学习管理系统综述和发展趋势展望*

李 超 周 泓



学习管理系统综述和发展趋势展望*

李 超 周 泓

（北京航空航天大学 经济管理学院，北京 100037）

未来学习对传统的学习管理系统（Learning Management System，LMS）提出了全新的要求和新的挑战。文章首先通过对目前主流的如Blackboard、Canvas、Moodle、Sakai、Brightspace、Learning Studio等多种LMS进行详细的分析，从应用现状、分类、市场发展趋势以及标准等角度对现有学习管理系统进行了比较和综述。然后，文章从三个层面阐述了未来学习对于传统学习理念、内容和学习管理系统的挑战。最后，文章结合中国国情和实际应用场景对已经开始的下一代LMS发展趋势进行了展望。

学习管理系统；下一代学习管理系统；LTI；SCORM；E-Learning

引言

从人类产生文明以来，知识的传承和发展就在通过教与学的过程不断重复迭代至今。相应的教与学方法和形式也在不断地演进迭代。从古代大师们的门徒方式，演变到大学和研究机构的集中学习方式，再到今天的互联网环境下的线上线下混合教学模式，工具的变化为整个学习过程的效率提升提供了极大的便利。然而传统的教与学的模式仍然还是以“教”为核心，仍停留在“工业化”批量生产的阶段，在学习内容复杂多样、学习时间碎片化的现代，教学模式的变革面临巨大的变革和挑战。

“因材施教”是中国古代伟大的教育家孔子在2500多年前提出的概念，并进行了教学实践。事实证明，充分的“因材施教”能够极大地提高学习效果，但由于因材施教的前提是需要基于对学生特性的充分了解，而在传统的线下教学过程中教师对学习内容的安排、所采取的教学方法以及学习过程的测量技术等还存在诸多限制，导致应用成本居高不下，只能应用于面向小众的精英教学场景，无法大规模推行。

随着互联网的快速发展，在线学习越来越多地被应用在实际生活中，让知识的学习不再限制于传统的课堂之内，也不再局限于固定的时间段。2012年以来，以大规模在线开放课程（Massive Online Open Courses，MOOC）为代表的新型学习形态改变了高等教育的教学模式。但在体现诸多优势的同时，在线学习也显现出很多缺陷，如缺乏面对面的交互机制，传统的考试、测量手段不适用于线上学习，课程知识还未完全图谱化，学习内容和路径无法根据学习者的反馈进行调整等，这导致在线学习的发展也遭遇到“瓶颈”。

如何能够通过智能化服务，将大数据和人工智能技术应用于教育教学过程，为更多学习者提供规模化、个性化、高品质的学习资源和工具，已经成为众多教育研究者和互联网关注者所共同研究的方向。国际上对信息技术和互联网在教育中的研究已经进行了20多年，学习管理系统（Learning Management System，LMS）的应用已经非常普遍。

二主流学习管理系统综述

学习管理系统在很多情况下也被称为虚拟学习环境（Virtual Learning Environments，VLE），是一套用来管理教务、文案、跟踪、报告和落地教学课程或培训内容的软件应用[1]。该系统用以帮助教学者把教学材料传递给学习者，管理考试或者作业，跟踪学习者学习进展以及管理整个学习记录过程，是链接教育机构、教师和学习者的信息系统。EDUCAUSE在全球13个国家、251所大学调查了113,035名大学生，其分析和研究结果表明：最为基础的教学资源，如机构的官方网站和LMS，是学生觉得最有价值的平台，对学生最终的成功有重要的价值和作用[2]。

最早的LMS可以回溯到1990～2000年左右，英国开放大学使用由SoftArc公司开发的FirstClass在欧洲开展在线教育，通常将其定义为第一个现代的LMS。根据Weiss的研究[3]，目前有550多家厂商或开发者提供LMS相应的解决方案。截至2017年，目前全球主流的LMS有Canvas、Blackboard、Moodle、Desire2Learn以及Sakai等。除了应用于教育机构的应用平台系统，还有从属于泛教育平台的学习系统，如由edX提供的OpenEdx等。

按照系统的结构和授权方式，可以将市面上的主流LMS分为三个大类：专有系统、开源系统和基于云端的系统。在实际使用中，这三类系统在成本、可靠性、灵活性、易用性、可扩展性、兼容性以及安全性等方面各有千秋。下文将介绍在美国市场上主要使用的6种LMS：

1 Blackboard Learn

BlackBoard Learn系统是由美国BlackBoard公司开发的专有LMS，也是目前全球市场履盖率最高的LMS。按照许可证体系进行收费，Learn是其公司8大产品线的主要产品包。其解决方案覆盖从K12到高等教育市场、从政府到商业应用等不同场景，支持移动端和PC端学习。从9.0版开始向云端服务进行迁移，采用的是基于Amazon的AWS云服务。

