淺談基于學(xué)習對象理論的教學(xué)資源庫研究的論文
論文關(guān)鍵詞：學(xué)習對象 元數據 教學(xué)資源庫
論文摘要：學(xué)習對象是教育技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)全新理念。作為理論，學(xué)習對象研究影響教學(xué)資源可重用性的各種因素間的最佳結構狀態(tài);作為技術(shù)，學(xué)習對象是教學(xué)資源的抽象與封裝，教學(xué)資源以學(xué)習對象的形式存在，教學(xué)設計者通過(guò)重用學(xué)習對象來(lái)共享教學(xué)資源。本文介紹了學(xué)習對象的特征、分類(lèi)、粒度和元數據語(yǔ)義模型，分析了在教學(xué)資源庫系統中引入學(xué)習對象的優(yōu)勢，討論了基于學(xué)習對象的教學(xué)資源庫系統中學(xué)習對象粒度定位、類(lèi)的封裝與繼承及其xml綁定。
一、引言
自20世紀90年代e-learning逐漸興起以來(lái)，教學(xué)媒體發(fā)生了改變，教學(xué)資源的形態(tài)也隨之發(fā)生了變化，數字化教學(xué)資源作為教育信息化背景下的現代教學(xué)要素，己經(jīng)成為支持信息化教學(xué)活動(dòng)的重要基礎和保證。
但是，教學(xué)資源普遍存在難以重用、互操作性差、共享困難、利用率低下等諸多問(wèn)題。因此，教學(xué)資源的共享與重用越來(lái)越引起教育技術(shù)學(xué)界的關(guān)注。受到計算機科學(xué)中面向對象思想的深刻影響，學(xué)習對象的理念逐漸形成并得以快速發(fā)展。
本文探析學(xué)習對象的理論及其在共享型專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫中的應用。
二、學(xué)習對象的理論
(一)面向對象思想
20世紀70年代末，針對導致軟件危機的根源，即用vonneumann機求解的問(wèn)題域結構與解域結構的不一致性，形成了面向對象的思想。
面向對象(object-oriented,00)思想的基本內容是：1、系統由對象組成;2、對象具有標識唯一性且相互關(guān)聯(lián);3,對象由屬性和方法組成，屬性刻劃了對象的狀態(tài)，方法刻劃了對象的作用、運動(dòng)及其相互關(guān)聯(lián);4、對象的屬性變化反映了系統的狀態(tài)變化。5、系統中各個(gè)對象之間的相互作用關(guān)聯(lián)，形成對象方法之間的相應動(dòng)態(tài)組合，從而完成系統任務(wù)。
80年代，隨著(zhù)oop的迅速發(fā)展，00思想及其方法與技術(shù)不僅在軟件工程領(lǐng)域得到深人研究和廣泛應用，還深刻影響了系統工程、知識工程、人工智能、計算機體系結構等眾多領(lǐng)域。到了90年代，00在高度(思維科學(xué))、廣度(應用領(lǐng)域)和深度(形式描述)三個(gè)維度的研究不斷擴展和深人，成為計算機科學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
(二)學(xué)習對象的概念
xx思想運用到教育技術(shù)領(lǐng)域，提出了可重用教學(xué)構件((reusableinstructionalcomponents)的概念。1994年，h.waynehodgin;在《learningarchitec-tures,api’s,andlearningobjects》一文中首次使用學(xué)習對象(learningobject,lo)一詞來(lái)描述這種易組合、可重用的教學(xué)構件。
1996年，美國ieee學(xué)習技術(shù)標準委員會(huì )(ltsc,ieeep1484)成立。該委員會(huì )采納了學(xué)習對象術(shù)語(yǔ)，2000年，委員會(huì )下設的學(xué)習對象元數據工作組(p1484.12)給出了學(xué)習對象的一個(gè)十分寬泛的定義：學(xué)習對象是可以在技術(shù)支持學(xué)習的過(guò)程中被使用、重用或引用的任何數字或非數字的實(shí)體。
