王英彥

（義烏工商學(xué)院，浙江義烏 322000）

基于Webservice的個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件及知識設(shè)計策略

王英彥

（義烏工商學(xué)院，浙江義烏 322000）

建構(gòu)個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件的系統(tǒng)模型，根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域，知識分為陳述性知識和程序性知識，主要討論知識庫模型中，針對不同的知識選擇不同的設(shè)計策略，以增加軟件的可讀性，使學(xué)生能進(jìn)行高效率地學(xué)習(xí)。

個別指導(dǎo)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件;陳述性知識;程序性知識

我國從2001－2007年相繼完成了三次課程改革，改變了傳統(tǒng)課程內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)，內(nèi)容偏難的現(xiàn)狀。教學(xué)方法相應(yīng)也有很大的改變，從傳統(tǒng)的以教師、教材為中心，向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)采用培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，教學(xué)過程與社會實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，如探究式，PBL，4MAT等教學(xué)方法。但課程與教學(xué)方法的改革對教師提出了很高的要求，需要一種新的教學(xué)工具或方法，能根據(jù)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格提供不同的教學(xué)方式，以實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)。但據(jù)調(diào)查顯示，當(dāng)前我國師生比例為1：20左右，要滿足教師對學(xué)生個別指導(dǎo)幾乎是不可能，要開發(fā)一種智能化的軟件，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)代替老師，隨時給學(xué)生提供輔導(dǎo)，這就是全球正在關(guān)注的個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件，它可以實(shí)現(xiàn)一對一的輔導(dǎo)式教學(xué)，正好滿足教育所需。

個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件，是一種基于網(wǎng)絡(luò)的智能化教學(xué)軟件，它引入人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，用計算機(jī)模擬教師對學(xué)生進(jìn)行個別指導(dǎo)，達(dá)到因材施教、成功學(xué)習(xí)的目的。該軟件通常有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)、計劃，根據(jù)已有的材料和指導(dǎo)方針，由設(shè)計人員和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的老師圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)組織和設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容，確保學(xué)生成功地學(xué)習(xí)。在軟件設(shè)計中，作者試圖應(yīng)用教育學(xué)、心理學(xué)的知識，使軟件更加人性化。在認(rèn)知心理學(xué)中，知識又分為陳述性知識和程序性知識，本文就從這兩個方面出發(fā)來探討在個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件中陳述性知識和程序性知識的設(shè)計策略。

1 陳述性知識和程序性知識概述

根據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的觀點(diǎn)，知識就是個體通過與環(huán)境相互作用后獲得的信息，分為陳述性知識和程序性知識。

陳述性知識是個體對有關(guān)客觀環(huán)境的事實(shí)及其背景與關(guān)系的知識，是可以用語詞加以表述“是什么”的知識。［1］陳述性知識主要是以命題或命題網(wǎng)絡(luò)來表征的。它有一個最為重要的特征是靜態(tài)性，即這類知識僅代表了人對某些事物的狀況有所知悉、理解，主要用于回答是什么、為什么和怎么樣的問題并未涉及到人如何去做。這類知識主要通過記憶來獲得的所以又稱記憶性知識或描述性知識。

程序性知識又稱過程性知識，在人的記憶中是以“產(chǎn)生式或產(chǎn)生式系統(tǒng)”這種動態(tài)的形式來表征的。主要用于回答“怎么做”的問題，并指導(dǎo)人們怎樣解決問題。產(chǎn)生式實(shí)際上就是一條具有If－Then（“如果—那么”）形式的規(guī)則，在此規(guī)則中If部分陳述了使用該規(guī)則時必須存在的條件，而Then部分，則提出了當(dāng)這些條件存在時，人可以執(zhí)行的哪些行為工作，因此，程序性知識的獲得是以陳述性知識為條件。程序性知識的獲得過程比較慢，需要經(jīng)過一系列有目的的訓(xùn)練才能掌握。

