一种低成本高质量的协作学习平台的研究

2015-04-29余金玲韩翼高永兵

智能计算机与应用 2015年2期

余金玲韩翼高永兵

摘要：针对国内现有协作学习平台在开销与学习质量上的不足，设计出了一种适合中小企业或高校信息建设的协作学习平台框架。通过低廉的成本来实现较高质量的协作学习服务，其中低成本主要从组建、发布、维护等几方面来体现，高质量分别从学习任务，学习环境、学习评价等多方面论述，最终构建出了能真正解决中小企业在信息化学习建设支出方面的难题，也能实现对学习者高效率的培养的协作学习平台。

关键词：协作学习平台；LAMP；计算机网络

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2015-）02-

Research of A Collaborative Learning Platform based on Low Cost and High Quality

YU Jinling，HAN Yi，GAO Yongbing

（Inner Mongolia University of Science and Technology， School of Information Engineering， Baotou 014010， China）

Abstract： Aiming at lack of the spending and the quality of learning in domestic existing collaborative learning platform， a collaborative learning framework is proposed for small and medium enterprises （SMEs） or university information building. The platform achieves a higher quality of collaborative learning service through low cost. The low cost is reflected by construction， publishing and maintenance， etc. The high quality is discussed by learning tasks， learning environment， learning evaluation， etc. The collaborative learning platform is furtherly designed， which can really solve spending challenges in information technology and can achieve high efficiency to develop learners.

Key words： Collaborative Learning Platform； LAMP； Computer Network

0 引言

随着信息产业在教育领域的日渐兴起和研究实施，各种在线协作学习（Collaborative Learning， CL）平台也应运而生，但成功实例仍然较少，其效果无法达到设计者预期的目标。在中小企业中，培训支出相对较少，培训种类和培训层面较为简单，且以内部培训为主。此外，中小企业没有学习平台或现有的平台功能结构单一、学习资源零散，并且开销不菲[1]。笔者在分析中小企业内部培训学习方面的特点与总结其现有协作学习平台的缺陷之后，提出了一种采用低成本来提供高质量学习服务的学习平台设计方案，笔者在高校从事计算机方面的教学与科研，本文即以平台服务高校为例来阐述本平台的优势。

1协作学习平台解决方案

1.1 开发与组建

协作平台的开发与组建关系到日后用户的学习体验与管理员的维护工作，所以既要选择开发速度快和性能优越的解决方案，又要选择维护成本低和运作开销少的产品。而当今强大的LAMP（Linux，Apache，Mysql，PHP）网络解决方案几乎符合以上所有要求，其性能卓越、运行稳定、跨平台性强，而且，最重要的一點就是开源免费，长期的实践也证明这样的组合不仅大大降低了开发与运行成本，其在功能与性能上也是能满足绝大部分企业的现实发展需求。另外，由于其开源的一大特性，在开发过程中平台的许多功能模块都是现成免费的，如论坛、博客等，甚至整个学习平台都是开源的[2]，如Moodle平台。仍需提及的是，在高校的人才培养中，协作学习平台所需功能与所支持的用户量相比现如今完全成熟的商业化协作学习平台，其实现要求也会明显降低。综上所述可知，基于现有的开发环境与较低的系统需求，大多高校的计算机类研发小组都足够胜任协作学习平台的开发工作，在实现节省开发成本的同时，更为日后平台功能的丰富与完善等维护工作提供了极大的便利与优势。

1.2 发布与实践

高校或中小型企业用户群地理分布上相对集中，大多数时间在一个固定的范围内学习或办公，为此可采用集中式的网络结构。在学校或单位的网络中心搭建协作学习平台，管理者可以全局控制学习者与学习资源，且有足够的访问带宽，也不需要额外购买域名，平台的服务器软件采用世界上使用量排名第一的服务器软件：Apache，与Linux有完美的融合。此外，配置一台DB服务器与一台Media资源服务器，DB服务器用于认证管理、学习者个人信息存储与其他应用数据库的管理，Media资源服务器则主要用于存放各种类型与各种格式的学习资源，同时也能安全快速地上传与访问。这不仅节省了发布的成本，也提高了校内学习者的访问速度，优化了用户体验。