2 Instructure Canvas

Canvas是由美国Instructure公司的开源LMS，基于AGPLv3许可协议，目前已经超越Moodle成为了美国高教市场的第二大LMS。Canvas是基于用户私有云的服务体系，支持移动和PC同步学习；提供丰富的OpenAPI接口，能够与诸多社交媒体和互联网应用进行整合。

3 Moodle

Moodle是一个用于制作网络课程或网站的软件包，在国内被称为“魔灯”。它是一个全球性的基于GNU公共许可协议的PHP自由开源开发项目，用以支持社会建构主义的教育框架。商业上采用认证合作伙伴的模式进行部署，最新版本3.2.2同时支持移动和PC应用在K12和高等教育都有大量用户。从部署和运行结构上看，由于Moodle是一种基于Web的系统，维护难度相对较低，因此有约三分之二的高校用户选择了自行运营，其余的用户基于稳定性或其它考虑选择托管在Moodle合作伙伴处。虽然用户众多，但近期从趋势上看很多高校用户开始从Moodle向其它LMS进行转移，如部分机构用户迁移向Canvas，而同时也有各7%的用户转向了BrightSpace和Learn[5]。

4 D2L Brightspace

Brightspace由加拿大公司Desire2Learn公司开发，提供从平台到分析工具的产品序列。产品同样覆盖K12领域、高等教育和相关企业的需求，提供基于云的服务。产品最新的理念是“面向产出的学习”，聚焦于确保系统所分发的学习材料确实被学习者所学习，同时教授学习者能够在实际情况中使用的知识。产品包括5类：平台类、分析工具类、移动产品类、视频工具类以及其它类。在销售上，D2L使用授权代理商的机制进行合作。亚洲地区的合作伙伴目前主要集中于印度、印度尼西亚和菲律宾。

5 Sakai

Sakai是基于教育社区许可（the Educational Community License），由美国印第安纳大学、密西根大学、斯坦福大学和麻省理工学院于2004年发起的一项开放源代码的课程管理系统（Course Management System，CMS）开发计划。目标是提供一组软件工具，来帮助需要开发一个共同用于协作或学习环境的院校、商业组织和自主群体创建一个用于协作的网站，主要用于教学、研究和协作。整个平台基于Java开发，提供一套类似于Moodle的课程管理、学习管理系统以及虚拟学习环境。然而从数据上看，目前不少使用Sakai的大学都在向Canvas转移，Sakai用户整体上呈下降趋势。

6 Pearson Learning Studio

Pearson Learning Studio是由著名教育公司培生Pearson推出的LMS系统，但官方已经宣布该产品将于2018年1月1日退出市场[4]，其客户向BrightSpace或Canvas转移。而培生官方则宣称其相应功能和作用可由其产品My Lab&Mastering、REVEL及其专业课程服务和在线课程管理相关服务替代。由eduTechnica.com提供的2017年春季美国大学应用主流LMS的机构数量和学生人数数据分析可知仅有7%的机构未使用LMS系统，而此部分机构的学生仅占1.5%，如表1所示。

表1 2017春季美国大学应用主流LMS的机构数量及学习者规模[5]

从图1可以看出，各个主流系统在春秋季的市场占有率基本保持平稳，只有Canvas超过了Moodle成为第二大市场份额供应商，除排名第一的BlackBoard属于专有系统外，排名第二和第三的都属于开源+供应商定制体系的解决方案。

图1 美国市场各主流LMS市场份额变化趋势[5

图2 国际市场上的LMS系统份额[5]

从国际市场上看情况基本类似，除了美国市场较为分散，其它市场都较为集中。但加拿大和英国的教育机构对Moodle的偏好远超BlackBoard，如图2所示。

综上所述，传统的学习管理系统更多地还是聚焦于以服务学校教务体系，并辅以学生学习过程管理的信息系统；更多地是面向教学安排和资料分发等事务性功能，而在服务和支持学习者学习过程这个核心点上，离“以学习者为中心”的理念还存在一定的差距。

