基于知识地图的在线学习支持服务研究

2019-06-09王露露王小根

软件导刊 2019年4期

王露露王小根

摘要：在线学习中学习者面临缺少计划、资源过载、缺乏交互、评价单一等问题，将知识地图引入在线学习系统，以期为学习者提供有针对性的学习支持服务。通过文献分析，从学习资源服务、个性化支持、知识协同共建、学习评价4个方面，构建基于知识地图的在线学习支持服务体系。基于知识地图的在线学习支持服务将零散的学习资源组织在一起，并提供资源导航、资源检索等功能;根据学习者的基本特征信息，推荐个性化学习路径;允许教师、助教、学习者共同构建知识地图、信息资源;支持学习评价以及评价反馈多元化。这些支持服务有利于引导、帮助和促进学习者自主学习，提高在线学习效率。

关键词：知识地图;学习支持服务;在线学习

DOI：10. 11907/rjdk. 182827

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1672-7800（2019）004-0191-05

0 引言

在线学习是一种远程教学形式，在丰富的学习资源和各类在线学习系统支持下，学习者可以自主控制学习过程，充分发挥学习者的自主性[1]。由于教师和学生的时空分离性，在线学习系统需要提供相应的学习支持服务，帮助解决学习过程中的各种问题，引导和促进学习者自主学习，否则将会出现学习者学习压力大、学习效率不高、学习质量下降甚至最终导致学习者辍学的情况[2]。

学习支持服务是否完善往往决定学习者的学习体验，直接影响学习效果[3]。因此，建立全面、有效的学习支持服务是在线学习中效率和质量的重要保障。笔者深入了解了国内几个在线学习平台，通过对部分学习者的跟踪访谈，发现大多数在线学习支持服务存在如下问题：学习支持服务的内容较少，支持服务提供不全面;资源良莠不齐以及重复性建设现象严重，出现“认知超载”、“网络迷航”现象;信息传输单向，缺乏交互性;学习评价时效性低，反馈不及时。

知识地图是一种知识关系网络，它以图示化的形式呈现知识之间的关系和获取途径，具有知识管理、学习导航和学习评估等功能[4]，能为在线学习系统提供新型支持和服务。

针对上述问题，本文引入 “知识地图”概念，希望创建一个高效、灵活的在线学习支持服务系统，促进学习者自主学习，提高在线学习效率。

1 在线学习支持服务现状

学习支持服务最早由西沃特[5]提出，他认为学习支持服务是一种组织形式，能帮助学习者充分利用教育机构提供的教学服务设施。英国著名学者泰特[6]将学习支持看成是一系列远程教育机构提供的针对个人或小组成员的服务，包括组织学习资源、学习评价、信息咨询等一系列服务，是一个全面的系统，旨在促进学生的自主学习。

1.1 学习支持服务存在的问题

通过分析现有文献及在线学习支持服务系统，总结归纳出目前学习支持服务存在的一些不足之处。

（1）资源服务缺乏有效组织。在线学习资源是开展在线学习活动必需的各种信息资源，然而在线学习资源冗余信息较多、质量参差不齐，学习者在搜索时会出现大量无关资源;网上资源杂乱，在线学习资源缺乏有效组织，海量的学习资源导致学习者的“认知超载”和“网络迷航”，不利于学习者学习[7]。虽然也存在组织有序的在线学习资源，但资源常以树型等简单结构进行组织，难以反映网状等较为接近真实情况的复杂知识结构[8]。此外，在线学习资源重复性建设现象较为严重，针对同一内容，不同的在线学习系统有自己的学习资源，在线学习资源无法有效利用和共享。

（2）缺乏个性化学习支持服务。个性化学习支持服务能够激发学习者的学习动机，促进学生的自主学习，保证学习质量[9]。个性化学习支持服务主要研究怎样从海量的学习资源库中选择有效资源促进教与学[10]，使在线资源按需共享。个性化学习支持服务要求在线学习系统根据需求为下一步学习活动推荐合适的学习内容。在后期的学习中，在线学习平台应根据学习者需求变化调整相应的学习路径，从而达到学习效果最优化。然而，现有的在线学习系统缺乏个性化学习支持服务，无法为学习者提供个性化学习路径选择，不能根据用户的动态个性化需求信息及时推荐[11]，学习者需要花费大量时间和精力手动筛选资源。

