基于Web2.0的跨平台电子错题本功能的设计与实现

郑思楠 黄巧 苗凯尧 王敏 蒙立昊

摘 要 随着互联网技术的广泛应用，智能终端的学习类APP成为学生获取学习资源的重要途径和工具之一。在线学习可充分利用网络教学资源，学习者在学习过程中可以不受时间和空间的限制。本作品利用WEB2.0技术，在Windows10×64的系统环境下利用EPP4、HBuilder编辑工具、MySQL数据库、Apache服务器，采用PHP语言设计开发了一款跨平台的电子错题本，充分利用视觉型学习者和听觉型学习者的感知学习风格，在题库中设置文字、语音、视频、图片等形式的题目，利用AJAX技术异步呈现答案，增强对知识点的记忆。使用协同过滤技术向具有相似学习偏好的学习者推荐题目，辅助学习者个性化学习并扩充题源。

【关键词】跨平台 感知学习风格 协同过滤技术 AJAX技术 错题管理

1 概述

1.1 错题管理重要意义

在知识大爆炸的背景下，知识管理通过对知识资源的整合、共享、再创造，有效提高了知识生产者、传播者和吸收者之间的互动效率。学校知识管理以教师为主导，学生为主体，研究学生的知识管理尤为重要。

错题管理属于学生知识管理的一个方面，北京师范大学刘儒德教授在2004年最先提出“错题管理”的概念，从错题管理、改正、搜集、態度与价值这五个维度定义了“错题管理”的概念。错题管理是学习者自主安排学习活动，补救学习漏洞的有效措施，不同学生的认知基础、认知能力和认知风格均有不同。把错题作为一种资源进行有效管理、整合、交流、共享，可以帮助学习者认识到错题的价值，归类总结，弥补知识缺陷，完善知识体系，提高解决问题能力，以期掌握知识。

1.2 跨平台电子错题本应用前景

知识缺陷是出现错误的主要原因，学习者要多加巩固，才能掌握知识，弥补缺陷。电子错题本可以推荐试题，采用内容过滤的方法为学习者筛选出合适的试题资源，消除学习者知识缺陷，最大程度做到“错题不错”。利用后台数据进行分析，构建个性化学习环境，分析学习数据，探寻学习过程以及学习规律，帮助学习者更好的吸收知识、纠正错题。

2 关键技术

2.1 PHP语言

PHP（Hypertext Preprocessor，超文本处理器）是一种通用开源的跨平台脚本语言。PHP具有语法结构简单、功能强大使用广泛、执行效率高的特点，其主要功能是用来开发动态交互式的Web应用程序。本文设计的电子错题本使用的是PHP5版本。

2.2 协同过滤技术

协同过滤技术是推荐系统（Recommender System）最为核心的技术之一。基于聚类分析的协同过滤技术利用聚类分析技术将用户按相似性原则划分到不同的集合中，然后对同一集合中的用户评价信息对目标进行协同推荐。为了确定向学习者提供哪些题目，需要识别学习者所在的分类集合，老用户根据存储题目时选择的标签推荐新题目，新用户可以自己选择常用的标签，根据学习者的选择确定学习者所在分类集合。利用相似度计算公式计算每个集合中学习者的学习偏好相似度，预测学习者对题目的兴趣值，选取兴趣值最高的题目推荐给学习者。

2.3 AJAX+JSON技术

Ajax（Asynchronous JavaScript and XML，异步JavaScript和XML），是一种在无需重新加载整个网页的情况下，更新部分网页的技术。Ajax的工作原理相当于在用户和服务器之间添加虚拟中间层，只有确定需要从服务器读取新数据时才由Ajax引擎向服务器提交请求，再返回需要更新的数据。JSON（JavaScript Object Notation， JS 对象标记）技术是一种轻量级的数据交换格式，数据格式简单，数据解析难度较小。浏览器向服务器请求数据，服务器收到数据后解析并生成浏览器所需的JSON数据，发回给浏览器，浏览器获取JSON数据后渲染HTML页面并显示。

