基于Webservice的个别指导式远程学习软件及知识设计策略

王英彦

（义乌工商学院，浙江义乌 322000）

基于Webservice的个别指导式远程学习软件及知识设计策略

王英彦

（义乌工商学院，浙江义乌 322000）

建构个别指导式远程学习软件的系统模型，根据认知心理学领域，知识分为陈述性知识和程序性知识，主要讨论知识库模型中，针对不同的知识选择不同的设计策略，以增加软件的可读性，使学生能进行高效率地学习。

个别指导远程学习软件;陈述性知识;程序性知识

我国从2001－2007年相继完成了三次课程改革，改变了传统课程内容与现实脱节，内容偏难的现状。教学方法相应也有很大的改变，从传统的以教师、教材为中心，向以学生为中心转变，强调采用培养学生的创新思维，教学过程与社会实践相结合的教学模式，如探究式，PBL，4MAT等教学方法。但课程与教学方法的改革对教师提出了很高的要求，需要一种新的教学工具或方法，能根据学生不同的学习风格提供不同的教学方式，以实现个性化教学。但据调查显示，当前我国师生比例为1：20左右，要满足教师对学生个别指导几乎是不可能，要开发一种智能化的软件，实现计算机代替老师，随时给学生提供辅导，这就是全球正在关注的个别指导式远程学习软件，它可以实现一对一的辅导式教学，正好满足教育所需。

个别指导式远程学习软件，是一种基于网络的智能化教学软件，它引入人工智能、数据挖掘等技术，用计算机模拟教师对学生进行个别指导，达到因材施教、成功学习的目的。该软件通常有明确的学习目标、计划，根据已有的材料和指导方针，由设计人员和教学经验丰富的老师围绕学习目标组织和设计学习内容，确保学生成功地学习。在软件设计中，作者试图应用教育学、心理学的知识，使软件更加人性化。在认知心理学中，知识又分为陈述性知识和程序性知识，本文就从这两个方面出发来探讨在个别指导式远程学习软件中陈述性知识和程序性知识的设计策略。

1 陈述性知识和程序性知识概述

根据现代认知心理学的观点，知识就是个体通过与环境相互作用后获得的信息，分为陈述性知识和程序性知识。

陈述性知识是个体对有关客观环境的事实及其背景与关系的知识，是可以用语词加以表述“是什么”的知识。［1］陈述性知识主要是以命题或命题网络来表征的。它有一个最为重要的特征是静态性，即这类知识仅代表了人对某些事物的状况有所知悉、理解，主要用于回答是什么、为什么和怎么样的问题并未涉及到人如何去做。这类知识主要通过记忆来获得的所以又称记忆性知识或描述性知识。

程序性知识又称过程性知识，在人的记忆中是以“产生式或产生式系统”这种动态的形式来表征的。主要用于回答“怎么做”的问题，并指导人们怎样解决问题。产生式实际上就是一条具有If－Then（“如果—那么”）形式的规则，在此规则中If部分陈述了使用该规则时必须存在的条件，而Then部分，则提出了当这些条件存在时，人可以执行的哪些行为工作，因此，程序性知识的获得是以陈述性知识为条件。程序性知识的获得过程比较慢，需要经过一系列有目的的训练才能掌握。

从教育学的观点来看，陈述性知识就是各门学科的基础理论和基本概念;程序性知识就是运用陈述性知识解决问题的方法和技能。陈述知识是程序性知识的基础和起始阶段，在理解和记忆概念的基础上有助于我们形成技能，技能的形成又促进我们对概念的进一步理解。如掌握了阅读、理解和检索文献的技能可以帮助我们获得更多的信息，所以这两类知识是相辅相成的。

2 个别指导式远程学习软件的系统结构模型

2．1 个别指导式远程学习软件的特点

个别指导式远程学习软件，实际上是一种基于WEB的智能化学习软件。它具有智能性、高交互性、自适应性等特点。具体体现在以下几个方面：

第一，它根据学生不同的学习能力、特质，提供相应的学习方法。第二，人机交互频繁，激发了学生学习兴趣。据加利福尼亚大学欧文分校的研究，计算机大概在每隔20秒钟的时间会对学生进行提问或安排学生要做的事情。［2］第三，学习和评估同时进行，代替了传统教育中无意义的考试。第四，计算机代替老师，学生在学习过程中遇到的一些问题，通过与软件智能交互可以解决。第五，知识通过网络链接知识库服务器，实现自动更新。

2．2 个别指导式远程学习软件的模型

笔者根据认知心理理论、人本主义理论、教育理论，利用软件工程、数据挖掘和人工智能技术，建构了个别指导式远程学习软件的系统模型（如图1所示）。知识库：从认知心理学领域来看，知识分为陈述性知识和程序性知识。知识库用于表示教学领域中的相关知识。

图1 软件模型

数据库：在人机交互过程中所输入的数据，以及整个学习过程都保存在数据库中。当计算机提示出错信息用户询问Why的时候，计算机就从数据库中调用出错的相应步骤。此外，老师通过访问数据库根据学生的学习过程给学生评分。