1.3 运行与维护

在运行过程中平台的维护工作是必不可少的。具体来说，表现在：网络安全方面要制定安全策略、修补安全漏洞、防止黑客入侵、备份重要数据；故障恢复方面要保证突然事件或者数据误删后能尽快补救、及时恢复；平台优化方面要保证页面布局、结构以及内容等更具亲和力，功能操作更为人性化；内容更新方面则要保证定期删除垃圾信息，及时更新相关领域的最新动态。而平台运行在学校内部服务器上，管理者拥有完全控制权限，在平台的安全性方面增强了一定的保障力度。同时，校内的相关计算机科研团队为其提供相应技术支持，平台的维护工作难度即开销也均有显著降低。此外，协作学习平台主要服务于本校学生，不仅增加了彼此间的信任程度，也为平台的宣传推广工作提供了低成本运作的最大可能。

2 协作学习平台的分析与设计

2.1 学习者分析

对学习者的分析主要从以下几个方面进行：一是学习者的个人基本信息，包括性别、年龄、专业、涉猎书籍等；二是学习者的基础知识与背景，如已学课程、参与项目、学习风格等。根据对学习者的分析结果，可以得出学习者在小组中担任何种角色以及适合去完成哪种任务，以此来保证每一位小组成员均能最大限度地发挥其能力优势，也进一步地提高了整个学习小组的协作能力。其中，学习者相关数据来源主要分为两部分，一是常见的用户注册时填写的基本信息，称为显式信息，根据显式信息可以建立初始的学习者模型。但初次登陆平台，大部分学习者都不会愿意提供详细的个人信息，所以用户的注册功能要简洁清晰、一步到位；二是用户在协作过程中留下的学习记录，如点击学习资源、课程学习进度、课程学习评价等，这部分数据称为隐式数据，隐式数据对学习者的分析工作有着重要作用，并随时间不断演化，因此也要定期更新学习者个人模型。

2.2 学习任务设计

学习任务的设计是整个协作学习的重点与核心。任务的设计可以是对某一问题的探讨，也可以是对某一热点话题的辩论，还可以是对某个项目的实现等[3]。总之，任务的表现形式可以多种多样，但任务的设定要遵循以下原则：首先，任务内容要涉及学习者专攻领域的基本知识与基本理论；其次，任务本身要具有一定的复杂性与挑战性，具有一定难度的任务活动最能激发学习者的探索欲与想象力，也将更能达到任务的预期效果；最后，对任务创设问题情境，在实际情境中阐述问题，通过进一步分析情境，逐渐明确任务，分析出其背后的实质问题，最终彻底解决问题。协作学习任务围绕组织活动展开，根据学习小组的特征与学习内容的不同而采取对应的活动形式，有以下典型的活动：

（1）工程设计型活动。建立一个协同工作的工程项目，小组内部协作对其进行需求分析、概要设计、详细设计以及项目测试等，各个成员分工明确、各司其职，进而提高个人与整个团队的效率。

（2）资料分析型活动。按照给定的主题，小组内各成员协作搜集相关文献资料，由此执行整理、分析、汇总、评价以及存档等步骤，最后小组的内部对主题各抒己见，小组负责人对大家的观点进行总结与完善，至此一个主题活动就顺利完成。

（3）作品创作型活动。按照规定的要求来创作某种作品，如文学作品或艺术作品，小组成员可以利用协作交流工具互相分享创作经验、创作心得以及创作成果，激发创造力的同时也营造出浓厚的学习氛围。

（4）逻辑推理型活动。根据小组布置的一系列任务，结合已获材料与数据，对某个问题的因果关系进行深入探索，逐渐完善问题的解决方案，从而不断完成协作任务。

（5）观测调查型活动。这一类型的活动主要是针对科技与社会问题的探究，小组成员通过测量工具协作进行客观实际的观察与测量，对取得的测量结果建立共享数据库，方便学习小组内或者学习平台中的其他学习者开展学习与研究。

