量，改良教學效果，經過長期研究發現，學習平臺中應該引入以樹型或者圖為特征的拓撲結構，對課程或知識點的邏輯關系、先序后序予以定義，對學習順序實施限定，以期達到循序漸進的學習效果，即讓學員按照教師預定的一條或幾條學習途徑完成遠程教學活動。

以終身教育課程為例，采用圖描述學習步驟、課程或知識點的關系后，可以保證學員按照報名、交費、課程和知識點、學習、測試、終結性考試、打印合格條形碼等次序，由淺入深、循序漸進地參加學習。每個課程或者每個知識點相當于圖結構中的“節點”，課程與課程間的關聯、知識點與知識點間的關聯相當于圖結構中的“邊”，學習路徑相當于對圖結構節點的拓撲排序序列。

1.1 拓撲結構的建立和排序算法

拓撲結構排序是指對有向圖按照節點的拓撲結構進行排序的算法，拓撲結構上每個節點Vj到Vk的有向邊用（j，k）表示，拓撲排序的計算方法也就是計算有向圖節點隊列的方法。

參照工程領域，在項目規劃中，一個項目包括若干子項目，這些子項目的開展并不是齊頭并進，而是按照一定順序遞進排列的，某些子項目需要優先完成，另外一些子項目則需要在前期子項目的運行進程后才能正式開啟。有向圖或甘特圖即可描述這種活動的前后順序，其中，使用“節點”代表子項目，使用“邊”表示子項目與子項目間的先后關系，即頂點活動圖，簡稱AOV網（Activity On Vertex Network）。

任何無回路的AOV網建立以后，由其節點可以組成一個拓撲序列，并且拓撲序列也并不唯一。設計可得的排序算法是重復執行2個步驟，直至AOV網中所有節點全部輸出完畢。步驟描述具體如下：

1） 從AOV網中選取一個入度為0的節點，輸出該節點；

2） 從AOV中刪除該節點和所有出邊。

如果最后網中的節點入度都不為0，即說明此時網絡中存在回路，拓撲排序則可轉為停止，算法結束。

1.2 學習路徑的遍歷算法

如果將課程或者知識點視為“節點”，節點間的關聯視為“邊”，則可以通過AOV網實現拓撲排序，定義課程或者知識點間的關系，從而使課程或者知識點間按照次序依次開展，防止出現未學習先序課程而直接學習后續課程導致無法理解知識的尷尬情形。

AOV網采用鄰接表定義。鄰接表使用數組或鏈表描述，在時間復雜度和空間復雜度上均具有很多優勢。

每個邊至少包括2個字段：課程或知識點的先序課程、課程或知識點的后序課程，另外還可以包括課程學習時長，通過條件等輔助條件。利用鏈表，將課程與其先序課程以及后續課程依次鏈接，形成完整的AOV網，供學習平臺遍歷訪問。

通過構建AOV網，建立了網絡課程的學習路徑。學習一門課程，先決條件是已經學過相關的先序課程。學習某個知識點，先決條件是已經學過相應的先序知識點，知識點的資源形式可以包括：文字、圖片、表格、視頻、網頁、微課程、三分屏、考試、練習等等。將上述課程或者知識點映射到AOV網上，形成先序后序的關系，引導學員按照一定位序依次學習，達到在牢固掌握先序課程或知識點的基礎上，再陸續學習后接課程或知識點的教學目的。

2 微信架構下的學習路徑的實現

在終身教育中，課程種類很多，以開放教育的計算機應用專業課程為例來解析論述本次研究中的設計實現過程。

2.1 專業內課程的拓撲關系

以開放教育的計算機應用專業課程在整體上可延展為兩大類別，分別是：公共課和專業課。其中，公共課包括：高等數學、計算機基礎等，專業課包括：面向對象程序設計、計算機組成原理、數據結構、數據庫系統、計算機網絡、離散數學、操作系統、編譯原理等。綜上分析可知，有些科目，例如《高等數學》屬于基礎課程，不需要修讀其它課程就可以直接學習，另外一些課程則必須先學完某些先修課程，在掌握了一定基礎知識之后才能進入學習，例如《數據結構》，學員必須要有《面向對象程序設計》和《離散數學》課程的基礎，才能很好地理解這門課程的內容。

