基于Ｐ２Ｐ技术原理的学习模式探究

黄国庆　李　伟

摘要：本文对比传统学习描述了P2P多元虚拟学习平台的概念、P2P技术原理、特点，论述了基于P2P技术原理学习模式的教学理念、学习流程及优势。文章认为基于P2P技术原理的学习模式采取点对点方式组织学习对象，从学生节点能力出发动态更新学习对象的组织结构，明确每个学生的学习权利和义务，从而促进学生与学生之间形成互助、竞争、协作的学习方式。

关键词：P2P 拓扑结构 学习模式

中图分类号：TP393.02 文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2009）07-0060-04

一、引言

每一种教学模式或教学方法都需要某种学习对象拓扑结构的支撑,它架构着学习对象在整个学习过程中的组织结构，主导教学信息传播等学习行为，使整个学习过程能按照教学模式的思想有效进行。随着网络、多媒体技术的迅速发展，传统的学习对象组织结构已不再适合当今学生自主、探索型学习模式的开展。P2P思想根据学生们单位时间的学习表现动态更新学习对象在整个学习过程中对象之间的关系，使每个学生节点在学习过程中既是“客户端”又是辅助其他学生节点的“服务器”。

二、传统班级授课下的学习拓扑结构

传统的学习环境下以讲授教学为主，教师是整个教学过程的主导者，教学信息以单向传输为主。我们可以通过这种学习方式的拓扑结构图进一步分析，如图1所示。

图1传统学习的拓扑结构

教师：中心节点，负责提供核心服务、讲课、发布课程信息，组织整个学习过程和处理学生的发送请求（如问题解答）。

学生：周围节点，接受核心服务，发送问题至中心节点（提问）。

这种传统学习的拓扑结构与网络中星型拓扑结构相似（中心节点处于核心位置），其缺点在于：

1.对教师依赖性大。整个学习系统是否能优化循环取决于教师的水平，当处于中心位置的教师发布课程信息和处理学生问题的水平有限时，周围节点的学生发展就会受到限制。集讲课、学习评价、组织学习活动于一身的教师一旦在教学中出现了问题，整个学习系统就会陷入瘫痪。而且若长期位于该结构下，学生的学习活动会习惯于一种被动状态，过于依赖教师而缺乏自我个性。

2.交互性，实时性差。普通的中小学班级一个教师一般对应50个左右的学生，信息在某一时刻以单向传播为主，教师很难实时地了解传播动态及学生接受信息的情况。同时当老师和某一学生实行双向传播时往往会占用信道使得其他传播不能进行。而且在这个结构中，课堂上的固定位置也使讨论等学习方式仅仅在某一区域展开，学生节点之间的交流与沟通比较少或受到限制。

3.传播途径单一。传统学习方式以课堂讲授为主，易造成一种传播疲劳，即在单一的传播方式中随着传播时间的延续学生会逐渐对信息失去兴趣。虽然多媒体的引入使得传播的形式多元化，但这无法从根本上改变星型学习拓扑结构的缺陷。

4.难以做到因材施教。一对多的教师讲授传播过程使每个学生接受到的信息是一致的。然而，每个学生先前的知识结构、学习方法、认知方式、兴趣爱好等不同，所以这种教学传播过程难以兼顾到每个学生的个性。

虽然传统的学习拓扑结构不需要特殊的技术支持，实现起来比较方便，但无法满足学生个性化的学习需求，不再适合新的如探索、协作等学习模式，这也为基于P2P技术原理的学习模式的研究带来了必要性。

三、P2P多元虚拟学习平台及其特点

1.P2P技术原理

传统的客户端/服务器（C/S）的模式有一个缺陷：当客户端的数量过多或每个客户端在某一时刻向服务器发送的请求递增就会引起服务器的负载。而每个网络的带宽总是有限，在硬件能力范围之内的服务器处理效率总会有个限度，如果增加服务器的数量必然需要增加整个网络的成本。

