e-Learning环境下的项目中心培训课程学习单元信息模型构建

☆ 王延华

（国家开放大学，北京 100039）

一、引言

e-Learning环境下的职业培训正在经历着从接受认知教学范式向建构认知教学范式再到分布式情境认知教学范式的转型。这一转型的外在表现就是从接受学习向协作式学习、研究性学习、非正式学习等方式转变，更加关注学习者的学习活动设计，突显学习共同体的作用，使教学活动向着个性化、虚拟化和情景化发展。同时，越来越多的实践者认为，培训课程只有以学习活动为线索有效地组织学习资源和学习工具，才有可能促进有效学习的发生[1]。

目前，职业培训课程资源被按章、节和知识点等顺序划分成粒度不一的学习对象，学习对象的元数据描述比较容易，但由于其学习对象元数据描述信息中缺乏教学过程和教学策略等信息的描述，共享和重用效果差。学习资源标准化的发展脉络表明，基于学习活动共享学习资源将成为大势所趋。目前，SCORM、IMS-LD等教学资源共享规范尽管为网络课程开发实践提供了一些很有用的指导思想，但这些规范主要是在计算机和网络的术语基础上提出的，对学习活动设计相关的术语（如学习目标、学习成果形式、学习任务、学习方式等）的表达力度不够，也忽视了学习过程信息和人际网络交流信息和语义本体描述信息等的体现。因此，本文在汲取学习对象、学习活动技术促进教育资源共享理念的基础上，结合职业知识结构与性质、职业知识表征方式的研究，形成新型的培训课程组织形式——项目中心课程组织形式。这就需要建立新的可以映射到相关规范的模型——项目中心课程学习单元信息模型，对项目元素及属性进行描述，明晰其中促进有效学习的核心因素。同时，资源信息模型也可提供必要的通用语言表示资源对象的特性和部分功能，使不同的应用程序对资源进行重用、变更和分享，促进学习资源的大范围共享传递，减少资源建设的重复劳动，节约e-Learning的成本。

二、项目中心课程学习单元信息模型构建

模型是现象的理论或抽象表达，信息模型（Information Model） 是用计算机语言对模型的描述。为了实现计算机对项目中心课程学习单元结构的理解从而支持基于计算机的项目中心课程学习单元的检索和共享，我们需要用计算机语言对项目中心课程学习单元的结构及其要素进行描述。

在职业培训中，以项目作为任务载体进行组织的培训课程是以项目为参照点贯穿整个学习内容，让学生在以项目为载体所设计的综合化情境中理解完整的工作过程，获得相应的知识和技能的资源。项目通常被理解为有着明确目标的产品、服务或决策。基于对项目的分析，本文提出项目中心课程学习单元应包括培训目标、项目描述（项目情境、项目任务、项目成果形式及评价规则）、学习场景（包括学习资源和学习工具）、过程序列（类型包括实地操作、实验、分组讨论、协同工作、角色扮演、实地调查研究、上网搜索、采访相关专家等活动）。项目中心课程学习单元的基本属性包括项目中心课程学习单元标题和推荐学习时间。

每个项目成果可以关联一到多个学习目标，每个项目任务下包含一到多个学习任务，学习过程序列采用IMS内容包装的思想，通过递归包含实现选择和顺序结构的组合。每个过程步骤中需要若干资源、工具的声明。学习目标和项目任务中都包含对领域知识点的引用。项目中心课程学习单元的可视化模型如图1所示。

图1 项目中心课程学习单元的信息模型

表1 项目描述中的术语定义表

1.培训目标的信息模型

职业培训关注员工具有能够思考问题、解决问题的实践能力，以及具备学习新知识、刻苦钻研新技术、掌握新本领的学习能力。根据职业技能学习心理机制，我们知道职业培训并非按照知道-理解-应用的认知过程逻辑，而是遵循技能形成的实践逻辑。与布鲁姆和梅瑞尔的学习目标相比，豪恩斯坦的分类框架刷新了认知、情感和动作领域的分类，同时聚焦于“行为领域”，这似乎正是职业培训所关注的领域，但在其对“输入信息（内容）”的分类中漏掉了概念、程序性知识。虽然，豪恩斯坦强调学习中要以衡量学习者真实的行为业绩表现作为实现教育目标或课程标准的重要依据，但良好的行为业绩一定是在理解和运用相关概念、程序性知识的基础上而表现出来的。综合以上考虑，职业培训目标的术语包括：概括、推断、解释、分析、验证、解答、识别、观察、模仿、协调、整合、维持、调整、应用、创意、完善、评估、展示等。实现目标所涉及的知识强调组块化知识，引用多个知识点，知识点引用来自领域知识本体中定义的知识点。

2.项目描述的信息模型

项目描述包括项目情境、项目任务、项目成果等描述信息。项目情境是指构成和蕴含在项目背景中的那些相互交织的因素及其相互之间的关系，既指项目背景及其产生的条件，又指起因及其发展经过。项目任务是学习者需要最后完成的任务，学习者所需要学习及其运用的知识都体现在项目任务的完成过程中。每个预期的项目成果中包含有成果的基本描述信息，学习成果的评价规则和产出该成果需要完成的学习任务。学习任务是受训者在项目实施的过程中需要完成的学习任务，而项目的实施过程是对所学知识和技能的应用和整合。成果类型、成果表现形式、任务组织形式和学习任务类型对应的术语如表1所示。

