楊洋

摘 要 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)是當(dāng)今現(xiàn)代化教育手段的研究熱點(diǎn)。先分析自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的一般架構(gòu)模型，接著闡述現(xiàn)今具有代表性的幾種參考模型，并從模型關(guān)聯(lián)度、所能解決的問題等方面進(jìn)行分析比較，為深入研究和設(shè)計(jì)通用性自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型；參考模型；領(lǐng)域模型

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）04-0033-03

Abstract Adaptive learning system is hot point of modern education means research. Here we firstly analyzed the general architecture model of adaptive learning system. Then the representative reference

models were expounded and compared in the degree of the model correlation and problem solvation ability， this paper analyzes and compares， which would provide the basis for further research and design of general adaptive learning system.

Key words adaptive learning model； reference model； domain model

1 引言

網(wǎng)絡(luò)教育是當(dāng)前教育界的一個(gè)研究熱點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方式也越來越普及，這種學(xué)習(xí)方式以學(xué)習(xí)者為中心，向?qū)W習(xí)者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、個(gè)性化的學(xué)習(xí)形式和個(gè)性化的學(xué)習(xí)服務(wù)。

學(xué)習(xí)者在使用自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)時(shí)，可以自由選擇學(xué)習(xí)路徑和調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度，系統(tǒng)還可以引領(lǐng)和指導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，用來滿足學(xué)習(xí)者的不同學(xué)習(xí)需求[1]。自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)雖然注重提供自適應(yīng)能力，但是系統(tǒng)之間可比性不高，可以將其歸入?yún)⒖寄Ｐ椭?。參考模型根?jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則來指導(dǎo)系統(tǒng)開發(fā)，并說明系統(tǒng)中組件之間的交互方式。因此，開發(fā)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)需要先研究參考模型。

2 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的一般架構(gòu)模型

目前自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)如AEHS（Adaptive Educational Hypermedia Systems）、AHA、ACCT等，美國匹茲堡大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院的Peter Brusilovsky提出一個(gè)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)AEHS的通用模型[2]，如圖1所示。

其中，領(lǐng)域模型描述了領(lǐng)域知識(shí)結(jié)構(gòu)、概念知識(shí)和概念間的聯(lián)系；學(xué)生模型，也叫用戶模型，它描述了用戶的特性，如使用系統(tǒng)的用戶的文化、個(gè)人愛好和興趣傾向等信息，該組件可以提取或重新賦予學(xué)生的特性。學(xué)生模型信息訪問領(lǐng)域模型是一種規(guī)則，它定義了教育學(xué)模型，規(guī)則的制定依據(jù)了領(lǐng)域知識(shí)結(jié)構(gòu)。自適應(yīng)引擎可以對(duì)用戶進(jìn)行個(gè)性化選擇、注釋和呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，是創(chuàng)建、更新領(lǐng)域概念和鏈接的軟件環(huán)境。接口模塊表明并定義了用戶與自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)間的交互方式，包含評(píng)價(jià)、自適應(yīng)和推測機(jī)制，其中的數(shù)據(jù)可以推測用戶的特點(diǎn)。

3 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的主要模型

其實(shí)，AEHS從嚴(yán)格意義上說并不能稱為參考模型，因?yàn)锳EHS并沒有標(biāo)準(zhǔn)的參考模型和架構(gòu)體系。實(shí)際上，第一個(gè)被開發(fā)出來的參考模型是自適應(yīng)超媒體應(yīng)用模型（AHAM），隨后有LAOS、XML自適應(yīng)媒體模型（XAHM）和WebML等參考模型。從結(jié)構(gòu)上看，AHAM劃分了AEHS的組成部分。

AHAM AHAM（Adaptive Hypermedia Application Model，自適應(yīng)超媒體應(yīng)用模型）分為五層[3]，是基于早期的Dexter模型建立的，如圖2所示。

1）運(yùn)行時(shí)層。該層包含了與用戶訪問系統(tǒng)和向用戶呈現(xiàn)信息的組件，并且決定向終端用戶以何種方式呈現(xiàn)內(nèi)容。