在这种依赖中心的星型网络拓扑结构下，我们受思维定势的影响总是想方设法地去提高中心的能力，却更加重了周围节点对中心的依赖。在这样的情况下，去中心化的P2P思想受到越来越多人的关注。P2P是Peer-to-Peer的缩写，Peer具有对等的含义，意为节点之间的性质和功能是大致相同的。它允许客户端和客户端之间直接建立虚拟连接，赋予了客户机为其他网络节点服务的权利。以基于P2P技术的下载工具BT为例，在下载某一资源时必须存在一个称为种子的资源点，但这一资源点并不仅仅只存在某一服务器上，而是游离在每一个下载节点，每一个节点在下载的同时也把已下载在本地的资源（部分资源）上传到整个网络上，使其成为第二个或第N个种子。

P2P模式打破了传统的中心提供服务、客户端接受服务的局限性，使客户端升级为某项服务的子服务器，相比传统的客户端/服务器（C/S）模式，不仅避免了因请求服务数递增而引起的解决服务力下降的问题，而是反其道而行，随着请求服务数递增，解决服务力亦在上升，因而出现了下载者越多下载速度越快的现象。

P2P在网络拓扑结构中应该属于网状结构，它有以下优点：

（１）中心节点不再是网络存在的主导力量，其他节点也减少了对其的依赖性。

（２）提高了整个结构的可靠性，如系统中某一节点出了问题亦不会影响到整个系统的运行。

（３）效率提高，由于在网络中不仅仅只有一个中心服务器，而且还存在一些子服务器，这样可以提高整个网络的效率。

2.P2P多元虚拟学习平台的概念及其特点

P2P虚拟学习平台是一个以P2P技术为基础、结构化学习为目的的平台式架构，通过网络、多媒体等技术让学生们能做到协作、竞争等多种学习方式并举，并根据去中心化原则严格要求平台中的每个成员都有一定的义务与权利的学习平台。它以点对点的方式来组织学习过程中的对象关系，并实现了学习对象在结构上的多元化架构和动态更新。

在整个学习过程中，它实时记录各个学生节点的活动，根据一个事先制定的量规来评价其学习过程中的表现，并依此赋予他们不同的位置。例如，某个学生在一段时间内表现活跃，知识掌握情况比较好，教师就可以提升他为子学习过程的助理员，辅助其他同学学习。由于学生数据实时更新，学生们会积极地去努力和表现以达到助理员的标准。学生与学生、学生与老师间的交流都以数据形式被记录到平台上，而这些数据对所有学生开放、透明。每个学生节点既可以回顾自己以往的学习记录并进行反思，而且他人优秀的学习成果在平台上的展示也对自己有一种竞争紧迫感，促使学生更加自主积极地参与到学习过程中。实时的形成性评价使整个学习活动形成了一个动态更替的良性循环。具体拓扑结构如图2所示。

图2P2P虚拟学习平台拓扑结构

教师节点：将教学材料、教学任务等放在学习平台上，可以以广播、组播、单播等形式和学生进行交流。

学生节点：接受教学信息，发送问题至学习平台，教师和其他学生均可看到。通过学习平台和老师或其他同学进行交流。

基于该平台开展学习的主要特点为：

（１）学习目标不再是单一课时、单一学科的知识点，而是以过程方法的运用为主，并促使学生间形成互相协作竞争的自主探究式学习。由于传播过程由教师到学生分为“教师到平台”和“平台到学生”的两个阶段，信息传播由学生被动接受到主动探索，学生对平台上学习资源的获取、分析、整合和利用能力成了整个学习过程的制约因素。并且学习目标的转变导致学生们需要通过该平台进行协作和竞争来提高个人运用信息的方法和能力。

（２）更注重学生与学生之间的互助与评价，这也是它与传统课堂不同的地方。传统教育的评价以结果评价为主，如以教师打分为主的考试。而P2P学习平台侧重的是过程性评价，评价的权利也由教师向学生过渡。

（３）师生角色的变化：教师由信息发布者逐渐向教学情景设计者过渡。在建构主义学习理论的影响下，教师的职责逐步从简单的课堂讲授知识转变为学习环境的创设。学生也由被动地接收知识变为主动地获取知识；从传播角度上看，学生和老师之间主动的双向传播代替了教师到学生的单向传播。