2.3 学习环境设计

学习环境是平台中进行协作学习的基础与支撑，设计时应做到多样性、共享性、灵活性以及协作性，学习者在这样的环境中才会逐渐培养归属感、成就感与优越感。

2.3.1 资源环境设计

任何一种学习方式都必须以学习资源为基础，而在协作学习平台中的学习资源除了内容要丰富外，呈现形式也要多样（文本、图片、视频、超链接等）。学习资源通常分为三种不同的层次：基础的学习资源，针对某一项目或知识点的基本的学习资源，由项目内的小组成员或项目管理者上传分享；相关的学习资源，围绕某一个主题在确定的搜索范围内的相关资源，如网站、期刊、杂志等；泛在的学习资源，即整个互联网的学习资源和整个社会环境的学习资源。然而，现有的学习资源虽然广博而丰富，但是缺乏有效的知识评估与知识推荐工具，学习者在查询与选择协作知识时存在一定的盲目性，这种长期的盲目性会降低学习者对学习平台的满意度[4]。由此，高质量的协作学习平台要能够通过有效的方法来优化学习者在平台中获取知识的方法与路径，提高资源查询搜索的效率[5]。资源环境设计过程可做如下论述：

（1）资源的过滤、聚合与收集。随着学习平台的长期运行，学习资源的数量与种类会逐渐上升，因此在用户检索或系统推荐中首先要過滤不相关资源，聚合同类资源。

（2）建立基于社会语义的知识网络模型。将学习者的所需资源与平台中学习资源的点击率以及评价结果相结合，对知识网络进行优化，根据优化结果向学习者返回最准确直观的学习资源。

（3）隐性知识描述。为了将隐性知识显式化，应构建学习小组成员的隐性知识网络模型，进而通过筛选、聚合、神经网络模拟等步骤对其进行优化，得出最优隐性知识结构，可以帮助每位小组成员不断产生清晰的隐性知识，并及时记录与保存。

（4）学习小组知识引导。不同的协作学习小组可能具有不同的知识结构与优势，且大多是在动态的环境中进行协作交流学习，这就需要有效的管理功能来获取、存储、编辑以及查询小组协作中的知识与经验，来实现有效动态知识整合，从而保证不同资源下的各类知识管理与分享。

上述过程如图1所示。基本的学习资源经过多种方法的优化后，最终将呈现给学习者个性化且有针对性的学习资料。

图1 资源环境设计

Fig.1 Resource environment design

2.3.2 组织环境设计

组织环境主要是为参与协作学习的用户提供合理、全面的支持，方便学习者有选择、有针对性地完成任务。所有任务的开展大致可分如下几个步骤进行：划分学习小组，明确任务要求，制定任务计划，获得解决方案。

其中，学习小组的划分要尽可能兼顾学习者的个人背景、学习目标等个性化的信息，采用“取长补短”的方式来改善小组的协作效果，小组人数以2-5人为宜。任务的具体实施方案要由小组成员各抒己见，使小组成员明确将在何种环境下进行探究与学习，进而明确各自将担任何种角色以及完成什么工作，并且逐渐引导学习者去探索、去交流、去猜想，激发其探索欲与想象力。一个任务可分解为几个相互独立部分，按照时间顺序来制定出任务的完成计划，每个部分的时间需合理且要做好任务过程的记录，除了考虑部分之间的独立性外，更重要的是各部分间的关联性，让每位小组成员感受到对整个任务的贡献，对整个团队的意义与价值。任务设定的基本目标就是要培养学习者分析问题与解决问题的能力，所以在确立任务需求和整理相关资料后，分析提出一套全面的解决方案，这不仅使学习者感悟到知识的探索过程，也有利于更加深入地理解到问题的本质。

2.3.3 学习工具设计

要想顺利完成学习任务离不开学习工具的支持，实践证明多样化的学习工具将能提高学习者的学习效率，尤其是能促进小组成员之间的通力协作。下面介绍在协作学习平台中典型的几种学习工具：

（1）网络论坛。论坛具有区别于其他交流工具的特点，即信息的发送者也是信息的接收者，能够实现所有人对受众全体的传播，具有多种呈现形式，是协作学习重要的异步交流工具[6]。在协作学习活动中，论坛的优点就是学习者可不受时间和地点的限制，即可以随时随地对楼主（话题的发起人）发布的内容进行讨论，发表自己的观点或提出建议。

（2）Wiki。Wiki是一种超文本的协作式编辑环境，并最佳支持协作学习的理念，可为学习者与学习者、学习者与资源之间的深度交互提供了广阔的空间。利用wiki的特点可实现学习者在协作过程中知识的扩充，也可实现学习资源与学习经验的共享。