2）存儲(chǔ)層。該層是AHAM的核心層，由3個(gè)子層組成，每個(gè)子層構(gòu)成一個(gè)子模型。

①領(lǐng)域模型。該模型描述領(lǐng)域知識(shí)的結(jié)構(gòu)，如實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系。實(shí)體具有不同的特征，能夠唯一識(shí)別實(shí)體的、具有同樣特征的概念可以具有不同的數(shù)據(jù)類型。

②用戶模型。該模型描述終端用戶的特征，它存儲(chǔ)了關(guān)于實(shí)體的屬性值。用戶模型根據(jù)領(lǐng)域模型進(jìn)行細(xì)粒度設(shè)計(jì)，用戶模型中的每一個(gè)實(shí)體可具有不同的屬性和值。

③自適應(yīng)模型。該模型是實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功能的基礎(chǔ)，它可以根據(jù)領(lǐng)域模型和用戶模型的結(jié)構(gòu)決定如何產(chǎn)生自適應(yīng)操作。

3）自適應(yīng)引擎層。該層主要解釋了自適應(yīng)模型中的自適應(yīng)規(guī)則，啟動(dòng)一個(gè)規(guī)則會(huì)觸發(fā)另一規(guī)則，體現(xiàn)系統(tǒng)的自適應(yīng)操作。

4）錨固層。該層是內(nèi)部組件層和自適應(yīng)引擎層的通信接口，提供了自適應(yīng)引擎規(guī)則與實(shí)際存儲(chǔ)信息的匹配功能。

5）內(nèi)部組件層。該層主要存儲(chǔ)實(shí)際信息，錨固層中的連接點(diǎn)對(duì)該層中的信息匹配存儲(chǔ)層中的各子模型間的連接。

LAOS LAOS是一種通用復(fù)合自適應(yīng)媒體模型[4]，是依據(jù)AHAM模型和概念圖并基于編輯更新規(guī)則的三層模型創(chuàng)建的。LAOS定義了五層模型：領(lǐng)域模型、用戶模型、目標(biāo)和約束模型、自適應(yīng)模型和呈現(xiàn)模型。LAOS相比AHAM來看，引入了目標(biāo)和約束模型，該模型起著中間編輯作用，目標(biāo)指向關(guān)注的點(diǎn)，約束限定查詢的范圍。概念圖由領(lǐng)域模型、目標(biāo)和約束模型、用戶模型共同組成，LAOS通過屬性將概念定義為語義獨(dú)立的實(shí)體。呈現(xiàn)模型考慮了終端物理特性，比如PAD、手機(jī)等不同的顯示風(fēng)格等，從而使得程序移植性較好。

XAHM XAHM是一種基于XML的面向?qū)ο竽Ｐ蚚5]，該模型以XML作為基本數(shù)據(jù)格式，分為應(yīng)用領(lǐng)域模型、用戶模型和自適應(yīng)模型。自適應(yīng)模型使用多維度方法，從用戶行為、外部環(huán)境和技術(shù)方面等進(jìn)行描述。實(shí)際上，XAHM模型主要區(qū)分出由用戶需求的自適應(yīng)和由技術(shù)限制的自適應(yīng)。

WebML WebML是一種可視化語言，也作為一種自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的參考模型[6]，用于說明Web應(yīng)用程序的內(nèi)容結(jié)構(gòu)和組織形式，并可以轉(zhuǎn)換為超文本格式。WebML主要包含了個(gè)性化模型和用戶建模方法，基于WebML構(gòu)建的自適應(yīng)系統(tǒng)包含了4個(gè)模型。

1）結(jié)構(gòu)模型。該模型呈現(xiàn)具體數(shù)據(jù)內(nèi)容，如實(shí)體與實(shí)體間的聯(lián)系。

2）超文本模型。該模型描述了通過數(shù)據(jù)模式初始化好的內(nèi)容如何發(fā)布成超媒體文件。

3）呈現(xiàn)模型。該模型以XML語法表現(xiàn)頁面布局和圖形樣式，呈現(xiàn)風(fēng)格包含了頁面屬性和頁面內(nèi)容等。

4）個(gè)性化模型。該模型以實(shí)體形式陳述用戶之間的聯(lián)系，個(gè)性化機(jī)制通常采用聲明式個(gè)性化和程序式個(gè)性化。

自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑模型 自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑模型的構(gòu)建主要有生成所有的學(xué)習(xí)路徑和選擇適應(yīng)性的學(xué)習(xí)路徑兩個(gè)步驟，該模型分成學(xué)習(xí)者自適應(yīng)層、概念層和學(xué)習(xí)目標(biāo)層[7]。