（3）评价服务单一，反馈不及时。学习评价是学习系统的反馈调节机制，是在线学习支持服务的重要组成部分，也是实现个性化学习支持服务的重要环节。通过分析学习者参与评价活动过程和结果，可以获取对学习者当前知识和能力水平的准确描述，有助于学习者有针对性地调整学习。评价主体多元化，需要包括教师评价、自我评价、同伴互评等，所有的评价结果均可作为学习者特征信息[12]，为个性化学习支持服务提供依据。但是，由于种种原因导致在线学习评价主要是单一的考试形式，忽视了对学生能力的考查;过分重视学习结果的总结性评价，现行形成性评价流于形式，一般以平时作业替代，不能充分发挥评价作用;评价反馈不及时，形式单一[13]，缺少个性化评价[14]。

1.2 学习支持服务范畴

学者从不同角度对学习支持服务范畴进行了探讨，如表1所示[15-19]。

除此之外，王冬青[20]提出个性化学习支持服务能够激励和维持学习者的学习动机，可以促进学生的学习与发展，保证学习质量，是远程教育的重要支柱;泰勒[21]认为学习支持服务是针对每个个体或小组成员中的每一个人，即需要为学习者提供个性化支持服务。因此，个性化支持服务也是基于知识地图的在线学习支持服务的主要范畴。

Bereiter & Scardamalia[22]提出了知識建构理论，认为知识建构是一种有效的在线教学方法，可以支持知识创造活动。他们认为知识是学习者群体在对事物进行探讨、研究与论证之后得出的集体认知，是由学习者群体共同创造的，而不是被储存在个体头脑中的所谓真理。因此，知识协同共建也是基于知识地图的在线学习支持服务的主要范畴。综上所述，本文将基于知识地图的在线学习支持服务体系分为以下几个方面：学习资源服务、个性化支持服务、知识协同共建服务、学习评价服务。

2 在线学习支持服务体系与要素

知识地图以知识和概念为节点，将知识和概念根据层级和结构关系进行组织，可以用于知识组织、管理、导航、搜索、揭示关系[23]，具有以下几个特点：①知识地图本身并不是一个知识的集合，而是一个向导，即学习者要学习的知识在系列学习资源列表中，而不是知识地图本身;②知识地图能够揭示知识间存在的关系。在此过程中，往往会发现以前没有发现的某些知识间的新关系，从而产生新知识。

随着研究的不断深入，知识地图早已超出了原先的范畴，逐步成为有效的知识管理工具，在学习支持服务中表现出强大功能：①根据知识地图特性，为在线学习平台提供资源服务。根据学习需求和学习目标，将零散的学习资源组织在一起形成良好的结构，提升学习效率。知识地图又具有导航作用，学习者可以运用地图中知识点与对应资源的链接准确查找与定位资源;②知识地图以图示化的形式为学习者呈现相关内容的所有知识点，学习者可以此为依据检查自身存在的学习盲点，确定学习目标。学习者可以根据自身需求，以不同的方式呈现与自身相匹配的知识内容，针对不同需求及应用场景建立不同的知识地图，如课程知识地图、个人知识地图。通过个人知识地图和课程知识地图的对比分析，了解相关知识的掌握情况，以此选择最合适的学习路径;③知识地图作为一种评价工具，可以评估知识现状、呈现可利用资源、发现资源[24]，为在线系统提供评价服务。

2.1 体系框架

针对在线学习支持服务中存在的问题，本文构建了基于知识地图的在线学习支持服务系统，包括学习资源服务、个性化支持、学习评价、知识协同共建4个范畴，旨在促进学生的自主学习。基于知识地图的在线学习支持服务既支持学习者自主建构知识，也支持学习者之间的相互协作，通过自主学习、合作交流获得知识建构。基于知识地图的在线学习支持服务体系框架如图1所示。