從教育學(xué)的觀點(diǎn)來看，陳述性知識就是各門學(xué)科的基礎(chǔ)理論和基本概念;程序性知識就是運(yùn)用陳述性知識解決問題的方法和技能。陳述知識是程序性知識的基礎(chǔ)和起始階段，在理解和記憶概念的基礎(chǔ)上有助于我們形成技能，技能的形成又促進(jìn)我們對概念的進(jìn)一步理解。如掌握了閱讀、理解和檢索文獻(xiàn)的技能可以幫助我們獲得更多的信息，所以這兩類知識是相輔相成的。

2 個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

2．1 個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件的特點(diǎn)

個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件，實(shí)際上是一種基于WEB的智能化學(xué)習(xí)軟件。它具有智能性、高交互性、自適應(yīng)性等特點(diǎn)。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，它根據(jù)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)能力、特質(zhì)，提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)方法。第二，人機(jī)交互頻繁，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。據(jù)加利福尼亞大學(xué)歐文分校的研究，計算機(jī)大概在每隔20秒鐘的時間會對學(xué)生進(jìn)行提問或安排學(xué)生要做的事情。［2］第三，學(xué)習(xí)和評估同時進(jìn)行，代替了傳統(tǒng)教育中無意義的考試。第四，計算機(jī)代替老師，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的一些問題，通過與軟件智能交互可以解決。第五，知識通過網(wǎng)絡(luò)鏈接知識庫服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)自動更新。

2．2 個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件的模型

筆者根據(jù)認(rèn)知心理理論、人本主義理論、教育理論，利用軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘和人工智能技術(shù)，建構(gòu)了個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件的系統(tǒng)模型（如圖1所示）。知識庫：從認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域來看，知識分為陳述性知識和程序性知識。知識庫用于表示教學(xué)領(lǐng)域中的相關(guān)知識。

圖1 軟件模型

數(shù)據(jù)庫：在人機(jī)交互過程中所輸入的數(shù)據(jù)，以及整個學(xué)習(xí)過程都保存在數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)計算機(jī)提示出錯信息用戶詢問Why的時候，計算機(jī)就從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用出錯的相應(yīng)步驟。此外，老師通過訪問數(shù)據(jù)庫根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程給學(xué)生評分。

知識庫獲取支持模塊：知識獲取實(shí)現(xiàn)了知識庫的自動升級、更新，在知識獲取過程中并不是把專家教師的知識進(jìn)行直接輸入，而是讓教師對自己頭腦中的知識意識化、體系化，這就是知識獲取支持模塊的作用。

智能接口模塊：該部分作為系統(tǒng)與用戶的交互界面，為其它各個模塊提供智能化的多媒體知識輸入、用戶信息和行為獲取、知識輸出的途徑。界面設(shè)計要盡可能直觀、易操作，方便人機(jī)交互。

推理機(jī)：人機(jī)以問－答方式實(shí)現(xiàn)交互，推理機(jī)對學(xué)生知識庫進(jìn)行判斷，根據(jù)其不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)策略，然后按一定步驟呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。

學(xué)生模型：能準(zhǔn)確反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格、能力水平，為軟件實(shí)現(xiàn)個別化指導(dǎo)提供了依據(jù)。

教師模型：其主要任務(wù)是根據(jù)一定的教學(xué)原理，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容并以適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)形式，在適當(dāng)?shù)臅r候呈現(xiàn)給學(xué)生。該模型運(yùn)行的關(guān)鍵是用于解決教學(xué)問題。

評價模型：該模型一方面用于診斷先決知識、技能，以及對某個知識點(diǎn)掌握的程度，并確定下一步學(xué)習(xí)內(nèi)容。另一方面，它代替了傳統(tǒng)的考試。

