基于泛在學習的適應性導航設計研究

金慕鑫　李志平

摘 要：泛在學習是在任何時間、任何地點、以任何終端設備根據自己的需要進行的學習。在大數據的學習環境下泛在學習中學習者容易產生網絡迷航，認知超載，這就需要適應性的學習系統進行學習支持服務，而適應性導航是適應性學習系統中的核心組成部分，本文在闡述了泛在學習的涵義與特點的基礎上，從適應性導航的研究入手，設計了基于泛在學習的適應性導航。

關鍵詞：泛在學習；適應性；學習者模型；適應性導航

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2016）23-0033-03

隨著普適計算和無線通信技術在人們日常生活中的滲透，泛在學習越來越受到關注。泛在學習強調學習者在任何時間、任何地點可以借助任何設備獲取任何所需的學習資源 ，享受到在大數據時代下的無所不在的終身的學習服務。在這種背景下個性化的學習服務就是泛在學習中的重要的研究課題，而適應性導航能夠提供個性化的學習支持服務。

一、泛在學習的涵義

國內外學者對泛在學習有許多的定義。2001年“NewResearch Challenges for Technology Supported Learning”的會議中提到，泛在學習不是一個統一的概念，涉及許多問題認為“學習作為一種生存的方式”。2005年Timothy K.Shih指出泛在學習是一種學習者將主要精力放在學習過程中不用思考學習時間、學習場所與學習條件等因素的學習方式。[1]同年王瓊闡述泛在學習是在泛在技術支持下通過自主學習或與他人合作解決生活、學習中的問題，從而完成學習目標的一種新的學習模式。[2]2007年趙海蘭指出泛在學習要通過信息通訊技術改變數字學習的局限性，創造出不受時空限制、創意性的、高度自主的、以學習者為中心的嶄新的教育環境?！吨袊娀逃冯s志提到泛在學習時一種任何人（anyone）可以在任何地方（anywhere）、任何時刻（anytime）獲取所需的任何信息（anything）的學習方式。）[3] 但關于泛在學習概念的起源大多數學者已達成了共識：泛在學習是美國馬克·威士（Mark·Weiser）重新審視了計算機和網絡應用后提出的概念，是由“泛在計算”衍生而來。正如他在《The Computer for the 21st Century》一文中所說的：“最深刻的技術是看似消失的，它們融入了每天的生活當中以至于不可分辨了”。[2]

綜上所述泛在學習（U-learning）是相對于數字化學習（E-learning）而言，是普適計算環境下的未來學習方式，是數字化學習的延伸與拓展，學習者可以利用網絡技術和移動設備進行個性化的隨時隨地的4A學習（Anyone，Anywhere，Anytime，Anydevice）。[1]泛在學習的目標是創造讓學生隨時隨地進行學習的環境，實現有效的以學習者為中心的教育。移動學習、數字化學習和終身學習是實現泛在學習的重要手段和具體表現形式。

二、泛在學習的特點

根據學者的研究總結泛在學習主要特點：情境性、交互性、適應性、個性化、創造性、即時性、共享性，具體如表1所示。

三、基于泛在學習環境的適應性導航的設計

適應性學習系統是根據學習者學習風格、認知水平等因素為學習者創造個性化的學習環境，使學習者能夠在任何時間、任何地點根據自己的需要進行學習。[4]適應性學習系統的核心部件為適應性導航，適應性導航的主要目的是通過改變鏈接的外觀支持用戶在泛在學習中辨別方向和航行，它能夠克服用戶迷航問題。適應性導航利用自適應規則解決鏈接的自適應問題，引導學習者鏈接到自己需要學習的內容，相關技術包括直接導航、自適應隱藏、排序、注解和地圖自適應等。[5]

1.學習者模型設計

學習者模型是反映了學習者的知識基礎、認知結構、認知特點等方面的個體特征而建立起來的數學模型[6]。學習者模型的構造是動態生成的，是適應性導航的關鍵組成部分，當學習者登錄系統進行學習時，記錄學習者的基本信息、學習風格和認知水平，系統通過分析學習者的信息選取適合學習者的知識。在基于泛在學習的適應性導航的學習者的模型主要包括學習者基本信息、學習風格、認知水平和學習歷史四個方面的內容，其結構如圖1所示。

其中學習者信息主要為學習者的性別、年齡、民族、專業以及電子郵件等基本信息，學習風格是指在學習者身上表現的帶有個性特征的學習方式和學習傾向。[7]基于泛在學習的適應性導航系統中的學習風格選擇威特金的場依存型和場獨立型的認知方式，這兩種類型的學習者選擇導航的主要差異在于依賴于學習者自己控制還是系統控制導航路徑。認知水平是反映了學習者在學習某個知識時對這個知識的掌握程度。學習歷史則記錄了學習者的學習過程包括訪問的知識單元、教學資源、學習的時間獲得幫助的次數等。

