主动推送式学习支持系统的设计.docx

主动推送式学习支持系统的设计 　　摘要：为学生提供充分且针对性强的学习素材是研究性学习实施的关键基于此，本文首先对学生的学习信息需求进行问卷调查及分析，然后设计了一种主动推送式学习支持系统，以实现按课程进度为学生主动推送研究性学习所需要的学习素材的功能该主动推送式学习支持系统能有效地辅助研究性学习的开展，并进一步激发学习者的学习兴趣、引导其深入探究相关知识　　关键词：研究性学习，主动推送，学习支持　　一、引言　　2010年2月28日，《国家中长期教育改革和发展规划纲要》（意见稿）中提出要“以学生为主体，以教师为主导，充分发挥学生的主动性”“为每个学生提供适合的教育”“把提高质量作为教育改革发展的核心任务”可见，在信息化教育模式下，如何帮助学生在学习过程中实现主动、个性化、有效的学习越来越得到整个社会的关注研究性学习能较好地实现上述目标，并对激发学生的学习兴趣、提高学生的学习效果、改善教学的质量有明显作用　　研究性学习以学生的自主性、探索性学习为基础，结合课程由学生选择和确定研究专题，主要以个人或小组合作的方式进行在研究性学习中，学习者通过各种途径来查找学习素材，但查找效率与质量可能不高。

因此，如何根据课程进度把相关的学习素材主动推送给学生，即实现主动知识服务就显得尤为重要通过研究性学习中的主动知识服务，不仅可以有效地帮助学生开展研究性学习，更能有效地激发学生的学习动力、培养学生的探索意识　　目前，主动知识服务得到了专家学者们的广泛关注：Zhi-Ping Fan提出了一个基于企业职员主动推送学习系统框架，该系统能为企业职员提供个性化的信息主动推送服务；冯博提出了一种面向客户的知识推送模型，基于该模型的知识推送系统可以根据客户的需求，把客户需求的知识及时、主动地传递给客户；吴彦文、黄珍等在毕业设计智能导师系统中设计了参考文献自动推荐模块，该模块实现了参考文献的自动推荐，等等可见，在研究性学习中引入主动知识服务是可行的　　笔者连续三年（2007～2009）在《模拟电子技术》课程中推行了研究性学习在实施过程中，不断地通过问卷调查收集了该课程的学习者在各个学习阶段的信息需求，通过总结这些信息需求，本文建立了该课程研究性学习的信息需求模型，并基于该模型设计了一种主动推送式学习支持系统该系统能结合课程进度、依据学习者的个性化需求而主动地推送适当的学习素材，从而有效地减少了学生查找学习素材的时间，提高学习效率。

在对学生进行主动学习引导的同时，也帮助学生提高了学习兴趣，进一步推动了教学质量的提高　　二、研究性学习中主动推送学习素材的需求分析　　学生在研究性学习过程中需要多样化、系统化的学习素材为更好地了解学生对学习素材的需求、提高研究性学习中的主动知识服务质量，我们对参与《模拟电子技术》研究性学习活动的师生进行了相关的问卷调查与访谈该调查与访谈涉及华中师范大学2006级至2008级电子信息工程专业6个本科班的学生与任课教师，其中学生共305人，男生所占比例为67%，女生所占比例为33%调查以课程跟踪方式进行，即每章教学后进行调查与访谈调查的内容不仅包括本章学习素材的获取方式、内容、困惑与问题等方面，还包括研究性学习过程中学习者的学习方法、学习态度、学习效果以及自我感受等截止2010年1月26日，累计回收有效问卷295份，回收率95.4%　　通过这些调查与访谈，经数据的统计分析，可以得出以下调查结果：　　（1）研究性学习改变了学习者仅依赖教材的学习方式，增强了学习者的问题意识；　　（2）通过学习者与协作者的合作，提高了学习者的团队意识等；　　（3）研究性学习能培养学习者的学习兴趣、创新思维和实践能力，能在新的情景中灵活应用以前所获得的知识和技能，完成新的学习任务。

