基于学习对象理论的教学资源库研究

韩光辉

(武汉商业服务学院,湖北 武汉 430056)

一、引言

自20世纪90年代E-Learning逐渐兴起以来，教学媒体发生了改变，教学资源的形态也随之发生了变化，数字化教学资源作为教育信息化背景下的现代教学要素，已经成为支持信息化教学活动的重要基础和保证。

但是，教学资源普遍存在难以重用、互操作性差、共享困难、利用率低下等诸多问题。因此，教学资源的共享与重用越来越引起教育技术学界的关注。受到计算机科学中面向对象思想的深刻影响，学习对象的理念逐渐形成并得以快速发展。

本文探析学习对象的理论及其在共享型专业教学资源库中的应用。

二、学习对象的理论

（一）面向对象思想

20世纪70年代末，针对导致软件危机的根源，即用Von Neumann机求解的问题域结构与解域结构的不一致性，形成了面向对象的思想。

面向对象(Object-oriented,OO)思想的基本内容是：1、系统由对象组成；2、对象具有标识唯一性且相互关联；3、对象由属性和方法组成，属性刻划了对象的状态，方法刻划了对象的作用、运动及其相互关联；4、对象的属性变化反映了系统的状态变化。5、系统中各个对象之间的相互作用关联，形成对象方法之间的相应动态组合，从而完成系统任务[1]。

80年代，随着OOP的迅速发展，OO思想及其方法与技术不仅在软件工程领域得到深入研究和广泛应用，还深刻影响了系统工程、知识工程、人工智能、计算机体系结构等众多领域。到了90年代，OO在高度(思维科学)、广度(应用领域)和深度(形式描述)三个维度的研究不断扩展和深入，成为计算机科学的一个研究热点。

（二）学习对象的概念

OO思想运用到教育技术领域，提出了可重用教学构件(reusable instructional components)的概念。1994年，H.Wayne Hodgins在《Learning Architectures,API’s,and Learning Objects》 一文中首次使用学习对象(Learning object,LO)一词来描述这种易组合、可重用的教学构件[2]。

1996年，美国IEEE学习技术标准委员会(LTSC,IEEE P1484)成立。该委员会采纳了学习对象术语，2000年，委员会下设的学习对象元数据工作组(P1484.12)给出了学习对象的一个十分宽泛的定义：学习对象是可以在技术支持学习的过程中被使用、重用或引用的任何数字或非数字的实体[3]。

一些研究机构和学者也相继提出了学习对象的定义，但基本上都是针对上述定义的限制性界定和具体描述，最典型的是：学习对象是支持学习的可重用的数字化资源 (any digital resource that can be reused tosupport learning[2])。这些限定和描述刻划了学习对象的特性，从而进一步明确了学习对象的含义和范畴。

学习对象概念的三个显著特性是：

1、教学性。学习对象是针对学习而设计、在学习过程中被使用、为达到学习目的而存在的特定实体。

2、可重用。学习对象可以被教学设计者针对不同的教学对象、出于不同的教学目的、基于不同的教学策略、在不同的教学情境下重新组合和重复利用。

3、数字化。学习对象是数字化实体，能够传输和共享。

学习对象概念还具有其它一些特性，如自包含(self-contained)、自足(self-sufficient)、内聚(cohesion)、可聚合(can be aggregated)、互操作(interoperable)等[4,5]，但教学性、可重用、数字化是最重要的三个特性。教学性是学习对象的首要任务，可重用是学习对象的核心目标，数字化是学习对象与传统教学资源的根本区别。

（三）学习对象与教学资源

建立在非数字化教学媒体基础上的传统教学资源，其形态是固化的、物化的和静态的。随着信息技术的发展和信息技术教育应用的普及，以网络为载体、以多种媒体来呈现的数字化教学资源，从一开始就表现出传统教学资源所无法比拟的巨大优势，并逐渐成为教学资源的主流形态。但是，仅仅只是教学资源的形态发生变化还远远不够，这是因为：1、它所包含的教学内容(或教学材料)仍然是固定的，难以被教学设计者解构和重组；2、它不具备一致的组织结构及其描述信息，难以互操作和共享。

学习对象是教学资源的抽象与封装，教学资源以学习对象的形式存在，教学设计者通过重用学习对象来共享教学资源。因此，学习对象是构件化的教学资源，能有效的检索、发现、管理、重用和共享，具有现代教学资源的全部特征[6]。

（四）学习对象的分类

学习对象的内在固有特性包括：组合元素的个数、内含对象的类型、可重用的构件对象、一般功能、外部依赖性、逻辑类型、不同情境下可重用的潜力、同一情境下可重用的潜力。学习对象按上述固有特性分为5类：基本型(fundamental)、组合封闭型(combined-closed)、组合开放型(combined-open)、生成呈现型(generative-presentation)和生成教学型(generative-instructional)[2]。

学习对象按组织结构分为原子、集合、线性、层次和网状类型[3]；按聚合度分为4个聚合层次[3]。

（五）学习对象的粒度

粒度(granularity)是关于对象的大小、尺度及其详细程度等特征的描述。学习对象的粒度决定了学习对象的重用频率与效率，粒度过大会降低重用频率，粒度过小则会降低重用效率。

