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談基于學習對象理論的教學資源庫研究論文
論文關鍵詞:學習對象 元數據 教學資源庫
論文摘要:學習對象是教育技術領域的一個全新理念。作為理論，學習對象研究影響教學資源可重用性的各種因素間的最佳結構狀態(tài);作為技術，學習對象是教學資源的抽象與封裝，教學資源以學習對象的形式存在，教學設計者通過重用學習對象來共享教學資源。本文介紹了學習對象的特征、分類、粒度和元數據語義模型，分析了在教學資源庫系統(tǒng)中引入學習對象的優(yōu)勢，討論了基于學習對象的教學資源庫系統(tǒng)中學習對象粒度定位、類的封裝與繼承及其xML綁定。
一、引言
自20世紀90年代E-Learning逐漸興起以來，教學媒體發(fā)生了改變，教學資源的形態(tài)也隨之發(fā)生了變化，數字化教學資源作為教育信息化背景下的現代教學要素，己經成為支持信息化教學活動的重要基礎和保證。
但是，教學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題。因此，教學資源的共享與重用越來越引起教育技術學界的關注。受到計算機科學中面向對象思想的深刻影響，學習對象的理念逐漸形成并得以快速發(fā)展。
本文探析學習對象的理論及其在共享型專業(yè)教學資源庫中的應用。
二、學習對象的理論
(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(tǒng)由對象組成;2、對象具有標識唯一性且相互關聯(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、運動及其相互關聯(lián);4、對象的屬性變化反映了系統(tǒng)的狀態(tài)變化。5、系統(tǒng)中各個對象之間的相互作用關聯(lián)，形成對象方法之間的相應動態(tài)組合，從而完成系統(tǒng)任務。
80年代，隨著OOP的迅速發(fā)展，00思想及其方法與技術不僅在軟件工程領域得到深人研究和廣泛應用，還深刻影響了系統(tǒng)工程、知識工程、人工智能、計算機體系結構等眾多領域。到了90年代，00在高度(思維科學)、廣度(應用領域)和深度(形式描述)三個維度的研究不斷擴展和深人，成為計算機科學的一個研究熱點。
(二)學習對象的概念
00思想運用到教育技術領域，提出了可重用教學構件((reusableinstructionalcomponents)的概念。1994年，H.WayneHodgin;在《LearningArchitec-tures,API’s,andLearningObjects》一文中首次使用學習對象(Learningobject,LO)一詞來描述這種易組合、可重用的教學構件。
1996年，美國IEEE學習技術標準委員會(LTSC,IEEEP1484)成立。該委員會采納了學習對象術語，2000年，委員會下設的學習對象元數據工作組(P1484.12)給出了學習對象的一個十分寬泛的定義:學習對象是可以在技術支持學習的過程中被使用、重用或引用的任何數字或非數字的實體。
一些研究機構和學者也相繼提出了學習對象的定義，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:學習對象是支持學習的可重用的數字化資源(anydigitalresourcethatcanbereusedtosupportlearning}。這些限定和描述刻劃了學習對象的特性，從而進一步明確了學習對象的含義和范疇。
學習對象概念的三個顯著特性是:
1、教學性。學習對象是針對學習而設計、在學習過程中被使用、為達到學習目的而存在的特定實體。
2、可重用。學習對象可以被教學設計者針對不同的教學對象、出于不同的教學目的、基于不同的教學策略、在不同的教學情境下重新組合和重復利用。
3、數字化。學習對象是數字化實體，能夠傳輸和共享。
學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，但教學性、可重用、數字化是最重要的三個特性。教學性是學習對象的首要任務，可重用是學習對象的核心目標，數字化是學習對象與傳統(tǒng)教學資源的根本區(qū)別。
(三)學習對象與教學資源
建立在非數字化教學媒體基礎上的傳統(tǒng)教學資源，其形態(tài)是固化的、物化的和靜態(tài)的。隨著信息技術的發(fā)展和信息技術教育應用的普及，以網絡為載體、以多種媒體來呈現的數字化教學資源，從一開始就表現出傳統(tǒng)教學資源所無法比擬的巨大優(yōu)勢，并逐漸成為教學資源的主流形態(tài)。但是，僅僅只是教學資源的形態(tài)發(fā)生變化還遠遠不夠，這是因為:1、它所包含的教學內容(或教學材料)仍然是固定的，難以被教學設計者解構和重組;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。