　　同时，数据的统计分析还显示了以下问题：　　（1）网络资源对研究性学习帮助最大　　在研究性学习过程中，需要学习者查找学习素材，调查结果和访谈分析表明：　　● 60%的学习者认为网络资源是对研究性学习帮助最大的工具；　　● 22%的学习者认为图书馆是对研究性学习帮助最大的工具；　　● 14.3%的学习者认为网络交流工具是对研究性学习帮助最大的工具；　　● 3.7%的学习者认为课本是对研究性学习帮助最大的工具　　这说明，现代信息技术在学习过程中的应用越来越广泛，这使得学习者更偏向于利用网络资源来查找学习素材访谈中发现，大家主要依靠搜索工具来获取网络资源　　（2）自主探究过程中最需要教师的帮助　　在具体的研究性学习过程中，学习者大都会遇到一些困惑：　　● 41%的学习者认为学习过程中需要教师的及时指导，网络搜索不能解决所有的问题；　　● 21%的学习者认为学习过程中与协作者进行学术上的交流与沟通存在困难，需要教师帮助与协调；　　● 19%的学习者认为学习过程中对资料的收集、分类、整理和吸收存在困难，需要教师的指导；　　● 19%的学习者认为自己基础较差、研究能力弱等　　这说明，在研究性学习过程中，由于经验和基础的原因，学习者渴望教师能对其加以实时的指导，既包括对学习者探究过程的指导，也包括对小组交流与沟通的指导。

访谈中普遍反映，学习者依靠搜索工具自主搜索、整理学习素材的效率并不高，且收集到的学习素材不一定能完全满足学习的需求可见，对学习者主动推送个性化学习素材将能有效地促进研究性学习的开展　　（3）教师提供的学习素材能提高学习效率、激发学习兴趣　　在对影响研究性学习进程和效果的主要因素调查中，我们发现：　　● 43%的学习者认为教师提供的学习素材有助于自主选题和研究；　　● 32%的学习者希望学校能提供更充分的实验场地和物质条件；　　● 25%的学习者想进一步扩展或深化自己的研究范围，希望得到教师的进一步指导　　这说明，开展研究性学习过程中，老师为学生提供恰当充分的学习素材和信息化教育的条件将对学习者学习兴趣和学习效率的提高有很大的帮助作用　　（4）学习者期待个性化的主动知识服务　　我们也对学习者希望提供的知识服务类型进行了调查和访谈，结果显示：　　● 72%的学习者希望得到内容定制的知识服务；　　● 28%的学习者希望得到广泛、综合性的知识服务　　这说明，根据个人偏好而实行个性化的主动知识服务是最受学习者推崇的　　调查统计和访谈还发现，学习者对实现主动知识服务的主要途径有明确的要求：　　● 42.9%的学习者认为根据以往积累的个人兴趣模型来进行主动服务会更有效；　　● 34.5%的学习者认为根据活动记录更能突显近期所需求的信息；　　● 22.6%的学习者认为主动服务的主要途径可以通过根据个人填写的资料进行定制。

　　以上数据表明，学习者更希望得到根据个人兴趣和个人近期信息需求来推送学习素材的主动知识服务　　综上，研究性学习的开展过程中，需要为学习者主动推送个性化、多样化、系统化的学习素材这不仅有助于研究性学习的开展，更有助于学生研究意识的培养　　三、主动推送式学习支持系统的设计　　通过专家访谈发现，研究性学习实施的关键在于教师，他的角色主要体现在设计恰当的问题情境、为学生提供恰当而充分的学习素材、信息化教育的条件、引导学生主动学习并给予及时的支持显然，教师由于教学科研等原因，可能精力有限从而无法实时为学生提供他们所需要的学习素材，能不能有其它的办法呢？随着信息技术在学习过程中的广泛应用，我们可以利用计算机来辅助教师完成一些教学工作，如主动向学生推送一些配合课程进度的学习素材等基于此，我们设计了一个主动推送式学习支持系统虽然，该系统不能完全代替教师的作用，但可以解放一部分教师的精力，辅助课程研究性学习活动的开展　　1.构建课程研究性学习的信息需求模型　　笔者在《模拟电子技术》课程的研究性教学过程中发现，主动为学习者提供与课程相关的学习素材可以很好地提升学习者的学习兴趣并激发其主动学习的意愿如在讲二极管应用这一知识点时，笔者首先在课前提供“揭秘60周年国庆联欢晚会的高科技‘发光树’”的材料给学生阅读，以此来激发学生主动探究发光二极管的原理与应用等知识。

