（教育技术学专业论文）适应性测试导学平台的研究与设计.pdf

硕十学位论文 摘要 对学习者实行个性化、智能化、适应性的网络教学是当前教育研究 领域的热点，适应性学习在这种情况下应运而生。在适应性学习系统中， 测试与评价是至关重要的环节，因为它是系统了解学习者的学习情况， 从而进行个性化、适应性教学的依据。 本文研究了传统网络教学环境中学习测试和评价中存在的问题，并 分析了测试中涉及的学科领域知识层次体系和教学目标等。立足于网络 适应性教学的实际需要，在个性化学习理论和适应性学习理论指导下， 设计了适应性测试导学系统，着重研究了其中的学科领域知识库的构建， 测试抽题和模糊评价算法以及导学策略。 系统以知识点为最小单元，并按照学科知识结构与体系构来组织学 习资源，建起来一个学科领域知识库。并基于此，对学习者进行难度适 应性的测试来模糊评价其知识掌握程度和认知水平。另外，系统还应用 学习风格测试量表，测评学习者的学习风格。在对学习者的多方面进行 综合评价的基础上，系统据此提供个性化、适应性的针对性反馈和导学 服务。本文最后还结合大学物理课程的具体章节对适应性测试导学方法 进行了应用介绍。 关键词：适应性；个性化；测试；导学；评价 i i 适应性测试导学平台的研究与设计 a b s t r a c t t oi m p l e m e n tp e r s o n a l i z e d ，i n t e l l i g e n t ，a d a p t i v en e t w o r ke d u c a t i o ni s c u r r e n t l y ah o tf i e l do fe d u c a t i o n a lr e s e a r c h ，i nt h i sc a s e ，a d a p t i v e l e a r n i n gc o m e si n t ob e i n g i n t h ea d a p t i v el e a r n i n gs y s t e m ，t e s t i n ga n d e v a l u a t i o na r ei m p o r t a n tl i n k sb e c a u s et h e r ea r et h eb a s e so ft h es y s t e mt o u n d e r s t a n dt h el e a r n e r s a c a d e m i c p r o g r e s s ，a c c o r d i n g l y ，t op r o v i d e p e r s o n a l i z e da n da d a p t i v et e a c h i n g t h i sp a p e rs t u d i e sp r o b l e m so ft e s t i n ga n de v a l u a t i o ni n t r a d i t i o n a l o n l i n ee d u c a t i o n ，t h e na n a l y z e st h ek n o w l e d g e l e v e ls y s t e m sa n dt e a c h i n g a i m so ft h es u b j e c ti n v o l v e di nt e s t b a s e do nt h ea c t u a ln e e d so fa d a p t i v e o n l i n ee d u c a t i o na n dt h eg u i d a n c eo ft h ep e r s o n a l i z e dl e a r n i n gt h e o r ya n d a d a p t i v e l e a r n i n gt h e o r y ，t h e a u t h o rd e s i g n sa na d a p t i v et e s t i n gg u i d a n c e s y s t e m ，f o c u s i n go nh o wt ob u i l dt h ek n o w l e d g eb a s eo ft h es u b j e c t ，t e s t p u m p i n gp r o b l e m sa n df u z z ye v a l u a t i o nm e t h o d ，a sw e l l a sg u i d e ds t r a t e g y f o r1 e a r n i n g t h es y s t e mh a se s t a b l i s h e dak n o w l e d g eb a s ew h i c ho r g a n i z e sl e a r n i n g r e s o u r c e sa c c o r d i n gt ot h ek n o w l e d g es t r u c t u r ea n ds y s t e mo ft h