2．3 個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件的過程

圖2學(xué)習(xí)組織結(jié)構(gòu)說明了學(xué)生在個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件中的學(xué)習(xí)過程。學(xué)生通過用戶名登錄系統(tǒng)，選擇所需的知識點(diǎn);進(jìn)入新知識學(xué)習(xí)前，系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行前端分析，一方面是為了檢查學(xué)生對先決知識、技能掌握的程度，另一方面是測驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格，以采用相應(yīng)的教學(xué)策略，然后按順序呈現(xiàn)陳述性知識;如果學(xué)生的先決知識掌握的程度達(dá)到制定的標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生就可以進(jìn)入新知識的學(xué)習(xí)否則只能強(qiáng)化先決知識;掌握陳述性知識后，學(xué)生通過反復(fù)練習(xí)掌握程序性知識，成功地完成了學(xué)習(xí)。

圖2 學(xué)習(xí)組織結(jié)構(gòu)

3 個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件中知識的設(shè)計策略

該軟件中知識保存在知識庫中，知識庫的建立可以使用，如java、delphi、．net等技術(shù)。知識庫的主要工作是搜集人類的知識，將之有系統(tǒng)地表達(dá)或模塊化，使計算機(jī)可以進(jìn)行推論、解決問題。知識庫中包含兩種型態(tài)：一是知識本身，即對物質(zhì)及概念作實(shí)體的分析，并確認(rèn)彼此之間的關(guān)系，即陳述性知識;而另一則是人類專家所特有的經(jīng)驗(yàn)法則、判斷力與直覺，即程序性知識。

3．1 個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件中陳述性知識的設(shè)計策略

心理學(xué)家奧蘇伯爾把陳述性知識學(xué)習(xí)分為三類：符號表征學(xué)習(xí)、概念學(xué)習(xí)和命題學(xué)習(xí)。筆者從這三個方面來探討陳述性知識在個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)中的設(shè)計策略：

1）符號表征學(xué)習(xí)與個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計策略

符號表征學(xué)習(xí)指學(xué)習(xí)單個符號或一級符號的意義，其主要內(nèi)容是詞匯學(xué)習(xí)，即學(xué)習(xí)單詞代表什么，學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是在于符號意義的獲得。例如，單獨(dú)給出“table”這個單詞，對新學(xué)者來講是沒有意義的，當(dāng)把它與“table”（實(shí)物）對照起來時，學(xué)生的大腦中才建立起“table”的意義來。

在進(jìn)行該軟件設(shè)計時，對符號表征知識的設(shè)計要盡可能增加相應(yīng)的圖片、聲音、視頻等，實(shí)物的選擇盡可能形象，能準(zhǔn)確表達(dá)字符的意思，這樣有助于學(xué)生更好地理解，記憶。

2）概念學(xué)習(xí)與個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計策略

概念學(xué)習(xí)實(shí)質(zhì)上是掌握同類事物的共同關(guān)鍵特征。［3］對于不同的學(xué)習(xí)個體，其學(xué)習(xí)方法也不相同，使用最多方法的有二種：一種是邏輯推理型，這類學(xué)生通常在概念學(xué)習(xí)中通過觀察發(fā)現(xiàn)同類事物中的共同關(guān)鍵特征，從而推斷出這個概念。針對這類學(xué)生，在軟件中設(shè)計概念知識時，主要以提問的方式與學(xué)生交互，學(xué)生在解決問題過程中，逐步思考，從而得出并理解概念。另一種是記憶型，這類學(xué)生喜歡通過直接記憶來獲得知識。針對這類學(xué)生，軟件在設(shè)計時，概念以最簡單直接的方式呈現(xiàn)給學(xué)生。

例如，在對“動物”這個概念學(xué)習(xí)時，軟件提供至少兩種學(xué)習(xí)途徑，一種是首先給出幾只如“貓”“狗”“老虎”等大家所熟悉的動物實(shí)圖，然后要求學(xué)生分別說出這些動物的特點(diǎn)及生活習(xí)性，最后讓學(xué)生總結(jié)“動物”這個概念。另一種途徑是，在軟件上直接給出“動物”的概念，學(xué)生借助其上位概念來理解、掌握這個新概念。對不同類型的學(xué)習(xí)者設(shè)計不同的學(xué)習(xí)方法、途徑，達(dá)到因材施教的目的，這也是體現(xiàn)了該軟件智能化的一面。

