自适应学习系统研究设计

赵婉芳

摘 要：随着智能化学习技术的研究和发展，基于网络的自适应学习已经成为网络学习研究的热点和主流的发展趋势，本文讨论了自适应系统设计原则及系统架构建模方法，分析并设计了自适应学习系统功能模块结构图，给未来的校园建设自适应学习系统提供一些借鉴。

关键词：自适应；软件架构；功能模块

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）22-0022-02

目前网络学习成为课堂学习之外的另一种主流形式，网络教学平台建设也成为应用软件研究的重点领域之一。传统的网络学习系统往往以系统为中心，较少考虑用户特点及个性习惯，因此在交互性及用户体验方面问题较多，造成了学习效果不明显，系统利用率低等诸多问题。随着学习社会化，终身化的要求，如何区别学习者的个性差异，因材施教，充分按照人的学习规律来进行教育，是目前教学系统开发研究的首要问题，因此在网络教育实践中逐步开发出基于网络的自适应学习系统，是摆在远程教育技术工作者面前的一项迫切而重要的工作。

1 自适应系统设计原则

适应adaptation是指个体与环境达到和谐关系的动态过程[1]。自适应学习系统的核心就是能够依据学习者的个性差异，提供不同的学习方案及学习难度，制定适合于学习者的学习计划和相应内容。基于网络的自适应学习系统需要在网络学习环境中以学习者为主体，学习者根据自己的实际需要自我组织制订并执行适合自己的学习计划自主选择适合自己的学习内容和学习策略，通过交互不断取得反馈信息，积极主动的监控自己的学习活动进行的过程，对学习活动进行自我评估，并相应地调节学习过程各环节以获得适应自己的最优化的个性发展的学习。

基于网络的自适应学习系统设计最重要就是体现“适应性”，即解决如何针对不同个性特征的学习者来制定并提供不同的学习策略和相关学习内容，因此自适应学习系统比普通学习系统更为复杂，涉及面更为广泛，不仅包括学习对象分析、自适应学习内容及风格评估、学习者与系统交互等问题，更主要的是要不断确定当前提供给每一个学习者的学习内容、风格及策略是否是最合适的学习方案，如何保证学习者能取得预定效果，因此在设计并实现自适应学习系统前，设计者首先需要思考并明确以下五个方面问题：

（1）分析学习者的相关知识基础、学习能力及学习风格等，确定学习系统的面向对象范围。

（2）如何针对不同的学习对象制定多样不同的学习资料、学习策略、自适应测验及学习评估等内容。

（3）如何获取并分析学习对象的反馈信息，通过反馈信息选取最适合学习者的学习内容和学习风格，同时在学习者学习过程中如何能及时控制并调整其相应学习过程。

（4）明确所开发的自适应学习系统的主要特点，能实现的主要功能及具体分析。

（5）确定通过该学习系统的学习使用目标学习者所能达到的最佳具体学习目标。

2 自适应学习系统架构建模

软件架构是软件的系统蓝图，由构成系统的抽象组件组成，其中规定了系统性能及功能需求等各种具体而明确约束条件，从不同角度对组成系统的各部分进行搭配和安排。软件架构对软件开发过程起着指导作用，软件架构有助于增量式开发和迭代开发，可以多次复用，因此软件开发之前先要进行架构设计。般而言，软件架构设计要达到可靠性、安全性、可伸缩性及可维护性等目标。目前软件架构表示主要有如下几种类型：

（1）结构模型：主要以构件和构件之间的连接件，并借助一些概念来刻画这种构架。一般系统的配置，质量、风格和隐含的假设条件等通过这种架构来表示；

（2）框架模型：适合整体结构的描述和表示；

（3）动态模型：侧重于研究中各构件之间的状态，可以补充框架模型或者结构模型不能表现动态这一缺陷；

（4）過程模型：侧重于对系统构建的过程、步骤进行研究；

（5）分层结构模型：是一种基于层次结构的模型，也是最常见的软件架构，由一组构件按照不同的层次来构成，每一层都有清晰的角色和分工，不需要知道其他层的细节。在这种模型中，高层由其下一层提供服务。四层的结构最常见。

这五种模型有不同的优劣势，适用环境各不相同，而由Kruchten在1995年提出的“4+1”的视图模型则将这五种模型进行有机结合，形成了一个新的模型进行软件架构表示，是目前比较全面经典的架构表示，其结构如图1所示，可以采用这种架构表示自适应学习系统软件架构更为合适。

3 自适应学习系统功能模块规划设计

基于系统逻辑结构分析，可以将自适应学习系统业务划分为前台和后台两部分。学习者用户首先通过前台登录模块进行身份验证后，登录自适应学习系统前台业务，在学习资源模块中可以查阅学习资料，搜索相关的学习信息。在学员进行正式学习前学员首先需要在测试评估模块中进行相关知识能力测评，通过系统对测评结果的评估分析，制定适合自己的学习内容及学习计划，在学员与系统交流的过程中，学员所有的学习动作都会记录在学习者中心中，有助于学习者后续查询管理。因此，在前端功能中主要的功能有：用户登录、学习者中心、学习交流、测试评估、课程资源、学习帮助等模块，而后台部分共分为六个管理模块：用户管理、科目知识管理、试卷管理、成绩管理、学习记录管理、评价反馈管理。系统前台功能结构如图2所示。

测试评估模块是本系统中最关键的部分，该部分通过学习者的答卷交互结果结合学习者的浏览历史和页面停留时间，分析得出学习者的特点及兴趣需求，根据该分析结果，推送相应的学习资料。而其中优秀的推荐算法能筛选出更符合学习者需求的学习资料，将能引发学习者学习兴趣，提高自适应学习平台的使用频率及效果。选取合适的推荐算法，从海量的学习资源中筛选出符合学习者学习需求的课程资料。

4 结语

随着智能化学习技术的研究和发展，基于网络的自适应学习已经成为网络学习研究的热点和主流的发展趋势，自适应学习系统为更多的学习者提供良好的网络学习环境，大大促进全民教育及素质教育。本系统探索性的分析与设计可以为未来基于网络的自适应性学习系统大规模的普及应用做一些基础性的研究和探索，为自适应系统进一步的发展提供一些借鉴。

参考文献

[1]陈肖生.网络教育与学习适应性研究综述.中国远程教育，2002.3，6-7.

[2]陈仕品，张剑平.适应性学习支持系统的学生模型研究[J].中国电化教育，2010，（5），112-117.

[3]姜强，赵蔚，王朋娇.自适应学习系统中双向适应交互评价实证研究[J].现代远程教育研究，2013，（5），106-112.

Abstract：With the research and development of intelligent learning technology， network-based adaptive learning has become a hot and mainstream trend of network learning research. This paper discussed the design principle and system architecture for adaptive system modeling， analysis and design of adaptive learning system function module structure diagram， provides some reference for the future construction of campus adaptive learning system.

Key words：self-adaption；software architecture； function module