es u b je c tb y t h es m a l l e s tu n i t c a l l e dk n o w l e d g e - p o i n t b a s e do nt h i s ，t h i ss y s t e mc a n h a z i l ya p p r a i s e t h es t u d e n t s l e v e l so fk n o w l e d g ea n dc o g n i t i o nt h r o u g h t e s t i n gw h o s ed i f f i c u l t yc a nb ea d a p t i v e i na d d i t i o n ，i ta l s ou s e sl e a r n i n g s t y l e si n v e n t o r y t e s tt o e v a l u a t e l e a r n e r s l e a r n i n gs t y l e s b a s e d o n c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no ft h el e a r n e r s ，t h es y s t e mp r o v i d e sp e r s o n a l i z e d ， a d a p t i v e ，p o i n t e df e e d b a c ka n dg u i d a n c es e r v i c e s i nt h ee n d ，t h i s a r t i c l e i n t e g r a t e st h es p e c i f i cs e c t i o n so fp h y s i c st oi n t r o d u c et h ea p p l i c a t i o no f a d a p t i v et e s t i n ga n dg u i d a n c em e t h o d k e yw o r d s ：a d a p t a b i l i t y ；p e r s o n a l i z a t i o n ；t e s t i n g ；t u t o r i n g ；e v a l u a t i o n i i i 硕上学位论文 图3 1 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 插图索引 适应性学习模式1 1 系统功能结构图2 6 学科领域知识结构树图3 2 自适应诊断导学测试流程图3 7 设置“l o w 、“m e d i u m 和“h i g h 的梯形隶属函数3 9 v i 适应性测试导学甲台的研究与设计 表5 1 表5 2 表5 3 表5 4 表5 5 表5 6 表5 7 表5 8 表6 1 表6 2 表6 3 附表索引 课程知识章属性表3 3 知识单元组属性表3 3 知识点资源属性表3 3 试题属性表3 4 学习风格表4 1 学习评价导学报告表4 2 学习评价结果与导学策略表4 3 学习风格与导学方式表4 4 选题答题情况记录表4 8 被试学习评价与反馈报告表5 0 被试导学策略表5 0 v 玎 硕十学位论文 1 1 论文研究背景 第1 章绪论 2 1 世纪是知识经济时代，知识、信息急剧膨胀，教育成为衡量社会 发展和综合国力的重要因素，全民教育和终身教育理念得到大力提倡。 传统的教师中心、课堂中心和教材中心的教育体系已不能满足时代发展 的需要；而以学生为中心，以先进的信息技术为手段，以全民教育、终 身教育为指导思想的基于网络的自主性、个性化、适应性学习越来越重 要。基于w e b 的个性化智能教学系统的研究目前已经成为远程教育研究 的一个热点。 网络学习打破了传统教育的时空限制，使得优秀的教育资源能得到 共享和充分利用，使得受教育的机会更便捷。网络环境的改善和信息技 术的发展，使教育得到不断发展，但仍有一些问题不容忽视。 1 自主学习能力较差 调查显示，我国学生多数习惯了传统的面对面的集体授课形式，习 惯了来自教师的较多的监控和建议。网络学习中，由于缺乏传统学习环 境中的监督和指导，在自主学习的环境中，用户难以对自己的知识状态、 进度、绩效和学习目标有一个清楚的认识，这样不利于学习动机的维护 和对学习过程的自我支持。面对丰富多样的学习资源，学生普遍存在缺 乏自主性和独立性，缺乏内部自我控制，自主学习能力较差的现象。 2 反馈互动缺失 网络学习缺乏传统集体授课形式中的师生面对面的交流，取而代之 的是通过非连续通信手段( 包括信函、电话和计算机网络在内的电子通 信手段) 实现的交流。这种情况下，网络学习多数变成了教师单向发布 教学资源。学生在缺乏教师及时的指导和监控的情况下，只是被动地接 受教学信息，却难以准确地认识自身的学习状态。学习者在学习中的出 现的疑难问题，不能及时得到响应和反馈信息，使学习者感到失落和孤 独坦1 ：教师也难以获取学生的学习情况，不能及时发现教学问题，进行 针对性的指导和改善教学。