3）命題學(xué)習(xí)與個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計策略

命題學(xué)習(xí)包含了符號表征學(xué)習(xí)和概念學(xué)習(xí)兩種形式，各命題之間的關(guān)系有三種，即上位，下位和并列關(guān)系。分別如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 上位關(guān)系

圖4 下位關(guān)系

圖5 并列關(guān)系

對于上、下位關(guān)系的命題，在軟件設(shè)計時中，以時間為先后順序，按層級結(jié)構(gòu)組織起來。對于并列命題，則以空間為參照，通過鏈接組織起來。

3．2 個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件中程序性知識的設(shè)計策略

程序性知識獲得的三個階段：第一階段，認(rèn)知。認(rèn)知階段學(xué)習(xí)者仍然用陳述性知識表征來引導(dǎo)程序的執(zhí)行，逐漸形成用小的產(chǎn)生式來表征程序形式的技能。第二階段，聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)階段技能的程序性表征錯誤被糾正，小產(chǎn)生式得以構(gòu)成大產(chǎn)生式。第三階段，自動化。自動化階段技能開始被自動地執(zhí)行。在設(shè)計有關(guān)程序性知識的知識庫時，根據(jù)程序性知識的特點(diǎn)以及獲得過程來分析知識在個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件中的設(shè)計策略。

1）程序性知識表達(dá)要恰到好處，結(jié)構(gòu)清晰，重點(diǎn)突出

在認(rèn)知階段學(xué)生主要掌握陳述性知識，它是推理和問題解決的前提。［4］這一階段與陳述性知識設(shè)計要求相一致語言要表達(dá)準(zhǔn)確，但有點(diǎn)不同的是程序性知識與人的行動直接相關(guān)，所以重點(diǎn)還要體現(xiàn)出其較強(qiáng)的操作性。因此，除了對語言做出要求外，對產(chǎn)生式的條件也要有所突出，如果學(xué)生掌握了行動的條件，那么在以后的操作中只要按條件進(jìn)行操作就可以了。

例如，當(dāng)計算機(jī)向?qū)W生提出：3/4+1/6=?時，對于沒有接觸過分?jǐn)?shù)算法的同學(xué)，在他們的記憶中是沒有解決這類問題的產(chǎn)生式，計算機(jī)于是就直接給出解決這個問題的步驟，并以重點(diǎn)形式表示出來，如不同字體，顏色等，學(xué)生在解決這類問題之前必須掌握這些產(chǎn)生式。

2）練習(xí)和評估相結(jié)合使學(xué)生能熟練運(yùn)用規(guī)則且達(dá)到自動化階段

在軟件中針對每類問題設(shè)計了適量的練習(xí)，當(dāng)學(xué)生在練習(xí)過程中出現(xiàn)錯誤時計算機(jī)會給予提示，如果學(xué)生對問題仍然不能解決，那么計算機(jī)會針對問題給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。例如，其它方面的知識或者解決此題的產(chǎn)生式等，練習(xí)的作用就是使學(xué)生能掌握規(guī)則的運(yùn)用。

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)和評估是分開的，中間有一定時間間隔，所以對學(xué)生掌握知識的情況不能很好把握，而在個別化指導(dǎo)式學(xué)習(xí)軟件中，學(xué)習(xí)和評估同時進(jìn)行，這是軟件的最大優(yōu)點(diǎn)。在評估時，計算機(jī)給學(xué)生提供一些測試題如果學(xué)生能通過測試，那么就可以繼續(xù)學(xué)習(xí)下面的內(nèi)容，否則針對某方面的不足進(jìn)行再學(xué)習(xí)。評估的作用就是檢查學(xué)生是否成功地完成了這方面的學(xué)習(xí)。通過學(xué)習(xí)、練習(xí)、評估，熟練掌握解決問題的規(guī)則，并且運(yùn)用規(guī)則達(dá)到自動化的階段，在以后的學(xué)習(xí)中，不用特意去記憶這類問題的規(guī)則就能把問題解決。

