在線教育系統(tǒng)學(xué)習(xí)路線模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文
開(kāi)放存取是基于自由、開(kāi)放與共享的理念，依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種全新的學(xué)術(shù)出版和信息交流模式，其在多個(gè)領(lǐng)域掀起了各種形式的開(kāi)放存取運(yùn)動(dòng)。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)就是在此思想的推動(dòng)下，伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟發(fā)展出的新的教學(xué)管理形式。并且伴隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高層次人才的需求和生存競(jìng)爭(zhēng)的逐漸加大，提高教育質(zhì)量將是高等教育發(fā)展的核心目標(biāo)。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建設(shè)水平也早已成為衡量現(xiàn)代大學(xué)建設(shè)的重要指標(biāo)。
現(xiàn)有的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)集成了網(wǎng)絡(luò)共享教學(xué)資源、教學(xué)資源管理、視頻課程和師生交互等多功能功能為一體。在國(guó)外已經(jīng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了眾多虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境模型，例如E - learning，并且在實(shí)際使用中不斷改進(jìn)。它們應(yīng)用簡(jiǎn)便并具有很多教學(xué)工具，在很大程度上適應(yīng)了教師與學(xué)生在實(shí)際教學(xué)中的需求。如允許發(fā)布教學(xué)大綱，更新布告欄，進(jìn)行課程預(yù)設(shè)，通過(guò)搜索引擎對(duì)現(xiàn)有資料進(jìn)行查找，提供豐富的參考教材、傳統(tǒng)教材和多媒體資料，并可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的編輯，內(nèi)置博客等新興的展示交流工具，以及在線交流、留言板和論壇等即時(shí)交互工具，以方便教師和學(xué)生進(jìn)行及時(shí)的交流。另外，還有練習(xí)模塊，作業(yè)模塊，下載模塊等教學(xué)輔助模塊的支持。國(guó)內(nèi)著名高校如北京大學(xué)、清華大學(xué)、上海復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)、武漢大學(xué)等高校早已相繼成立了大學(xué)課程中心。通過(guò)調(diào)查研究和使用實(shí)踐證明，大學(xué)課程中心能夠?yàn)檎n程建設(shè)提供必要的技術(shù)支持。
但是現(xiàn)有這些在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)都忽略一個(gè)問(wèn)題:他們?nèi)考葲](méi)有預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)路線功能，也沒(méi)有針對(duì)特殊使用者的個(gè)性化學(xué)習(xí)路線，可以使使用者按照學(xué)習(xí)路線中的課程設(shè)置進(jìn)行學(xué)習(xí)。比如當(dāng)一名使用者申請(qǐng)某門(mén)課程的學(xué)習(xí)時(shí)，中國(guó)現(xiàn)有的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)不會(huì)提示使用者學(xué)習(xí)這門(mén)課程之前必須具備的知識(shí)和應(yīng)具有的能力，導(dǎo)致課程的申請(qǐng)者申請(qǐng)課程之后發(fā)現(xiàn)無(wú)法繼續(xù)學(xué)習(xí)所選的課程。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中申請(qǐng)者必須按照既定的課程順序進(jìn)行學(xué)習(xí)，在前導(dǎo)課程得到及格的成績(jī)時(shí)才能學(xué)習(xí)當(dāng)前選擇的課程。
而在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線并修改學(xué)習(xí)路線模塊可以解決上述問(wèn)題。首先分析課程與課程之間的關(guān)系，例如得到學(xué)習(xí)某門(mén)課程的前導(dǎo)課程和后續(xù)課程，將這樣的關(guān)系寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)表中，通過(guò)程序生成預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)路線，當(dāng)使用者選擇學(xué)習(xí)某門(mén)課程時(shí)，使用者會(huì)清楚的得到學(xué)習(xí)這門(mén)課程所必需學(xué)習(xí)過(guò)的'前導(dǎo)課列表，如果使用者前導(dǎo)課列表全部標(biāo)記為完成，則可以學(xué)習(xí)所選課程; 否則將不能學(xué)習(xí)。