三LMS系统协同的两个关键标准

由于LMS系统贯穿于整个学习过程，因此必然涉及其与多套系统之间的交互、通讯和数据共享，不同的机构定义了相关标准用于体系之间的交互。目前，主流的标准有两个：

1 SCORM内容共享标准

SCORM标准由美国国防部在1997年11月成立的项目ADL（Advanced Distribution Learning Initiative）所确定的集成各个学习标准制定而成，对数字教材内容的制作、内容开发提供了一套通用的打包规范[6]。ADL项目的主旨是在美国联邦政府各个部门、企业、军事、教育和培训机构之间协同合作，将线上教育内容和学习平台及工具模块化，实现跨系统的互相连接和嵌入。在制定SCORM时，特别强调复用现有资源和标准，把重点摆在提出集成现有E-learning规范的架构模型上。SCORM标准的版本经历了由SCORM 1.0、SCORM 1.1、SCORM 1.2到SCORM 2004的演变。

2 学习工具协同能力（Learning Tool Interoperability，LTI）标准

LTI标准是由教学管理系统全球学习联盟（Instructional Management System Global Learning Consortium）建立的开放标准[7]，在过去两年因为LMS平台的迅速发展，LTI变得越来越重要。一个独立的开发商不可能提供所有学校和组织需要的学习工具，因此需要通过协同协议在不同系统之间进行习题、视频、成绩等内容的同步。LTI由服务使用者、服务提供者和连接三个核心部分组成。SCORM需要将整个应用按照一定的标准进行组织后放到一个下载包内下载到应用系统中（如Zip压缩目录），而LTI应用并不需要下载，使用方可以通过远程调用的方式使用供应方提供的服务。LTI标准从2010年的V1.0发展至V1.1、V1.1.1、V2.0，同时还有对接学习成果的Outcomes Management Service 1.0、覆盖内容项目交换的Content-item message 1.0和系统用户角色及信息交换的Membership Service 1.0。

四未来学习的挑战

互联网的高速发展将人和人、人和物、人与知识之间的连接变得更加紧密，而学习者获取知识的来源也不仅仅只限于书本或教师，还有更加丰富的方式和渠道。本研究认为，未来学习主要来自三个层面的挑战：

1 未来学习理念的挑战

随着时代的快速发展，在学习过程中的两个主要过程“教”与“学”都面临着非常大的挑战和转变：一方面，传统的以“教”为中心的灌输式教学理念已经延续了上千年，但随着教学资源、工具和方法的快速发展，以“学”为中心的教学理念也已经充分具备落地的可能。案例分析式学习、面向问题解决的学习方法、翻转课堂、学测一体等学习方法对传统的学习理念构成非常大的挑战[8]；另一方面，“学”所对应的主体——学习者也发生了巨大的变化，他们从单一学校、机构的在学校学习的学生扩展为来自社会、处在人生各个阶段的“终身学习者”，同时也已经从“互联网初步使用者”或“互联网时代的原住民”转变为“移动互联网时代的原住民”，移动时代的互联网已经成为他们的一种生活习惯和生活方式。如何与时俱进地调整传统“非互联网时代”的学习理念和学习方式，满足他们的需要，同样需要投入巨大的努力。

2 未来学习内容和方法的挑战

随着人工智能技术的日臻成熟，从柔性生产线、无人驾驶汽车、自动值守柜台到机器同步翻译、智能金融代理等传统认为只能人工进行的工作都正在被机器所替代，其效率、成本和稳定性都超过一般人工。大部分高等教育的目标是要满足未来职业的需要，因此在未来学习的内容与当前面向操作和职业发展的需求会发生巨大的变化[9][10][11]。另外，学习过程从单纯课堂学习转向多维度碎片化学习，综合利用好课堂内外的工具和资源进行正式和非正式的学习，同样对传统仅专注于课堂的学习内容和方法都提出了挑战。

3 对下一代学习管理系统的挑战

现有的LMS在实现思路和功能方面存在较多限制，过于聚焦在教学管理而非学习本身[10]。未来学习对于学习过程和内容要求的挑战，传统的主流LMS已经无法满足未来学习的需要。因此下一代LMS的概念被提出，也被称为下一代数字学习环境（Next-Generation Digital Learning Environments，NGDLE）[12]，用以帮助学习者高效利用各种资源进行学习，管理和应用在线和混合式教学课程。这样的系统将能够综合校内外和互联网范围内的各种学习资源，支持学生进行课前预习和拓展阅读、自我学习，可以提交作业，查看成绩，与教务、老师和助教互动；同时，教学机构也能够通过相应的系统监督和检查学生的学习效果，了解课程学习中的实际情况。

五下一代学习管理系统核心框架及展望

2014年，EDUCAUSE在比尔和梅林达盖茨基金会的资助下，开始启动对未来LMS的研究，探索如何在高等教育中最大化学生成就的理想平台。他们提出：NGDLE的基本属性应包括异构交换、个性化、分析、智能建议、学习评测、协同、可访问性、通用化设计。本研究建议采取一种“拼插式”的建设理论来打造一套学习环境，确保系统能够弹性化地满足机构和个人的独特需求，进一步提升机构和个人的学习效率。