知识库获取支持模块：知识获取实现了知识库的自动升级、更新，在知识获取过程中并不是把专家教师的知识进行直接输入，而是让教师对自己头脑中的知识意识化、体系化，这就是知识获取支持模块的作用。

智能接口模块：该部分作为系统与用户的交互界面，为其它各个模块提供智能化的多媒体知识输入、用户信息和行为获取、知识输出的途径。界面设计要尽可能直观、易操作，方便人机交互。

推理机：人机以问－答方式实现交互，推理机对学生知识库进行判断，根据其不同的学习风格选择相应的学习策略，然后按一定步骤呈现教学内容。

学生模型：能准确反应学生的学习风格、能力水平，为软件实现个别化指导提供了依据。

教师模型：其主要任务是根据一定的教学原理，选择适当的教学内容并以适当的表达形式，在适当的时候呈现给学生。该模型运行的关键是用于解决教学问题。

评价模型：该模型一方面用于诊断先决知识、技能，以及对某个知识点掌握的程度，并确定下一步学习内容。另一方面，它代替了传统的考试。

2．3 个别指导式远程学习软件的过程

图2学习组织结构说明了学生在个别指导式远程学习软件中的学习过程。学生通过用户名登录系统，选择所需的知识点;进入新知识学习前，系统对学生进行前端分析，一方面是为了检查学生对先决知识、技能掌握的程度，另一方面是测验学生的学习风格，以采用相应的教学策略，然后按顺序呈现陈述性知识;如果学生的先决知识掌握的程度达到制定的标准，学生就可以进入新知识的学习否则只能强化先决知识;掌握陈述性知识后，学生通过反复练习掌握程序性知识，成功地完成了学习。

图2 学习组织结构

3 个别指导式远程学习软件中知识的设计策略

该软件中知识保存在知识库中，知识库的建立可以使用，如java、delphi、．net等技术。知识库的主要工作是搜集人类的知识，将之有系统地表达或模块化，使计算机可以进行推论、解决问题。知识库中包含两种型态：一是知识本身，即对物质及概念作实体的分析，并确认彼此之间的关系，即陈述性知识;而另一则是人类专家所特有的经验法则、判断力与直觉，即程序性知识。

3．1 个别指导式远程学习软件中陈述性知识的设计策略

心理学家奥苏伯尔把陈述性知识学习分为三类：符号表征学习、概念学习和命题学习。笔者从这三个方面来探讨陈述性知识在个别指导式远程学习中的设计策略：

1）符号表征学习与个别指导式远程学习软件的设计策略

符号表征学习指学习单个符号或一级符号的意义，其主要内容是词汇学习，即学习单词代表什么，学习的关键是在于符号意义的获得。例如，单独给出“table”这个单词，对新学者来讲是没有意义的，当把它与“table”（实物）对照起来时，学生的大脑中才建立起“table”的意义来。

在进行该软件设计时，对符号表征知识的设计要尽可能增加相应的图片、声音、视频等，实物的选择尽可能形象，能准确表达字符的意思，这样有助于学生更好地理解，记忆。

2）概念学习与个别指导式远程学习软件的设计策略

概念学习实质上是掌握同类事物的共同关键特征。［3］对于不同的学习个体，其学习方法也不相同，使用最多方法的有二种：一种是逻辑推理型，这类学生通常在概念学习中通过观察发现同类事物中的共同关键特征，从而推断出这个概念。针对这类学生，在软件中设计概念知识时，主要以提问的方式与学生交互，学生在解决问题过程中，逐步思考，从而得出并理解概念。另一种是记忆型，这类学生喜欢通过直接记忆来获得知识。针对这类学生，软件在设计时，概念以最简单直接的方式呈现给学生。

例如，在对“动物”这个概念学习时，软件提供至少两种学习途径，一种是首先给出几只如“猫”“狗”“老虎”等大家所熟悉的动物实图，然后要求学生分别说出这些动物的特点及生活习性，最后让学生总结“动物”这个概念。另一种途径是，在软件上直接给出“动物”的概念，学生借助其上位概念来理解、掌握这个新概念。对不同类型的学习者设计不同的学习方法、途径，达到因材施教的目的，这也是体现了该软件智能化的一面。

3）命题学习与个别指导式远程学习软件的设计策略

命题学习包含了符号表征学习和概念学习两种形式，各命题之间的关系有三种，即上位，下位和并列关系。分别如图3、图4、图5所示。

图3 上位关系

图4 下位关系

图5 并列关系

对于上、下位关系的命题，在软件设计时中，以时间为先后顺序，按层级结构组织起来。对于并列命题，则以空间为参照，通过链接组织起来。

3．2 个别指导式远程学习软件中程序性知识的设计策略

程序性知识获得的三个阶段：第一阶段，认知。认知阶段学习者仍然用陈述性知识表征来引导程序的执行，逐渐形成用小的产生式来表征程序形式的技能。第二阶段，联结。联结阶段技能的程序性表征错误被纠正，小产生式得以构成大产生式。第三阶段，自动化。自动化阶段技能开始被自动地执行。在设计有关程序性知识的知识库时，根据程序性知识的特点以及获得过程来分析知识在个别指导式远程学习软件中的设计策略。