其次如果前導(dǎo)課程是多門(mén)課程的情況出現(xiàn)則需并行學(xué)習(xí)多門(mén)前導(dǎo)課。第三如果前導(dǎo)課還存在沒(méi)有完成的前導(dǎo)課，則一直找到第一門(mén)課程從頭開(kāi)始學(xué)習(xí)。第四為保證系統(tǒng)的靈活性，管理者也可以針對(duì)特殊使用者提出的需求修改預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)路線。并且上述方法還有另外一項(xiàng)重要的作用，由于在線學(xué)習(xí)的特殊性，教師無(wú)法有效監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)另外一端使用者的學(xué)習(xí)情況，而學(xué)習(xí)路線的預(yù)設(shè)功能則能為監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)起到很大的作用。
文章以遼東學(xué)院課程中心為例主要講述在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)與修改等技術(shù)，并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)的敘述。預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線功能可以彌補(bǔ)學(xué)習(xí)者盲目選擇課程的缺陷，并且在一定程度上監(jiān)督學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度，在一定程度上完善了在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)事先做了充足的準(zhǔn)備，收集大量專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃，根據(jù)人才培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行了課程關(guān)系的分析，發(fā)現(xiàn)其中存在串行路線、并行路線和混合路線，分別建立數(shù)據(jù)模型。根據(jù)上述數(shù)據(jù)模型建立了學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)框架模型，將其加入到課程中心，大大提高了學(xué)校的教學(xué)管理效率。
1 現(xiàn)狀分析
1. 1 數(shù)據(jù)表的分析
對(duì)于在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)模塊需要以下兩個(gè)功能: 學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)功能和對(duì)預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)路線按照特殊用戶的要求進(jìn)行修改的功能。
一般來(lái)說(shuō)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)就是設(shè)置課程和課程之間的關(guān)系，也就是各門(mén)課程之間前導(dǎo)和后續(xù)的關(guān)系，是由授課者( 通常是一個(gè)人或者一個(gè)部門(mén)) 決定的，然后將其寫(xiě)入授課計(jì)劃以便執(zhí)行。對(duì)于學(xué)習(xí)路線的預(yù)設(shè)是，首先根據(jù)授課計(jì)劃將每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)路線歸納成一個(gè)實(shí)體，然后通過(guò)二維關(guān)系描述。其次根據(jù)事先的授課計(jì)劃將課程歸納成一個(gè)二維關(guān)系。兩個(gè)二維關(guān)系通過(guò)關(guān)鍵字約束，某學(xué)習(xí)者選擇學(xué)習(xí)當(dāng)前課程，中國(guó)程序會(huì)通過(guò)約束關(guān)鍵字中所選當(dāng)前課程的前導(dǎo)課號(hào)和完成狀態(tài)，如果前導(dǎo)課程已經(jīng)被標(biāo)記為完成狀態(tài)則可以學(xué)習(xí)當(dāng)前課程，否則先學(xué)習(xí)前導(dǎo)課。對(duì)于修改預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)路線功能則可通過(guò)管理員強(qiáng)行修改二維關(guān)系表實(shí)現(xiàn)。
1. 2 課程關(guān)系類(lèi)型的分析
根據(jù)學(xué)習(xí)常識(shí)某一門(mén)課程一定不是孤立的，一定會(huì)存在前導(dǎo)和后續(xù)課程。如果某門(mén)課程的前導(dǎo)課程只有一門(mén)課程的情況出現(xiàn)，那么學(xué)習(xí)者只需學(xué)完這一門(mén)前導(dǎo)課程就可以向后學(xué)習(xí)自己所需的課程;但是大多數(shù)情況是某門(mén)課程的前導(dǎo)課程是大于一門(mén)課程的情況，對(duì)于這種情況經(jīng)過(guò)分析會(huì)出現(xiàn)三種常見(jiàn)的狀態(tài)，分別總結(jié)為串行學(xué)習(xí)路線、并行學(xué)習(xí)路線及混合學(xué)習(xí)路線。串行學(xué)習(xí)類(lèi)型的學(xué)習(xí)路線鏈條來(lái)說(shuō)，某一門(mén)課程的直接前導(dǎo)課程只有一門(mén)，但該前導(dǎo)課還存在自身的直接前導(dǎo)課程，如果學(xué)生希望學(xué)習(xí)課程D，只有先學(xué)習(xí)課程A，然后學(xué)習(xí)課程B，然后學(xué)習(xí)課程C，最終才能學(xué)習(xí)所選擇的課程D。