學習對象是教學資源的抽象與封裝，教學資源以學習對象的形式存在，教學設計者通過重用學習對象來共享教學資源。因此，學習對象是構件化的教學資源，能有效的檢索、發(fā)現、管理、重用和共享，具有現代教學資源的全部特征。
(四)學習對象的分類
學習對象的內在固有特性包括:組合元素的個數、內含對象的類型、可重用的構件對象、一般功能、外部依賴性、邏輯類型、不同情境下可重用的潛力、同一情境下可重用的潛力。學習對象按上述固有特性分為5類:基本型((fundamental)、組合封閉型(tom-biped-closed)、組合開放型(combined-open)、生成呈現型(generative-presentation)和生成教學型(genera-tive-instructional)}Z}o
學習對象按組織結構分為原子、集合、線性、層次和網狀類型叭按聚合度分為4個聚合層次。
(五)學習對象的粒度
粒度(granularity)是關于對象的大小、尺度及其詳細程度等特征的描述。學習對象的粒度決定了學習對象的重用頻率與效率，粒度過大會降低重用頻率，粒度過小則會降低重用效率。
一方面，根據00思想，對象的粒度要滿足“高內聚，低藕合”。另一方面，學習對象不同于軟件工程學中的抽象數據類型，教學性是其首要特性，因此，學習對象的粒度要以能表達一定獨立教學意義為原則。
(六)學習對象元數據
元數據是關于數據的數據，用于描述數據的屬性。學習對象元數據(Learningobjectsmetadata,LOM)的作用在于，為教學設計者和學習者查找、獲取、使用、評價、互換、共享、管理學習對象提供支持。學習對象元數據是學習對象的關鍵技術之一。
目前，國際上相對完備的LOM標準是IEEE((DraftStandardforLearningobjectsmetadata})(IEEEP1484.12.1)aIEEELOM標準定義了學習對象的一個語義模型，其結構是一個4層語義樹。該語義模型將學習對象的屬性組合成9類，分別是:general,lifecycle,meta-metadata,technical,education}rights,rela-tion,annotation,classification。該語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類數據元素classification組成LOM分類擴展集，為特定領域的學習對象提供了一個簡單的擴展機制。
我國《教育資源建設技術規(guī)范》是IEEELOM標準在教學資源領域的擴展和本土化�！督逃Y源建設技術規(guī)范》以LOM核心集為基礎，抽取LOM可選集的一個必要子集，利用LOM分類擴展集對九類教學資源規(guī)定了擴展屬性。
三、基于學習對象的教學資源庫
教學資源庫是面向教學的教學資源數據庫系統(tǒng)，它利用信息技術對教學資源進行開發(fā)與整合，以計算機網絡為傳輸載體與共享手段，實現優(yōu)質教學資源的共建共享。教學資源庫是示范性高等職業(yè)院校的主要建設內容之一，它主要包括專業(yè)教學目標與標準、精品課程體系、教學內容、實驗實訓、教學指導、學習評價等要素。
基于學習對象的教學資源庫是指:基于學習對象所包含的教學設計理論、面向對象思想、可重用性核心理念，運用學習對象的元數據技術和面向對象的程序設計技術，描述、組織、管理、發(fā)布、運用教學資源的數據庫系統(tǒng)。
基于學習對象的教學資源庫具有以下優(yōu)勢:
第一，由于學習對象的可重用性，在學習對象理論指導下構建的教學資源庫能以最大效度提高資源的使用效率;
第二，由于學習對象元數據的標準性，使教學資源的分類組織及其特征描述符合一定規(guī)范，同時也是資源數據庫的設計依據;
第三，由于學習對象的潛在智能性，在某種教學策略或認知策略的引導下，系統(tǒng)能夠自適應教學目標并生成相應的學習對象序列，從而使系統(tǒng)具有一定程度的智能化或通過代理結構實現智能代理。
(一)教學資源的分類
教學資源按內容可分為三大類，即標準類、素材類和課程類，其中素材類和課程類屬于學習對象。各類教學資源界定如下:
1標準類包括職業(yè)標準、崗位能力標準、人才培養(yǎng)方案和課程標準等。
(1)職業(yè)標準是根據職業(yè)的活動內容，對從業(yè)人員工作能力水平的規(guī)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、核心崗位能力三個層面描述工作崗位的能力體系，每個層面由若干能力素質類別構成，每一類別根據行為表現的不同而劃分為多個級別，每個級別代表不同處理事件能力的程度。
(3)人才培養(yǎng)方案是人才培養(yǎng)目標與培養(yǎng)規(guī)格的具體化、實踐化表現形式，是學校實施人才培養(yǎng)工作的指導性文件，是組織教學和進行教學管理的主要依據。人才培養(yǎng)方案包括培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格、培養(yǎng)模式、課程目標、課程體系、實踐實訓教學體系、學習評價等方面的內容。 (4)課程標準是教材編寫、教學實施、評價測量的依據，是學校管理和評價課程的基礎。課程標準闡述課程的性質、價值與功能，明確三個維度(知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀)的課程總目標和學段目標，描述學習領域的內容標準和學習目標(結果性目標和體驗性目標)，給出實施建議(教與學建議、教材編寫建議、評價建議、課程資源開發(fā)與利用建議等)。