结果学生均课前自主查阅了相关学习素材，课堂上讨论的积极性很高课程中，笔者又引导学生抛出问题：如何自制一个小“发光树”？课后，通过为学生提供相应的学习素材，不少小组自制了各种各样的“发光树”，此活动不仅使学生对二极管的原理与应用等有了深刻的认识，还锻炼了大家的动手能力，并进一步激发了他们主动学习后序章节知识点的积极性该实例表明，了解学习者的信息需求并为学习者提供相应的学习素材能有效激发学生的学习兴趣、提高学生的学习效果为此，我们以《模拟电子技术》课程第二章为例，分析了学习者的学习信息需求，如表1所示　　通过对《模拟电子技术》课程研究性学习中的信息需求分析，我们建立了该课程研究性学习的学习素材需求模型，如图1所示　　2.主动推送式学习支持系统的设计　　依据《模拟电子技术》研究性学习中的学习素材需求层次模型，本文设计了主动推送式学习支持系统（如图2所示），以辅助教师指导研究性学习　　图2中各功能模块具体说明如下：　　（1）用户注册模块：对学习者的个人基本信息、个人信息偏好等进行采集　　（2）用户兴趣模型静态属性模块：对用户注册模块采集到的学习者个人信息进行建模　　（3）日志挖掘模块：对学习者的实时动态、课程学习进展进行监控、挖掘。

　　（4）用户动态学习信息模块：对日志挖掘模块挖掘到的学习者动态信息、课程进展信息进行建模　　（5）用户兴趣模型生成：把用户静态信息模块和用户动态学习信息模块结合起来，建立实时的用户模型　　（6）知识库模块：该模块需要教师在建库时对各学习素材标明课程进度、内容分类等属性值，且需要教师经常维护相应的数据库（如更新学习素材等）整个知识库包括学习交流论坛、应用程序知识、作业布置和消息通知、课程扩展知识等多个子数据库　　（7）推荐匹配运算：显然，不同的用户可能研究性学习的选题不同，因此需要为其主动推送不同的学习素材这就需要把用户兴趣模型和知识库进行匹配，抽取并整合学习交流论坛、应用程序知识、作业布置和消息通知、课程扩展知识等多个子数据库中的相应学习素材，并把符合学习者需求的学习素材传送到主动知识呈现模块　　（8）主动知识呈现模块：对推荐匹配运算模块传送过来的学习者需求的学习素材进行整理并推送到用户　　该系统中的主动推送是一个动态、交互的过程该系统的工作过程如下：　　（1）判断学习者是否为首次登陆，若为首次登陆就进入用户注册模块，否则就进入日志挖掘模块；　　（2）提取学习者的静态信息和动态学习信息，构建实时用户模型；　　（3）把知识库与用户兴趣模型进行匹配，把符合学习者潜在需求的学习素材主动推送给学习者。

　　3.应用与测试　　为了测试该主动式推送学习支持系统的性能，我们在模拟电子技术省级精品课程平台上进行了该系统的应用与测试在该系统中，我们实现了根据课程进度主动推送个性化的学习素材给学习者的功能，并通过跟踪用户的行为来更新用户的兴趣模型，实现了对用户的兴趣模型的动态调整为了进一步提升该系统的性能，我们还通过调查问卷来获得用户的满意度用户满意度调查包括学习素材的有效性和针对性、对学习者问题意识的促进作用、对学习者探究活动的帮助、对学习兴趣的引导等多个方面，最后我们用加权平均法得到的用户平均满意度为86.9%。