一些研究機構和學(xué)者也相繼提出了學(xué)習對象的定義，但基本上都是針對上述定義的限制性界定和具體描述，最典型的是：學(xué)習對象是支持學(xué)習的可重用的數字化資源(anydigitalresourcethatcanbereusedtosupportlearning}。這些限定和描述刻劃了學(xué)習對象的特性，從而進(jìn)一步明確了學(xué)習對象的含義和范疇。
學(xué)習對象概念的三個(gè)顯著(zhù)特性是：
1、教學(xué)性。學(xué)習對象是針對學(xué)習而設計、在學(xué)習過(guò)程中被使用、為達到學(xué)習目的而存在的特定實(shí)體。
2、可重用。學(xué)習對象可以被教學(xué)設計者針對不同的教學(xué)對象、出于不同的教學(xué)目的、基于不同的教學(xué)策略、在不同的教學(xué)情境下重新組合和重復利用。
3、數字化。學(xué)習對象是數字化實(shí)體，能夠傳輸和共享。
學(xué)習對象概念還具有其它一些特性，如自包含(self-contained)、自足(self-sufficient)、內聚(cohesion),可聚合(canbeaggregated)、互操作(interoperable)等，但教學(xué)性、可重用、數字化是最重要的三個(gè)特性。教學(xué)性是學(xué)習對象的首要任務(wù)，可重用是學(xué)習對象的核心目標，數字化是學(xué)習對象與傳統教學(xué)資源的根本區別。
(三)學(xué)習對象與教學(xué)資源
建立在非數字化教學(xué)媒體基礎上的傳統教學(xué)資源，其形態(tài)是固化的、物化的和靜態(tài)的。隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)教育應用的普及，以網(wǎng)絡(luò )為載體、以多種媒體來(lái)呈現的數字化教學(xué)資源，從一開(kāi)始就表現出傳統教學(xué)資源所無(wú)法比擬的巨大優(yōu)勢，并逐漸成為教學(xué)資源的主流形態(tài)。但是，僅僅只是教學(xué)資源的形態(tài)發(fā)生變化還遠遠不夠，這是因為：1、它所包含的教學(xué)內容(或教學(xué)材料)仍然是固定的，難以被教學(xué)設計者解構和重組;2、它不具備一致的組織結構及其描述信息，難以互操作和共享。
學(xué)習對象是教學(xué)資源的抽象與封裝，教學(xué)資源以學(xué)習對象的形式存在，教學(xué)設計者通過(guò)重用學(xué)習對象來(lái)共享教學(xué)資源。因此，學(xué)習對象是構件化的教學(xué)資源，能有效的檢索、發(fā)現、管理、重用和共享，具有現代教學(xué)資源的全部特征。
(四)學(xué)習對象的分類(lèi)
學(xué)習對象的內在固有特性包括：組合元素的個(gè)數、內含對象的類(lèi)型、可重用的構件對象、一般功能、外部依賴(lài)性、邏輯類(lèi)型、不同情境下可重用的潛力、同一情境下可重用的潛力。學(xué)習對象按上述固有特性分為5類(lèi)：基本型((fundamental)、組合封閉型(tom-biped-closed)、組合開(kāi)放型(combined-open)、生成呈現型(generative-presentation)和生成教學(xué)型(genera-tive-instructional)}z}o
學(xué)習對象按組織結構分為原子、集合、線(xiàn)性、層次和網(wǎng)狀類(lèi)型叭按聚合度分為4個(gè)聚合層次。
(五)學(xué)習對象的粒度
粒度(granularity)是關(guān)于對象的大小、尺度及其詳細程度等特征的描述。學(xué)習對象的粒度決定了學(xué)習對象的重用頻率與效率，粒度過(guò)大會(huì )降低重用頻率，粒度過(guò)小則會(huì )降低重用效率。
一方面，根據00思想，對象的粒度要滿(mǎn)足“高內聚，低藕合”。另一方面，學(xué)習對象不同于軟件工程學(xué)中的抽象數據類(lèi)型，教學(xué)性是其首要特性，因此，學(xué)習對象的粒度要以能表達一定獨立教學(xué)意義為原則。