（3）教学Blog。Blog的出现使得每位用户都能方便快捷地建立自己的网络空间，从此，网络信息不再是从网站向每位用户单向流动，而是每位用户都可以建立自己的知识库，传递给网络中的其他用户，实现了双向流动，这也在根本上体现了协作学习中“以学习者为中心”的教育理念。此外，学习Blog完整地记录了学习者的学习过程，这些记录即可用于全面有效地评价学习者日常的学习情况。

（4）RSS。如今是信息爆炸的社会，网络上每天会产生海量的信息页，但其中的绝大部分都是与用户不相关的或用户不感兴趣的，如果用户从这些庞杂的“垃圾”网页种查找感兴趣的内容就会浪费大量时间，而RSS即可有效解决这一问题。RSS操作简洁，只要将感兴趣的RSS订阅链接加入到本地的RSS阅读器中，其后只有相关的资源更新时才会提醒学习者，因而充分体现了协作学习平台中个性化定制的服务。

2.4 学习评价设计

对学习成果的评价也是对学习者学习成果的全面总结，高校中的学习平台面对的是一个有扎实的基础、明确的目标以及具有良好自制力的学习群体，所以个性化的学习评价比起传统的卷面考核更容易让人接受，也更能提高学习者的进度效率。协作学习的评价是全方位、多元化，不仅关注学习成果、也考虑学习过程，不仅关注学习者个人、也考虑整个协作团体，以此促进每位学习者的全面发展。此外，学习评价结果对学习过程还具有反作用，能有效反映学习者上一阶段学习中的优缺点，学习者则可根据评价结果对自己的学习计划作出详细、有益的调整[7]。评价设计可分为两种：

（1）小组协作过程评价。主要是通过记录协作过程的相关信息来完成评价，如一次心得体会、阶段性成果等。此外，根据协作项目的实施步骤而分成不同的评价阶段，对每一阶段分别制定出不同的评价标准以及权重，综合这些评价得出小组协作的最终评价。

（2）小组综合测试。根据测试结果可以直观地反应出小组的协作效果。小组综合测试法可以选择每位成员分工完成试卷的题目，也可以选择共同协作完成。个人成绩与小组成绩的转换也十分简单，首先确定小组成员测试的基础平均分，而后根据本次测试得出小组成员的提高分（本次得分与基础平均分之差），所有小组成员的平均提高分即为小组协作的最终成绩。这种评定方法仅仅关注每位小组成员的提高分，不论之前的成绩如何，只要学习者有进步就对小组就做出了正面的贡献，同时也说明协作学习取得了成功的效果。

学习是一个长期持续的过程，所以学习评价也应跟踪每一次的学习情况，把握学习轨迹，并精准、全面地记录学习者学习过程，在阶段性总结时亦有助于其反思上一阶段的学习效果。

3 结束语

信息时代在不断向前发展，协作学习环境的建设也在不断完善，各种有助于协作学习的算法与应用软件也有待于相关学者的进一步探究。后续的研究者则可根据这一研究框架进一步展开探讨，逐步去解决协作平台中的各项技术，从而使低成本、高质量的协作学习平台的实现与应用研究尽快臻于成熟与完善。

参考文献：

[1]姜文周，马明丽，李先毅.基于Cloud Foundry的PaaS云平台的设计与实现[J].微型机与应用，2014（2）：60-62.

[2]张筱兰，徐英萍，范郭昌骅.LAMS与Moodle学习环境的整合及其应用研究[J].现代教育技术，2009（5）：108-110.

[3]冯愿.基于Blackboard网络教学平台网络课程协作学习环境的构建[J].中国教育信息化，2012（1）：71-73.

[4]陳殿青.基于Web 2.0环境下的协作学习知识共享平台研究[J].中国教育信息化，2013（8）：83-86.

[5]王晓波.基于数据挖掘的学习推荐系统的研究[J].微型机与应用，2014（23）：32-34.

[6]赵建华.基于网络论坛的CSCL活动过程分析[J].中国电化教育，2010（5）：6-15.

[7]刘黄玲子，黄荣怀.协作学习评价方法[J].现代教育技术，2002（1）：24-29.

1 基金项目：包头市重大科技发展项目（2012Z1006-9）。