并行學(xué)習(xí)類(lèi)型的學(xué)習(xí)路線鏈條來(lái)說(shuō)，某一門(mén)課程的直接前導(dǎo)課程不只有一門(mén)，學(xué)生如果希望學(xué)習(xí)課程C，但是課程C 具有課程A 和課程B 兩門(mén)并行的前導(dǎo)課，那么學(xué)生只能同時(shí)選擇學(xué)習(xí)課程A 和課程B，完成后才能向后進(jìn)行課程C 的學(xué)習(xí)。
混合學(xué)習(xí)路線來(lái)說(shuō)，有時(shí)某門(mén)課程的前導(dǎo)課在學(xué)習(xí)鏈條的某一節(jié)點(diǎn)可能是并行學(xué)習(xí)的情況，有的時(shí)候可能是串行學(xué)習(xí)的情況，對(duì)于不同的情況可以分別進(jìn)行串行學(xué)習(xí)路線、并行學(xué)習(xí)路線進(jìn)行學(xué)習(xí)。
2 學(xué)習(xí)路線設(shè)計(jì)
2. 1 學(xué)習(xí)路線類(lèi)型的判斷
在所有課程的信息都確定填入前面所述的二維關(guān)系中后，當(dāng)學(xué)習(xí)著選擇某課程時(shí)便會(huì)進(jìn)入預(yù)先設(shè)定好的學(xué)習(xí)路線，該路線首先判斷當(dāng)前課程的前導(dǎo)課程數(shù)量，如果不大于1，則可以學(xué)習(xí)該課程的唯一門(mén)前導(dǎo)課或者直接學(xué)習(xí)該課程; 如果大于1，則判斷該課程的直接前導(dǎo)課程數(shù)量，如果不大于1 則進(jìn)入串行學(xué)習(xí)路線，如果大于1 則進(jìn)入并行學(xué)習(xí)路線，過(guò)程如圖4 所示:
2. 2 串并行學(xué)習(xí)路線的設(shè)計(jì)
在學(xué)習(xí)著選擇課程，并且進(jìn)行了學(xué)習(xí)路線類(lèi)型的判斷之后，學(xué)習(xí)者要按照預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)路線進(jìn)行學(xué)習(xí)，為了簡(jiǎn)化串行學(xué)習(xí)路線和并行學(xué)習(xí)路線設(shè)計(jì)流程圖。如串行學(xué)習(xí)所描述的那樣，當(dāng)學(xué)習(xí)著選擇學(xué)習(xí)課程A 時(shí)，必須先學(xué)習(xí)課程B 和課程C。在學(xué)習(xí)課程B 和課程C 時(shí)需要經(jīng)過(guò)和課程A 相同的判斷過(guò)程。經(jīng)過(guò)類(lèi)型判斷得到課程A 的前導(dǎo)課程數(shù)量大于1，并且又判斷出課程A 的直接前導(dǎo)課程為1門(mén)即課程B，不是并行學(xué)習(xí)路線，所以就要先學(xué)習(xí)課程B。中國(guó)課程B 所經(jīng)過(guò)的判斷流程和課程A 一致，發(fā)現(xiàn)還有課程C 需要學(xué)習(xí)，還要進(jìn)行課程C 的學(xué)習(xí)。如果系統(tǒng)判斷未學(xué)習(xí)完成，就繼續(xù)學(xué)習(xí)課程C，當(dāng)課程C 學(xué)習(xí)完成就可以沿著串行學(xué)習(xí)路線學(xué)習(xí)課程B，然后是課程A。以此類(lèi)推即為串行學(xué)習(xí)路線。
2. 3 修改預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線的設(shè)計(jì)
如前所述得到預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線的方法和學(xué)習(xí)路線類(lèi)型判斷及如何在類(lèi)型判斷后按照學(xué)習(xí)路線學(xué)習(xí)的方法，但是學(xué)習(xí)路線的預(yù)設(shè)又不是死板的、一成不變的，在設(shè)計(jì)中具有按照學(xué)習(xí)者的合理意愿進(jìn)行學(xué)習(xí)路線修改的功能: 先由希望修改學(xué)習(xí)路線的學(xué)習(xí)者通過(guò)發(fā)送信息的方式發(fā)送修改學(xué)習(xí)路線的申請(qǐng)到任課教師，任課教師不具備修改學(xué)習(xí)路線的權(quán)利，所以任課教師再通過(guò)課程中心內(nèi)信息的方式發(fā)送給管理員，管理員審核通過(guò)并備案后授權(quán)教師修改相關(guān)學(xué)生的學(xué)習(xí)路線，以達(dá)到因材施教的目的。學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)與修改如圖7 所示:
3 功能測(cè)試