(六)學(xué)習對象元數據
元數據是關(guān)于數據的數據，用于描述數據的屬性。學(xué)習對象元數據(learningobjectsmetadata,lom)的作用在于，為教學(xué)設計者和學(xué)習者查找、獲取、使用、評價(jià)、互換、共享、管理學(xué)習對象提供支持。學(xué)習對象元數據是學(xué)習對象的關(guān)鍵技術(shù)之一。
目前，國際上相對完備的lom標準是ieee((draftstandardforlearningobjectsmetadata})(ieeep1484.12.1)aieeelom標準定義了學(xué)習對象的一個(gè)語(yǔ)義模型，其結構是一個(gè)4層語(yǔ)義樹(shù)。該語(yǔ)義模型將學(xué)習對象的屬性組合成9類(lèi)，分別是：general,lifecycle,meta-metadata,technical,education}rights,rela-tion,annotation,classification。該語(yǔ)義模型的數據元素分為必須數據元素(mandatorydataelement)與可選數據元素(optionaldataelement)，全體必須數據元素組成lom核心集，全體可選數據元素組成lom可選集。特別的，第9類(lèi)數據元素classification組成lom分類(lèi)擴展集，為特定領(lǐng)域的學(xué)習對象提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的擴展機制。
我國《教育資源建設技術(shù)規范》是ieeelom標準在教學(xué)資源領(lǐng)域的擴展和本土化�！督逃Y源建設技術(shù)規范》以lom核心集為基礎，抽取lom可選集的一個(gè)必要子集，利用lom分類(lèi)擴展集對九類(lèi)教學(xué)資源規定了擴展屬性。
三、基于學(xué)習對象的教學(xué)資源庫
教學(xué)資源庫是面向教學(xué)的教學(xué)資源數據庫系統，它利用信息技術(shù)對教學(xué)資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)與整合，以計算機網(wǎng)絡(luò )為傳輸載體與共享手段，實(shí)現優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共建共享。教學(xué)資源庫是示范性高等職業(yè)院校的主要建設內容之一，它主要包括專(zhuān)業(yè)教學(xué)目標與標準、精品課程體系、教學(xué)內容、實(shí)驗實(shí)訓、教學(xué)指導、學(xué)習評價(jià)等要素。
基于學(xué)習對象的教學(xué)資源庫是指：基于學(xué)習對象所包含的教學(xué)設計理論、面向對象思想、可重用性核心理念，運用學(xué)習對象的元數據技術(shù)和面向對象的程序設計技術(shù)，描述、組織、管理、發(fā)布、運用教學(xué)資源的數據庫系統。
基于學(xué)習對象的教學(xué)資源庫具有以下優(yōu)勢：
第一，由于學(xué)習對象的可重用性，在學(xué)習對象理論指導下構建的教學(xué)資源庫能以最大效度提高資源的使用效率;
第二，由于學(xué)習對象元數據的標準性，使教學(xué)資源的分類(lèi)組織及其特征描述符合一定規范，同時(shí)也是資源數據庫的設計依據;
第三，由于學(xué)習對象的潛在智能性，在某種教學(xué)策略或認知策略的引導下，系統能夠自適應教學(xué)目標并生成相應的學(xué)習對象序列，從而使系統具有一定程度的智能化或通過(guò)代理結構實(shí)現智能代理。
(一)教學(xué)資源的分類(lèi)
教學(xué)資源按內容可分為三大類(lèi)，即標準類(lèi)、素材類(lèi)和課程類(lèi)，其中素材類(lèi)和課程類(lèi)屬于學(xué)習對象。各類(lèi)教學(xué)資源界定如下：
1標準類(lèi)包括職業(yè)標準、崗位能力標準、人才培養方案和課程標準等。
(1)職業(yè)標準是根據職業(yè)的活動(dòng)內容，對從業(yè)人員工作能力水平的規范性要求。
