基于專業目標達成度的學習系統設計

王鷹 王向麗

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2023.14.010

摘? 要? 以教育技術培訓為例，設計了專業的知識圖譜，所有知識點與試題、學習資源相互關聯，學習系統根據學習者的個性化差異智能推薦學習資源，學習者在反復自測與學習后，可以快速地提升自己的教育技術專業素養，大大提高學習效率。

關鍵詞? 教育技術；學習系統；知識圖譜；最近發展區

中圖分類號：G645? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）14-0010-04

Design of Learning System Based on Degree of

Achievement of Professional Goals： Taking Edu-

cational Technology Training in Colleges and

Universities as Example//Wang Ying， Wang Xiang-

li

0? 引言

在過去的20年中，學校每年定期對校內新進教師進行教育技術培訓，以提升教師的教育技術專業水平，培訓形式已從過去的線下教學進化到目前的混合式教學，但教學過程中遇到的一個問題卻始終沒有解決，這個問題就是教學對象的專業不同、學歷不同，對教學知識的需求差別非常大，同一個知識的教學，部分學習者覺得非常有用，而部分學習者覺得無用，致使學習者的整體學習效率不高，浪費了學習者的時間。

為解決以上問題，下面將從教育技術專業目標達成度入手，以知識圖譜為核心，構建一個新的學習系統，智能精準地提供學習資源，以幫助學習者提高學習效率，提升專業技術水平。

1? 設計思路

教育技術培訓旨在提高教師的信息化教學能力，其中包括教學資源、教學媒體和教學系統的設計、開發、運用、管理和評價等知識[1]，培訓的目標在于使學校教師的教育技術專業水平達到一個合格的值。教育技術涉及的知識較多，不僅包括教育學、心理學、傳播學、系統科學等理論學科中的部分內容，而且還包括印刷技術、視聽技術、計算機技術、通信技術和網絡技術等技術學科中的內容。高校教師絕大部分都來自非教育技術學專業，但教育技術涉及的知識或多或少都學習過。

基于以上背景，整個學習系統的設計思路為：

首先對學習者的教育技術專業能力作一個評估；然后根據學習者的專業需求進行準確的學習資源推送，學習者根據學習資源快速獲得知識，進而快速提高學習效率。設計的基礎是：一個專業的教育技術知識圖譜及與之匹配的專業題庫和資源庫。設計的關鍵在于如何準確獲得學習者需要的知識以及如何準確推薦給學習者適合的資源。

2? 教育技術知識圖譜設計

為在高等學校大力推廣現代教育技術，教育部高教司發布《關于開展高校教師教育技術培訓工作的通知》（教高司〔2000〕79號文），委托全國高等學校教育技術協作委員會組織培訓工作，也就是從那一年開始，學校把教育技術培訓作為一項工作任務一直延續至今。

“知識是個體為適應生活環境所擁有的一些訊息”[2]，為了獲得較為適合的教育技術培訓知識，通過對《現代教育技術》《教育心理學》《多媒體技術及應用》等教育技術相關教材內容的梳理，以及對線上學術期刊教育技術內容檢索，獲得了教育技術相關關鍵詞700余項，刪除一些過時的關鍵詞及高校不常用的技術，獲得了100余項知識點，利用思維導圖把所有知識點進行關聯，獲得教育技術培訓的專業知識圖譜，如圖1所示。

整個知識圖譜以“教育技術培訓”為根節點，即課程名，下分8個一級知識點，其中包括“現代教育技術概論”“現代教育技術理論基礎”“信息時代的教與學”等內容。一級知識點下再細分二級知識點和三級知識點等。每個知識點只有一個上級知識點，但可以與其他各級知識點相互關聯。不能作為知識點的關鍵詞定義為知識點標簽，知識點標簽可以貼在相關知識點上，比如“圖層”標簽，可以分別賦予“圖像處理”“動畫制作”“課件制作”等，因為相關知識點都會涉及圖層的概念。

3? 教育技術知識題庫設計

教育技術培訓整個過程中需要不斷地對學習者進行診斷性評價，以獲得學習者教育技術水平，章偉民在《教育技術學》一書中將診斷性評價定義為“為了使教學更適合于學習者的需要和背景，在一門課程和一個學習單元開始之前對學習者所具有的認知、情感和技能方面的條件所進行的評價”。這里主要是對學習者教育技術的水平評價，主要以客觀性試題為主，題目形式包括單項選擇題、是非題、多項選擇題、應用操作題等。