3）對程序性知識的設(shè)計要求有更高的交互性

程序性知識與操作性知識密切相關(guān)，當(dāng)學(xué)生在執(zhí)行到某一步驟遇到問題時，如果不能及時得到幫助，那么就可能無法完成下面的任務(wù)，所以在對程序性知識設(shè)計時要求有更高的交互性。［5］在學(xué)生利用軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)遇到問題時，計算機(jī)會給予幫助，這已在軟件設(shè)計過程中，都已經(jīng)考慮到學(xué)生可能遇到的基本問題?？梢酝ㄟ^軟件設(shè)計的幫助功能，或者通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)作學(xué)習(xí)小組來得到幫助。

例如，在學(xué)習(xí)flash制作時，如果有一個步驟出現(xiàn)問題可能會得出不理想的結(jié)果或者跟本無法再操作下去，這時學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)請求遠(yuǎn)程協(xié)助，或者申請協(xié)作學(xué)習(xí)小組幫助。

4）程序性知識中的實(shí)例有助于掌握規(guī)則的運(yùn)用

陳述性知識中的實(shí)例主要用來對概念的補(bǔ)充說明，而程序性知識中的實(shí)例，可作示范講解，但更多的是為學(xué)生創(chuàng)設(shè)探索學(xué)習(xí)的情境和運(yùn)用所學(xué)知識的條件，使他們更好地利用已有經(jīng)驗(yàn)來學(xué)習(xí)新知識。實(shí)例的作用在于讓學(xué)習(xí)者通過例子來學(xué)習(xí)使用規(guī)則，因此程序性知識中實(shí)例設(shè)計時也要有交互性，學(xué)習(xí)者通過觀看實(shí)例自己總結(jié)規(guī)則，然后自己動手演練，以達(dá)到運(yùn)用規(guī)則解決問題的能力。

4 結(jié)束語

通過分析陳述性知識和程序性知識的特點(diǎn)，結(jié)合了軟件的高交互性，提供個性化學(xué)習(xí)等優(yōu)點(diǎn)，提出了在軟件設(shè)計時針對不同知識所采用的不同策略?？傊趥€別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)軟件設(shè)計中，知識庫的設(shè)計是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，因此，需要更多的學(xué)者去關(guān)注并研究。

［1］梁寧建．當(dāng)代認(rèn)知心理學(xué)［M］．上海：上海教育出版社，2003．

［2］Sigrun Gunnarsdottir，Alfred Bork．個別指導(dǎo)式遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)：教育體系的重構(gòu)［M］．劉惠芬，譯．北京：清華大學(xué)出版社，2004．

［3］吳慶麟．認(rèn)識教學(xué)心理學(xué)［M］．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000．

［4］加涅．學(xué)習(xí)的條件和教學(xué)論［M］．皮連生，譯．上海：華東師大出版社，1999．

［5］李春艷．信息技術(shù)在陳述性知識教學(xué)中的作用［J］．中小學(xué)電教，2005，（1）：29．

［編校：楊虹］

Design Strategy of Software and Know ledge for Individual Guidance and Distance Learning Based on W ebservice

WANG Yingyan
（Yiwu Industrial and Commercial College，Yiwu Zhejiang 322000）

This paper constructed the software system model of individual guidance and distance learning．According to the field of cognitive psychology，knowledge is divided into declarative knowledge and procedural knowledge．Itmainly discusses the knowledge model and chooses the different design ways in view of different knowledge，in order to increase readability of software and to enable students to learn efficiently．

individual guidance and distance learning software;declarative knowledge;procedural knowledge

G642

A

1671－9654（2011）01－021－04

2011－03－13

王英彥（1981－），女，湖南祁陽人，講師，工學(xué)碩士，研究方向?yàn)檫h(yuǎn)程教育、計算機(jī)集成網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、教育技術(shù)及研究方法。