3 学习理论

3.1 信息加工理论

20世纪著名的教育心理学家加涅提出，学习是个体的一整套内部加工过程。在学习过程中，学习者的感觉器官接收到来自环境中的信息，产生感觉滞留，形成感觉记忆，感觉记忆保持时间较短，容易丧失。学习者对部分信息引起注意，进行选择记忆，可使感觉记忆转化为短时记忆。对短时记忆进行重复刺激，可加深理解，使其转化为长时记忆。学习的目的就是使学习者将刺激信息存于长时记忆中，并能在需要的时候将它提取出来用于新知识的学习或解决新问题。在信息加工的回忆阶段，即信息检索阶段，为使所学的知识能学以致用，线索必不可少，因而加涅主张教学可以采取提供线索以引起记忆恢复的形式，或采取控制记忆恢复过程的形式，保证学生可以找到适当的恢复策略加以运用。

3.2 艾宾浩斯遗忘曲线

19世纪末，德国心理学家艾宾浩斯对人类大脑对新事物遗忘现象做了系统的研究，提出遗忘是有规律的，随着时间的推移先快后慢，设初次记忆经过了X小时，那么记忆率Y近似地满足Y=1-0.56X0.06。

3.3 感知学习风格

学习风格主要有视觉型学习风格、听觉型学习风格、触觉型学习风格和动觉型学习风格等。根据SMCR教育传播理论，打开学习者的多个信息通道，有利于学习者接受知识、增强记忆。

4 功能

4.1 多种形式自主记录

学习者记录错题时自主上传错题和答案，支持语音、文字、图片等多种形式上传，分别传入个人错题数据库和答案数据库，建立错题与答案之间的映射关系，保存后方便自测复习，提高学习效果。

4.2 异步展示

在复习巩固错题时，使用AJAX技术异步呈现题目和答案，学习者先独立接触题目，后思考作答，答题结束后点击显示题目解答，题目和答案分离，避免答案干扰做题思路，真正达到测验训练的目的。

4.3 自定义标签分类

为了解决错题种类繁多、内容分散的问题，电子错题本采用自定义标签分类的方法，支持自主新建学科、归纳整理，有效提高学习效率；复习回顾时可抓住要点，加深理解，把握命题思路，掌握解题技巧，提高解题能力。

4.4 优秀资源推荐共享

国内学者周婉在2009年研究指出，学生之间的错题集可以相互交流，通过交流从别人的错误中吸取教训，拓宽视野，得到启示，以提醒自己不犯同样的错误。电子错题本通过JiaThis JavaScript分享接口，实现QQ、微信等平台的分享功能。

5 UI界面设计

根据问卷调研结果分析，综合考虑学习者的使用习惯，设计了五个页面模块，分别是“主页”、“错题”、“添加”、“交流”、“我的”。

“主页”模块通过协同过滤技术，根据学习者的偏好相似度分析，推荐可能感兴趣的、易错易混的题目题型以及相关知识讲解的公开课学习视频。

“错题”模块通过列表展示学习者自定义的分类标签，分别包含不同类别习题的个人数据库，根据标签的定义时间排序展示，便于复习时分类回顾。

“添加”模块是上传错题的主要渠道，支持语音、文字、图片等形式的题目答案上传，便于不同感知学习风格的学习者自主选择。

“交流”模块实现优秀资源共享的功能，经验分享，共同进步。

“我的”模块统计错题记录的数量，形成折线圖进行学情统计。另设个人账户管理，个人资料填写和注册登录等基本功能。

跨平台的电子错题本以错题整理的功能实现为基础，以知识学习的环境因素为前提，以学习者的使用体验为中心，力求实现多元化的用户需要，保证界面设计的交互性和用户友好性。

6 结语

信息化时代，方便快捷的数字学习逐渐成为一种趋势，“活到老学到老”、不断探索、自我更新、学以致用的终身学习理念被广泛接受。在新一轮的基础教育改革中，自主学习占据了重要位置，错题管理的价值已得到普遍认可。

错题管理的发展还处于起步阶段，国内外研究大都集中在理论研究和定性描述，或是一线初高中教师的教学经验，关于错题管理的实践应用研究还很少。因此，如何有效的进行错题管理的实践应用，也成为包括校园师生在内的众多学习者的关注热点。

本项目从错题管理角度出发，利用Web2.0技术设计开发了一款跨平台的电子错题本，满足不同感知学习风格的学习者的个性化需求；充分利用网络学习平台，帮助学习者构建自己的错题数据库；使用协同过滤技术，通过收集用户数据进行分析，推荐题型、知识点相近的习题训练，以练促学；支持优秀习题资源共享，促进学习效率和学习效果的提高，对培养良好的错题管理习惯有一定的辅助引导作用。

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作者单位

东北师范大学信息科学与技术学院 吉林省长春市 130117