这种教与学的分离，造成收集和反馈教学信 息困难，教学诊断和评价困难，这种缺乏教学反馈的教学系统，严格来 说，不是完整的教学系统，网络学习质量得不到保证。 3 个性化不足 适应性测试导学平台的研究与设计 个性化学习简言之，是从学习者自身的个性特征出发，根据学习者 个别所需提供最佳的学习方法和策略，是一种非常重要的教育理念。但 目前的网络学习系统大多没有恰当的方法去了解学习者的认知风格和认 知水平及学习效果的差异性，无法适应学习者的个别化的学习需求，即 不能做到因人而异、因材施教，很难实现真正意义上的个性化。 1 2 课题的提出 鉴于以上分析，如何使网络学习真正发挥其优势，能在网络学习的 过程中模拟教师实时指导者和监督者的角色功能，对学习者实施智能化、 个性化的教学是当前教育研究领域的重要课题。针对这一问题，国内外 学者开始研究设计“智能化的学习系统”。智能学习系统是一项涉及人 工智能、数据挖掘、教育学、心理学、行为科学和计算机科学的综合性 研究课题，其目的是让学习系统在某种程度上能够模拟教师的角色，帮 助不同的学习者实现符合其个性特征的最佳学习。 适应性学习是目前智能化学习系统的一个新热点，正是可以解决上 述网络学习问题的一种新的学习理念和方式。适应性学习实际上是着眼 于个体差异的学习，是让学习环境、学习内容、学习活动来适应每个人 不同特点的高度个性化的学习过程。【3 1 在这个过程中，学生要能够自我 组织、制订并执行学习计划，并能控制整个学习过程，对学习进行自我 评估；学习系统提供满足个别化需求的适应服务：学习诊断的适应性、 学习内容的适应性、学生自主选择学习策略的适应性。它在本质上突破 了传统学习的内涵，是一种全新的学习理念与学习方式，是今后网络教 育模式发展的大趋势。 适应性测试导学系统正是对网络适应学习的一种有益探索，它结合 科学的教和学的理论，对学习者的知识水平和认知能力等进行评测，诊 断学习问题，并据此给予适应性、个性化的学习资源，帮助和促进学习 者学习。 在适应性学习中，对学习者及其学习情况进行评价与诊断是教学活 动中至关重要的环节，因为它是适应性学习系统了解学生学习风格、认 知能力和知识掌握程度等，进而了解个性化学习需求，进行适应性、个 性化教学的重要依据，可以说起到“指挥棒 的作用，直接关系到网络 教育质量的好坏。而目前的多数网络测试和诊断评价多是与教和学分离 的，测试常常仅作为终结性的评价手段或者练习置于章节末尾，并没有 发挥其诊断学习问题和指导学习的作用。另外，评价所采用的理论和方 法也比较落后，难以符合适应性网络学习系统的要求。显然，作为传统 2 硕l ：学位论文 学习检测手段的测验与评价不能一成不变的应用在网络中【3 1 。因此，如 何对学习者及其学习情况进行科学的评价与诊断是网络学习发展的急需 解决的重要问题，本文将着重对适应性测试与评价进行研究和改善。 1 3 本文研究的主要内容及结构安排 本文通过对国内外测评和导学系统及相关文献的研究，了解了测试 导学系统的发展状况。针对目前网络学习中的问题和现有测试系统中存 在的不足，设计了适应性测试导学系统。本文基于适应性测试理论，把 对教材的结构化分析和模糊计算、教育信息处理等引入测试系统并与之 有机结合，利用先进的编程和数据库访问技术设计和实现一个在网络教 学中具有实际使用价值，有难度适应性测试，学习风格、认知水平和知 识点掌握程度模糊评价，反馈导学，知识资源管理，系统管理等功能的 适应性诊断导学测试系统，并结合具体课程的具体内容，研究其在网络 教学中运用的应用情况，为网络学习测试及智能导学探索新的道路。研 究的主要内容及安排如下所示： 二： 第一章：介绍本文的选题背景及意义。 第二章：介绍了适应性学习的发展历程和现状，并对适应性诊断测 试导学的研究现状进行了分析。 第三章：对适应性诊断导学测试的相关理论基础，包括适应性学习 理论、个性化学习理论、认知层次理论、掌握学习理论、建构主义学习 理论以及模糊理论等进行介绍。 第四章：对大学物理课程内容、教学情况，学习者特征等进行 了分析。 第五章：对大学物理适应性诊断导学测试系统进行了研究和设 计，包括系统需求分析、整体设计和各个功能模块的详细设计等。 第六章：介绍了系统开发的环境、相关技术等，并给出了系统测试 导学应用实例。 最后，对本文的工作进行了总结，并指出了本文需要进一步研究和 改进的问题。 3 适应性测试导学平台的研究与设计 第2 章适应性学习与适应性诊断测试导学综述 2 1 适应性学习的发展历程及研究现状 2 1 1 发展历程 适应性学习的产生由来已久，2 0 世纪5 0 年代斯金纳尝试通过机器 来提供个别化的学习，为不同的学生提供不同的学习路径。他的程序教 学理论是对适应性学习进行探索的一个里程碑。他发明的程序教学机允 许学习者按照自己的步调进行学习，学习内容可以根据学生的学习情况 出现分支，实现了一定程度的适应性。 进入7 0 年代，随着对认知心理学研究的深入，人工智能( 尤其是专家 系统) 的研究取得进展，导致支持个别化教学和因材施教理念的智能教学 系统的研究蓬勃开展起来。【4 2 0 世纪8 0 年代末9 0 年代初开始研究适应 性超媒体( a d a p t i v eh y p e r m e d i a ) 。