一方面，根据OO思想，对象的粒度要满足“高内聚，低耦合”。另一方面，学习对象不同于软件工程学中的抽象数据类型，教学性是其首要特性，因此，学习对象的粒度要以能表达一定独立教学意义为原则。

（六）学习对象元数据

元数据是关于数据的数据，用于描述数据的属性。学习对象元数据(Learningobjects metadata,LOM)的作用在于，为教学设计者和学习者查找、获取、使用、评价、互换、共享、管理学习对象提供支持。学习对象元数据是学习对象的关键技术之一。

目前，国际上相对完备的LOM标准是IEEE《Draft Standard for Learning objects metadata》(IEEE P1484.12.1)。IEEE LOM标准定义了学习对象的一个语义模型，其结构是一个4层语义树。该语义模型将学习对象的属性组合成9类，分别是：general、life cycle、meta-metadata、technical、education、rights、relation、annotation、classification。该语义模型的数据元素分为必须数据元素(mandatory data element)与可选数据元素(optional data element)，全体必须数据元素组成LOM核心集，全体可选数据元素组成LOM可选集。特别的，第9类数据元素classification组成LOM分类扩展集，为特定领域的学习对象提供了一个简单的扩展机制。

我国《教育资源建设技术规范》是IEEE LOM标准在教学资源领域的扩展和本土化。《教育资源建设技术规范》以LOM核心集为基础，抽取LOM可选集的一个必要子集，利用LOM分类扩展集对九类教学资源规定了扩展属性。

三、基于学习对象的教学资源库

教学资源库是面向教学的教学资源数据库系统，它利用信息技术对教学资源进行开发与整合，以计算机网络为传输载体与共享手段，实现优质教学资源的共建共享。教学资源库是示范性高等职业院校的主要建设内容之一，它主要包括专业教学目标与标准、精品课程体系、教学内容、实验实训、教学指导、学习评价等要素[7]。

基于学习对象的教学资源库是指：基于学习对象所包含的教学设计理论、面向对象思想、可重用性核心理念，运用学习对象的元数据技术和面向对象的程序设计技术，描述、组织、管理、发布、运用教学资源的数据库系统。

基于学习对象的教学资源库具有以下优势：

第一，由于学习对象的可重用性，在学习对象理论指导下构建的教学资源库能以最大效度提高资源的使用效率；

第二，由于学习对象元数据的标准性，使教学资源的分类组织及其特征描述符合一定规范，同时也是资源数据库的设计依据；

第三，由于学习对象的潜在智能性，在某种教学策略或认知策略的引导下，系统能够自适应教学目标并生成相应的学习对象序列，从而使系统具有一定程度的智能化或通过代理结构实现智能代理[8]。

（一）教学资源的分类

教学资源按内容可分为三大类，即标准类、素材类和课程类，其中素材类和课程类属于学习对象。各类教学资源界定如下：

1.标准类包括职业标准、岗位能力标准、人才培养方案和课程标准等。

(1)职业标准是根据职业的活动内容，对从业人员工作能力水平的规范性要求。

(2)岗位能力是从业人员在具体工作岗位上应具备的能力，是职业能力的具体化。岗位能力标准一般从普通岗位能力、基本岗位能力、核心岗位能力三个层面描述工作岗位的能力体系，每个层面由若干能力素质类别构成，每一类别根据行为表现的不同而划分为多个级别，每个级别代表不同处理事件能力的程度。

(3)人才培养方案是人才培养目标与培养规格的具体化、实践化表现形式，是学校实施人才培养工作的指导性文件，是组织教学和进行教学管理的主要依据。人才培养方案包括培养目标、培养规格、培养模式、课程目标、课程体系、实践实训教学体系、学习评价等方面的内容。

(4)课程标准是教材编写、教学实施、评价测量的依据，是学校管理和评价课程的基础。课程标准阐述课程的性质、价值与功能，明确三个维度(知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观)的课程总目标和学段目标，描述学习领域的内容标准和学习目标(结果性目标和体验性目标)，给出实施建议(教与学建议、教材编写建议、评价建议、课程资源开发与利用建议等)。

2.素材分为媒体素材、试题、试卷、课件、案例、常见问题解答、文献资料、资源目录索引等[9]。

(1)媒体素材是传播教学信息的基本材料单元，素材类型分为文本、图形图像、音频、视频、动画五大类[9]。

(2)试题是测试中使用的问题、选项、正确答案、得分点和输出结果等的集合[9]。题库是按照一定的教育测量理论，在数据库系统中实现的试题集合。

(3)试卷是用于测试的典型成套试题。

(4)课件是针对若干知识点实施相对完整教学的软件[9]。

(5)案例是指由各种数字媒体元素组合表现的有现实指导意义和教学意义的代表性事件或现象[9]。

(6)常见问题解答是针对某一领域最常出现的问题给出的全面解答[9]。

(7)文献资料是有关教育教学方面的政策、法规、条例、规章制度和专业文章、书籍、音像资料、事件记录等[9]。

(8)资源目录索引是某一领域中相关的网络资源URL链接和非网络资源的索引[9]。

3.课程类包括网络课程、精品课程、课程包等。

(1)网络课程是通过网络表现的某专业的教学内容以及所实施的教学活动的总和，包括按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境[9]。