教育技術知識題庫內容要涵蓋教育技術理論和教育技術應用。題庫的設計關鍵在于以下幾點：

1）每個知識點下必須有相應的試題；

2）每個試題必須關聯具體的知識點，可以是一個知識點，也可以是多個知識點；

3）試題要設置難度系數，難度系數要根據正確率來動態調整。

選擇題的樣例如圖2所示，試題難度和知識點是試題的必要項。

4? 教育技術知識資源庫設計

教育技術知識資源庫這里是指除題庫以外的學習資源，包括課件、視頻、動畫等課程學習資料。資源庫的設計關鍵在于以下幾點：

1）每個知識點下必須有相應的學習資源；

2）每個學習資源必須關聯具體的知識點，可以是一個知識點，也可以是多個知識點；

3）學習資源的個性化設置。

前兩點與題庫的設計相類似，但第三點完全不同，學習資源的個性化設置的前提是有大量的教學資源。下面以教學短視頻為例，同一個知識點，假設我們收集了10個教學短視頻，那么如何給學習者推薦最適合他的那個，就需要進行學習行為分析。為了獲得短視頻對教學影響的數據分析，必須對視頻的各類屬進行精準描述，對短視頻進度多維分類，為短視頻打上各類標簽，從而分類收集短視頻播放記錄數據。這里通過課程屬性、內容屬性、畫面屬性、情感屬性、數字屬性對短視頻進行多維分類，為后續的資源推薦提供數據支持。教學短視頻多維屬性擴展如圖3所示。

5? 學習系統設計

學習系統基于B/S架構即瀏覽器和服務器架構模式，系統的硬件架構為可擴充式服務部署架構，由Web資源服務器、數據庫服務器、存儲服務器、數據緩存服務器、流媒體服務器、轉碼服務器、監控服務器及網絡負載均衡等硬件構成。

整個學習系統軟件采用模塊式設計，模塊主要包括用戶管理、課程章節管理、知識點管理、課程資源管理、題庫管理、考試模塊等。除了傳統的按知識章節的學習與測驗之外，這里重點設計了基于知識圖譜的學習與測驗，基于知識圖譜學習環節的界面如圖4所示。學習內容版式一為測驗版式，每道測試題都會根據試題關聯的知識點顯示相關的教學資源列表。內容版式二為資源學習版式，每一個教學資源都會根據資源關聯的知識點顯示相關的教學試題列表。兩個內容版式點擊相關鏈接就可以相互切換。

為了使學習者教育技術專業目標達到一個合格的值，最終需要學習者對各個知識點都很好地掌握?；谥R圖譜學習的關鍵是如何推薦下一個知識點以及相關資源，下一個知識點推薦即知識圖譜的遍歷，這里采用貪心算法，貪心算法是一種對某些求最優解問題的更簡單、更迅速的設計技術[3]。算法首先通過學習者自測獲得試題的正確率，然后根據試題與知識點的相關性計算出學習者對相關知識點的掌握程度，每個知識點動態賦予0到5的權重，5為完全掌握，0為未掌握，計算每個知識點與關聯知識點的總權重，權重最高者且未完全掌握知識點為下一個知識學習點。

算法的理論依據為維果茨基的“最近發展區理論”，該理論認為學生的發展有兩種水平：一種是學生的現有水平，指獨立活動時所能達到的解決問題的水平；另一種是學生可能的發展水平，也就是通過教學所獲得的潛力。兩者之間的差異就是最近發展區[4]。算法著眼于學習者的最近發展區，為學習者提供難度最低的內容，調動學習者的積極性，發揮其潛能，超越其最近發展區而達到下一發展階段的水平，然后在此基礎上進行下一個發展區的發展。學習資源的個性化推薦算法也很簡單，根據學習者觀看各個學習資源的時長進行分類匯總，計算出學習者的學習偏好，動態推薦學習資源。

6? 結束語

通過努力，教育技術知識資源庫、知識圖譜、題庫已完成了構建，學習系統的開發部署也正在進行。系統部署過程中也遇到一些問題，比如知識點的粗度和廣度問題，知識點與試題的精準關聯問題，學習資源與知識點是否貼切的問題，等等。教育技術涉及理論與實踐，目前系統還未涉及實踐操作的試題及評價，所以整個系統對專業達成度評價還不夠準確，需在以后的運行中不斷完善與改進。

7? 參考文獻

[1] 左庭瑜.關于對教育技術的認識[J].科學大眾（科學教

育），2018（2）：9-10.

[2] 皮連生.學與教的心理學[M].上海：華東師范大學出版

社，1997：101.

[3] 汪瑩.論貪心算法在圖論中的應用[J].計算機光盤軟件

與應用，2013，16（16）：309，311.

[4] 袁平，劉蓉.維果茨基最近發展區理論研究[J].科技信

息（學術版），2008（10）：78-79.

項目來源：國家自然科學基金項目“基于圖卷積神經網絡的教育資源推送安全機制研究”（項目編號：62177046）。

作者簡介：王鷹，高級實驗師；王向麗，高級工程師。