适应性超媒体是指该超媒体系统包含用 户模型( 记录了用户的某些特征) ，系统的表现将根据用户模型而适应于不 同的用户【5 】【6 1 。它包括适应性内容呈现和适应性导航支持，在适应性学习 发展的道路上迈进了一大步。19 9 6 年b r u s i l o v s k y ，s c h w a r 和w e b e r 等人 研究开发的e l m a r t i7 】是一个基于w e b 的适应性超媒体教学系统，是一 个很优秀的系统案例，它具有一定智能的、采用超媒体的结构，并且提 供方便的协作学习手段和适应性学习支持的系统，是今后重要的发展方 向【8 1 。 2 1 2 研究现状 网络与信息技术的发展，为适应性学习的发展注入了新的活力。并 且近年来对适应性学习系统的研究中，研究者越来越重视教学设计、教 学策略、学习内容编列等部分的研究，这些都促进了适应性学习的发展。 首都师范大学王陆教授的研究团队开发了两个系统能够支持适应性 学习，分别是个性化学习支持系统和游戏化学习社区。个性化学习支持 系统在学生模型构建、数据挖掘等方面都做了有益的探索，取得了较大 的进展。这是一个通用支撑平台，各个学科都可以在该平台上进行适应 学生个性的教学。游戏化社区则利用虚拟现实技术构建了一个游戏场景， 学生在玩游戏的过程中学习知识，从新的角度来探索适应性学习。这两 个系统都实现了对具有不同个性特点的学生提供适应性的、有针对性的 学习策略和学习活动。目前这两个系统上都进行了一些教学实验，取得 4 硕十学位论文 了比较令人满意的效果。 北京师范大学余胜泉博士等对适应性学习系统的定义、系统结构等 均进行了探讨，并提出了一个适应性学习模式，研究了各系统模块的功 能，认为系统的关键环节是学习诊断、学习内容的动态组织、自主选择 学习策略。他提出系统将根据学生个别特征的不同，在教学内容的呈现 和导航两个方面提供不同的适应。1 9 】 华南师范大学陈品德博士等设计开发了a t u t o r 适应性学习支持环 境，由一个创作系统和学习系统外壳组成。它是一个通用的适应性网络 课程创作框架和发布系统。在a t u t o r 系统中，用户的知识状态表示为对 于学习单元的掌握情况，关于知识状态的度量系统综合了多种信息来源 ( 访问时间、测试、设置、推导) 。系统不仅根据用户的知识状态进行适应 性导航，还可以根据用户的学习风格和背景知识适应性呈现教学内容。l l u j 台湾花莲教育大学刘明洲教授提出了基于网络的适应性学习的不同 类型。他按照学习路径的不同将学习过程进行分类，便于建立适应性导 航机制，其研究的适应性学习系统具有学习规划、智能型学生解答分析、 交互式问题解决支持、合作学习支持、适应性呈现和适应性导航等功能。 全球范围内有许多针对适应性学习展开的研究与实践。美国国家标 准与技术协会高技术研究项目( n a t i o n a li n s t i t u t e s t a n d a r d sa n d t e c h n o l o g y a d v a n c e dt e c h n o l o g yp r o g r a m ) 从1 9 9 8 年开始大力资助研究 适应性学习系统。该项目致力于寻求更具灵活性、更容易评价的教学技 术来改善网络教学的内容和传递、检索、服务的质量等，以满足用户需 求，希望能够满足个性化教育者与学习者的需要，让教育和培训普及。 英国c o 1 t i mb i a 大学和n e t c o a c h 大学共同开发了一个e l m a r t 的 自适应远程学习系统i1 1 】。卡耐基一梅隆大学的b r u s i l o v s k y 教授主持的 i n t e r b o o k 项目，开发出一个基于知识点的自适应交互式的电子课本。美 国斯坦福学习研究所与德国、瑞典等国合作的“分布式学习知识库的个 性化访问( p a d l r ) 项目等都是影响较大的适应性学习研究项目。【1 2 1 1 1 3 】 2 2 适应性导学测评的研究现状 教学测评是教学过程中的一个重要环节，也是教育质量保证体系中 一个最主要的手段。作为教学测量和评价重要工具的考试，其特有的评 定、检测、诊断、反馈和激励五大功能，直接关系到教学测评的准确性 和客观性，也影响到教学质量的好坏i 1 引。它不仅要完成对学生学习情况 的评价任务，而且还要检查教师的教学效果与水平，诊断教学中存在的 问题，反馈教与学过程中的各种信息，对于学生的学习起到重要的激励 5 适应性测试导学平台的研究与设计 作用。 传统的测试对每一个被试都是采用相同的题目进行测试，它难于对 被试的成绩做出比较合理的评价。智能测试系统具有感知的能力，能从 外部环境中获取相关信息，还具有思维能力，能对感知到的信息进行处 理，以调控测试的难度和信息度。即通过学生资料所提供的信息，经过 计算机人工智能的推理，动态的生成适合每个考生能力的考试内容和策 略；通过数据挖掘机制，判断学生的知识水平，分析其产生错误的原因， 同时还向学生提出具体的进一步学习的建议。智能测试系统还具有学习 的能力，也就是向系统的用户学习，在实践中不断积累经验，实现自身 的不断完善。