(2)崗位能力是從業(yè)人員在具體工作崗位上應具備的能力，是職業(yè)能力的具體化。崗位能力標準一般從普通崗位能力、基本崗位能力、核心崗位能力三個(gè)層面描述工作崗位的能力體系，每個(gè)層面由若干能力素質(zhì)類(lèi)別構成，每一類(lèi)別根據行為表現的不同而劃分為多個(gè)級別，每個(gè)級別代表不同處理事件能力的程度。
(3)人才培養方案是人才培養目標與培養規格的具體化、實(shí)踐化表現形式，是學(xué)校實(shí)施人才培養工作的指導性文件，是組織教學(xué)和進(jìn)行教學(xué)管理的主要依據。人才培養方案包括培養目標、培養規格、培養模式、課程目標、課程體系、實(shí)踐實(shí)訓教學(xué)體系、學(xué)習評價(jià)等方面的內容。
(4)課程標準是教材編寫(xiě)、教學(xué)實(shí)施、評價(jià)測量的依據，是學(xué)校管理和評價(jià)課程的基礎。課程標準闡述課程的性質(zhì)、價(jià)值與功能，明確三個(gè)維度(知識與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān))的課程總目標和學(xué)段目標，描述學(xué)習領(lǐng)域的內容標準和學(xué)習目標(結果性目標和體驗性目標)，給出實(shí)施建議(教與學(xué)建議、教材編寫(xiě)建議、評價(jià)建議、課程資源開(kāi)發(fā)與利用建議等)。
2.素材分為媒體素材、試題、試卷、課件、案例、常見(jiàn)問(wèn)題解答、文獻資料、資源目錄索引等。
(l)媒體素材是傳播教學(xué)信息的基本材料單元，素材類(lèi)型分為文本、圖形圖像、音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)五大類(lèi)。
(2)試題是測試中使用的問(wèn)題、選項、正確答案、得分點(diǎn)和輸出結果等的集合。題庫是按照一定的教育測量理論，在數據庫系統中實(shí)現的試題集合。
(3)試卷是用于測試的典型成套試題。
(4)課件是針對若干知識點(diǎn)實(shí)施相對完整教學(xué)的軟件。
(5)案例是指由各種數字媒體元素組合表現的有現實(shí)指導意義和教學(xué)意義的代表性事件或現象。
(6)常見(jiàn)問(wèn)題解答是針對某一領(lǐng)域最常出現的問(wèn)題給出的全面解答。
(7)文獻資料是有關(guān)教育教學(xué)方面的政策、法規、條例、規章制度和專(zhuān)業(yè)文章、書(shū)籍、音像資料、事件記錄等。
(g)資源目錄索引是某一領(lǐng)域中相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )資源url鏈接和非網(wǎng)絡(luò )資源的索引氣
3.課程類(lèi)包括網(wǎng)絡(luò )課程、精品課程、課程包等。
(1)網(wǎng)絡(luò )課程是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )表現的某專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內容以及所實(shí)施的教學(xué)活動(dòng)的總和，包括按一定的教學(xué)目標、教學(xué)策略組織起來(lái)的教學(xué)內容和網(wǎng)絡(luò )教學(xué)支撐環(huán)境。
(2)精品課程是指具有“五個(gè)一流”的示范性課程，即具有先進(jìn)的教育思想、豐富新穎的教學(xué)內容、精湛的教學(xué)藝術(shù)、現代化的教學(xué)手段、嚴格的教學(xué)管理及評價(jià)等特點(diǎn)的示范性課程�！熬氛n程要使用網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行教學(xué)與管理”，從這個(gè)意義上講，精品課程的網(wǎng)絡(luò )表現形式是網(wǎng)絡(luò )課程。
(3)課程包是針對課程實(shí)施完整教學(xué)的軟件。
(二)學(xué)習對象粒度的定位