（４）节点的权利和义务：在这个学习平台中，每个学生不仅仅有得到平台信息、教学资源的权利，而且承担着为其他学习者解决问题的义务。他们既是信源也是信宿，既接受平台其他学生节点的服务，同时也扮演着子服务器的角色解决其他节点本身不能解决的问题。这也是该平台多元化思想的体现，主导整个学习过程的不再是老师这个核心节点，而是相互间不断以协作和竞争来提高为其他学生服务的学生节点。

3.P2P虚拟学习平台和普通虚拟学习社区的关系

近年有些学者提出了一种虚拟学习社区理论，但虚拟学习社区缺少一种严格的拓扑要求，没有对节点的权利和义务进行规划，这样往往会使资源中心化。虽然在虚拟学习社区中节点具有相同的权利，但没有充分考虑到学生本身能力的不对等性，如学习差的学生仅仅只是提出问题，而不去独立地解决问题。长期下去使“差生”变成了“客户端”，好的学生变成了“服务器”。

而且社区的划分相当于把不同的学习任务分配给不同的节点，对其他学生节点不透明。而P2P虚拟学习平台则是把所有的学习资源，学习任务都集中于平台之上，这种集中和传统星型拓扑结构的集中不同，资源的来源都是用户的上传而并非服务器的提供，使得资源仅仅只是物理上的集中，而并非虚拟的集中。把学习任务直接在平台上分类，对所有学生节点都可见，意味着它的架构对所有节点都是透明的。

四、基于P2P技术原理的学习模式

1.概念与理论支持

基于P2P技术原理的学习模式是结合P2P多元虚拟学习平台运用奖励评价机制促进学习的协作与共享，促进学生提出问题并解决问题的一种学习方式。

建构主义认为知识是个人原本知识结构与外界情境环境交互的结果。而有意义的学习必然要学生们从个体认知水平出发把环境中的信息与个体的知识结构相结合，所以学习应该是学习者积极主动去发现、去探索的过程。在传统的班级制学习对象组织结构之下，学习者长期处于接受信息的状态，教学信息的刺激很难引起学生们的相关注意，因此学生们学习策略会偏向机械的接受学习。自主探究、发现型学习模式需要不同于中心化的班级制学习对象拓扑结构的支撑，这种需求呼唤基于P2P技术原理的学习模式的出现。

在传统的学习模式下，竞争和协同等学习是教师有意引导和学生自发进行的，如何管理学习过程中的竞争和协同学习关系是协作学习策略的关键。仅依赖学生的自觉性是无法真正提高学生间的竞争意识，因此我们需要通过一种明确的奖励机制来认可学习者对他人的帮助，提高学生间的协作积极性。具体到P2P虚拟学习平台教学中，可以通过分数和权限等方式来奖励学习者提供的学习资源和对其他学习者的帮助，从而调节学习过程中竞争、协同等学习关系。该分数亦可作为总结性评价中的一个核心标准，对为团队做出贡献的学习者给予合理的激励。

2.基于P2P技术原理的学习流程

该模式的操作流程如图3所示。

图3基于P2P技术原理的学习模式操作流程

教师依据学生先前经验和课程标准确定学习主题以及提供相关的学习资料，参考先行组织者策略创设认知冲突和学习环境，并根据学生的特质和任务结构划分学习小组。学习者在老师的引导下或自习、或听课、或以实验等手段进行学习，不断地对原有的学习资料进行评论或补充，进行小组协作学习等，P2P学习平台将对学生的学习行为（如互助学习、提问、解答其他同学问题等）进行记录并把对他们学习过程的评价公布在平台上，以刺激学生的竞争意识和学习积极性，平台根据学生不同的学习活动记录动态并更新学员结构，并在一定时段内形成相关的形成性评价，最终和学生的自评、互评、老师的评价计入总评价内。该模式体现了以下优点：

（１）记录学习活动，提高竞争可比性：传统班级制教学通常以期末考试等总结性评价为主，它虽对学习者的全程学习过程作出了全面的评价，但时间间隔久、评价方式单一，加上学生在学习过程中不易了解到他人的一些学习情况，使学习竞争的可比性大大减低。基于P2P技术原理的学习模式强调每个学生在整个小组学习任务中的义务与权利，促进了小组内的互助和协作、小组间的竞争。