正因为具有智能性，具有思维能力，懂得心理学、教育学， 并依托科学、完备的智能题库，采用智能组卷来安排考试，然后利用数 据挖掘和科学的计算方法来评估学生的效果，因此，能够很好的“因材 施考 ，并进一步更好地“因材施教 。 近年来，随着教育测量理论的发展，以项目反应理论为基础的自适 应测验逐渐得到广大教育工作者的认可，这是一种目前比较热门的智能 测试方式。自适应测验是根据每个学生的不同情况，用不同的试题来测 量学生能力水平的一种测验，也就是 兑测试能够主动适应被试的具体情 况，根据被试的反应动态调整试题参数。在自适应测验中，测试系统向 被试呈现试题，并对答题情况进行判断，然后根据答题情况，再从题库 中选择最适合于被试的题目。通过这种方式，使试题与被试的能力水平 相符合，向他们提供的题目，既不太容易，也不太难，可以为估测学生 的能力提供最大的信息量。与传统测试的方式比较，自适应测试能做到 试题难度与被试的能力水平相适应，测试所提供的信息量增大，考生能 力评估的精确度、测试的效率、效度和学生的积极性都得到了很大的提 高。因此，在适应性学习系统中，要对学生知识水平和能力水平进行高 效率的诊断，必须采用适应性测试技术。 总的来看，现有的网络测试系统能够在一定的范围内具有较好的性 能，也得到了广泛的应用，相对于传统考试已有了很大的进步。但是， 现有的大部分网络测试系统在测试内容和形式上，还存在很多缺陷，主 要表现在以下几点： ( 1 ) 试题固定、统一，不能“因材施测 网络学习测试离不开测试理念的支持，而当前，网络学习系统中的 测试部分依然沿用传统的方式。多数网络学习测试基于传统的经典测试 理论进行设计，是面向试卷而非面向学生的。测试对知识基础和能力水 平不同的所有被试固定使用相同的题目，对低水平考生来说，难度大的 6 硕十学位论文 考题根本无法作答，形同虚设；而对高水平考生来说，难度小的考题则 都能答对，测试不出真实水平，失去考查意义。这种固定统一的测验忽 略了学生的个性差异，难以适应学生的认知特点，不能“因材施测，并 且在测试过程中，与学生能力相近的试题对学生能力的鉴别度最大，太 难或太容易的试题对学生的能力估计只能提供很少的信息。因此这种传 统的统一测试题既不利于有效获取被试的知识水平和能力信息，还可能 会挫伤学生的积极性，违背了测试有效评定、激励并促进学生发展的原 则。 ( 2 ) 重视量化，忽视非量化 网络学习测试是要对学生的学习效果即认知能力和知识掌握程度进 行测评，目前多数的网络学习测试都是基于经典测试理论的均值计分， 仅仅重视量化的分数表示。事实上，认知能力和知识掌握程度是个模糊 性概念，只重视量化，忽视其模糊性概念的含义，会使教师和学生把注 意力集中在分数上，而忽视了测试的真正意义：学生的认知能力以及要 实现的教学目标，忽视学生的学习困难以及认知弱项能力的提高。 ( 3 ) 注重终结性测试，忽视形成性测试 学习结果的终结性评价固然重要，但学习过程测评和诊断是对学生 做出学习指导和全面评价的重要依据，是伴随着整个教和学过程的，所 以要经常对学生进行测试。因此不能忽略，网络学习测评要做到过程性 和总结性的紧密结合。当前的网络学习测试不重视对学习过程进行评价， 而是照搬“选拔性统一考试”的方法，采用类似“一次性期末考试”来 一锤定音地评价学生的学习，学生的“应试学习”思想严重。网络学习 中师生分离，仅采用这种终结性测试不能对学生的学习过程进行了解和 监控，容易使学生丧失学习积极性，产生消极情绪和放任自流的现象。 ( 4 ) 重视评定，忽略了诊断和导学功能 目前的网络测试系统偏重于用分数来对学生的学习效果进行评定和 检测，仅担负着考核评定的单一功能，忽视了考试的诊断和反馈的功能， 而实际上测试在教学中起着指挥棒的作用，测试还必须能帮助学生详细 地了解其学习情况，帮助教师了解具体教学情况，有效诊断教和学中的 问题，并据此针对性地反馈、调整和改进，以促进教学发展。基于计算 机的测试系统在数据的搜集和信息处理方面恰恰比传统考试方式具备不 可比拟的优势，应充分利用这一优势为学生的自主学习和教师改进教学 提供有力的支持。 本文的适应性测试导学系统是在适应性学习理念指导下，重点从以 上四个方面对网络学习测试进行研究和改善，把对教材的结构化分析和 7 适应性测试导学甲台的研究与设计 教育信息处理、模糊评价等引入测评并与之有机结合，对学习者的认知 风格和知识水平等学习情况进行评估和考察，帮助教师和学生清楚地了 解教和学的情况，诊断教学问题，反馈教学信息，并据此进行针对性的 个性化辅助导学，更好地促进网络学习发展，是一种智能化的教学系统。 8 硕十学位论文 第3 章适应性诊断导学测试的相关理论 适应性学习系统本质是一种智能教学系统，智能教学系统简称 i t s ( i n t e l l i g e n tt u t o rs y s t e m ) 系统：是模仿人类教学专家的经验、方法来 对学习者进行辅助教学的计算机系统【1 5 】。本章将介绍关于适应性诊断导 学测试的相关理论。 3 1 适应性学习理论 适应性学习理论认为学习是一种通过学生原有的知识经验与适应性 学习系统进行交互活动来获取知识、获得能力的过程。学习过程中学生 可以自我组织、制订并执行学习计划，自主选择学习策略，并控制整个 学习过程，对学习进行自我评估。