面向個性化學習的網(wǎng)絡課程資源構建路徑探索

胡姣 張文蘭

摘要隨著學習分析技術的快速發(fā)展，網(wǎng)絡課程的個性化推薦和學習資源構建有了新機遇。立足于教育大數(shù)據(jù)下“個性化”學習，以網(wǎng)絡課程中個性化資源推送為目的，設計面向個性化學習的網(wǎng)絡課程資源推送和構建系統(tǒng)框架，并從支持系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、推薦系統(tǒng)和構建系統(tǒng)四個方面闡述網(wǎng)絡課程資源構建實踐模型，在此基礎上提出了雙軌制的資源構建模式：課程設計者開發(fā)制作資源和互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)課程資源抓取。

關鍵詞：個性化學習 網(wǎng)絡課程資源 資源構建 路徑

隨著學習分析技術的快速發(fā)展，傳統(tǒng)網(wǎng)絡課程資源設計研究逐漸轉(zhuǎn)向結合教育大數(shù)據(jù)和相關技術支持的個性化資源推送設計，結合學習分析結果制定針對學習者的個性化教學過程，基于學習風格的自適應學習系統(tǒng)的研究和開發(fā)受到廣泛關注。Ocepek等通過學習者學習風格的調(diào)查結果和學習資源的類型之間進行匹配，依據(jù)不同學習風格學習者對資源的偏好來實現(xiàn)個性化資源推送。李寶和張文蘭構建了學習者的特征模型，并采用協(xié)同過濾和相似度匹配的方法實現(xiàn)個性化資源推送。Liang等在傳統(tǒng)向量空間方法的基礎上進行修改，采用遞歸算法獲取學習者的興趣，優(yōu)化教學過程。Lin和Yi通過知識內(nèi)容規(guī)范、建立學習者檔案袋、學習行為監(jiān)測等建立學生學習系統(tǒng)。Mampadi等人開發(fā)了一個能根據(jù)學習者的學習風格為其提供不同的用戶界面的個性化網(wǎng)絡學習資源系統(tǒng)。以上研究對網(wǎng)絡課程中個性化學習和資源推送服務有一定的價值，但更多關注的是學習者特征提取與分析、算法實現(xiàn)的研究。而關于網(wǎng)絡課程資源的能動性、適配性、豐富性等問題的研究相對較少，基于此，本研究立足于大數(shù)據(jù)背景下的個性化學習，探究網(wǎng)絡課程資源構建路徑。

一、基于個性化推送的課程資源構建框架

本研究在分析文獻資料和現(xiàn)有網(wǎng)絡課程模式的基礎上，結合個性化推薦算法和理論，設計了個性化視角下的學習資源推送和構建系統(tǒng)框架（圖1）。整個系統(tǒng)框架分為兩條路線——學習者分析路線和學習資源分析路線，共同實現(xiàn)個性化學習服務。其中學習者特征和學習資源特征分析是匹配推送的基礎，而學習資源構建是滿足學習者個性化需求的條件。

框架中第一部分是識別儲存模塊，呈現(xiàn)的是數(shù)據(jù)收集與存儲部分。其中學習者的數(shù)據(jù)包含靜態(tài)屬性和動態(tài)信息，靜態(tài)數(shù)據(jù)可以避免推送系統(tǒng)冷啟動問題，動態(tài)數(shù)據(jù)能更加精確地分析、挖掘?qū)W習者隱性特征。靜態(tài)的信息包含屬于學習者的各類人口統(tǒng)計學信息，作為初步分析輔助，該模塊主要利用基本統(tǒng)計人口學的推薦方法基礎幫助構建初步特征模型;而動態(tài)的信息則是學習者與學習系統(tǒng)不斷地交互而產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù)信息。在識別儲存模塊中，學習資源作為一個相對穩(wěn)定的靜態(tài)實物存在于學習系統(tǒng)之中，其屬性僅包含靜態(tài)的特征，代表該學習資源本身所具有的資源特征。識別和儲存模塊中，學習者的靜態(tài)特征可以通過問卷調(diào)查、個人資料填寫等方式獲得，結合系統(tǒng)記錄下來的大量動態(tài)特征，利用大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘的方法分析獲得學習者的個人偏好特征;學習資源特征則在每一次管理者上傳學習資源或系統(tǒng)自動更新時，人為填寫或者機器自動識別信息獲得。這些數(shù)據(jù)獲取之后，將會被存儲在數(shù)據(jù)庫中。