2.2 相关要素

（1）学习资源服务。基于知识地图的在线支持服务具有学习资源服务功能，包括资源组织、资源导航、资源检索等。知识地图可以根据学习需求和学习目标，将零散的学习资源组织在一起，实现在线学习资源的有效组织，提升学习效率和质量。基于知识地图的在线学习支持服务根据知识地图特性，将知识点组成学习资源，然后将学习资源组织成学习专题，学习专题组织成课程，课程组成学科。学习资源服务从下而上共分为4层，知识地图思想贯穿于每层组织中，对应形成“学科知识地图—课程知识地图—学习专题知识—学习资源知识地图关联图”4层知识地图结构，如图2所示。

基于知识地图的学习支持服务中，通过建立知识地图与知识点、学习资源之间的映射，可以实现知识地图的导航功能与资源检索功能。学习者可以运用知识地图中各知识点与相应资源的链接，准确查找与定位资源。

（2）个性化支持服务。基于知识地图的在线支持服务具有个性化支持服务功能，主要包括个性化设置、个性化推荐功能。每位学习者的学习风格、学习习惯、学习目标都有差异，学习者可以对知识地图进行个性化设置，选择与自身相匹配的知识内容及呈现方式。随着学习的进行，学习者通过筛选与内化外部信息资源，将其编入个人知识网络[25]，形成个人知识地图。个人知识地图是个人与外界信息交流的结果，是学习者对所学或将学内容的记录，是个人学习笔记的可视化表征，融入了学习者的学习需求、知识背景、学习风格等个人信息，是个性化设置的内容之一。基于知识地图的在线学习平台，支持学习者根据自己的基本特征信息构建个人知识地图，使学习者了解自己的学习准备情况，同时使在线学习系统了解学习者的基本情况。学习者可以将初步构建的个人知识地图和课程地图对比，寻找自己的知识盲点，快速确定学习目标。系统通过与课程地图的对比，并依据学习者现有情况推荐最佳学习路径，有利于学习效率与学习效果的提升。学习同伴可以共享各自的知识地图与学习路径，学习者也可参考同伴的知识地图和学习路径寻找一条最佳路径，提高学习效率。系统可根据学习者的个人信息，寻找与学习者相近的同伴，根据同伴的学习目标、知识地图、学习路径，为学习者推荐最佳的学习路径，如图3所示。

（3）知识协同共建服务。基于知识地图的在线支持服务具有知识协同共建服务功能。知识地图是一种组织并链接资源的可视化工具，知识地图中每一节点都有相应的知识点页面，页面会呈现其他人的共享资源，学习者可选择符合自身学习需求的资源进行学习，思考、领悟该知识点和其它知识点之间的关系，从而构建个人知识地图。每个知识点页面都有讨论区，学习者若有新的想法、疑问，可随时在相应讨论区中提问，教师、助教、学习同伴会相互交流、共同探讨，从而产生新的想法和观点，学习者可将新的想法、观点更新到个人知识地图。在此过程中，参与者根据个人体验发现知识地图存在的缺陷和不足，提出改进意见和建议，经过教师、专家筛选后，可对知识地图进一步完善。学习者可将优质资源添加到相应知识页面，为后续的学习者提供参考。当然，由于个人的认知能力与思维方式存在差异，学习者共享的部分内容会出现偏差或重复现象，因此并不是所有学习者添加的资源都会出现在页面中。对于学习者添加的资源，教师、助教会经过筛选，将优质部分呈现在资源列表中。学习者之间可以相互共享知识地图，当学习者在浏览同伴知识地图发现错误内容时，可以对其进行标记，提醒同伴删除或修改。在与其他成员的知识地图对比分析、知识协同共建过程中，学习者可加深对知识的理解，提高思维能力。基于知识地图的知识协同共建，为学习者之间的交互、学习者与资源的深度交互提供了保证，是基于知识地图的在线学习支持服务的重要组成部分，如图4所示。