1）程序性知识表达要恰到好处，结构清晰，重点突出

在认知阶段学生主要掌握陈述性知识，它是推理和问题解决的前提。［4］这一阶段与陈述性知识设计要求相一致语言要表达准确，但有点不同的是程序性知识与人的行动直接相关，所以重点还要体现出其较强的操作性。因此，除了对语言做出要求外，对产生式的条件也要有所突出，如果学生掌握了行动的条件，那么在以后的操作中只要按条件进行操作就可以了。

例如，当计算机向学生提出：3/4+1/6=?时，对于没有接触过分数算法的同学，在他们的记忆中是没有解决这类问题的产生式，计算机于是就直接给出解决这个问题的步骤，并以重点形式表示出来，如不同字体，颜色等，学生在解决这类问题之前必须掌握这些产生式。

2）练习和评估相结合使学生能熟练运用规则且达到自动化阶段

在软件中针对每类问题设计了适量的练习，当学生在练习过程中出现错误时计算机会给予提示，如果学生对问题仍然不能解决，那么计算机会针对问题给予适当的补充。例如，其它方面的知识或者解决此题的产生式等，练习的作用就是使学生能掌握规则的运用。

在传统课堂教学和远程学习中，学习和评估是分开的，中间有一定时间间隔，所以对学生掌握知识的情况不能很好把握，而在个别化指导式学习软件中，学习和评估同时进行，这是软件的最大优点。在评估时，计算机给学生提供一些测试题如果学生能通过测试，那么就可以继续学习下面的内容，否则针对某方面的不足进行再学习。评估的作用就是检查学生是否成功地完成了这方面的学习。通过学习、练习、评估，熟练掌握解决问题的规则，并且运用规则达到自动化的阶段，在以后的学习中，不用特意去记忆这类问题的规则就能把问题解决。

3）对程序性知识的设计要求有更高的交互性

程序性知识与操作性知识密切相关，当学生在执行到某一步骤遇到问题时，如果不能及时得到帮助，那么就可能无法完成下面的任务，所以在对程序性知识设计时要求有更高的交互性。［5］在学生利用软件进行学习遇到问题时，计算机会给予帮助，这已在软件设计过程中，都已经考虑到学生可能遇到的基本问题。可以通过软件设计的帮助功能，或者通过网络协作学习小组来得到帮助。

例如，在学习flash制作时，如果有一个步骤出现问题可能会得出不理想的结果或者跟本无法再操作下去，这时学生可以通过网络请求远程协助，或者申请协作学习小组帮助。

4）程序性知识中的实例有助于掌握规则的运用

陈述性知识中的实例主要用来对概念的补充说明，而程序性知识中的实例，可作示范讲解，但更多的是为学生创设探索学习的情境和运用所学知识的条件，使他们更好地利用已有经验来学习新知识。实例的作用在于让学习者通过例子来学习使用规则，因此程序性知识中实例设计时也要有交互性，学习者通过观看实例自己总结规则，然后自己动手演练，以达到运用规则解决问题的能力。

4 结束语

通过分析陈述性知识和程序性知识的特点，结合了软件的高交互性，提供个性化学习等优点，提出了在软件设计时针对不同知识所采用的不同策略。总之，在个别指导式远程学习软件设计中，知识库的设计是重点也是难点，因此，需要更多的学者去关注并研究。

［1］梁宁建．当代认知心理学［M］．上海：上海教育出版社，2003．

［2］Sigrun Gunnarsdottir，Alfred Bork．个别指导式远程学习：教育体系的重构［M］．刘惠芬，译．北京：清华大学出版社，2004．

［3］吴庆麟．认识教学心理学［M］．上海：上海科学技术出版社，2000．

［4］加涅．学习的条件和教学论［M］．皮连生，译．上海：华东师大出版社，1999．

［5］李春艳．信息技术在陈述性知识教学中的作用［J］．中小学电教，2005，（1）：29．

［编校：杨虹］

Design Strategy of Software and Know ledge for Individual Guidance and Distance Learning Based on W ebservice

WANG Yingyan
（Yiwu Industrial and Commercial College，Yiwu Zhejiang 322000）

This paper constructed the software system model of individual guidance and distance learning．According to the field of cognitive psychology，knowledge is divided into declarative knowledge and procedural knowledge．Itmainly discusses the knowledge model and chooses the different design ways in view of different knowledge，in order to increase readability of software and to enable students to learn efficiently．

individual guidance and distance learning software;declarative knowledge;procedural knowledge

G642

A

1671－9654（2011）01－021－04

2011－03－13

王英彦（1981－），女，湖南祁阳人，讲师，工学硕士，研究方向为远程教育、计算机集成网络技术、教育技术及研究方法。