教學(xué)資源的上述分類(lèi)是依據內容分類(lèi)，因此，學(xué)習對象的粒度取決于教學(xué)內容的規模。
知識點(diǎn)是教學(xué)內容的核心單元，知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系體現了知識體系的內在聯(lián)系，所以知識點(diǎn)及其關(guān)聯(lián)關(guān)系是構建完整知識體系的基礎。同時(shí)，一個(gè)知識點(diǎn)又是具有原子特性的不可分單元。因此，知識點(diǎn)屬組合封閉型，圍繞一個(gè)知識點(diǎn)的相關(guān)素材屬基本型，由關(guān)聯(lián)知識點(diǎn)組成的課程屬生成教學(xué)型。
設計學(xué)習對象時(shí)，其粒度定位如下：
1、單個(gè)課件被一個(gè)學(xué)習對象封裝;
2、其它素材類(lèi)教學(xué)資源按照知識點(diǎn)分組，每個(gè)分組被一個(gè)學(xué)習對象封裝;
3、一門(mén)課程對應一個(gè)學(xué)習對象序列。
(三)學(xué)習對象類(lèi)的封裝與繼承
將教學(xué)資源分類(lèi)后，提取每一類(lèi)教學(xué)資源的共性特性和個(gè)性特性，這些特性在基于學(xué)習對象的教學(xué)資源庫系統內部定義為一個(gè)抽象數據類(lèi)型--一學(xué)習對象類(lèi)(learningobjectsclass，loc)。loc是教學(xué)資源在系統內部的抽象與封裝，每個(gè)具體的教學(xué)資源是loc的一個(gè)實(shí)例。
loc與lom都是教學(xué)資源的抽象與封裝，loc用于系統內部對教學(xué)資源的各種加工處理，lom用于系統對外呈現教學(xué)資源，loc與lom是動(dòng)態(tài)對應的。位于頂層的loc是一個(gè)抽象類(lèi)，它的屬性與必須數據元素一一對應，方法至少包括構造器、set,get等方法。各類(lèi)loc繼承頂層類(lèi)，重載頂層類(lèi)的屬性與方法，其擴展屬性與可選數據元素、分類(lèi)數據元素一一對應，屬性的賦值可以在構造時(shí)通過(guò)構造器由元數據庫中初始讀取，也可以通過(guò)set方法由元數據庫中動(dòng)態(tài)讀取。
為了實(shí)現學(xué)習對象的序列化和智能代理，還要考慮loc實(shí)例的持久化，在loc實(shí)例的整個(gè)生存周期內保持有狀態(tài)會(huì )話(huà)。
(四)學(xué)習對象元數據的xml綁定
為了實(shí)現元數據的xml綁定，基于學(xué)習對象的教學(xué)資源庫系統需要具備：1、一個(gè)完備的資源命名空間;2、一套完整的xml標記，并通過(guò)dtd約束以符合規范，使用xsl設置顯示格式;3、元數據字典和元數據編輯器等元數據管理工具;4,xml文檔生成器。
注冊教學(xué)資源時(shí)，在元數據字典和元數據編輯器向導下，提取教學(xué)資源的元數據，創(chuàng )建相應的loc實(shí)例，存儲到元數據庫。發(fā)布教學(xué)資源時(shí)，xml文檔生成器讀取元數據庫，用xml描述、封裝元數據，生成xml文檔格式的虛擬資源庫。
四、結束語(yǔ)
學(xué)習對象是教育技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)全新理念。它所包含的教學(xué)設計理論、面向對象思想、可重用性核心理念對于教學(xué)資源的建設有著(zhù)深遠的理論指導意義。它的分類(lèi)方法、粒度定位、元數據規范對于教學(xué)資源庫的構建有著(zhù)現實(shí)的實(shí)踐指導意義。
教學(xué)資源庫的建設，需要理論指導、教學(xué)設計、標準規范和技術(shù)支持的多重實(shí)現，是一個(gè)復雜的系統工程�；趯W(xué)習對象的教學(xué)資源庫，能有效提高教學(xué)資源的可重用性和利用率，具有規范的數據描述和體系結構，能充分發(fā)揮學(xué)習對象潛在的智能性。
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