以部分課程為例，研究得到其課程學習路徑如表1所示。

通過拓撲排序，可以得到下述學習路徑：

C1，C2，C8，C3，C4，C7，C5，C6，C9

由于AOV網得到的拓撲序列并不唯一，因此還可以得到其它的拓撲序列，例如：C1，C2，C4，C8，C3，C7，C5，C6，C9或者

C1，C2，C3，C4，C8，C5，C6，C7，C9等等。

2.2 課程內部知識點的拓撲關系

課程不論內容多少，知識深淺，從整體上講，都可以看成由多個層次構成的樹型或圖結構。一個比較大的知識點還可以分解為是由多個更小的知識點構成。例如，多個小節內的知識點構成了某一個小節，若干個小節構成某個章節。這些知識點間均存在著關聯性，由此形成的拓撲關系可以劃分為：父子、兄弟、依賴和參考四種關系。

以開放教育的數據結構課程為例，章節知識點包括：概論、線性表、堆棧、隊列、樹、圖、排序、查找和文件，在此給出其拓撲結構如圖2所示。

AOV網在計算機內部采用鄰接矩陣或者鄰接表實現，遍歷方法可以采用深度搜索遍歷或者廣度優先搜索遍歷，研究運行后的拓撲排序算法可簡述如下：

1）掃描節點表，將入度為0的節點壓入堆棧；

2）while （堆棧非空）

{

將棧頂節點Vj彈出棧，并輸出Vj；

檢查Vj的出邊表，將每條出邊的終點Vk入度均減1，如果Vk入度為0，將Vk壓入堆棧；

}

3）如果輸出的節點小于全部節點數，則輸出“存在節點回路”，否則拓撲排序完畢。

通過學習平臺定義上述學習路徑之后，可以有效控制學員的學習順序，要求其按照一定順序參加學習，避免跳躍性無監督的學習模式，防止出現未學習先序課程而直接學習后續課程導致無法理解知識的情況，從而最終獲得了網絡環境無監督情況下理想的學習效果。

3 應用實例

沈陽廣播電視大學的網絡學習平臺包括基于PC、基于手機APP和基于微信的多重網絡學習環境，盡力為用戶提供任何時間、任何地點、任何設備的學習條件。以其中的沈陽市會計人員繼續教育學習平臺為例，學員首先輸入身份證號登錄學習平臺，如圖3所示，然后學員打開課程列表找到自己喜歡的課程參加學習。

顯示學習列表后，學員可以訪問具體課件，如圖4所示。教師在后臺定義了課件的學習路徑，學員必須按照該路徑依次學習，平臺界面顯示了課件的學習進度，只有前序課件學習完畢后，才能點擊打開后序的課件，否則將彈出無效提示，從而杜絕了隨機播放。而且，為了考核學員課件知識點掌握程度，學習平臺還允許教師自定義課件的課后練習，某課件學習通過后，必須點擊“練習”按鈕參加課后考試，只有考核通過以后，才能點擊下一課件的學習按鈕繼續學習。

微信架構下的微課程學習界面，如圖5所示。微信架構下課件學習后的練習界面，如圖6所示。服務器端學習資源后臺管理界面，如圖7所示。

上述學習和測試情況，都將會完整記錄到服務器端，作為“學分銀行”的一部分，進而成為學員參加終身教育學習的數據憑證。

4 結束語

本文針對微信架構下的網絡學習平臺課程與知識點的學習路徑設計展開了詳細研究，借鑒了數據結構的圖遍歷模型以及工程項目管理的AOV網模型，并在遠程教育學習平臺中予以應用實現。合理地設計學習路徑，要求學員依照能力自主選擇或者沿著教師預定的一條或幾條學習路線順序學習，而不是簡單地將教學資源羅列在學習平臺上任由學生隨意選擇，可以有效引導和監督學員學習，提高遠程教育教學質量。

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