2.導航策略的設計

（1）最佳學習路徑

為學習者推薦一條最優的學習路徑引導學習者學習。學習者可以在完成某個頁面后根據學習者的知識狀態推薦下一個適合閱讀的頁面。

（2）鏈接排序

根據學習者的知識水平以及要達到的目標對學習者學習的信息點按照重要性進行排序。

（3）分類導航

對頁面的信息鏈接進行分類并進行標記，標識出適合訪問的內容不適合訪問的內容以及已經掌握的內容等。

（4）直接導航

利用直接導航技術根據學習者的認知水平和學習風格等特點直接給出導航鏈接，采用思維導圖的方式給出導航鏈接。

3.適應性導航的設計

適應性導航利用了超媒體適應性技術，根據學習者模型的信息為學習者提供適合自己的知識狀態和需要的導航，即適應性界面，主要目的是避免學習者在學習的過程中迷失并減少認知超載。[8]

（1）導航工作流程

適應性導航的設計要以學習者為中心，體現學習者的個性化的學習需求。適應性導航系統運行的基本流程如圖2所示。

適應性導航是依附與適應性學習系統中，首先學習者進行登錄，選擇所要學習的主題內容，然后通過測試了解學習者是否具備學習此內容的條件，如果是則依據美國心理學家威特金等人設計的鑲嵌圖形測驗（EFT）[6]對學習者的學習風格進行測試，如果為場獨立型的學生則提供的導航主要由學習者自己控制，如果為場依存型的學習者提供的導航鏈接主要由系統控制。

（2）導航規則

場獨立的學習者依賴自己內部提示處理信息，把自己的結構施加與情境之中，所以場獨立的學習者可以在非線性路徑中找出自己喜歡的學習路徑導航可以選擇主要學習者自己控制的導航；場依存的學習者依賴外部參照處理信息，他們喜歡線性表征的超媒體環境，遵循固定的學習路徑，場依存型學習者的學習路徑導航選擇系統控制型。[8]具體設計的導航方式為如果是場獨立型的學習者，給出直接導航，并對信息鏈接進行分類標記，學習者可以自己控制學習的路徑。如果為場依存學習者，則為學習者推薦一條最優的學習路徑并對學習的信息按照重要性進行排序隱藏不必要的鏈接，學習者的學習需要系統控制。

具體規則為：

if 學習風格=場獨立型

then 導航方式=學習者控制；

if 學習風格=場依存型

then導航方式=系統控制。

（3）導航模型結構

適應性導航的模型如圖3所示，主要包括適應性規則以及采取的措施，并根據這些信息更新學生模型。適應性導航首先根據學生模型中的學生信息和學習風格等對學習者進行分類，然后根據規則進行匹配提供適應性的導航支持服務。

泛在學習是一種新型的學習方式，內容的個性化推薦對泛在學習的泛在性、個性化和內容適應性方面都有著重要的作用。在大數據時代下，泛在學習要掌握學生的學習特點與學習需求以及學生的基礎等要為不同的學生創造個性化的學習環境，要根據學習者的特點安排個性化的學習軌跡，適應性導航就有助于學生個性化的學習以至于不在信息中迷航，同時可以為后續的適應性學習系統的研究做一個鋪墊。本論文通過對泛在學習的基本概念闡述，結合學習者的學習風格設計了適應性導航，讓學生在泛在學習中能夠游刃有余，學習思路清晰，有效地完成學習。

參考文獻：

[1]張世波.基于教育云資源的泛在學習研究[J].中國教育信息化，2014（19）：24-26.

[2]潘基鑫，雷要曾，程璐璐，石華.泛在學習理論研究綜述[J].遠程教育雜志，2010（2）：93-98.

[3]龐春紅，酈曉寧.泛在學習的多維透視[J]. 河北大學學報（哲學社會科學版），2010（5）：107-111.

[4]徐鵬，王以寧.國內自適應系統的現狀和反思[J].現代遠距離教育，20011（1）：25-27.

[5]曹雙雙，王移芝.泛在學習中自適應學習系統模型研究[J].現代教育技術，2012（7）：101-104.

[6]張劍平，陳仕品，張家華.網絡學習[M].北京：科學出版社，2010：116-183 .

[7]何克抗，李文光.教育技術學[M].北京：北京師范大學出版社，2002：119-120.

[8]張來希.基于Web的學習導航系統的研究與實現[D].長沙：國防科學技術大學研究生院，2005：34-35.

（編輯：王曉明）