适应性学习理论的最大特点是打破了 传统群体学习的结构，充分考虑了教学行为与学习行为的个性化特征， 把学生作为一个个体，置于一个更为个性化的情景之中。 3 1 1 适应陛学习概念及特征 适应性学习( a l ，a d a p t i v el e a r n i n g ) 是指为了提高学生学习的适应 性，通过学习环境的自身调整来适应学习者的个性特征和认知水平，满 足学习者个别需要的学习过程。这里包含两层含义：首先，学习者可以 选择学习支持工具来定制自己喜欢的学习环境。其次，适应性学习可以 根据学习者的需要，提供灵活的学习方法来动态的呈现学习内容【l 】。适 应性学习系统是“一种基于观察学习者的学习偏好、以获得最好的学习 效果而进行动态组织的智能系统l 1 6 j 。 适应性学习充分考虑到教学行为与学习行为的个人化特征，打破了 传统群体学习的结构，把学生作为一个个体，置于一个更为个人化的情 景之中，具有如下主要特征1 1 。7 j ( 1 ) 基于资源的学习 不同的学习者所适合的学习资源有所不同。文本、声音、图像、视 频、教学平台和软件等各种教学资源可以根据学习者的不同背景和需求 来进行组合，即教学资源的组织和呈现都与学习者的个别特征相适应。 ( 2 ) 建构知识的学习 学生通过在适应性学习环境中的探索和交互来建构自己的知识。在 进行探索和交互时，不仅要掌握所学的知识，还要掌握学习的方法，以 及知识的运用能力和与他人交流、协作的能力等。进行适应性学习实际 9 适应性测试导学甲台的研究与设计 上就是学习者在自主建构知识。 ( 3 ) 主动的学习 适应性学习中，学生能在提供各种学习资源的条件下，自我组织、 制订并施行学习计划，并对学习进行评估，可以说学生主宰着整个学习 过程。教师只是学习的指导者和帮助者，主要进行教学目标的规划、学 习的辅导与咨询、教学资源的组织与编译、学习环境的创设与维护。适 应性学习是一种主动的学习。 ( 4 ) 个别化与人性化的学习 适应性学习中，学生是具有独特个性的个体，其个性通过学习进程 的选择、知识空间路径的探索、各种信息的反馈等方面得以体现。与传 统教学相比，学生不再是一个完全同步的群体中没有个性的一分子，学 生所学得的知识和能力是根据其个性而定做的产品，而不是教学工业生 产线印制的众多相同的产品。 ( 5 ) 反馈及时的学习 适应性学习不是一种完全独立的学习，它需要学习环境中有良好的 反馈系统，以帮助学生做出自主决策。反馈信息可以通过人机交互方式 获得，也可以通过学习者之间交流与讨论来获得，还可以通过指导教师 的指导获得。各种反馈信息可以让学习者从不同角度去认识知识，丰富 自己的认知结构。反馈信息的及时传递、获取和处理是适应性学习系统 的关键。 ( 6 ) 高级数字化技术及智能技术支持的学习 适应性学习要求在学习环境中广泛、综合地应用多媒体、人工智能、 网络通信等高新技术，以便适应性学习系统能提供给学习者丰富的媒体 表现形式，良好的适应性，敏感、智能的反馈系统，便捷快速的通信来 支持学习。 3 1 2 适应性学习模式 主流的适应性学习模式可以用图2 1 来表示，主要包括三个关键环 节：学习诊断、学习内容的动态组织和学习策略的选择。这些关键环节 正是该模式适应性的表现【1 8 】【19 1 。 1 0 硕十学位论文 已达到目标要求继续学 图3 1 适应性学习模式 1 学习诊断 学习诊断就是利用一些经过测量理论校订的测试题对学生进行测 试，并根据其反应情况来估测学生的能力以及领域知识掌握程度，这既 是学习者自我评价的重要途径，也有助于教师了解学习者的学习效果和 状态，是系统对学习内容进行适应性动态组织和呈现的重要依据。学习 诊断可以发生在学习的开始、学习的结束或学习的过程之中。在学习开 始时进行测试，可以了解学生的原有的知识基础和认知水平，再结合其 学习情况的历史记录信息，从而组织和呈现与其知识水平和能力最相适 应的学习内容，并给出学习建议。在学习过程中主要是做诊断性的、形 成性的测试，目的是为了发现学习中存在的问题或薄弱环节，并为进行 巩固性学习提供依据，同时这也是一种有效的学习提高手段。在学习结 束时主要是对学生的学习结果进行成就性检测，看学生是否达到教学目 标预期的要求。若己经达到，则完成目前的学习，可开始新一轮学习过 程；若未达到相应的教学目标，则进行针对性的补习。 在适应性学习中，学习诊断是至关重要的一环，因为它是适应性学 习系统了解学生学习能力、认知能力的重要依据。没有这个依据，适应 性学习系统根本无法了解个别学生的学习需求，那就更谈不上适合学生 需求进行适应性教学了。因此，适应性学习系统对教学诊断测试具有非 常严格的要求，它要求这种测试具有极高效率，尽可能地以最少的测试 适应性测试导学甲台的研究与设计 内容诊断出学生的真实能力和知识状态，而且在不同环境、不同时间内 所诊断的结论是一致的。 2 学习内容的适应性组织 学习内容的适应性组织是指适应性学习系统根据学习诊断的结果以 及学生的学习风格、学习历史记录等，动态地组织并呈现和学习者当前 学习能力最适合的学习资源。它具有如下两层含义： ( 1 ) 选择与组织学习内容。适应性学习系统根据学习历史记录和知 识掌握程、认知能力测评、诊断的结果，选择学生掌握较差的知识中与 学习者当前能力最适应的学习内容。