框架中第二部分是匹配推送模塊。由于系統(tǒng)已經(jīng)儲存了學習者動態(tài)和靜態(tài)的數(shù)據(jù)信息，以及不同課程學習資源的特征數(shù)據(jù)，可根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘技術和學習分析技術形成學習者靜態(tài)特征映射、學習者動態(tài)特征映射、學習資源特征映射和學習者個人偏好模型。特征映射都是初步匹配推薦的基礎，而學習者偏好模型是一個不斷累積和構建的算法結果，需要在數(shù)據(jù)量足夠大、特征抽取完備的前提下逐漸實現(xiàn)，是最終映射的集成。特征映射匹配之后將進行個性化資源推送，本模塊的資源推送分為兩種情形：一種是初始學習狀態(tài)下，系統(tǒng)將學習者的靜態(tài)特征以及學習資源特征映射到同一維度下，計算學習者學習需求、學習者靜態(tài)數(shù)據(jù)與課程學習資源之間的相似度，推送相似度最大的學習資源;另一種則是動態(tài)數(shù)據(jù)量足夠識別的狀態(tài)下，系統(tǒng)會通過數(shù)據(jù)挖掘中的推薦算法，利用數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)包含的個人偏好特征模型、學習資源特征及學習者學習需求等數(shù)據(jù)，加權組合為學習者推送更優(yōu)的學習資源。

框架中第三部分是優(yōu)化完善模塊。每一個學習者都是獨特的個體，因此學習者之間的學習特點、模式和風格千差萬別，課程平臺已有課程資源不一定能滿足所有學習者的需要，匹配推送模塊的推送可能存在完美匹配、匹配不足、匹配失敗的三種情況，優(yōu)化完善模塊主要是消除或減少后兩種情況的產(chǎn)生。當完美匹配時系統(tǒng)記錄推送路徑，同時主動識別、收集學習者對該資源處理的一系列步驟和特征。當學習者主動對推送的資源進行識別、加工、運用等處理，系統(tǒng)會將學習者的操作信息記錄到學習者的動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫，同時完善學習資源的特征模型，儲存相似資源特征映射，每一次記錄都是后續(xù)推送系統(tǒng)的再改進和精確。當匹配不足或者匹配失敗時，系統(tǒng)會根據(jù)學習者需求和個人偏好模型進行資源特征建模，以幫助管理者或課程設計者了解學習者對網(wǎng)絡課程資源的需求，提示系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡課程資源的不足，以可視化方式呈現(xiàn)所需資源特征，提供后續(xù)資源建構依據(jù)。

二、網(wǎng)絡課程中學習資源構建實踐模型

在設計了系統(tǒng)框架之后，為了明確個性化推送中資源構建路徑，實現(xiàn)網(wǎng)絡課程中資源的個性化推送，本研究以學習分析技術和教育大數(shù)據(jù)作為背景構建了網(wǎng)絡課程中學習資源構建實踐模型，包括支持系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、推薦系統(tǒng)和構建系統(tǒng)（圖2）。

1.支持系統(tǒng)

支持系統(tǒng)主要是環(huán)境支持、資源媒體類型及大數(shù)據(jù)資源支持。資源媒體的類型是課程內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，主要有文本、圖片、音頻、視頻和網(wǎng)頁形式，支持系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)主要指大數(shù)據(jù)資源和分析技術。分析現(xiàn)實條件下可以利用的硬件及軟件環(huán)境，互聯(lián)網(wǎng)、計算機、信息技術工具和其他軟件工具，現(xiàn)實環(huán)境是網(wǎng)絡課程活動開展的物質(zhì)基礎，管理者或者課程設計者要結合現(xiàn)實環(huán)境具備的條件，依據(jù)教育教學原理，分析確定媒體呈現(xiàn)類型和方式以開發(fā)課程資源，同時后期的個性化資源推送和學生個性化學習，也需要支持系統(tǒng)的技術工具支持和學習行為數(shù)據(jù)分析，因此支持系統(tǒng)不僅是網(wǎng)絡課程資源制作、發(fā)布、推送的載體，還是分析系統(tǒng)、推送系統(tǒng)和構建系統(tǒng)的前提條件。

2.分析系統(tǒng)

分析系統(tǒng)重點是對學習者基本特征分析和學習資源特征分析?；咎卣鞣治霭▽W習者靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)信息，學習者的靜態(tài)數(shù)據(jù)可以避免推送系統(tǒng)冷啟動的問題，動態(tài)數(shù)據(jù)主要是為了更加精確挖掘?qū)W習者隱性特征。其中學習資源特征分析提取的方法很多，可以利用知識點特征提取映射的方法，采用機器學習的方法對資源進行訓練，得到資源的特征模態(tài)，然后通過轉(zhuǎn)換、分享、輸出等步驟確定資源特征知識點，作為資源推薦和構建的依據(jù)。分析系統(tǒng)主要利用數(shù)據(jù)挖掘技術和學習分析技術對海量教學數(shù)據(jù)進行分析與處理，改變將傳統(tǒng)課下資源搬到網(wǎng)絡的局面，解決學習者迷航問題，能夠快速、準確掌握每位學生的興趣點、知識能力等，從而為其提供更加靈活多樣、更具凇寸性的學習資源推送。

3.推薦系統(tǒng)