3.学习场景的信息模型

本部分借鉴IMS LD已有的设计成果，即将学习场景定义成学习资源和学习工具的集合，主要的改进在于增加学习工具的类型以及将网络课程资源类型纳入资源的分类中。

表2 学习场景描述中的取值表

4.学习过程的信息模型

在学习过程的建模方面，国内外很多学者提出了用工作流的思想替换IMS LD中的活动描述结果。因此，借鉴其中一些适合学习引导和管理的流程化思想，做到学习过程的线索既清晰，又能体现学习者的主观能动性。在本研究中，我们采纳了XPDL描述流程跳转四种类型中的三种：顺序（sequential）、选择（conditional）、并列（parallel）。其中“选择”描述单个学习者对多个可选学习步骤的选择，“并列”则描述多人对不同学习步骤的并行开展（比如在协作学习中）。

一个过程步骤对应一个学习场景，场景中可以包含多个学习资源和学习工具，过程步骤中还包含学习任务的引用。完成一个学习任务可以是一个过程步骤，也可能需要多个过程步骤。在本研究中，学习过程与学习任务设计成多对多的关系。过程组合类型（aggregation-type）能引用的术语包括：sequential（顺序）、conditional（选择）、parallel（并列）。过程序列的类型或步骤的类型（step-type） 对应的术语包括：task-show（了解任务）、activation（激活旧知）、demostration（同化新知）、application（应用）、integration（整合）。

三、项目中心课程学习单元中领域知识本体的描述

由图1可知，学习目标和学习任务都包含对领域知识的引用。因此，在对项目中心课程学习单元建模时，也需要对领域知识进行建模。在知识工程和人工智能领域，知识表示的方法包括谓词逻辑表示法、产生式表示法、框架表示法、面向对象的知识表示、语义网络表示法等多种方法[2]。本研究使用语义网技术对领域知识进行建模。根据语义网的分层方案，语义网相关建模语言按描述能力从低到高包括 XML+XML Schema、RDF+RDF Schema、OWL 等[3]。为了提高领域知识点的检索和推理能力，同时尽量与底层的标准描述语言（如RDF/RDFS）兼容，本研究使用OWL DL描述项目中心课程学习单元对应的知识模型。建立单元对应的知识实例之前，首先需要对培训中涉及的职业知识类型及各知识类型之间的关系进行原语建模。项目中心课程学习单元、知识实例和知识模型的关系如图2所示。

图2 学习活动单元与知识实例、知识模型的关系

笔者在Wiggins和McTighe的分类、D.R.Herschbach和M.J.deVries的分类以及徐国庆博士分类的基础上，结合职业活动单元的基本结构模型将职业知识分为情境、实践规则、策略性知识、实践理论知识、技能和情感态度。不同类型的知识之间有不同的关系，本研究通过OWL DL对领域知识模型进行了描述，由于篇幅的原因，这里仅列出该本体模型的RDFS的可视化图。

图3 RDFS的可视化图

四、学习活动单元模型与相关标准的映射

1.学习活动单元模型向SCORM规范映射

SCORM中的核心的思想是“学习对象”（Item）。从SCORM的角度，项目中心课程学习单元和其中的学习任务、过程步骤都可以看作是不同含义的“学习对象”，项目中心课程学习单元信息模型与SCORM之间的映射关系如图4所示。

图4 项目中心课程学习单元信息模型与SCORM之间的映射关系

由于项目中心课程学习单元信息模型的语义比SCORM模型更丰富，所以，在这种转换过程中学习成果的类型、学习任务的类型、过程步骤类型等信息将被丢弃，并且学习场景中学习工具也无法转换成SCORM中的元素。

2.学习活动信息模型向IMS LD规范映射

IMS LD标准最核心的概念是按树形结构组织的可以共 享 的 单 个 活 动 （activity） 和 复 合 活 动（activity-structure），以及剧本（play）、幕（act）、角色分配（role-parts）等概念组成的活动过程序列。项目学习活动信息模型与IMS LD之间的映射关系如图5所示。

图5 项目中心课程学习单元信息模型与IMS LD之间的转换关系

项目成果可以转换成IMSLD中的复合活动（activity-structure），而学习任务可以转换成下面的单一活动（activity）。当过程序列中没有嵌套关系时，过程序列和单个步骤可以分别转化成剧本（play）和幕（act），当过程序列有嵌套关系时，则需要把嵌套的子序列处理成复合活动（activity-structure）。

由于项目中心课程学习单元信息模型的语义比IMS-LD模型更丰富，所以，在这种映射过程中学习成果类型、学习任务类型、过程步骤类型等信息将被丢弃。

五、小结

本研究构建了学习活动单元的信息模型。该模型与SCORM、IMS LD等已有规范相比，融入了更多的与教学设计相关的术语，容易被教学设计者和学科专家所理解和采纳，便于教学设计者、学科专家与技术开发人员沟通，共同设计学习活动。该模型对推动我国相应规范的发展也有一定的参考意义。本文虽然提出了学习活动单元的信息模型和领域知识本体描述的解决方案，但没有基于领域本体模型和学习活动单元模型实现基于语义的学习活动的检索。本研究实现的学习活动单元要素的重用目前局限在简单的检索基础上。结合领域知识本体和学习活动单元模型，实现对学习活动单元、学习任务、学习资源等要素的跨用户、大规模的检索和共享是下一步值得研究的重点。

[1]何伏刚,陈丽.网络课程学习活动的设计研究[J].开放教育研究,2007,(4):89-94.

[2]史忠植,王文杰.人工智能[M].北京：国防工业出版社,2007.

[3]Tim Berners-Lee.Semantic Web-XML 2000[EB/OL].http://www.w3.org/2000/Talks/1206-xml2k-tbl/Overview.html,2000/2006-5-23.