学习内容的组织与呈现以认知单元 为最小单元，一个认知单元就是教学目标中所规定的最小的知识点。 ( 2 ) 呈现学习内容。适应性内容呈现是指当用户选择学习某一学习 单元时，系统根据学习者的知识背景和学习风格呈现合适的内容页面。 学习内容的教学呈现、展开有多种形式，有的详细、有的简略；有的具 体、有的抽象。学习者具有不同的学习风格，各种不同风格的学习者喜 好不同的形式，并且产生的学习效果也不同。因此，适应性学习系统在 选择和组织好学习内容之后，还应该根据学生的学习风格，选择最适合 的内容呈现方式。 学习内容的呈现，需要四个方面的支持：一是对学生掌握知识能力 的诊断；二是对学生知识水平、认知j x l 格与认知能力的表征；三是根据 学生的认知风格和学习能力的不同而以不同方式组织的认知单元；四是 根据学生个体差别而有针对性组织的教学策略。1 2 0 】 3 学习策略的选择 学习策略的选择是学生进行学习时，针对特定的学习内容所采取的 学习方法。一般来说，不同的学生，根据自己不同的学习风格，采取的 学习策略是不一样的，同一个学生在不同时期内可以采用不同的学习策 略，甚至于同一学生在学习同一学习内容时，可采取多种学习策略，各 种学习策略各有特色，可互为补充。在适应性学习系统中，学生一般都 采用三种学习策略，即传授式学习策略、探索式学习策略和协作式学习 策略1 20 1 。 3 2 个性化学习理论 教学软件的发展总是和当时主流的教育心理学理论以及技术条件相 适应，教学理论则指导着教学软件的设计方向和目标。【2 1 】下面将详细地 介绍适应性诊断导学测试相关的个性化学习理论、认知层次理论的基本 观点、掌握学习理论、建构主义理论等教学理论，以及这些理论对适应 1 2 硕上学位论文 性诊断导学测试系统研究的启示。 受教育的对象在个人的学习能力、个人兴趣与习惯、个人学习基础、 努力程度等方面都存在巨大的差异。为了使教学系统在教学过程当中能 做到因人而异、因材施教，兼顾到个体的差异，我们把个性化的概念引 入到了教学系统中。所谓个性化教学，其根本就是尊重用户，研究用户 的行为习惯和兴趣等，为用户选择适合的资源，它体现师生互动和教与 学的规律。【1 】引入个性化后的教学系统是一个智能化的系统。可以更多 且及时地了解到学习者的状况、需求、能力差异、学习进度、兴趣爱好， 并动态地根据这诸多因素调整学习计划及进度，让用户得到针对其“个 性 的教学服务。 1 个性 个性译自英文“i n d i v i d u a l i t y 或“p e r s o n a l i t y ”。心理学意义上的个 性，是指一个人区别于他人的独特的、稳定的心理特征，主要表现为一 个人的气质、性格和能力等方面。哲学意义上的个性是指一事物区别于 其它事物的特殊性质，与共性相对。教育学意义上的个性，主要借用哲 学和心理学的个性含义，强调通过教育促进学习者的个性发展。【2 2 j 2 个性化与个性化学习 个性化，其对应英文为“p e r s o n a l i z a t i o n ”，指在群体中发展个性。 在学习领域罩，可以以多种形式体现学习者的独特个性。个性化是要提 供一种解决方案，利用相关策略来满足个人的需求，提高或影响个人的 成绩。 个性化学习，简而言之，就是从学习者自身的个性特征出发，根据 学习者个别所需提供最佳的学习方法和策略。具有以下内涵的学习活动 都可以称为个性化学习：尊重学习者的兴趣和需求；学习具有自主性； 允许不同学习者具有不同的学习目标，即使同一学习目标也允许灵活的 学习方式，学习者可采用以与个人学习风格最适合的学习方式达到同一 学习目标等。 个性化学习强调：学习过程应是针对学生个性特点和发展潜能而采 取恰当的方法、手段、内容、起点、进程、评价方式等；促使学生各方 面获得充分、自由、和谐发展的过程。个性化学习具有学习资源的多维 性、学习价值追求的多重性、学习风格的独特性、学习过程的终身性和 学习方式的自主性、合作性与探究性特征。 另外要注意的是：个性化学习并不意味着学生的学习与教师的教脱 离甚至排斥，而是个性化的“学 与个性化的“教 的统一体。 适应性学习是一种着眼于个体差异的学习，是让学习环境、学习内 1 3 适应性测试导学平台的研究与设计 容、学习活动来适应每个人不同特点的高度个性化的学习过程f 23 1 。这里 的个体差异不仅仅是知识基础的差异，还包括认知能力和学习风格的差 异等。 3 3 认知层次理论 测试的目标是试题编制的出发点和依据，适应性诊断导学测试是要 对学生的认知能力水平和知识掌握程度进行评测，学生的认知能力是以 教育目标分类理论为依据的。 本杰明布卢姆( b e n ja m i ns b l o o m ) 是美国著名的心理学家和教育学 家。认知领域教育目标分类，是布卢姆与其合作者拟建构的一套由三部 分组成的完整教育目标分类理论中的一个重要组成部分【24 1 。这三个部分 是分别是认知领域、情感领域、心理运动( 技能) 三个领域，三个部分各自 进一步细化为若干层次，整体又构成一个完整统一的目标分类体系。 教育目标分类：认知领域于19 5 6 年在纽约发表，是一部教育心 理学方面的专著，它的出版发行标志着布卢姆认知领域教育目标分类理 论的成熟【25 1 。