其中，竞争协作完成任务是整个学习过程的关键，而这一步也必须用P2P虚拟学习平台加以实现。因为在传统的班级授课的教学组织形式下，我们不易了解到他人在某节课上的学习情况，这使竞争失去了实时性和活力。而且教师很难一一统计到课堂上学生的协作互助情况，因此也很难将学生间的互助与协作等学习行为计入总体评价，从而挫伤了大部分学生的协作积极性。

（２）资源的共享：在以往的网络和学习环境中，我们很难真正做到资源的共享。如在中心服务器的网络结构中，资源的来源都集中在网络的中心，这与班级制学习中大量的教学信息集中在老师身上一样，资源的提供者教师和资源利用者学生在人数上存在明显的差异，加上信息的供不应求和学生不能很好地了解到教师资源的动态，让学生很难做到实时的资源利用。而且学生节点之间也缺少资源信息的沟通，使学生间的协作很难展开。

P2P虚拟学习平台将改变这样的现状，该平台根据一定的机制（如积分等方式）严格要求学生不再仅仅是资源的利用者，而且也向其他学生节点提供资源。如学习者上传的资源被他人下载就可得到一定的积分，相反就需减去积分。而且上传到平台上的资源对所有节点都透明，学生们比较容易地掌握更新信息，资源的来源和用处都将大大地扩张。

（３）提高效率：目前教学资源以多种形式呈现，除文本外，还有图像、音频、教学视频等。这些多媒体资源在传统低带宽的网络中很难实现实时快速的传输。而P2P虚拟学习平台从根本上提高了网络的速率，使资源、信息的上传与下载变得更快捷。长期来说，它还提高了整个系统的可靠性。传统的班级制等学习系统都是由教师直接组织的，万一处于中心的教师出了问题，那么整个教学系统很容易会处于瘫痪状态。而在P2P虚拟学习平台中，学生节点有了自己提供信息、解决问题的能力，使得教学系统处于一个更稳定的状态。

五、基于P2P多元虚拟平台的个案运用分析

目前网上流行一种贴吧，如百度贴吧、雅虎知识堂、爱问等等都是典型的P2P多元虚拟平台的运用。虽然他们并不是纯熟的运用于教与学中，也不符合严格意义上的组织结构和拓扑系统的要求，但从这些经典的个案上看，P2P思想的发展前景还是具有比较大的空间。

下面我们就以雅虎知识堂为例，分析它的实现步骤,如图4所示。

图4雅虎知识堂运行步骤

该平台拥有一个数据库（问题集），如网民甲将问题1上传至数据库中，这时网民乙通过浏览平台看到了问题1并进行解决后再上传至数据库，最后网民甲接受答案再通过平台把评价发给网民乙，这个过程就完成了网民甲和网民乙两个节点的P2P数据交换。平台管理者再根据一定的原则对问题数据库进行管理，按一些问题的关键词等对问题分类使节点通过搜索引擎等技术找到自己想要的信息，每个节点都可以通过该平台与他人进行交流。

平台管理者同时还可以通过积分的形式对登录的用户进行管理，不同的评价可以获得不同的积分，如网民甲向平台上传资源，平台再根据其他网民的下载数给予他一定的积分，网民甲再根据获得的积分去下载其他网民的资源。通过这样的方式，P2P模式严格要求了在这个平台的用户既是问题的产生者又是问题的解决者。

六、结论与展望

P2P技术是网络发展的一项重要技术，它突破了传统的资源中心化。本文从传统学习拓扑结构和P2P虚拟学习平台的学习拓扑结构出发，剖析了P2P虚拟学习平台及基于P2P技术原理的学习模式的优点。目前我们通常注重的是它的技术上的意义，如其在BT等下载工具的运用。但从一种原理模型上分析，我们认为它亦是现代化网络化学习模式上的一种趋势。P2P作为一项新兴的技术，不论在技术原理还是教学应用上，它都是发展的一种趋向，相信它的路还很长。

参考文献：

[1]李俊青,李元振,王文宏.基于P2P的虚拟学习社区平台设计[J].现代情报,2006（6）.

[2]邓春红,方群.一种基于P2P的新型网络学习模型[J].安徽职业技术学院学报,2006（3）.

[3]魏国生.基于网络的合作学习的教学设计及案例研究[J].电化教育研究,2004（8）.