1）學(xué)習(xí)目標(biāo)層。該層結(jié)構(gòu)上的每一個(gè)目標(biāo)都有與之相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)概念，選擇出與學(xué)習(xí)目標(biāo)層結(jié)構(gòu)上對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)概念形成概念層。

2）概念層的結(jié)構(gòu)繼承了領(lǐng)域概念本體的結(jié)構(gòu)。

3）學(xué)習(xí)者自適應(yīng)層是指與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)偏好和適應(yīng)度值進(jìn)行選擇設(shè)置。

4 各參考模型分析比較

關(guān)聯(lián)度 從關(guān)聯(lián)度來看，AHAM模型中，與領(lǐng)域模型相關(guān)的自適應(yīng)和技術(shù)層面因素之間關(guān)聯(lián)度高，分離不明確；LAOS模型中，引入目標(biāo)和約束層，該層將領(lǐng)域知識(shí)信息和教育學(xué)信息隔離，關(guān)聯(lián)度低；XHAM模型中，自適應(yīng)性和技術(shù)層面因素之間無關(guān)聯(lián)，明確分離；WebML模型中，與領(lǐng)域模型相關(guān)的自適應(yīng)和技術(shù)層面因素之間無關(guān)聯(lián)，明確分離；自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑模型中，分為生成學(xué)習(xí)路徑和選擇學(xué)習(xí)路徑兩個(gè)步驟，根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特性選擇合適資源，形成所有的學(xué)習(xí)路徑，然后根據(jù)適應(yīng)度選擇適合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)路徑并呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者。

解決的問題 基于Dexter模型建立的適應(yīng)性較強(qiáng)的參考模型，該模型中的領(lǐng)域模型扮演者自適應(yīng)超媒體程序的中心角色，用戶模型描述用戶和領(lǐng)域模型聯(lián)系方式。

LAOS模型是基于AHAM模型和概念圖建立的。該模型中的自適應(yīng)模型是復(fù)合模型，含有概念層、課程層、學(xué)生自適應(yīng)與表現(xiàn)層。其中，概念層描述了領(lǐng)域知識(shí)；課程層提供了課程，是對(duì)概念層的補(bǔ)充描述；學(xué)生自適應(yīng)與表現(xiàn)層對(duì)應(yīng)著自適應(yīng)模型和呈現(xiàn)模型。3個(gè)層級(jí)都由自適應(yīng)引擎驅(qū)動(dòng)。

XHAM模型從用戶行為維度、技術(shù)維度和外部環(huán)境維度3個(gè)維度設(shè)計(jì)模型：用戶行為維度關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)行為；技術(shù)維度考慮一些客觀因素，如網(wǎng)絡(luò)狀況和用戶終端設(shè)備使用情況；外部環(huán)境維度考慮外界因素，如時(shí)空和政治等。

WebML模型關(guān)注系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面，其中的個(gè)性化模型和呈現(xiàn)模型有利于自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。WebML模型的推導(dǎo)過程是添加冗余信息進(jìn)入結(jié)構(gòu)模式從而提高表現(xiàn)力，較容易地提取實(shí)體、屬性和關(guān)系等。

自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑模型主要解決當(dāng)今自適應(yīng)模型中的一些問題，比如適應(yīng)性規(guī)則缺失和沖突等，提高學(xué)習(xí)系統(tǒng)的自適應(yīng)度。

5 結(jié)束語

當(dāng)今的自適應(yīng)參考模型從不同角度體現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的關(guān)鍵特點(diǎn)，這些參考模型各有優(yōu)勢，在使用中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況選擇適合自己的參考模型作為設(shè)計(jì)依據(jù)，提高開發(fā)效率，并作為教學(xué)后續(xù)使用。

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