这一理论对世界各国的教育观念更新、课程改革等都产生 了深远的影响。 布卢姆提出的关于认知领域目标的分类理论，将认知能力目标由低 级到高级共分为六个等级： ( 1 ) 识记：记忆知识，能识别和再现学过的知识和材料。 ( 2 ) 理解：对知识的掌握以及把握材料意义，可以借助三种形式来表 明对知识材料的理解：一是转换，即用自己的话语或用另外的方式来表 达所学的内容；二是解释，即对一项信息加以说明或概述；三是推断， 即预测发展的趋势。要求学生做到：了解事实和原理，解释资料，转译 资料形式，验证方法和过程，概述所学的内容，举例说明等。 ( 3 ) 应用：在没有说明问题解决模式的情况下，能正确地把抽象概念、 原理、方法和理论运用于适当的情况。应用是初步的直接应用，是较高 水平的理解，要求学生能做到：列举、计算、设计、示范、操作、解答 实际问题等。 ( 4 ) 分析：指把材料分解成它的组成要素各部分，并搞清楚各部分之 间的关系和组织原理。分析要求学生做到：能剖析事物原理、比较和鉴 别、推理、判断事实材料的相关性等。 ( 5 ) 综合：以分析为基础，全面加工已分解的各要素，并再次把它们 按要求重新组合成一个整体，以便综合地、创造性地解决问题。要求学 生做到：制订计划、联合、创造、归纳、推导、总结。 1 4 硕上学位论文 ( 6 ) 评价：这是认知领域里教育目标的最高层次。要求综合内在与外 在的资料和信息，理性、深刻地对事物本质的价值做出符合客观事实的 判断。 其中，识记和理解属于较简单的低级认知能力，应用、分析、综合 和评价则属于较复杂的高级认知能力。 布卢姆认为，教育目标分类的方法，是不受学生年龄和教学内容所 限制的。把教育目标分类学的层次结构作为框架，再加入相应的内容， 可以形成每门学科的教育目标体系。 另外，教育目标分类学是一种工具，是为教师进行教学和科研服务 的。所以，目标分类本身并不是目的，而是为评价教学结果提供测量的 手段，同时有助于对教学过程和学生的变化做出各种假设，激发对教育 问题的思考。 适应性学习中很重要的一部分是对学习者的认知能力进行适应，因 此在针对具体的学科进行适应性测试导学平台的设计开发时，应该将教 育目标分类理论当作一种工具，结合它来构建学科的教学目标体系：组 织有认知层次分类的教学资源。在此基础上，对学习者的认知能力进行 评测，并针对性地提供训练导学资源，以促进其认知水平的提高。 3 4 掌握学习理论 “只要提供适当的先前与现实的条件，几乎所有的人都能学会一个 人在世上所能学会的东西。f 2 6 l ”这是布卢姆掌握学习的观点，它冲破了 传统教育“只有好学生才能学好 的观念，曾掀起了掌握学习教改实验 的热潮。 建立“矫正一反馈 系统是掌握学习理论的一大特色。布卢姆非常 重视反馈在教学中的作用，由于反馈信息主要是通过评价发出的，因此 应保证教学评价贯穿于整个教学过程的始终。教师运用一系列评价手段， 不断了解学生的知能误差，及时给予必要的肯定和满腔热忱的帮助，使 学生在各种评价中不断地得到教师的鼓励，领受学习成功的喜悦。作为 教师也要通过各种反馈，不断调整教学过程，变换教学方法，使教学目 标得以顺利实现。【2 6 j 布卢姆认为：教学评价的基本功能是改变学生的学习。也就是说： 教学评价的性质应该由传统的注重评定分数等级，转变为注重教师诊断 和改善教学过程，评价应成为激励学生发展和因材施教的有效手段。布 卢姆将教育评价划分为三种基本的类型：诊断性评价、形成性评价和终 结性评价。三者分别适用于教学过程的不同阶段，要求和目的也各不相 1 5 适戍r 丰测试导学平台的研究j 设计 同。 从以上理论阐述可以看出，在教学中，教师应该将所有学生都看成 是能够学好所有知识的人，提供适合个体差异的学习环境，这是适应性 学习的出发点和宗旨。鉴于这一宗旨，适应性学习系统应该重视学习者 身上影响学业成绩的要素，重视教学中的评价和反馈。 3 5 建构主义学习理论 建构主义是当代教育心理学的一场革命，代表人物是著名心理学家 皮亚杰( j p i a g e t ) 。其理论的核心内容可以用一句话来概括：以学生为中 心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对知识意义的主动建构1 27 1 。 1 建构主义的学习观 ( 1 ) 学习是认知结构改变的过程 建构主义认为，知识建构的过程即是学习者通过新旧知识之间反复 的、双向的相互作用，吸纳新知识来重构和调整自己知识结构的过程。 这要求学习者在建构过程中，一方面要以原有的知识经验为基础审视外 部信息；另一方面要依据新经验对原有经验本身做出调整和改造，不能 简单提取和套用。【2 8 】 ( 2 ) 学习是个体主动建构知识的过程 学习是一个积极的建构过程，不是由教师把知识简单地传递给学 生，而应该是由学生自己建构知识的过程。由于学生是学习的主体，是 知识意义的主动建构者，学习就不应该应外部来决定，它是个体对现实 世界做出创造性的理解的过程，每个学生都必须根据自己的知识经验对 建构的对象做出解释。 ( 3 ) 情境、协作、会话、意义建构是理想学习环境的四要素 在建构主义看来，学习是