（4）学习评价服务。基于知识地图的在线支持服务具有评价服务功能。学习评价是学习系统的反馈调节机制，是在线学习的重要环节，也是在线学习支持服务的重要组成部分。学习者可以使用知识地图进行学习评价，诊断学习情况，及时发现问题，从而对学习过程及时进行调整。基于知识地图的在线评价服务主要分为自我评价、同伴互评、教师评价3种。学习者通过比较個人知识地图与同伴知识地图、课程知识地图的异同进行自我评价。通过自我评价，学习者可以查找自己的知识漏洞，然后通过学习补充更新个人知识地图，为确定下一个学习目标提供依据。同伴互评，即学习者之间相互交流评价，相互分享个人知识地图，分享学习经验，并通过对比分析评价同伴知识地图，不断完善自身认知。教师评价，即教师通过学习者个人知识地图和课程知识地图之间的对比，绘制学习效果地图，帮助学习者了解所学情况。学习效果知识地图是教师为学习者个人知识地图提供的一种反馈，教师为知识地图扩充颜色和面积属性，帮助学员了解知识掌握情况，如图5所示。

3 优势分析

（1）促进学习者进行相对完整、系统化的知识建构。知识地图可以清晰而直观地呈现知识之间的关联和结构，以及知识所在的位置，揭示知识点之间的关系、顺序和层次，明确知识点之间的关系和在结构中的定位[26]，可有效避免海量在线学习资源缺乏有效组织，出现“认知超载”和“网络迷航”现象。利用知识地图组织在线学习资源，为在线平台提供资源服务，可以揭示资源之间的关系，有利于解决在线资源杂乱无章的现象。基于知识地图的在线学习平台可以将零散、碎片化的知识内容以一定的方式组织关联起来，帮助学习者了解知识内容间的关联，促进学习者形成系统认识，构建相对完整、系统的知识体系。

（2）促进同伴交互。在线学习中，学习者容易产生孤独感，学习热情与学习效率时常会受到语言、技术、学习方式等多种因素影响[27]，同伴之间的交互成为在线学习不可或缺的要素。在基于知识地图的在线学习支持服务中，同伴交互渗透在各个环节，有协同共建、路径共享等间接交互，也有交流讨论中的直接交互。学习者遇到问题时，可以在讨论区发起讨论，教师、助教以及同学会与之共同交流、探讨问题解决方案。同伴间相互共享知识地图、学习路径，为选择学习路径提供参考。当发现知识地图中的错误内容时，可以对其进行标记，提醒同伴删除或修改。

（3）促进知识资源多向共享、协同共建。知识表达和共享是相辅相成的，利用知识地图呈现知识本身就是知识共享的过程[28]。学习者通过知识地图将知识可视化表达，促进知识共享。基于知识地图的在线学习支持系统提供了学习资源组织的服务，但是知识地图只是将知识点和学习资源链接起来，系统中的学习资源还是需要学习者和教师共同构建。每个知识点都会链接到一个页面，每个页面上都有相应的资源列表，而资源列表上的内容需要学习者和教师共同建设。学习者需要将资源共享在资源列表中，教师经过筛选，将优质资源呈现出来，从而使学习者可以共同参与到资源的协同建设中，充分发挥了学习者的主观能动性。

（4）学习者可以个性化选择学习路径，满足个性化学习需求。系统会根据学习者的基本情况推荐一条学习路径，学习者也可依据自身学习目标与现有知识规划一条学习路径。在学习过程中，系统会自动跟踪学习情况，记录学习者先学什么、后学什么。学习者在整个学习过程中，可以随时查看系统记录的学习路径，也可以将路径分享给同伴，以供其他学习者参考。

4 结语

由于师生时空分离的特点，在线学习系统更需要为学生提供全面的学习支持服务，帮助他们克服学习中的困难，使其顺利完成学业。知识地图作为有效的学习辅助工具，为在线学习系统提供了全面高效的服务，包括资源服务、知识建构服务、个性化支持、学习评价。知识地图能够表征知识点之间的关系，根据资源与知识点之间的关系进行组织与管理，为学习者提供资源服务。根据个人知识地图设定明确目标，按照计划学习，系统也依据学习情况进行调节，为学习者提供个性化支持。通过对比别人分享的知识地图、学习路径，学习者可以相对公正地评价自己，为学习者提供评价服务。

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