對(duì)于預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線和修改學(xué)習(xí)路線功能的測(cè)試是在遼東學(xué)院課程中心這個(gè)在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)上進(jìn)行的，遼東學(xué)院課程中心是遼東學(xué)院自主開(kāi)發(fā)的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其運(yùn)行基于遼東學(xué)院校園網(wǎng)。參與測(cè)試的學(xué)習(xí)者人數(shù)達(dá)到2 300 人，課程數(shù)量5 門(mén)。共生成參與測(cè)試的學(xué)習(xí)路線實(shí)例11 500 個(gè)，其中預(yù)設(shè)串行學(xué)習(xí)路線2 300 個(gè)，預(yù)設(shè)并行學(xué)習(xí)路線2 300個(gè)，預(yù)設(shè)混合學(xué)習(xí)路線2 300 個(gè)，將前導(dǎo)課完成狀態(tài)標(biāo)記為完成狀態(tài)的學(xué)習(xí)路線2 300 個(gè)，中國(guó)修改預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線2 300 個(gè)。全部的預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線都能按照設(shè)計(jì)的要求約束學(xué)習(xí)者沿路線進(jìn)行學(xué)習(xí)，修改學(xué)習(xí)路線功能也能夠按照學(xué)習(xí)者的要求在管理員的權(quán)限下進(jìn)行合理修改。
預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線和修改預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線模塊在遼東學(xué)院課程中心和校園網(wǎng)上可以順暢的運(yùn)行，但是隨著學(xué)習(xí)者的增多，會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的學(xué)習(xí)路線實(shí)例，這將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余，要求數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、吞吐能力強(qiáng)，提高了教學(xué)成本和管理難度，這些都是今后需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。
4 總結(jié)與展望
隨著時(shí)代的發(fā)展，在線學(xué)習(xí)成為當(dāng)今重要的學(xué)習(xí)方式之一，也產(chǎn)生了很多在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，但是目前的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)都沒(méi)有預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線和修改學(xué)習(xí)路線這個(gè)功能，無(wú)法監(jiān)督學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，不方便教學(xué)管理。文章以遼東學(xué)院課程中心為例主要講述在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)路線模塊的課程關(guān)系的分析、數(shù)據(jù)庫(kù)表的建立、學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)與修改等技術(shù)，建立串行學(xué)習(xí)路線預(yù)、并行學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)和混合學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)框架模型，并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)的敘述，希望能為開(kāi)發(fā)者提供一個(gè)實(shí)用模型，并且希望對(duì)其他應(yīng)用的建設(shè)有一定的借鑒作用。
對(duì)于大量學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)路線實(shí)例產(chǎn)生的數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題，功能開(kāi)發(fā)者已經(jīng)找到應(yīng)對(duì)的思路和方法。可以參考目前流行的個(gè)性化推薦方法，例如基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的推薦、基于內(nèi)容的推薦、協(xié)同過(guò)濾推薦，根據(jù)學(xué)習(xí)者以往的選課信息，在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)自動(dòng)的將學(xué)習(xí)者可以進(jìn)行學(xué)習(xí)的課程推薦給學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)智能預(yù)設(shè)。由于現(xiàn)實(shí)條件約束在這個(gè)版本的學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)中無(wú)法體現(xiàn)，但是在接下來(lái)的學(xué)習(xí)路線預(yù)設(shè)版本中會(huì)加入這個(gè)功能。
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