2.素材分為媒體素材、試題、試卷、課件、案例、常見問題解答、文獻資料、資源目錄索引等。
(l)媒體素材是傳播教學信息的基本材料單元，素材類型分為文本、圖形圖像、音頻、視頻、動畫五大類。
(2)試題是測試中使用的問題、選項、正確答案、得分點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(tǒng)中實現的試題集合。
(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實施相對完整教學的軟件。
(5)案例是指由各種數字媒體元素組合表現的有現實指導意義和教學意義的代表性事件或現象。
(6)常見問題解答是針對某一領域最常出現的問題給出的全面解答。
(7)文獻資料是有關教育教學方面的政策、法規(guī)、條例、規(guī)章制度和專業(yè)文章、書籍、音像資料、事件記錄等。
(g)資源目錄索引是某一領域中相關的網絡資源URL鏈接和非網絡資源的索引氣
3.課程類包括網絡課程、精品課程、課程包等。
(1)網絡課程是通過網絡表現的某專業(yè)的教學內容以及所實施的教學活動的總和，包括按一定的教學目標、教學策略組織起來的教學內容和網絡教學支撐環(huán)境。
(2)精品課程是指具有“五個一流”的示范性課程，即具有先進的教育思想、豐富新穎的教學內容、精湛的教學藝術、現代化的教學手段、嚴格的教學管理及評價等特點的示范性課程。“精品課程要使用網絡進行教學與管理”，從這個意義上講，精品課程的網絡表現形式是網絡課程。
(3)課程包是針對課程實施完整教學的軟件。
(二)學習對象粒度的定位
教學資源的上述分類是依據內容分類，因此，學習對象的粒度取決于教學內容的規(guī)模。
知識點是教學內容的核心單元，知識點之間的關聯(lián)關系體現了知識體系的內在聯(lián)系，所以知識點及其關聯(lián)關系是構建完整知識體系的基礎。同時，一個知識點又是具有原子特性的不可分單元。因此，知識點屬組合封閉型，圍繞一個知識點的相關素材屬基本型，由關聯(lián)知識點組成的課程屬生成教學型。
設計學習對象時，其粒度定位如下:
1、單個課件被一個學習對象封裝;
2、其它素材類教學資源按照知識點分組，每個分組被一個學習對象封裝;
3、一門課程對應一個學習對象序列。
(三)學習對象類的封裝與繼承
將教學資源分類后，提取每一類教學資源的共性特性和個性特性，這些特性在基于學習對象的教學資源庫系統(tǒng)內部定義為一個抽象數據類型--一學習對象類(Learningobjectsclass，LOC)。LOC是教學資源在系統(tǒng)內部的抽象與封裝，每個具體的教學資源是LOC的一個實例。
LOC與LOM都是教學資源的抽象與封裝，LOC用于系統(tǒng)內部對教學資源的各種加工處理，LOM用于系統(tǒng)對外呈現教學資源，LOC與LOM是動態(tài)對應的。位于頂層的LOC是一個抽象類，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LOC繼承頂層類，重載頂層類的屬性與方法，其擴展屬性與可選數據元素、分類數據元素一一對應，屬性的賦值可以在構造時通過構造器由元數據庫中初始讀取，也可以通過set方法由元數據庫中動態(tài)讀取。
為了實現學習對象的序列化和智能代理，還要考慮LOC實例的持久化，在LOC實例的整個生存周期內保持有狀態(tài)會話。
(四)學習對象元數據的XML綁定
為了實現元數據的XML綁定，基于學習對象的教學資源庫系統(tǒng)需要具備:1、一個完備的資源命名空間;2、一套完整的XML標記，并通過DTD約束以符合規(guī)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。
注冊教學資源時，在元數據字典和元數據編輯器向導下，提取教學資源的元數據，創(chuàng)建相應的LOC實例，存儲到元數據庫。發(fā)布教學資源時，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
學習對象是教育技術領域的一個全新理念。它所包含的教學設計理論、面向對象思想、可重用性核心理念對于教學資源的建設有著深遠的理論指導意義。它的分類方法、粒度定位、元數據規(guī)范對于教學資源庫的構建有著現實的實踐指導意義。
教學資源庫的建設，需要理論指導、教學設計、標準規(guī)范和技術支持的多重實現，是一個復雜的系統(tǒng)工程�；趯W習對象的教學資源庫，能有效提高教學資源的可重用性和利用率，具有規(guī)范的數據描述和體系結構，能充分發(fā)揮學習對象潛在的智能性。
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