推薦系統(tǒng)是個性化推薦的重要部分，由眾多推薦引擎組成，推薦引擎主要用來選擇、過濾、匹配學習者需求和學習資源。首先推送系統(tǒng)會結合相似學習者特征和以往推薦形成的相似資源特征映射為其他學習者推薦其可能感興趣的學習資源。然后當學習者動態(tài)數(shù)據(jù)信息的增多至足夠豐富時，推薦系統(tǒng)自動學習資源所擁有的知識點標記特征匹配。這時推薦系統(tǒng)中不同的數(shù)據(jù)信息可以分別采用不同的推薦引擎，也可以混合使用幾種推薦引擎，推薦引擎輸出的推薦結果必須經(jīng)過優(yōu)化推薦處理，才能將最優(yōu)結果輸出推送給學習者。如采用單一推薦處理、并行推薦處理、管道推薦處理等方法，

4.構建系統(tǒng)

網(wǎng)絡課程中的學習資源主要有兩種來源：一種是設計和開發(fā)的網(wǎng)絡課程學習資源，另一種是互聯(lián)網(wǎng)中能夠為師生的教學活動提供支持的教育資源。因此，構建系統(tǒng)中資源構建有課程設計者開發(fā)和互聯(lián)網(wǎng)資源獲取這兩種方式，將線上和線下的教學資源進行優(yōu)化整合。課程設計者開發(fā)是在分析了學習者基本特征和學習資源基礎上開發(fā)制作所需的課程資源;互聯(lián)網(wǎng)資源一般可以通過引擎搜索獲得，為了節(jié)約資源查找和下載的時間，本構建系統(tǒng)中互聯(lián)網(wǎng)資源的獲取采用網(wǎng)絡抓取技術進行搜集和儲存，系統(tǒng)會基于權威網(wǎng)站進行學習資源查找，再進行篩選分析，選擇可以刺激學習者動機、切合主題、優(yōu)質(zhì)的學習資源，再根據(jù)學習者對學習資源的興趣和需求，進行個性化資源推薦和資源庫的完善。

三、網(wǎng)絡課程資源構建路徑

在大數(shù)據(jù)時代，隨著信息技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)中教學資源呈爆炸式增長，基于我國網(wǎng)絡課程眾多、學習資源參差不齊、網(wǎng)絡學習資源豐富、學習資源開發(fā)支持環(huán)境現(xiàn)狀不一等情況，為了節(jié)省時間成本、完善網(wǎng)絡課程、擴大優(yōu)質(zhì)資源共享、促進個性化學習，本文提出了雙軌制的學習資源構建模式：第1軌利用現(xiàn)代教育技術手段輔助課程設計者進行學習資源的開發(fā)制作。第Ⅱ軌利用網(wǎng)絡抓取技術獲取互聯(lián)網(wǎng)中的優(yōu)質(zhì)教育資源。

1.課程設計者開發(fā)課程資源

網(wǎng)絡課程中的學習資源是課程內(nèi)容的重要載體，學習資源建設的水平直接影響著網(wǎng)絡課程的質(zhì)量，但網(wǎng)絡課程中學習資源的內(nèi)容和形式也必須經(jīng)過設計和開發(fā)，重視系統(tǒng)設計，符合教育教學規(guī)律和學習者發(fā)展。在課程建設之初，擁有網(wǎng)絡課程管理權限的設計人員、平臺管理員、課程教師等進行課程設計和開發(fā)，這些課程設計者依據(jù)教學原理和實踐經(jīng)驗分析課程目標、學習者特征、學習內(nèi)容，選擇適當?shù)馁Y源呈現(xiàn)媒體，設置學習形式，開發(fā)課程資源，完成課程初步構建。網(wǎng)絡課程推薦匹配失敗后，系統(tǒng)會記錄所缺資源特征，生成課程資源建設要點。之后，網(wǎng)絡課程的后臺數(shù)據(jù)庫儲存推薦匹配過程的動態(tài)信息，再由課程資源的知識模型結合匹配信息輸出所需資源的描述性信息，可視化顯示資源信息需求。之后教師對網(wǎng)絡課程進行完善設計，對教學內(nèi)容或者知識點進行“再度開發(fā)”或者“加工改造”，豐富網(wǎng)絡課程資源，滿足學習者個性化學習資源的匹配推送。

2.互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)課程資源抓取

教育大數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡課程學習資源構建帶來了新的機遇，為教學資源和教學媒體的合理利用、精準落腳提供了更大的可能，使教學活動能真正體現(xiàn)和關注到學生學習的主體性和差異性。在個j生化推薦過程中，當學習資源特征匹配不足時，需要全面收集、準確分析、合理配置教育資源。網(wǎng)絡資源的選擇和利用首先提取知識點的分層特征，再進行學習資源特征采集，然后將所需的學習資源特征編碼輸出，作為網(wǎng)絡抓取的主題。在抓取課程視頻以及課程課件等資源的過程中，將存在于資源附近的文字題目描述信息、簡介信息、評價信息等相關評分數(shù)據(jù)存儲到本地數(shù)據(jù)庫中。抓取資源結束之后，對本地數(shù)據(jù)庫中的教育資源以及相關信息進行數(shù)據(jù)分析整理，整合形成優(yōu)質(zhì)教育資源知識庫，完善網(wǎng)絡課程資源。