结合国内实践，本研究认为下一代学习管理系统核心应该是能够用来支持个性化学习，满足标准通用兼容设计标准，能够更好地支持多屏的跨平台的正式和非正式学习，并同时有严谨的评估过程。它不再特指一套单一的系统，更多的是一系列符合相同标准的应用和基础IT系统的合体和生态，在保证系统建设过程和体验的一致性的同时还能够满足学习过程的多样性和专业性，整体框架结构如图3所示。

值得注意的是，近年来随着人工智能理论和计算能力的飞速发展，结合认知科学的人工智能应用成为了下一代学习管理系统中的重要研究和应用方向，机器学习和智能优化算法将在大规模教育教学过程中起到重要的辅助作用。在国外，斯坦福大学、剑桥大学、卡耐基梅隆大学等都在相关方向上进行了尝试和研究，一方面通过机器学习技术进行知识图谱的分析和绘制；另一方面通过人工智能和大数据应用技术，对学习者学习认知过程的模式进行识别分析，为学习者和机构的管理者提供更加有效的支持。在国内，清华大学通过教育部在线教育研究中心的研究成果应用平台“学堂在线”也推出了人工智能助教“小木机器人”和实时智慧课堂教学互动平台“雨课堂”，并通过“雨课堂”这样的应用，贯穿教学过程的平台和人工智能技术搭建面向未来学习的下一代LMS系统，已经有数百万用户和20多万个班级在使用。

图3 下一代学习管理系统框架结构规划

六小结

我国的LMS发展在全球范围内来说起步较晚，前几年我国已有部分高校使用Blackboard等系统[13]，也有部分高校使用Moodle自行进行二次开发[14][15]，但大多数高校仍然处于自行开发或多套系统并行，分别独立使用国内一些集成图书馆资源或课程的产品，各系统间并未实现连通集成，对教师的教学过程支持还有很多限制。然而，由于基础设施发展迅速，历史负担较少，诸如手机支付、微信等互联网应用普及率高，符合中国国情的下一代LMS已然呼之欲出。面向未来的下一代学习管理系统需要以开放平台为理念，以优秀内容为核心载体，能够快速通过技术的手段实现整个教育教学过程的一体化，支持多种混合式教学方法的应用和落地，真正实现教育的规模化、个性化和高质量。

[1]Wikipedia. Learning management system[OL].

[2]Dahlstrom E, Bichsel J.ECAR Study of Undergraduate students and information technology[R]. EDUCAUSE Center for Analysis and Research, 2014:11-15

[3]Craig W. Top ten learning management systems——July rankings [OL].

[4]Pearson. Pearson LearningStudio will retire on January 1, 2018[OL].

[5]Edutechnica. LMS data – spring 2017 updates[OL].

[6]ADL. SCORM overview [OL].

[7]IMS Global Learning Consortium. Learning tools interoperability[OL].

[8]John O. Understanding project-based learning in the online classroom [OL].

[9] Hassan M M H. Rethinking higher education[OL].

[10]Gallup. 2016 gallup college and university presidents study[OL].

[11]Malcolm B, Joanne D, Nancy M. What’s next for the LMS? [OL].

[12]EDUCAUSE. NGDLE[OL].

[13]蔡建平,黄素芬. Blackboard平台应用初探[J].计算机教育,2007,(5x):59-60.

[14]张雪云,马志强.国内Moodle平台研究综述[J].开放教育研究,2007,(6):96-99.

[15]闫英琪, 阿不来提,郭绍青.基于Moodle平台的学习活动设计[J].现代教育技术,2008,(6):70-74.

编辑：小西

Overview of Learning Management System and Prospect of Future Development

LI Chao ZHOU Hong

Future learning raised brand new requirements and challenge to legacy learning management system. A detailed analysis of six mainstream LMS, such as Blackboard, Canvas, Moodle, Sakai, Brightspace and Learning Studio, was provided in the first part, followed by a comparison among the six LMS with dimensions in categories, application, market trends and stands. Moreover, challenges to legacy learning process were discussed from three aspects: concept, content and LMS. Finally, based on domestic situation and application scenario, a framework of NGLMS was proposed.

learning management system; NGLMS; LTI; SCORM; E-Learning

G40-057

A

1009—8097（2018）02—0113—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.02.017

本文受“联合国教科文组织国际工程科技知识中心”建设项目支持。

李超，在读博士，研究方向为管理科学与工程、智能优化算法和教育过程管理，邮箱为lichao.sem@buaa.edu.cn。

2017年5月18日