(2)精品课程是指具有“五个一流”[10]的示范性课程，即具有先进的教育思想、丰富新颖的教学内容、精湛的教学艺术、现代化的教学手段、严格的教学管理及评价等特点的示范性课程。“精品课程要使用网络进行教学与管理”[10]，从这个意义上讲，精品课程的网络表现形式是网络课程。

(3)课程包是针对课程实施完整教学的软件。

（二）学习对象粒度的定位

教学资源的上述分类是依据内容分类，因此，学习对象的粒度取决于教学内容的规模。

知识点是教学内容的核心单元，知识点之间的关联关系体现了知识体系的内在联系，所以知识点及其关联关系是构建完整知识体系的基础。同时，一个知识点又是具有原子特性的不可分单元。因此，知识点属组合封闭型，围绕一个知识点的相关素材属基本型，由关联知识点组成的课程属生成教学型。

设计学习对象时，其粒度定位如下：

1、单个课件被一个学习对象封装；

2、其它素材类教学资源按照知识点分组，每个分组被一个学习对象封装；

3、一门课程对应一个学习对象序列。

（三）学习对象类的封装与继承

将教学资源分类后，提取每一类教学资源的共性特性和个性特性，这些特性在基于学习对象的教学资源库系统内部定义为一个抽象数据类型----学习对象类(Learning objects class,LOC)。LOC是教学资源在系统内部的抽象与封装，每个具体的教学资源是LOC的一个实例。

LOC与LOM都是教学资源的抽象与封装，LOC用于系统内部对教学资源的各种加工处理，LOM用于系统对外呈现教学资源，LOC与LOM是动态对应的。

位于顶层的LOC是一个抽象类，它的属性与必须数据元素一一对应，方法至少包括构造器、set、get等方法。各类LOC继承顶层类，重载顶层类的属性与方法，其扩展属性与可选数据元素、分类数据元素一一对应，属性的赋值可以在构造时通过构造器由元数据库中初始读取，也可以通过set方法由元数据库中动态读取。

为了实现学习对象的序列化和智能代理，还要考虑LOC实例的持久化，在LOC实例的整个生存周期内保持有状态会话。

（四）学习对象元数据的XML绑定

为了实现元数据的XML绑定，基于学习对象的教学资源库系统需要具备：1、一个完备的资源命名空间；2、一套完整的XML标记，并通过DTD约束以符合规范，使用XSL设置显示格式；3、元数据字典和元数据编辑器等元数据管理工具；4、XML文档生成器。

注册教学资源时，在元数据字典和元数据编辑器向导下，提取教学资源的元数据，创建相应的LOC实例，存储到元数据库。发布教学资源时，XML文档生成器读取元数据库，用XML描述、封装元数据，生成XML文档格式的虚拟资源库。

四、结束语

学习对象是教育技术领域的一个全新理念。它所包含的教学设计理论、面向对象思想、可重用性核心理念对于教学资源的建设有着深远的理论指导意义。它的分类方法、粒度定位、元数据规范对于教学资源库的构建有着现实的实践指导意义。

教学资源库的建设，需要理论指导、教学设计、标准规范和技术支持的多重实现，是一个复杂的系统工程。基于学习对象的教学资源库，能有效提高教学资源的可重用性和利用率，具有规范的数据描述和体系结构，能充分发挥学习对象潜在的智能性。

[1] 陈智.面向对象的思想及其方法和技术实质 [J].信息系统工程,1994,7(1):28-30,

[2] David A.Wiley.Connectinglearningobjects toinstructional design theory:A definition,a metaphor,and a taxonomy[EB/OL].http://www.reusability.org,2002,

[3] IEEE LTSC,IEEE 1484.12.1.Draft Standard for Learning Object Metadata[S].http://ltsc.ieee.org,2002,

[4] 胡小勇,祝智庭.学习对象--网络教学技术的新理念[J].电化教育研究,2002(4):22-28,

[5] 刘清堂,杨宗凯,付琴.可重用的学习对象及其应用策略[J].电化教育研究,2003(8):13-17,

[6] 杜玉霞.现代教学资源内涵探析 [J].新课程研究,2009(6):181-182,

[7] 教育部、财政部.关于实施国家示范性高等职业院校建设计划，加快高等职业教育改革与发展的意见(教高[[2006]14号)[R],

[8] Von Joolingen W.Cognitive Tools for Discovery Learning[J].International Journal ofArtifical Intelligence in Education,1999(10):385-397.

[9] 教育资源建设技术规范(CELTS-41.1)[S].教育部教育信息化技术标准委员会,2002.12,

[10] 教育部.关于启动高校精品课程建设工作的通知(教高[2003]1号)[R].